309

L14. Studiul sistemelor de poziţionare automată 1. Obiectul lucrării constă în studiul construcţiei, funcţionării şi

determinării performanţelor unor sisteme automate de poziţionare, utilizate în comanda de la distanţă a unor instalaţii tehnologice.

2. Sisteme de poziţionare automată Sistemele de poziţionare automată (numite în literatura de

specialitate şi servomecanisme sau sisteme de urmărire) sunt de fapt sisteme dinamice închise, cu reacţia după mărimea de ieşire, în care mărimea de referinţă (de intrare) variază în mod aleator. Cu toată această variaţie aleatoare a mărimii de referinţă, sarcina unor asemenea sisteme constă în reproducerea cu fidelitate maximă posibilă a acestei variaţii.

Asemenea sisteme sunt folosite în domeniul maşinilor unelte, al roboţilor industriali, în comanda şi supravegherea de la distanţă a proceselor industriale, în echipamente de explorare a spaţiului cosmic etc. sau ca instalaţii de sine stătătoare (inscriptoare X-Y, compensatoare automate etc.), în scopul de a pune în mişcare (liniară, unghiulară sau spaţială) diverse obiecte. Caracteristic sistemelor de poziţionare automată este faptul că ele se compun, în general, din trei părţi principale:

- punctul de comandă (PDC), unde se declanşează variaţia aleatoare a mărimii de referinţă (intrare);

- punctul comandat (PC), unde se realizează efectul dorit; - linia de legătură (LL), care leagă între ele cele două puncte prin

conductoare electrice, conducte pneumatice sau hidraulice; uneori legătura se realizează prin intermediul undelor electromagnetice.

Schema principală a unui sistem de poziţionare este prezentată în figura 1, unde S este un şablon, P - palpator, TC - traductor de comandă, TU - traductor urmăritor, A - amplificator/regulator (electric, hidraulic, pneumatic), SM - servomotor (electric, hidraulic, pneumatic), Rv - reductor de viteză, OC - obiectul comandat (masa unei maşini unelte). OC este acţionat prin intermediul unui angrenaj şurub-piuliţă.

Traductoarele TC şi TU pot fi absolute (potenţiometre, traductoare

310

inductive, de tip transformator obişnuite sau optoelectronice) sau ciclic absolute (selsine, transformatoare rotative, inductosine sau optoelectronice).

Fig.1. Sistem de poziţionare În cazul traductoarelor absolute semnalul de abatere de poziţie ε

depinde în mod univoc de poziţia relativă a cursoarelor traductoarelor TC şi TU, pe când în cazul traductoarelor ciclic absolute această unicitate se respectă numai în cadrul unor deplasări relativ reduse (de exemplu: o rotaţie la selsine, transformatoare rotitoare sau 2 mm în cazul inductosinelor).

Abaterea de poziţie ε este amplificată de amplificatorul A pentru a pune în funcţiune servomotorul SM care determină deplasarea OC până la anularea acestei abateri, pe seama legăturii cinematice dintre OC şi TU.

Performanţele dinamice şi staţionare ale sistemelor de poziţionare sunt puternic dependente de performanţele traductoarelor, servomotoarelor şi legăturilor cinematice. Performanţele dorite se asigură printr-o acordare corespunzătoare a parametrilor regulatoarelor.

3. Chestiuni de studiat În laborator se vor studia construcţia, funcţionarea şi performanţele

unor sisteme de poziţionare automată de construcţii diferite.

a) Sisteme de urmărire a poziţiei de mică putere în curent altenativ În cadrul unor asemenea sisteme de poziţionare pentru transmiterea

informaţiei utile, în întregul sistem sau într-o parte a acestuia, se foloseşte modulaţia în amplitudine a unui semnal de curent alternativ având frecvenţa purtătoare atenuată. Informaţia utilă este purtată de către înfăşurătoarea

311

semnalului modulat în amplitudine. Din această cauză apar simplificări în legătură cu formarea semnalului de eroare în elementul de comparaţie, simplitatea amplificării şi a reproducerii înfăşurătoarei la ieşire de către un servomotor asincron bifazat. Schema principială a unor asemenea sisteme de poziţionare este prezentată în figura 2.

