Датчики тока, напряжения и скорости. Назначение, принцип действия.

В электроприводе применяют многочисленные измерительные устройства (датчики) для введения в систему управления приводом необходимой информации об электрических и неэлектрических величинах (параметрах движения).

Наибольшее распространение в регулируемом электроприводе имеют датчики напряжения, тока и скорости, необходимые для формирования замкнутых контуров в системе регулирования. Известны две основные системы образования токовой обратной связи: по переменному току, потребляемому преобразовательным устройством или двигателем, и по постоянному току двигателя.

Датчик тока якоря ДПТ на основе дифференциального диодного оптрона. Основной узел датчика (Д) обведен на рис. 2.115 * Схема датчика постоянного тока* пунктиром. На вход основного узла через фильтр (R_ф, С_ф.) подается напряжение с обычного измерительного шунта R_ш на 75 мВ, включенного в цепь якоря двигателя. Выходным напряжением U_дт датчика служит паде­ние напряжения на резисторе R4, вводимое в систему автоматического регулирования.

В основном узле датчика имеется линейная интегральная микросхема DA, выход которой питает светодиод СД дифференциального диодного оптрона V. Вспомогательный фотодиод ФД2 и резистор R2 обра­зуют цепь внутренней жесткой отрицательной обратной связи, которая резко уменьшает влияние внешних факторов, например температуры, на передаточную характеристику датчика U_ДТ = f(I).

Это объясняется тем, что напряжение U_oc благодаря большому коэффициенту усиления микросхемы автоматически поддерживается равным входному напряжению U₁ независимо от внешних условий. Следовательно, автоматически поддерживается на заданном уровне ток вспомогательного фотодиода. Полагая, что относительные изменения коэффициентов передачи тока для обоих фотодиодов одинаковы, можно с достаточной для практики точностью считать, что ток основного фотодиода ФД1 также не зависит от внешних условий и всецело определя­ется значением входного напряжения U1.

Параметры схемы следует выбрать так, чтобы характеристика датчика сохраняла линейность до такого значения тока якоря, на который настроена система токоограничения.. Резистор R3 предназначен для того, чтобы предотвратить размыкание внутренней отрицательной обратной связи в датчике при токе якоря, равном нулю.

Датчик напряжения постоянного тока. Такого рода датчик необходим в автоматизированных ЭП-х с обратной связью по напряжению на якоре двигателя для гальванической развязки цепей управления от силовой цепи.

Схема основного узла датчика напряжения и параметры элементов этой схемы полностью совпадают со схемой и параметрами основного узла датчика тока якоря, рассмотренного выше. Поэтому на рис.2.116* Схемы датчика постоянного напряжения* приведены лишь входная и выходная цепи датчика напряжения. Резисторы R1 и R2 выбирают с таким расчетом, чтобы при U=U напряжение U_i на входе основного узла было равно 75 мВ. В этом случае при R₄ = 50 кОм выходное напряжение датчика будет составлять примерно 10 В.

Обычно выход датчика подключают к входу линейной интегральной микросхемы, регулирующей напряжение на якоре. Источник питания датчика не должен иметь гальванической связи с источником питания регулятора.

Датчики переменного напряжения. Датчики переменного напряжения, как правило, включают в себя маломощный понижающий трансформатор, обеспечивающий гальваническую развязку силовых цепей и системы управления. Для датчиков синусоидального напряжения характерно наличие выпрямителя с емкостным фильтром. Если входное напряжение синусоидально, то напряжение на конденсаторе пропорционально амплитудному, среднему и действующему значениям контролируемого напряжения. Если входное напряжение искажается, то эти зависимости нарушаются. Поэтому для несинусоидальных сигналов датчики действующих и средних значений напряжений содержат функциональные блоки (интеграторы, перемножители и др.), необходимые для вычисления соответствующих значений.

Датчики переменного тока изготовляются на базе трансформатора тока, вторичная обмотка которого замкнута на резистор. При этом напряжение на резисторе пропорционально току первичной обмотки. Для получения постоянного сигнала, пропорционального среднему или действующему зна­чению переменного синусоидального тока, применяют схемы выпрям­ления (рис. 2.117), аналогичные схемам датчиков напряжения

Импульсные датчики скорости. В современных системах автоматического управления электроприводами с большим диапазоном регулирования скорости и высокой точностью поддержа­ния заданной скорости (менее 0,5%) используются цифровые (импульсные) датчики скорости (ЦДС). Функционально в ЦДС можно выделить две основные части: импульсный преобразователь скорости — датчик импульсов ДИ, преобразующий угловую скорость вала в импульсы с частотой f, пропорциональной скорости, и кодовый преобразователь-счетчик импульсов СИ, формирующий в интервале измерения T цифровой код А выходной величины датчика скорости (рис.2.118* Структурная схема цифрового датчика скорости*). Датчик скорости может быть выполнен на основе индуктосина или фотоэлектрического кодового диска. В любом варианте датчик ско-Рости вырабатывает две серии импульсов, сдвинутых по фазе на /2, ^<оторые используются для определения угловой скорости и ее знака.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: