ΤΜΗΜΑ ΣΤΕΦ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «ΤΑΧΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ, ΠΑΛΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΚΑΙ ΟΙ ΒΛΑΒΕΣ ΠΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΟΥΝ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ» Ονοματεπώνυμο:ΠΑΣΑΛΟΓΛΟΥ ΙΩΑΝΝΗΣ Επιβλέπων Καθηγητής:ΓΑΥΡΟΣ ΚΩΝ/ΟΣ Κοζάνη, Ημερομηνία:21/02/2011 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΠΕΡΙΛΗΨΗ - ABSTRACT Στην περίληψη αναφέρονται τα κυριότερα σημεία του κυρίου μέρους της εργασίας και των συμπερασμάτων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στην εισαγωγή γίνεται αναφορά του αντικειμένου της εργασίας, του σκοπού της και του τρόπου δόμησής της. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΠΑΛΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Εδώ γίνεται ανάλυση της αρχής λειτουργίας των παλμογεννητριών, της συνδεσμολογίας τους και των τεχνικών τους χαρακτηριστικών. 2 3.1 Γενικά 3.2 Αρχή Λειτουργίας 3.2.1 Παλμογεννήτριες Απολύτου Θέσεως 3.2.1.1 Μηχανικές Παλμογεννήτριες Απολύτου Θέσεως 3.2.1.2 Οπτικές Παλμογεννήτριες Απολύτου Θέσεως 3.2.2 Παλμογεννήτριες Αυξητικού Τύπου 3.2.2.1 Μηχανικές Παλμογεννήτριες Αυξητικού Τύπου 3.2.2.2 Οπτικές Παλμογεννήτριες Αυξητικού Τύπου 3.2.3 Παλμογεννήτριες Ημιτονοειδούς Κυματομορφής 3.2.4 Παλμογεννήτριες Απλής Περιστροφής (Singleturn) 3.2.5 Παλμογεννήτριες Πολλαπλών Στροφών (Multiturn) 3.2.6 Διασυνδέσεις 3.2.6.1 Σύγχρονη Σειριακή Διασύνδεση (SSI - Synchronous Serial Interface) 3.2.6.2 Παράλληλη Διασύνδεση 3.2.6.3 Διασύνδεση Αισθητήρα Μετατροπής (Actuator Sensor - AS Interface) 3.2.7 Τεχνολογίες Παλμογεννητριών 3.2.7.1 Παλμογεννήτριες για Ex περιοχές ενδογενούς ασφάλειας ή με προστασία από ανάφλεξη. 3.2.7.1.1 Αλεξίφλογο Περίβλημα “Προστασία Ανάφλεξης” (EExd) 3.2.7.1.2 Αλεξίφλογο Περίβλημα “Ενδογενούς Ασφάλειας” (EExi) 3 3.2.8 Παράδειγμα Απλής Παλμογεννήτριας Συχνότητας 1Hz Ακριβείας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΤΑΧΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ Εδώ γίνεται ανάλυση της αρχής λειτουργίας των ταχογεννητριών, της συνδεσμολογίας τους και των τεχνικών τους χαρακτηριστικών. 4.1 Γενικά 4.2 Αρχή Λειτουργίας 4.2.1 Ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος (DC-TG) 4.2.2 Ταχογεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος (AC ταχογεννήτριες, μονοφασικές / τριφασικές) 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται οι εφαρμογές που βρίσκουν οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες στους διάφορους τομείς και κυρίως στη βιομηχανία. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Εδώ αναφέρονται τα προβλήματα και οι βλάβες που παρουσιάζουν οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες και κυρίως στον τομέα της βιομηχανίας. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εδώ αναφέρονται συμπεράσματα και επισημάνσεις που προκύπτουν από τη μελέτη του κυρίως θέματος και αναφέρονται τυχόν συγκρίσεις και προοπτικές βελτίωσης. 5 7.1 Σύγκριση Παλμογεννητριών Αυξητικού Τύπου και Απολύτου Θέσεως ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Αναφορά των πηγών που χρησιμοποιήθηκαν για την εκπόνηση της εργασίας. Γίνεται διαχωρισμός τους σε έντυπες και σε ηλεκτρονικές πηγές από το διαδίκτυο. 8.1 Έντυπες Πηγές 8.2 Ηλεκτρονικές Πηγές 6 Κεφάλαιο 2 Εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΠΕΡΙΛΗΨΗ Οι απαιτήσεις της σύγχρονης βιομηχανίας για συστήματα όλο και υψηλότερων προδιαγραφών σε συνδυασμό με την ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής, καθιστούν επιτακτική την ανάγκη αντιμετώπισης των ποικίλων προβλημάτων λειτουργίας που μπορεί παρουσιάζουν οι χρησιμοποιούμενες διατάξεις. Οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες με τις οποίες ασχολείται αυτή η εργασία χρησιμοποιούνται σε ένα πλήθος εφαρμογών, από απλές ηλεκτρονικές συσκευές μέχρι σύνθετες βιομηχανικές διατάξεις. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη αυτών των στοιχείων και των προβλημάτων που μπορεί να παρουσιάσουν κατά τη λειτουργία τους στη βιομηχανία. ABSTRACT The higher standards that modern industry sets today in conjunction with the demand for production cost minimization calls for the need for a solution of the various operational problems related to the use of industrial devices. Tachogenerators and rotary encoders, the main object of this work are used in a variety of applications, from simple electronic machinery to complex industrial devices. The purpose of this project is to study these electronic devices and their operation problems in industry. Ονοματεπώνυμο 7 Κεφάλαιο 2 Εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο συνεχώς εξελισσόμενος τομέας της βιομηχανίας και της τεχνολογίας αυτοματισμού θέτει όλο και υψηλότερες προδιαγραφές όσον αφορά την τεχνολογία των οργάνων, την ακρίβεια των μετρήσεων και των λοιπών παραγόντων που συνεισφέρουν στην παραγωγική διαδικασία, σε συνάρτηση πάντα με την ανάγκη ελαχιστοποίησης του κόστους και του χρόνου παραγωγής. Αυτές οι απαιτήσεις καθιστούν επιτακτική την ανάγκη αντιμετώπισης των τυχών προβλημάτων που μπορεί να παρουσιάζουν οι χρησιμοποιούμενες διατάξεις κατά τη λειτουργία τους. Κάποια από τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικές εφαρμογές είναι οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες. Οι ταχογεννήτριες γενικά διακρίνονται σε εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος και παράγουν μια τάση ανάλογη της ταχύτητας περιστροφής του άξονά τους. Οι παλμογεννήτριες χρησιμοποιούνται στον τομέα του βιομηχανικού αυτοματισμού ως αισθητήρες για την ανίχνευση γωνίας, θέσης, ταχύτητας και επιτάχυνσης. Επίσης ακόμα και γραμμικές κινήσεις μπορούν να ανιχνευθούν με τη βοήθεια ενός άξονα, μιας βάσης στήριξης ή και ορισμένων μετρητικών περιστροφικών διατάξεων. Αυτό που κάνουν είναι να μετατρέπουν την πραγματική τιμή μιας μηχανικής μετατόπισης από μέτρηση μετρητών ή ταχυμέτρων σε ηλεκτρονικό σήμα, κατανοητό Ονοματεπώνυμο 8 Κεφάλαιο 2 Εισαγωγή από προγραμματιζόμενους ελεγκτές και βιομηχανικούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές, απαριθμητές, ταχύμετρα κλπ. Το εύρος των εφαρμογών που βρίσκουν αυτά τα στοιχεία στη βιομηχανία και γενικά στην τεχνολογία του αυτοματισμού επεκτείνεται από απλές εφαρμογές εγκαταστάσεις σε ηλεκτρικές παραγωγής συσκευές, ενέργειας, στη έως εφαρμογές μεταλλουργία και σε στις αυτοματοποιημένες διαδικασίες παραγωγής της βιομηχανίας. Σημαντικός ωστόσο παράγοντας που θα πρέπει να λαμβάνεται υπ’ όψιν κατά την εφαρμογή αυτών των διατάξεων είναι οι τυχόν βλάβες που μπορεί να παρουσιάσουν αυτά τα στοιχεία κατά τη λειτουργία τους. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι αφ’ ενός μεν η περιγραφή αυτών των στοιχείων και αφ’ ετέρου η προβλημάτων που μπορεί να αναφορά τέτοιων δυσάρεστων παρουσιαστούν στις βιομηχανικές εφαρμογές. Όσον αφορά τη δομή του κεντρικού θέματος της εργασίας, αυτή αποτελείται κυρίως από τέσσερα κεφάλαια. Αρχικά γίνεται μια γενική αναφορά στις ταχογεννήτριες και τις παλμογεννήτριες, αναφέρονται ορισμένα θεωρητικά στοιχεία που θα χρειαστούν για την περεταίρω μελέτη του θέματος και γίνεται αναλυτική αναφορά της γενικής αρχής λειτουργίας τους, καθώς επίσης και της αρχής λειτουργίας των διαφόρων παραλλαγών τους. Ακολουθεί ένα κεφάλαιο όπου γίνεται παρουσίαση των διαφόρων εφαρμογών που βρίσκουν οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες στους εκάστοτε τομείς. