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Trasduttori per la rilevazione di velocità e posizione.

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Presentazione sul tema: "Trasduttori per la rilevazione di velocità e posizione."— Transcript della presentazione:

1 Trasduttori per la rilevazione di velocità e posizione

2 strutturalmente sono dei piccoli generatori in corrente continua eccitati con magneti permanenti (AlNiCo: stabilità termica) TACHIMETRI A CORRENTE CONTINUA n: n° di giri/min scostamenti dalla proporzionalità: dissimmetrie costruttive (scentramenti del rotore, irregolarità del traferro, ecc.) caduta di tensione alle spazzole (la corrente assorbita deve essere piccola per evitare leffetto della reazione di indotto): si usano quindi spazzole con basse cadute (contenenti polvere di Ag) scostamenti tra la caratteristica reale e ideale di un tachimetro in c.c. errore di linearità = V/ V M : massimo scostamento V dalla retta ideale, riferito al valore di fondo scala V M

3 PROBLEMA: oscillazioni segnale in uscita dovute sia alla pulsazione del flusso causata dallalternanza denti-cave dellindotto, sia alla commutazione. SOLUZIONE: aumento del traferro, inclinazione delle cave rotoriche; filtri passa basso per ridurre linfluenza della commutazione. NB: nel caso risulti importante la velocità di risposta (impiego del segnale della dinamo tachimetrica in un controllo retroazionato della velocità) limpiego di un filtro passa basso può essere controindicato. VANTAGGI: il segnale continuo non crea problemi di frequenza o di fase. SVANTAGGI: inerzia rotorica relativamente elevata, usura del sistema collettore-spazzole, errori relativi consistenti alle basse velocità dovuti alle cadute alle spazzole Alcuni servomotori in cc hanno un tachimetro incorporato, costituito da un secondo avvolgimento indotto sovrapposto al principale, collegato ad un collettore indipendente. VANTAGGI: compattezza e robustezza, INCONVENIENTI: le variazioni di corrente nellindotto principale determinano una fem per mutua induzione nellindotto del tachimetro; effetto della reazione dindotto sul flusso principale e quindi sulla fem del tachimetro

4 TACHIMETRO ASINCRONO generatore tachimetrico asincrono con indotto a gabbia (a sx) indotto a tazza (a dx) a rotore fermo, la f.e.m. indotta nellavvolgimento 2 è nulla perché gli avvolgimenti statorici sono a 90°; inoltre, in questa situazione, le f.e.m. indotte nel rotore, (la f.e.m. indotta nellavv. 1 è di tipo trasformatorico e le correnti rotoriche creano un campo di reazione diretto come lasse magnetico dellavvolgimento 1). a rotore in moto compaiono f.e.m. mozionali, di ampiezza proporzionale alla velocità che fanno circolare correnti rotoriche che creano un campo di reazione con asse magnetico coincidente con quello dellavvolgimento 2 inducendo una f.e.m. proporzionale alla velocità di rotazione. valori tipici della f.e.m.: qualche volt/(1000 giri/min.);

5 VANTAGGI: segnale di uscita a frequenza costante (tipicamente 400 Hz), inerzia ridotta con indotto a tazza, assenza di contatti striscianti; con rotore a tazza, assenza di oscillazioni nella fem dovute alla presenza delle cave. PROBLEMI: la f.e.m. residua a rotore fermo dellordine di 10÷30 mV per accoppiamenti parassiti fra i due avvolgimenti statorici sconsiglia limpiego a basse velocità. Da evitare inoltre il funzionamento vicino alla velocità di sincronismo (si ha una buona linearità per scorrimenti non troppo diversi da 1) caratteristica lineare caratteristica effettiva

6 comp. diretta comp. inversa FMM STATORE FMM ROTORE PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL TACHIMETRO ASINCRONO ˜ ωt=0° ωt=90° Ω=0 fmm risultante (parte reale)=0 Re v

7 ωt=0° ωt=90° Ω0 Re fmm risultante (parte reale)0 ˜ v con Ω0 le componenti diretta ed inversa della fmm indotta nel rotore non sono più uguali (lo scorrimento e quindi limpedenza rotorica sono diversi per le due componenti). La fmm risultante agente sullavvolgimento in quadratura non è quindi più =0 e quindi si misura una tensione0.

8 TACHIMETRI PER BASSE VELOCITÀ 1. albero motore 2. disco conduttore 3. magnete permanente 4. circuito ferromagnetico 5. cella di carico solidali con il rotore solidali con la cella di carico Il disco di rame, ruotando nel campo prodotto dal magnete, è sede di correnti indotte che determinano una coppia di reazione proporzionale alla velocità di rotazione, che viene misurata da un trasduttore di pressione, ad esempio una cella di carico: il segnale ottenuto è di tipo continuo e la sua inversione di polarità indica linversione del verso del moto. La precisione ottenibile è elevata

9 ENCODER INCREMENTALI ED ASSOLUTI LED fotorivelatore fotorivelatori tracce ogni livello ha una risoluzione doppia rispetto a quello inferiore; con 10 tracce vengo ad avere una risoluzione di 2 10 =1024 impulsi per giro (nota: i segnali provenienti dai fotorivelatori possono essere interpretati direttamente come una codifica binaria della posizione) ENCODER INCREMENTALE: contando gli impulsi permette di valutare lo spostamento rispetto ad una posizione iniziale ENCODER ASSOLUTO: fornisce la posizione assoluta

10 RESOLVER – SCHEMA DI PRINCIPIO Schema di principio di un resolver a induzione (con spazzole) 400 Hz ˜ v v

11 avvolgimenti di statore albero per laccoppiamento al motore avvolgimenti di rotore secondario del trasformatore rotante primario del trasformatore rotante (f=8 kHz) RESOLVER – senza spazzole V e =10 V 8 kHz statore rotore statore VRVR V2V2 V1V1

12 schema di principio del resolver e forme donda in uscita al variare della posizione rotorica PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

13 sonde ad effetto Hall S1S1 S2S2 S3S3 S4S4 S1S1 S3S3 S2S2 S4S4 RESOLVER CON SONDE AD EFFETTO HALL

14 SENSORE DI POSIZIONE MAGNETICO SCHEMA DI PRINCIPIO VANTAGGI: il segnale di uscita nelle bobine secondarie può avere potenza sufficiente da pilotare direttamente gli switch. PROBLEMI: segnale residuo per accoppiamento non nullo nelle bobine non coperte dal segmento rotante

15 SENSORE DI POSIZIONE LINEARE INDUCTOSYN

16 SENSORE LINEARE A VARIAZIONE DI RILUTTANZA S1S1 S2S2 S1S1 S 1 -S 2 C2C2 C1C1 C 1 -C 2


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