Skalowanie przetwornika przyspieszeń typu ADXL

Y
RT
U
PO
LI
W
DZ
I
HNIKA ŚL
KA
ĄS
C
TE
O
AŁ
T RANSP
Temat ćwiczenia
Skalowanie przetwornika przyspieszeń
typu ADXL
I. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z zasadą działania przetwornika
przyspieszeń drgań typu ADXL wykonanego w technice mikromechanicznej.
II. Wprowadzenie.
Przykładowy przetwornik ADXL 105 jest jednoosiowym, mikromechanicznym
czujnikiem przyspieszenia. SłuŜy do pomiaru zarówno dynamicznych jak i
statycznych przyspieszeń. Układ posiada wyjście analogowe napięcia składowej
przyśpieszenia w kierunku osi pomiaru. Układ wymaga zasilania napięciem stałym o
wartości 5 V.
Czujnik zawiera międzypalczasty kondensator róŜnicowy. W układzie ADXL ma on
konfigurację pionową zrealizowaną w technice mikromechaniki powierzchniowej w
polikrzemie.
Widok uproszczony struktury mikromechanicznej czujnika
Pasmo przenoszenia tego przetwornika wynosi od 0Hz do 5kHz. Zakres pomiarowy
czujnika ±5g
Schemat funkcjonalny układu ADXL 105
Vdd – zasilanie przetwornika 5 V
Aout – sygnał wyjściowy z przetwornika
ST –SELF TEST
Com -masa
III. Przebieg ćwiczenia.
Układ pomiarowy składa się z przetwornika ADXL zasilanego prądem stałym z
zasilacza stabilizowanego. Odbiornikiem sygnału wyjściowego jest oscyloskop.
Kalibracja statyczna
Podczas kalibracji czujnik naleŜy ustawić w taki sposób, aby jego oś pomiarowa
była równoległa do pionu (pozwala to najdokładniej zmierzyć sygnał przy
pobudzeniu czujnika przyspieszeniem ziemskim, które pełni rolę wzorca).
Odczytać wartości napięcia pięciokrotnie dla połoŜeń +g oraz –g z ekranu
oscyloskopu i zanotować na karcie pomiarowej. Wyznaczyć czułość przetwornika
Cechowanie dynamiczne
Umieści przetwornik na podstawce wzbudnika drgań B&K. Wprowadzić układ w
rezonans za pomocą pokrętła na wzbudniku. Dla układu w rezonansie przy
wymuszeniu 1g odczytać pięciokrotnie wartości z przebiegu sinusoidalnego
maksymalnego i minimalnego napięcia na oscyloskopie.
IV. Sprawozdanie.
Wytyczne do opracowania sprawozdania:
Przeprowadzić cechowanie statyczne i dynamiczne dla wskazanych przez
prowadzącego przetworników pomiarowych typu ADXL.
Wyznaczyć wartość średnią napięć Umax i Umin z poszczególnych pomiarów.
Na podstawie uśrednionych wartości wyliczyć wartości czułości (wyznaczonej
metodą statyczną oraz dynamiczną) dla danych przetworników.
Czułość przetwornika:
s=
g- przyśpieszenie ziemskie
∆U U max − U min
=
∆g
2g
V 
 
g