Przetworniki pomiarowe i standaryzujce.

Transkrypt

1 POLITECHNIK LSK WYDZIŁ INYNIERII RODOWISK I ENERGETYKI INSTYTUT MSZYN I URZDZE ENERGETYCZNYCH LBORTORIUM METROLOGII i pomiarowe i standaryzujce. (M 14) Opracował: Dr in. Włodzimierz OGULEWICZ Sprawdził: Dr in. Jan Około - Kułak Zatwierdził: Dr hab. in. Janusz KOTOWICZ

2 1. Cel wiczenia. Celem wiczenia jest poznanie pomiarowych przetworników standaryzujcych, wyznaczenie funkcji przetwarzania (proste regresji) i niepewnoci współczynników regresji. 2. Wprowadzenie i. Okre1enia i pojcia podstawowe. pomiarowy jest narzdziem słucym do przetwarzania, (z okrelon dokładnoci i wg okrelonego prawa), sygnału pomiarowego, tj. sygnału zawierajcego informacj o wartociach wielkoci fizycznych i zwizkach midzy nimi. pomiarowy moe by samodzielnym urzdzeniem pomiarowym lub stanowi jego cz. Sygnał przetwarzany (wejciowy) i sygnał przetworzony (wyjciowy) przenosz informacj w postaci liczb. W ogólnym modelu przetwornika pomiarowego rozrónia si noniki i treci sygnału; nonikami s wielkoci fizyczne (wielkoci none), np. napicie elektryczne, cinienie, za treciami s liczby odpowiadajce wartociom wielkoci nonych, np. okrelona warto napicia czy cinienia. Zalenie od postaci sygnałów rozrónia si przetworniki pomiarowe: analogowe (a/a) przetwarzajce sygnał wejciowy analogowy na sygnał wyjciowy równie analogowy (np. przekładnik napiciowy transformujcy napicie wysokie na niskie, przetwornik pomiarowy cinienia na prd elektryczny); analogowo-cyfrowe (a/c) przetwarzajce sygnał wejciowy analogowy na sygnał wyjciowy cyfrowy (np. przetwornik pomiarowy prdu elektrycznego na sygnał cyfrowy w kodzie dwójkowym; przetwarzanie analogowo-cyfrowe); cyfrowo-analogowe (c/a) przetwornik pomiarowy o działaniu odwrotnym ni przetwornik pomiarowy a/c; cyfrowo-cyfrowe (c/c) przetwarzajce sygnał wejciowy cyfrowy na sygnał wyjciowy te cyfrowy (np. przetwornik pomiarowy sygnału w kodzie dwójkowym na sygnał w kodzie dziesitnym). Wród przetworników pomiarowych analogowych wan grup stanowi przetworniki skali wielkoci, które nie zmieniaj natury fizycznej ani kształtu przebiegów czasowych nonika sygnału; dzieli si je na nieelektryczne (z reguły mechaniczne, np. dwignia, przekładnia mechaniczna) i elektryczne (np. przetwornik pomiarowy napicia na napicie, prdu na prd, a take napicia na prd i prdu na napicie). Rozrónia si te przetworniki pomiarowe skali wielkoci: pasywne, które cał energi zuywan w procesie przetwarzania czerpi ze ródła sygnału wejciowego (np. dzielniki napicia, przekładniki prdu), i aktywne, które czerpi energi równie spoza ródła sygnału wejciowego (np. przetworniki pomiarowe ze wzmacniaczami operacyjnymi i sprzeniem zwrotnym). Wikszo przetworników pomiarowych stanowi przetworniki pomiarowe elektryczne, czyli takie, w których przynajmniej jeden z sygnałów

