Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

Transkrypt

1 Wydział: EAIiE Kierunek: Imię i nazwisko (e mail): Rok:. (2010/2011) Grupa: Zespół: Data wykonania: Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi: LABORATORIUM METROLOGII Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru wielkości nieelektrycznych: położenia liniowego i kątowego oraz prędkości obrotowej. Każdy punkt niniejszego sprawozdania należy wykonać z należytą dokładnością. Szczególną uwagę należy zwrócić na opracowanie wniosków, które należy sformułować na podstawie zdobytej wiedzy na temat danego zagadnienia oraz przeprowadzonych pomiarów. Wnioskiem nie jest opis wykonanych na zajęciach pomiarów! Każdy punkt ćwiczenia powinien zawierać: schemat układu pomiarowego, krótki opis metodyki pomiarów, tabele z wynikami pomiarów i wynikami końcowymi oraz wykresy, obliczenia: wzory i przykład obliczeń, wnioski, wykaz zastosowanych przyrządów. Podstawą wykonania sprawozdania jest instrukcja do ćwiczenia. Instrukcję jak również niniejszy konspekt można pobrać ze strony Katedry Metrologii AGH: > dydaktyka > Materiały dla studentów. Przetworniki wielkości kątowych: 1. Obsługa programu EziMOTION Plus R 2. Pomiar położenia kątowego i prędkości obrotowej za pośrednictwem enkodera 3. Wyznaczenie charakterystyki statycznej potencjometrycznego czujnika położenia kątowego 4. Pomiar prędkości obrotowej za pośrednictwem tachoprądnicy prądu stałego Transformatorowy czujnik położenia liniowego: 5. Obserwacja sygnałów w torze przetwarzania 6. Pomiary statyczne wymiarów geometrycznych 7. Pomiary dynamiczne układ mechaniczny ze sprężyną str. 1

2 1. Obsługa programu EziMOTION PlusR. a) Schemat połączeń oraz krótka charakterystyka zastosowanego napędu Krótko scharakteryzuj zastosowany w ćwiczeniu napęd i jego funkcje w układzie napędowym. str. 2

3 b) Opis programu sterującego EziMOTION PlusR Krótko scharakteryzuj funkcje programu EziMOTION PlusR. Sterowanie napędem odbywa się za pomocą przycisków z pola.., a monitorowanie pracy napędu jest możliwe poprzez odczyt parametrów z pola.. Funkcje przycisków służących do sterowania napędem można odczytać z tabeli 1. Tabela 1 Lp. Przycisk Pozycja zadana (Cmd Pos) Pozycja osiągnięta (Actual Pos) Czy wał się obrócił? Poszczególne przyciski mają następujące funkcje: Abs Move INC Move DEC Move str. 3

4 2. Pomiar położenia kątowego i prędkości obrotowej za pośrednictwem enkodera. a) schemat Położenie wału silnika, a tym samym jego prędkość obrotowa są kontrolowane przez algorytm regulacji działający w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, która obejmuje kontroler ze wzmacniaczem, silnik i sprzężony z nim mechanicznie enkoder. b) wyniki pomiarów położenie kątowe Impulsy generowane przez enkoder są zliczane przez licznik, a wynik jest wyświetlany w programie EziMoTION jako parametr o nazwie:. Licznik jest/nie jest rewersyjny. Na jeden obrót wału przypada.. impulsów generowanych przez enkoder, z czego wynika, że rozdzielczość pozycjonowania wału wynosi r= stopnia. c) wnioski położenie kątowe W jaki sposób można wykorzystać sygnały z enkodera do precyzyjnego pozycjonowania wału? Czy w badanym układzie można określić kierunek obrotu wału względem wybranego punktu odniesienia? Odpowiedź uzasadnij. str. 4

5 d) wyniki pomiarów prędkość obrotowa Kształt sygnałów A+ i B+, dla obydwu kierunków wirowania jest przedstawiony na rysunku: Dla kierunkuu INC (+) Dla kierunku DEC ( ) Zadana prędkość obrotowa: ω 1 = Częstotliwość impulsów generowanych przez enkoder: f 1 =. Zadana prędkość obrotowa: ω 2 = Częstotliwość impulsów generowanych przez enkoder: f 2 =. e) wnioski prędkość kątowa Jaką informację niesie przesunięcie fazowe między sygnałami A+ i B+? Wytłumacz różnicę między zadaną prędkością wirowania wału wyrażoną w impulsach na sekundę, a zmierzoną częstotliwością generowanych impulsów przez enkoder. Jak poprawnie obliczyć prędkość kątową wirowania wału na podstawie pomiaru częstotliwości impulsów generowanych przez enkoder? Czym różnią sięę sygnały A+ i A oraz B+ i B? str. 5

