Staré laborky

Tabulka č.1 - závislost u2=f(h) při T=26°C, RD=49, f=1kHz
h [mm]
450
430
410
390
370
350
330
310
290
270
250
u2 [mV]
54,77
55,39
78
107
143
185
234
288
347
414
491
h [mm]
230
210
190
170
150
130
110
90
70
50
40
u2 [mV]
578
682
799
943
1108
1317
1560
1876
2294
2853
3183
Tabulka č.2 - závislost G=f(h) při různých teplotách a frekvencích
h
t = 26 °C
t = 33 °C
ponořování f=100Hz
vynořování f=1kHz
ponořování f=100Hz
vynořování f=1kHz
Rs
G
Rs
G
Rs
G
Rs
G
[mm]
[]
[S]
[]
[S]
[]
[S]
[]
[S]
50
3260,00313110,00322680,00372550,00391001920,00521800,00561690,00591540,00651501330,00751260,00791200,00831100,00912001060,0094990,0101910,0110910,0110250890,0112810,0123780,0128700,0143300750,0133690,0145660,0152610,0164350660,0152600,0167590,0169520,0192400610,0164540,0185530,0189470,0213450560,0179490,0204----
Tabulka č.4 - Závislost β1 na výšce hladiny
Tabulka č.3 - Charakteristika kapacitního snímače pro různé teploty
h
G26
G33
β1
h
t = 26°C
t = 33°C
[mm]
[S]
[S]
[%/°C]
I
I
50
0,0032
0,0039
3,1373
[mm]
[mA]
[mA]
100
0,0056
0,0065
2,4119
50
5,20
5,10
150
0,0079
0,0091
2,0779
100
6,60
6,50
200
0,0101
0,0110
1,2559
150
7,80
7,90
250
0,0123
0,0143
2,2449
200
9,40
9,40
300
0,0145
0,0164
1,8735
250
10,80
10,80
350
0,0167
0,0192
2,1978
300
12,10
12,20
400
0,0185
0,0213
2,1277
350
13,80
13,70
β1 průměrná:
2,1659
400
15,00
15,10
T = 306 K
T0 = 299 K
450
16,20
16,20

Tabulka č.1 - naměřené hodnoty tachodynama
Tabulka č.2 - naměřené hodnoty indukčního snímače
f
n
Utach.
linearita
 
f
n
Up-p
[Hz]
[otáčky/min]
[V]
[%]
 
[Hz]
[otáčky/min]
[mV]
55
275
0,50
-0,81
 
50
250
61
100
500
1,00
-0,14
 
100
500
202
150
750
1,50-0,14 15075034820010002,00-0,14 200100050425012502,50-0,14 250125049130015003,00-0,14 300150057535017503,50-0,14 350175062840020004,00-0,14 400200077445022504,50-0,14 450225081950025005,00-0,14 500250095755027505,50-0,14 5502750106560030006,00-0,14 6003000114865032506,50-0,14 6503250124470035007,00-0,14 7003500132775037507,40-1,49 7503750145580040007,90-1,49 80040001533






Tabulka č.1 – naměřené a vypočtené hodnoty charakteristiky indukčnostního transf. snímače
X[mm]
u2[V]
us1[V]
us2[V]
u2vo
u2'[V]
citlivost
x*x
xy[mVmm]
-50
0,924
0,716
1,613
-0,897
-0,911
 
