Датчики конечных и промежуточных дискретных положений подвижнух звеньев иехатронного устройства.(ДКП)

Датчики конечных и промежуточных положений (ДКП) перемещающе­гося объекта (выходного механического звена ВМЗ) относятся к датчикам положения и фиксируют его бинарное состояние «находится/не находится в данной точке пространства». Такие датчики являются неотъемлемой частью, например, роботов с цикловым управлением. Первичными преобразовате­лями ДКП чаще всего выступают элементы прямого электрического контак­та, микровыключатели, герконы, оптопары с открытым оптическим кана­лом, индуктивные датчики, емкостные датчики, датчики Холла и т. п.

При организации взаимодействия датчика с ВМЗ часто используют ме­ханизмы включения, пример одного из них показан на рис. 57.

ДКП на основе элементов прямого электрического контакта. Такие дат­чики состоят из двух контактных элементов, выполненных из металлов с высокой проводимостью и хорошей защищенностью контакта от окисления. Один контакт устанавливается на подвижном объекте, второй — на другом подвижном или неподвижном объекте. При совпадении установленного по­ложения объектов контакты замыкаются. Для надежности замыкания кон­такты устанавливают на упругих элементах, которые обеспечивают необхо­димую силу поджатия контактов. При проектировании датчиков прямого электрического контакта можно начинать с выбора конструкции и материа­лов контактов.

Точечные контакты применяют при малой мощности нагрузки, присоединяя плоский контакт к отрицательному полюсу источника питания.

Линейные и плоскостные контакты применяют для комму­тации мощных сигналов. Требования к материалу контактов: высокая твер­дость и механическая прочность, устойчивость к окислению, высокая тем­пература плавления и испарения, высокая тепло- и электропроводность. Наиболее употребительные материалы: медь, серебро, платино-иридиевые сплавы, вольфрам, платино-серебряные сплавы, серебро в сплаве с окисью кадмия. Основная задача проектирования контактов — это недопущение их перегрева, которое зависит от тока, протекающего через контакты, и пере­ходного контактного сопротивления.

Микровыключатели.

Герметизированные контакты (герконы).

В последнее время стали появляться так называемые герконы. Датчики положения SME (герконы) содержат герметичный контакт, который реагирует на приближение магнитного поля, что вызывает изменение выход

Датчик приближения SME-8-K-LED-230 Датчики положения Festo серии SME-8M, SMT-8M.

Герметизированные магнито­управляемые контакты представляют собой пластинки из пермаллоя, впа­янные в колбу с вакуумом (см. рис.). В отсутствие магнитного поля пла­стинки разомкнуты/замкнуты, при появлении магнитного поля они за­мыкаются/размыкаются. Контактирующие концы пластинок покрывают золотом, серебром, родием, смачивают ртутью. Магнитное поле создается постоянным магнитом или электромагнитом. Такое конструктивное ре­шение обеспечивает высокую надежность коммутации в любой среде; ко­личество коммутаций до 10⁹; высокое быстродействие, виброустойчивость.

Оптопары с открытым оптическим каналом. Датчики конечных поло­жений на базе оптопар с открытым оптическим каналом состоят из отдель­ного источника света и отдельного светоприемника. Если между источни­ком и приемником существует светопрозрачная среда, то на приемнике вы­деляется сигнал высокого уровня, который можно понимать как логическую единицу; если светопрозрачную среду перекрыть светонепрозрачной штор­кой, то на приемнике снизится уровень сигнала, который можно понимать как логический ноль. Оптопару обычно размещают на неподвижном звене, а шторку — на подвижном. В качестве оптопар чаще всего используют полу­проводниковые светодиоды и фотоприемники. В этом случае расстояние ме­жду срезами фотоприемника и светоисточника не превышает 2...3 мм.

Достоинства оптопар: бесконтактное определение положения, отсут­ствие обратного воздействия приемника на источник.

Недостатки оптопар: низкий КПД, зависимость от температуры и ра­диоактивного излучения, временная деградация оптопар.

Кроме прямого применения оптопар в качестве датчиков положения (конечного дискретного), они широко применяются в электронных устройствах мехатроники в кчестве гальванической развязки электронных цепей. Например между микроконтроллером и силовым инвертором в схемах управления электроприводом.