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στις εφαρμογές στον τομέα της βιομηχανίας. Ονοματεπώνυμο 9 Κεφάλαιο 2 Το Εισαγωγή επόμενο προβλήματα κεφάλαιο λειτουργίας και επικεντρώνεται στις βλάβες που συγκεκριμένα παρουσιάζουν στα οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες στις διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές. Γίνεται αναφορά των αιτιών αυτών των προβλημάτων, όπως για παράδειγμα λόγω ακαταλληλότητας των υλικών ή λόγω κακής συντήρησής τους, καθώς και των συνεπειών που μπορεί να έχουν τέτοιου είδους βλάβες στη λειτουργία και στην ασφάλεια της όλης βιομηχανικής εγκατάστασης και αναφέρονται τρόποι και μέθοδοι επίλυσης αυτών των προβλημάτων. Τέλος γίνεται συνόψη όλων των συμπερασμάτων που εξάγονται από τη μελέτη που έγινε στο κύριο μέρος της εργασίας, των μεθόδων επίλυσης των προβλημάτων που παρουσιάζουν οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες στις βιομηχανικές τους εφαρμογές και των συγκρίσεων των διαφόρων μοντέλων. Ονοματεπώνυμο 10 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΠΑΛΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ 3.1 Γενικά Η παλμογεννήτρια είναι μια ηλεκτρο-μηχανική συσκευή η οποία μετατρέπει τη γωνιακή θέση ενός άξονα σε ένα αναλογικό ή ψηφιακό κώδικα, δηλαδή σε μια αλληλουχία διαδοχικών παλμών. Μετρώντας ένα bit ή αποκωδικοποιώντας ένα σύνολο από bits, οι παλμοί μπορούν να μετατραπούν σε σχετικά ή απόλυτα μέτρα θέσης. Ουσιαστικά δηλαδή οι παλμογεννήτριες είναι πηγές τάσης μεταβαλλόμενης περιοδικά με το χρόνο. (Wikipedia, 2010) Πέρα από την επιλογή του σχήματος της κυματομορφής και τη ρύθμιση της συχνότητας (δηλαδή της περιόδου) της, παρέχεται η δυνατότητα να ρυθμίζει ο χρήστης και το πλάτος (την τάση) της εξόδου, καθώς και μία σταθερή τάση (DC offset) που προστίθεται στην κυματομορφή εξόδου. Επιπλέον, για τον τετραγωνικό παλμό, υπάρχει η δυνατότητα να αλλάξει ο χρήστης τη διάρκεια της μίας από τις δύο υποπεριόδους, ενώ η άλλη παραμένει σταθερή, αλλάζοντας έτσι το ποσοστό του χρόνου που η έξοδος είναι υψηλή έναντι εκείνου που είναι χαμηλή (κύκλος λειτουργίας). Οι παλμογεννήτριες μπορεί να έχουν τόσο γραμμικές όσο και περιστροφικές συνθέσεις, αλλά ο πιο κοινός τύπος είναι οι περιστροφικές. Ονοματεπώνυμο 11 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Οι τελευταίες μπορούν γενικά να χωριστούν σε δύο κατηγορίες, στις παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως, όπου μια μοναδική ψηφιακή λέξη αντιστοιχεί σε κάθε μια διαφορετική θέση του περιστρεφόμενου άξονα και στις παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου, όπου έχουμε την παραγωγή παλμών κατά την περιστροφή του άξονα, επιτρέποντας έτσι τη μέτρηση των σχετικών θέσεων του άξονα (γι’ αυτό και κάποιες φορές στη βιβλιογραφία αυτές οι παλμογεννήτριες χαρακτηρίζονται ως σχετικής θέσεως). Οι παλμογεννήτριες χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές όπου απαιτείται η ακριβής περιστροφή ενός άξονα, όπως στους βιομηχανικούς ελέγχους, στη ρομποτική, στους φωτογραφικούς φακούς ειδικής χρήσης, στις συσκευές εισόδου ηλεκτρονικού υπολογιστή (όπως για παράδειγμα στα οπτικομηχανικά ποντίκια) και στις περιστρεφόμενες πλατφόρμες των ραντάρ. 3.2 Αρχή Λειτουργίας 3.2.1 Παλμογεννήτριες Απολύτου Θέσεως Οι ψηφιακές παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως παράγουν ένα μοναδικό ψηφιακό κωδικό για κάθε ξεχωριστή γωνία του άξονα, δηλαδή μία συγκεκριμένη τιμή για κάθε θέση περιστροφής. Χωρίζονται σε δύο βασικούς τύπους: στις οπτικές και στις μηχανικές παλμογεννήτριες. (Ganssle J., 2005) Ονοματεπώνυμο 12 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 1. Παλμογεννήτρια απολύτου θέσεως. Οι παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως αναλαμβάνουν το έργο της μέτρησης σημάτων περιστροφικών κινήσεων από μηχανισμούς σύμπλεξης αξόνων, ειδικά σε ότι έχει σχέση με τη θέση λειτουργίας, έτσι ώστε να εξαλειφθούν εκτεταμένες και ακριβές τροποποιήσεις εισόδου. Ονοματεπώνυμο 13 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Σε αντίθεση με τις παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου όπου όπως θα δούμε παρακάτω η θέση σταματήματος του όλου συστήματος, είτε ηθελημένα είτε όχι, είναι ζωτικής σημασίας για την επανεκκίνηση του, εδώ με αυτές τις παλμογεννήτριες δεν απαιτείται σήμα μηδενικής αναφοράς (Zero Reference), διότι η θέση μετακίνησης του συστήματος ανά πάσα χρονική στιγμή, είναι διαθέσιμη στην μονάδα επεξεργασίας των σημάτων. Οι παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως, παράλληλου τύπου δίνουν τη μέτρηση μέσω πολλαπλών καλωδίων που οδηγούνται σε κατάλληλη μονάδα μετατροπής ή προγραμματίστικο λογικό ελεγκτή (PLC - Programmable Logic Controller). Με σειριακές παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως, μεταφέρονται τα σήματα εξόδου όχι μέσω σταθερών διασυνδέσεων, αλλά μέσω τυποποιημένων πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Σήμερα, χρησιμοποιείται ένας αυξανόμενος αριθμός βιομηχανικών δικτύων, εκεί όπου προηγούμενα χρησιμοποιούνταν μόνο διασυνδέσεις από σημείο σε σημείο (Point to Point). 3.2.1.1 Μηχανικές Παλμογεννήτριες Απολύτου Θέσεως Στις μηχανικές παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως, ένας μεταλλικός δίσκος που περιέχει ένα σύνολο ομόκεντρων δακτυλιοειδών ανοιγμάτων, είναι στερεωμένος σε ένα μονωτικό δίσκο, ο οποίος είναι μόνιμα στερεωμένος στον άξονα. Μια σειρά επαφών ολίσθησης είναι στερεωμένη σε ένα ακίνητο αντικείμενο, έτσι ώστε κάθε επαφή να βρίσκεται έναντι του Ονοματεπώνυμο 14 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες μεταλλικού δίσκου σε διαφορετική απόσταση από τον άξονα. Καθώς ο δίσκος περιστρέφεται με τον άξονα, μερικές από τις επαφές αγγίζουν το μέταλλο, ενώ άλλες βρίσκονται στα κενά, όπου το μέταλλο έχει κοπεί. Το μεταλλικό φύλλο συνδέεται με μια πηγή ηλεκτρικού ρεύματος, και κάθε επαφή είναι συνδεδεμένη με ένα ξεχωριστό ηλεκτρικό αισθητήρα. Το μεταλλικό μοτίβο έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε κάθε πιθανή θέση του άξονα να δημιουργεί ένα μοναδικό δυαδικό κώδικα με τον οποίο ορισμένες από τις επαφές είναι συνδεδεμένες με την πηγή ρεύματος (δηλαδή βρίσκονται σε λειτουργία - on), ενώ ορισμένες άλλες να μην είναι (δηλαδή βρίσκονται εκτός λειτουργίας - off). (Embedded, 2010) Ονοματεπώνυμο 15 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 2. Οι παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως χρησιμοποιούν δίσκους με ένα μοτίβο το οποίο παράγει ένα μοναδικό κωδικό για κάθε θέση περιστροφής. Ονοματεπώνυμο 16 Κεφάλαιο 3 3.2.1.2 Παλμογεννήτριες Οπτικές Παλμογεννήτριες Απολύτου Θέσεως Στις οπτικές παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως, ο οπτικός δίσκος είναι κατασκευασμένος από γυαλί ή πλαστικό με διαφανείς και αδιαφανείς περιοχές, οι οποίες παρεμβάλλονται στην πορεία μιας δέσμης φωτός. Μια διάταξη αποτελούμενη από μια πηγή φωτός και