3 (wejciowy lub wyjciowy) jest sygnałem elektrycznym; dziel si one na: przetworniki pomiarowe sygnałów elektrycznych na elektryczne (np. napicia przemiennego na natenia prdu stałego) i przetworniki pomiarowe sygnałów nieelektrycznych na elektryczne (np. przetworniki fotoelektryczne, termoelektryczne, rezystancyjne, połoenia itp.). i pomiarowe, podobnie jak czujniki, mona równie podzieli na generacyjne i parametryczne. Pod pojciem przetwornika (pomiarowego) standaryzujcego rozumiemy przetwornik posiadajcy znormalizowany sygnał wyjciowy. Standardowe sygnały wyjciowe (tzw. wyjcia analogowe (liniowe) do współpracy z urzdzeniami wtórnymi = wyjcia regulacyjne) mog by: prdowe: 0 5 [m], 0 10 [m], 0 20 [m], 5 5 [m], 1 5 [m], 2 10 [m], 4 20 [m], napiciowe: 0 10 [mv], 0 50 [mv], [mv], 0 1 [V], 0 5 [V], 0 10 [V], [V], 1 5 [V], 2 10 [V], 4 20 [V]. UWG: W aparaturze kontrolno pomiarowej wystpuj ponadto wyjcia transmisyjne: czstotliwociowe: 0 10 [khz], impulsowe: 0 5V standard TTL, cyfrowe (interfejs): RS 232C, RS 485, RS 422 (kod SCII)(9600 bps) wyjcia alarmowe: stykowe (przekanikowe): 2/3/5/10 240V C wyjcia napiciowe do SSR (sterowanie blokiem tyrystorowym): np. 20m/24V DC, 20m/32V DC, 15 ± 3V/20m DC. Do najczciej stosowanych standardów sygnałów wyjciowych przetworników pomiarowych nale: sygnał prdowy 0/4 20 [m] (600Ω) i napiciowy 0 10 [V] (2m) prdu stałego (DC) i pomiarowe podlegajce badaniu. W wiczeniu badaniu podlegaj: dwa przetworniki sygnałów nieelektrycznych na sygnały elektryczne: przetwornik pomiarowy połoenia PY 11, przetwornik pomiarowy rezystancji PR 313 oraz trzy przetworniki sygnałów elektrycznych na sygnały elektryczne: przetwornik pomiarowy napicia przemiennego typu PU, przetwornik pomiarowy napicia znamionowego typu PU N, przetwornik pomiarowy prdu przemiennego typu PI.

4 1. pomiarowy poło enia PY 11 przeznaczony jest do współpracy z potencjometrycznymi nadajnikami połoenia (montowanymi w siłownikach, mechanicznych przyrzdach pomiarowych itp.). PY 11 przetwarza liniowo połoenie (od 0 do 100%) suwaka nadajnika potencjometrycznego (R MIN = 0 100Ω ± 10%, R MX = 0 30kΩ ± 10%) na standardowy sygnał prdu stałego o wartoci 0 5 m. (dokumentacja techniczno-ruchowa do wgldu u prowadzcego zajcia). 2. pomiarowy PR 313 przeznaczony jest do współpracy z czujnikami termometrycznymi stosowanymi w układach pomiarowych temperatur (np. Pt 100). PR 313 przetwarza liniowo zmiany rezystancji od R MIN = 10Ω do R MX = 300Ω dla rezystancji pocztkowej (R 0 = 0 300Ω) na standardowy sygnał prdu stałego o wartoci 4 20 m. PR 313 jest przetwornikiem dwuprzewodowym (od strony zacisków wyjciowych) czyli współpracuje z odbiornikiem sygnału, połczonym w szereg ze ródłem zasilania prdu stałego o napiciu U Z = V (dokumentacja techniczno-ruchowa do wgldu u prowadzcego zajcia). 3. pomiarowy napicia przemiennego typ PU przeznaczony jest do cigłego przetwarzania wartoci skutecznej napicia przemiennego o czstotliwoci sieciowej na proporcjonalny standardowy sygnał stałoprdowy. PU przetwarza liniowo napicie przemienne od 0 do 100/220/380/500V przy czstotliwoci napicia Hz na standardowy sygnał prdu stałego o wartoci 0 5 m ( = Ω) lub 0 20 m ( = 0 500Ω) w zalenoci od wykonania (instrukcja obsługi przetwornika do wgldu u prowadzcego zajcia). 4. pomiarowy napicia znamionowego typ PU N przeznaczony jest do cigłego przetwarzania wartoci skutecznej waha napicia znamionowego o czstotliwoci sieciowej na proporcjonalny standardowy sygnał stałoprdowy. PU N przetwarza liniowo zmiany napicia przemiennego od 198V do 242V przy czstotliwoci napicia Hz na standardowy sygnał prdu stałego o wartoci 0 20 m ( = 0 500Ω) (instrukcja obsługi przetwornika do wgldu u prowadzcego zajcia). 5. pomiarowy nat enia prdu przemiennego typ PI przeznaczony jest do cigłego przetwarzania wartoci skutecznej natenia prdu przemiennego na proporcjonalny standardowy sygnał stałoprdowy. moe by stosowany w sieciach prdu przemiennego o przebiegach sinusoidalnych lub odkształconych. PI przetwarza liniowo natenie prdu przemiennego od 0 do 5 przy czstotliwoci prdu Hz na standardowy sygnał prdu stałego o wartoci 0 5 m ( = Ω) lub 0 20 m ( = 0 500Ω) w zalenoci od wykonania (instrukcja obsługi przetwornika do wgldu u prowadzcego zajcia).