2500
45,55
-46
1,347
0,722
2,043
-1,321
-1,334
0,1
2116
61,364
-421,8190,7472,545-1,798-1,8060,1176475,852-382,2810,8083,075-2,267-2,2680,1144486,184-342,6750,9343,602-2,668-2,6620,1115690,508-302,9501,1334,083-2,95-2,9370,090088,11-263,0681,4064,475-3,069-3,0550,067679,43-222,9881,7544,739-2,985-2,9750,048465,45-182,7102,1724,876-2,704-2,6970,032448,546-142,2682,6294,889-2,26-2,2550,119631,57-101,7003,0964,786-1,69-1,6870,110016,87-91,5453,2104,745-1,535-1,5320,18113,788-81,3833,3234,696-1,373-1,3700,16410,96-71,2193,4324,642-1,21-1,2060,1498,442-61,0513,5394,583-1,044-1,0380,1366,228-50,8813,6424,516-0,874-0,8680,1254,34-40,7083,7434,445-0,702-0,6950,1162,78-30,5343,8414,370-0,529-0,5210,191,563-20,3563,9374,292-0,355-0,3430,140,686-10,1804,0494,209-0,16-0,1670,110,16700,0134,1244,127-0,0030,0000,10010,1774,2114,0360,1750,1640,110,16420,3554,2923,9430,3490,3420,140,68430,5284,3663,8430,5230,5150,191,54540,7054,4453,7500,6950,6920,1162,76850,8784,5143,6480,8660,8650,1254,32561,0454,5793,5451,0341,0320,1366,19271,2144,6393,4401,1991,2010,1498,40781,3744,6933,3311,3621,3610,16410,88891,5334,7403,2211,5191,5200,18113,68101,6874,7823,1101,6721,6740,110016,74142,2464,8812,6492,2322,2330,119631,262182,6894,8742,1952,6792,6760,132448,168222,9724,7461,7792,9672,9590,048465,098263,0634,4921,4293,0633,0500,067679,3302,9684,1191,1502,9692,9550,090088,65342,7183,6560,9432,7132,7050,0115691,97382,3433,1420,8142,3282,3300,1144488,54421,8932,6190,7231,8961,8800,1176478,96461,4282,1230,7231,41,4150,1211665,09501,0021,6860,7160,970,9890,1250049,45
Tabulka č.2 – linearita pro různé rozsahy
[mm]
y
x
x*x
x*y
a
b

-0,013
0
60
10,357
-0,00144
0,17262

-0,022
0
182
31,442
-0,00169
0,17276

-0,036
0
408
70,139
-0,00212
0,17191

-0,061
0
770
131,217
-0,00290
0,17041

Tabulka č.3 – hodnoty pro korekční křivku
U2_lin[V]
U2_lin - U2' [V]








 
 
 
-1,7070
 
 
 
-0,0200
 
 
 
-1,5366
 
 
 
-0,0046
 
 
-1,3774
-1,3662
 
 
-0,0074
0,0038
 
 
-1,2055
-1,1958
 
 
0,00050,0102 -1,0382-1,0336-1,0254 -0,00020,00440,0126 -0,8655-0,8617-0,8550 0,00250,00630,0130-0,6919-0,6927-0,6898-0,68460,00310,00230,00520,0104-0,5193-0,5200-0,5178-0,51410,00170,00100,00320,0069-0,3467-0,3472-0,3459-0,3437-0,0037-0,0042-0,0029-0,0007-0,1741-0,1745-0,1740-0,1733-0,0071-0,0075-0,0070-0,0063-0,0014-0,0017-0,0021-0,0029-0,0014-0,0017-0,0021-0,00290,17120,17110,16980,16750,00720,00710,00580,00350,34380,34380,34170,33790,00180,0018-0,0003-0,00410,51640,51660,51360,50830,00140,0016-0,0014-0,00670,68900,68930,68550,6787-0,0030-0,0027-0,0065-0,0133 0,86210,85740,8492 -0,0029-0,0076-0,0158 1,03491,02931,0196 0,0029-0,0027-0,0124  1,20121,1900  0,0002-0,0110  1,37321,3604  0,0122-0,0006   1,5308   0,0108   1,7012   0,0272






Tabulka č.2 - spínací a rozpínací vzdálenosti snímačů IGS 209 a PF CJ10 30GM a jejich vypočtené korekční faktory a hystereze
 
ifm IGS 209
PF CJ10 30GM
 
spínací vzd.
rozpínací vzd.
kor. faktor
hystereze
spínací vzd.
rozpínací vzd.
kor. faktor
hystereze

materiál
[mm]
[mm]
[-]
[%]
[mm]
[mm]
[-]
[%]
ocel
11,30
11,63
1,00
2,92
16,90
18,10
1,00
7,10
měď
4,70
4,99
0,42
6,17
16,88
17,80
1,00
5,45
mosaz
5,32
5,67
0,47
6,58
16,93
17,86
1,00
5,49
dural
5,28
5,63
0,47
6,63
16,80
17,82
0,99
6,07
hliník
-
-
-
-
16,58
17,72
0,98
6,88
Al. fólie
10,78
11,38
0,95
5,57
13,60
14,41
0,80
5,96
plast
3,09
3,66
0,27
18,45
13,98
15,01
0,83
7,37
dřevo
-
-
-
-
13,87
14,88
0,82
7,28
Tabulka č.1 - Kerekční faktory používaných materiálů
Kapacitní
Indukčnostní
kovy
1,00
ocel
1,00
dřevo
0,20-0,70
měď
0,25-0,45
sklo
0,50
mosaz
0,35-0,50
voda
1,00
hliník
0,30-0,45
PVC
0,60
nerez
0,60-1
olej
0,10
nikl
0,65-0,75
 
