Elemente sensibile de tip disc codat absolut
Principiul realizarii unui disc codat absolut cu elemente de contact consta īn:
Suprafetele conductoare sunt legate electric printr-o perie fixa la un inel colector care formeaza pista de energizare. Pistele sunt testate de o serie de perii colectoare localizate la diferite distante radiale, fiecare perie fiind conectata prin conductor separat.
|
|
|
|
a) disc codat absolut |
b) sectiune prin pista unui disc codat |
Fig. 4.33 Schema de principiu a discului codat
La rotirea discului periile se conecteaza la tensiunea comuna de alimentare, acolo unde au contact cu o zona metalica conductoare, ceea ce reprezinta "1" logic. Tranzitia de la portiunea conductoare la cea izolanta trebuie sa se faca lin, iar uzura pe suprafata discului sa fie aceeasi īn orice pozitie. De obicei atāt pistele cāt si periile sunt aurite. Periile sunt miniaturale, iar deschiderea unei perii este foarte mica (0,003 ). Rezolutia discului este determinata de numarul pistelor, deci precizia traductoarelor se poate mari, daca numarul de piste creste. Un disc cu 10 piste are o rezolutie de 1:1024, iar pentru 5 piste rezolutia este 1: 512 (scade la jumatate).
Pentru cresterea rezolutiei se pot utiliza sisteme cu mai multe discuri, cuplate prin reductoare adecvate care pot (de exemplu) acoperi o rotatie completa cu peste 8000 combinatii.
Codurile cele mai utilizate la realizarea discurilor (absolute) sunt :
1 - Codul binar - natural (specific circuitelor digitale).
Dezavantajul acestui cod consta īn faptul ca informatia se modifica mai mult de un bit la trecerea discului de la o pozitie la alta.
2 - Codul BCZ (binar codificat zecimal) - utilizat īn cazul cānd traductorul este cuplat īntr-un SRA discret ce lucreaza īn cod BCZ si nu sunt necesare blocuri de conversie suplimentara.
3 - Codul GRAY are avantajul de a fi monostropic (sau monodiferential), adica combinatii binare vecine difera numai prin modificarea unui singur bit. Aceasta proprietate simplifica sistemul de testare si decodificare, reducānd costul. Codul Gray fiind neponderat, este necesara o logica electronica pentru convertirea semnalului de iesire īn codul dorit, (cod BCZ sau binar natural etc.).
Observatie:
Īn cazul traductorului rotativ cu disc absolut si perii de contact (cānd nu se utilizeaza codul Gray) exista posibilitatea aparitiei unei informatii false, atunci cānd pe mai multe piste informatia binara se modifica simultan. Pentru eliminarea acestei erori exista mai multe metode de testare. Frecvent se foloseste sistemul dublu de perii pentru fiecare pista, la care se adauga o logica de control care are rolul de a citi si retine ca valoare corecta numai informatia transmisa de la o perie care nu este īntr-un regim de tranzitie.
Testarea īn "V" - foloseste pentru fiecare pista cāte doua perii colectoare notate : stānga si dreapta, dispuse simetric īn forma de "V" cu exceptia periei de pe pista 2° (cea mai putin semnificativa). Distanta dintre fiecare pereche de perii colectoare este egala cu lungimea de pista corespunzatoare unui bit informational - masurata pe pista anterior semnificativa.
Testarea īn "U" - foloseste pentru fiecare pista cāte doua perii colectoare decalate cu 1/2 din lungimea de pista corespunzatoare celui mai putin semnificativ bit. Informatia utila este cea provenita de la un set de perii selectate o singura data, īn functie de bitul cel mai putin semnificativ. Detalii referitoare la tehnicile de testare amintite sunt date īn [2].
Eroarea totala a traductorului este determinata de :
a) - Eroarea de cuantizare, inerenta ori de cāte ori o functie liniar - variabila (rotatia axului) este discretizata īntr-un numar finit de cuante.
Prin aceasta discretizare rezulta o eroare de ± 1/2 din valoarea bitului cel mai putin semnificativ.Aceasta eroare inevitabila se poate reduce numai prin marirea numarului de diviziuni ale discurilor.
b) - Eroarea de ambiguitate - cauzata de faptul ca doua comutatii "izolant - conductor" nu se produc simultan pe mai multe piste. Aceasta eroare se elimina prin tehnicile de testare mentionate anterior.
c) eroarea de tranzitie, determinata de impreciziile de executie a discurilor codifidate, a planeitatii, concentricitatii si a perpendicularitatii acestora, inclusiv de uzura lagarelor, a periilor si discurilor.
d) zgomotul generat de variatia rezistentei de contact (mai evident la trecerea din "0" īn "1" īn regimurile tranzitorii (perii - disc).
Limitele de functionare impuse de caracteristicile electrice sunt:
Limite de tensiune (5 
10 V) - limita maxima este impusa de elementele de
comutatie statica din logica electronica.
Limitele de curent (0,5 2 mA) - impuse de
numarul de īntreruperi īntre perii si piste pentru evitarea eroziunii
data de energia de descarcare electrica (microarcuri electrice
de contact).
Rezistenta activa de contact care trebuie sa evite orice ambiguitate datorate uzurii, acceleratiei sau vibratiilor. Se recomanda o rezistenta de peste 5000Ω (5KΩ) pentru contact deschis si sub 200Ω - pentru contact īnchis.
Limitari ale lungimii cablului de legatura si limitari de viteza - impuse de parametrii electrici:
Exemplu : Daca tensiunea de alimentare este 
= 12 V si curentul la perii: 
= 1 mA, rezulta rezistenta de sarcina
necesara de 12 KΩ (conform legii lui Ohm).
Utilizānd un cablu cu capacitanta: c = 150 pF/m, se poate calcula īntārzierea (infomatiei) īn linie pentru o lungime de cablu l=100m, cu relatia:
;
. Pentru aceasta
īnārziere (
= 0,126ms), īn [2] se arata ca viteza de
rotatie maxima (pentru un disc cu 256 combinatii la care se
obtine precizia dorita) este de 1,56 rot/s.
|
