Ćwicenie 8 UKŁADY TESOMETII EZYSTACYJEJ Cel ćwicenia Celem ćwicenia jest ponanie: podstawowych właściwości metrologicnych tensometrów, asad konstrukcji pretworników siły, ora budowy stałoprądowych i miennoprądowych układów pomiarowych tensometrami. Zagadnienia 1. Budowa i właściwości metrologicne tensometrów metalowych i półprewodnikowych.. Mostki tensometrycne prądu stałego i miennego. 3. Układ potencjometrycny do pomiarów dynamicnych. 4. Elementy sprężyste w pretwornikach tensometrycnych. Program ćwicenia 1. Wynacanie wartości stałej k tensometru W ćwiceniu należy użyć belki o kstałcie trójkątnym posiadającej na całej długości jednakowe naprężenia i odkstałcenia. Zestawić układ pomiarowy według rysunku 1 (wybrać sposób odkstałcenia belki a pomocą obciążenia lub śruby mikrometrycnej). Oblicyć wartość napięcia asilania mostka U. Do asilania mostka użyć stabilnego źródła napięcia, do pomiaru napięć U i U wy należy użyć cułego woltomiera cyfrowego. Po włąceniu asilania wprowadając stopniowe ane obciążenie (odkstałcenie) belki należy mieryć wględną mianę i oblicyć stałą k cujnika. Jeżeli dla erowego odkstałcenia belki występuje napięcie nierównowagi mostka U wy to dla wynacenia wględnej miany reystancji można wykorystać pryrost napięcia nierównowagi mostka według ależności: U 4 U wy wyf wy U 4 U U gdie: U wyf napięcie nierównowagi mostka dla strałki ugięcia f, U wy napięcie nierównowagi mostka dla f. Znając wartość modułu sprężystości podłużnej E belki stalowej ora siły wynaca się stałą k tensometru ależności: b h E k 6L 1
pry cym: 3 kg E 1, mm b 4 cm - serokość podstawy belki, h,3 cm - grubość belki, L 5 cm - długość belki. Opierając się na pomiare strałki ugięcia f można wynacyć stałą k ależności: k L f h. a) f c) 1 4 +U L 3 1 + t b) L f x x U wy f 1Ω to ys.1. Układ do pomiaru stałej k tensometru: a, b asada odkstałcania belki, c schemat mostka awierającego badany tensometr t. Worcowanie modelu wagi tensometrycnej Dla modelu wagi stałoprądowej predstawionego na rys. wynacyć ależność prądu wyjściowego I [µa] od masy m [kg] obciążającej belkę. Wartość masy należy mieniać co,1kg od era do 1kg. a podstawie wykonanych pomiarów w sprawodaniu oblicyć stałą w [kg/µa] ora aprojektować i naskicować podiałkę miernika w jednostkach masy.
a) eg. era +5 V 5 7k 1 + t 13k 8,M 1k 16k 1k 13k 7k OP 7 + OP 7 Ω 1 µa m [kg] Dokładna Zgrubna Ω b) 1 + 4 + L 3 G m. g ys.. Model stałoprądowy wagi tensometrycnej: a- schemat układu pomiarowego; b- romiescenie tensometrów na belce sprężystej 3. Badanie wmacniaca tensometrycnego TT-4C 3.1. Prygotowanie wmacniaca tensometrycnego do pracy. eg eg C k w wskaźnik stanu równowagi mostka Mostek tensometrycny Wmacniac Prostownik faocuły iltr dolnoprepustowy + ϕ Generator ~ 5 kh Presuwnik fay Uwy ys.3. Uproscony schemat blokowy pryrądu TT-4C 3
Uproscony schemat blokowy wmacniaca tensometrycnego TT-4C predstawia rysunek 3. Zaponać się instrukcją obsługi wmacniaca tensometrycnego TT-4C. Pred prystąpieniem do pomiarów należy godnie instrukcją preprowadić równoważenie mostka pomiarowego i kalibrację kąta faowego napięcia odniesienia prostownika faocułego. astępnie należy wykonać worcowanie wmacniaca. Operacja ta polega na aniu worcowej wartości rostrojenia,1 ( 1 ) a pomocą układu ewnętrnego godnie e schematem na rysunku 4a i wartością b godnie tablicą 1. egulując wmocnienie toru pomiarowego w pryrądie TT-4C uyskuje się wskaanie woltomiera cyfrowego U 1,5V. 3.. Wynacenie błędów wskaań wmacniaca