Фотоэлектрический датчик перемещения состоит из стеклянной линейки 1 (рис.7.4 а), на которой с шагом 0,005 мм нанесены непрозрачные штрихи; вдоль линейки перемещается вторая короткая линейка – диафрагма 2, на которой также нанесены штрихи. В зависимости от расположения штрихов и просветов диафрагмы и линейки световой поток, поступающий к фотоэлементу 3 будет прерываться. При перемещении на каждые полшага выдается один импульс. Подсчитывая импульсы тока фотоэлемента 3 можно с высокой точностью определять перемещение объекта.
Штрихи на диафрагме нанесены с некоторым наклон, благодаря чему при перемещении светлые и темные полосы будут смещаться по высоте. Положение диафрагмы относительно линейки, при котором для фотоэлемента 3 приходит полное перекрытие просветов, сдвинуто от аналогичного положения фотоэлемента 4 на нечетное число четвертей шага. Относительный сдвиг фазы сигналов фотоэлементов 3 и 4 используют для определения направления перемещений.
Круговой фотоэлектрический датчик (рис.7.4 б) устроен по такому же принципу. Круговая стеклянная шкала установлена на диске 1. на корпусе 3 – осветитель, стеклянная решетка 4 и два фотодиода 5. Если на шкале диска 1 нанесено 1250 штрихов, то за один оборот фотодиод вырабатывает 5000 импульсов. При шаге ходового винта 5 мм это обеспечивает цену отсчета 1 мкм.
7.3. Синтез позиционного электропривода с использованием методики СПР.
В простейшем варианте автоматическое регулирование положения предусматривается лишь на участках движения в районе заданных рабочих позиций, а на основной части пути перемещения от позиции к позиции система по выходной координате разомкнута.
На данном этапе
ограничимся рассмотрением ЭП постоянного тока, механическая часть которого с
приемлемой точностью может быть представлена жестким механическим звеном, приведенным
к валу двигателя. Для электроприводов позиционных механизмов кроме
регулирования положения обычно требуется регулирование скорости и ограничение
тока якоря в переходных процессах допустимым значением 
.
Примем в качестве объекта регулирования положения однократно – интегрирующую
систему регулирования скорости ТП-Д с подчиненным контуром регулирования тока.
Дополнив ее интегрированием скорости ω для получения перемещения 
, введя обратную связь по положению с
коэффициентом 
и включив на вход регулятор положения
, получим трехконтурную систему регулирования
положения, структурная схема которой представлена на рис.7.5.
Оптимизируем контур, регулирования положения по методике СПР, определив необходимую для этой цели передаточную функцию регулятора положения.
Рис. 7.5
В соответствии с рис.7.5 объект регулирования положения имеет передаточную функцию:
(7.6)
где 
, 
- соотношения
постоянных времени, соответствующих частоте среза соответствующего контура и
малой постоянной времени.
Для построения передаточной функции разомкнутого контура положения, соответствующей настройке на модульный (технический) оптимум:
(7.7)
регулятор положения должен иметь передаточную функцию:
(7.8)
Передаточная функция замкнутого контура положения:
(7.9)
Проведем качественный анализ работы синтезированной системы регулирования положения при различных условиях.
Рис. 7.5
Предположим, что
САРП замыкается при переходе к зоне точного
останова. В момент замыкания привод движется со скоростью 
и датчик положения выдает сигнал ошибки 
, равный расстоянию от начальной точки до
заданной позиции
. При настройке контура на
критическое демпфирование 
и 
переходный процесс будет иметь вид,
показанный на рис.7.6 а. Обратим внимание на то, что выходное напряжение
регулятора положения в данной схеме представляет собой сигнал задания скорости:
(7.10)
Задаваемый на
входе контура скорости темп замедления в процессе отработки сигнала ошибки 
(с учетом 7.10)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.