 
litina
0,93-1,05
Tabulka č.3 - spínací a rozpínací vzdálenosti snímače 871C a vypočtená hystereze
úhel
spínací vzd.
rozpínací vzd.
hystereze
[]
[mm]
[mm]
[%]
0
31,54
33,92
7,55
10
31,51
33,50
6,32
20
31,96
33,90
6,07
30
31,37
33,25
5,99
40
31,22
33,00
5,70
50
31,15
32,86
5,49
60
31,13
32,73
5,14
70
31,29
32,83
4,92
80
31,52
33,02
4,76
90
31,72
33,45
5,45
-90
31,16
32,80
5,26
-80
30,89
32,43
4,99
-70
30,66
32,18
4,96
-60
30,53
32,13
5,24
-50
30,53
32,22
5,54
-40
30,58
32,39
5,92
-30
30,8
32,66
6,04
-20
31,02
32,94
6,19
-10
31,32
33,29
6,29
0
31,48
33,45
6,26


Tabulka č.1 - Naměřené hodnoty odporů při různých teplotách pro teploměry Pt100 a FC1219
t
[°C]
21,1
25
30
35
40
45
50
55
60
FC1219
[Ω]
91,79
87,06
79,80
73,19
60,34
58,56
53,64
48,36
44,32
Pt100
[Ω]
108,50
109,77
111,72
113,72
115,38
117,63
119,41
121,43
123,28
t
[°C]
65
70
75
80
85
90
95
100
FC1219
[Ω]
40,23
36,86
33,92
30,92
28,78
26,47
24,68
23,65
Pt100
[Ω]
125,20
127,17
129,01
131,00
132,84
134,76
136,61
137,25
Tabulka č.2 - Výpočet typu použitého materiálu a jeho konstanty.
T=21,1°C
T=100°C
[°C-1]
B [K]
materiál
RPT100[Ω]
108,5
137,25
3,395*10-3
-
Platina
RFC1219[Ω]
91,79
23,65
-
1887,242
Polovodič
Tabulka č.3 - Naměřené a výpočtené hodnoty pro tepelné toky
mm
T1 [°C]
T2 [°C]
U [mV]
 [Wm-2]
[Wm-1K-1]
[Wm-1K-1]
Texgumoid
8,2
61,1
28,8
1,16
1068,36
0,271

Opaxit
6,5
60,0
32,0
2,10
1934,10
0,449
Překližka
9,5
61,2
32,1
0,46
423,66
0,138
Novodur
4,4
60,5
32,3
0,82
755,22
0,118
0,17
Bakelit
5,2
60,1
32,1
0,72
663,12
0,123
1,3-1,59
Sklo1
4
58,0
34,1
2,58
2376,18
0,398
0,6-1,05
Kamenina
7,8
58,9
34,4
1,81
1667,01
0,531
1,05-1,63
Sololit
3,6
60,0
35,2
0,94
865,74
0,126
Lino
1,5
59,0
36,2
1,83
1685,43
0,111
Sklo2
10
58,9
35,0
1,80
1657,80
0,694
1,16


