Угол поворота выходного вала привод

Доступные файлы (14):

Лекция_09_Режимы энергосбережения.doc	77kb.	29.04.2009 23:18	скачать
Лекция_10 Конфигурационные биты.doc	127kb.	29.04.2009 23:20	скачать
Лекция_11_ ФИД.doc	275kb.	28.04.2009 02:30	скачать
Лекция_12_клавиатура (без прерывания).doc	399kb.	27.05.2009 01:01	скачать
Лекция_13_клавиатура (с прерыванием).doc	281kb.	27.05.2009 01:02	скачать
Лекция_14_дисплей.doc	568kb.	18.05.2009 23:32	скачать
Лекция_1.doc	603kb.	11.02.2009 10:21	скачать
Лекция_2.doc	920kb.	22.02.2009 20:24	скачать
Лекция_3.doc	1478kb.	03.03.2009 23:46	скачать
Лекция_4.doc	455kb.	31.03.2009 22:23	скачать
Лекция_5 Таймеры.doc	1912kb.	07.04.2009 18:59	скачать
Лекция_6 Таймеры_продолжение.doc	1318kb.	21.04.2009 22:34	скачать
Лекция_7 Сторож_таймер.doc	543kb.	14.04.2009 21:04	скачать
Лекция_8 Прерывания_итог.doc	538kb.	23.04.2009 00:20	скачать

Видео:6.2 Кинематический расчет приводаСкачать

Лекция_11_ ФИД.doc

Формирование кода угла поворота выходного вала привода с использованием фотоимпульсных датчиков.

В электрических следящих приводах с микропроцессорными системами управления для формирования информации об угле поворота выходного вала привода, а в приводах с безредукторным исполнением (с высокомоментными синхронными двигателями) и об угле поворота двигателя, используются фотоимпульсные датчики (ФИД), или как их иначе называют – энкодеры.

ФИД предназначен для преобразования углового положения вала, на котором он установлен, в последовательность электрических сигналов, содержащих информацию о величине и направлении его поворота и пригодных для последующей обработки в устройствах числового программного управления и цифровых САУ.

В основе работы ФИД лежит принцип фотоэлектронного сканирования штриховых растров. В качестве осветителей используются инфракрасные светодиоды, а приемниками излучения служат кремниевые фотодиоды.

Сам ФИД можно схематически представить в виде прозрачного диска, на котором нанесены непрозрачные метки. Располагая с одной стороны диска излучающий ИК диод, а с другой фотодиод, получают возможность генерации импульсов при вращении диска. Для получения возможности определения не только величины угла поворота, но и его направления используют уже два оптических датчика и две последовательности меток. Сигналы, получаемые на выходе оптических датчиков называют последовательностями А и В (см.рис.11.1).

При вращении вала ФИД на его выходе появляется сигнал A, B прямоугольной формы сдвинутые друг относительно друга на 90˚.

На рисунке 11.2 представлены временные диаграммы изменения сигналов на линиях A, B.

Рис.11.2. Временные диаграммы выходных сигналов A, B ФИД (вращение по часовой стрелке).

В качестве примера рассмотрим измерение углового перемещения при помощи ФИД «ЛИР-120А» подключенного к микроконтроллеру ATMega128x(64x). Для формирования цифрового кода угла поворота вала ФИД сигналы А и В подключаем к входным линиям внешних прерываний микроконтроллера INT0, INT1.

В свою очередь внешние прерывания настраиваются на срабатывание как по нарастающему фронту импульса, так и по спадающему. На рисунке 11.3 приведены временные диаграммы выходных сигналов, их логические комбинации и моменты возникновения прерываний.

Рис.11.3. Временные диаграммы выходных сигналов, их логические комбинации и моменты возникновения прерываний.

Сформируем алгоритм подсчета импульсов для определения углового перемещения.

Из анализа рисунка видно, что прерывания по изменению состояния выходных линий возникают в четыре раза чаще, чем период выходного сигнала. Для рассматриваемого ФИД «ЛИР-120А» число штрихов измерительного лимба на оборот равно 1024. То есть при повороте вала ФИД на один оборот на любой из выходных линий (A, B) пройдет 1024 импульса. Значить число прерываний будет соответствовать 4096.

