background image

 

 

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: 12M1 

Zespół: A 

 

Data wykonania laboratorium: 11.01.2012  

Data oddania sprawozdania: 16.01.2012 

 

 

 
Lp 

 

Nazwisko i Imię 

 
Ocena 

 
Data 

1.  

Bartosik Michał 

 

 

2. 

Chramiec Marek 

 

 
 

3. 

Czubiak Grzegorz 

 

 

 
 
 

 
 
 

background image

 
 
 
1. Schemat układu pomiarowego: 

 

 

 

– siłownik 

– prądnica tachometryczna [V] 

– czujnik linkowy optoelektryczny [mm] 

– 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,  maksymalna 

prędkość 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], 
prze

mieszczenia [mm] oraz napięcia [V]. 

 
 
 
 
 
 
 

 

background image

4. Obliczenia i wykresy 

Przebiegi czasowe mierzonych parametrów: 
 

Czujnik linkowy optoelektryczny: 

 

 

Czujnik linkowy z enkoderem: 

 

 

Prądnica tachometryczna: 

 

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0

30

,2

5201

9

31

,4

8201

9

32

,7

1201

9

33

,9

4201

9

35

,1

72

01

9

36

,4

0201

9

37

,6

3201

9

38

,8

6201

9

40

,0

9201

9

41

,3

2201

9

42

,5

5201

9

43

,7

8201

9

45

,0

1201

9

46

,2

4201

9

47

,4

7201

9

48

,7

0201

9

49

,9

3201

9

51

,1

6201

9

52

,3

9201

9

53

,6

2201

9

54

,8

5201

9

56

,0

8201

9

57

,3

1201

9

x [m

m

t [s] 

x(t) 

-5

0

5

10

15

20

25

0

30

,2

5201

9

31

,4

8201

9

32

,7

1201

9

33

,9

4201

9

35

,1

7201

9

36

,4

0201

9

37

,6

3201

9

38

,8

6201

9

40

,0

9201

9

41

,3

2201

9

42

,5

5201

9

43

,7

82

01

9

45

,0

1201

9

46

,2

4201

9

47

,4

7201

9

48

,7

0201

9

49

,9

3201

9

51

,1

6201

9

52

,3

9201

9

53

,6

2201

9

54

,8

5201

9

56

,0

8201

9

57

,3

1201

9

V [m

/s]

 

t [s] 

V(t) 

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0

30

,2

5201

9

31

,4

8201

9

32

,7

1201

9

33

,9

4201

9

35

,1

7201

9

36

,4

0201

9

37

,6

3201

9

38

,8

6201

9

40

,0

9201

9

41

,3

2201

9

42

,5

5201

9

43

,7

8201

9

45

,0

1201

9

46

,2

4201

9

47

,4

7201

9

48

,7

0201

9

49

,9

3201

9

51

,1

6201

9

52

,3

9201

9

53

,6

2201

9

54

,8

5201

9

56

,0

82

01

9

57

,3

1201

9

U[V]

 

t [s] 

V(t) 

background image

 
 

Obliczyliśmy współczynnik skali dla prądnicy tachometrycznej, który wyniósł 0,100352 oraz 

wyskalowaliśmy czujnik linkowy z en koderem (współcz: 0,007346), który pokazywał nieprawdziwe 
wielkości prędkości.  
Na przemieszczeniu (z czujnika linkowego optoelektrycznego) wykonaliśmy operację różniczkowania w 
trzech zakresach po 5, 10 i 15 

punktów pomiarowych: 

 

 
Zestawienie wyników w postaci funkcji prędkości od czasu: 

 

 
 
 
 
 

-0,100000

-0,050000

0,000000

0,050000

0,100000

0,150000

0,200000

0

29

,9

1201

9

30

,8

0201

9

31

,6

92

01

9

32

,5

8201

9

33

,4

7201

9

34

,3

6201

9

35

,2

5201

9

36

,1

4201

9

37

,0

3201

9

37

,9

2201

9

38

,8

1201

9

39

,7

0201

9

40

,5

9201

9

41

,4

8201

9

42

,3

7201

9

43

,2

6201

9

44

,1

5201

9

45

,0

42

01

9

45

,9

3201

9

46

,8

2201

9

47

,7

1201

9

48

,6

0201

9

49

,4

9201

9

50

,3

8201

9

51

,2

7201

9

52

,1

6201

9

53

,0

5201

9

53

,9

4201

9

54

,8

3201

9

55

,7

2201

9

56

,6

1201

9

57

,5

0201

9

V(t) - co 15

v(t) - co 10

V(t) - co 5

-0,04

-0,02

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0

29

,9

1201

9

30

,8

0201

9

31

,6

9201

9

32

,5

8201

9

33

,4

7201

9

34

,3

6201

9

35

,2

5201

9

36

,1

4201

9

37

,0

3201

9

37

,9

2201

9

38

,8

1201

9

39

,7

0201

9

40

,5

9201

9

41

,4

8201

9

42

,3

7201

9

43

,2

6201

9

44

,1

5201

9

45

,0

4201

9

45

,9

3201

9

46

,8

2201

9

47

,7

1201

9

48

,6

0201

9

49

,4

9201

9

50

,3

8201

9

51

,2

72

01

9

52

,1

62

01

9

53

,0

5201

9

53

,9

4201

9

54

,8

3201

9

55

,7

2201

9

56

,6

1201

9

57

,5

0201

9

link + enkoder

link+ opto

pradnica

background image

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

rozrzut wyników pomiarów: 

 

 

 

Linkowy z 

enkoderem

 

Linkowy 

optoelektryczny

 

Pradnica 

tachometryczna

 

V srednia

 

0,0608

 

0,01751

 

0,01699

 

rozrzut

 

0,034865373

 

0,028656

 

0,027843

 

 
 

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.  

 
Do

bierając 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.