Tabulka č.1 - Naměřené hodnoty pro impulsovou charakteristiku GM snímače
U
[V]
415
435
455
475
480
485
490
495
N
[imp/min]
11
403
1373
5242
6197
8904
10747
11821
U
[V]
515
535
585
635
685
711
735
N
[imp/min]
12217
12520
12434
12912
13510
14010
14749
Tabulka č.2 - Naměřené hodnoty pro určení vlivu stínící čiré folie(0,292mm)
folií
[n]
1
2
3
4
5
6
7
N
[imp/min]
23536
17539
12981
9601
7195
5255
3960
Tabulka č.3 - Naměřené hodnoty pro určení vlivu stínící žluté folie(0,154mm)
folií
[n]
1
2
3
4
5
6
N
[imp/min]
28149
24805
21562
18979
16601
14243
Tabulka č.4 - Naměřené hodnoty pro určení vlivu stínící bílé folie(2,4mm)
folií
[n]
1
2
3
N
[imp/min]
2066
105
75
Tabulka č.5 - Naměřené hodnoty pro stanovení mrtvé doby(U=600V)
Měření
č1
č2
č3
průměr
[Imp/min]
[Imp/min]
[Imp/min]
[Imp/min]
[Imp/s]
n1
31952
31864
31809
31875
531,25
n1+n2
58993
58634
59192
58940
982,33
n2
36179
35836
36317
36111
601,84

Tabulka č.1 – Naměřené a vypočtené hodnoty pro stanovení R a K
Zvyšování průhybu
Zmenšování průhybu
Průhyb
D
U2
U2
R1
D
U2
U2
R2
R
K
[mm]
[-]
[mV]
[mV]
[]
[-]
[mV]
[mV]
[]
[]
[-]
0
1712
0,856
0,000
0,000
1701
0,851
0,000
0,000
0,000
0,000
0,119050,9530,0970,02319000,9500,0990,0240,0242,0210,221011,0510,1950,04720941,0470,1970,0470,0472,0150,323011,1510,2950,07122911,1460,2950,0710,0712,0260,425011,2510,3950,09524911,2460,3950,0950,0952,0350,527011,3510,4950,11926891,3450,4940,1190,1192,0380,629011,4510,5950,14328851,4430,5920,1420,1422,0390,730901,5450,6890,16530781,5390,6890,1650,1652,0290,832841,6420,7860,18932791,6400,7890,1890,1892,0300,934761,738
0,882
0,212
3466
1,733
0,883
0,212
0,212
2,021
1
3669
1,835
0,979
0,235
3660
1,830
0,980
0,235
0,235
2,019
Průměr:
 
0,130
2,027
Tabulka č.2 – Naměřené hodnoty pro vypočet εn, σn a E
závaží
m
D
U2
U2
R
εn
σn
E
[kg]
[-]
[mV]
[mV]
[]
[-]
[MPa]
[MPa]
žádné
0
1964
0,982
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
závěs
2,845
1757
0,879
0,104
24,840
0,102
23,258
227,747
1kg
3,845
1685
0,843
0,140
33,480
0,138
31,433
228,367
2kg
4,845
1607
0,804
0,179
42,840
0,176
39,608
224,888
3kg
5,845
1534
0,767
0,215
51,600
0,212
47,783
225,246
5kg
7,845
1529
0,765
0,218
52,200
0,215
64,133
298,844
 
Průměr:
241,019
Tabulka č.3 – Naměřené hodnoty pro výpočet εt a μ
závaží
m
D
U2
U2
R
εt
εn
μ
[kg]
[-]
[mV]
[mV]
[]
[-]
[-]
[-]
žádné
0
2406
1,203
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
závěs
2,845
2465
1,233
0,030
7,080
0,027
0,102
0,263
1kg
3,845
2485
1,243
0,039
9,480
0,036
0,138
0,261
2kg
4,845
2507
1,254
0,051
12,120
0,046
0,176
0,261
3kg
5,845
2527
1,264
0,061
14,520
0,055
0,212
0,259
5kg
7,845
2527
1,264
0,061
14,520
0,055
0,215
0,256
 
Průměr:
0,260
Tabulka č.4 – Hodnoty pro výpočet závěsu
m
D
U2
U2/1kg
[kg]
[-]
[mV]
[mV.kg-1]
bez závaží
1964
0,982
 
0
1757
0,879
 
1
1685
0,843
-0,036
2
1607
0,804
-0,039
3
1534
0,767
-0,037
5
1529
0,765
-0,001

Tabulka č.1 - Základní charakteristika ultrazvukového snímače vzdálenosti
y
U
I
y
U
I
[mm]
[V]
[mA]
[mm]
[V]
[mA]
132
0,390
3,90
400
1,060
10,60
135
0,400
4,00
450
1,180
11,80
145
0,420
4,20
500
1,310
13,10
155
0,440
4,40
550
1,440
14,40
1650,4604,606001,56015,601750,5005,006101,59015,901850,5205,206201,61016,101950,5405,406251,62016,202050,5705,706301,64016,402150,5905,906351,65016,502250,6206,206401,66016,602350,6406,406451,67016,702500,6806,806501,68016,802750,7407,406551,70017,003000,8108,107001,82018,203500,9309,308002,06020,60
Tabulka č.2 - Směrová charakteristika ultrazvukového snímačevzdálenosti
U[V]
0,8
1
1,2
I[mA]
8
10
12
1[°]
-12,5
-10
-7,5

