Aspecte privind construcţia si funcţionarea encoderelor si resorverelor .

7/23/2019 Aspecte privind construcţia si funcţionarea encoderelor si resorverelor .

http://slidepdf.com/reader/full/aspecte-privind-constructia-si-functionarea-encoderelor-si-resorverelor- 1/26

Aspecte privind construcţia si funcţionarea

encoderelor si resorverelor

UNIVERSITATEA TEHNICĂ ,, GHEORGHE ASACHI’’ IAŞIFacultatea de Inginerie Electrică, Energetică i

In!"r#atică A$licată

Cracană Cornel

Colonescu Alexandru

Grupa: 6502



I. MOTORUL CU COMUTAŢIE ELECTRONICĂ AUTOCONDUSĂ TERMINOLOGIE,

ABREVIERI:

Este un motor electric cu construcţie e ti! "# șin$ sincron$, la care înfăsurarea statorică

(trifazată se alimentează de la o surs$ e curent continuu, prin intermediul unui co"ut#tor e%ectronic,format din: un con!ertor (invertor, denumit adesea dri!er cu dispoziti!e semiconductoare de putere ("#, $G#",%&')E", sau tiristoare con!*, tiristoare G"&*+ un sistem de detecţie a poziţiei rotorice care furnizează semnale pentru comanda autocondusa acomutatiei in!ertorului: traductor de pozitie rotorica+

sistem de detectie sensorless;



)iura -: Efectul .all # / induc ia cmpului maneticț + 1A / tensiunea de alimentare+

$A / curentul electric de alimentare+1. / tensiunea .all măsurată+

Ce este efectul HALL?

E&ectu% '#%% este un efectal!anomanetic oser!at pentru prima dată de Edwin Herbert Hall în -330* Efectul .all apareîntotdeauna cnd un conductor sau unsemiconductor, tra!ersat de un curent electric, este

supus ac iunii unui cîmp manetic perpendicular pețdirec ia curentului i se manifestă prin apari ia uneiț ș ț

tensiuni, denumită tensiune '#%% *



II. ENCODERE

• SUNT TRADUCTOARE NUMERICE DEPOZIŢIE

• AU CA PRINCIPIU DE LUCRU

TRANSFORMAREA PAŞILOR DEDEPLASARE A ELEMENTULUI MOBIL ÎNIMPULSURI ELECTRICE.

• ELEMENTUL PRINCIPAL ALENCODERULUI ÎL REPREZINTĂDISCUL(RIGLA) CODAT, IARPRELUCRAREA INFORMAŢIEI ESTESPECIFICĂ MODULUI DE CODARE

• ELEMENTE SENSIBILE UTILIZATE:

-DE TIP OPTO-ELECTRONIC,CARE DETECTEAZĂ VARIAŢIILE DEFLU LUMINOS!

-DE TIP INDUCTIV-DE TIP MAGNETIC ("#$"%&' ALL)

• ENCODERELE POT FI:-ROTATIVE-LINIARE

• SE DISTING TIPURI FUNCTIONALE DEENCODERE DETERMINATE DECONSTRUCTIA DISCULUI CODAT:

- INCREMENTALE- ABSOLUTE- PENTRU COMANDA OMUTATIEI AUTOCONDUSE



TIPURI DE EE!ENTE "EN"I#IE $OO"ITE DE ENCODERE%

A. Elementelor sensiile fotoelectrice:

Figura 1 : Element sensiil de tip fotoelectric cu întreruperea fluxului luminos

)olosesc elemente sensiile de tip fotoelectric care detectează !aria4iile unui flux luminos,dependente de !iteza de rota4ie, folosind în acest scop un dispoziti! modulator ac4ionat de axul care serotete*

cu întreruperea fluxului luminos:

EF= element fotoelectric

SL= sursa de ratiatie luminoasa

D= disc opac

L1l!= lentile



cu reflexia fluxului luminos:

)iura 2 : Element sensiil de tip fotoelectric cu reflexia fluxului luminos

L1"!= lentile

#= reper

EF= element fotoelectric



$% Elemente sensibile magnetice:

'enzorul manetic comutator S&' i manetul

permanent & sunt aeza4i de o parte i de alta a discului D, dinmaterial feromanetic, fixat pe axul ( a cărui tura4ie se determină*'enzorul manetic comutator i manetul permanent sunt situa4i peo dreaptă paralelă cu axul, iar discul este pre!ăzut cu o decuparemai mare dect suprafa4a acti!ă a senzorului*

)i** "raductor de tura4ie cu senzor manetic comutator prin ecranarea cmpului manetic

