Fizičko tehnička merenja
– Laboratorijski vežba – Neki metodi merenja ugaone brzine osovine
strana 1 od 6
VII VEŽBA
7.
NEKI METODI MERENJA UGAONE BRZINE OSOVINE
Digitalni uređaju za merenje ugaone brzine rade na principu generisanja povorke impulsa čija se
frekvencija meri digitalnim frekvencmetrima. Pri tome svaki obrt osovine generiše jedan ili više
impulsa. An
alogni pretvarači daju jednosmerni ili naimenični napon čija se vrednost prikazuje na
analognom voltmetru koji meri efektivnu vrednost.
Optoelektronski pretvarači
– osovina prilikom jednog obrta više puta preseca svetlosni zrak koji pada
na fotodetektor či
me se generiše povorka impulsa.
Inkrementalni pretvarači
–
isti princip rada kao i elektrooptički pretvarači stim što se umesto jednog
koriste dva fotodetektora koji generišu elektronske impulse fazno pomerene za
π čime se može
odrediti smer obrtanja osovine.
Blizinski pretvarač
–
usled prisustva metalnih objekata na izlazu senzora se generišu elektični
implusi. Kao metalni objekti najčešće se koristi točak sa zubcima od feromagnetnog materijala.
Stroboskop –
Optički instrument za merenje brzine obrtaja motora čije se rad zasniva na
karakteristikama ljudskog oka. Na osovini motora postoji uočljiv detalj koji se obasjava bjeskalicom.
Kada se izjednači brzina obrtaja motora i frekvencija bljeskalice pomenuti detalj prividno miruje.
7.1.
ZADATAK VEZBE
a)
Ispitati siste
m za merenje ugaone brzine motora sa čoperom i
opto
električnim pretvaračem. Snimiti
relativnu promenu ugaone brzine motora u zavisnosti od napona.
b)
Ispitati (demonstrirati) rad ure
đaja za merenje ugaonog pomeraja i ugaone brzine pomoću
inkrementalnog optoel
ektronskog pretvarača.
c)
Proučiti primenu blizinskog pretvarača na bazi vrtložnih struja za merenje ugaone brzine motora
proveriti u nekoliko tačaka prethodno snimljenu karakteristiku motora.
d)
Izvršiti merenje ugaone brzine motora pomoću stroboskopa.
7.2.
MERENJE FREKVENCIJE I TRAJANJA PERIODE
Uprošćena blok šema jednog frekvencmetra prikazana je na sl.
7.1
. Signal čija se
frekvencija meri vodi
se na ulaz pojačavača čiji se ulazni naponski nivo može podešavati.
Regulacijom ulaznog nivoa postiže
se da signali šuma male amplitude ne utiču na merenje. Pojačan signal vodi se na jedan od dva ulaza
logičkog
"I"
kola. Na drugi ulaz "I"
kola dovodi se pravougaoni impuls čije trajanje
T
precizno iznosi
1 s
ili nekoliko desetih delova sekunde, što se podešava na prednjoj ploči instrumenta. Generisanje
periode
T
bazira se na tačno određenoj frekvenciji kvarcnog ostilatora, obično
10 MHz
f
, i delioca
frekvencije sa 10 ,
7, 6,...,1
n
n
. Na izlazu "I" kola dobija se paket od
N
T f
impulsa, čiji se broj
očitava na indikatoru frekvencmetra. Ako je
1 s
T
, brojač pokazuje
N
T f
impulsa, što je brojno
jednako frekvenciji ulaznog signala. signala.
Merač periode, koji se naziva i tajmer, prikazan je blok šemom na sl.
7.1
. Signal čija se perioda
meri dovodi se n
a ulaz pojačavača sa promenljivim ulaznim naponskim nivoom. Time se obezbeđuje
da šum sa amplitudom ispod određene granice ne unosi greške u merenju. Pojačani signal se vodi na
sistem logičkih kola koja imaju zadatak da formiraju jedan pravougaoni impuls č
ije je trajanje
p
T
jednako jednoj periodi
T
ili dekadnom umnošku periode ulaznog napona,
,
1, 10, 100
p
T
nT n
.
Impuls trajanja
p
T
vodi se na jedan od ulaza logičkog
"I"
kola. Na drugi ulaz "I" kola dolazi signal iz
kvarcnog oscilatora visoke frekvencije
0
f
. Broj impulsa
N
koji registruje brojač na izlazu
"I"
kola
iznosi
0
p
N
f
T
. Na primer, ako je
p
T
T
, i
0
10 MHz
f
, broj
N
predstavlja dužinu periode
izraženu u jedinicama 0.1 µs .
Fizičko tehnička merenja
– Laboratorijski vežba – Neki metodi merenja ugaone brzine osovine
strana 2 od 6
Slika 7.1. Blok šema frekvenonetra.
Ne ulazeći u detaljno razmatranje merenja frekvencije i periode, biće ukazano na sledeće
pravilo.Ako signal ima visoku frekvenciju, onda je merenje frekvencije preciznije od merenja periode.
Važi i obrnuto – kod niskofrekventnih signala bolja preciznost se dobija pri merenju periode.
Slika 7.2
. Blok šema merača periode (tajmera).
Primer. Ako frekvencija signala iznosi približno 50 Hz , frekvencmetar koji ima za bazu brojanja
interval
1 s
T
registrovaće oko 50 impulsa. Sva digitalna merenja imaju nesigurnost od najmanje ±1
impuls, što u ovom slučaju predstavlja grešku od 2
%. Perioda ovog istog signala, je oko
7
200000 10
s
. Ako se perioda meri koristeći kvarcni oscilator frekvencije
0
10 MHz
f
, brojač
registuje približno
200000
N
impulsa. U ovom slučaju nesigurnost od ±1 impuls predstavlja grešku
od samo 0.0005 %.
Obrnuta situacija bi bila pri frekvenciji od 200 kHz . Tada greška frekvencmetra iznosi 0.0005 %,
a greška tajmera 2 %. Može se potražiti odgovor na pitanje pri kojoj frekvenciji
f
je preciznost
frekvencmetra i tajmera jednaka. Za vremensku bazu
T
brojač frekvencmetra registruje,
Nf
f T
impulsa. Tajmer koji meri jednu periodu i koristi takt generator frekvencije
0
f
daje u tom slučaju
0
/
Nf
f
f
impulsa. Podjednaka preciznost tajmera i frekvencmetra dobija se ako je
Nf
Nt
, tj. pri
frekvenciji
1/ 2
0
(
/
)
f
f
T
. Za
1 s
T
i
0
10 MHz
f
dobija se
3.3 kHz
f
.
7.3.
PRINCIPI MERENJA UGAONE BRZINE
Za merenje ugaone brzine osovine motora, generatora i drugih rotacionih mašina koristi se veliki
broj metoda. Pored mehaničkih uređaja, tahometara, primenjuju se razni tipovi indukcionih,