tensometrycnego. Sprawdić dokładność wyskalowania wmacniaca, ając na jego wejściu niewielkie nane miany reystancji. Sprawdenie skalowania wmacniaca można realiować pry pomocy układów predstawionych na rysunku 4. Zastosować układ rysunku 4a i wartość b według tablicy 1. a) b) Wmacniac tensometrycny TT - 4C Woltomier cyfrowy Wmacniac tensometrycny TT - 4C Woltomier cyfrowy D A G D A G K1 9Ω K 9Ω K1 połącenia ewnętrne K S1 S S1 S b b P1 P P1 P Ekran akres 1 o oo Ekran akres 1 o oo ys.4. Schematy układów do skalowania wmacniaca tensometrycnego TT-4C: a układ dla mian w akresie 1 ; b układ dla mian w akresie 1 1 Tablica 1. Wartości reystancji b dla układu 4a skalowania wmacniaca [ ],1,,3,4,5,6,7,8,9 1 b [ Ω] 499 49 1656,7 14 99 83,3 74,3 615 545,6 49 astawiając ane wartości rostrojenia mostka a pomocą reystora b należy odcytać napięcie U w na woltomieru cyfrowym (ewentualnie wskaań w na wskaźniku analogowym wmacniaca TT-4C). Błąd wględny wskaań pryrądu można wylicyć ależności: 4
w U δ 1% 1 1% U Pryjąć: U 1.5 V i. 1 a podstawie wyników pomiarów i obliceń narysować charakterystykę δ f ( ). W sprawodaniu amieścić wyprowadenie ależności b f ( k, ) dla układu rysunku 4a, ora oblicyć wartość b dla danych: k,. 4. Badanie tensometrycnego pretwornika momentu skręcającego Połącyć tensometrycny pretwornik momentu skręcającego e wmacniacem tensometrycnym TT-4C. Do wyjścia pryrądu TT-4C podłącyć woltomier cyfrowy- rys.5. Po preprowadeniu równoważenia mostka pomiarowego (regulacja i C) wykonać worcowanie układu pretwornika momentu w stanie statycnym. Moment skręcający M S należy awać a pomocą dźwigni o określonej długości l obciążonej naną siłą. a podstawie wyników pomiarów sporądić wykres f ( M s ).Oblicyć cułość km. M s Porównać obliconą wartość wartością otrymaną ależności dla elementu sprężystego cylindrycnego: 8 d sin α km 4 4 π ( d d w ) G gdie: o α 45 - kąt naklejenia tensometrów wględem osi elementu sprężystego, d 5,64mm; d w 5mm - odpowiednio średnica ewnętrna i wewnętrna elementu sprężystego, G moduł sprężystości poprecnej (dla stali 77 kg/mm ). + + l D A B G Wmacniac tensometrycny TT - 4C Woltomier cyfrowy ys.5. Zasada wynacania ch-ki statycnej tensometrycnego pretwornika momentu skręcającego 5
Pytania kontrolne 1. Omówić asadę diałania tensometru ora jego podstawowe parametry technicne.. Objaśnić różnice pomiędy tensometrami metalowymi i półprewodnikowymi. 3. Wymienić błędy występujące pry pomiarach tensometrami. 4. Cym uwarunkowana jest granicna deformacja tensometrów? 5. Omówić ależność sygnału wyjściowego od odkstałcenia w mostku nierównoważonym 1,, 4 tensometrami. 6. Jak wynaca się stałą cułości odkstałceniowej tensometru? 7. Jak prejawia się wpływ mian temperatury w mostku tensometrami i jak można go wyeliminować? 8. Podać prykłady astosowania tensometrów do pomiaru wybranych wielkości mechanicnych. 9. Jak jest budowany pryrąd wany wmacniacem tensometrycnym 1. Omówić technikę wstępnego równoważenia mostków: stałoprądowego i miennoprądowego. Literatura 1. Dysyński J. Laboratorium miernictwa wielkości nieelektrycnych. Skrypt P, esów 1974.. oliński Z.: Tensometria oporowa. WT, Warsawa 1981. 3. Styburski W.: Pretworniki tensometrycne. WT, Warsawa 1976. 4. Sumielewic B. i inni.: Pomiary elektronicne w technice. WT, Warsawa 198. 5. Tumański S i inni.: Laboratorium miernictwa elektrycnego wielkości nieelektrycnych. WPW, Warsawa 1996. 6. Miłek M.: Pomiary wielkości nieelektrycnych metodami elektrycnymi. WPŹ, Zielona Góra 1998. 6