POMIAR PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ.

Transkrypt

1 LABORAORIUM PODAW MEROLOGII M- Ćwiczenie n 3 POMIAR PRĘDKOŚCI OBROOWEJ. Pomiay pędkości ooowej mogą yć dokonywane óżnymi meodami. Klasyfikacja meod zależy od pzyjęego kyeium. Najliższa nauze zjawisk wykozysywanych do pomiau pędkości jes klasyfikacja na meody analogowe oaz cyfowe. Meody analogowe polegają na wykozysaniu do pomiau pędkości ooowej pzewoników uchu ooowego, kóych sygnał wyjściowy (zwykle napięcie) jes ciągłą (i óżniczkowalną) funkcją miezonej pędkości Y = f(). Pzewonikami zakwalifikowanymi do gupy analogowych są: pądnice pądu sałego, pądnice pądu pzemiennego i inne (o adziej złożonej udowie). Zjawiskiem wykozysywanym w pądnicach jes indukcja elekomagneyczna a ównanie pzewazania wyaża zależność wekoowa E = l ( B V) gdzie E wyidukowane napięcie, l długość czynna uzwojeń, B indukcja magneyczna, V pędkość liniowa (owodowa) uzwojeń względem pola. W meodach cyfowych pzewaza się uch ooowy na ciąg impulsów, kóych licza jes zależna od miezonej pędkości. Układy pomiaowe z pzewonikami pędkości ooowej mogą yć posymi układami achomeycznymi, lu złożonymi układami w kóych opócz pędkości miezy się inne paamey uchu ooowego (flukuacje pędkości, mimośodowość ip.). Wyóżnikiem meod cyfowych jes dyskeny chaake wielkości wyjściowej sensoa pędkości np. ciąg impulsów. o pzewazania miezonej pędkości ooowej na sygnał wyjściowy może yć ypu owaego (oway łańcuch kolejnych pzewozeń sygnału z pzewonika) lu zamknięego (ze spzężeniem zwonym), w kóym poównywany jes sygnał z pzewonika pędkości z sygnałem zewnęznym, kóego odpowiedni paame (np. częsoliwość) jes egulowany sygnałem z pzewonika pędkości adanej auomaycznie lu ęcznie pzez osewaoa. Z akim układem pomiaowym mamy do czynienia w pomiaach pędkości ooowej mienikiem sooskopowym, kóego częsoliwość łysków jes egulowana pzez osewaoa zależnie od pędkości uchu wyóżnionego punku na adanym oiekcie. Elemenem isonym pomiaów sooskopowych jes sosunek enegii łysku do śedniej enegii oświelenia w pzewie miedzy łyskami oaz ezwładność oka ludzkiego. Podczas pomiaów należy zapewnić y pomiędzy kolejnymi łyskami lampy sooskopowej wyóżniony punk wykonał jeden oó a nie wielokoność oou. W ym celu egulacja częsoliwości powinna nasępować od największych ku mniejszym. W zależności od zasady działania i konsukcji pzewonika pędkości ooowej jego sygnał wyjściowy może yć popocjonalny do pędkości kąowej lu liniowej v zależnej od śednicy D elemenu wiującego (aczy impulsowej) pzewonika M ćw. 3 Pomiay pędkości ooowej 1

2 P α Rys.1. zkic aczy impulsowej pzewonika pędkości ooowej ; śodek geomeyczny aczy, zeczywisy śodek oou wynikający z mimośodowego osadzenia aczy lu osi oou adanego oieku. Dla uchu ooowego elemenu o śednicy D (pomień na ys.1) oowiązują zależności : α d α = = chwilowa zeczywisa pędkość kąowa (1), d lim0 α = śednia pędkość kąowa (2), d 0 ε = = pzyśpieszenie kąowe (3), d α D = = = = pędkość liniowa (owodowa) (4). 2 W pzypadku uchu jednosajnego ( = cons) jes : α =. α D = = = 2, 2 π 1 = = πν π π = = 2 2 n o 120 n o s s min, n o min = 60 ; okes, czas wania jednego oou. s [ ] W pakyce częso mamy do czynienia z mimośodowym (pzesunięym) osadzeniem osi pzewonika pędkości ooowej względem osi oou oieku adanego (maszyny np. okaki, walca). Pzesunięcie o wynika zwykle z udności wyznaczenia osi oou w czasie monażu (w ezuchu). Pomijając pzyczyny akiego sanu oaz sposoy pzekazywania napędu należy swiedzić, że mimośodowość osadzenia pzewonika można spowadzić do mimośodowego osadzenia aczy impulsowej na osi pzewonika pędkości ooowej ( paz ys.1). Wedy pzy założeniu sałej pędkości ooowej oieku = cons mamy do czynienia ze sałą waością pędkości kąowej i zmiennej pędkości owodowej ooa pzewonika. W pzypadku pzewonika, kóego sygnał wyjściowy Y jes ezpośednio zależny od pędkości kąowej nie wysępują flukuacje: Y = f() =cons (np. w pądnicach indukowane napięcie zależy wpos od pędkości kąowej). Na wyjściu pzewonika eagującego na pędkość liniową sygnał M ćw. 3 Pomiay pędkości ooowej 2