)unc4ionarea traductorului de tura4ie cu senzro manetic comutator cu concentrarea cmpuluimanetic se azează pe următoarele considerente: senzorul manetic se plasează întrun cmp insuficient deintens pentru a realiza desc7iderea lui* Apropierea unui oiect din material feromanetic din partea opusămanetului are ca efect concentrarea liniilor de cmp în dreptul elementului .all, ceea ce duce la o cretere

a induc4iei manetice, putnduse depăi praul de desc7idere al senzorului*



)i*8* "raductor de tura4ie cu senzor manetic comutator cu concentrarea cmpului manetic

Astfel, cnd tamurul se află în dreptulsenzorului se produce o concentrare a liniilor de cmp înaceastă zonă, depăinduse praul de desc7idere alsenzorului, iar cnd decuparea se află în dreptul senzorului,

cmpul manetic este dispersat i, datorită distan4eicorespunzătoare dintre manetul & i senzorul maneticcomutator S&' , are loc locarea senzorului*

)i*5* )orma tensiunii de ieire

9otnd cu ) e tensiunea de ieire a senzorului manetic comutator i men4ionnd că pentru senzor

desc7is; ) e este de ni!el loic *;, iar pentru senzor locat; )

e este de ni!el loic 1;, forma de !aria4ie

a tensiunii ) e pentru traductorul de tura4ie cu ecranarea cmpului manetic este dată în fiura 5* a, iar

pentru traductorul de tura4ie cu concentrarea cmpului manetic este dată în fiura 5* *



C* Elementelor sensiile inducti!e:

)i*5* %odalită4i de realizare a elementului sensiil cureluctan4ă !ariailă

%anetul, miezul manetic i disculferomanetic formează un circuit manetic a căruireluctan4ă !ariază în func4ie de pozi4ia discului fa4ă demiezul manetic* Cnd un dinte se află în prelunireamiezului, reluctan4a !a fi minimă , iar cnd un spa4iulier se află în dreptul miezului, reluctan4 a !a fi maximă*Această !aria4ie de reluctan4ă duce la o !aria4ie de fluxmanetic prin oină, ceea ce !a induce o tensiune ) e+ t ,

în oină, conform leii induc4iei electromanetice*

<a o rota4ie a discului (cu o !iteză astfel înct deri!ata fluxului să fie suficient de mare ca să poatăfi sesizată tensiunea electromotoare indus ă se o4ine un număr de impulsuri eal cu numărul de din4i(repere de pe circumferin4a discului* )rec!en4a f a tensiunii electromotoare indusă este eală cu tura4ia n în

rot-s, multiplicată cu numărul de din4i (fante . a discului:

f = z *n



III.Encoder incremental &TT'

'unt utilizate mai ales în 'tatele 1nite i în =aponia* >in păcate nu eneficiază de un standard

industrial, lucru care nu sporete răspndirea acestei metode* Confiura4iile de montare, tipurile de semnal itensiunile de alimentare diferă foarte mult* ?recizia este de pnă la 3000 de impulsuri per rota4ie* Acest tip deencoder este folosit la motoare cu 2, 8, 6 sau 3 poli, i din acest moti! alimentarea fazelor treuie făcutăintermitent pentru a se o4ine o rota4ie* 'emnalele de comuta4ie sunt folosite pentru a sc7ima alimentareafazelor* Cum reiese din fiura 6, acestea determină momentul cnd o fază treuie alimentată i cndalimentarea treuie întreruptă*

)iura 6: 'emnale ale unui encoder incemental cu semnale decomuta4ie pentru un motor trifazic

Figura 7: Disc codor a unui encoderincremental cu semnale decomutaţie



I(. Encoder a)solut cu o sin*ur+ tur+ &TT , paralel'

%ai pu4in folosit la aplica4ii de ac4ionare, de oicei prezintă o rezolu4ie de -0 sau -2 i4i* Există i în!ariante cu rezolu4ie mai ună, dar de oicei sunt folosite doar în aplica4ii foarte specializate*

Figura 8: Disc codor a unui encoder absolut

(cod Grey)

1n cod Gra@ de ordin n este un sir care continetoate numerele de la * la !n/1, astfel incat orice doua numereconsecuti!e din sir sa difere in reprezentarea lor inara prinexact un it* Exista mai multe coduri Gra@ distincte, cel maides intalnit fiind asanumitul inar@ reflected Gra@ codeB*

%odul de constructie este destul de intuiti!:fiecare numar nou este format din cel anterior prinmodificarea celui mai putin semnificati! it, astfel incatnumarul sa nu mai fi fost adauat inainte la sir (de exemplu, pentru n = ! si primul numar *, sirul otinut !a fi *" 1" 0" !*



