Виды автоматических измерителей угла поворота
Автоматический измеритель угла поворота (датчик угла поворота) – это измерительный преобразователь угла поворота вращающегося объекта в аналоговые или цифровые сигналы.
Автоматические измерители угла поворота используются в компьютерной технике (например, для определения угла поворота компьютерной мыши), робототехнике, промышленности (например, в сервоприводах), автомобилестроении (например, для определения угла поворота рулевого колеса). Датчики угла поворота классифицируются по следующим признакам:
- Допустимый угол поворота вращающегося объекта. Согласно данному признаку датчики угла поворота делятся на датчики с ограниченным и неограниченным диапазоном работы.
- Способ выдачи информации. Согласно данному признаку датчики угла поворота делятся на инкрементные или накапливающие и позиционные или абсолютные.
- Принцип действия. Согласно данному признаку датчики угла поворота делятся на механические, оптические, индуктивные, магнитные и резистивные.
Принцип работы некоторых видов автоматических измерителей угла
У накапливающих датчиков угла поворота на выходе формируются импульсы, по которым принимающим устройством определяется текущее положение вала посредством подсчета счетчиком количества импульсов. После включения накапливающего датчика положение вращающегося объекта неизвестно. Чтобы привязать системы подсчета к началу отсчета у накапливающих датчиков имеются референтные или нулевые метки, через которые необходимо пройти после включения оборудования.
Система отсчета – это совокупность неподвижных относительно друг друга тел и отсчитывающих время часов, по отношению к которым рассматривается движение каких-либо тел.
Недостаток накапливающих датчиков угла поворота заключается в невозможности определения пропуска импульсов от датчика по каким-либо причинам. Такой недостаток приводит накоплению ошибки определения угла поворота вращающегося объекта до тех пор, пока не будет пройдена нуль-метка. Чтобы определить направление вращения используются два измерительных канала - косинусный и синусный, в которых идентичные последовательности импульсов сдвинуты на 90 градусов относительно друг друга. Абсолютным датчиками угла поворота на выходе выдаются сигналы, которые можно однозначно интерпретировать как угол поворота вала датчика угла. Датчики данного вида не требуют привязки системы отсчета к какому-либо нулевому положению.
В состав оптических датчиков угла поворота входит жестко закрепленный диск из стекла с оптическим растром. Во время вращения вала растр двигается относительно неподвижного растра. В этом случае формируется поток света, который принимается фотодатчиком. Абсолютные оптические датчики представляю собой датчики угла поворота, где каждому положению вала соответствует цифровой код, который вместе с количеством оборотов является основным параметром прибора. Абсолютные оптические датчики, так же как и накапливающие, считывают и фиксируют параметры вращения оптического диска. Магнитные датчики угла поворота регистрируют прохождение магнитных полюсов вращающегося магнитного элемента непосредственно рядом с чувствительным элементом, преобразуя данные в соответствующий цифровой вход или сигнал. Оптические и механические датчики угла поворота с последовательным выходом содержат диск из диэлектрика или стекла с выпуклыми непрозрачными или проводящими участками. Считывание абсолютного угла поворота диска осуществляется линейкой контактов или переключателей в случае механической схемы и линейкой оптронов в случае оптической схемы. В данных датчиках выходные сигналы представляют собой код Грея, который позволяет исключить неоднозначность интерпретации сигнала. Главным недостатком механических датчиков угла поворота является дребезг контактов, который может стать причиной неправильного подсчета и определения направления вращения. У магнитных и оптических датчиков такой недостаток отсутствует.
Код Грея – это двоичный код, где две соседние кодовые комбинации отличаются только цифрой в одном двоичном разряде.