Fig.2. Sistem de poziţionare de curent alternativ

Elementul de comparare - modulare EC-M primeşte mărimi de intrare analogice (deplasări liniare sau unghiulare) iar la ieşire furnizează semnalul de eroare Uε modulat în amplitudine în funcţie de valoarea neconcordanţei de poziţie, ε = θi-θe, având o frecvenţă purtătoare constantă fixată, fie prin frecvenţa reţelei de alimentare a traductoarelor componente, fie prin intermediul unui oscilator local.

Semnalul alternativ de eroare ε este amplificat într-un amplificator A de c.a., relativ simplu şi puţin influenţat de deriva de zero, în vederea furnizării tensiunii de comandă USM pentru un servomotor asincron bifazat.

Servomotorul asincron bifazat deplasează obiectul comandat OC şi traductorul urmăritor, inclus în elementul de comparaţie, până la anularea erorii de poziţie ε.

Uneori, în scopul îmbunătăţirii performanţelor, în structura unor asemenea sisteme se introduc elemente suplimentare de corecţie prin intermediul unor dispozitive de demodulare şi modulare.

Schema principială a sistemului de poziţionare de curent alternativ din laborator este prezentată în figura 3, iar în figurile 4 şi 5 se dau detalii de realizare. Elementul de comparaţie şi de modulare s-a realizat cu ajutorul traductoarelor de poziţie TC şi TU, cu parametrii magnetici distribuiţi.

Amplificatorul A este un amplificator asimetric de c.a. cu schema electrică prezentată în figura 5. Organul de acţionare este un servomotor asincron bifazat SM cu reductor de viteză.

312

Fig.3. Sistem de poziţionare de mică putere de curent alternativ

Fig.4. Schema electrică a sistemului de poziţionare de mică putere de c.a.

313

Fig. 5 Schema amplificatorului electronic asimetric de c.a.

b) Sisteme de urmărire a poziţiei, de putere mare, în curent continuu Convenţional, un sistem de urmărire a poziţiei se consideră de putere

mare dacă puterea servomotorului de execuţie este mai mare de 100W. Sistemul de urmărire a poziţiei este de c.c., dacă în toată structura

sistemului, pentru prelucrarea şi transmiterea informaţiei, se foloseşte tensiunea continuă. Schema principială a sistemului de poziţionare de putere mare, în curent continuu, existent în laborator, este prezentată în figura 6.

Fig.6. Schema principală a sistemului de urmărire de putere în c.c.

314

În schema din figura 6 se regăsesc elementele componente prezentate în cadrul schemei principiale din figura 1, precum şi o serie de elemente care asigură performanţe dinamice şi staţionare bune, chiar în situaţia unui motor de execuţie de putere mare.

Schema realizată derivă din schema variatoarelor de viteză utilizate în diverse acţionări de forţă. Din schemă rezultă că motorul de acţionare SM este de curent continuu cu excitaţie separată, comandat pe rotor.

Comanda lui se realizază cu ajutorul unui mutator cu tiristoare cu patru cadrane M, care asigură funcţionarea reversibilă a motorului.

Comanda mutatorului este asigurată de către un bloc de comandă pe grilă BCG, care furnizează impulsurile de comandă defazate în mod corespunzător, dar cu faza variabilă în funcţie de valoarea şi semnul neconcordanţei dintre poziţia axului de comandă şi comandat.

Semnalul de comandă al blocului de comandă pe grilă BCG este un semnal de tensiune continuă care poate lua valori între ±10V.

Pentru optimizarea comportării dinamice şi staţionare a sistemului de urmărire a poziţiei, alcătuit din dispozitivul de automatizare DA şi ansamblul alcătuit din mutatorul M şi motorul de acţionare SM, s-a introdus un sistem de reglare în cascadă a vitezei motorului SM cu curentul de sarcină din circuitul rotoric al motorului SM.

Semnalul de comandă al blocului de comandă pe grilă BCG se obţine ca mărime de comandă la ieşirea regulatorului de curent Ri, legat în cascadă cu regulatorul de viteză Rn. Regulatorul de curent Ri lucrează într-o buclă interioară a sistemului de reglare în cascadă, iar regulatorul de viteză Rn într-o buclă exterioară. Se observă ca regulatorul de viteză Rn este subordonat la rândul lui faţă de bucla formată de reacţia negativă după poziţia obiectului comandat.

