przetworniki.batox.net blog

Przetworniki pojemnosciowe składają się z:

- liniał (wzorzec),

- suwak (czytnik ),

- paski przewodzące prąd.

Zasada działania

Wiązka światła lasera (He - Ne) “1″ jest rozdzielana w pryzmacie “2″ na dwie wiązki. Wiązka odniesienia do reflektora “3″, a wiązka pomiarowa do reflektora “4″. Obydwie wiązki po odbiciu wracają do pryzmatu “2″, gdzie następuje ich interferencja, a w fotodetektorze “5″ powstają prążki interferencyjne. Przesunięcie się zwierciadła “4″ powoduje zwielokrotnione przesunięcie prążków interferencyjnych, a ich ruch (w czasie ruchu prążków występują zmiany natężenia światła) przetwarzany jest (przez fotoelementy) na sinusoidalnie zmienne sygnały elektryczne. Po ich uformowaniu w układzie “6″, licznik “7″ zlicza impulsy , a jego wskazanie przemieszczenia jest określone zależnością:

gdzie:
- n - liczba impulsów,
- k - współczynnik interpolacji,
-  z - długość fali promieniowania.

Rozdzielczość przetwornika 0,19 - 0,04 um.
Zakres pomiarowy - do 10 m.

Przetwornik z wzorcem inkrementalnym magnetycznym: 1 - pręt okresowo namagnesowany T = 200 m , 2 - suwak, Is - prąd wzbudzenia ( uzwojenia pierwotne), S1 i S2 - sygnały wyjściowe.

S2 - przesunięty względem S1 o 1/4 T.

Wada - wrażliwy na zanieczyszczenia (szczelina między wzorcem a suwakiem rzędu kilku m).

Przetwornik magnetoelektryczny; 1 - rura cienkościenna, 2 - suwak z uzwojeniem (5,6,7,8), 3 - stalowe kulki o dużej dokładności wymiarowej, 4 – korpus.

Zmiany natężenia wytworzonego pola magnetycznego ( natężenie pola magnetycznego jest zależne od położenia suwaka względem kulki) są przetwarzane na impulsy elektryczne. Rozdzielczość odczytu - dziesiąte części mikrometra.

 Przewodniki takie działają w oparciu o następujace elementy (Zasada działania przetwornika ze wzorcem inkrementalnym):

- źródło światła,

- kondensor,

- wzorzec inkrementalny,

- przesłona,

- fotodioda.

Sygnały otrzymane z przetwornika optoelektronicznego inkrementalnego układu pomiarowego:
- sygnały z fotodiod,
- sygnały po zsumowaniu,
- sygnały w postaci prostokątnej, (generowane w elektronicznym układzie kształtowania sygnału)
-  sygnał referencyjny.

Przetwornik przemieszczeń liniowych z wzorcem falowym (interferometr laserowy) - rys. 10.

Rys. 10 Przetwornik przemieszczeń liniowych z wzorcem falowym (interferometr laserowy); 1 - laser ( jednoczęstotliwościowy), 2 - pryzmat dzielący, 3 - reflektor stały, 4 - reflektor ruchomy, 5 - układ fotodetekcyjny, 6 - układ formowania impulsów prostokątnych, 7 - licznik impulsów.

Przetworniki indukcyjne ( induktosyny)

Wykorzystuje się tutaj zjawisko zmiany indukcyjności wzajemnej pomiędzy dwoma zespołami uzwojeń ( liniału – część ruchoma i suwaka- część nieruchoma).

Rys.6 Układ pomiarowy indukcyjny: 1 - liniał , 2 - suwak. a - zasada działania, b - schemat konstrukcyjny. S = 0,25 mm

Liniał - paramagnetyczny ( metalowy z izolacją magnetyczną) , na którym są meandrycznie położone uzwojenia. T = 2 mm, L = 250 mm.
Można je łączyć szeregowo.

Suwak - dwa uzwojenia, zasilane Uzas. Częstotliwość - 2  10 kHz.

Zastosowanie - obrabiarki ( niewrażliwy na zanieczyszczenia), dokładność + 1,5 um /250 mm.

Indukcyjny przetwornik przemieszczenia -zastosowanie

Rys. 1 Indukcyjny przetwornik przemieszczenia: a) widok, b) rozmieszczenie uzwojeń na liniale i suwaku; 1- uzwojenie liniału, S,C – uzwojenie suwaka.

Można zastosować w przetwornikach obrotowych (przemieszczenia kątowe).

CZYTNIK - na powierzchni od strony liniału jest szereg równomiernie rozmieszczonych, przewodzących prąd pasków o szerokości A/4.

W trakcie przesuwu czytnika paski wraz z uzwojeniem liniału tworzą zespoły zmiennych pojemności, które zostają zamienione ( w układach elektronicznych) na cyfrową postać przesunięcia.

Są również inne rozwiązania przetworników pojemnościowych.

Przetworniki przemieszczenia – są to urządzenia, zadaniem których jest określenie wartości wzajemnego przemieszczenia elementów względem siebie.

W przetwornikach tych są wykorzystane :
- wzorce inkrementalne,
- wzorce falowe.

Przetworniki przemieszczenia ze wzorcami inkrementalnymi

W tych wzorcach wraz ze zmianą wymiaru (przemieszczenie suwaka względem wzorca) występują zmiany właściwości fizycznych (optycznych, magnetycznych lub elektrycznych).

W zależności od rodzaju właściwości przetworniki dzielą się na :
- przetworniki fotoelektryczne,
- przetworniki magnetyczne,
- przetworniki indukcyjne,
- przetworniki pojemnościowe.

Rys. 2. Układ pomiarowy optoelektroniczny projekcyjny z przysłoną o czterech polach (firma Heidenhain):
a) ze wzorcem szklanym, b) ze wzorcem metalowym;
1 - wzorzec inkrementalny, 2 - przysłona z siatką, 3 - siatka (podziałka) wzorca, 4 - wskażnik referencyjny, 5 - źródło światła, 6 - kondensor, 7 - fotodiody, T - okres podziałki (stała siatki);

W konstrukcji tej zarówno przysłona, jak i fotodiody znajdują się w bardzo małej odległości od wzorca.

WZORCE INKREMENTALNE

Szklane - T = 10 um lub 20 um.
Metalowe - T= 40 um lub 100um.

Długości wzorców - L = 100 u 6000 mm.
Dokładności wzorców + 1um / 1 m.

ZASTOSOWANIE

- Długościomierze,
- Mikroskopy,
- Maszyny współrzędnościowe.