Для определения перемещения необходимо в момент возникновения инкрементировать или декрементировать счетчик перемещения в зависимости от текущего и предыдущего состояния выходной линии A, B.

Рассмотрим более подробно механизм определения направления вращения. Для этого проанализируем диаграмму, приведенную на рисунке 11.4.

Рис. 11.4. Диаграмма состояния выходных линий в зависимости от направления вращения вала ФИД.

Стрелками обозначены направления вращения вала ФИД. Цифры в кружках соответствуют состоянию выходных линий ФИД, где первая цифра – логическое состояние линии A, вторая – линии B. Как видно из рисунка 11.4, при вращении вала по часовой стрелке состояние выходных сигналов меняться по ряду 00, 10, 11, 01, 00…, а при вращении против часовой стрелки наоборот. В квадратах пронумерованы относительные состояния выходных линий ФИД. Их соответственно четыре.

Для определения направления поворота вала ФИД на последнем шаге (интервале между двумя прерываниями) необходимо сравнить текущее состояние выходных сигналов и снятое в предыдущем состоянии. Так например, если в текущем прерывании состояние линий равно 10 [1-ое относительное положение], а предыдущее 11[2], значит вал ФИД повернулся против часовой стрелке и счетчик положения следует декрементировать. Если предыдущее состояние равно 00 [0], то вал повернулся по часовой стрелке и счетчик положения следует инкрементировать.

Читайте также: Противопролежневый матрас всегда ли должен работать компрессор

^ Описание программы формирования цифрового кода угла поворота вала ФИД.

Далее рассмотрим программное обеспечения МК ATMega128x(64x) для определения перемещения вала ФИД «ЛИР-120А». Текст программы расположен в листинге 11.1 .

Для работы программе необходимо две переменных. Переменная FID_Count занимает две ячейки памяти (2 байта) и хранит относительный угол поворота вала ФИД. Изначально она равна 32768 (0х8000). Тогда если величина FID_Count меньше 0х8000, то вал повернулся против часовой стрелки. А если больше – по часовой стрелке. Перемещение вала может составлять ±32768 шагов или ±8 оборотов, так как на один оборот вала ФИД приходится 4096 прерываний по изменению состояния выходных линий A, B. Переменная FID_LastMode используется для хранения предыдущего относительного состояния выходных линий (0, 1, 2, 3). Она необходима для определения направления поворота вала.

Основной частью программы является процедура обработки прерывания по изменению состояния выходных линий ФИД. Программа начинается с объявления таблицы векторов прерываний. Причем внешние прерывания INT0 и INT1 имеют одну подпрограмму обработки FID_IRQ. Она определяет направление поворота вала и соответственно инкрементирует или декрементирует счетчик FID_Count.

Программа начинается с вызова процедур инициализации FID_INIT, FID_CountClear, FID_CountEnable. Рассмотрим более подробно их назначение и структуру.

Процедура FID_INIT настраивает порты INT0(PD0), INT1(PD1) на ввод. По умолчанию все порты микроконтроллера настроены на ввод, но для повышения робастности проектируемого программного обеспечения необходимо в процедуре инициализации настраивать параметры всех используемых устройств ввода/вывода. Так же в процедуре FID_INIT устанавливаются биты ISCn0, ISCn1 определяющие момент возникновения прерывания. Как было отмечено выше, необходимо чтобы прерывания генерировались как по нарастающему, так и по спадающему фронту импульса на выходных линиях ФИД.

Процедура FID_CountEnable разрешает прерывания по изменению сигналов на выходах A, B ФИД. Для этого в регистре масок прерывания EIMSK устанавливаются соответствующие биты (INT0, INT1).

Процедура FID_CountDisable запрещает прерывания по изменению сигналов на выходах A, B ФИД.

Подпрограмма FID_CountClear устанавливает начальные параметры работы ФИД. Устанавливается значение счетчика импульсов датчика FID_Count. Изначально оно равняется 0х8000. Далее по текущему состоянию выходных линий ФИД определяется относительное положение (0, 1, 2, 3) которое присваивается в переменную FID_LastMode. Как было упомянуто выше, она используется для хранения информации о предыдущем относительном положении ФИД.

