Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Katedra Automatyzacji Procesów
Laboratorium z Metrologii
Prowadzący: dr inż. Andrzej Kot
Temat ćwiczenia:
Badanie własności statycznych przetworników
Kierunek:
Rzucidło Marcin
Automatyka i robotyka
Kozioł Wojciech
Grupa:
A
ukasik Damian
Ocena:
19-B
KuÅ› Mateusz
Kułacz Dominik Data ćwiczenia: 3.04.2009r.
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest przebadanie parametrów opisujących własności statyczne przetworników
oraz wyznaczenie tych parametrów analitycznie.
2. Schematy pomiarowe oraz opis sposobu pomiaru
Rys. 1: Schemat stanowiska pomiarowego do badania przetwornika potencjometrycznego
1  zasilacz
2  woltomierz
3  badany przewtornik potencjometryczny
4  rezystancja dodatkowa Rz
Rys. 2: Schemat stanowiska pomiarowego do badania przetwornika potencjometrycznego
obciążonego dodatkową rezystancją
Parametry badanego przetwornika:
Przetwornik IPH-5  rezystancja własna 10k ohm
rezystancja dodatkowa Rz = 15k ohm (nr 4 na rysunku 2)
Opis sposobu pomiaru:
Na wejście przetwornika podawaliśmy napięcie zasilania równe U = 59V. Następnie regulując kąt
wychylenia potencjometru (alfa) zmienialiśmy wartości napięcia na wyjściu przetwornika, co
umożliwiło nam uzyskanie zależności kąta wychylenia potencjometru oraz napięcia wyjściowego
przetwornika. Kąt wychylenia potencjometry regulowaliśmy w zakresie 0-310o, ze skokiem 10o.
Pomiary wykonaliśmy dla rosnącego oraz malejącego napięcia wyjściowego (regulując rosnąco lub
malejąco kąt alfa). Pomiary wykonano dla przetwornika nieobciążonego oraz obciążonego dodatkową
rezystancjÄ… Rz.
3. Zestawienie wyników pomiarów
3.1 Wyznaczenie czułości oraz stałej przetwornika
Czułość przyrządu:
U =59V ·Ä…max=310o
max
Umax-Umin 59
S= = =0.19
·Ä…max-·Ä…min 310
Stała przetwornika:
1 1
C= = =5.26
S 0.19
3.2 Przetwornik nieobciążony
Lp. Ä… U_rosnÄ…ce U_malejÄ…ce U_Å›rednie S U=S*Ä… ´
[o] [V] [V] [V] [V] [%]
1 0 0 0 0 0.19 0 0.0000
2 10 1.43 1.42 1.43 0.19 1.9 0.8051
3 20 3.25 3.32 3.29 0.19 3.8 0.8729
4 30 5.3 5.38 5.34 0.19 5.7 0.6102
5 40 7.1 7.18 7.14 0.19 7.6 0.7797
6 50 8.96 9.14 9.05 0.19 9.5 0.7627
7 60 10.86 11.01 10.94 0.19 11.4 0.7881
8 70 12.8 12.89 12.85 0.19 13.3 0.7712
9 80 14.65 14.68 14.67 0.19 15.2 0.9068
10 90 16.63 16.6 16.62 0.19 17.1 0.8220
11 100 18.65 18.68 18.67 0.19 19 0.5678
12 110 20.6 20.62 20.61 0.19 20.9 0.4915
13 120 22.63 22.65 22.64 0.19 22.8 0.2712
14 130 24.19 24.21 24.2 0.19 24.7 0.8475
15 140 26.58 26.44 26.51 0.19 26.6 0.1525
16 150 28.3 28.32 28.31 0.19 28.5 0.3220
17 160 30.4 30.42 30.41 0.19 30.4 0.0169
18 170 32.35 32.34 32.35 0.19 32.3 0.0763
19 180 34.35 34.24 34.3 0.19 34.2 0.1610
20 190 36.25 36.2 36.23 0.19 36.1 0.2119
21 200 37.8 37.82 37.81 0.19 38 0.3220
22 210 39.72 39.76 39.74 0.19 39.9 0.2712
23 220 42.06 42.05 42.06 0.19 41.8 0.4322
24 230 44 44.05 44.03 0.19 43.7 0.5508
25 240 45.5 45.48 45.49 0.19 45.6 0.1864
26 250 47.79 47.91 47.85 0.19 47.5 0.5932
27 260 49.62 49.65 49.64 0.19 49.4 0.3983
28 270 51.36 51.37 51.37 0.19 51.3 0.1102
29 280 53.4 53.43 53.42 0.19 53.2 0.3644
30 290 55.06 55.16 55.11 0.19 55.1 0.0169
31 300 56.79 56.81 56.8 0.19 57 0.3390
32 310 58.13 58.13 58.13 0.19 58.9 1.3051
Średnie napięcie rzeczywiste wyznaczono ze wzoru:
UrosnaceƒÄ…Umalejace
Uśrednie=
2
BÅ‚Ä…d wzglÄ™dny przetwornika ´ wyznaczono ze wzoru:
#"U -U#"
średnie