6 3. Wyznaczeniee charakterystyki statycznej potencjometrycznego czujnika położenia kątowego oraz pomiar położenia kątowego. a) schemat Celem bieżącego punktu ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki statycznej badanego przetwornika. Pomiary wykonywane w układzie jak na poniższym schemacie. b) wyniki pomiarów Pomiar w punkcie odniesienia: Actual Pos = 0 [ imp.] α 0 = 0, U 0 = 0V Pomiar w punkcie wyznaczającym zakres pomiarowy: Actual Pos =... [ imp.] α m =..., U m =...V Punkty o współrzędnych (0, 0) oraz (α m, U m ) umożliwiają o równaniu i czułości: wyznaczeniee prostej odniesienia U 0 =... ; S 0 =... Wyznaczeniee rzeczywistej charakterystyki statycznej przetwornika wymaga przeprowadzenia serii pomiarów. Wyniki zestawiono w tabeli 2. str. 6

7 Tabela 2 Lp. α [ ] U wy [V] Do otrzymanych punktów charakterystyki statycznej dopasowano prostą o ogólnym równaniu:. Współczynniki prostej wyznaczono metodą regresji liniowej za pośrednictwem programu komputerowego. Obliczone wartości współczynników oraz prosta dopasowana wynoszą:. Poniżej znajduje się rysunek z wynikami pomiarów oraz dopasowaną prostą: TU WKLEIĆ RYSUNEK str. 7

8 Obliczyć błąd czułości, zera i maksymalny błąd nieliniowości. Podać interpretację obliczonych błędów. Pomiar położenia kątowego Tabela 3 α zadane [ ] U wy [V] α zmierzone [ ] Δα [ ] δα [%] Wzory i przykładowe obliczenia: Opisać sposób pomiaru położenia kątowego na podstawie znajomości charakterystyki statycznej przetwornika. Co może wpływać na wartość blędu? str. 8

9 4. Pomiar prędkości obrotowej za pośrednictwem tachoprądnicy prądu stałego. a) Schemat W jaki sposób wykonywany jest pomiar prędkości w badanym układzie? b) wyniki pomiarów Charakterystyka statyczna prądnicy U wy =f(ω) jest znana i opisana równaniem prostej:.. Na rysunku przedstawiono TU WKLEIĆ RYSUNEK str. 9

10 c) wnioski str. 10

11 5. Transformatorowy czujnik położenia liniowego obserwacja przetwarzania. sygnałów w torze a) Schemat P W D F Generator Demodulator fazoczuły Filtr LP Miernik MPL701 We Wy Przetwornik PTx200 Punkt odniesienia Rdzeń Wózek Prowadnica b) Rysunki sygnałów Dla położenia x= = Dla położenia x= str. 11

12 c) Wnioski d) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 12

13 6. Transformatorowy czujnik położenia liniowego pomiary statyczne wymiarów geometrycznych. a) Metoda pomiaru Pomiar jest wykonywany w układzie jak w punkcie 5a. Pomiar wymiarów geometrycznych próbki polega na.. b) Wyniki pomiarów Tabela 3 Wymiar X p [mm] X k [mm] X [mm] U(X) A B C c) Wzory i przykładowe obliczenia X= Błąd graniczny pomiaru obliczamy według wzoru: Δ gr x =... Niepewność standardową typu B obliczamy zgodnie z zależnością: u B ( x) =... Niepewność rozszerzona U(x) pomiaru, dla p= i k=. jest równa: U ( x) =... str. 13

14 d) wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 14

15 7. Transformatorowy czujnik położenia liniowego. Pomiary dynamiczne układ mechaniczny ze sprężyną. a) Schemat W jaki sposób zadawany jest ruch drgający wózka? W jaki sposób wykonywany jest pomiar położenia w badanym układzie? b) wyniki pomiarów Charakterystyka statyczna toru przetwarzania U wy =f(x) jest znana i opisana równaniem prostej:.. str. 15

16 Na rysunku przedstawiono TU WKLEIĆ RYSUNEK c) wnioski str. 16