Системы считывания штрих-кодов

Могут рассматриваться как датчики, но правильнее считать их анализатора­ми, состоящими из обычных фотоэлектрических или лазерных сканирующих устройств соединённых с таймерами и счётчиками. Последовательность полос различной ширины (рис.11.4) сканируется и досчитывается в этих системах. Каждому объекту соответствует свой набор полосок или букв.

Сканирование производится в направлении, перпендикулярном полоскам, по­сле чего импульсы принятые фотодатчиком сравниваются для определения ши­рины каждой из полосок. Затем сочетание полученных сигналов анализируются, чтобы расшифровать код и перевести его в буквенно-цифровой вид, восприни­маемый автоматизированной системой.

Рис. 11.4 Считывание штрих-кодов:

1 - лазер; 2 - система линз; 3 - полупро­зрачное зеркало; 4 - вращающиеся зеркало; 5 - фотодетектор; 6 - преобразователь сигнала; 7 - декодер; 8 - управл. ЭВМ; 9 - клавиатура; 10 – штрих- код; 11 - табло

Оптические датчики положения

Концентричное расположение тёмных и светлых полос на диске вместе с воз­можностью быстрого их считывания открывают новые возможности для автома­тизации. На рис.11.5 изображён диск, который можно жёстко закрепить на полу и снабдить оптическими датчиками для каждого кольца. Это устройство называется оптическими датчиками для каждого кольца. Это устройство называется оптиче­ским датчиком положения и применяется для определения углового положения вала. Подобное устройство применяются в конструкциях роботов и станков с ЧПУ. Оптические датчики могут быть двух типов работающие в абсолютной или относительной системы (в приращениях), последние подают серии импульсов на­пряжений, пропорциональных углу поворота вала. Чтобы рассчитать новое по­ложение вала управляющая ЭВМ должна знать предыдущее. Датчики, работаю­щие в абсолютной системе координат, передают набор напряжения, соответст­вующий положению вала в каждый момент времени. На кольце, расположенном ближе всего к центру, тёмные и светлые полосы чередуются через 180°, на сле­дующем - через 90°, затем 45° и т.д., в зависимости от количества колец на диске. На выходе выдаётся сигнал в двоичной форме с количеством знаков, равным ко­личеству колец (10110010).

Рис. 11.5 Вращающийся датчик положения

Реле

Реле – электромагниты включающие и выключающие эл. цепи. Цепи управ­ления обычно работают при пониженном напряжении со значительно меньшей силой тока, чем силовые. Реле являются основой для построения логических це­пей, при решении задач автоматического управления.

Реле бывают с блокировкой или без. Если реле с блокировкой, то достаточно подать в цепь одиночный импульс, если без блокировок, то необходимо наличие тока в цепи на протяжении всего времени, требуемого для работы цепи. Особенно необходимо реле для коммутации силовых цепей эл. двигателей.

Приводы в АПП

Общие понятия о приводах. Привод представляет собой двигательную систему, которая состоит из:

· силового двигателя (цилиндр, мотор);

· передаточного механизма;

· исполнительного механизма.

Кроме того, в комплект входят:

· делительно-преобразующие механизмы;

· датчики перемещений исполнитнительных звеньев.

Выбор типа привода зависит от назначения и условий эксплуатации оборудо­вания, от вида системы управления, динамических характеристик, конструкций и т.д.

К любому виду приводов предъявляются конструктивные и эксплуатацион­ные требования, например:

· минимальные габариты и масса;

· высокие энергетические показатели (мощность к массе);

· высокую удельную мощность и КПД;

· широкий диапазон регулирования скоростей;

· обеспечение безопасности;

· низкий шум;

· экономичность расхода энергоносителя;

· и т.д.

Приводы в зависимости от используемых энергоносителей, могут быть пневмо, гидро, электрические комбинированные, а в зависимости от используемого вида движения:

· возвратно-поступательные;

· вращательными;

· возвратно-вращательными.

При реализации поступательно-вращательного движения используются гидро и пневмоцилиндры, реже линейные электродвигатели.

При реализации вращательного движения используют в качестве двигателей: электродвигатели или гидромоторы, а в качестве передаточного механизма: кулисные, кривошипно-шатунные, цепные, ремённые, зубчатые редукторные механизмы.

При реализации возвратно-вращательного движения используют любые виды двигателей, а в качестве передаточного механизма: пластинчатые, реечные, кри­вошипные, и т.п. устройства.

Пневмо-гидроцилиндры обычно применяют, когда требуется автоматически осуществить прямолинейное возвратно-поступательное движение. Наиболее рас­пространены пневмоцилиндры. Управление пневмоцилиндрами осуществляется клапанами, приводимыми в действие электрическими импульсами или пневмати­ческими логическими устройствами.

Когда процесс требует приложение сил свыше 890 Н предпочтение отдаётся гидроцилиндрам. Преимуществами гидроцилиндра, кроме большой мощности, можно отнести удобство управления ходом. Недостатки – высокая стоимость, сложность обслуживания, и устранение утечек из цилиндров.

При выборе пневмо или гидроцилиндра необходимо учитывать одновременно требование к давлению и расходу рабочего тела (жидкость, воздух). Системы, способные обеспечить давление, достаточное для приведения в действие цилинд­ров или других исполнительных механизмов, может оказаться не в состоянии поддерживать это давление постоянным во время быстрых переключений.

Электромагниты. Они применяются, когда требуется осуществить небольшое, ненагруженное, быстрое линейное перемещение. Принцип действия основан на втягивании ме­таллического сердечника в катушку при прохождении в ней электрического тока. При отсутствии тока в катушке сердечник может автоматически возвращаться в исходное положение под действием пружин. Однако движение сердечника в от­личии от штока цилиндра плохо поддаётся контролю. Как правило можно реали­зовать дискретное перемещение, а не медленный контролируемый ход. Исполь­зуются как правило для включения приводов.

Двигатели. К двигателям относятся не только электродвигатели, но и пневмо и гидромо­торы, являющимися обратными по действию насоса.

Шаговые электродвигатели – управляются дискретно подаваемыми импульсами напряжения постоянного тока. Эти импульсы являются обычным выходом циф­ровых ЭВМ и других систем управления.

Шаговый двигатель идеален для осуществления точных угловых перемеще­ний. Они хорошо зарекомендовали себя в устройствах без обратной связи, где система управления только выдаёт команду, не проверяя её отработки. Они применя­ются в приводах ПР и станков с ЧПУ. В большинстве случаев эти приводы не имеют обратной связи, однако, она может быть осуществлена путём контроля по­ложения приводимого узла.

Устройство в цепи обратной связи сравнивает действительное положение уз­ла с заданным, определяет рассогласование. Устройство управления выдаёт им­пульсы на шаговый двигатель до тех пор, пока рассогласование не будет сведено к нулю.

Серводвигатели постоянного тока – применение, что и шаговые эл. двигате­ли. Имеется контур обратной связи. Когда рассогласование сведено к нулю, на­пряжение также снижается до нуля. Более развитые сервопривода могут регули­ровать напряжение пропорционально скорости изменения рассогласования или результатом суммирования накопленного рассогласования по времени.

Важной особенностью серводвигателей постоянного тока и шаговых эл. дви­гателей является способность сохранять вращающий момент в неподвижном со­стоянии.