Regulatorul de viteză Rn prelucrează semnalul de eroare de poziţie ei θθε −= şi un semnal proporţioanl cu viteza unghiulară de rotire a

rotorului motorului SM, deci un semnal proporţional cu derivata deplasării eθ .

Regulatorul de curent Ri prelucrează semnalul de ieşire al regulatorului de viteză Rn care constituie valoarea prescrisă a curentului motorului SM, şi un semnal proporţional cu valoarea curentului rotoric al acestuia.

315

Semnalul de reacţie după viteza motorului SM se obţine cu ajutorul tahogeneratorului Tg şi al divizorului Pn.

Semnalul de reacţie după curentul de sarcină al motorului SM se obţine cu ajutorul şuntului Ş şi al amplificatorului pentru traductoare AT.

Prin acordarea corectă a parametrilor regulatoarelor, Rn şi Ri, precum şi a gradului de reacţie după viteză, funcţie de parametrii motorului SM, se pot obţine comportări dinamice optime.

Obiectul lucrării de laborator constă în evidenţierea comportărilor dinamice ale sistemului de poziţionare precum şi a modului de funcţionare a blocurilor regulatoarelor Rn şi Ri, blocului de comandă pe grilă BCG şi al mutatorului M.

În ceea ce priveşte regulatoarele Rn şi Ri şi amplificatorul pentru traductoare AT, acestea sunt realizate pe baza amplificatorului pentru regulatoare din figura 7, format din două etaje diferenţiale, un etaj în contratimp (cu tranzistoare complementare) şi o sursă de curent constant pentru primul etaj.

Fig.7. Amplificator pentru regulatoare

316

În prezenţa tensiunii de alimenare de ±24V, amplificatorul admite la intrare un semnal de tensiune continuă în limitele ± 10 V şi furnizează la ieşire un semnal de tensiune continuă tot în plaja ±10V.

Blocul de comandă pe grilă BCG conţie un amplificator inversor AI, prezentat în figura 8, care inversează polaritatea tensiunii de la ieşirea regulatorului de curent Ri, un amplificator de intrare AINT, prezentat în figura 9, şi un dispozitiv de comandă pe grilă DCG, compus din două blocuri identice, prezentat în figura 10.

Fig.8. Amplificator inversor

Amplificatorul inversor AI este necesar în vederea obţinerii unui semnal suplimentar, în antifază faţă de semnalul de la ieşirea regulatorului de curent Ri, pentru realizarea comenzii reversibile a mutatorului cu tiristoare M. Semnalul de intrare se aplică pe borna 13 iar semnalul de ieşire se obţine la borna 5 (figura 8). Cele două semnale astfel obţinute, cel de la ieşirea regulatorului de curent Ri şi cel de la ieşirea amplificatorului inversor AI se aplică pe intrările amplificatorului de intrare AINT, la bornele 3 şi 15, care realizează o adaptare a acestor semnale de tensiune continuă cu

317

plaja de variaţie de ±10V, cu intrarea dispozitivului de comandă pe grilă DCG, respectiv în plaja de variaţie de -15V÷0V, cu o variaţie în contratimp la ieşire, la bornele 7 şi 11, (figura 9).

Fig.9. Amplificator de intrare

Aceste semnale continue cu variatie în contratimp se suprapun peste prizele mediane ale secundarelor transformatorului de sincronizare, respectiv cu bornele 5 ale celor două dispozitive de comandă pe grilă DCG, asigurând o deplasare pe verticală a acestor tensiuni alternative (figura 10).

318

Fig.10. Dispozitiv de comandă pe grilă

În funcţie de valorile acestor tensiuni continue, pe bornele 13 şi 15 ale dispozitivelor de comandă pe grilă DCG se obţin impulsurile de comandă cu faza dependentă de valoarea tensiunii continue de la ieşirea regulatorului de curent Ri, deci de valoarea erorii de poziţie ε.

Aceste impulsuri se aplică pe poarta tiristoarelor din schema mutatorului M, prin intermediul unor transformatoare de impulsuri.