ένα φωτοανιχνευτή διαβάζει το οπτικό μοτίβο που προκύπτει από τη θέση του δίσκου και το οποίο μπορεί να είναι διαφορετικό για οποιαδήποτε δεδομένη χρονική στιγμή. Αυτός ο κωδικός μπορεί να διαβαστεί στη συνέχεια από μια συσκευή ελέγχου, όπως ένας μικροεπεξεργαστής, ώστε να προσδιοριστεί η γωνία του άξονα. (Embedded, 2010) Ονοματεπώνυμο 17 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 3. Οπτική παλμογεννήτρια απολύτου θέσεως. Ο απόλυτος αναλογικός τύπος παράγει ένα μοναδικό διπλό κωδικό που μπορεί να μεταφραστεί σε απόλυτη γωνία του άξονα (με τη βοήθεια ενός ειδικού αλγορίθμου). Ονοματεπώνυμο 18 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Ο οπτικός δίσκος της παλμογεννήτριας απολύτου θέσεως είναι σχεδιασμένος να παράγει μια ψηφιακή λέξη που διακρίνει n διακριτές θέσεις του άξονα. Για παράδειγμα, εάν υπάρχουν 8 ταινίες, η παλμογενήτρια μπορεί να παράγει 28=256 διαφορετικές θέσεις. Αυτό αντιστοιχεί σε μια γωνιακή ανάλυση ίση με 360:256=1,406 μοίρες. Οι συνηθέστεροι τύποι αριθμητικής κωδικοποίησης που χρησιμοποιούνται στις παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως είναι ο δυαδικός κώδικας και ο κώδικας Gray. (Histand M. - Alciatore D., 1999) Εικόνα 4. Αρχή λειτουργίας οπτικής παλμογεννήτριας απολύτου θέσεως. Ονοματεπώνυμο 19 Κεφάλαιο 3 3.2.2 Παλμογεννήτριες Παλμογεννήτριες Αυξητικού Τύπου Μια παλμογεννήτρια αυξητικού τύπου έχει δύο εξόδους που ονομάζονται έξοδοι τετραγωνισμού. Όπως και οι παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως, μπορεί να είναι είτε μηχανικές είτε οπτικές. Στις οπτικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου, υπάρχουν δύο κλάδοι με κωδικοποίηση Gray, ενώ στις μηχανικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου υπάρχουν δύο επαφές που ωθούνται από τα “cams” που υπάρχουν στον περιστρεφόμενο άξονα. (Trahey S., 2008) Ονοματεπώνυμο 20 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 5. Παλμογεννήτρια αυξητικού τύπου. Οι παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου, δίνουν ένα συγκεκριμένο αριθμό σημάτων ανά μία περιστροφή. Η μέτρηση του χρόνου περιστροφής ή η μέτρηση παλμών σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, υποδεικνύει την ταχύτητα μίας κίνησης. Εάν οι παλμοί προστίθενται σε σχέση με ένα σημείο αναφοράς, τότε η αρίθμηση αντιπροσωπεύει Ονοματεπώνυμο 21 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες μέτρηση, που αντιστοιχεί στην διανυόμενη γωνία ή στην διανυμένη απόσταση. Οι παλμογεννήτριες δύο καναλιών με σήματα εξόδου με διαφορά φάσεως 90 μοιρών δίνουν την δυνατότητα στα συστήματα ελέγχου να ανιχνεύσουν την κατεύθυνση του άξονα περιστροφής και έτσι καθιστούν δυνατή την εφαρμογή ελέγχου θέσεως (Positioning Control) δύο κατευθύνσεων. Επιπρόσθετα, οι παλμογεννήτριες 3 καναλιών, παράγουν ένα χαρακτηριστικό σήμα με την ονομασία μηδενικό σημείο ή πιο συχνά με τον όρο παλμός μηδενικής αναφοράς (Zero Reference Pulse). Αυτός ο παλμός αντιστοιχεί σε μία περιστροφή. 3.2.2.1 Μηχανικές Παλμογεννήτριες Αυξητικού Τύπου Οι μηχανικές αποκλυδωνισμό και παλμογεννήτριες αυξητικού χρησιμοποιούνται συνήθως τύπου απαιτούν ως ψηφιακά ποτενσιόμετρα για διαφόρων μορφών εξοπλισμό, συμπεριλαμβανομένων και των καταναλωτικών συσκευών. Τα περισσότερα σύγχρονα στερεοφωνικά συγκροτήματα για το σπίτι και για το αυτοκίνητο χρησιμοποιούν μηχανικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου για την αυξομείωση της έντασης του ήχου. Εξαιτίας του γεγονότος ότι οι μηχανικοί διακόπτες απαιτούν αποκλυδωνισμό, οι μηχανικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου εμφανίζουν έναν περιορισμό στις ταχύτητες περιστροφής που μπορούν να χειριστούν. Οι μηχανικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες, λόγω του χαμηλού κόστους τους, καθώς γι’ αυτές απαιτούνται μόνο δύο αισθητήρες. (Moore A., 2009) Ονοματεπώνυμο 22 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 6. Μηχανική παλμογεννήτρια αυξητικού τύπου. Το γεγονός ότι οι μηχανικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου χρησιμοποιούν μόνο δύο αισθητήρες δεν θέτει κάποιο περιορισμό στην ακρίβειά τους. Κάποιος μπορεί να βρει στην αγορά μηχανικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου με έως και 10.000 μετρήσεις ανά περιστροφή, ή και περισσότερο. Ονοματεπώνυμο 23 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Μπορεί επίσης να υπάρχει και μια προαιρετική τρίτη έξοδος αναφοράς (μία φορά κάθε στροφή). Αυτό χρησιμοποιείται όταν υπάρχει η ανάγκη μιας απόλυτης αναφοράς, όπως στα συστήματα εντοπισμού θέσης. 3.2.2.2 Οπτικές Παλμογεννήτριες Αυξητικού Τύπου Οι οπτικές παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου χρησιμοποιούνται στην περίπτωση που έχουμε μεγαλύτερο αριθμό στροφών ανά λεπτό (RPM) ή στην περίπτωση που είναι απαραίτητος μεγαλύτερος βαθμός ακρίβειας. Οι παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της κίνησης και μπορεί να χρησιμοποιηθούν για να καθορίσουν τη θέση και την ταχύτητα. Αυτό μπορεί να γίνει είτε σε ευθεία είτε σε περιστροφική κίνηση. Επειδή η κατεύθυνση μπορεί να προσδιοριστεί, μπορούν να γίνουν πολύ ακριβείς μετρήσεις. (Moore A., 2009) Ονοματεπώνυμο 24 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 7. Οπτική παλμογεννήτρια αυξητικού τύπου. Χρησιμοποιούν δύο εξόδους που ονομάζεται Α και Β και οι οποίοι ονομάζονται έξοδοι τετραγωνισμού, καθώς έχουν μια διαφορά φάσης 90 μοιρών. Όπως βλέπουμε και όπως αναφέραμε παραπάνω, οι δύο κυματομορφές εξόδου έχουν διαφορά φάσης 90 μοιρών. Τα σήματα αυτά αποκωδικοποιούνται για την παραγωγή ενός αθροιστικού παλμού ή ενός παλμού αντίστροφης μέτρησης. Για την αποκωδικοποίηση του λογισμικού, Ονοματεπώνυμο 25 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες οι έξοδοι Α και Β διαβάζονται από το λογισμικό, είτε μέσω μιας διακοπής σε οποιαδήποτε άκρο, είτε με κυκλική ανίχνευση και ο ανωτέρω πίνακας χρησιμοποιείται για την αποκωδικοποίηση της κατεύθυνσης. Για παράδειγμα, αν η τελευταία τιμή ήταν 00 και η τρέχουσα τιμή είναι 01, η συσκευή έχει προχωρήσει μισό βήμα δεξιόστροφα. Οι μηχανικοί τύποι θα αποκλυδωνίζονταν πρώτα απαιτώντας η ίδια έγκυρη τιμή να διαβαστεί ορισμένες φορές πριν αναγνωριστεί μια αλλαγή κατάστασης. Αυτή η ίδια αρχή χρησιμοποιούνταν στις μπάλες των ποντικιών για να ελέγχεται το αν το ποντίκι κινείται προς τα δεξιά ή αριστερά ή προς τα εμπρός ή πίσω. Οι περιστροφικοί αισθητήρες με ένα ενιαίο σήμα εξόδου δεν είναι κωδικοποιητές και δεν μπορούν να ανιχνεύσουν την κατεύθυνση, αλλά μπορούν να ανιχνεύσουν τον αριθμό των στροφών ανά λεπτό (RPM). Ως εκ τούτου αποκαλούνται ανιχνευτές ταχυμέτρου. (Moore A., 2009) Ονοματεπώνυμο 26 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 8. Αρχή λειτουργίας οπτικής παλμογεννήτριας αυξητικού τύπου. Ονοματεπώνυμο 27 Κεφάλαιο 3 3.2.3 Παλμογεννήτριες Παλμογεννήτριες Ημιτονοειδούς Κυματομορφής Μια παραλλαγή της παλμογεννήτριας αυξητικού τύπου είναι η παλμογεννήτρια ημιτονοειδούς κυματομορφής. Αυτή, αντί να παράγει δύο τετραγωνικές κυματομορφές, στην έξοδο μας δίνει δυο τετραγωνικές ημιτονοειδείς κυματοφορφές (μια ημιτονοειδής και μια συνημιτονοειδής). Με τη συνάρτηση του τόξου της εφαπτομένης, μπορούν να επιτευχθούν αυθαίρετα επίπεδα