7,5
7,5
7,5

20
17,5
15
Tabulka č.3 - Závislost maximálního úhlu dopadu na materiálu
Materiál:
Karton
Hobra
Koberec
Plast
Molitan
l[mm]
400
500
400
500
400
500
400
500
300
500
max. 1[°]
-17,5
-12,5
-21
-16
-18
-
-12,5
-10,5
-18,5
-
max. 
17,5
12,5
19
14
10
-
12,5
10,5
20
-

Tabulka č.1 - Hodnoty změřené a vypočtené pro citlivosti nábojovou a napěťovou
f
US
Ui
I
Q
a
kq
ku
[Hz]
[mV]
[mV]
[mA]
[pC]
[m.s-2]
[pC.m-1.s-2]
[mV.m-1.s-2]
50
81,6
79,3
10
1,4191
1,3388
1,0600
1,7378
300
79,7
13
10
1,3861
1,3277
1,0439
1,7114
550
84,37,44101,46611,36001,07801,767280097,95,9101,70261,46071,16561,91091050107,35,07101,86611,55121,20301,97211300113,44,24101,97221,57851,24942,04821550802,29101,39131,26671,09841,80061800611,6101,06091,14100,92981,52422000581,47101,00871,15280,87501,4344
Tabulka č.2 - Naměřené a vypočtené hodnoty pro určení závislosti zrychlení na rychlosti
d
[cm]
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
U
[V]
0,703
1,125
1,391
1,656
1,953
2,188
2,406
2,469
2,469
2,469
v
[m/s]
0,611
0,864
1,058
1,221
1,365
1,496
1,616
1,727
1,832
1,931
a
[m/s2]
185,00
296,05
366,05
435,79
513,95
575,79
633,16
649,74
649,74
649,74
Tabulka č.3 - Změřené a vypočtené rezonanční kmitočty nosníku
fnaměřená
[Hz]
37,3
221,8
616
1206
1970
2950
4142
ai2
[-]
3,52
22,03
61,70
120,90
199,80
298,50
416,90
fbez kor.
[Hz]
38,99
244,03
683,46
1339,23
2213,22
3306,54
4618,08
fs kor.
[Hz]
35,17
220,14
616,54
1208,11
1996,52
2982,79
4165,92

