Download - L6_Masurarea vitezelor
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 1/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
MIJLOACE PENTRU
MASURAREA VITEZELOR
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 2/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Viteza liniara:
Viteza unghiulara:
t
SV
t
sv
t
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 3/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
• Viteza - mărime vectorială.
• Deoarece direcţia de deplasare a corpului în mişcare
este în majoritatea cazurilor cunoscută, traductoarele
de viteză dau la ieşire un semnal care reprezintămodulul vitezei şi eventual, sensul.
• Traductoare pentru măsurarea:
- vitezei unghiulară,
- viteza liniară.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 4/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor liniare
t
sv
Metoda directa:
determinarea distantei într-unanumit interval de timp,
cronometrarea timpului deparcurgere a unei anumitedistante.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 5/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
3. Determinarea vitezei prin măsurarea distanţei parcurse într-un intervalde timp cunoscut
• Metoda foloseşte un senzor optoelectronic incremental de deplasare.• Impulsurile primite de la un fotodetector sunt numărate într-un timp fix T.• O riglă gradată cu repere distanţate uniform cu x, se mişcă solidar cu mobilul şi se
găseşte între o sursă de RO şi un fotodetector.• Impulsul de durată T este obţinut de la un generator monoimpuls.• Impulsurile de la fotodetector sunt numărate pe durata T, cât timp poarta ŞI este
deschisă de impulsul de la generatorul monoimpuls.• Numărul înscris în numărător este N = f . T , unde f este frecvenţa impulsurilor de la
fotodetector.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 6/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor liniare
t
sv
Metoda directa:
determinarea distantei într-un anumit interval detimp,
cronometrarea timpuluide parcurgere a uneianumite distante.
x Sclock
contor
T
senzor
v
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 7/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
2. Determinarea vitezei prin cronometrarea timpului de parcurgere a uneidistanţe cunoscute
• Paralel cu traiectoria mobilului a cărui viteză se măsoară, în două puncte fixe se află două ansambluri optoelectronice formate din sursă optică şi fotodetector, ce lucrează prin reflexie.
• Distanţa între ansambluri este cunoscută şi se alege astfel încât să rezulte calculecât mai simple.
• Impulsul cu durată invers proporţională cu viteza mobilului (reflectorizant) se obţine folosind un circuit bistabil setat de impulsul dat de primul ansamblu fotoelectric şi resetat de impulsul dat de al doilea fotodetector.
• Viteza mobilului se calculează împărţind distanţa cunoscută dintre cele două sondefotoelectrice la durata impulsului obţinut la ieşirea bistabilului.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 8/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor liniare
t
sv
Metoda directa:
determinarea distantei într-unanumit interval de timp,
cronometrarea timpului deparcurgere a unei anumitedistante. 2A
1A
x
contor
vSTOP
f N
START
Flip_Flop
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 9/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor liniare
Metoda indirecta:
traductorul de tip motor liniar
t
sv
N – numarul de spire;
Ф – fluxul creat de magnetulcare este de forma
Ф=Ф0f(x)
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 10/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor liniare
Metoda indirecta:
traductorul de tip motor liniar
t
sv
•deplasare maxima de 50 mm,
•sensibilitate de 5 mv/m/s,
•liniaritate de 1 %.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 11/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor liniare
Metoda indirecta:
traductoare electrodinamice2
1
S
NN
S
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 12/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor unghiulare
Metoda indirecta:
traductoare electrodinamice
t
1
S
N
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 13/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor unghiulare
t
Folosesc stroboscopul (lampă
electronică de tip fulger), ce
produce impulsuri luminoase
cu frecvenţă reglabilă.
