Контрольная работа по «Диагностика и надежность автоматных схем »

Рисунок 2. Воздействие позиционного магнита.

   Чтобы превратить изложенные выше физические основы в надежно работающую измерительную систему, была предложена конструкция датчика, представленная на рисунке 3. Датчик линейных перемещений Temposonics состоит из 5 основных частей:

-измерительный элемент  (волновод);

-электроника датчика;

-позиционер в виде  постоянного магнита;

-преобразователь торсионного  импульса;

-демпфирующая часть (на  конце стержня, в которой гасится  вторая часть торсионного импульса).

 

Рисунок 3.Пинцип действия датчика.

       «Стержнем» измерительной  системы является ферромагнитный измерительный элемент, использующийся как волновод, по которому распространяется торсионная ультразвуковая волна до преобразователя импульсов. Измеряемая позиция определяется положением постоянного магнита, который окружает волновод. Этот магнит создает магнитное поле в волноводе и связан с объектом измерения. Здесь нужно подчеркнуть, что между позиционером (магнитом) и измерительным элементом (волноводом), полностью отсутствует механическая связь. Это гарантирует очень долгий срок службы датчиков MTS Temposonics на основе этого принципа измерения.

         При измерении короткий импульс тока посылается из электронной части сенсора с помощью волновода. При перемещении импульса возникает радиальное магнитное поле вокруг волновода (Рис.3). При пересечении с магнитным полем постоянного магнита-позиционера, возникает ,согласно эффекту Видемана, пластическая деформация магнитострикционного волновода, которая является высокодинамичным процессом, вследствие скорости токового импульса. Из-за этого возникает ультразвуковая торсионная волна, которая распространяется от места возникновения в оба конца волновода, однако в одном из концов она полностью гасится и ,таким образом, помехи и искажения сигнала исключаются. Детектирование и обработка торсионного импульса происходит на другом конце волновода в специальном преобразователе. Преобразователь торсионных импульсов состоит из расположенной поперек волновода и жестко связанной с ним полосы из магнитострикционного металла; детектирующей катушки индуктивности и одного неподвижного постоянного магнита.

      В преобразователе  торсионного импульса, сверхзвуковая  волна вызывает изменение намагниченности  металлической полосы согласно  эффекта Виллари, уже упоминавшемуся. Следующее из этого временное  изменение поля постоянного магнита  индуцирует электрический ток  катушке индуктивности. Этот возникающий  электрический сигнал окончательно  обрабатывается электроникой датчика.

      Торсионная  ультразвуковая волна перемещается  по волноводу с постоянной  скоростью звука. Точное определение  позиции получается измерением  времени между стартом токового  импульса и времени возникновения  ответного электрического сигнала,  которое определяется в преобразователе  торсионных импульсов при детектировании  ультразвуковой волны.

      При кажущейся  внешней сложности принципа измерения,  на котором созданы  датчики  линейных перемещений Temposonics, очевидны  несколько преимуществ, которыми  они обладают: измерять расстояние  можно с наивысшей точностью;  металлические магнитострикционные  материалы обладают долговременными  и очень стабильными параметрами;  благодаря ноу-хау компании MTS Sensors – специальному дизайну и конструкции  датчика, вся измерительная система  надежно защищена от внешних  воздействий, например от вибрации  станков. Из суммы этих преимуществ  получаем высокоточные датчики  перемещения MTS Temposonics , обладающие  высочайшей повторяемостью измерений  и очень большой надежностью.

      Воплощение магнитострикционного принципа в измерительную систему, удовлетворяющую суровым требованиям промышленного производства, ставит высокие требования к возможностям и компетенции производителя датчиков. Инженеры MTS обладают фундаментальными физическими знаниями, накопленную за десятилетия лабораторных опытов информацию по магнитострикционным материалам.

     Например, были детально исследованы различные варианты схемы преобразователя торсионных импульсов, которые представлены на рисунке 4. При этом оказалось, что оптимальная конструкция преобразователя должна быть такой, как на варианте 3. Именно так получается наиболее уверенный и точный сигнал, так как регистрируется только торсионная часть механической волны, а продольные колебания не оказывают влияния на результат измерения.

      Применение торсионных волн и регистрирующей системы, которая реагирует только на торсионную (скручивающую) волну, позволяет не бояться влияния вибрации на процесс измерения, так как торсионный импульс нельзя вызвать внешней механической вибрацией.

      Для того, чтобы все физические процессы принципа измерения могли протекать без влияния со стороны внешних воздействий, MTS использует специальные механическую конструкцию корпуса и электронную схему при обработке сигнала. Причем в каждом поколении датчиков Temposonic конструкция и схема совершенствуются и развиваются, находясь на самом современном уровне.

                                                                                                                                

         Датчики линейных перемещений Temposonics, серия R

 

     Высочайшая точность и надежность датчиков перемещений Temposonics R серии компании MTS Sensors делает их флагманом среди аналогичных продуктов. Использование мощьной современной электроники с расширенной диагностикой и программированием, делает их особенно устойчивыми к внешним помехам, позволяя проводить наиболее точные измерения. Для более высокой точности MTS Sensors воздержались от использования чувствительных к температуре компонентов, например, потенциометров установки. Датчики могут легко программироваться прямо в месте установки. Имеются версии датчиков во взрывобезопасном исполнении II 3G Ex nA II T4, с аналоговым выходным сигналом, а так же CAN Bus и SSI.

 

Рисунок 4. Датчик MTS Temposonics GP .

Модель	Temposonics GP Алюминиевый профильный  датчик идеальный для машиностроения. Удобный для монтажа и легкий  в программировании и настроке.
Выход	Напряжение 0...10 В, 10...0 В, -10...+10 В, +10...-10 В
	Ток 4 - 20 мА, 20 - 4 мА, 0 - 20 мА, 20 - 0 мА
Диапазон	Аналоговый выход 50 - 2500 мм Цифровой выход 50 - 7600 мм
Разрешение	Аналоговый выход - ограниченно  разрешением внешнего устройства, монтажем и пульсациями (0,01%). Цифровой выход - до 5 мкм.
Свойства	Для выходного сигнала  Старт/Стоп - одновременное измерение  несколькими магнитами до 15-ти позиций.
Диагностика	Встроенные в датчик светодиоды для диагностики. Все параметры  датчика могут быть диагностирванны  и изменены программно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

                                             Литература

 

1. Валиков А.Н. Технология XSLT. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 544 с 

2. Сосонкин В.Л., Мартинов  Г.М. Концепция числового программного  управления мехатронными системами:  реализация диагностической задачи  управления - Мехатроника №3 2001 с. 2-6

3. Харченко А.О. Станки  с ЧПУ и оборудование гибких  производственных систем: Учебное  пособие для студентов вузов.  – К.: ИД «Профессионал», 2004. –  304 с.

4. Шохрин А.В., Абзаев Р.С., Кузьминых Т.В., Потягайло О.Н., Платонов А.И. Исследование физических явлений процесса резания на основе применения компьютерного центра диагностики. Будущее машиностроения России. Сборник трудов всероссийской конференции молодых учёных и специалистов. 25-27 ноября.

2008г.- МГТУ имени Н.Э.  Баумана. М 2008 г.

5. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник в 3-х т. Т. 3: Проектирование станочных систем /Под общей ред. А.С. Проникова - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана; Изд-во МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.

Интернет ресурсы:

http:// www.cftech.ru

http://www. bibt.ru

http://xmlhack.ru

http://web.envos.com.ua