ºÄ…= Å"100 %
Umax
Rys. 3: Charakterystyka statyczna nieobciążonego przetwornika
3.3 Przetwornik obciążony rezystancją dodatkową Rz
Lp. Ä… U_rosnÄ…ce U_malejÄ…ce U_Å›rednie S U=S*Ä… ´
[o] [V] [V] [V] [V] [%]
1 0 0 0 0 0.19 0 0.000
2 10 1.44 1.37 1.41 0.19 1.9 0.839
3 20 3.1 3.2 3.15 0.19 3.8 1.102
4 30 4.89 5.09 4.99 0.19 5.7 1.203
5 40 6.54 6.7 6.62 0.19 7.6 1.661
6 50 8.26 8.33 8.3 0.19 9.5 2.042
7 60 9.87 9.94 9.91 0.19 11.4 2.534
8 70 11.4 11.56 11.48 0.19 13.3 3.085
9 80 12.94 13.04 12.99 0.19 15.2 3.746
10 90 14.59 14.64 14.62 0.19 17.1 4.212
11 100 16.29 16.34 16.32 0.19 19 4.551
12 110 17.85 17.88 17.87 0.19 20.9 5.144
13 120 19.44 19.56 19.5 0.19 22.8 5.593
14 130 20.82 20.85 20.84 0.19 24.7 6.551
15 140 22.76 22.76 22.76 0.19 26.6 6.508
16 150 24.24 24.29 24.27 0.19 28.5 7.178
17 160 26.08 26.14 26.11 0.19 30.4 7.271
18 170 27.76 27.78 27.77 0.19 32.3 7.678
19 180 29.53 29.62 29.58 0.19 34.2 7.839
20 190 31.33 31.55 31.44 0.19 36.1 7.898
21 200 32.85 32.78 32.82 0.19 38 8.788
22 210 34.71 34.7 34.71 0.19 39.9 8.805
23 220 36.06 37.05 36.56 0.19 41.8 8.890
24 230 39.22 39.21 39.22 0.19 43.7 7.602
25 240 40.75 40.75 40.75 0.19 45.6 8.220
26 250 43.55 43.61 43.58 0.19 47.5 6.644
27 260 45.78 45.8 45.79 0.19 49.4 6.119
28 270 48.05 47.96 48.01 0.19 51.3 5.585
29 280 50.79 50.79 50.79 0.19 53.2 4.085
30 290 53.3 53.43 53.37 0.19 55.1 2.941
31 300 55.84 55.84 55.84 0.19 57 1.966
32 310 58.19 58.19 58.19 0.19 58.9 1.203
Rys. 4: Charakterystyka statyczna przetwornika obciążonego rezystancją dodatkową Rz
3.3 Analityczne wyznaczenie funkcji przetwarzania
Funkcja przetwarzaniama postać :
Uanalitycznie=a1Å"·Ä…ƒÄ…a0
Wartości współczynnikówśą obliczone analitycznieźąa0 oraz a1 wynoszą odpowiednio :
a0=-1.8
a1=0.19
Funkcja przetwarzaniama postać :
Uanalitycznie=0.19Å"·Ä…-1.8
3.4 Wyznaczanie kÄ…ta przy którym wystÄ™puje maksymalny bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny ´ dla
1
podanych wartości r=0.39 oraz r=0.74
rÅ"k2Å"śą1-k źą
ºÄ…1=
1ƒÄ…rÅ"kÅ"śą1-kźą
gdzie k=·Ä…·Ä…
max
Maksymalny bÅ‚Ä…d ´1 wystÄ™puje przy k=0.68 co odpowiada watoÅ›ci kÄ…ta Ä… = 210o.
3.5 Wyznaczanie wartości rezystancji R którą można obciążyć przetwornik aby klasa
dokładności nie była wyższa od 1,5
rÅ"k2Å"śą1-k źą
ºÄ…1=
1ƒÄ…rÅ"kÅ"śą1-k źą
rÅ"k2Å"śą1-k źą
ºÄ…1Ä…
1ƒÄ…rÅ"kÅ"śą1-k źą
ZakÅ‚adamy iż mianownik 1ƒÄ…rÅ"kÅ"śą1-kźąH"1 otrzymujemy :
ºÄ…1Ä…rÅ"k2Å"śą1-k źą
Dla klasy dokÅ‚adnoÅ›ci1.5mamy :ºÄ…1Ä…Ä…1.5
Przyjmujemy k=0.68 śądlaniego ºÄ…1 jest najwiÄ™kszyźą
1.5Ä…rÅ"śą0.68źą2Å"śą1-0.68źą
1.5
r"Ä…
0.14
r"Ä…10.71
Rmax Rmax
r= Ò! Rz=
Rz r
15
Rze" =1.4 kśą
10.71
Zatem maksymalna wartość rezystancji którą można obciążyć przetwornik wynosi: Rz = 1.4k ohm
4. Wnioski
Otrzymane przez nas wyniki pomiarów oraz sporządzone na ich podstawie charakterystyki statyczne
odwzorowują nam charakterystyke naszego układu  zarówno bez obciążenia jak i obciążonego
rezystancjÄ… Rz = 15k ohm.
Z analizy wykresów wynika iż obciążenie rezystancyjne przetwornika wpływa na wartość błędu
pomiarowego, zwiększając go, co potwierdzają wyniki pomiarów zamieszczone w tabelach.
Udało się nam także wyznaczyć analitycznie wartość dopuszczalnej rezystancji obciążenia Rz dla
której błąd względny będzie się miescił w klasie dokłądności 1.5
AnalizujÄ…c otrzymane wartoÅ›ci bÅ‚Ä™du ´ wnioskujemy iż nasz przetwornik można zaliczyć do 10 klasy
dokładności.