Funcţionarea lui se bazează pe
faptul că ochiul vede sistemul
rotitor în repaus cândfrecvenţa impulsurilor este
egală cu frecvenţa de rotaţie.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 14/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor unghiulare
Tahometrele mecanice (portabile)
cu dispozitiv centrifugal; cu dispozitiv cronometric;
vibratoare;
hidrocentrifugale;
pneumatice.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 15/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor unghiulare
Tahogeneratoarele:
sunt traductoare de turatie(generatoare de curent continuu sau alternativ)care genereaza un semnal de tensiuneproportional cu viteza unghiulara.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 16/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor unghiulare
Tahometrele mecanice cudispozitiv cetrifugal
• sunt caracterizate de oprecizie scăzută (2%), fiindprevăzute cu o cutie de
viteze, care le dă posibilitatea
de a fi utilizate în mai multedomenii de măsurare.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 17/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor unghiulare
Funcţionează pe baza
creşterii forţei centrifuge cu
pătratul turaţiei maselor de
rotaţie
Părţi componente: 1-ax de antrenare;2-pârghie; 3-greutăţi;4-piesă mobilă; 5-ghidaj;6-pârghii; 7-sector dinţat;8-pinion; 9-ac indicator;10-scară gradată.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 18/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Masurarea vitezelor unghiulare
• axul de antrenare 1 primeştemişcarea de la axul căruia i se
măsoară turaţia;
• mişcarea de rotaţie se transmite
pârghiilor 2 cu greutăţi, piesei mobile
ce culisează în ghidajul care are rolulde a transforma mişcarea de rotaţie
în mişcare de translaţie;
• de la ghidajul 5, prin intermediulpârghiei 6, mişcarea ajunge în zona
de prelucrare a semnalului pentru aputea fi afişată mărimea măsurată.
• domeniul de măsurare: 30 min-1..
48000 min-1(unităţi de turaţie).
• viteza unghiulară se calculează:
ω=2π/60[rad/sec]
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 19/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Tahogeneratoare de curent continuu
• Sunt dispozitive electrice construite pe principiul generatoarelor de curent continuu.• Dau la ieşire o tensiune continuă proporţională cu turaţia, cu nivele şi puteri ce permit
şi folosirea directă în instalaţiile de automatizare.• După modul de excitaţie, tahogeneratoarele de curent continuu sunt:
- cu excitaţie separată;
- cu magneţi permanenţi (mai folosite).• Rotorul este cilindric, disc sau pahar.• Constantele de timp la cele cu rotor cilindric sunt mai mici de 10 ms iar ale celor cu
rotoare tip disc sau pahar mai mici de 1 ms.• Ansamblul colector-perii fiind un redresor mecanic, tensiunea la ieşire nu este strict
continuă, cu ondulaţii datorită comutaţiilor periilor pe colector.• Gama de turaţii este de 50… 5000 rot/min, iar sensibilitatea 1…10 mV/rot/min.
Masurarea vitezelor unghiulare
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 20/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
• Tahogeneratoare de curent alternativ :
– sincrone - simple, generează tensiune alternativă sinusoidală monofazată, cu valoarea efectivă şi frecvenţa dependente de turaţie.
- au un stator bobinat pe miez din tole de OL electrotehnic şi rotor din magneţi permanenţi, cu mai multe perechi de poli.
- turaţii de lucru 100...5000 rpm, la turaţii mici crescând erorile. – asincrone.Caracteristici tehnice:
t.e.m. la 1000 rpm, turaţia maximă, frecvenţa t.e.m. la 1000 rpm, curent nominal,rezistenţa înfăşurării statorice.
Dacă informaţia este dată de tensiunea de ieşire, adaptorul conţine unredresor şi filtru de mediere.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 21/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
4. Traductor de turaţie cu senzor cu efect Hall
• Monitorizează viteze de rotaţie între 0,01 rpm şi 10000 rpm, în orice mediu.
• E un sistem complex, cu disc în impulsuri (dimensiuni şi materiale funcţie de aplicaţie)montat pe capătul arborelui în rotaţie sau carcasă în impulsuri (o brăţară din două pieseasamblate), pentru situaţiile când capătul arborelui nu este disponibil.
• Discul şi carcasa conţin 16 magneţi permanenţi de polaritate alternantă, al căror câmpmagnetic este monitorizat de un senzor intern cu efect Hall.
• Când discul sau carcasa se roteşte, alternanţa polilor magnetici prin dreptul senzoruluiHall creează o tensiune dreptunghiulară la ieşire, cu 8 impulsuri/rotaţie.
• Se măsoară frecvenţa impulsurilor de ieşire şi se compară cu valoarea fixată pentrusemnalizare (fixarea se face cu un comutator de game cu 2 poziţii şi 2 comutatoare
rotative cu 10 poziţii fiecare, pentru zeci şi unităţi).• Distanţa radială între senzor şi magneţi este de până la 12 mm, încât aceste traductoare
se pot folosi şi pentru arbori cu vibraţii mari.