Pentru poziţia de concordanţă, atunci când eroarea de poziţie este nulă, ε= 0, tensiunea continuă de comandă de la ieşirea regulatorului de curent este nulă, 0URi = , iar impulsurile de comandă pe cele două grupe de tiristoare ale mutatorului M (format din ansamblul Redresor R - Invertor I din figura 6) vor fi decalate la ~90° faţă de trecerea prin zero a tensiunilor anodice alternative ale tiristoarelor componente. În consecinţă servomotorul SM stă pe loc, curentul mediu rezultant prin indus fiind egal cu zero.

La apariţia unei neconcordanţe, tensiunea continuă de comandă de la ieşirea regulatorului de curent 0URi ≠ şi în mod corespunzător impulsurile de comandă vor fi deplasate, astfel încât curentul mediu prin indus devine

319

diferit de zero. Aceasta deoarece unghiul de comandă al blocului redresor R scade, iar al blocului invertor I creşte (şi invers la schimbarea semnului erorii).

c) Sistem de poziţionare numeric În cazul sistemelor de poziţionare numerice într-o parte a sistemului

informaţia se culege, se prelucrează şi se transmite mai departe sub formă numerică. Apariţia şi dezvoltarea sistemelor de poziţionare numerice se datoreşte în special performanţelor traductoarelor de deplasare şi de poziţie numerice, superioare celor analogice, cât şi posibilităţilor de prelucrare, stocare şi transmitere la distanţă a acestor informaţii.

Când se folosesc elemente de execuţie cu acţiune discretă (de exemplu motoare pas cu pas) cuplarea echipamentului de conducere numerică cu echipamentul de execuţie devine foarte avantajoasă.

Sistemele de poziţionare numerice îşi găsesc o largă utilizare în poziţionarea unor organe mobile ale unor maşini unelte sau în poziţionarea roboţilor industriali.

Sistemele de poziţionare numerice pot fi realizate în variantele: - fără confirmarea poziţiei reale a obiectului poziţionat OC (bucla

deschisă din figura 11.a); - cu confirmarea poziţiei reale a obiectului poziţionat OC (bucla

închisă din figura 11.b);

Fig.11. Schemele bloc ale sistemelor de poziţionare numerice

320

Instalaţia din laborator poate funcţiona în ambele regimuri, având structura principală dată în figura 12.

Fig.12. Sistem de poziţionare numeric

Sistemul conţine un echipament NUMEROM 301-1, un traductor de deplasare numeric incremental, compus din rigla R şi cursorul C, un echipament de poziţionare care elaborează comenzile către servomotorul de curent continuu SM, acesta asigurând deplasarea obiectului comandat OC, prin intermediul unui reductor de viteză Rv şi al unui lanţ cinematic şurub conducător-piuliţă S-P.

Traductoarele utilizate în sistemele de poziţionare automată pot fi traductoare de deplasare sau traductoare de poziţie.

La un traductor de deplasare informaţia oferită de traductor se referă doar la deplasarea obiectului comandat faţă de partea fixă a maşinii fără a furniza informaţie concretă în legătură cu poziţia relativă a acestuia, la un moment dat, faţă de un reper ales. În vederea obţinerii acestei informaţii concrete informaţia de deplasare se cere prelucrată în mod corespunzător prin operaţii de sumare sau de scădere (eventual şi memorare).

În schimb, datorită unei construcţii corespunzătoare, traductoarele de poziţie oferă direct informaţia asupra poziţiei relative a OC faţă de un reper stabilit, posedând în acest scop mai multe piste special realizate.

După forma de variaţie a semnalului de la ieşirea traductorului, în funcţie de deplasarea de la intrare, se cunosc traductoare analogice (cu o variaţie continuă a mărimilor de ieşire) şi traductoare numerice (cu variaţie discontinuă a mărimii de ieşire, codificată într-un cod numeric).

Traductoarele numerice pot fi incrementale sau absolute. Traductoarele numerice incrementale folosesc metoda divizării

321

lungimii de măsurat într-un număr finit de elemente de distanţă, numite incremenţi de deplasare.

