Актуальность работы

Цель работы Выбор приемлемых вариантов датчиков положения для манипулятора, либо создание систем с минимальным их количеством работающих в открытом космическом пространстве.

Потенциометрический датчик Потенциометр - чаще проволочный (но может быть и угольный) резистор (реостат) с движком, который скользит вдоль резистора. По существу потенциометр является резистором с переменным сопротивлением Потенциометры бывает линейными и круговыми (в зависимости от характера перемещения его регулирующего органа) Потенциометры часто выполняют роль преобразователей перемещения в электрическую величину – напряжение) для линейных перемещений линейные потенциометры для угловых перемещений - круговые) Вообще говоря, потенциометрический преобразователь по определению является параметрическим, т е его выходной величиной является сопротивление. Круговой потенциометр Линейный потенциометр

Сельсины Сельсинами (от англ. self-synchronizing) называются электрические микромашины переменного тока, обладающие свойством самосинхронизации. self-synchronizing Режимы работы сельсинов Сельсины имеют две обмотки: первичную, или обмотку возбуждения, и вторичную, или обмотку синхронизации. В зависимости от числа фаз обмотки возбуждения различают одно- и трехфазные сельсины. Обмотку синхронизации сельсинов обычно выполняют по типу трехфазной Индикаторный Трансформаторный Контактные сельсины Бесконтактные сельсины

Энкодеры Датчиками угла поворота или энкодерами называют устройства, при помощи которых можно определять положение вращающихся валов. Существуют два вида энкодеров: Инкрементальный Абсолютный Инкрементальные, или пошаговые энкодеры предоставляю информацию о перемещении (направлении и скорости) вращающегося (движущегося) механизма путем передачи соответствующего количества импульсов, отображающего меру перемещения вала, счетному устройству. Абсолютные энкодеры это датчики углового положения, обычно оптоэлектронные, основными преимуществами которых по сравнению с инкрементальными энкодерами является возможность предоставления информации о положении вала сразу после подключения энкодера к источнику питания, а также возможность контроля числа оборотов вала с помощью встроенного оптомеханического редуктора.

Условия, накладываемые космическим пространствам на датчики положения Выдерживать глубокий вакуум Иметь высокую степень защиты от космической радиации Выдерживать резкие перепады температур, от низких криогенных(- 269° С) до высоких(600° С) Конструкция датчика положения не должны допускать контактной свариваемости пар металлов

Структурная схема управления шаговым двигателем

Модель контроллера шагового двигателя

Сравнительный анализ датчиков положения Технологические требования при измерительном процессе Типы датчиков Поционо- метри- ческий, проволока Поционо- метри- ческий, прово дящий пластик Абсолютный энкодер Сельсины Оптоэлект- рический Магнитно- резис тивный Механический Очень высокое разрешение нет данет Высокое разрешение нетда нет да Скорость процесса >5 м/с нет Некото- рые модели данет да Малые размерыда Некоторые модели да Высокий класс защиты (IP65) да Некоторые модели нет да Использование в э/магнитном поле да нетда Требуется дальнейшая цифровая обработка нет * Сильно осциллирующие движения нет Некото- рые модели да нет Стоимость низкая высокаясредняя

,, >5 m/s (IP65) *

Итоговый выбор – двигатель VSH 100 –VSH 100

Выводы Космос является агрессивной средой, которая мешает устойчивой работе датчиков положения и других электронных систем Одним из лучших вариантов построения манипулятора может являться использование системы управления без датчиков положения на основе шагового двигателя, так как шаговый двигатель – это электромеханическое устройство, которое преобразует электрические сигналы управления в дискретные угловые перемещения, с фиксацией ротора двигателя в заданном положении Из шаговых двигателей был выбран ряд двигателей, производимых фирмой Phytron Electronics Ltd, а именно модель VSH100 Phytron Electronics Ltd VSH100