Číslo úlohy:
1.
Jména:
Petr Štipčák
Datum:
19. listopadu 2004
Název úlohy:
Elektrolytický hladinoměr
Teplota:
20 °C
Vlhkost:
49 %
Tlak:
-- hPa
Zadání
Změřte nulovou (kompenzační) metodou závislost vodivosti G elektrolyt. snímače hladiny na hloubce ponoření h v celém rozsahu, při teplotě vody T = 20 °C, 40 °C a 60 °C.
Z hodnot naměřených v předchozí úloze stanovte teplotní součinitel měrné vodivosti (vlivzanedbejte) vztažený k teplotě 20 °C pro všechny měřené výšky hladiny a obě teploty.
Změřte závislost u2 = f1(h) pro = 20 °C, při U1 = konst.
a) s vyváženým mostem při h = hmin
b) s vyváženým mostem při h = hmax
c) s vyváženým mostem při h = 0,5(hmin+ hmax)
4) Navrhněte principiální řešení k odstranění teplotní závislosti G= f2(h)
5) Navrhněte metodu linearizace průběhu U2=f1(h)
6) Výsledky všech měření zpracujte tabulárně a graficky.
Schéma zapojení
Obr 2.1 Schéma zapojení
Teoretický úvod
Vodivost u elektrolytu je úměrná koncentraci látek přítomných v roztoku a silně závisí na teplotě. Pro vodivost elektrolytu G mezi elektrodami snímače s plochou elektrod S a vzdáleností d mezi nimi platí: [ S, Sm-1, m2 , m] (3.1)
kde ( je měrná vodivost [Sm-1]
Při konstantní teplotě roste měrná vodivost roztoku s jeho koncentrací (roste počet iontů). Teplotní závislost měrné vodivosti roztoku lze vyjádřit pro slabé koncentrace vztahem:
(3.2)
kde: je (T měrná vodivost při teplotě T,
(0 při vztažné teplotě T0,
(1, (2 jsou teplotní činitele vodivosti, (1 vody při teplotě místnosti (1.6 až 7.4) %/ °C, se stoupající teplotou (1 klesá.
Seznam přístrojů, přípravků a dokumentace
Laboratorní přípravek s vodivostním snímačem a skleněnou nádobou
Propojovací přípravek s vestavěným polomůstkem
Odporová dekáda
2x multimetr Voltcraft VC200G (2x ručkový multimetr DU20)
Školní stabilizovaný zdroj BK 127
Transformátor UNAZ 220V/24V, 5W
Regulační autotransformátor RA 0,8
Hg teploměr
Vařič a nádoba
Vypracování
Závislost vodivosti G na hloubce ponoření:
Výpočet: přepočet hloubky ponoření: (5.1)
Přepočet R na G: (5.2)
Obr 5.1: Závislost vodivosti hladinoměru na hloubce a teplotě
2) Stanovení teplotního součinitele β1:
Tab 5.4: Teplotní součinitel β1
Obr 5.2: Stanovení teplotního součinitele
Výpočet: Při výpočtu součinitele β vycházíme ze vztahu (3.2):
(5.3)
3)Měření závislosti u2=f1(h):
Tab 5.5: Závislost u2=f1(h)
Obr 5.3: Závislost u2=f1(h)
Závěr
Při zkoumání elektrolytického hladinoměru jsme v prvním měření, ponořovali hladinoměr do kapalin různé teploty a zkoumali závislost jeho vodivosti na hloubce ponoru a na teplotě. Měření hloubky ponoru na vodivosti snímače je lineární. Rovnice čidla jsou:
t=20şCG=2,09h + 1,4
t=38şCG=2,9h - 4,6
t=58şCG=4,11h + 6,1
Z naměřených hodnot prvního měření jsme odvozením ze vztahu (3.2) získali hodnotu teplotního součinitele, který se nám se vzrůstající hloubkou zvětšoval. Zvětšování β1 je nejspíš dáno postupným ohříváním samotného čidla při měření.
V dalším měření je zpracována závislost U2=f(h) při vyvážení můstku na určitou hodnotu.
Při vyvážení na hmin je průběh logaritmický,
Hmax je průběh exponenciální,
H(max-min)/2 je průběh exponenciální s minimem pro nastavenou hodnotu, a pak pro větší ponor má logaritmický průběh.
K odstranění teplotní závislosti G= f2(h) by se musel zkonstruovat prvek s opačným teplotním charakterem, buď sestavený ze součástek, nebo přivedený k µprocesoru, který by hodnoty přepočítával pomocí určené rovnice.
K linearizaci U2=f(h) musíme užít lomenou přímku.
Při měření jsem se pro nejmenší hodnoty ponoření čidla dopustil chyby, neboť spočtené hodnoty vycházejí v bodě 1 záporné, což je tedy pro pasivní čidlo nesmysl. Chyba byla v začátku měření, kdy jsem měřil od spodní hrany čidla (místo od hloubky pro spodní otvor čidla).
- -- -
Elektrolytický hladinoměr
SNÍMAČE NEELEKTRICKÝCH VELIČIN

