Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metodami mierzenia prędkości obrotowej zarówno metodami analogowymi jak i cyfrowymi. Ponadto w ramach laboratorium należało wyznaczyć mimośród względny oraz zbadać jego wpływ na okres napięcia wyjściowego.

Do ćwiczenia przystąpiliśmy na stanowisku do badania prędkości obrotowej, której schemat przedstawia poniższy schemat

składającego się z prądnicy tachometrycznej PT, prądnicy prądu stałego PS , przetwornika obrotowo-impulsowego POI , oscyloskopu z pamięcią Osc.P, woltomierzy oraz lampy stroboskopowej.

W celu uzyskania wyników ustawialiśmy odpowiednie wartości prędkości obrotowej na lampie stroboskopowej, a następnie dostosowywaliśmy do nich prędkość tarczy za pomocą odpowiedniego pokrętła. Na woltomierzach odczytywaliśmy wartości napięcia na wyjściu z kolejnych prądnic, natomiast na oscyloskopie sczytywaliśmy wartości okresów.

Zestawienie wyników przedstawia poniższa tabela

nr	ω [obr/min]	U~ [V] pradn tach	U= [V] pradn tach	Prądnica prądu stałęgo	Tmin	Tmax	różnica	Tśr	Względny (Tmax-Tmin)/Tśr
1	3000	5,802	5,145	5,675	78,6	81,9	3,3	80,25	0,0411
2	2800	5,323	4,748	5,163	85,5	90,7	5,2	88,1	0,0590
3	2600	4,978	4,403	4,838	91,6	96,2	4,6	93,9	0,0489
4	2400	4,578	4,056	4,443	98,6	104,1	5,5	101,35	0,0542
5	2200	4,191	3,056	4,013	109	113,7	4,7	111,35	0,0422
6	2000	3,786	3,312	3,637	121	126	5	123,5	0,0404
7	1800	3,615	3,185	3,512	124,5	130,1	5,6	127,3	0,0439
8	1600	3,067	2,656	2,926	147,6	158,5	10,9	153,05	0,0712
9	1400	2,675	2,285	2,549	172,2	182,8	10,6	177,5	0,0597
10	1200	2,286	1,932	2,192	201	212	11	206,5	0,0532
11	1000	1,870	1,574	1,793	244	258,3	14,3	251,15	0,0569

Zależność napięcia prądnicy TC oraz TS od prędkości obrotowej przedstawiają odpowiednio wykresy 1 2 3 . Natomiast dla porównania nieliniowości oraz czułości zestawiliśmy te charakterystyki na wykresie 4.

Jak widać z wykresów nieliniowości tych przetworników są pomijalnie małe.

Większą czułość posiadają przetworniki, których charakterystyka jest bardziej stroma (tzn. współczynnik kierunkowy większy). Jak widać w naszym przypadku z wykresów 1, 2, 3, gdzie zamieściliśmy równanie liniowe, że czułość prądnicy tachometrycznej prądu zmiennego i prądnicy prądu stałego są zbliżone.

Dla przeanalizowania charakterystyk wszystkich przetworników wybraliśmy jedną wspólną prędkość obrotową

ω = 1600 [obr/min]

napięcia zbliżone do wartości w tabeli (niedokładność pomiaru)

Napięcie zmienne U(~) =3.127 [V]

Napięcie stałe tach U(=) =2.754 [V]

Prądnica prądu stałego U(=) =3.008 [V]

T_sygnału=153,65[μs]

A=4.656 [V]

T_min=147.6 [μs]

T_max=158.5 [μs]

T_śr=153.05 [μs]

Z powyższych wartości możemy wyznaczyć ilość impulsów na okres.

Najpierw wyznaczamy czas trwania jednego pełnego obrotu z zależności

t_o=0.0375 [s]

w związku z czym wyznaczamy ilość impulsów na obrót z zależności

, gdzie t_śr- średni okres imulsu równy 153.05 [μs]

Jak widać przekaźnik podaje około 250 impulsów na obrót.

Wartość mimośrodu względnego możemy wyznaczyć z różnicy okresów pomniejszonych o średnią przy stałej prędkości obrotowej. Nie jest to wartość mimośrodu tylko pewna liczba proporcjonalna do niego. Możemy jednak przyjąć, że tą wartością proporcjonalną do wielkości mimośrodu względnego będzie największa wartość w tabeli. Zobrazowaniem wyznaczania wartości proporcjonalnej do mimośrodu jest wykres 5.

Z pośród charakterystyk, których szkic jest umieszczony na części z laboratorium widać, że oprócz charakterystyki POI najbardziej liniowa jest charakterystyka PT prądu zmiennego, a zakłócenia na wykresie są wynikiem komutacji.

POLITECHNIKA

ŚLĄSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

TECHNOLOGICZNY

AUTOMATYKA I ROBOTYKA

LABORATORIUM Z PODSTAW METROLOGII

Lab. 4 „POMIARY PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ.”

GRUPA AC4

Sekcja 6

semestr VII

Jarosław Gorczyński

Mirosław Białas

Mirosław Dworaczek

Sławomir Żółkiewski

Tomasz Mucha

---