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 ą0,3% i powtarzalność ą0,05%
- 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 ą0,5% i powtarzalności ą0,05%
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],
przemieszczenia [mm] oraz napięcia [V].
4. Obliczenia i wykresy
Przebiegi czasowe mierzonych parametrów:
Czujnik linkowy optoelektryczny:
x(t)
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
t [s]
Czujnik linkowy z enkoderem:
V(t)
25
20
15
10
5
0
-5
t [s]
Prądnica tachometryczna:
V(t)
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2
-0,4
t [s]
x [mm]
0
30,252019
31,482019
32,712019
33,942019
35,172019
36,402019
37,632019
38,862019
40,092019
41,322019
42,552019
43,782019
45,012019
46,242019
47,472019
48,702019
49,932019
51,162019
52,392019
53,622019
54,852019
56,082019
57,312019
V [m/s]
0
30,252019
31,482019
32,712019
33,942019
35,172019
36,402019
37,632019
38,862019
40,092019
41,322019
42,552019
43,782019
45,012019
46,242019
47,472019
48,702019
49,932019
51,162019
52,392019
53,622019
54,852019
56,082019
57,312019
U[V]
0
30,252019
31,482019
32,712019
33,942019
35,172019
36,402019
37,632019
38,862019
40,092019
41,322019
42,552019
43,782019
45,012019
46,242019
47,472019
48,702019
49,932019
51,162019
52,392019
53,622019
54,852019
56,082019
57,312019
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:
0,200000
0,150000
0,100000
0,050000
0,000000
-0,050000
-0,100000
V(t) - co 15 v(t) - co 10 V(t) - co 5
Zestawienie wyników w postaci funkcji prędkości od czasu:
0,18
link + enkoder
0,16
0,14
link+ opto
0,12
pradnica
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
-0,02
-0,04
0
29,912019
30,802019
31,692019
32,582019
33,472019
34,362019
35,252019
36,142019
37,032019
37,922019
38,812019
39,702019
40,592019
41,482019
42,372019
43,262019
44,152019
45,042019
45,932019
46,822019
47,712019
48,602019
49,492019
50,382019
51,272019
52,162019
53,052019
53,942019
54,832019
55,722019
56,612019
57,502019
0
29,912019
30,802019
31,692019
32,582019
33,472019
34,362019
35,252019
36,142019
37,032019
37,922019
38,812019
39,702019
40,592019
41,482019
42,372019
43,262019
44,152019
45,042019
45,932019
46,822019
47,712019
48,602019
49,492019
50,382019
51,272019
52,162019
53,052019
53,942019
54,832019
55,722019
56,612019
57,502019
Za zadanie mieliśmy również wyznaczyć średnie prędkości z pomiarów poszczególnymi metodami
oraz rozrzut wyników pomiarów:
Linkowy z Linkowy Pradnica
enkoderem optoelektryczny 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 opóz
nień w reakcji czy też rozbieżności wyników pomiaru.
Dobierając 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.