Pytania pomiary przemysłowe labo
Cw6 – Pomiar prędkości obrotowej i kąta obrotu
1. Charakterystyka metod bezpośrednich i pośrednich
Bezpośrednie – Tachometry mechaniczne lub elektryczne sprzęgane są bezpośrednio z układem pomiarowym. Przekształca się prędkość obrotową na liniowe przemieszczenie, a następnie na napięcie proporcjonalne do wielkości mierzonej. Zalety : ciągłość pomiaru. Wady : mała dokładność i zakres pomiarowy.
Pośrednie – metoda pomiaru bezdotykowa, nie wymaga sprzęgania z układem pomiarowym. Mają szerszy zakres. Pracują na zasadzie porównywania prędkości mierzonej z wzorcową (tarcza tachometryczna lub błyski stroboskopu). Wady : niejednoznaczność wskazań, niemożność ciągłego pomiaru, kłopot w użytkowaniu.
2. Najczęściej używane czujniki prędkości obrotowej
Tachometry
Indukcyjne
Prądnica tachometryczna prądu stałego
-||- prądu zmiennego
Tachometr wiroprądowy
Impulsowe
Z impulsatorem stykowym
Z czujnikiem fotoelektrycznym
Z czujnikiem indukcyjnym
Z czujnikiem halotronowym
Z czujnikiem magnetorezystancyjnym
Stroboskopowe
Mechaniczne przesłonowe
Elektryczne błyskowe
3. Dlaczego zmniejszenie rezystancji woltomierza powoduje zmalenie napięcia na zaciskach prądnicy tachometrycznej prądu stałego?
Ponieważ zmniejszenie tej rezystancji spowoduje większy pobór prądu przez prądnicę, dzięki temu będzie większy spadek na rezystancji twornika i przejściach szczotka – komutator, co spowoduje zmniejszone napięcie wyjściowe.
4. Wady i zalety tachometrów stałoprądowych
Zalety :
Liniowa charakterystyka, możliwość pomiaru na odległość, niewielki wpływ temperatury na pomiary
Wady :
Istnienie komutatora, który ogranicza trwałość tachometru i zakres, powoduje okresową kontrolę szczotek i komutatora, wpływa na dokładność
5. Wyjaśnić wpływ prędkości obrotowej na reaktancję uzwojenia twornika i na zakrzywienie ch-styki prądnicy tachometrycznej prądy zmiennego
Wzrost prędkości obrotowej = wzrost reaktancji twornika, bo wzrasta częstotliwość prądu. Zakrzywienie ch-styki prądnicy wynika ze wzrostu reaktancji twornika.
6. Zalety i wady tachometrów zmiennoprądowych
Zalety :
Brak komutatora, szerszy zakres
Wady :
Brak możliwości określenia kierunku obrotów, nieliniowość ch-styki, mniejsza dokładność woltomierza prostownikowego niż magnetoelektrycznego
7. Budowa, zasada działania i zastosowanie tachometrów wiroprądowych
Budowa : strona 3 instrukcji
Zasada działania:
Wirująca część zawiera magnes w aluminiowej obudowę. Pod wpływem obrotu wałka, którego prędkość mierzymy obraca się magnes wytwarzający pole wirowe. Powstają prądy wirowe. Wałek podłączony jest do sprężyny. Strumień zamyka się przez cylinder. Wskutek działania pola magnesu na prądy cylinder usiłuje obracać się, lecz przeciwdziała temu sprężyna. Gdy moment napędowy cylindra wyrówna się z momentem sprężyny mierzony jest kąt wychylenia, który jest proporcjonalny do prędkości.
Zastosowanie:
W samochodach mierzenie prędkości liniowej w km/h
8. Zasada przetwarzania prędkości obrotowej na prąd w tachometrze stykowym
Ładowany jest kondensator z częstotliwością proporcjonalną do prędkości obrotowej do wartości U. Następnie rozładowywany jest i mierzony jest prąd rozładowania proporcjonalny do tej prędkości.
9. Zasada pomiaru dużych prędkości obrotowych metodą cyfrową (jak zależy błąd pomiaru od mierzonej prędkości ?)
Zlicza się impulsy o częstotliwości f w czasie trwania pomiaru t, odmierzony przez układ sterujący z dokładnością określona przez wzorzec częstotliwości. Na tej podstawie wylicza się częstotliwość mierzoną, która wstawia się do wzoru na średnią prędkość obrotową w czasie t. Im większa prędkość tym mniejszy błąd.
