Sprawozdanie z ćiwcz. 5

Ćwiczenie 9
POMIARY PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z wybranymi metodami pomiaru prędkości obrotowej,
właściwościami przetworników pomiarowych oraz ocena dokładności poszczególnych metod.
Zagadnienia:
1. Czujniki impulsowe stosowane w pomiarach prędkości obrotowej.
2. Pomiary prędkości obrotowej stroboskopem.
3. Pomiary prędkości obrotowej prądnicami tachometrycznymi prądu stałego.
4. Prądnice tachometryczne prądu przemiennego stosowane do pomiarów prędkości
obrotowej.
5. Zestawy tachometryczne.
6. Prędkość obrotowa średnia i chwilowa.
Program ćwiczenia:
1. Pomiary prędkości obrotowej przy zastosowaniu czujników impulsowych
1.1. Wykorzystując model laboratoryjny, oscyloskop i cyfrowy miernik czasu i częstotliwości
C549A wyznaczyć amplitudę oraz częstotliwość impulsów wyjściowych z układu
kondycjonowania dla przetworników:
- reluktancyjnego,
- indukcyjnościowego,
- kontaktronowego,
- komutatorowego,
- fotoelektrycznego
dla tej samej prędkości obrotowej.
Określić granice stosowania poszczególnych przetworników. Jako przyrządu wzorcowego
użyć multitachometru DMT-21.
1
5V
5V
R21
1kΩ
5V
4
3
+ 1/4
R39
10kΩ
US3
−
2
3
1
LM324
6
R35
10kΩ
11
7
k=60
R20
15kΩ
R19
1kΩ
−1/4 US2
20
1
LM339
+
5V
R42
1kΩ
1/8
SS74HCT240
18
2
1
12
Przetwornik fotoelektryczny
10
19
R41
100kΩ
R40
10kΩ
5V
R4
10kΩ
R42
1kΩ
k=60
− 1/4 US1
4
4,7kΩ
1/8
SS74HCT240
LM339
Przetwornik reluktancyjny
5
15
2
+
5
47n
R39
10kΩ
R1
100kΩ
R5
10kΩ
5V
R7
10kΩ
6,3kΩ
R3
1kΩ
3
6
7
k=6
− 1/4 US1
LM339
+
1/8
SS74HCT240
3
17
1
Przetwornik indukcyjny
12
22n
R6
100kΩ
R8
10kΩ
5V
R17
1kΩ
R12
10kΩ
4,7kΩ
8
9
k=6
3
−1/4
+
R9
10kΩ
1/8
SS74HCT240
Przetwornik komutatorowy
9
11
14
LM339
47nF
Komutator
R15
1kΩ
US2
12
R14
100kΩ
5V
R18
1kΩ
R
5,2kΩ
R11
10kΩ
10
11
k=6
−1/4
LM339
LM339
+
47nF
Kontaktron
R16
1kΩ
3
13
1/8
SS74HCT240
13
7
Przetwornik kontaktronowy
12
5V
ULY74151
R10
10kΩ
R13
100kΩ
16
1
14
15
12
5
13
WY
2
3
7
8
4
11
10
9
C
B
A
Rys. 1. Schemat elektryczny układów kondycjonowania sygnałów czujników obrotowo-impulsowych
2
2. Pomiary z wykorzystaniem stroboskopu
2.1. Dla kilku ustalonych prędkości obrotowych modelu (mniejszych od zakresu
pomiarowego stroboskopu) dokonać obserwacji nieruchomych obrazów pojedynczego
paska na tarczy przy zmianie częstotliwości generatora stroboskopu od wartości max do
min. Otrzymane wartości prędkości obrotowej porównać z wynikami otrzymanymi za
pomocą multitachometru. Wyznaczyć błąd względny pomiaru prędkości, traktując
wskazania multitachometru jako wzorcowe.
2.2. Wykonać jeden pomiar dla ustalonej prędkości obrotowej modelu większej od zakresu
pomiarowego stroboskopu. Porównać otrzymany wynik pomiaru za wskazaniami
multitachometru.
