Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zbadanie właściwości czujników przemieszczenia.

1. Schemat stanowiska pomiarowego.

1. czujnik ultradźwiękowy

2. czujnik linkowy optoelektryczny

3. czujnik lindukcyjny

4. moduł przyłączeniowy BNC – 2120

5. karta A/C PCI – 6024E

6. komputer osobisty wyposażony w oprogramowanie „LabView”

2. Wykaz aparatury pomiarowej.

• czujnik linkowy optoelektroniczny Wobit HPSM-075 – kanał 2

liniowość - ±0,3%

zakres pomiarowy – 50..750mm

rozdzielczość – praktycznie nieskończona

optymalna temperatura pracy: ..50 °C

napięcie sygnału wyjściowego – 0..10VDC

Po zaimportowaniu wyników pomiarów do komputera otrzymujemy przemieszczenie w mm.

• czujnik indukcyjny Penny Giles VRVT190 - kanał 0

liniowość - <±0,2%

zakres pomiarowy – 50..500mm

optymalna temperatura pracy: ..85°C

rozdzielczość – praktycznie nieskończona

napięcie sygnału wyjściowego – 0..10VDC

Po zaimportowaniu wyników pomiarów do komputera otrzymujemy przemieszczenie w mm.

• czujnik ultradźwiękowy Pepperl&Fuchs UC2000-30GM-IUR2-V15 - kanał 1

zakres pomiarowy – 80..2000mm

zakres nieużyteczny – 0..80mm

czas reakcji – do 195ms

napięcie sygnału wyjściowego – 0..10VDC.

Po zaimportowaniu wyników pomiarów do komputera otrzymujemy przemieszczenie w mm.

3. Opis procedury pomiarowej.

Pomiar rozpoczęto od maksymalnego położenia tłoka, hydraulicznie przesuwany tłok zatrzymano kilku krotnie w położeniu pośrednim, a po osiągnięciu położenia minimalnego wrócono stopniowo do pozycji wyjściowej. Wyniki pomiarów za pomocą komputera z kartą A/C zostały zapisane do pliku przez program LabView. A następnie zostały opracowane w programie kalkulacyjnym Excel.

4. Obliczenia i wykresy.

Kalibracja urządzeń :

Histereza czujnika indukcyjnego(Rys.1)

Rysunek Histereza czujnika indukcyjnego (zależność napięcie-położenie)

Histereza czujnika ultradźwiękowego (Rys.2)

Rysunek Histereza czujnika ultradźwiękowego (zależność położenie-położenie)

Wykresy zależności położenia od czasu dla trzech typów czujników.

Rysunek zależności położenia od czasu dla czujnika indukcyjnego, linkowego i ultradźwiękowego

Rysunek zależności położenia od czasu podczas 1 postoju

Rysunek zależności położenia od czasu podczas postoju 2

Rysunek zależności położenia od czasu w czasie 3 postoju

Wartości średnie dla trzech prób oraz dla trzech czujników pomiarowych w stanach ustalonych (Postój 1, 2, 3).

Wartości średnie wartości mierzonych w stanach ustalonych
stan
1
2
3

Minimalne i maksymalne wartości i odchyłki dla stanów ustalonych.

stan 1	czujnik indukcyjny	czujnik linkowy	czujnik ultradźwiękowy
wartość maksymalna	197,94	198,79	185,63
wartość minimalna	196,24	195,74	180,75
odchyłka maksymalna	-0.61	-1,55	-2,89
odchyłka minimalna	1.09	3,05	1,99

stan 2	czujnik indukcyjny	czujnik linkowy	czujnik ultradźwiękowy
wartość maksymalna	19,65	21,03	22,12
wartość minimalna	17,09	17,41	17,19
odchyłka maksymalna	-1,88	-2,93	-2,59
odchyłka minimalna	0,68	0,69	2,34

stan 3	czujnik indukcyjny	czujnik linkowy	czujnik ultradźwiękowy
wartość maksymalna	334,65	335,88	331,72
wartość minimalna	333,07	333,21	326,25
odchyłka maksymalna	-0,82	-1,49	-2,9
odchyłka minimalna	0,76	1,18	2,57

Określenie maksymalnej i minimalnej odchyłki od wartości średniej.

Obliczenie różnic miedzy wartościami średnimi w stanie ustalonym pomiędzy trzema czujnikami. Za wzorcowy został przyjęty czujnik linkowy.

Δ_1ultr=197,24-197,33=-0,09 [mm]

Δ_1ind=197,24-182,74=14,5 [mm]

Δ_2ultr=18,10-17,77=0,33 [mm]

Δ_2ind=18,10-19,54=-1,43 [mm]

Δ_3ulrt=334,39-333,83=0,56 [mm]

Δ_3ind=334,39-328,82=5,57 [mm]

Maksymalne błędy pomiaru

Czujnik linkowy

liniowość – 0,3%

zakres – 750mm

• błąd dla stanu 1: (750 * 0,3)/100 = ±2,25mm

Y=197,33±2,25mm

• błąd dla stanu 2: (750* 0,3)/100 = ±2,25mm

Y=17,77±2,25mm

• błąd dla stanu 3: (750* 0,3)/100 = ±2,25mm

Y=

Czujnik indukcyjny:

Liniowość – 0,2%

Zakres – 500mm

• błąd dla stanu 1: (500 * 0,2)/100 = ±0,1mm

Y=197,24±0,1mm

błąd dla stanu 2: (500 * 0,2)/100 = ±0,1mm

Y= 18,10±0,1mm

• błąd dla stanu 3: (500 * 0,2)/100 = ±0,1mm

Y= 334,39±0,1mm

Czujnik ultradźwiękowy

Rozdzielczość maksymalna - 0,35mm

Zakres – 2000mm

• błąd dla stanu 1: (0,35/2000)*100=0,0175% (2000*0,0175)/100=±0,35mm

Y=182,74±0,35mm

• błąd dla stanu 2: (0,35/2000)*100=0,0175% (2000*0,0175)/100=±0,35mm

Y=19,53±0,35mm

• błąd dla stanu 3: (0,35/2000)*100=0,0175% (2000*0,0175)/100=±0,35mm

Y=328,82±0,35mm

Wnioski:

Zaobserwowano dużą zmienność dokładności wskazań czujnika ultradźwiękowego, przyczyną tej zmienności może być zmienna prędkość dźwięku zależna od ciśnienia, temperatury i wilgotności powietrza. Czujnik nie powinien być stosowany, gdy chce się uzyskać jak najdokładniejszy wynik. Ma on jednak też swoje zalety - umożliwia pomiar bezstykowy i ma małe wymiary.