AiS. Czujniki układy pomiarowe

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "AiS. Czujniki układy pomiarowe"

Milena Cieślik
7 lat temu
Przeglądów:

1 AiS Czujniki i elektryczne maszynowe napędy wykonawcze Cz.3 Czujniki układy pomiarowe 1

2 Klasyfikacja stopni ochrony IP Stopnie ochrony IP Klasyfikacja stopni ochrony urządzeń elektrycznych zapewnianych przez obudowy według normy PN-92/E Normy identyczne: EN 60529:1991, IEC 529:1989. Odpowiedniki: VDE 0470, DIN 40050, BS 5490:1977. Definicje: Stopień ochrony - miara ochrony zapewnianej przez obudowy: - przed dostępem osób do części niebezpiecznych, - przed wnikaniem obcych ciał stałych, - przed wnikaniem wody. Kod IP (Internal Protection) - system kodowego oznaczania stopni ochrony. Przykład kodu IP: IP 54 pierwsza cyfra charakterystyczna: 5 = ochrona przed dostępem osób do niebezpiecznych części za pomocą drutu i ochrona przed pyłem,druga cyfra charakterystyczna: 4 = ochrona przed rozbryzgami wody. Kody IP xy Pierwsza cyfra charakterystyczna x OCHRONA URZĄDZENIA przed dostaniem się obcych ciał stałych 0 bez ochrony / bez ochrony 1 o średnicy > 50 mm / wierzchem dłoni 2 o średnicy > 12,5 mm / palcem 3 o średnicy > 2,5 mm / narzędziem 4 o średnicy > 1,0 mm / drutem 5 ograniczona ochrona przed pyłem / drutem 6 ochrona pyłoszczelna / drutem Druga cyfra charakterystyczna y OCHRONA URZĄDZENIA przed wnikaniem wody 0 bez ochrony 1 kapiącej pionowo 2 kapiącej (odchylenie obudowy do 15 w każdą stronę) 3 natryskiwanej 4 rozbryzgiwanej 5 lanej strugą 6 lanej silną strugą 7 przy zanurzeniu krótkotrwałym 8 przy zanurzeniu ciągłym 9K lanej strugą pod ciśnieniem ( [bar], do +80 [ C] zgodnie z normą DIN /OCHRONA OSÓB przed dostępem do części niebezpiecznych 2

3 Wielkości pomiarowe kinematyczne i dynamiczne Metody potencjometryczne Dane Schematy połączeń 3

4 Czujniki indukcyjne i hallotronowe a) b) Czujniki magnetorezystancyjne zasada działania Charakterystyka 4

Czujniki magnetorezystancyjne Schematy Sensorowy mostek pomiarowy Czujnik zintegrowany Optyczne układy pomiarowe Enkodery inkrementalne prędkości

5 Czujniki magnetorezystancyjne Schematy Sensorowy mostek pomiarowy Czujnik zintegrowany Optyczne układy pomiarowe Enkodery inkrementalne prędkości obrotowej i położenia kątowego Podstawowy parametr : liczba impulsów na obrót Sygnały wyjściowe enkodera optycznego impulso L ( low) niski, H (high) wysoki 5

6 Optyczne układy pomiarowe Enkodery (resolwery) absolutne prędkości obrotowej i położenia kątowego Sygnały wyjściowe enkodera absolutnego : cyfrowe -binarne Liczba ścieżek = n Rozdzielczość 2 Często stosuje się Gray Code (patrz tabela). Dlaczego? n Tensometryczne układy pomiarowe 6

7 Budowa tensometru Tensometryczny układ pomiarowy 7

Tensometryczne czujniki siły o nacisku ortogonalnym Budowa 1-pierścień poddawany działaniu siły 2-izolacja 3-warstwa klejowo-szklana 4-warstwa czynna przetwornika 5-izolacja 6-pierścień nośny

8 Tensometryczne czujniki siły o nacisku ortogonalnym Budowa 1-pierścień poddawany działaniu siły 2-izolacja 3-warstwa klejowo-szklana 4-warstwa czynna przetwornika 5-izolacja 6-pierścień nośny Przetworniki piezoelektryczne Zjawisko proste : zmiana rozmiaru kryształów pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego Zjawisko odwrotne : pojawienie się ładunków elektrycznych na przeciwległych ściankach odkształcanego kryształu Materiały piezoelektryczne : - Monokryształy (kwarc, dwufosforan amonowy) - Polikryształy (ceramika zawierająca spolaryzowane ferroelektryki) 8

9 Schemat wzmacniacza ładunku dla odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego Budowa i charakterystyka czujnika przyspieszenia 9

10 Ultradźwiękowe metody pomiarowe Charakterystyka pola ultradźwiękowego 10

11 Wybór częstotliwości wzbudzenia dla przetwornika ultradźwiękowego Wyższa rozdzielczość jest możliwa przy wyższych częstotliwościach Pochłanianie ultradźwięków rośnie ze wzrostem częstotliwości ze względu na większe tarcie wewnętrzne w ośrodku Konieczny jest kompromis pomiędzy rozdzielczością i pochłanianiem dźwięku. Schemat blokowy sondy ultradźwiękowej 11

12 Ultradźwiękowe czujniki parkowania Pomiary przepływów objętościowe i masowe 12

13 Termoanemometry drutowe charakterystyka - układ regulacji Zasady pomiaru temperatury za pomocą termistorów 13

rezystancji zmienia się o 4..5 rzędów Pomiary w przedziale ok.