La parcurgerea fiecărui increment de deplasare traductorul furnizează la ieşire un impuls, de regulă electric, cu un nivel maxim, notat cu "1" şi cu un nivel minim, notat cu "0". Aceste impulsuri pot fi generate electromecanic, electromagnetic sau optoelectronic.

Pentru impulsurile generate optoelectronic nivelul "0" corespunde, de exemplu, unei porţiuni opace prin care nu trece fluxul luminos, iar nivelul "1" unei porţiuni transparente, când fluxul luminos cade pe un fotodetector, deci apare o tensiune de ieşire.

Pentru exemplificare, în figura 13, sunt prezentate impulsurile furnizate la ieşirea unui traductor incremental în urma deplasării relative a cursorului C faţă de rigla R, din punctul M1 spre M2.

Fig.13. Impulsurile furnizate de un traductor incremental de deplasare

Se observă că pentru fiecare increment de deplasare, notat cu ΔL, rezultă un impuls de tensiune, dar că într-o poziţie relativă oarecare, existenţa sau lipsa impulsului de tensiune nu furnizează nici o informaţie în legătură cu distanţa parcursă de obiectul mobil.

Dacă însă impulsurile apărute, în urma distanţei parcurse, sunt contorizate în mod corespunzător (însumate sau scăzute în funcţie de sensul deplasării) un subansamblu traductor incremental-numărător poate afişa

322

poziţia relativă faţă de un reper ales

LKL Δ⋅= (1) unde K este numărul de impulsuri obţinute.

Traductoarele numerice absolute sunt realizate după aceleaşi principii dar se folosesc mai multe piste divizate şi mai multe elemente detectoare. Modul de divizare a lungimii de măsurat diferă de la o pistă la alta (vezi figura 14) şi ca urmare perioada impulsurilor obţinute de la diverse piste este diferită.

Fig.14. Impulsurile furnizate de un traductor absolut de poziţie

Numărul de piste (de la 0E la nE ) depinde de lungimea controlată. Incrementul de deplasare ΔL, spre deosebire de traductorul incremental, corespunde lăţimii sau pauzei de impuls (acestea fiind egale), socotită de pe pista 0E cu divizarea cea mai fină.

323

În plus se mai observă că dacă perioada impulsurilor obţinute de pe două piste alăturate se află în raportul

,2/1...TT

TT

2

1

1

0 === (2)

atunci impulsurile citite de către un cap de citire (cursor), cu câte un detector de impuls pentru fiecare pistă, ne dau, sub formă codificată în binar (de exemplu), valoarea absolută a poziţiei faţă de un reper ales. În cazul reprezentat în figura 14 această poziţie se obţine în felul următor:

L14L20L21L21L21L20MM 01234

21 ΔΔΔΔΔΔ =×+×+×+×+×= (3)

Dacă, de exemplu mm1L =Δ atunci mm14MM 21 = . În cazul instalaţiei din laborator este utilizat un traductor incremental optoelectronic.

Principiul de funcţionare este ilustrat cu ajutorul figurilor 15 şi 16.

Fig.15. Traductor incremental optoelectronic

324

Anume în figura 15 sunt detaliate cele două părţi componente: rigla R cu porţiuni opace (negre) şi transparente (albe), respectiv cursorul C, sau capul de citire, care conţine o sursă de lumină 1, o lentilă 2 care transformă fascicolul divergent în fascicol paralel, o grilă optică 4, de asemenea cu porţiuni opace şi transparente, şi patru elemente fotodetectoare fe1 ÷ fe4.

Porţiunile transparente ale grilei optice 4 sunt identice cu cele de pe rigla 3, având lăţimea de ΔL/2. În schimb porţiunile opace au lăţimea de (3/4)ΔL, ceea ce înseamnă că porţiunile transparente sunt decalate la distanţă de ΔL + ΔL/4. Elementele fotodetectoare sunt decalate, de asemenea, la distanţa ΔL + ΔL/4. În consecinţă, în urma deplasării relative dintre R şi C, fotodetectoarele vor fi iluminate cu periodicitate ΔL, cu un decalaj de iluminare de ΔL/4. Astfel, în poziţia din figura 15, pentru L=0, fe1 primeşte cca. 50% din fluxul luminos, fe2 primeşte 100% din fluxul luminos, fe3 tot 50%, iar fe4 practic nu primeşte lumină (deci 0%). Ca urmare tensiunile de ieşire au valorile corespunzătoare din figura16 a, b, c şi d, pentru L=0.