5 3. Badania i pomiary Schematy układów pomiarowych. wiczenie wykonuje si kolejno na piciu stanowiskach pomiarowych. Schematy układów pomiarowych przedstawiono na kolejnych rysunkach. 100% 220V 50Hz poło enia PY % Rys.1. Układ pomiarowy badania przetwornika PY 11. R T rezystancji PR Zasilacz Rys.2. Układ pomiarowy badania przetwornika PR 313. L N 220V 50Hz Tr V napicia PU lub PU N Rys.3. Układ pomiarowy badania przetwornika PU i PU N.

6 L N 220V 50Hz Tr R OBC nat enia prdu PI 3.3. Przebieg wiczenia. Rys.4. Układ pomiarowy badania przetwornika PI. 1. Zaznajomi si z danymi technicznymi badanych przetworników pomiarowych. Zanotowa zakres wartoci wielkoci wejciowych i wyjciowych, dokładnoci przetwarzania, wartoci wielkoci wpływowych i warunki normalnej eksploatacji. 2. Zanotowa rodzaj uytych przyrzdów i/lub wzorców ich zakresy, klasy i dokładnoci. 3. Zestawi układ pomiarowy wg rysunków 1, 2, 3, lub 4 i zgłosi prowadzcemu wiczenia gotowo do włczenia zasilenia układu. 4. Dokona pomiarów wartoci wielkoci wejciowych i wyjciowych (wartoci wielkoci wejciowych podaje prowadzcy zajcia). 5. Wyniki pomiarów naley sukcesywnie notowa w tabeli pomiarowej (przedstawionej w ZŁCZNIKU do instrukcji). 4. Opracowanie wyników pomiarów. 1. Wykreli charakterystyki przetwarzania badanych przetworników pomiarowych. 2. Wyznaczy prost regresji i poda j obok charakterystyki. 3. Wyznaczy współczynniki korelacji i współczynniki regresji liniowej. 4. Okreli niepewno współczynników regresji liniowej przetworników. 5. Sprawozdanie. Sprawozdanie powinno zawiera: 1. Stron tytułow (nazw wiczenia, numer sekcji, nazwiska i imiona wiczcych oraz dat wykonania wiczenia). 2. Dane techniczne przetworników i narzdzi pomiarowych. 3. Schematy układów pomiarowych. 4. Tabele wyników pomiarowych ze wszystkich stanowisk. 5. Wykresy wymienionych w pkt 4. charakterystyk.

7 6. Wyznaczone współczynniki korelacji, funkcje regresji liniowych i niepewnoci współczynników regresji liniowej wskazanych (przez prowadzcego) przetworników. 7. Uwagi i wnioski (dotyczce przebiegu charakterystyk, ich odstpstw od teoretycznych prostych przetwarzania, ewentualnych rozbienoci midzy danymi przez producent dokładnociami przetwarzania a wyliczon niepewnoci itp.). Wszelkie prawa zastrze one