ανάλυσης. (Wikipedia, 2010) Εικόνα 9. Παλμογεννήτρια ημιτονοειδούς κυματομορφής. Ονοματεπώνυμο 28 Κεφάλαιο 3 3.2.4 Παλμογεννήτριες Παλμογεννήτριες Απλής Περιστροφής (Singleturn) Στις παλμογεννήτριες απλής περιστροφής, μία στροφή (360 μοιρών) διαιρείται σε ένα μέγιστο αριθμό από 8192 (13 bit) τμήματα. Μετά από κάθε πλήρη περιστροφή, η κωδικοποίηση της αρίθμησης του σήματος αρχίζει πάλι από την αρχική του τιμή. παλμογεννήτριας δεν αναγνωρίζει πόσες Ο ελεγκτής της στροφές έχουν πραγματοποιηθεί. (Histand M. - Alciatore D., 1999) 3.2.5 Παλμογεννήτριες Πολλαπλών Στροφών (Multiturn) Σε αντίθεση με τις παλμογεννήτριες απλής περιστροφής, οι παλμογεννήτριες πολλαπλών στροφών είναι εφοδιασμένες εκτός από τον ειδικό δίσκο με τις εγκοπές και με ένα μηχανισμό γραναζιών. Αυτός ο μηχανισμός είναι κατασκευασμένος με τέτοιον τρόπο που να μπορούν να ανιχνευθούν μέχρι 4.096 περιστροφές (12 bit). Έτσι, η τελική ανάλυση είναι 25 bit αποτελούμενα από 13 bit (ανάλυση μονής περιστροφής) και 12 bit (περιστροφές). (Histand M. - Alciatore D., 1999) Ονοματεπώνυμο 29 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 10. Αρχή λειτουργίας παλμογεννήτριας πολλαπλών στροφών. Εξ’ αιτίας της πολύ υψηλής ακρίβειας μέτρησης, αυτός ο τύπος παλμογεννήτριας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εξειδικευμένες εφαρμογές μέτρησης μεγάλου μήκους. Ονοματεπώνυμο 30 Κεφάλαιο 3 3.2.6 Παλμογεννήτριες Διασυνδέσεις Υπάρχουν διάφορα είδη επικοινωνίας για τις παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου, όπως αυτά που περιγράφονται στις παρακάτω υποπαραγράφους. 3.2.6.1 Σύγχρονη Σειριακή Διασύνδεση (SSI - Synchronous Serial Interface) To SSI έχει αναπτυχθεί για τη μεταφορά πληροφοριών εξόδου από μία παλμογεννήτρια απολύτου θέσεως σε μία συσκευή ελέγχου. Η συσκευή ελέγχου στέλνει μία σωρεία χρονικών παλμών και η παλμογεννήτρια απολύτου θέσεως απαντά με την τιμή της θέσης του άξονα. Ονοματεπώνυμο 31 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 11. Παράδειγμα σύγχρονης σειριακής διασύνδεσης. 3.2.6.2 Παράλληλη Διασύνδεση Το κλειδί σε αυτή τη διασύνδεση είναι η ταχεία πληροφοριών. μεταφορά Η θέση πληροφοριών διαβάζεται απευθείας από τη κωδικοποιημένη φυσική μέτρηση (Gray Encoding). 3.2.6.3 Διασύνδεση Αισθητήρα Μετατροπής (Actuator Sensor - AS Interface) Στις σύγχρονες μηχανές και τα συστήματα, οι ψηφιακοί αισθητήρες συνδέονται όλο και περισσότερο μέσω διασύνδεσης AS. Προκειμένου να Ονοματεπώνυμο 32 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις πραγματικού χρόνου για λύση σε μια εφαρμογή συστήματος πολλών ταυτόχρονα συνδεδεμένων σταθμών (Slaves), εφαρμόζεται η διασύνδεση AS. 3.2.7 Τεχνολογίες Παλμογεννητριών Η λειτουργία των παλμογεννητριών μπορεί να στηρίζεται σε μια ποικιλία τεχνολογιών. Αγώγιμα ίχνη. Μια σειρά από χάλκινες βάσεις χαραγμένες πάνω σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB – Printed Circuit Board) χρησιμοποιείται για την κωδικοποίηση των πληροφοριών. Οι ψήκτρες επαφής ανιχνεύουν τις αγώγιμες περιοχές. Αυτή η μορφή παλμογεννητριών είναι πλέον σπάνια. Οπτική. Αυτή χρησιμοποιεί μια φωτεινή δέσμη που προσπίπτει πάνω σε μια φωτοδίοδο μέσω σχισμών σε ένα μεταλλικό ή γυάλινο δίσκο. Υπάρχουν επίσης σχετικά συστήματα που βασίζονται στην ανάκλαση της φωτεινής δέσμης. Αυτή είναι μία από τις πιο κοινά χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες. Μαγνητικά. Ταινίες μαγνητισμένου υλικού τοποθετούνται στον περιστρεφόμενο δίσκο και ανιχνεύονται από έναν αισθητήρα, η λειτουργία του οποίου βασίζεται στο φαινόμενο Hall ή από έναν αισθητήρα μαγνητοαντίστασης. Οι αισθητήρες φαινομένου Hall χρησιμοποιούνται επίσης για την απ’ ευθείας ανίχνευση των οδοντώσεων των γραναζιών, χωρίς την ανάγκη ύπαρξης ενός ξεχωριστού δίσκου κωδικοποιητή. Ονοματεπώνυμο 33 Κεφάλαιο 3 3.2.7.1 Παλμογεννήτριες Παλμογεννήτριες ενδογενούς ασφάλειας ή για με Ex περιοχές προστασία από ανάφλεξη. Ένα από τα σημαντικότερα μέτρα ασφαλείας που θα πρέπει να προβλέπονται για τις παλμογεννήτριες είναι η προστασία από την ανάφλεξη. Παρακάτω φαίνονται τέτοιες τεχνικές. 3.2.7.1.1 Αλεξίφλογο Περίβλημα “Προστασία Ανάφλεξης” (EExd) Σ’ αυτή τη μέθοδο προστασίας από ανάφλεξη, διάφοροι παράγοντες που μπορούν να δημιουργήσουν ανάφλεξη σε μία εύφλεκτη ατμόσφαιρα εγκαθίστανται μέσα σε ένα περίβλημα που μπορεί να αντισταθεί στη πίεση μιας έκρηξης προερχόμενης μέσα από το προστατευτικό και που μπορεί να εμποδίσει την εξάπλωση της έκρηξης στην εύφλεκτη ατμόσφαιρα που περιβάλλει το περίβλημα. Tα περιβλήματα δεν κατασκευάζονται για να είναι ασφαλισμένα από αέρια, αλλά αντί αυτού έχουν ένα πυρίμαχο χάσμα που χρησιμεύει στον εξαερισμό και εκτόνωση της έκρηξης. Τα θερμά αέρια εξέρχονται και ψύχονται τόσο γρήγορα ώστε δεν μπορούν να αναφλέξουν την καύσιμη ατμόσφαιρα που περιβάλλει το περίβλημα. Ονοματεπώνυμο 34 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Μια ανάφλεξη αποφεύγεται εάν η ελάχιστη θερμοκρασία ανάφλεξης και η ελάχιστη ενέργεια ανάφλεξης της περιβάλλουσας εκρηκτικής ατμόσφαιρας δεν επιτυγχάνονται. Μια σημαντική λεπτομέρεια αυτής της μεθόδου προστασίας ανάφλεξης είναι το πυρίμαχο διάκενο που δεν πρέπει ούτε να διευρυνθεί (λειαντική αφαίρεση της σκουριάς) ή να μειωθεί (λαδωμένο με το λίπος που περιέχει τη ρητίνη) στο μέγεθος. Κατά τη χρησιμοποίηση των προστατευμένων συσκευών μέσω πυρίμαχων προστατευτικών, η εγκατάσταση των αγωγών πραγματοποιείται βάση της μεθόδου προστασίας ανάφλεξης αυξημένης ασφαλείας. 3.2.7.1.2 Αλεξίφλογο Περίβλημα “Ενδογενούς Ασφάλειας” (EExi) Με τη χρησιμοποίηση της πιο πρόσφατης τεχνολογίας και διατηρώντας την τυποποιημένη τάση και ρεύμα, είναι τώρα δυνατή η ταυτόχρονη αλλαγή των καταστάσεων του αισθητήρα και του ενισχυτή. Οι χαρακτηριστικές τιμές της τάσης και του ρεύματος κρατιούνται σε ένα τέτοιο χαμηλό επίπεδο, όπου οι αισθητήρες προσέγγισης NAMUR (Οργανισμός Προτύπων και οδηγών για μέτρηση και έλεγχο στη Χημική Βιομηχανία) μπορούν να εγκατασταθούν στις επικίνδυνες περιοχές (Ενδογενής Ασφάλεια). Ονοματεπώνυμο 35 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Οι αισθητήρες NAMUR συνδέονται με τους εξωτερικούς ενισχυτές διακοπτών που μετατρέπουν μια αλλαγή στην τάση σε ένα ψηφιακό σήμα. 3.2.8 Παράδειγμα Απλής Παλμογεννήτριας Συχνότητας 1Hz Ακριβείας Αυτό το κύκλωμα είναι ιδανικό για ρολόγια και οτιδήποτε έχει να κάνει με μετρήσεις χρόνου. Ο παλμός εξόδου έρχεται κάθε ένα δευτερόλεπτο με μεγάλη ακρίβεια (χωρίς να επηρεάζεται από εξωτερικές παρεμβολές ή την πάροδο του χρόνου). Η ακρίβειά του βασίζεται σε έναν κρυσταλλικό ταλαντωτή quartz, ο οποίος εγγυάται ότι το ρολόι δεν θα αποσυγχρονίζεται. (National Technical University of Athens, 2007) Ο πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος είναι το πιο κρίσιμο εξάρτημα και πιθανόν και το πιο δυσεύρετο. Πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο αυτό που προτείνεται. Σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση, η έξοδος δε θα έχει ακριβώς συχνότητα 1Hz. Εάν απαιτούνται διαφορετικές συχνότητες εξόδου, μπορούμε να πάρουμε το σήμα από κάποιο άλλη έξοδο του 4521. (National Technical University of Athens, 2007) Τα εξαρτήματα από τα οποία αποτελείται είναι τα εξής: Ένα ολοκληρωμένο CMOS 4521. Μια αντίσταση 1MΩ (1/4 Watt). Ονοματεπώνυμο 36 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Μια αντίσταση 3,9KΩ (1/4 Watt). Έναν πυκνωτή 22pF. Έναν πυκνωτή 82pF. Έναν πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλο 4.194.304Hz. Η συχνότητα του κρυστάλλου είναι κρίσιμη. Εάν χρησιμοποιήσουμε κάποιον άλλο, δεν θα έχουμε ακριβώς 1Hz συχνότητα εξόδου. Μια βάση 16 ακροδεκτών DIP (για το ολοκληρωμένο 4521). Ένα μικρό κομμάτι διάτρητης πλακέτας. Καλώδια για τις συνδέσεις. Επιπλέον χρειαζόμαστε ένα σταθεροποιημένο τροφοδοτικό 5 Volt. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια μπαταρία των 4,5 Volt ή μια των 9 Volt. Πρέπει να έχουμε υπόψη ότι με την μπαταρία των 9 Volt, η τάση εξόδου θα είναι κοντά στα 9 Volt (που δεν αντιστοιχεί σε TTL λογική στάθμη). (National Technical University of Athens, 2007) Παρακάτω φαίνεται το σχηματικό διάγραμμα του κυκλώματος. Ονοματεπώνυμο 37 Κεφάλαιο 3 Παλμογεννήτριες Εικόνα 12. Κύκλωμα παραγωγής παλμών 1 Hz ακριβείας. Στον ακροδέκτη 14 του ολοκληρωμένου CMOS 4521 προκύπτει παλμός κάθε ένα δευτερόλεπτο. Ο κρύσταλλος πρέπει να έχει τιμή 4,194,304 Hz. Ο πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος όπως είπαμε είναι το πιο κρίσιμο και δυσεύρετο εξάρτημα. Το κύκλωμα μπορεί να τροφοδοτηθεί από ένα σχετικά μεγάλο εύρος διαφορετικών τάσεων, από 5 έως 15 Volt. Δε θα πρέπει να ξεχνάμε πως η στάθμη εξόδου εξαρτάται άμεσα από την τάση τροφοδότησης. (National Technical University of Athens, 2007) Ονοματεπώνυμο 38 Κεφάλαιο 4 Ταχογεννήτριες ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΤΑΧΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ 4.1 Γενικά Οι ταχογεννήτριες παράγουν μια τάση ανάλογη της ταχύτητας περιστροφής του άξονά τους. Διακρίνονται σε ταχογεννήτριες εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος. (Dinoplex, 2010) Οι ταχογεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος είναι κινητήρες κλωβού δύο τυλιγμάτων. Το ένα τύλιγμα τροφοδοτείται με εναλλασσόμενο ρεύμα. Λόγω της περιστροφής επάγεται στο άλλο τύλιγμα μια εναλλασσόμενη τάση με πλάτος ανάλογο της ταχύτητας περιστροφής. Η συχνότητα είναι ίση με τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας και η φάση της ως προς την τάση τροφοδοσίας είναι 0 μοίρες ή 180 μοίρες, ανάλογα με τη φορά περιστροφής. Οι ταχογενήτριες συνεχούς ρεύματος παρέχουν τάση εξόδου συνεχούς ρεύματος ανάλογη της ταχύτητας περιστροφής του άξονα. Χρησιμοποιούν συνήθως μόνιμο μαγνήτη αντί για πηνίο διέγερσης για να έχουν καλή ακρίβεια και ευαισθησία. Η τάση εξόδου αλλάζει ποικιλότητα όταν η φορά περιστροφής αντιστραφεί. Η ροπή που απαιτείται για την κίνηση των ταχογεννητριών πρέπει να είναι πολύ πιο μικρή από τη ροπή του μετρούμενου άξονα, γιατί διαφορετικά η ταχογεννήτρια φορτίζει τον υπό μέτρηση άξονα. (Desai M. D.) Ονοματεπώνυμο 39 Κεφάλαιο 4 Ταχογεννήτριες 4.2 Αρχή Λειτουργίας Η μετατροπή στροφών σε ηλεκτρικό σήμα γινόταν αποκλειστικά με μικρές γεννήτριες, γνωστές με την ονομασία “ταχογεννήτριες” (TG), οι οποίες συναρμολογούνται και ευθυγραμμίζονται με τον άξονα της μηχανής. (Dinoplex, 2010) Οι ταχογεννήτριες διακρίνονται σε: Ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος Ταχογεννήτριες εναλλασσόμενου ή τριφασικού ρεύματος 4.2.1 Ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος (DC-TG) Οι ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος αποτελούνται: Από το στάτη, ο οποίος στην εσωτερική του περιφέρεια φέρει μόνιμους μαγνήτες. Ονοματεπώνυμο 40 Κεφάλαιο 4 Ταχογεννήτριες Από το ρότορα, στην περιφέρεια του οποίου είναι τοποθετημένη μονοφασική περιέλιξη. Τα άκρα της περιέλιξης καταλήγουν στο συλλέκτη, όπου η εναλλασσόμενη τάση ανορθώνεται. Εικόνα 13. Σχηματική αναπαράσταση απλής ταχογεννήτριας DC-TG. Η τάση (u) στη άκρα της περιέλιξης είναι ανάλογη των στροφών (n), της ροής (Φ) και μιας μηχανικής σταθεράς (K). Ονοματεπώνυμο 41 Κεφάλαιο 4 Ταχογεννήτριες Η γραφική απεικόνιση της τάσης (u) σε συνάρτηση με τις στροφές (n) φαίνεται στο παρακάτω σχήμα: Εικόνα 14. Χαρακτηριστική καμπύλη ταχογεννήτριας DC-TG. Ονοματεπώνυμο 42 Κεφάλαιο 4 Ταχογεννήτριες Εικόνα 15. Ταχογεννήτρια DC-TG. Ονοματεπώνυμο 43 Κεφάλαιο 4 4.2.2 Ταχογεννήτριες Ταχογεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος (AC ταχογεννήτριες, μονοφασικές / τριφασικές) Οι ταχογεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος είναι απλούστερες στην κατασκευή τους, διότι δεν απαιτούνται συλλέκτης και ψήκτρες. (Palani S., 2010) ΟΙ AC ταχογεννήτριες αποτελούνται από: Το ρότορα, στην περιφέρεια του οποίου είναι τοποθετημένοι συμμετρικά μόνιμοι μαγνήτες. Το στάτη, στην περιφέρεια του οποίου είναι τοποθετημένη μια μονοφασική ή μια τριφασική περιέλιξη. Καθώς ο ρότορας περιστρέφεται, παράγεται στην περιέλιξη του στάτη εναλλασσόμενη τάση εξ επαγωγής. Ονοματεπώνυμο 44 Κεφάλαιο 4 Ταχογεννήτριες Εικόνα 16. Σχηματική αναπαράσταση τριφασικής AC ταχογεννήτριας. Η συχνότητα και το πλάτος της τάσης είναι ανάλογα των στροφών. Επειδή η συχνότητα είναι ανεξάρτητη των μεταβολών της θερμοκρασίας, γι’ αυτό γίνεται συνήθως εκμετάλλευση της συχνότητας για τη μέτρηση των στροφών. Το σήμα της ταχογεννήτριας διέρχεται από μια σειρά ηλεκτρονικών κυκλωμάτων για την ενίσχυση και τη μετατροπή του σε ψηφιακό. (Desai M. D.) Ονοματεπώνυμο 45 Κεφάλαιο 4 Ταχογεννήτριες Εικόνα 17. Ταχογεννήτρια AC. Ονοματεπώνυμο 46 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογές ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Οι παλμογεννήτριες χρησιμοποιούνται στον αυτοματισμό ως αισθητήρες για την ανίχνευση γωνίας, θέσης, ταχύτητας και επιτάχυνσης. Ακόμα και γραμμικές κινήσεις μπορούν να ανιχνευθούν με τη βοήθεια άξονα, βάσης στήριξης ή μετρητικών περιστροφικών διατάξεων. Μετατρέπουν την πραγματική τιμή μίας μηχανικής μετατόπισης από μέτρηση μετρητών, ταχύμετρων, σε προγραμματιζόμενους ελεγκτές ηλεκτρονικό σήμα κατανοητό σε και βιομηχανικούς ηλεκτρονικούς υπολογιστές, απαριθμητές, ταχύμετρα κλπ. Οι παλμογεννήτριες χρησιμοποιούνται συχνά για την ανίχνευση της θέσης του άξονα του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη για κινητήρες χωρίς ψήκτρες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται αρκετά συχνά σε μηχανές αριθμητικού ελέγχου με υπολογιστή (CNC – Computerized Numerical Control), σε ρομπότ και σε άλλα στοιχεία του βιομηχανικού εξοπλισμού. Οι παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου χρησιμοποιούνται στους σερβοκινητήρες με ηλεκτροκινητήρα, αλλά οι παλομγεννήτριες απολύτου θέσεως χρησιμοποιούνται σε κινητήρες χωρίς ψήκτρες με μόνιμους μαγνήτες, ανάλογα με την περίπτωση. (University of Iowa, 2010) Ονοματεπώνυμο 47 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογές Εικόνα 18. Παλμογεννήτρια τετραγωνισμού βασιζόμενη στο φαινόμενο Hall για την ανίχνευση των οδόντων του γραναζιού του άξονα οδήγησης ενός ρομπότ. Ονοματεπώνυμο 48 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογές Εικόνα 19. Οι παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως παράγουν ένα σήμα σε σχέση με ένα καθορισμένο ακίνητο σημείο. Κάθε γωνία αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο συνδυασμό από bit, έτσι ώστε η θέση του αντικειμένου να μπορεί να διαβαστεί