10. Zasada pomiaru małych prędkości obrotowych metodą cyfrową (jak zależy błąd pomiaru od mierzonej prędkości ?)
Różni się sposobem sterowania bramką, która otwierana jest na okres k*T równy całkowitej wielokrotności k okresu T badanego przebiegu, a licznik w tym czasie zlicza impulsy o częstotliwości wzorcowej. Oblicza się częstotliwość mierzoną na podstawie zmierzonych impulsów i porównuje z częstotliwością wzorcową, dzięki czemu otrzymujemy zależność między średnia prędkością obrotową a liczbą impulsów. Błąd maleje wraz ze wzrostem częstotliwości wzorcowej oraz jest mały dla małych prędkości obrotowych.
11. Która z powyższych dwóch metod daje wynik bardziej zbliżony do wartości chwilowej mierzonej prędkości?
Metoda pierwsza (do pomiaru dużych prędkości), bo w układzie do pomiaru małych prędkości nie zaleca się zmniejszenia liczby otworów i zwiększenia wielokrotności okresy k*T (tak się robi aby zmierzyć wartość chwilową).
12. Jakie dwie wady ma metoda cyfrowa do pomiaru małych prędkości?
Wynik nie jest proporcjonalny do mierzonej prędkości, trzeba zastosować układ dzielący aby mieć obr/min
Nie można zmierzyć prędkości bliskiej 0 – przepełnienie licznika
13. Zasada działa tachometru z czujnikiem indukcyjnym, jaka jest jego wada?
Trzpień czujnika znajduje się możliwie blisko tarczy z zębami. Zmienia się strumień, gdy czujnik jest nad tarczą lub czy jest nad przerwą. Wtedy indukuje się napięcie zależne od kształtu i długości przerwy (zęba). Napięcie to idzie na przerzutnik Schmitta na wyjściu którego otrzymujemy sygnały prostokątne o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości. Liczbę impulsów zliczonych w ciągu 1s trzeba dzielić przez liczbę zębów.
Wada : dolny zakres, nie nadaje się do pomiaru bardzo małych prędkości
14. Zasada działania tachometru z czujnikiem halotronowym, jaka jest jego wada?
Gdy prędkość = 0, przez płytkę hallotronu będzie przenikał pewien strumień który wytwarza napięcie halla, stałe w czasie. Wraz ze zmianą prędkości zmieni się napięcie, które zawierać będzie 2 składowe stała i zmienną. Wypadkowe napięcie będzie zawsze różne od 0.
Wada : do głowicy należy doprowadzić prąd stały, co jest utrudnieniem
15. W jaki sposób należy dokonać pomiaru stroboskopem, aby mieć pewność, że wynik nie jest wielokrotnością rzeczywistej prędkości obrotowej?
Należy określić dokładną częstotliwość dla której pasek (obiekt) wydaje się być dokładnie nieruchomy. Można sprawdzić to jeszcze zwiększając częstotliwość do 2f. Wtedy powinniśmy otrzymać dokładnie 2 paski (obiekty) nieruchome.
16. Pomiar kąta obrotu metoda indukcyjnościową i pojemnościową : wady i zalety
Indukcyjnościowa :
Wady : Na rdzeń mogą działać siły spowodowane polem magnetycznym cewek
Zalety : Brak konieczności doprowadzenia napięcia do elementu ruchomego
Pojemnościowa :
Wady : Brak
Zalety : Brak konieczności doprowadzenia napięcia do elementu ruchomego (kondensator z elektrodami cylindrycznymi) , kondensator różnicowy (dobre parametry)
17. Różnice między metodą inkrementalną a kodową
Zjebane nie rozumiem
18. Sposób redukcji błędu ekscentryczności tarczy
Zjebane nie rozumiem
19. Budowa i zasada działania hallotronowego czujnika kąta obrotu
Budowa : strona 9 w instrukcji
Zasada działania : Hallotron jest nieruchomy, pod nim magnes w postaci pierścienia na ruchomym wałku. Między nimi materiał magnetycznie miękki, w którym zamyka się strumień. Obrót wałka z magnesem powoduje zmianę wzajemnego położenia magnesu i hallotronu. Dla alfa = 0 napięcie halla = 0. Obrót magnesu powoduje wzrost strumienia dzięki czemu napięcie halla rośnie. Napięcie halla zależne liniowo od kąta obrotu dla zakresu -90 + 90 stopni.