Fig.16. Diagramele tensiunilor pentru un traductor optoelectronic incremental

325

În urma deplasării capului de citire C spre dreapta, iluminările fotodetectoarelor variază, iar tensiunile obţinute înregistrează o variaţie periodică, practic sinusoidală, ca în fig.16 a, b, c şi d.

Observând că periodicitatea acestor semnale este ΔL, căreia îi corespund 360°, rezultă că decalajul dintre două semnale vecine va fi de ±90°. Ca urmare pot fi scrise expresiile tensiunilor de ieşire obţinute de la cele patru fotodetectoare:

)270sin(aae

)180sin(aae

)90sin(aae

sinaae

om04

om03

om02

m01

++=

++=

++=

+=

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

(4)

unde 0a este componenta constantă, iar ma este amplitudinea componentei variabile a tensiunilor continue respective.

Prelucrând în mod corespunzător aceste tensiuni, se poate obţine informaţia de poziţie a capului de citire faţă de riglă.

În aceste sens se determină mai întâi tensiunile:

)90sin(a2)270sin(a)90sin(aeee

sina2)180sin(asinaeeeo

mo

mo

m4224

mo

mm3113

+=+−+=−=

=+−=−=

ϕϕϕ

ϕϕϕ

(5) Rezultă două tensiuni, decalate la 90°, reprezentate în figura16e şi f. În urma amplificării şi formării aceste semnale sinusoidale sunt

transformate în tensiunile dreptunghiulare corespunzătoare 13E şi 24E , din figura16g şi h. Cele două trenuri de impulsuri permit determinarea poziţiei relative, faţă de o referinţă dată, precum şi sensul deplasării.

În plus dispozitivul de prelucrare a impulsurilor furnizează la ieşire şi impulsurile negate 13E şi 24E , uneori foarte utile.

În scopul creşterii preciziei de măsurare aceste impulsuri sunt multiplicate electronic, astfel încât perioada lor scade de patru ori, deci deplasarea minimă detectabilă scade la 1/4 din incrementul de divizare (care

326

practic nu poate scădea sub anumite limite din considerente tehnologice şi funcţionale). În laborator, traductorul folosit funcţionează pe principiul enunţat dar este un traductor prin reflexie. Rigla R în loc de porţiuni transparente şi opace are porţiuni reflectorizante şi absorbante. Traductorul optoelectronic de tipul LS-510 este prezentat în figurile 17 şi 18.

Fig.17. Traductor optoelectronic

Fig. 18. Montarea traductorului LS-510

327

Conform desenului de montaj prezentat în figura 19 porţiunile reflectorizante şi absorbante de pe riglă sunt realizate de banda metalică 2, lipită în interiorul suportului metalic 1, sub formă de U. Profilul suportului 1 asigură riglei o mare stabilitate dimensională şi o protecţie complexă.

În interiorul profilului U se găseşte căruciorul 3, care conţine capul de citire, menţinut la o distanţă fixă faţă de rigla 2 datorită rulmenţilor 4 şi 5 care se sprijină pe suprafaţa interioară a profilului U sub acţiunea unor magneţi permanenţi, nereprezentaţi în figură.

Conectarea capului de citire la organul mobil se asigură prin intermediul cuplajului 6, cama de legătură 7 şi piciorul de montaj 8.

Protejarea spaţiului interior al profilului U (de praf, aşchii etc.) se asigură prin intermediul lamelelor metalice 9, care fixează între ele o folie plastică foarte elastică, între care lama de legătură 7 se poate deplasa uşor.

Această construcţie asigură o protecţie foarte bună pentru poziţia de funcţionare din figură sau pentru alte poziţii, mai puţin poziţia în care piciorul de montaj 8 se află deasupra.

Pasul de divizare al reţelei este de 40µm, sistemul de detectare, formare şi multiplicare a impulsurilor este încorporat în capul de citire, tensiunea de alimentare este de 5V ± 5%, tensiunea de ieşire, compatibilă TTL ("1" > 4V, "0" ≤ 2,4V), iar precizia de măsurare este de ±10µm.