U0
S
N
x
0U
aI
S
SN
S
N
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 22/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
5. Traductor de turaţie cu senzor capacitiv de poziţie
• Adaptorul electronic pentru acest traductor are un convertor sarcină – tens., unconvertorA - N şi microcontroler.
• Senzorul are un rotor plasat între două plăci stator coaxiale.
• Viteza de rotaţie se află măsurând variaţia unghiului d în dt şi calculândraportul = d /dt. Algoritmul dă poziţia unghiulară absolută, în gama 2 /Nrad, unde 2 /N = unghiul la centru al celor 4 sectoare emiţătoare. Informaţia unghiulară este eşantionată cu viteza 1/T.
• Viteza unghiulară se calculează ca diferenţa a 2 măsurători consecutive deunghi multiplicată cu viteza de eşantionare.
Emiţător Rotor Receptor
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 23/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
Traductoare de viteză liniară
1. Determinarea vitezei liniare din turaţie
Se face asociind viteza liniară cu o mişcare de rotaţie (ca la motoarele electrice rotativecare antrenează o cremalieră sau a unei role care calcă pe materialul ce sedeplasează liniar).
Principiul este următorul: se măsoară turaţia cu un traductor de turaţie şi, alegândconvenabil constanta traductorului, acesta poate indica direct valoarea vitezei.
Metoda este aplicabilă doar în cazurile când nu există alunecare.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 24/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
4. Vitezometru cu efect Doppler cu laser multilinie
• În varianta de bază se măsoară deplasarea de frecvenţă Doppler a radiaţiei laserreflectate înapoi de suprafaţa în mişcare.
• Sistemele convenţionale permit măsurarea vitezelor în gama km/s într-o perioadă deaproximativ 20s, cu rezoluţie temporală sub 50 ns.
• Deplasarea de frecvenţă Doppler, f este proporţională cu viteza v a punctului de împrăştiore a suprafeţei solide: f ~ f.v/c , unde f = frecvenţa laserului.
• Informaţia se obţine cu analizoare (interferometre Michelson sau Fabry-Perot), ce au însă contrast al franjelor şi gama scăzute.
• Pentru a mări contrastul trebuie mărită intensitatea radiaţiei laser.• Analiza deplasării de frecvenţă Doppler cere folosirea RO monocromatice cu lăţimea
spectrală sub gama spectrală liberă a interferometrului, uzual laser cu o frecvenţă.• Rezultate mai bune se obţin pentru RO multilinie: dacă mai multe radiaţii
monocromatice iluminează simultan interferometrul Fabry-Perot, fiecare radiaţie produce un sistem de franje de interferenţă. Când distanţa dintre liniile RO este egală cu gama spectrală liberă a interferometrului, franjele de interferenţă se suprapun.
• Cele mai bune rezultate s-au obţinut cu spectru de canale de la interferometrulFabry-Perot, care filtrează un fascicol colimat de la un laser de bandă largă.Interferometrul este transparent doar la frecvenţele optice în rezonanţă cu frecvenţa fundamentală a cavităţii, distanţa dintre frecvenţe fiind egală cu gama spectrală ainterferometrului.
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 25/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
5. Traductor de viteză cu senzor potenţiometric
• Pentru măsurarea vitezelor scăzute, sub 1 rot/min, metodele numerice uzualenecesită timp de măsurare mare, deoarece trebuie detectat cel puţin un frontcrescător al semnalului de la senzorul de viteză, în timpul de măsurare.
• Senzorul de viteză cu potenţiometru rezistiv fără contact are acurateţe 0,8 % pentruviteza de 1 rot/min, într-un timp de măsurare de 0,2 s.
Inversor
V0 Cint
Coff
Vio
R0
Integrator Comparator
-+
-+
Vs /2
Is
Cc R1
R2
Rss
VR
OscilatorMartin
modificat
5/17/2018 L6_Masurarea vitezelor - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/l6masurarea-vitezelor 26/26
MIJLOACE PENTRU MASURAREA VITEZELOR
• Dezavantaje:- erori datorate timpului de întârziere t d al circuitului de procesare;- tensiuni de decalaj şi curenţi de polarizare ai integratorului şi comparatorului;- zgomot mare de eşantionare, în special pentru timp scurt de măsurare.• Dezavantajele se elimină măsurând mai multe perioade ale semnalului de ieşire din
oscilator şi obţinând o viteză medie.
• Vi0
t
Ti
ti tii+1
Tii+1
Panta = (I0 – Is)/Cint