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: 12M6 Zespół: A

Data wykonania laboratorium: 14.01.2011

Data oddania sprawozdania: 21.01.2011

Lp	Nazwisko i Imię	Ocena	Data
1.	Zakrzewski Andrzej
2.	Włoczewski Kamil
3.	Szot Krzysztof

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, maksymalnz prędkośź 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], przemieszczenia [mm] oraz napięcia [V].

4. Obliczenia i wykresy

Przebiegi czasowe mierzonych parametrów:

Czujnik linkowy optoelektryczny:

Czujnik linkowy z enkoderem:

Prądnica tachometryczna:

Obliczyliśmy współczynnik skali dla prądnicy tachometrycznej, który wyniósł 0,175591 oraz wyskalowaliśmy czujnik linkowy z en koderem (współcz: 0,033644), który pokazywał nieprawdziwe wielkości prędkości.

Na przemieszczeniu (z czujnika linkowego optoelektrycznego) wykonaliśmy operację różniczkowania w trzech zakresach po 10, 20 i 50 punktów pomiarowych:

Zestawienie wyników w postaci funkcji prędkości od czasu:

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

	Linkowy z enkoderem	Linkowy optoelektryczny	Pradnica tachometryczna
V srednia	0,040606872	0,02781	0,03710
rozrzut	0,054272665	0,039926	0,05403

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.

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.