Schema principială a echipamentului NUMEROM 301-1 de măsurare şi afişare a cotei este prezentată în figura 19.

Acest echipament primeşte, de la traductorul incremental, cele două trenuri de impulsuri (A şi B) decalate între ele cu 90°, în vederea discriminării sensului de deplasare: dreapta (Dr) sau stânga (St).

Blocul de discriminare a sensului de deplasare comandă blocul de stabilire a semnului cât şi blocul de comutare a sensului de numărare (crescător sau descrescător) al numărătoarelor N conectate în cascadă.

Decodificatoarele D afişează cota obiectului comandat faţă de reperul de referinţă ales prin intermediul blocului de comandă a înscrierii şi ştergerii, respectiv a blocului de măsurare şi afişare.

Echipamentul de poziţionare intercalat între NUMEROM 301-1, obiectul comandat OC şi traductor s-a realizat după schema principială din figura 20. Panourile frontale ale celor două blocuri principale, NUMEROM 301-1 şi echipamentul de poziţionare, sunt prezentate în figura 21.

328

Fig. 19. NUMEROM 301-1

Fig.20. Echipament de poziţionare cu NUMEROM 301-1

329

Fig.21. Panourile frontale

Schema din figura 20 a echipamentului de poziţionare a fost astfel concepută încât, atunci când cota prescrisă este mai mare de 10mm, respectiv abaterea de poziţie mai mare de 10mm, servomotorul să fie alimentat de la o sursă de tensiune locală fixă de 12V, deci pentru o viteză de deplasare mare a obiectului comandat OC. Apoi, schema asigură trecerea la o viteză de deplasare redusă a obiectului comandat OC, pe seama unei surse exterioare variabile, când aceasta trece peste cota de 10mm faţă de cota prescrisă (prin decodificarea stării corespunzătoare trecerii peste cota de 10,00mm). Schema realizează deconectarea anticipată a alimentării motorului faţă de cota prescrisă; acest moment poate fi selectat cu ajutorul unui comutator decadic, astfel încât comanda de oprire a alimentării să se realizeze când obiectul comandat OC se află la 0,04; 0,1; 0,2; 0,4 şi 0,8mm faţă de cota finală 00,00mm, care corespunde poziţionării precise, fără eroare a OC. Cele de mai sus se asigură prin intermediul schemei logice din figura 22, în care releele R1 sau R2 sunt comandate pentru realizarea sensului dorit al deplasării OC, releul R3 realizează trecerea de la tensiunea nominală de alimentare a indusului de 12V la o tensiune variabilă, mai mică decât 12V, care se poate lua de la o sursă exterioară.

Releul R4 realizează comanda de oprire anticipată a alimentării servomotorului, în funcţie de poziţia comutatorului menţionat. Releul R5 asigură pornirea servomotorului la apăsarea butonului "START".

330

Fig.22. Schema logică pentru comanda releelor

331

4. Modul de lucru 4.1. Sistem de urmărire a poziţiei de mică putere în curent

alternativ - Se identifică elementele componente ale sistemului pe baza

figurilor 2, 3, 4 şi 5. - Se conectează între ele PDC şi PC. - Se explică modul de realizare a defazajului de 90° dintre tensiunile

de comandă şi de excitaţie a SM asincron bifazat. - Se pregăteşte punerea sub tensiune prin conectarea fişei trifazate la

o priză trifazată de pe tabloul de alimentare. - Se închide întrerupătorul general gI şi se explică ce s-a întâmplat. - Se studiază răspunsul la variaţii bruşte ale poziţiei obiectului de

comandă. - Se trasează curba erorii de poziţionare. Pentru aceasta se

poziţionează obiectul de comandă în mijlocul cursei sale maxime şi se notează indicaţiile corespunzătoare ale acelor indicatoare de la PDC şi PC, după care OC se deplasează din 10 în 10 mm în stânga şi apoi în dreapta înregistrând de fiecare dată indicaţiile respective.