Číslo úlohy:
2.
Jména:
Petr Štipčák
Datum:
26. listopadu 2004
Název úlohy:
Měření polohy dotykovými indukčnostními snímači
Teplota:
20 °C
Vlhkost:
46 %
Tlak:
-- hPa
Zadání
Změřte a do grafu vyneste základní charakteristiku indukčnostního transformátorového snímače a charakteristiky vypočítané z naměřených hodnot sekundárních napětí.
Z naměřených hodnot určete
a) citlivost snímače
b) zbytkové napětí
c) linearitu pro rozsah ±4 mm, ±6 mm, ±8 mm, ±10 mm a porovnejte s linearitou udávanou výrobcem
Výsledky zpracujte tabelárně a graficky.
Porovnejte naměřené výsledky s údaji výrobce snímače STI a zhodnoťte chybu měření.
Schéma zapojení
Obr 2.1 Schéma zapojení
Teoretický úvod
Indukčnostní snímače s otevřeným magnetickým obvodem v diferenčním uspořádání
Indukčnostní snímač s otevřeným magnetickým obvodem v diferenčním uspořádání (LVDT - Linear Variable Differential Transducer) je elektromechanické zařízení jehož výstupní napětí je úměrné poloze pohyblivého magneticky vodivého jádra. Snímač se skládá z primární cívky a dvou sekundárních cívek souměrně rozmístěných ve válcovitém profilu. Změnou polohy magneticky vodivého jádra se mění vzájemná magnetická vazba (činitel vazby) sekundárních cívek s cívkou primární.
Informaci o poloze jádra lze z výstupních sekundárních napětí získat dvojím způsobem:
- z rozdílu sekundárních napětí
- z poměru sekundárních napětí
Seznam přístrojů, přípravků a dokumentace
Laboratorní přípravek s indukčnostním snímačem STI, digitálním měřítkem Mitutoyo a svorkovnicí
Katalogový list snímače STI
HP 33120A funkční generátor
2x Multimetr HP34401A
Propojovací vodiče
Vypracování
1) Základní charakteristika indukčnostního transformátorového snímače: UP=1,5V
Tab 5.1: Naměřené a dopočítané hodnoty indukčního transformátorového snímače
Výpočet: U2VO = US1 - US2=3,682-0,947=2,735(5.1)
U2VP = (US1 - US2)/(US1 + US2)=(3,682-0,947)/(3,682+0,947)=0,5908(5.2)
+=(US1 + US2)=(3,682+0,947)=4,629(5.3)
Obr 5.1: Charakteristika indukčnosti snímače
Tab 5.2: Charakteristika indukčnosti snímače
Tab 5.3 : Charakteristika indukčnosti snímače
2) a) Určení citlivosti snímače: Citlivost určíme pro lineární část měření, tedy pro x= {0,10}.
(5.1)
Citlivost snímače je 113 mV mm-1V-1.
b) Zbytkové napětí: Ux=0=37mV.
c) Linearity: pro linearizaci platí vztah: (5.2)
linearita pro dané rozsahy: UP=1,5V:
korekce
b
a
±4
0,166683
0,029
±6
0,169231
0,03
±8
0,169983
0,029765
±10
0,16959
0,053818
Tab 5.4: Výpočet linearity
Výpočet: proveden funkcemi v excelu pomocí rovnic:
(5.3)
(5.4)
Tab 5.5: Výpočet odchylek a korekce měření
Tab 5.4: Korekční křivky
Výpočet největších odchylek: pro ±4 ~ 2,17%
±6 ~ 1,47%
±8 ~ 1,09%
±10 ~ 1,58%
Výpočty: Výpočty napětí provedeny ze vztahu (5.2). Pro rozsah ±4V je výpočet:
(5.5)
Výpočet korekce:(5.6)
Výpočet největších odchylek: (5.7)
Závěr
Provedli jsme základní měření na indukčnostním transformátorovém snímači a hodnoty vynesli do tabulky i do grafu. Z grafu je již patrný rozsah použitelnosti, tj. přesahujeme-li rozsah ±20mm výsledky začínají být nelineární. I výrobcem doporučovaný rozsah je ±10mm. Linearita v měřeném rozsahu je dána odčítáním napětí dvou sekundárních cívek.
Citlivost snímače jsme stanovili 113 mV mm-1V-1, zbytkové napětí: Ux=0=37mV a určili jsme
linearitu na daných rozsazích a navrhli korekci pro snímač. Spočetli jsme také největší chybu
měření: ±4 ~ 2,17%±6 ~ 1,47% ±8 ~ 1,09%±10 ~ 1,58%
Z korekčních křivek je patrné, že se nám ne úplně podařila nastavit nejmenší hodnota rozdílu dvou
sekundárních napětí, kterou jsme poté vztahovali k nule.
Výrobce udává pro UP=8V hodnoty: : ±4 ~ 1,5%±6 ~ 3,5%
Pro rozsah