Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
Pomiary prędkości kątowej.
[Na podstawie mat z lab Automatyki Napedu „Uklady_pomiaru_predkosci_obrotowej”]
Czujniki stosowane do pomiaru prędkości obrotowej można podzielić na:
· Czujniki bezpośrednio przetwarzające prędkość obrotową na syngla elektryczny- prądniczka tachometryczna
· Czujniki określające prędkość obrotową poprzez różniczkowanie kąta obrotu- przetworniki obrotowo-impulsowe z wyjściem cyfrowym lub analogowym, przetworniki kodowe oraz resolwery.
Prądniczki tachometryczne są czujnikami bezpośrednio przetwarzającymi prędkość obrotową na sygnał elektryczny. Podczas obrotu wirnika prądniczki tachometrycznej w polu magnetycznym magnesów trwałych stojana wzbudza się w uzwojeniach wirnika napięcie przemienne. Jest ono następnie prostowane w układzie komutatora mechanicznego ze specjalnymi szczotkami. Na zaciskach prądniczki występuje napięcie biegu jałowego, proporcjonalne do prędkości obrotowej n. Nie jest wymagane przy tym dostarczanie dodatkowej energii, jak ma to miejsce w przypadku innych czujników.
Przetworniki obrotowo-impulsowe (en kodery) wytwarzają impulsy, których ilość jest proporcjonalna do kąta obrotu. Mierząc w ten sposób przebytą drogę kątową w określonym czasie można określić prędkość obrotową. Zastosowanie dwóch wyjść sygnałów (A i B) przesuniętych względem siebie, umożliwia określenie kierunku obrotu. W przypadku obrotu w prawo sygnał A wyprzedza sygnał B (co oznacza, że zbocze narastające sygnału A występuje przy niskim poziomie sygnału B), dla obrotu w lewo sygnał B wyprzedza sygnał A. Dodatkowo zwykle stosowany jest dodatkowy sygnał wyjściowy (oznaczany przez Z,N lub RM), umożliwiający określenie położenia przetwornika w ramach jednego obrotu. Dla wyeliminowania zakłóceń przesyłane są też zanegowane sygnały A,B i RM. Przetwornik obrotowo- impulsowy zbudowany jest z tarczy złożonej z pól przeźroczystych i nieprzeźroczystych oraz z zespołu nadajnik-odbiornik optyczny. Zespoły nadajników-odbiorników zbudowane są z układów diód LED, o elektronicznie kompensowanej zmianie jasności.
Przetworniki obrotowo-kodowe bezpośrednio podają informację o położeniu wirnika. Informacja ta jest przekazywana w postaci cyfrowej, poprzez łącze równoległe lub szeregowe. Budowa przetwornika obrotowo-kodowego jest podobna do obrotowo-impulsowego, większa jest jednak ilość ścieżek i układów optycznych. Najczęściej ścieżki optyczne tworzone są z wykorzystaniem kodu Greya. Dostępne są także przetworniki obrotowo-kodowe wykorzystujące czujniki magnetyczne zamiast układów optycznych.
Resolwery to specjalne maszyny elektryczne wyposażone w dwa uzwojenia w stojanie oraz jedno uzwojenie w wirniku. Uzwojenia w stojanie przesunięte są w przestrzeni o kąt 90 stopni elektrycznych. Resolwer umożliwia odczyt położenia bezwzględnego w ramach jednego obrotu wirnika.
[Na podstawie skrypt do Metrologii. Ćw 19. Pomiary prędkości obrotowej]
Metody pomiaru prędkości dzielimy na:
· Analogowe- charakteryzują się ciągła postacią sygnału opisującego prędkość obrotową
· Cyfrowe
Pomiarów analogowych dokonujemy za pomocą prądnicy tachometrycznej prądu stałego, prądu zmiennego asynchroniczna lub prądu zmiennego synchroniczna.
Prądnica tachometryczna prądu stałego wykonywana jest zwykle jako prądnica z umieszczonymi na stojanie magnesami trwałymi, natomiast na wirniku nawinięte jest uzwojenie, którego końce wyprowadzone są na zewnątrz przez komutator i szczotki. Wirujące uzwojenie przecina pole magnetyczne, w wyniku czego indukuje się siła elektromotoryczna, której wartość wprost proporcjonalna do prędkości obrotowej n. Zaletą tej metody jest możliwość określenia kierunku obrotu- zmiana kierunku obrotów powoduje zmianę biegunowości napięcia wyjściowego.
Prądnica tachometryczna prądu przemiennego synchroniczna posiada nieruchome uzwojenie i wirujący magnes trwały. Wirujące pole magnetyczne w prądnicy z wirującym magnesem trwałym powodują indukowanie się zmiennego napięcia w uzwojeniu stojana proporcjonalnego do prędkości obrotowej. Większa niezawodność wynikająca z braku komutatora. Nie można jednak określić kierunku wirowania.
Prądnica tachometryczna prądu przemiennego asynchroniczna zbudowana jest podobnie jak dwufazowy silnik asynchroniczny. Stojan posiada dwa uzwojenia przesunięte względem siebie o kąt 90stopni. Zasilane prądem przemiennym uzwojenie wzbudzenia wytwarza zmienne pole magnetyczne. Pole to indukuje w wykonanym z materiału przewodzącego wirniku prądy wirowe. Jeżeli wirnik się obraca, powstaje składowa magnetyczna skojarzona z drugim uzwojeniem stojana. Napięcie indukowane w tym uzwojeniu ma częstotliwość równą częstotliwości napięcia wzbudzenia a jego amplituda jest proporcjonalna do prędkości obrotowej wirnika.
Elektromagnetyczny przetwornik obrotowo-impulsowy zbudowany jest z zamocowanego na wale koła zębatego wykonanego z materiału ferromagnetycznego oraz odmagnesowanego obwodu magnetycznego z nawiniętą cewką. Wirowanie koła zębatego zmienia strumień magnetyczny w magnetowodzie, co powoduje indukowanie w cewce siły elektromotorycznej.
Optyczny przetwornik obrotowo-impulsowy zbudowany jest z zamocowanej sztywno na wale tarczy, na obwodzie której znajdują się szczeliny. Po jednej stronie tarczy umieszczone jest źródło światła, po drugiej fotoelement. W trakcie obrotu tarczy strumień światła jest okresowo przerywany, a sygnał elektryczny na wyjściu czujnika fotoelektrycznego zależny jest od zmian położenia tarczy. Liczba impulsów jest równa liczbie szczelin, które przeszły przez pole strumienia świetlnego.
Dodatkowo warto obejrzeć strony:
...