LABORATORIUM Z METROLOGII Automatyka i Robotyka

LABORATORIUM Z METROLOGII
dla kierunku
Automatyka i Robotyka
1. Omówienie przebiegu zajęć i szkolenie w zakresie BHP.
2. Ćwiczenia rachunkowe z zakresu analizy błędów pomiaru [2].
Błąd względny i bezwzględny. Wyznaczenie błędu względnego miernika analogowego o
określonym wskaźniku klasy. Wyznaczenie błędu względnego miernika cyfrowego. Wyznaczenie
bezwzględnego i względnego błędu pomiaru wykonywanego przy użyciu oscyloskopu.
Wyznaczenie błędu pomiaru przy pomiarach pośrednich - prawo propagacji błędów i jego
implementacja. Wyznaczenie błędu pomiaru na podstawie serii pomiarów. Zapis wyniku
pomiaru z dokładnością do określonej liczby miejsc znaczących – technika zaokrąglania
wyników.
3. Badanie właściwości wybranych przyrządów pomiarowych. [2]
I cykl ćwiczeń: Pomiary wielkości elektrycznych
4. Pomiary rezystancji.
Pomiar rezystancji przy użyciu multimetru cyfrowego z wykorzystaniem 2 i 4 przewodowej
konfiguracji
układu
pomiarowego.
Budowa
laboratoryjnego
i
technicznego
mostka
Wheatstone'a. Warunek równowagi mostka. Technika pomiaru rezystancji z wykorzystaniem
mostka Wheatstone'a. Zakres pomiarowy i rozdzielczość wykorzystywanej metody pomiarowej.
Analiza błędu pomiaru.[2][7].
5. Pomiar temperatury.
Zjawiska wykorzystywane w budowie czujników temperatury (termistory NTC, diodowe czujniki
półprzewodnikowe, czujniki elektroniczne np. LM35, termopary) [1][7][8]. Charakterystyki
statyczne czujników temperatury [1][7],[8]. Przeliczanie jednostek temperatury (oC, K, F).
Kryteria wyboru konfiguracji układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną [2].
Wyznaczenie charakterystyki statycznej termistora NTC metodą regresji krzywoliniowej [9].
Linearyzacja charakterystyki statycznej termistorów NTC wokół zadanego punktu pracy [1].
6. Pomiary czasu i częstotliwości.
Definicja częstotliwości. Zasada cyfrowego pomiaru czasu i częstotliwości. Budowa układu
pomiarowego do pomiaru czasu oraz częstotliwości. Błędy cyfrowych metod pomiaru czasu i
częstotliwości [1][2][7].
7. Pomiary napięć przemiennych.
Definicje
podstawowych
parametrów
napięć
przemiennych:
amplitudy,
napięcią
międzyszczytowego, wartości skutecznej, wartości średniej [1][2][7]. Metody pomiaru
LABORATORIUM Z METROLOGII
dla kierunku
Automatyka i Robotyka
wymienionych
parametrów
napięć
przemiennych.
Definicje
współczynnika
kształtu
i
współczynnika szczytu [2][7]. Który z wymienionych parametrów napięć przemiennych mierzą:
woltomierz elektromagnetyczny, woltomierz TRUE RMS, woltomierz magnetoelektryczny i
woltomierz z podwójnym całkowaniem?[2][7] W jaki sposób realizuje się wskazywanie wartości
skutecznej przez woltomierze mierzące wartość średnią napięcia przemiennego. Czy woltomierz
mierzący wartość średnią, wskazuje poprawną wartość skuteczną w przypadku napięć o
przebiegach niesinusoidalnych?
