Электромагнитные датчики перемещения для систем управления гидравлическим приводом

• Автор: Медников, Станислав Феликсович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ПЛУНЖЕРА ГИДРОЦИЛИНДРА

1.1. Гидросистемы как объект автоматизации

1.2. Основные требования, предъявляемые к датчикам перемещения плунжера гидроцилиндра

1.3. Обзор элекгромагнитных датчиков перемещения

плунжера гидроцилиндра

1.4. Конструкция недифференциального электромагнитного датчика перемещения.

ВЫВОДЫ.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ДАТЧИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ.

2.1. Особенности электромагнитной системы датчика перемещений
2.2. Эквивалентная электрическая схема замещения электромагнитной системы датчика.
2.3. Определение полного эквивалентного импеданса измерительной обмотки
2.4. Коэффициент использования длины датчика
2.5. Определение функции взаимной индуктивности измерительной обмотки
2.6. Определение параметров компенсационной катушки.
ВЫВОДЫ.
Глава 3. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ДАТЧИКА КАК
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛИНИИ.
3.1. Схема замещения электромагнитной системы датчика в виде электрической цепи с распределенными параметрами.
3.2. Функция преобразования датчика на основе уравнения для входного импеданса эквивалентной электрической линии.
3.3. Основная схема включения обмоток датчика
3.4. Выходная статическая характеристика датчика.
3.5. Определение погрешностей функции преобразования.
3.5.1. Нелинейность статической характеристики.
3.5.2. Дополнительные погрешности датчика
3.5.3. Расчет температурной зависимости параметров электромагнитной системы датчика
3.5.4. Динамическая погрешность обусловленная генераторной
э.д.с.
Глава 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО МОДУЛЯ ДЛЯ НЕДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
4.1. Особенности схемотехники электронного модуля.
4.2. Функциональная схема электронного модуля с синусоидальной несущей.
4.3. Функциональная схема электронного модуля с прямоуголь
ной несущей.
4.4. Функциональная схема электронного модуля с непосредственным преобразованием в цифровой эквивалент.
ВЫВОДЫ.
Глава 5. РАЗРАБОТКА, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАТЧИКА
5.1. Типовой ряд датчиков перемещения с интегрированным электронным модулем
5.2. Схемотехническая реализация.
5.3. Экспериментальное исследование статической характеристики датчиков
ВЫВОДЫ.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТ АТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Объемный гидропривод, по сравнению с механическим, пневматическим и электрическим приводами, имеет существенные преимущества по массогабаритным показателям при заданной мощности, по плавности управления скоростью исполнительных устройств с возможностью реверсирования, по простоте преобразования энергии жидкости под давлением в механическую энергию при любых видах перемещений, по хорошей защищенности от перегрузок и разрушения []. Наиболее распространенным элементом автоматизированного объемного гидропривода является силовой гидроцилиндр - гидродвигатель прямолинейного возвратно-поступательного движения. Номенклатура серийно выпускаемых гидроцилиндров в промышленно развитых странах огромна. Только в Европе более 0 фирм изготавливают различные по конструкции и параметрам силовые гидроцилиндры. Несмотря на обилие типоразмеров, и вариантов конструктивного исполнения стандартизованных и унифицированных силовых гидроцилиндров и их узлов, и технологические сложности их изготовления, разработчики гидроприводов занимаются проектированием новых конструкций силовых гидроцилиндров для повышения технико-экономических показателей своей продукции. Одной из наиболее ярко выраженных тенденций развития объемного гидропривода является интенсивное «сращивание» гидравлики и электроники: создание комплектных узлов, интегрированных с механическими и электронными устройствами контроля и управления (средствами диагностики, датчиками обратной связи и т. Применение в системах управления гидроприводом микропроцессорных устройств позволяет реализовать сложные законы управления, обеспечить встроенный контроль системы и гибкость законов управления за счет вариации программного обеспечения, получить динамическую точность и уровень помехозащищенности, недостижимые в аналоговом гидроприводе. Вследствие интеграции цифровой электроники, датчиков и гидравлики, а также современной техники управления, гидравлический привод достиг такой точности и динамики, которые ранее были не достижимы. Типичным примером этого может служить так называемое гидроформирование деталей для автомобилей, обеспечивающее высокоточное производство частей сложной конфигурации в одном цикле. В испытательной технике благодаря этому возможно достижение максимальной мощности гидропривода в широком частотном диапазоне. Рис 1. На рис. В состав испытательного стенда входит силовой гидроцилиндр, на одной оси с плунжером которого смонтированы датчик положения и датчик силы. Управление гидроцилиндром осуществляется через пропорциональные клапана с помощью системы регулирования, а программа испытаний (частота нагружения, амплитуда и величина силы и др. На рис. Диапазон температур жидкости "С -. Рис 1. Автоматизация современного технологического оборудования потребовала создания специальных конструкций силовых гидроцилиндров со встроенными датчиками положения плунжера. Конструкции таких гидравлических цилиндров схематично показаны на рис. Гидроцилиндр, изображенный на рис. Крепление корпуса датчика 7, имеющего уплотнительное кольцо 8, осуществляется через осевое отверстие фланца 3. При перемещении плунжера 5 чувствительный элемент 6 бесконтактно охватывает корпус датчика 7, вызывая изменение импеданса его измерительной обмотки. В конструкции гидроцилиндра рис. В отличие от конструкции рис. В обеих случаях специфическими условиями эксплуатации являются наличие давления гидравлической жидкости, а также влияние агрессивной среды (гидравлическое масло) непосредственно на корпус датчика. Наиболее часто в качестве рабочих жидкостей используются специальные гидравлические масла, а также водомасляные эмульсионные и другие рабочие жидкости. Гидравлические масла обеспечивают не только передачу гидравлической энергии, но и выполняют смазку и охлаждение деталей гидропривода. Основными показателями качества гидравлических масел служат вязкостно-температурные свойства, химическая и физическая стабильность, антикоррозионные свойства, агрессивность по отношению к уплотнительным элементам, смазочная способность, теплофизические свойства и вспенивае-мость, несжимаемость, а также огнестойкость и температура застывания. Для работы гидравлических систем очень важна чистота масла, т.