)iura : >isc codor a unui encoder asolut (cod inar

Acest tip de encoder este compus de oicei dintrunencoder cu o sinură tură cu -2 sau - i4i de precizie, la caresa adăuat un numărător de rota4ii pe -2 i4i, astfel aDunndusela28 sau 25 de i4i precizie*

Encoderele de acest tip prezintă de oicei ieiriincrementale de tip A, # i impuls de referin4ă, o interfa4ă serială pentru transferul pozi4iei asolute (de oicei '835 sau '822 iieiri de comuta4ie*

>in <'#ul pozi4iei asolute se enerează un semnal incremental cu 2083 sau 806 impulsuri perota4ie pentru folosirea în sisteme rapide de relaD de tip ser!o* %en4ionăm că în aplica4ii mai preten4ioase înlocul encoderelor se folosesc rezol!ere*



)iura -0: Encoderul si discul incremental

Fn cazul encoderelor incrementale o diodafotoelectrica receptioneaza fasciculul luminos emis de sursade lumina infrarosie printrun disc incremental (un disc din plastic sau din sticla cu zone transparente si opace uniformdistriuite pe suprafata discului*onele transparente siopace sunt distriuite uniform pe suprafata discului* >iodelefotorezisti!e creaza un impuls cu aDutorul locului electronic(de exe: zona transparentaH5I si zona opacaH0I*

Analiza semnalului este realizata de un circuit dee!aluare prin numararea în sus sau în Dos a pulsurilor*

9umarotarea curenta este înreistrata si disponiila la iesireaencoderului*

D#*++$+#:Fn cazul întreruperii tensiunii de alimentare este ne!oie de

readucerea discului incremental la punctul de referinta, ceea ce în uneleaplicatii poate enera proleme* "ocmai de aceea în aplicatiile care necesita

acuratete ridicata sau miscari complicate si precise, se folosesc encodereasolute*



(. Aplicatii in care sunt utilizare encoderele

&otoarele pas cu pas +steppere,:

)iura --: %otoarele pas cu pas

%otoarele pas cu pas sunt motoare rus7less (fara perii decurrent continuu, numite pas cu pas* 'tepperele lucreaza in aplicatiileC9C in Comanda in #ucla >esc7isa (&pen <oop Control, astainsemnand ca nu exista un feedacJ (raspuns din partea motorului* $ispunem la motor unde !rem sa merem si daca nu apare nicioostructie, acesta se !a deplasa la coordonata dorita*

%area maDoritate a motoarelor pas cu pas folosite in

aplicatiile C9C, au 200 pasi pe rotatie* Asta inseamna ca pentru orotatie completa de 60 rade, motorul o face din 200 de pasi* Astainseamna -*3 rade per pas* datorita dri!erelor de eneratie noua, prinmicropasire, se otin rezolutii mult mai mari*

>e exemplu, in modul .alf (Dumatate sau K numarul pasilor se duleaza, aDunand la 800 pasi pe o rotatie*

Automat, rezolutia este de 0* rade per pas* 'i aceasta este doar pt* K* >ardri!erele actuale permit in mod constant rezolutii de L ,-M3 sau -M-6* ?artea mai proasta este aceea ca odata cu marirea numarului de pasi, se pierde precizia la!iteze mai mari*



Seromotoarele:

Ceea ce le face speciale in aplicatiile C9C sunt encoderele* $naplicatiile C9C, ser!omotoarele functioneaza in Comanda in #ucla$nc7isa (Closed <oop Control* Aceasta inseamna ca motoarele sunt in permanenta monitorizate si stim exact miscarile executate de acestea*

)iura -2: 'er!omotor



(I. Construcţia si funcţionarea resolverului sin-cos

esol!ere, sunt micromaini de curent

alternati! de construc4ie asemănătoare cu cea a

mainilor asincrone cu rotor oinat, a!nd cte

două înfăurări pe stator i rotor, sinusoidal

distriuite i plasate una fa4ă de alta la 00 el* olul

resol!erului este ca la ieire să se o4ină două

tensiuni electrice proportionale cu functiile 'in i

Cos ale un7iului de pozi4ie rotorică*

)iura -: Ansamlu de resol!er sin cos



'c7ema de principiu a resol!erului '$9C&'*

Element constructiv%

'tatorul(cu rol de indus, are 2 infasurari secundareA-A2 si #-#2+ otorul(cu rol de inductor, are 2 infasurari deexcitatie a-a2 si -2+

Principiul de functionare%

pentru functionarea sc7emei din fi-8, infasurareade excitatie se alimenteaza cu c*c (fiind o excitatieelectromanetica,la care se folosesc contacte

lisante(inele,perii*)iura -8: 'c7ema de principiu a resol!erului '$9C&'



'c7ema de principiu a resol!erului '$9C&' func4ionnd ca traductor de pozi4ierotorică, alimentat prin transformator rotitor, "*