14 Termistory NTC Wykonane ze spieków ceramicznych w kształcie perełkowym (a) lub płytkowym (b) Stromość ch-ki (TK) zależna silnie od punktu pracy Wartość rezystancji zmienia się o 4..5 rzędów Pomiary w przedziale ok..200k wybieranego z zakresu st.C Termistory PTC charakterystyka współczynniki temperaturowe 14

15 Półprzewodnikowe czujniki temperatury Charakterystyki półprzewodnikowych czujników temperatury 15

końce 5- przewód przyłącza TM- temp. mierzona TR- temp.

16 Układ pomiarowy termopary A,B- termoramiona ( 2 zlutowane półprzewodniki lub przewodniki) 1- miejsce pomiaru,spoina 2- głowica przyłącza 3- przewody kompensacyjne 4- wolne (zimne) końce 5- przewód przyłącza TM- temp. mierzona TR- temp. Odniesienia Siła termoelektryczna Uth = c (TM - TR ) Termoelementy (termopary) Efekt Seebecka Napięcia termoelektryczne 16

17 Bezstykowe pomiary temperatury pirometria Do bezstykowych pomiarów temperatury ciał stałych wykorzystywane jest emitowane przez nie w temperaturze powyżej 0K promieniowanie elektromagnetyczne, mikrofalowe (najczęściej podczerwone) Mierzony jest iloczyn mocy promieniowania i współczynnika emisji ciała Długość fali 5 20mikrometrów Stosowane są zarówno metody fotometryczne (bolometr) jak i termoelektryczne (termopara) Czujniki obrazu matryca termowizyjna 1- chip krzemowy 2- piksel 3-4 przyłącza - gorące punkty na membranie termicznie izolowanej - zimne punkty na brzegu chipa - upuście ciepła 17

18 Mikrosilniki prądu stałego z magnesami trwałymi Obszary pracy silnika (mnm) 18

19 Schemat zastępczy silnika DC Charakterystyki silnika DC: n=f(m),i=f(m) 19

20 Rozruch i bieg jałowy silnika DC Moc napędu DC 20

21 Sprawność napędu DC Rozruch silnika pod obciążeniem o momencie bezwładności J L 21

22 Wpływ temperatury na pracę silnika Silniki bezszczotkowe prądu stałego - BLDC 22

Własności silników BLDC Nazwa wynika z angielskiego określenia BrushLess DC motor. Inaczej : silnik bezszczotkowy lub bezkomutatorowy lub silnik z komutacją elektroniczną.

23 Własności silników BLDC Nazwa wynika z angielskiego określenia BrushLess DC motor. Inaczej : silnik bezszczotkowy lub bezkomutatorowy lub silnik z komutacją elektroniczną. Silniki te należą do grupy silników synchronicznych. Pola wytwarzane przez uzwojenia stojana i magnesy trwałe osadzone na wirniku poruszają się z tymi samymi prędkościami. Nie występuje w nim zjawisko utraty synchronizmu. Pole wytwarzane jest w funkcji kąta położenia wirnika względem stojana, a więc jest samoczynnie zsynchronizowane z polem wirnika. Sposób zasilania faz silnika zależy od sygnałów sterujących generowanych w oparciu o położenie wirnika. Ich zsynchronizowanie pozwala uzyskać stały moment i prędkość obrotowa silnika. Zastąpienie komutatora mechanicznego elektronicznym ma wiele zalet. Brak szczotek na komutatorze oznacza brak wyładowań łukowych, zmniejszenie zakłóceń radioelektrycznych co pozwala stosować silniki w środowiskach wybuchowych. Zwiększa również bezawaryjność silnika i jego trwałość. Schemat ideowy układu sterowania silnikiem BLDC z hallotronami i pomiarem prądu 23

24 Charakterystyki mechaniczne i elektryczne silnika BLDC Mikrosilniki skokowe. 24

25 Silniki skokowe (krokowe) Cechy silników skokowych 25

26 Klasyfikacja silników skokowych Silnik z magnesem stałym 26

27 Silnik reluktancyjny Silniki hybrydowe 27

28 Schematy uzwojeń silników skokowych Komutacja silnika skokowego 28

29 Komutacja unipolarna silnika skokowego Komutacja bipolarna silnika skokowego 29

30 Rodzaje sterowania: falowe Rodzaje sterowania: pełnoskokowe 30

31 Rodzaje sterowania : półskokowe Rodzaje sterowania : mikroskokowe 31

32 Charakterystyki silników skokowych a,a - dla pracy start-stop, b - dla pracy synchronicznej oraz różnych momentów bezwładności obciążenia J. Definicje parametrów 32

33 Skokowy reduktor liniowy DLA Charakterystyka F=f(v) dla DLA 33

34 Silnik skokowy DLA do układu sterowania kanałem obejściowym przepustnicy 34

Podobne dokumenty

MiAcz4 Czujniki i układy pomiarowe

MiAcz4 Czujniki i układy pomiarowe Czujniki układy pomiarowe 1 Parametry czujników Błędy pomiarowe Linearyzacja ch-k a) w punkcie y(x)=y0 +y (x)(x-x0) b) w zakresie Klasyfikacja stopni ochrony IP Stopnie