8. Kolokwium - podsumowanie wiadomości z z analizy błędów i I cyklu ćwiczeń.
II cykl ćwiczeń: Pomiary wielkości nieelektrycznych
9. Pomiar prędkości obrotowej przy użyciu czujników optoelektronicznych.
Budowa transoptora [3],[5] i jego podstawowe parametry użytkowe. Aplikacje transoptorów
jako
układów
izolacji
galwanicznej
(PC817)
oraz
czujników
optoelektronicznych
(TCST2103,CNY70) Podstawowe układy pracy transoptorów. Kryteria doboru wartości
rezystorów współpracujących z transoptorami [3]. Wyznaczenie przekładni prądowej
transoptora – CTR.. Bariera optoelektroniczna [7]. Budowa i właściwości czujnika obrotowoimpulsowego (inkrementalnego) oraz obrotowo-kodowego [8]. Detekcja kierunku obrotów
przetwornika obrotowo-impulsowego. Poprawa rozdzielczości pomiaru prędkości obrotowej
przy
pomocy
układu
kwadraturowego.
Konfiguracja
układu
do
pomiaru
prędkości
obrotowej[2],[7].
10.
Pomiary sił i ciśnień.
Rodzaje, zasada działania i podstawowe parametry tensometrów. Wyznaczanie stałej tensometru
[1][7]. Konfiguracje układów tensometrycznych. Kondycjonowanie sygnału wyjściowego
tensometru naciskowego FF100: przetwornik rezystancja/napięcie wykorzystujący wzmacniacz
operacyjny pracujący w konfiguracji źródła prądowego [3][4].
Budowa i zasada działania czujnika ciśnienia MPX2050. Zastosowanie czujnika ciśnienia
MPX2050. Konwersje jednostek ciśnienia (mmHg/Pa, Pa/mmHg). Kondycjonowanie sygnałów
pomiarowych uzyskiwanych przy pomocy czujników z wyjściem różnicowym przy użyciu
wzmacniacza pomiarowego AD620 [4]. Rozwiązania stopnia wyjściowego czujników ciśnienia
serii MPX.
11.
Pomiary katów. Pomiar odległości przy użyciu czujnika LVDT.
Pomiar kąta obrotu przy użyciu czujnika magnetorezystancyjnego KMZ10B [6] pracującego w
LABORATORIUM Z METROLOGII
dla kierunku
Automatyka i Robotyka
układzie mostka Wheatstone'a. Empiryczne określenie czułości czujnika KMZ10B. Zasada
działania akcelerometrów mikromechanicznych [8]. Pomiar bezwzględnego kąta pochylenia
przy pomocy akcelerometru ADXL105. Budowa i zasada działania transformatorowego czujnika
indukcyjnego LVDT [1]. Technika kondycjonowania sygnału wyjściowego czujnika LVDT
[1][7][8]. Układ AD698 - scalony kondycjoner sygnału z czujnika LVDT.
12.
Pomiar odległości przy użyciu sondy ultradźwiękowej.
Zasada działania echosondy ultradźwiękowej [1]. Technika ultradźwiękowych pomiarów
odległości impulsową metodą echa. Wyznaczenie odległości źródła ultradźwięków od
powierzchni odbijającej Konfiguracja układu do cyfrowego pomiaru czasu [7]. Analiza błędu
pomiaru.
13.
Kolokwium - podsumowanie wiadomości z II cyklu ćwiczeń.
14.
Odrabianie zaległości.
15.
Wystawienie ocen. Wpisy do indeksów.
Literatura
[1]Romer E., Miernictwo przemysłowe, PWN, Warszawa, 1970.
[2]Laboratorium z metrologii elektrycznej i elektronicznej. Praca zbiorowa pod redakcją Danuty
Turzenieckiej. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań
[3]Horowitz P., Hill W., Sztuka Elektroniki t.2, WKiŁ Warszawa, 1996.
[4]Kulka Z., Nadachowski M., Wzmacniacze operacyjne i ich zastosowania, cz. 2 - realizacje
praktyczne., WNT, Warszawa 1982.
[5]Limann O., Pelka H., Optoelektronika, WKiŁ Warszawa, 1991.
[6]Limann O., Pelka H., Automatyka, WKiŁ Warszawa, 1991.
[7]Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa, 2003.
[8]Zakrzewski J., Czujniki i przetworniki pomiarowe, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.
[9]Maćkowiak-Łybacka K., Bobrowski D. Wybrane metody wnioskowania statystycznego.
Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1990.