Основная программа начинается с запуска процедур FID_INIT, FID_CountClear, FID_CountEnable. В ходе их выполнения инициализируются прерывания и устанавливаются значения переменных.

Процедура FID_IRQ основной частью программы является процедура обработки внешних прерываний INT0 и INT1.

Рассмотрим алгоритм ее работы. Она начинается сохранением и заканчивается восстановлением используемого в ней контекста.

Далее в РОН r16 считывается состояние линий A, B. В РОН r17 считываем предыдущее состояние ФИД хранящееся в ячейке FID_LastMode.

Теперь нам необходимо определить в какую сторону повернулся вал ФИД. Для определения направления вращения вала ФИД (по часовой стрелке или против часовой) в памяти программ записана таблица состояний линий A, B — FID_AB_Status. Она хранит последовательность комбинаций линий A, B по относительным состояниям 3, 0, 1, 2, 3, 0. Данная таблица используется для определения предыдущего или следующего состояния линии. Интерпретация таблицы и схема ее использования для определения направления вращения представлены в таблице 11.1.

Видео:Энкодеры. Подробный обзор с экспериментами!Скачать

Автомобильный справочник

Видео:Электропривод поворотный для кранов ЭПР3УСкачать

для настоящих любителей техники

Видео:Вагнеровцы после обороны Бахмута #shortsСкачать

Приводные валы

Крутящий момент, развиваемый двигателем ав­томобиля, должен передаваться через коробку передач и дифференциал на ведущие колеса, для чего в автомобилях используются приводные валы. При движении автомобиля колеса посто­янно перемещаются вверх-вниз, а управляемые передние колеса еще и поворачиваются впра­во-влево, что не позволяет применять жесткое соединение приводных валов с другими агрега­тами автомобиля. Если двигатель расположен спереди, а ведущие колеса — задние, то в качестве приводного используется вал с карданными шар­нирами (карданный вал).

Задача приводного вала — эффективно пере­давать крутящий момент от одного агрегата к другому, независимо от того, расположены они соосно или со смещением относительно друг друга.

Читайте также: Ремонт подвесного подшипника карданного вала ваз 2107

Приводной вал должен работать в широком диапазоне частоты вращения и при этом обе­спечивать возможность достаточно больших взаимных перемещений соединяемых элементов во всех плоскостях. Разнообразие требований к шарнирам приводных валов привело к появле­нию самых разных вариантов привода.

Видео:Сервопривод, принцип работы и подключение к АрдуиноСкачать

История создания приводных валов

Всерьез о трансмиссии задумались создатели первых автомобилей. Сначала общепринятым был привод на задние колеса, так как решить про­блемы переднего привода не удавалось. В случае передних ведущих колес крутящий момент дол­жен равномерно передаваться не только при ли­нейном смещении колеса вверх-вниз, но и при повороте колеса из стороны в сторону.

Для заднего привода передача крутящего момента от двигателя к заднему мосту была реализована с помощью продольного вала с кар­данными шарнирами. Такой подход к решению проблемы был более простым, ведь углы откло­нения таких шарниров небольшие и не влияют на ходовые качества автомобиля.

Изобретение карданного шарнира восходит к XVI столетию; авторами считаются итальянец Джероламо Кардано и англичанин Роберт Гук.

В середине XVI века Кардано создал кольцевой шарнир, в котором корабельный компас оставал­ся в горизонтальном положении, несмотря на морскую качку.

В 1664 году Роберт Гук подтвердил патентом, что его кольцевой шарнир способен соединить концы двух несоосных валов, расположенных под углом друг к другу (рис. 2 «Универсальный шарнир Роберта Гука«).

Термины «карданный шарнир» или «шарнир Гука» и сегодня напоминают об этих двух авторах давнего изобретения.

С появлением переднего привода карданные шарниры использовались и там, но в связи с повышением требований к управляемости и ди­намике автомобиля поиск более оптимальной передачи крутящего момента привел к появлению шарниров равных угловых скоростей (ШРУС).

На современных легковых автомобилях кар­данный шарнир применяется только на продоль­ном карданном валу привода задних ведущих ко­лес, хотя и здесь постепенно сдает свои позиции. Различия между карданным шарниром и ШРУ­Сом объясняются в следующих главах.

