Проектирование локальной системы глубоководного манипулятора бурения донной поверхности для взятия проб грунта, страница 5

По вычисленным ранее частотам вращения выходного вала редуктора подбирается тахогенератор постоянного тока [3]:

- тип тахогенератора ПТ-22/1;

- максимальная частота вращения 1000 об/мин;

- ток якоря при номинальной частоте вращения n=500 об/мин I_я=0,1А;

- крутизна характеристики  k_тг=0,283;

- масса 3,2 кг.

Следовательно, можно показать что при частоте вращения в нагрузке Ω_H=22 с^-1 на зажимах тахогенератора имеем E=6,3 B. Вычисленное возможное значения вырабатываемой ЭДС тахогенератора при изменении частот вращения в заданном интервале , поступают на  один из аналоговых входов ЭВМ.

Применение других датчиков, таких как датчик твёрдости грунта не целесообразно, так как это приводить к усложнению конструкции, увеличение массы аппарата, уменьшение надёжности системы в целом. Твёрдость сверлимого грунта не велика, бурение происходит не с большими угловыми скоростями, и поэтому вероятность поломки объекта управления – сверла, сводится к нулю.

2.5 Выбор усилителя для ДПТ

Для обеспечения управления  ДПТ (мощный сигнал) с помощью МПС (маломощный сигнал управления) необходимо усилить маломощный сигнал управления с МПС до необходимого уровня.

Для выбранной МПС напряжение выхода с одного из аналоговых выходов составляет диапазон от 0 В до 5 В, при токе 20 мА. Для якорного управления ДПТ в заданных частотах вращения выходного вала необходим диапазон напряжения от 0 В до 130 В [4].

Применяя усилитель или усилительный каскад можно добиться соответствия указанных параметров. Выбор усилителя из их большого числа основан прежде всего на соответствие выбранным критериям, таким как простота конструкции, уменьшенные массогабаритные размеры усилителя, линейность характеристик, работа в условиях перечисленных в ТЗ с наперёд заданными характеристиками параметров усиливаемого сигнала, гибкость в наладке и настройке. Перечисленным параметрам соответствует  электронный усилитель.

Следовательно существует  необходимость применения усилителя мощности. В качестве усилителя  напряжения выберем электронный  усилитель напряжения 140УД его характеристики:

- коэффициент усиления по напряжению k_U =1·10⁶;

- коэффициент усиления по току k_I=10;

- напряжение смещения U_СМ=5 В;

- входной ток 20 мА;

-выходной ток I_вых=1,2 А.

Для усиления по току используется усилитель на мощном транзисторе. Транзистор VT1 выбирается КТ852 Б. Параметры транзистора КТ852 Б:

- максимальный коллекторный ток I_k.max=2.5 A;

- напряжение коллектор-эмиттер U_кэ=150 В;

- максимальная рассеиваемая мощность P_k.max=80 Вт;

- коэффициент усиления по току h_21Э=500.

Принципиальная электрическая схема усилителя приведена на рисунке  2.

Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема усилителя

Для подачи напряжения на исполнительный двигатель в диапазоне 0-170 В  от управляющего напряжения с МПС в диапазоне 0-5 В необходим коэффициент передачи по напряжению, величина которого

 

Передаточная функция электронного усилителя 

,

где    k – коэффициент усиления по напряжению.

2.6 Выбор ОУ

Объектом управления в проектируемой ЛСУ является сверло зажатое в кулачок. Таким образом происходит передача угловой скорости и крутящего момента от кулачка, жёстко связанного с выходным валом ИМ (ДПТ- редуктор), к сверлу. В результате приложения нагрузки на режущие кромки сверла с одной стороны, и приложения крутящего момента от ИМ к зажимному концу сверла с другой стороны проскальзывания не происходит. Следовательно ОУ- сверло можно представить как элемент характеризующийся коэффициентом k_пр который всегда равен единице. Таким образом, передаточная функция ОУ имеет вид

,

где    Ω₂ – угловая скорость на выходном валу ИМ;

Ω₃ – угловая скорость на сверле.

Выбор марки сверла не производиться так как при различном буримом грунте заведомо подбирается сверло с наперёд заданными свойствами как геометрическими, так и механическими.