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机电一体化综合实验讲义

来源:用户分享 时间:2025/8/18 14:58:53 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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图十二 反射式传感器的时间图和输出回路图

它有三根连接线(红、蓝、黑),红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号,当与挡块接近时输出电平为低电平,否则为高电平。需要注意检测距离不要离传感器太近,否则传感器不能动作;连接是采用接插件方式,千万不要对端子(读出头)进行焊接。

此传感器的电气技术数据为 型号 EE-SPY402 形状 立式 检测方式 反射型 检测距离 5mm(反射率90﹪ 15×15mm) 应差距离 0.2mm(检测距离3mm,横方向) 光源(发光波长) GaAs~红外发光二级管(940nm) 显示灯 入光时灯亮 (红) 电源电压 DC5~24V±10﹪ 脉动(p-p)5﹪以下 消耗电流 平均值15mA以上50mA以下 NPN电压输出 负载电源电压DC5~24V 控制输出 负载电流80mA以下 残留电压1.0以下(负载电流80mA时 ) 残留电压0.4以下(负载电流10mA时 ) 应答频率 100HZ 使用环境照度 受光面照度 白炽灯 太阳光:各3,000?x以下 环境温度 动作时:-10~+55°C 保存时-25~+65°C(不结冰) 环境湿度 动作时:5~85﹪RH 保存时-5~95﹪RH (不结露) 耐久振动 10~55HZ 上下振幅1.5mm XYZ各方向2h 耐久冲击 500m/ s2 X、Y、Z各方向三次 保护构造 连接方式 质量 外壳材质 (2).对射式传感器的选择

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IEC规格 IP50 接插件式 (不可进行软钎焊) 约2.6 g 聚碳酸酯(PC) ①.对射式传感器的工作原理

对射式传感器的输出状态一般为 NPN输出,输出晶体管的动作状态可分为入光时ON和遮光时ON两种。入光时为ON的对射式传感器的结构图如图十三所示,当24V电压加到发光二极管LED1时,它将光发射给发光二极管LED2,LED2接收到光导通,三极管导通,输出为ON;当发光二极管LED1发射出的光被物体挡住使发光二极管LED2接收不到时,LED2不导通,三极管也不导通,输出为OFF。

图十三 对射式传感器结构图

②.对射式传感器的选择

在该立体仓库控制系统中采用8个对射式传感器作限位控制,其中4只对射式光电传感器分别作为X、Y轴的限位控制,当入光时输出晶体管ON;2只对射式光电传感器分别作为货架在X轴和Y轴的到位检测,当遮光时输出晶体管ON,如果货架未到达正确位置,Z轴电机将不能运行以确保当PLC程序出错时也不至于损坏设备;2只对射式光电传感器作为Z轴的限位控制,当遮光时输出晶体管ON,其信号对应PLC的输入点是X4(后限位)和X5(前限位)。

4.微动开关的选择

在该立体仓库控制系统中共有13个仓位(四层十二个仓位加0号仓位)分别采用13只微动开关作为货物检测,当有货物时相应开关动作,其信号对应PLC的输入点是X40-X4C;另外为保险起见,在X轴的左限位和Y轴的下限位处还分别加装了1只微动开关作限位保护,以确保立体仓库在程序出错时不损坏;微动开关原理图如图十四所示。

图十四 微动开关原理图 5.并联型开关稳压电源的原理和选择

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(1).并联型开关式稳压电源的原理

并联型开关稳压电源是由开关晶体管V和二极管VD及储能电感L、滤波电容C组成的。除此以外,通常还有较为复杂的驱动电路,调节电路、保护电路、基准电路以及构成闭环回路中的取样电路、放大电路和耦合电路等各个部分,用来对输出电压的大小以及特性进行控制和调节,图十五并联型开关稳压电源的原理框图。

图十五 并联型开关稳压电源的原理框图

设开关晶体管V的开关转换周期T,导通期的时间为ton,截止期的时间为toff,占空比为δ(δ=ton/T)。

图十六 并联型开关稳压电源输出电路的电流、电压波形

其工作原理如下:当开关晶体管V处于导通期间,输入电压Ui加到储能电感L的两端(这里我们忽略了V的饱和压降),二极管VD因被反向偏置而截止。在此期间流过L的电流iL为近似线性地增加的锯齿波电流(见图十六),并以磁能

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的形式储存在L中。当开关晶体管V截止时,储能电感L两端的电压极性相反,此时二极管VD被正向偏置而导通。储存在L中的能量通过二极管VD输送给负载电阻RL和滤波电容C。在此期间,L中的泄放电流iL是锯齿波电流的线性下降部分。同理,当开关晶体管V导通期间在储能电感L中增加的电流数值应该等于开关管V截止期间在储能电感L中减少的电流值。只有这样才能达到动态平衡,才能给负载电阻RL提供一个稳定的输出电压。

(2). 开关式稳压电源的选择

在该立体仓库控制系统中,考虑到PLC和步进电机驱动器都要求直流24V电源,综合考虑系统用电量、系统运行可靠性和系统设计的规整性,我们选用了DM150-24型并联式开关电源。DM150系列开关电源输出功率大,体积小, 重量轻, 高可靠性,适应宽范围的输入电压变动,具有完备的过压、过流保护功能;内置输入EMI滤波器,具有高抗干扰能力;根据UL478标准设计,耐压1500Vac/1分钟;采用端子方式连接,全金属外壳,有卧式和立式两种安装方式。

DM150系列开关电源的性能指标见表二

型 号 输入电压 输入频率 输入浪涌电流 输出电压 输出电流 输出功率 输出可调范围 过流保护 过压保护 输入-输出绝缘 输入-机壳绝缘 输出-机壳绝缘 相对湿度 工作环境温度 储存温度 尺寸/重量 颜色 冷却方式 表二、DM150系列开关电源的性能指标 DMl50-24 ACl70V~264V 50~60Hz 60A(ACIN 220V,Ta25℃,冷启动) 24V 6.5A 156W 约±10% 外部短路撤除,输出自动恢复 27±1V AC1500V,1分钟,10mA;DC500V,绝缘电阻>60MΩ AC1500V,1分钟,10mA;DC500V,绝缘电阻>50MΩ AC1500V,1分钟,10mA;DC500V,绝缘电阻>10MΩ Ta=25℃ 相对湿度=80% -10℃~40℃ -20℃~55℃ 200X118X49mm(长X宽X高) 黑色 风冷

实验步骤:

本系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构,电机采用步进电机和直流电机,其关键部分是堆垛机,它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成,其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成,伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层,上层为货台,可前后伸缩,低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时,伸叉电机驱动货台向

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