3. Pomiary prędkości prądnicami tachometrycznymi
3.1. Posługując się modelem laboratoryjnym z prądnicami tachometrycznymi wyskalować
zestawy: tachoprądnica prądu stałego - woltomierz oraz trójfazowa tachoprądnica
synchroniczna - prostownik - woltomierz.
Sporządzić odpowiednie charakterystyki U = f(n). Pomiary wzorcowe prędkości wykonać
obrotomierzem cyfrowym współpracującym z jednofazową prądnicą synchroniczną.
3f, p=1
1f, p=3
W
V
U
Vc
A
B
V
Obr/min
V
G
S
+
Zasilanie
12V
N
S
-
Rys. 2. Schemat układu do skalowania zestawów tachometrycznych
3. Badanie analogowego miernika prędkości
3.1. Dokonać pomiarów prędkości obrotowej za pomocą układu analogowego w
ocyfrowanych punktach podziałki. Sporządzić charakterystykę n = f(nwz) przedstawiającą
wskazania miernika analogowego n w funkcji prędkości wzorcowej nwz mierzonej
cyfrowo multitachometrem. Obliczyć błędy pomiaru prędkości miernikiem analogowym i
określić klasę miernika.
3
czujnik
fotoelektryczny
analogowy
miernik
prędkości
model labolatoryjny
obrotomierz
cyfrowy
Rys. 3. Schemat układu do badania analogowego miernika prędkości obrotowej
4. Pomiar prędkości chwilowej
4.1. Do czujnika fotoelektrycznego w modelu laboratoryjnym dołączyć cyfrowy miernik
czasu i czestotliwości C549A. Ustalić prędkość obrotową modelu i dokonać serii 50
pomiarów prędkości chwilowej poprzez pomiar okresu T impulsów z czujnika. Prędkość
chwilowa jest określona zależnością: n(t) = 1/T. Wyznaczyć rozkład statystyczny
otrzymanych wyników, obliczyć wartość średnią prędkości chwilowych i porównać ją z
prędkością średnią zmierzoną za pomocą multitachometru (w przypadku zmian prędkości
średniej mierzonej multitachometrem obliczyć średnią wskazań).
Pytania kontrolne
1. Budowa, zasada działania, właściwości czujników impulsowych stosowanych w
pomiarach prędkości obrotowej.
2. Cyfrowy miernik prędkości obrotowej: schemat blokowy, zasada działania, zastosowanie.
3. Budowa i zasada działania stroboskopu elektronicznego.
4. Zasady pomiaru stroboskopem prędkości obrotowej mniejszej i większej od zakresu
stroboskopu.
5. Zasady wyznaczania klasy analogowego miernika prędkości obrotowej.
6. Podział prądnic stosowanych do pomiarów prędkości obrotowej ze względu na napięcie
wyjściowe i konstrukcję.
7. Konstrukcja, właściwości i zastosowanie prądnic prądu stałego: z magnesami trwałymi
i obcowzbudnych.
8. Prądnice synchroniczne i asynchroniczne: konstrukcja, właściwości i zastosowanie.
9. Budowa, typy i właściwości zestawów tachometrycznych.
Literatura
1. Dyszyński J. Laboratorium miernictwa wielkości nieelektrycznych. Skrypt Politechniki
Rzeszowskiej, Rzeszów 1974.
2. Hagel R. Miernictwo elektryczne wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi
Część II. Metody pomiarowe. Skrypt Politechniki Śląskiej, Gliwice 1982.
3. Kaczmarek Z. Pomiary wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi.
Skrypt Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 1991.
4. Kowalczyk A. Miernictwo elektryczne wielkości nieelektrycznych. Materiały pomocnicze
do wykładu. OW PRz, Rzeszów 1997.
5. Romer E. Miernictwo przemysłowe. PWN 1970.
6. Bajorek Z. Maszyny elektryczne. Skrypt Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1980.
4