На грузовых автомобилях карданный шар­нир по-прежнему используется на продольном карданном валу привода задних колес, а также в виде сдвоенного карданного шарнира — на по­перечных приводных валах.

В декабре 1926 года французские инженеры Пьер Фенай и Жан-Альбер Грегуар получили па­тент на изобретенный ими шарнир Tracta. Этот шарнир состоял из четырех деталей, соединен­ных скользящими направляющими. Чтобы не распадаться, он должен был постоянно находить­ся внутри полусферы.

Шарнир изготавливался на обычных универ­сальных станках и мог использоваться для пере­дачи большого крутящего момента, поэтому во время Второй мировой войны им оснащались многие французские, английские и американские полноприводные автомобили.

Для шарнира Tracta (рис. 3 «Деталировочный чертеж шарнира Tracta») впервые было использовано определение «гомокинети­ческий», которое и по сей день используется для обозначения шарниров равных угловых скоростей. Сам шарнир сегодня уже не приме­няется.

Как и в Европе, в Америке тоже пытались ре­шить проблему синхронного вращения, и 4 мая 1923 года Карл Вайсс запатентовал разработан­ный им вариант такого шарнира (рис. 4 «Чертеж к патенту шарнира Вайсса«).

Этот шарнир изготавливался с 1934 года, но его массовый серийный выпуск начался только после Второй мировой войны. До середины 80-х годов прошлого века он применялся на автомо­билях Mercedes-Benz.

В то время, как шарнир Вайсса допускал отклонение не более чем на 20° и применялся на автомобилях с задним приводом, шарнир Tracta мог работать уже под углом до 50°.

В современном автомобилестроении шарнир Вайсса, не в последнюю очередь из-за своей большой удельной массы, практически не при­меняется.

Самый распространенный в настоящее время ШРУС основан на патенте, который получил ин­женер Ford Альфред Ганс Рцеппа в июне 1933 года (рис. 5 «Чертеж к патенту шарнира Рцеппа«).

Для достижения современного технического уровня потребовалось много исследовательской работы. Главную роль в этом сыграли английская фирма Hardy Spicer и основанная в 1948 году немецкая компания по производству шарниров Lohr&Bulmkamp.

На базе шарнира Рцеппа, который не допускал осевого смещения, эти две фирмы разработали универсальный ШРУС с возможностью продоль­ного перемещения деталей.

Видео:9.1 Расчет валов приводаСкачать

Системы привода

Большая часть выпускаемых сегодня легковых автомобилей оснащается приводными залами с шарнирами равных угловых скоростей. От­дельные схемы привода ведущих колес по­казаны с гомокинетическими (от греческого homos = одинаковый и kine = двигаться) шарни­рами (рис. 6 «Схемы привода ведущих коле»).

Читайте также: Шестерня коленчатого вала 402

При переднем приводе ведущими являются передние колеса. На приводных валах со стороны колеса при­меняются жесткие ШРУСы (без возможности продольного перемещения деталей), а со сторо­ны коробки передач — универсальные (с возмож­ностью продольного перемещения). Передние колеса — управляемые, поэтому угол поворота в шарнире со стороны колеса должен достигать примерно 50°.

Из-за поперечного расположения двигателя и связанной с этим асимметрии в моторном отсеке приводные валы могут быть разной длины.

При заднем приводе ведущими являются за­дние колеса. На приводных валах как со стороны колеса, так и со стороны коробки передач применяются универсальные ШРУСы, поскольку в этом случае шарнир — в отличие от переднего привода — дол­жен компенсировать только изменение длины ва­лов из-за хода подвески вверх-вниз.

При полном приводе ведущими являются все колеса. Шарниры приводных валов применяются точ­но так же, как на описанных выше переднем и заднем приводах. Крутящий момент от силового агрегата на задние или (при расположенном сзади двигателе) на передние колеса передается с помощью продольного вала.

Частота вращения валов в этом случае может достигать 6000 об/мин, поэтому продольные валы оснащаются высокооборотными шарнирами. Далее отдельные типы шарниров рассматриваются более подробно.

