В.Л. Конюх Исследование характеристик датчиков положения для автоматизации производства

Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра гибких автоматизированных производственных систем

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКОВ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Методические указания к лабораторным работам по курсу "Информационные устройства и системы в робототехнических системах" для подготовки студентов по направлению 552900 – "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств"

Составители В.Л.Конюх С.А.Черданцев

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 23 от 23.11.99

Рекомендованы к печати методической комиссией по направлению 552900 Протокол № 240 от 7.12.99

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

!

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Датчик положения (путевой переключатель) выдает электрический сигнал при прохождении объектом определенного положения в пространстве. В его структуру (рис. 1) входят: переключающий упор 1, жестко связанный с перемещающимся объектом; чувствительный элемент 2, преобразующий перемещение переключающего упора в электрический сигнал; релейный элемент 3, преобразующий электрический сигнал в состояние "включено" или "выключено", и исполнительный элемент 4, с выхода которого сигнал положения передается в систему управления.

!

Рис. 1. Структура путевого переключателя:

1 – переключающий упор; 2 – чувствительный элемент; 3 – релейный элемент; 4 – исполнительный элемент

Датчики положения делятся на контактные и бесконтактные. К контактным относятся датчики, в которых управляющий элемент механически воздействует на чувствительный элемент. Это разнообразные рычажные выключатели (рис. 2, а), кулачковые командоаппараты, секционированные троллеи (рис. 2, б). Они просты, дешевы, понятны в применении, но подвержены механическому износу и работают при малых скоростях перемещений (до 300 м/мин).

Рис. 2. Контактный датчик положения:

!

а – рычажный выключатель; б – секционированная троллея

Бесконтактные датчики положения не имеют механического контакта с объектом и не ограничивают частоту включений. Они защищены от внешних воздействий и имеют большой срок службы. Бесконтактные датчики характеризуются размерами зоны чувствительности, дифференциалом хода и временем срабатывания. По физическому принципу они делятся на магнитогерконовые, генераторные, индуктивные, емкостные и фотоэлектрические.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

На основании 5 стенда установлены 7 датчиков положения 1-4, размещенные по окружности вращающегося диска 6 с 6 переключающими упорами и стрелкой 9.

Рис.3 Схема лабораторного стенда: 1 – торцевой датчик; 2 – щелевой датчик;3 – плоскостной датчик; 4 – магнитогерконовый датчик; 5 – основание стенда; 6 – диск с переключающими упорами; 7 – тумблеры включения датчиков и светодиодные индикаторы; 8 – пластина с измерительной линейкой; 9– стрелка.

!

!!!!!!

Рис.4. Схема включения датчика

Стенд разработан профессором В.Л. Конюхом и изготовлен студентами группы МР – 961 Е.А. Визгиным, К.А. Левиным и С.А. Черданцевым под руководством преподавателя М.А. Калачева.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ИЗМЕРЕНИЕ ЗОНЫ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДАТЧИКОВ

ПОЛОЖЕНИЯ

Цель работы – оценка величины зоны чувствительности датчиков положения разного типа при перемещении различных переключающих упоров.

Зоной чувствительности датчика положения X называется зона, в которой перемещение объекта на расстоянии Y приводит к появлению выходного сигнала датчика (рис. 5).

!

!"

Рис. 5. Зона чувствительности датчика положения

Порядок работы

1. Включите питание стенда.

!

2.Включите питание первого датчика.

3.Поворачивая диск по часовой стрелке, добейтесь срабатывания датчика, при котором включится соответствующий индикатор.

4.Остановите круг в точке срабатывания и зафиксируйте стрелку

вположении “0”.

5.Поворачивайте диск по часовой стрелке, пока не погаснет инди-

катор.

6.По величине поворота круга определите зону чувствительности датчика в миллиметрах.

7.Повторите эти действия с первым датчиком для остальных переключающих упоров.

8.Повторите эти действия для остальных датчиков.

Оформление результатов работы

Сопоставляя данные измерений, ответьте на вопросы:

1. Насколько отличаются зоны чувствительности однотипных датчиков?

2. Какой переключающий упор обеспечивает наименьшую зону чувствительности?

!

3.Какой датчик имеет минимальную зону чувствительности?

4.Зависит ли зона чувствительности от направления движения объекта?

Отчет о работе должен содержать:

1. Схему стенда.

2.Методику работы.

3.Таблицу результатов.

4.Ответы на вопросы.

5.Ваши выводы о возможностях и применении датчиков в задачах автоматизации производства.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ИЗМЕРЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ХОДА ДАТЧИКОВ

ПОЛОЖЕНИЯ

Дифференциалом хода ? называют разность между точкой включения датчика при прямом и точкой отключения при обратном перемещении объекта (рис. 6 ). Эта характеристика нужна для оценки точности контроля положения объекта.

Рис. 6. Дифференциал хода датчика положения

Порядок работы

1. Включите питание стенда.

2. Включите питание первого датчика.

!

3.Поворачивая диск по часовой стрелке, добейтесь срабатывания датчика, при котором включится соответствующий индикатор.

4.Остановите круг в точке срабатывания и зафиксируйте стрелку

вположении “0”.

5.Поворачивайте диск в обратном направлении, пока не погаснет индикатор.

6.По расстоянию между точками включения и отключения датчика определите дифференциал хода датчика.

7.Повторите эти действия с первым датчиком для остальных переключающих упоров.

8.Повторите измерения для остальных датчиков.

Оформление результатов

Сопоставляя данные измерений, ответьте на вопросы:

1. Насколько отличаются величины дифференциала хода у однотипных датчиков?

2.Какой переключающий упор обеспечивает наименьший дифференциал хода?

3.Какой датчик имеет минимальный дифференциал хода?

!

Отчет о работе должен содержать:

1. Схему стенда.

2.Методику работы.

3.Таблицу результатов.

4.Ответы на вопросы.

5.Ваши выводы о применении датчиков в задачах автоматизации производства.

Составители Владимир Леонидович Конюх Сергей Анатольевич Черданцев

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКОВ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Методические указания к лабораторной работе по курсу "Информационные устройства и системы в робототехнических системах" для подготовки студентов по направлению 552900 – "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств"

Редактор З.М. Савина

ЛР № 020313 от 23.12.96.

Подписано в печать 01.02.2000. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 0,5. Тираж 50 экз. Заказ Кузбасский государственный технический университет.

650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография Кузбасского государственного технического университета.

650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 а.