Elemente constructive%

'tator(cu rol de indus +are 2 infasurari secundareA-A2 si #-#2+ otorul(cu rol de inductor,are 2 infasurari deexcitatie e-e2 si J-J2+


pentru functionarea sc7emei din fi-5, principiul defunctionare a unui transformator rotati! este un7iuldintre axele înfasurarilor cuplate manetic(primaradeexcitatie si secundaraindusa, fiind determinata de

un7iul de pozitie teta(0*)iura -5: 'c7ema de principiu a resol!erului '$9C&' func4ionnd ca

traductor de pozi4ie rotorică



'c7ema constructi!ă a unui resol!er '$9C&' fără contacte


>in punct de !edere al construc4iei

mecanice resol!erele pot fi construite încarcasă proprie, cu ax i laăre proprii, fi* -6,sau în construc4ie separată statorrotor, care seinterează în motorul sau mecanismul alcărui un7i urmează să se măsoare, fi* -N*


'e realizează o ct mai ună apropiere dedistriu4ia spa4ială ideală sinusoidală a păturiide curent, a solena4iei i a cmpului maneticcreat de fiecare înfăurare în parte, precum idecalaDul spa4ial riuros de 0 de rade el*între înfăurările statorice* ?entru

miniaturizare se recure frec!ent la construc4iacu o sinură perec7e de poli, pres H-*A!nd în !edere ni!elul scăzut altensiunilor i necesitatea miniaturizării,izola4ia crestăturilor se face prin depuneri de puleri izolante*

)iura -6: 'c7ema constructi!ă a unui resol!er '$9C&' fără contacte



Ansamlu de resol!er sincos cu construc4ie interată


'tator(cu pac7et de tole electromanetice,cucrestaturi in care se introduc infasuraristatorice,otor(cu pac7et de tole electromanetice,cucrestaturi in care se introduc infasurari rotoric*


Constructia infasurarilor se realizeaza in asafel incat inductantele mutuale dintreinfasurarile statorice si rotorice sa !ariezesinusoidal cu un7iul teta(0*

Această condi4ie determină inducerea detensiuni la ol în înfăurările statorice, A-A2respecti! #-#2, ale căror !alori efecti!e!ariază armonic cu un7iul O în cazulalimentării înfăurării rotorice e-e2 cu otensiune sinusoidală*

)iura -N: Ansamlu de resol!er sincos cu construc4ie interată



Demodularea 2i filtrarea

?entru demodulare se folosete pentru fiecare ieire din resol!er cte un circuit interat de(n"u%ţire #n#%o)ic$*

Fn fi*-3 se prezintă rafic modul de efectuare a produselor între cele două unde* Fntre O H 00 i

OH -300 alternan4ele de N J.z din oscilator i din unda modulată sunt în fază astfel că semnul produsului este mereu poziti! ca în partea de Dos a fi* -3*

Fn fi*-3 sa prezentat demodularea pentru ieirea sin O + la fel se procedează i pentru undacosO, defazată cu 0 de rade fa4ă de prima+



>emodularea iesirii '$90: (redresare sensiilP la fazP si filtrare

)iura -N: >emodularea iesirii '$90: (redresare sensiilP la fazP sifiltrare

Principiul de functionare:

'e prezintă tensiunea de excita4ie de N J.z,tensiunea modulată 10sinO din înfăurarea #-#2i în partea de Dos aceeai tensiune dupădemodulare (redresare sensiilă la fază, înainte defiltrare*



S/0#1+ 23%/ + &#"%3#&434' SIN-COS /4 5#1%543+&#.

Principiul de functionare:

Cnd rotoru% resol!erului este înrepaus, în cele două înfăurări A-A2 respecti!#-#2 se induc t*e*m* de frec!en4ă N J.z, a căroramplitudine, depinde de !aloarea un7iului O ,adică de pozi4ia relati!ă a înfăurării de excita4iee-e2 fa4ă de fiecare din cele două înfăurări de pestator*

)iura -3 'c7ema loc a resol!erului '$9C&' cu demodulare



#i)lio*rafie %

Q ttp%,,///.me*atec.ro,produse,traductoare,traductoare-de-pozitie,traductoare-rotative,e0c-

n.produs

Qttp%,,acsinstal.ro,encodere-a)solute,112-encoder-optic-a)solut-multitura-tsm/03p-prdp-pdnet.tml

Qttp%,,documents.tips,documents,enc.tml

Qttp%,,sensorstrade.com,media,turc4,5677776,ed)856777768ron8ro.pdf

Aspecte privind construcţia si funcţionarea encoderelor si resorverelor .

Documents

Transcript of Aspecte privind construcţia si funcţionarea encoderelor si resorverelor .