3 wyjściowy Y zmienia się wokół waości śedniej. Pzyjmując syuację jak na ys.1 można dla ego pzypadku napisać: D Y = f ( ) = f ( + m 2 1 sin ) (5) gdzie: m = mimośód względny Pzeieg sygnałów na wejściu i wyjściu pzewonika z aczą impulsową dla pzypadku opisanego ównaniem (5) pokazano na ys.2. max ś min 0 Y imin i imax Rys.2. Pzeieg sygnałów dla pzewonika ważliwego na mimośodowe spzężenie z adanym oiekem. Z zależności (5) oaz ys.1 i ys.2 wynika dla pędkości liniowych pzy małej waości m. : ś min max πd = = N 2πD ( + ) N i i i min i max = i max = i min πd Ni πd N max i min gdzie: szeokość segmenu lu owou w aczy impulsowej, N licza segmenów lu owoów na owodzie aczy impulsowej, i okes (szeokość) impulsu. Na ys.3 pokazano układ pomiaowy do adania pzewoników pędkości ooowej. Układ pomiaowy składa się z oieku adanego OB, pądnicy achomeycznej P, pądnicy pądu sałego P, sooskopowego mienika ooów o, wolomieza napięcia sałego V 1, wolomieza napięć zmiennych i sałych V 2 i V 3 ( może yć mienik uniwesalny pzełączany podczas pomiaów), częsościomieza okesomieza liczącego PFL oaz oscyloskopu z funkcją pamięci pzeiegu Osc., M ćw. 3 Pomiay pędkości ooowej 3

4 N N + - ~ OB o. ~ Osewao = P U= P U~ U= POI Y fx,x PFL V1 V2 V3 Rys.3. Układ do adania pzewoników pędkości ooowej. Osc.P PROGRAM ĆWICZENIA. 1. Zmieniając pędkość układu napędowego wyznaczyć chaakeysyki pzewazania Y = f() poszczególnych pzewoników pędkości ooowej pokazanych na ys.3 w zakesie od do o/min z kokiem co Zaosewować pzy pomocy oscyloskopu z pamięcią pzeiegi napięciowe poszczególnych pzewoników. 3. Dla pzewonika z pądnicą achomeyczną (P) oaz z ooowo impulsowego (POI) zadać wpływ mimośodu na okesu napięcia wyjściowego pzy óżnych pędkościach ooowych. 4. poównać chaakeysyki czułości i nieliniowości zadanych pzewoników pędkości ooowej. 5. Wyznaczyć względny mimośód m. (icie elemenu ooowego) układu napędowego popzez wyznaczenie okesów imin oaz imax ( pomiaów dokonać oscyloskopem po zaejesowaniu odpowiednich fagmenów pzeiegów wyjściowych pzewoników: P i POI). 6. poządzić wykesy zadanych zależności. 7. Podać wnioski wynikające z pomiaów. M ćw. 3 Pomiay pędkości ooowej 4

5 Pyania konolne. 1. Wymienić i omówić meody pomiau pędkości ooowej. 2. W jakich pzewonikach pędkości ooowej sygnał wyjściowy nie zależy od wahań pędkości w czasie jednego oou? 3. Jakie infomacje o pędkości ooowej można uzyskać z napięcia pądnicy achomeycznej pądu sałego ez filacji napięcia wyjściowego? 4. Jakie zaley i wady ma meoda sooskopowa pomiau pędkości ooowej? 5. Poównać óżne pzewoniki pędkości ooowej ze względu na ozdzielczość pomiau. 6. Kóe pzewoniki pędkości ooowej mają najlepszą liniowość? 7. Czy czułość pzewoników pędkości ooowych zależy od miezonej pędkości? 8. Jak działają pzewoniki ooowo-impulsowe? M ćw. 3 Pomiay pędkości ooowej 5