κατά την επανεκκίνηση του συστήματος ύστερα από μια διακοπή ρεύματος. (Baumer, 2010) Ονοματεπώνυμο 49 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογές Εικόνα 20. Οι παλμογεννήτριες βρίσκουν ευρεία χρήση στην περιστροφή των δίσκων των ραντάρ. Οι παλομογεννήτριες γραμμικής θέσης είναι παρόμοιες με τις περιστροφικές, αλλά μέτρανε τη θέση σε ευθεία γραμμή αντί για την περιστροφή. Οι γραμμικής θέσης χρησιμοποιούν αυξητική κωδικοποίηση και χρησιμοποιούνται σε πολλά μηχανικά εργαλεία. Να πούμε πως κάποιες αναλογικές συσκευές που εκτελούν μια παρόμοια λειτουργία είναι οι σύγχρονοι κινητήρες, οι γωνιοαναλυτές, τα RVDT (rotary variable differential transformer) και τα περιστροφικά ποτενσιόμετρα. Ονοματεπώνυμο 50 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογές Εικόνα 21. Χρήση δύο παλμογεννητριών στον ίδιο κινητήρα. (Avtron Inc., 2010) Οι ταχογεννήτριες βρίσκουν επίσης ευρεία χρήση στη βιομηχανία. Με τη μέτρηση της τάσης που παράγεται από μια ταχογεννήτρια, μπορούμε να καθορίσουμε εύκολα την ταχύτητα περιστροφής οποιουδήποτε εξαρτήματος έχουμε προσαρτήσει σ’ αυτήν. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο εύρος τιμών τάσης με ταχογεννήτριες είναι από 0 έως 10 Volt. Οι ταχογεννήτριες διατίθενται σε διαφορετικές "μεγάλης κλίμακας" (10 Volt) ταχύτητες για τις διάφορες εφαρμογές. Αν και ένας διαιρέτης τάσης θα μπορούσε θεωρητικά να χρησιμοποιηθεί με μια ταχογεννήτρια Ονοματεπώνυμο 51 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογές για να επεκταθεί το μετρήσιμο εύρος ταχυτήτων στην κλίμακα των 0 με 10 Volt, δεν είναι σκόπιμο να αυξήσουμε κατά πολύ την ταχύτητα σε ένα τέτοιο όργανο ακριβείας, καθώς έτσι η διάρκεια ζωής του θα μειωθεί σημαντικά. (All about Circuits, 2010) Οι ταχογεννήτριες μπορούν επίσης να δείξουν την κατεύθυνση της περιστροφής από την πολικότητα της τάσης εξόδου. Όταν η φορά περιστροφής μιας γεννήτριας συνεχούς ρεύματος μόνιμου μαγνήτη αναστραφεί, η πολικότητα της τάσης εξόδου του θα αλλάξει. Σε συστήματα μέτρησης και ελέγχου όπου είναι απαραίτητη η ένδειξη κατεύθυνσης, η εφαρμογή ταχογεννητριών παρέχουν έναν εύκολο τρόπο για τον σκοπό αυτό. (All about Circuits, 2010) Επίσης οι ταχογεννήτριες χρησιμοποιούνται συχνά για τη μέτρηση της ταχύτητας των ηλεκτρικών κινητήρων, των μηχανών, καθώς και του εξοπλισμού που αυτοί θέτουν σε κίνηση, όπως οι ιμάντες μεταφοράς, οι εργαλειομηχανές, οι ανεμιστήρες κλπ. (All about Circuits, 2010) Ονοματεπώνυμο 52 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογές Εικόνα 22. Οι ταχογεννήτριες χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές και σε πολλές διατάξεις, όπως για παράδειγμα στα γωνιοφωτόμετρα, όπου οι άξονες περιστρέφονται από κινητήρες με ταχογεννήτριες. Ονοματεπώνυμο 53 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Μια κατηγορία προβλημάτων λειτουργίας των διατάξεων με τις οποίες ασχολείται αυτή η εργασία είναι αυτή που σχετίζεται με την κωδικοποίηση. Για την περιγραφή αυτού, παρακάτω παρατίθεται ένα παράδειγμα ενός δυαδικού κώδικα, σε μια εξαιρετικά απλοποιημένη μορφή με μόνο τρεις επαφές. (Wikipedia, 2010) Πίνακας 1. Τυπική δυαδική κωδικοποίηση. Ονοματεπώνυμο 54 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας Σε γενικές γραμμές, όπου υπάρχουν n επαφές, ο αριθμός των διακριτών θέσεων του άξονα είναι 2n. Σε αυτό το παράδειγμα έχουμε n=3, οπότε υπάρχουν 2n=23=8 θέσεις. Εικόνα 23. Παλμογεννήτρια για γωνιομετρικές συσκευές σε δυαδικό κώδικα των 3 bit. Ο εσωτερικός δακτύλιος αντιστοιχεί στην Επαφή 1 του πίνακα. Οι μαύροι τομείς είναι "on". Οι μηδέν μοίρες είναι στη δεξιά πλευρά, με τη γωνία να αυξάνεται αριστερόστροφα. Ονοματεπώνυμο 55 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας Στο παραπάνω παράδειγμα, οι επαφές παράγουν έναν πρότυπο δυαδικό αριθμό καθώς περιστρέφεται ο δίσκος. Ωστόσο, αυτό έχει το μειονέκτημα πως αν ο δίσκος σταματήσει ανάμεσα σε δύο γειτονικούς τομείς ή οι επαφές δεν είναι απόλυτα ευθυγραμμισμένες, μπορεί να είναι αδύνατο να προσδιοριστεί η γωνία του άξονα. Για να γίνει κατανοητό το πρόβλημα αυτό, αρκεί να σκεφτούμε τι συμβαίνει όταν αλλάζει η γωνία του άξονα από 179,9° σε 180,1° (από τον τομέα 4 στον τομέα 5). Σε κάποια στιγμή, σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα, το μοτίβο των επαφών μεταβάλλεται από off-on-on σε on-off-off. Ωστόσο, δε συμβαίνει αυτό στην πραγματικότητα. Σε μια πρακτική συσκευή, οι επαφές δεν είναι ποτέ απόλυτα ευθυγραμμισμένες, ώστε κάθε μία αλλάζει σε μια διαφορετική στιγμή. Αν για παράδειγμα η επαφή 1 αλλάζει πρώτη, ακολουθούμενη από την επαφή 3 και στη συνέχεια από την επαφή 2, η πραγματική ακολουθία των κωδικών είναι: off-on-on (θέση εκκίνησης) on-on-on (πρώτα η επαφή 1 μετάγεται στη θέση on) on-on-off (μετά η επαφή 3 μετάγεται στη θέση off) on-off-off (τελικά η επαφή 2 μετάγεται στη θέση off) Αν τώρα εξετάσουμε τους τομείς που αντιστοιχούν σε αυτούς τους κωδικούς, θα δούμε ότι η σειρά τους είναι πρώτα 4, ύστερα 8, ύστερα 7 και στη συνέχεια 5. Έτσι, από την ακολουθία των κωδικών που παράγεται, ο άξονας φαίνεται να έχει μεταβεί από τομέα 4 στον τομέα 8, στη συνέχεια γύρισε προς τα πίσω στον τομέα 7, στη συνέχεια προς τα πίσω και πάλι στον τομέα 5, όπου και αναμένεται να τον βρούμε. Σε πολλές Ονοματεπώνυμο 56 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας περιπτώσεις, η συμπεριφορά αυτή δεν είναι επιθυμητή και θα μπορούσε να προκαλέσει πτώση του συστήματος. Για παράδειγμα, αν η παλμογεννήτρια χρησιμοποιήθηκε σε έναν βραχίονα ρομπότ, ο ελεγκτής θα νόμιζε ότι το χέρι ήταν σε λάθος θέση και θα προσπαθούσε να διορθώσει το λάθος στρέφοντάς τον κατά 180°, προκαλώντας ίσως βλάβες στο βραχίονα. (Society of Robots, 2010) Για να αποφευχθεί το παραπάνω πρόβλημα, χρησιμοποιείται η κωδικοποίηση Gray. Πρόκειται για ένα σύστημα δυαδικής καταμέτρησης στο οποίο οι διπλανοί κώδικες διαφέρουν μόνο σε μία θέση. Για το παράδειγμα των τριών επαφών που αναφέραμε παραπάνω, το αντίστοιχο με κωδικοποίηση Gray θα είναι ως εξής. Πίνακας 2. Κωδικοποίηση Gray. Ονοματεπώνυμο 57 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας Σε αυτό το παράδειγμα, η μετάβαση από τον τομέα 4 στον τομέα 5, όπως και όλες οι άλλες μεταβάσεις, αφορά μία μόνο από τις επαφές η οποία αλλάζει την κατάστασή της από on σε off ή το αντίστροφο. Αυτό σημαίνει ότι η ακολουθία των λανθασμένων κωδικών που είδαμε στο προηγούμενο παράδειγμα δεν μπορεί να συμβεί. Ονοματεπώνυμο 58 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας Εικόνα 24. Παλμογεννήτρια για γωνιομετρικές συσκευές σε κώδικα Gray των 3 bit. Ο εσωτερικός δακτύλιος αντιστοιχεί στην Επαφή 1 του πίνακα. Οι μαύροι τομείς είναι "on". Οι μηδέν μοίρες είναι στη δεξιά πλευρά, με τη γωνία να αυξάνεται αριστερόστροφα. Εάν ο σχεδιαστής κινήσει μια επαφή σε μια διαφορετική γωνιακή θέση (αλλά στην ίδια απόσταση από τον κεντρικό άξονα), τότε το αντίστοιχο δακτυλιοειδές μοτίβο πρέπει να περιστραφεί υπό την ίδια γωνία για να δώσει το Ονοματεπώνυμο ίδιο αποτέλεσμα. Αν ο εσωτερικός δακτύλιος 59 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας περιστρέφεται αρκετά, ταιριάζει ακριβώς με τον επόμενο εξωτερικό δακτύλιο. Δεδομένου ότι οι δύο δακτύλιοι είναι πλέον πανομοιότυποι, ο