INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN

Katedra Maszyn Roboczych i Transportu Bliskiego

Zespół Napędu i Sterowania Hydraulicznego

LABORATORIUM

MIERNICTWO CIEPLNE I MASZYNOWE

Temat: Badania właściwości przetworników prędkości

liniowej

Grupa: 12M1

Zespół: A

Data wykonania laboratorium: 11.01.2012

Data oddania sprawozdania: 16.01.2012

Lp

Nazwisko i Imię

Ocena

Data

1.

Bartosik Michał

2.

Chramiec Marek

3.

Czubiak Grzegorz

1. Schemat układu pomiarowego:

1

– siłownik

2

– prądnica tachometryczna [V]

3

– czujnik linkowy optoelektryczny [mm]

4

– czujnik linkowy z en koderem [m/s]

2. Wykaz aparatury

- czujnik linkowy optoelektryczny WOBIT HPS-M1-075-10V WOBIT:

zakres pomiarowy 750mm, maksymalna prędkość przesuwu linki 1000mm/s,

liniowość ±0,3% i powtarzalność ±0,05%

- czujnik linkowy z enkoderem STEGMANN MRA-F080-102D2:
zakres 2m, maksymalna

prędkość pracy 4m/s

-

prądnica tachometryczna CELESCO PT5AV-40-N34-BK-10K-M6:

zakres pomiarowy 40” (101cm), maksymalna prędkość pracy 300”/s (7,6m/s),

dokładność ±0,5% i powtarzalności ±0,05%

3. Opis eksperymentu

Na stanowisku złożonym z siłownika oraz trzech wyżej wymienionych czujników

dokonaliśmy pomiaru prędkości tłoka. Wykonując jeden cykl (wysunięcie i wsunięcie tłoka), w
programie LabView. zarejestrowaliśmy sygnały z czujników w postaci prędkości [m/s],
prze

mieszczenia [mm] oraz napięcia [V].

4. Obliczenia i wykresy

Przebiegi czasowe mierzonych parametrów:

Czujnik linkowy optoelektryczny:

Czujnik linkowy z enkoderem:

Prądnica tachometryczna:

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0

30

,2

5201

9

31

,4

8201

9

32

,7

1201

9

33

,9

4201

9

35

,1

72

01

9

36

,4

0201

9

37

,6

3201

9

38

,8

6201

9

40

,0

9201

9

41

,3

2201

9

42

,5

5201

9

43

,7

8201

9

45

,0

1201

9

46

,2

4201

9

47

,4

7201

9

48

,7

0201

9

49

,9

3201

9

51

,1

6201

9

52

,3

9201

9

53

,6

2201

9

54

,8

5201

9

56

,0

8201

9

57

,3

1201

9

x [m

m

]

t [s]

x(t)

-5

0

5

10

15

20

25

0

30

,2

5201

9

31

,4

8201

9

32

,7

1201

9

33

,9

4201

9

35

,1

7201

9

36

,4

0201

9

37

,6

3201

9

38

,8

6201

9

40

,0

9201

9

41

,3

2201

9

42

,5

5201

9

43

,7

82

01

9

45

,0

1201

9

46

,2

4201

9

47

,4

7201

9

48

,7

0201

9

49

,9

3201

9

51

,1

6201

9

52

,3

9201

9

53

,6

2201

9

54

,8

5201

9

56

,0

8201

9

57

,3

1201

9

V [m

/s]

t [s]

V(t)

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0

30

,2

5201

9

31

,4

8201

9

32

,7

1201

9

33

,9

4201

9

35

,1

7201

9

36

,4

0201

9

37

,6

3201

9

38

,8

6201

9

40

,0

9201

9

41

,3

2201

9

42

,5

5201

9

43

,7

8201

9

45

,0

1201

9

46

,2

4201

9

47

,4

7201

9

48

,7

0201

9

49

,9

3201

9

51

,1

6201

9

52

,3

9201

9

53

,6

2201

9

54

,8

5201

9

56

,0

82

01

9

57

,3

1201

9

U[V]

t [s]

V(t)

Obliczyliśmy współczynnik skali dla prądnicy tachometrycznej, który wyniósł 0,100352 oraz

wyskalowaliśmy czujnik linkowy z en koderem (współcz: 0,007346), który pokazywał nieprawdziwe
wielkości prędkości.
Na przemieszczeniu (z czujnika linkowego optoelektrycznego) wykonaliśmy operację różniczkowania w
trzech zakresach po 5, 10 i 15

punktów pomiarowych:

Zestawienie wyników w postaci funkcji prędkości od czasu:

-0,100000

-0,050000

0,000000

0,050000

0,100000

0,150000

0,200000

0

29

,9

1201

9

30

,8

0201

9

31

,6

92

01

9

32

,5

8201

9

33

,4

7201

9

34

,3

6201

9

35

,2

5201

9

36

,1

4201

9

37

,0

3201

9

37

,9

2201

9

38

,8

1201

9

39

,7

0201

9

40

,5

9201

9

41

,4

8201

9

42

,3

7201

9

43

,2

6201

9

44

,1

5201

9

45

,0

42

01

9

45

,9

3201

9

46

,8

2201

9

47

,7

1201

9

48

,6

0201

9

49

,4

9201

9

50

,3

8201

9

51

,2

7201

9

52

,1

6201

9

53

,0

5201

9

53

,9

4201

9

54

,8

3201

9

55

,7

2201

9

56

,6

1201

9

57

,5

0201

9

V(t) - co 15

v(t) - co 10

V(t) - co 5

-0,04

-0,02

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0

29

,9

1201

9

30

,8

0201

9

31

,6

9201

9

32

,5

8201

9

33

,4

7201

9

34

,3

6201

9

35

,2

5201

9

36

,1

4201

9

37

,0

3201

9

37

,9

2201

9

38

,8

1201

9

39

,7

0201

9

40

,5

9201

9

41

,4

8201

9

42

,3

7201

9

43

,2

6201

9

44

,1

5201

9

45

,0

4201

9

45

,9

3201

9

46

,8

2201

9

47

,7

1201

9

48

,6

0201

9

49

,4

9201

9

50

,3

8201

9

51

,2

72

01

9

52

,1

62

01

9

53

,0

5201

9

53

,9

4201

9

54

,8

3201

9

55

,7

2201

9

56

,6

1201

9

57

,5

0201

9

link + enkoder

link+ opto

pradnica

Za zadanie mieliśmy również wyznaczyć średnie prędkości z pomiarów poszczególnymi metodami
oraz

rozrzut wyników pomiarów:

Linkowy z

enkoderem

Linkowy

optoelektryczny

Pradnica

tachometryczna

V srednia

0,0608

0,01751

0,01699

rozrzut

0,034865373

0,028656

0,027843

5. Wnioski

Ćwiczenie miało na celu zaprezentowanie trzech różnych metod pomiaru prędkości liniowej. Dwie z

nich (powszechnie stosowane): czujnikiem linkowym z enkoderem

oraz prądnicą tachometryczną dają

wyniki proporcjonalne do mierzonej prędkości, więc ich użycie jest proste oraz wygodne w zastosowaniu.
Czujnik z enkoderem charakteryzuje się nieco spokojniejszym przebiegiem sygnału niż prądnica. Mają one
jednak

pewną wadę w stosunku do mniej wymagających pomiarów - ich cena jest wysoka, co nie jest

zbytnio pożądane, a wręcz stanowi barierę w prostych, mniej zaawansowanych pomiarach. Do tych z kolei
znakomicie nadaje się podejście do problemu z innej strony. Zmierzenie przemieszczenia umożliwia nam
poprzez zróżniczkowanie drogi po czasie uzyskać szukaną wartość prędkości. Czujnik linkowy
optoelektryczny jest dużo tańszym narzędziem od typowych czujników prędkości, a jak pokazuje nasze
doświadczenie, przy prostych pomiarach, nie odstaje od reszty pod względem jakości wykonanego
pomiaru. W zależności od doboru zakresu różniczkowania otrzymujemy: gładszy wykres im większy
zakres; bardziej

’poszarpany’, lecz dokładniejszy im zakres mniejszy.

Trudność w utrzymaniu liniowej prędkości tłoka przy sterowaniu siłownikiem mogła spowodować

niedokładność przy wyznaczaniu współczynników skali. Widać jednak, że każdy z przebiegów jest bardzo
podobny. Brak jest jakichkolwiek opóźnień w reakcji czy też rozbieżności wyników pomiaru.

Do

bierając czujnik do danego pomiaru mamy więc szeroką gamę metod do wyboru. Zwracając

uwagę na zakres pomiarowy, maksymalną prędkość pomiaru, oraz dokładność – łatwo możemy dobrać
odpowiedni przyrząd według naszych wymagań. Dla dokładnych, zaawansowanych pomiarów znakomity
będzie czujnik linkowy z en koderem - ze względu na gabaryty oraz parametry. Natomiast brak
konieczności zamocowania linki skupia uwagę na prądnicy tachometrycznej, której właściwości nie różnią
się od konkurenta. Wspaniałą alternatywą dla kosztownych czujników jest przetwornik linkowy z układem
optoelektrycznym. Mimo bardziej skomplikowanej operacji, niż przeskalowanie, koniecznej do wykonania
na otrzymanych wartościach jest on poważnym konkurentem, nie zostającym w tyle z dokładnością
pomiaru.