Датчики обратной связи в системах контроля

Датчики обратной связи в  системах контроля. 
 
Для контроля за перемещением или положением рабочих органов станков применяются датчики обратной связи, которые позволяют получит сигнал рассогласования между фактическим и заданным значением регулируемого параметра. От них зависят точность обработки станком заданных перемещений и величина дискретности системы, т.е. минимальная величина перемещения , которая может быть задана системе управления. 
Датчики обратной связи подразделяют на датчики , которые выдают информацию на всём пути перемещения рабочего органа, и датчики, выдающие информацию при достижении исполнительным органом установленного положения. 
Особенности:

• Прочная конструкция
• Корпус из литого алюминия
• Малые размеры
• Один присоединительный узел
• Герметичный корпус
• Смазанные подшипники для продления срока их службы
• Монтаж на вал двигателя
• Прочный диск
• Широкий диапазон рабочих температур
• Квадратурные сигналы и маркерный сигнал
• Твердотельный источник света и фотоприемник
• Широкий диапазон скоростей в двух направлениях
• Цанга, подходящая по размеру к валам диаметром от 10 до 15 мм
• Защита корпуса в соответствии со стандартом IP64/65 
  Метрологические характеристики датчиков:
• статическая характеристика датчика, представляющая собой зависимость изменения выходной величины от изменения входной величины
• чувствительность датчика - отношение приращения выходной величины к приращению входной величины, т.е. чувствительность датчика есть не что иное, как коэффициент передачи
• порог чувствительности датчика - наименьшее значение входной величины, которое вызывает появление сигнала на выходе (этот параметр связывают с зоной нечувствительности, в пределах которой при наличии входного сигнала на выходе датчика сигнал отсутствует)
• инерционность датчика - время, в течение которого выходная величина принимает значение, соответствующее входной величине
• точность выполняемых ими функциональных преобразований, которую принято характеризовать величинами основных и дополнительных погрешностей. 
  По характеру зависимости выходного сигнала от входного датчики могут быть: пропорциональные, у которых сигнал на выходе пропорционален измеряемой величине; нелинейные, у которых сигнал на выходе нелинейно зависит от сигнала на входе; релейные, у которых сигнал на выходе изменяется скачкообразно; импульсные, у которых изменение входной величины вызывает появление сигналов-импульсов, число которых пропорционально измеряемой величине. 
  По виду преобразования сигналов датчики делят на электроконтактные, в которых механическое перемещение преобразуется в электрический сигнал; индукционные, у которых изменение угла поворота вызывает изменение фазы электрического сигнала; фотоэлектрические, в которых световой сигнал преобразуется в импульсы или комбинации импульсов. 
  По назначению измерительные устройства совместно с датчиками в станочных системах ЧПУ могут подразделяться на устройства: пути, положения, скорости, углового положения и угла рассогласования. Распространение получили устройства, в которых в качестве датчиков используют вращающиеся трансформаторы, сельсины, тахогенераторы и индуктосины. 
  Измерительные индукционные устройства следящего привода станков с ЧПУ дают информацию о действительном положении рабочего органа и скорости его перемещения. Они состоят из собственно датчика, его устройства связи с рабочим органом и схемы обработки выдаваемых датчиком сигналов. В качестве индукционных датчиков измерительных устройств могут быть использованы: вращающиеся трансформаторы, сельсины, тахогенераторы, индуктосины, редусины и др. 
  Вращающийся трансформатор типа ВТМ-1М представляет собой индукционную электрическую машину, у которой выходное напряжение является функцией входного напряжения и угла поворота ротора. Вращающиеся трансформаторы используют в качестве датчиков обратной связи по положению и углу в измерительных устройствах. 
  Вращающийся трансформатор состоит из корпуса; статора и ротора, на которых размещены две одинаковые однофазные обмотки, сдвинутые в пространстве друг относительно друга на 90°; крышки, на которой размещен щеточно-коллекторный узел; вала на котором размещен ротор; подшипников и передней крышки. Магнитопровод микромашины изготавливают из листов электротехнической стали или пермаллоя, листы изолированы друг от друга. 
  Вращающиеся трансформаторы могут работать в режиме поворота ротора или в режиме его вращения. В обоих случаях ротор, соединенный с исполнительным механизмом, при работе меняет свое положение относительно статора в соответствии с перемещением исполнительного механизма. 
  При работе в первом режиме обмотка статора присоединяется к сети переменного тока, а компенсационная обмотка (квадратурная) — к некоторому резистору и закорачивается. В некоторых схемах обе обмотки получают независимое питание переменным током. Обмотки ротора (косинусная) и (синусная) присоединяются к контактным кольцам. Для уменьшения числа контактных колец концы двух обмоток ротора присоединяются к общему кольцу. 
  Основными выходными характеристиками вращающегося трансформатора являются синусно-косинусная характеристика и зависимость напряжения на вторичной обмотке от напряжения на обмотке возбуждения при постоянном сопротивлении нагрузке и постоянном угле поворота.

Датчики обратной связи ( ДОС) в системах контроля станков с ЧПУ. Являясь устройством обратной связи ( выдающим информацию о величине фактического перемещения, положения и скорости ИО станка), ДОС входит в систему путевого контроля, включенную в измерительную схему и схему формирования выходного сигнала. Эти схемы являются устройствами согласования ДОС с основными узлами УЧПУ. В отечественных станках с ЧПУ в качестве циклических ДОС применяют преобразователи, измеряющие линейные перемещения и построенные на основе сельсинов. 
Сельсин – вращающийся трансформатор с воздушным зазором , у которого при вращении ротора происходит изменение величины напряжения. В сельсине поворот ротора относительно статора преобразуется в сдвиг фаз выходного и опорного напряжения. Преобразователи на основе сельсинов являются датчиками обратной связи по углу поворота , поэтому их стыкуют непосредственно с вращающим механизмом. В открытых системах поток информации имеет только одно направление от блока ввода программы к рабочему органу. В замкнутых системах добавляется поток информации по линии обратной связи о фактическом перемещении инструмента для выработки корректирующих командных сигналов.