εσωτερικός δακτύλιος μπορεί να παραλείπεται, και ο αισθητήρας για το δακτύλιο κινήθηκε προς τους υπόλοιπους πανομοιότυπους δακτύλιους (αλλά αντισταθμίζεται κατά την γωνία εκείνη από τον άλλο αισθητήρα για το δακτύλιο). Αυτοί οι δύο αισθητήρες σε ένα ενιαίο δακτύλιο κάνουν μια τετραγωνισμένη κωδικοποίηση. Για πολλά χρόνια, επιστήμονες όπως ο Torsten Sillke και άλλοι μαθηματικοί πίστευαν ότι ήταν αδύνατο να κωδικοποιήσουν τη θέση σε μια μόνο τροχιά, έτσι ώστε οι διαδοχικές θέσεις να διαφέρουν σε ένα μόνο αισθητήρα, εκτός από τον τετραγωνισμένο κωδικοποιητή δύο αισθητήρων απλής τροχιάς. Ωστόσο, το 1994 ο N. B. Spedding καταχώρησε μια πατέντα που με πολλά παραδείγματα δείχνει ότι το παραπάνω ήταν εφικτό. (Mitchell Electronics Inc., 2006) Στο εμπόριο, οι παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως έρχονται υπό διαφορετικές μορφές όσον αφορά τη διαβίβαση των στοιχείων, συμπεριλαμβανομένων των παράλληλων δυαδικών, των SSI, των BiSS, των ISI, των Profibus, των CAN DeviceNet, των CANopen, των Endat και των Hiperface. Ο χρησιμοποιούμενος τύπος εξαρτάται κάθε φορά από τον κατασκευαστή της συσκευής. (Mitchell Electronics Inc., 2006) Εάν ο κωδικοποιητής στέφεται πολύ γρήγορα, μπορεί να παρατηρηθεί μια άκυρη μετάβαση, όπως η μετάβαση από 00 σε 11. Δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε με ποιον τρόπο στράφηκε ο κωδικοποιητής, αν ήταν από 00 σε 01 και ύστερα σε 11, ή από 00 σε 10 και ύστερα σε 11. Εάν ο κωδικοποιητής στρέφεται ακόμα πιο γρήγορα, μπορεί να συμβεί μια καθυστερημένη καταμέτρηση. Για παράδειγμα ας θεωρήσουμε Ονοματεπώνυμο 60 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας τη μετάβαση από 00 σε 01 σε 11 σε 10 (3 βήματα προς τα εμπρός). Εάν ο κωδικοποιητής στρέφεται πολύ γρήγορα, το σύστημα μπορεί να διαβάσει μόνο το 00 και στη συνέχεια το 10, το οποίο αποδίδει τη μετάβαση από 00 σε 10 (1 βήμα προς τα πίσω). Στις εφαρμογές παλμογεννητριών, η συσκευή ανάδρασης διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διασφάλιση του ότι ο εξοπλισμός λειτουργεί σωστά. Ο κωδικοποιητής συγχρονίζει τις σχετικές θέσεις του μαγνήτη του ρότορα και του πηνίου του στάτορα με το ρεύμα που παρέχεται από τον μεταδότη της κίνησης. Η μέγιστη ροπή επιτυγχάνεται όταν το ρεύμα εφαρμόζεται στις περιελίξεις του δρομέα όταν οι μαγνήτες του ρότορα είναι σε ένα συγκεκριμένο εύρος θέσης ως προς τα πηνία του στάτορα. Αν δε γίνεται σωστά αυτός ο συγχρονισμός, το αποτέλεσμα θα είναι να υπολειτουργεί ο κινητήρας, ή ίσως και να μη λειτουργεί καθόλου. Επίσης μια ακατάλληλη ευθυγράμμιση του κωδικοποιητή στον κινητήρα μπορεί να προκαλέσει ανάστροφη λειτουργία του, το οποίο μερικές φορές μπορεί να έχει το αποτέλεσμα να δημιουργηθεί μια επικίνδυνη ανεξέλεγκτη κατάσταση. Η σωστή ευθυγράμμιση είναι απολύτως απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία αυτών των κινητήρων. Από τα σημαντικότερα προβλήματα λειτουργίας που μπορεί να παρουσιάζουν οι παλμογεννήτριες και οι ταχογεννήτριες είναι η αλλοίωση των σημάτων εξόδου. Αυτό και άλλα διάφορα προβλήματα μπορούν να αντιμετωπιστούν με την εφαρμογή κατάλληλων φίλτρων. Η παλμογεννήτρια, σε περιστρεφόμενη ή γραμμική μορφή, είναι βασικό στοιχείο στις εφαρμογές ελέγχου θέσης και ταχύτητας και τα φίλτρα που μπορούν να εφαρμοστούν συμπληρώνουν, διασφαλίζουν και επεκτείνουν τις δυνατότητες και επιδόσεις τους. Ονοματεπώνυμο 61 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας Εικόνα 25. Φίλτρο σημάτων παλμογεννήτριας. Ονοματεπώνυμο 62 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας Εικόνα 26. Φίλτρο σημάτων παλμογεννήτριας. Τα φίλτρα απορρίπτουν όλους τους τύπους ηλεκτρικού θορύβου και παρεμβολών στα σήματα της παλμογεννήτριας καθώς και τη φαινομενική μετατόπιση από μηχανικούς κραδασμούς και ταλαντώσεις. Προβλήματα όπως: η αστοχία θέσης και ταχύτητας η μεταβολή της θέσης αναφοράς οι παρεμβολές στα σήματα εισόδου του ελεγκτή Ονοματεπώνυμο 63 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας η υπεροδήγηση, κορεσμός και "κλείδωμα" της εισόδου του ελεγκτή λύνονται πλήρως. Τα ειδικά φίλτρα εξομάλυνσης συχνότητας επεξεργάζονται επιπλέον τη συχνότητα των σημάτων της παλμογεννήτριας και τα επαναλαμβάνουν στην μέση τιμή της. Η εφαρμογή φίλτρων πολλαπλών μεθόδων επεξεργασίας μπορεί να συνδυάζεται με παλμογεννήτριες ψηφιακών σημάτων με διάφορα χαρακτηριστικά που μπορούν να συντελέσουν στην εξάλειψη αρκετών τεχνικών προβλημάτων, όπως: Γαλβανικά μονωμένες διατάξεις εισόδου και εξόδου για την εξάλειψη των διαταραχών από ρεύματα επιστροφής και προστασία της οδηγουμένης εισόδου από παράσιτα και παλμούς υψηλής τάσης. Διαφορετικές μεθόδους ψηφιακής επεξεργασίας, όπως: Χωρίς επεξεργασία (Unfiltered). Τα σήματα εισόδου μεταφέρονται στην έξοδο χωρίς επεξεργασία. Απόρριψη ηλεκτρονικού θορύβου (Filtered). Τα σήματα εξόδου είναι προϊόντα ηλεκτρονικού φιλτραρίσματος DSP. Απόρριψη ηλεκτρονικού θορύβου και εκτός διαδοχής σημάτων (Recovered x1). Τα σήματα εξόδου είναι προϊόντα ηλεκτρονικού διαδοχής τους. Ονοματεπώνυμο φιλτραρίσματος DSP και ανάλυσης της Απορρίπτονται τα εκτός διαδοχής σήματα 64 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας που συνήθως προκαλούνται από φθαρμένη παλμογεννήτρια, κακή καλωδίωση και παράσιτα. Απόρριψη θορύβου, μηχανικών κραδασμών και τετραπλασιασμός της διακριτικής ικανότητας (Recovered x4). Τα σήματα εξόδου είναι προϊόντα ηλεκτρονικού φιλτραρίσματος DSP και ανάλυσης της διαδοχής τους. Τα εκτός διαδοχής σήματα απορρίπτονται και διορθώνονται. Τα σήματα εξόδου είναι τύπου "clock-direction". Αντιστροφή κατεύθυνσης. Η κατεύθυνση των σημάτων εξόδου μπορεί να αντιστραφεί αποφεύγοντας έτσι την επανακαλωδίωση του φίλτρου. Ένδειξη τροφοδοσίας, σημάτων και υγείας της παλμογεννήτριας. Με μια συστοιχία από LED μπορούμε να βλέπουμε την κατάσταση του τροφοδοτικού, των τριών σημάτων κίνησης και την παρουσία εκτός διαδοχής σημάτων που συνήθως προκαλούνται από φθαρμένη παλμογεννήτρια ή κακή καλωδίωση. Επιλογή λειτουργιών με διακόπτη DIP. Όλες οι παράμετροι λειτουργίας επιλέγονται από θέσεις διακοπτών DIP. Εντός γραμμής καλωδίωση, μεταξύ της παλμογεννήτριας και της αντίστοιχης εισόδου επεξεργασίας. Με αυτό τον τρόπο ελαχιστοποιείται και απλοποιείται η καλωδίωση, που συνήθως αντιπροσωπεύει έναν από τους κυριότερους παράγοντες κόστους. Συμβατική σύνδεση με τις εξόδους της παλμογεννήτριας και τις εισόδους Ονοματεπώνυμο επεξεργασίας. Η εγκατάσταση δεν απαιτεί ειδική 65 Κεφάλαιο 6 Προβλήματα Λειτουργίας προηγούμενη ενημέρωση και η επιλογή διάταξης επεξεργασίας δεν είναι περιορισμένη. Η παραπάνω πολυμεθοδική και ολική προσέγγιση δικαιολογείται από το γεγονός ότι σε πρακτικές εφαρμογές ενεργούν περισσότεροι του ενός μηχανισμού παρεμβολής και παραμόρφωσης των σημάτων της παλμογεννήτριας. Με αυτό το τρόπο, το φίλτρο δίνει την τελική και αποτελεσματική λύση στις εφαρμογές παλμογεννητριών. Ονοματεπώνυμο 66 Κεφάλαιο 7 Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Ένα από τα σημαντικότερα θέματα που θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψιν κατά την αγορά μιας παλμογεννήτριας ή μιας ταχογεννήτριας είναι η μελέτη της συγκεκριμένης εφαρμογής στην οποία σκοπεύεται να χρησιμοποιηθεί. Διαφορετικά