- Pe baza datelor experimentale obţinute se trasează curba erorii şi se fac observaţii pe marginea studiului efectuat

4.2. Sistem de urmărire a poziţiei de putere mare în curent

continuu - Se identifică elementele componente ale circuitelor de forţă şi de

reglare, pe baza figurilor 6, 7, 8, 9 şi 10. - Se pune sub tensiune numai schema de comandă şi se studiază

funcţionarea şi modul de acordare a parametrilor, utilizând în acest scop un osciloscop cu două spoturi.

- Se realizează poziţia de concordanţă a axului de comandă şi comandat.

- În această situaţie de concordanţă se pune sub tensiune şi schema de forţă, explicându-se cele observate.

- Apoi pentru diverse valori ale gradului de reacţie după viteză se

332

studiază comportarea sistemului pentru o variaţie în treaptă a neconcordanţei, utilizând în acest scop un înregistrator X-Y la care se conectează tensiunea culeasă de pe potenţiometrul urmăritor.

În acest scop mai întâi se deconectează circuitul de forţă, apoi se realizează o neconcordanţă dorită de 300÷90°, se porneşte înregistratorul X-Y şi simultan se cuplează circuitul de forţă.

La sfârşitul regimului tranzitoriu se opreşte înregistratorul şi se readuce axul de comandă în poziţia iniţială. Operaţiile descrise se repetă pentru valori ale gradului de reacţie după viteză cuprinse între 0 şi 100%, păstrând constantă valoarea unghiului de neconcordanţă.

- Pe baza curbelor experimental obţinute se determină perfomanţele dinamice şi staţionare ale acestor răspunsuri şi se trasează grafic dependenţa acestora în funcţie de gradul de reacţie după viteză.

- Se fac observaţii pe marginea rezultatelor experimental obţinute şi în legătură cu posibilităţile de corelare a parametrilor în vederea obţinerii unor performanţe dinamice şi staţionare dorite.

4.3. Sistem de poziţionare numeric - Se identifică elementele componente ale sistemului pe baza

figurilor 11, 12, 18, 19, 20 şi 21. - Se realizează racordarea la sursele de alimentare corespunzătoare. - Se pune sub tensiune echipamentul de măsurare şi de afişare a cotei

şi se studiază funcţionarea acestuia prin acţionarea manuală a şurubului conducător.

- Se alege o poziţie de referinţă, în mijlocul cursei admisibile, şi se prescrie o cotă mai mare de 10mm, cu echipamentul de poziţionare pe poziţia "MANUAL".

- Se pune sub tensiune echipamentul de poziţionare şi sursa exterioară de alimentare, pregătită pentru o tensiune de alimentare redusă de 2÷3V.

- Se apasă butonul "START" al echipamentului de poziţionare şi se urmăresc efectele obţinute.

- Operaţia se repetă pentru tensiuni de alimentare exterioare între 3÷12V, modificate din volt în volt, pentru fiecare poziţie a comutatorului decadic (1, 2, 3, 4 şi 5), cu SM funcţionând practic în gol şi se trec într-un

333

tabel poziţiile finale ale OC faţă de poziţia de referinţă selectată 00,00. - Operaţiile se repetă şi pentru alte valori ale momentului de inerţie,

prin încărcarea OC cu greutăţi suplimentare. - Se trasează curbele de variaţie ale erorii

ctctU

ct.ctGv

Pv

P)G(fsi)U(f

==

== ==

εεεε

(6) unde Pε este pragul de anticipare prescris prin intermediul

comutatorului decadic. -Se trece echipamentul de poziţionare pe "AUTOMAT" şi se repetă

operaţiile descrise mai sus. - Se trag concluzii pe baza rezultatelor experimental obţinute.

Bibliografie: 1. Olah I., Ţiţariu I., - Automatizări, Îndrumar de laborator, I.P.Iaşi, 1980. 2. Diaconescu M., Graur I., - Mutatoare, I.P.Iaşi, 1978. 3. Nitu C., Maltac I., Feştilă C., - Echipamente electrice şi electronice de

automatizare, E.D.P. Bucureşti, 1983. 4. * * * Variatoare de turaţie VI-3, Documentaţie de execuţie. 5. * * * NUMEROM 301-1, Documentaţie de montare-exploatare.