Видео:Солнечный трекер. Слежение за Солнцем без фотодатчиковСкачать

Общие показатели для приводных валов

Наряду с передачей усилия задачей приводных валов является и равномерная передача крутяще­го момента на ведущие колеса.

Угловая скорость

Приводные валы только с одним шарниром вра­щаются неравномерно.

Если два вала соединить простым карданным шарниром под определенным углом и вращать вал I с постоянной угловой скоростью ω₁ то вал II будет вращаться с неравномерной угловой скоро­стью ω₂ (рис. 7 «Приводные валы с одним шарниром«).

Эта неравномерность, часто называемая по­грешностью карданного шарнира, выражается в синусоидальном колебании угловой скорости вала II, как показано на графике цикла вращения 360° (рис. 8 «Изменение угловой скорости в зависимости от положения карданного шарнира«).

При 0°, 180° и 360° вилка шарнира на валу I расположена горизонтально и обладает меньшей угловой скоростью, чем в вертикальных положе­ниях 90° и 270°.

Такое ускорение и замедление крестовины шарнира соответственно изменяет и угловую ско­рость вала II.

Поскольку решению этой проблемы способ­ствуют угловое и параллельное смещение валов (за счет конструктивно обусловленного располо­жения элементов трансмиссии и достаточно эла­стичных опор), карданные валы автомобиля всег­да оснащаются двумя шарнирами. Это позволяет компенсировать неравномерно­сти вращения вала.

Максимальный угол в шарнире

Максимальный угол отклонения от горизонтали (рис. 9 «Угол в шарнире«) показывает, под каким углом может работать шарнир, соответствуя требованиям по равномерности передачи крутящего момента и долговечности.

В автомобильной технике максимальный угол в шарнире может составлять более 50°.

Схемы расположения карданных валов

Неизбежно возникающую неравномерность вра­щения можно компенсировать последователь­ным размещением двух шарниров на одном валу.

При этом различают два варианта их располо­жения: Z-схема и W-схема.

Z-схема

Z-схема или Z-изгиб представляет собой наибо­лее распространенный вариант применения кар­данного вала. В этом случае изгиб происходит только в одной плоскости (рис. 10 «Z-схема«).

Для абсолютно синхронного вращения веду­щего и ведомого валов, соединенных карданным валом, вилки шарниров этого общего вала долж­ны находиться в одной плоскости, а углы в шар­нирах должны быть одинаковы.

W-схема

Еще одним способом избежать нежелательных колебаний частоты вращения между валами I и II является W-схема их расположения (рис. 11 «W-схема«).

И в этом случае углы в карданных шарнирах должны быть одинаковыми, а их вилки — нахо­диться в одной плоскости.

Общее правило для Z-схемы и W-схемы за­ключается в том, что карданный вал и соединяе­мые им концы ведущего и ведомого валов долж­ны лежать в одной вертикальной плоскости.

В случае бокового смещения при использова­нии Z-схемы достаточно, чтобы пространствен­ный угол оставался минимальным.

Чтобы избежать нежелательных колеба­ний частоты вращения вала при использовании W-схемы, угол смещения необходимо высчитать заранее (рис. 12 «Боковое смещение«).

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/ugol-povorota-vyhodnogo-vala-privod

  💡 Видео

  Ременная передача. Урок №3Скачать

  

  Электропривод поворотный для кранов ЭПР7Скачать

  

  Электропривод поворотный для кранов ЭПР7УСкачать

  

  Секретные похороны российских военных ПитербургСкачать

  

  Как определить вращение насоса НШ /3 способа/Скачать

  

  ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Вид Грубейшего Нарушения ТРЕБОВАНИЙ ТБ при работе на СТАНКАХ.Скачать

  

  Уроки Arduino - управление сервомашинкойСкачать

  

  Энкодер электродвигателя для arduino. Робототехника для начинающихСкачать

  

  Электропривод Gruner 363-230-20 универсальный, угол поворота 90 градусов, 20 Нм, 3 Вт, IP54Скачать

  

  Приводы кранов // Прямой эфирСкачать

  

  Линейный сервоприводСкачать

  

  Серво-привод на 35 кгсм / Servo drive 35 kgcmСкачать

  

  Мощный привод из старого шуруповерта / Powerful drive from an old screwdriverСкачать