συστήματα παρέχουν διαφορετικά μειονεκτήματα ή πλεονεκτήματα ως προς ποικίλα θέματα, όπως κόστος, ακρίβεια μετρήσεων κτλ. Οι παλμογεννήτριες απολύτου θέσεως που χρησιμοποιούνται δακτυλίους με κατά παράδοση διάφορους έχουν δυαδικούς πολλαπλούς συντελεστές κωδικούς στάθμισης που παρέχουν μια λέξη δεδομένων που αντιπροσωπεύει την απόλυτη θέση του κωδικοποιητή σε μια περιστροφή. Αυτός ο τύπος παλμογεννήτριας αναφέρεται συχνά ως παράλληλη παλμογεννήτρια απολύτου θέσεως. Το χαρακτηριστικό στοιχείο της παλμογεννήτριας απολύτου θέσεως είναι ότι πως αναφέρει την απόλυτη θέση του κωδικοποιητή στα ηλεκτρονικά στοιχεία αμέσως μετά την ενεργοποίηση της συσκευής ώστε να μη χρειάζεται δεικτοδότηση. Από την άλλη, οι παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου που χρησιμοποιούνται κατά παράδοση λειτουργούν με διαφορετικό τρόπο, παρέχοντας δύο παλμούς εξόδου, Α και Β, που από μόνοι τους δεν παρέχουν χρήσιμα στοιχεία καταμέτρησης. Αντίθετα, η καταμέτρηση γίνεται στα εξωτερικά ηλεκτρονικά στοιχεία. Το σημείο όπου η καταμέτρηση ξεκινά εξαρτάται από το μετρητή στα εξωτερικά ηλεκτρονικά στοιχεία και όχι στη θέση του κωδικοποιητή. Προκειμένου να παρέχουν Ονοματεπώνυμο 67 Κεφάλαιο 7 Συμπεράσματα χρήσιμες πληροφορίες για τη θέση, η θέση του κωδικοποιητή πρέπει να αναφέρεται στη συσκευή όπου αυτός έχει εφαρμοστεί, χρησιμοποιώντας γενικά έναν παλμό δείκτη. Το διακριτικό χαρακτηριστικό της παλμογεννήτριας αυξητικού τύπου είναι ότι οι αναφέρει μια αυξητική αλλαγή στη θέση του κωδικοποιητή για τα ηλεκτρονικά στοιχεία καταμέτρησης. Ορισμένοι κατασκευαστές παλμογεννητριών, έχουν αναπτύξει μια διαφορετική προσέγγιση όσον αφορά αυτήν την ορολογία. Αυτοί οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν το χαρακτηρισμό “απολύτου θέσεως” ως όρο που αναφέρεται σε παλμογεννήτριες αυξητικού τύπου με μπαταρία για την υποστήριξη μνήμης για την αποθήκευση πληροφοριών σχετικά με πληροφορίες μέτρησης και παρέχουν μια απόλυτη μέτρηση αμέσως μετά την ενεργοποίηση. Να πούμε επίσης πως αρκετές εταιρίες προσφέρουν τη δυνατότητα διερεύνησης των συγκεκριμένων εφαρμογών στις οποίες πρόκειται να χρησιμοποιηθούν οι παλμογεννήτριες ή οι ταχογεννήτριες που κατασκευάζουν, ώστε να προτείνουν το καταλληλότερο μοντέλο για τη συγκεκριμένη περίπτωση. Παράγοντας επίσης που θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν τόσο από τις βιομηχανίες κατασκευής παλμογεννητριών και ταχογεννητριών όσο και από τις εταιρίες που αγοράζουν αυτά τα προϊόντα είναι τα χρησιμοποιούμενα υλικά. Κατά κανόνα συνιστώνται εύκολα ανακυκλώσιμες συσκευές, κατασκευασμένες με αμόλυβδα υλικά για την ελάχιστη δυνατή επίπτωση στο περιβάλλον. Oι τυχόν βλάβες που μπορεί να παρουσιάσουν οι ταχογεννήτριες και οι παλμογεννήτριες κατά τη λειτουργία τους αποτελούν σημαντικό παράγοντα που δε θα πρέπει να παραμελείται κατά την εφαρμογή τους, Ονοματεπώνυμο 68 Κεφάλαιο 7 Συμπεράσματα τόσο για λόγους οικονομίας και βέλτιστης διαχείρισης υλικού, όσο και για λόγους ασφάλειας του προσωπικού. Μια βλάβη σε αυτά τα στοιχεία μπορεί να είναι τόσο απλή ώστε να μπορεί να λυθεί με μια απλή αντικατάστασή τους, αλλά επίσης μπορεί να έχει και πολύ πιο δυσάρεστες συνέπειες που μπορεί να προκαλέσουν σοβαρές βλάβες στην όλη βιομηχανική εγκατάσταση με πολλά δυσάρεστα αποτελέσματα που επιδρούν αρνητικά στο κόστος λειτουργίας της και στην ασφάλειά της. Η σωστή τήρηση των κανόνων ασφαλείας και συντήρησης που προτείνεται από τους κατασκευαστές και η αναφορά των παρατηρηθέντων προβλημάτων λειτουργίας μπορούν να αποτελέσουν παράγοντες που θα επηρεάσουν σημαντικά τη βιωσιμότητα μιας βιομηχανικής επιχείρησης. Ονοματεπώνυμο 69 Κεφάλαιο 8 Βιβλιογραφία ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 8.1 Έντυπες Πηγές Dennis Clark - Michael Owings, “Building robot drive trains”, Mc Graw Hill Publications, United States of America 2003 Desai M. D., “Control System Components”, PHI Learning Pvt. Ltd., New Delhi 2008 Egbert J. W. Boers, “Applications of evolutionary computing”, Springer Publications, Germany 2001 Gerd Terörde, “Electrical Drives and Control Techniques”, ACCO Publications, Leuven 2004 Histand M. - Alciatore D., “Introduction to Mechatronics and Measurement Systems”, Mc Graw Hill Publications, New York 1999 Mike Collins, “Pro Tools LE and M-powered: the complete guide”, Focal Press, Canada 2006 Palani S., “Control Systems Engineering”, Mc Graw Hill Publications, India 2010 Ονοματεπώνυμο 70 Κεφάλαιο 8 Βιβλιογραφία Prasad Rajendra, “Fundamentals of Electrical Engineering”, PHI Learning Pvt. Ltd., New Delhi 2009 8.2 Ηλεκτρονικές Πηγές All about Circuits, 2010, ανάκτηση από: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_9/4.html στις: 26/4/2010 Avtron Inc., 2010, ανάκτηση από: http://www.avtronencoders.com/encoder_faqs.htm στις: 26/4/2010 “Basic Micro-Technology at Work”, 2010, ανάκτηση από: http://downloads.basicmicro.com/downloads/datasheets/motor_cont roller_robo_claw_B0098.pdf στις: 25/4/2010 Baumer, 2010, ανάκτηση από: http://www.baumerelectric.com/be106.html?L=1 στις: 26/4/2010 BEI Sensors, 2010, ανάκτηση από: http://www.beiied.com/ στις: 25/4/2010 Ονοματεπώνυμο 71 Κεφάλαιο 8 Bova Βιβλιογραφία G. - Toleos N., “Heavy-Duty Encoders for Harsh Environments”, 2009, ανάκτηση από: http://downloads.basicmicro.com/downloads/datasheets/motor_cont roller_robo_claw_B0098.pdf στις: 25/4/2010 Canon Inc., 2010, ανάκτηση από: http://www.canon.com/bctv/faq/rotary.html στις: 25/4/2010 Dinoplex, 2010, ανάκτηση από: http://www.dinoplex.org/tachoconversion/index.html στις: 26/4/2010 Embedded, 2010, ανάκτηση από: http://www.embedded.com.au/pages/Motor_Interface.html στις: 25/4/2010 Ganssle J., “Encoders provide a sense of place”, 2005, ανάκτηση από: http://www.eetimes.com/discussion/break-point/4025565/Encodersprovide-a-sense-of-place στις: 25/4/2010 Mitchell Electronics Inc., 2006, ανάκτηση από: http://www.mitchellelectronics.com/downloads/Catalog_PriceList/TI5000EXManual.pdf στις: 25/4/2010 Ονοματεπώνυμο 72 Κεφάλαιο 8 Βιβλιογραφία Mitchell Electronics Inc., 2006, ανάκτηση από: http://www.mitchell-electronics.com/downloads/AN5000-PD01.pdf στις: 25/4/2010 Moore A., “Understanding Quadrature Encoding”, 2009, ανάκτηση από: http://prototalk.net/forums/showthread.php?t=78 στις: 25/4/2010 National Technical University of Athens, 2007, ανάκτηση από: http://users.ntua.gr/dpiperid/MyWebPage/Contructions/generators/o neHz/AcconeHzEN.htm στις: 26/4/2010 Northwestern University Mechatronics Design Laboratory, “Digital Encoders”, 2010, ανάκτηση από: http://mechatronics.mech.northwestern.edu/ στις: 26/4/2010 Society of Robots, 2010, ανάκτηση από: http://www.societyofrobots.com/sensors_encoder.shtml στις: 25/4/2010 Trahey S., “Choosing a code wheel: A detailed look at how encoders work”, 2008, ανάκτηση από: http://www.smallformfactors.com/articles/id/?3039 στις: 25/4/2010 Ονοματεπώνυμο 73 Κεφάλαιο 8 Βιβλιογραφία University of Iowa, 2010, ανάκτηση από: http://astro.physics.uiowa.edu/~trj/research/esrt/index.html στις: 26/4/2010 Wikipedia, 2010, ανάκτηση από: http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_encoder στις: 25/4/2010 Ονοματεπώνυμο 74
© Copyright 2024 Paperzz
