MĚŘENÍ NEELEKTRICKÝCH VELIČIN

Prezentace na téma: "MĚŘENÍ NEELEKTRICKÝCH VELIČIN"— Transkript prezentace:

1 MĚŘENÍ NEELEKTRICKÝCH VELIČIN
ELEKTRICKÉ MĚŘENÍ MĚŘENÍ NEELEKTRICKÝCH VELIČIN PŘEVODEM NA NAPĚTÍ A DALŠÍMI METODAMI

2 MĚŘENÍ TEPLOTY PŘEVODNÍKY TEPLOTY NA ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ - odporové
- polovodičové Odporové převodníky - tzv. platinové teploměry – Pt 100 – R=100W/20°C - provedení – Pt spirála uvnitř keramického nebo skleněného pouzdra - vyznačují se: = linearitou změny odporu s teplotou = velkým rozsahem teplot měření (1796°) = menší citlivostí na malé změny teploty = zvětšováním R s růstem teploty R Rt=Ro(1+aDt) t °C

3 Polovodičové převodníky - termistory - polovodičové diody
- přechody BE tranzistorů Termistory - různá provedení od perličkových po konstrukce pro montáž na např. chladiče výkonových zařízení - větší citlivost na teplotní změny než Pt, ale nelineární - menší teplotní rozsah měření (polovodiče) Diody, tranzistory - využívá se teplotní závislosti napětí přechodu PN - téměř lineární závislost U = f(t) – DU cca 2mV / °C - omezený rozsah teplot, které lze měřit (Si °C) R TERMISTOR t °C

4 PŘEVOD TEPLOTA / NAPĚTÍ
NEJČASTĚJŠÍ PROVEDENÍ - odporové nebo termistorové čidlo v můstku CITLIVĚJŠÍ PROVEDENÍ - dvojice čidel v můstku R NTC R R Uo ~ t °C Uo ~ t °C c c c c NTC R Pt R Uref Uref

5 Můstkové zapojení – citlivá reakce na relativně malou změnu odporu Pt nebo NTC
Dvojice čidel způsobuje rychlejší rozvážení můstku, tím i větší změnu výstupního napětí na stejnou změnu teploty Pro dosažení nejlepší citlivosti v obou zapojeních musí být hodnoty R stejné, jaké má Pt nebo NTC Výstupní napětí se zesílí na hodnotu, odpovídající číselně hodnotě měřené teploty – nastavuje se zesílením zesilovače

6 PŘECHOD PN JAKO ČIDLO POUŽÍVÁ SE ZAPOJENÍ DIODY NEBO PŘECHODU B-E V PROPUSTNÉM SMĚRU S KONSTANTNÍM ZDROJEM PROUDU ZMĚNOU TEPLOTY SE ZMĚNÍ NAPĚTÍ PŘECHODU PN V ŠIROKÉM TEPLOTNÍM ROZSAHU O CCA 2mV/°C JEHO VELIKOST SE POROVNÁ S REFERENČNÍM NAPĚTÍM TAK, ABY PO ZESÍLENÍ BYLA HODNOTA OPĚT ČÍSELNĚ ROVNA TEPLOTĚ

7 MĚŘENÍ TLAKU, TAHU, HMOTNOSTI
ČIDLA PRO MĚŘENÍ – TENZOMETRY PROVEDENÍ - ODPOROVÉ - PIEZOELEKTRICKÉ TENZOMETR ODPOROVÝ Rm = r * l/S Na papíře napařená odporová dráha Papír nalepený na pružnou podložku, namáhanou tahem, tlakem …. Dochází k prodloužení dráhy a tím ke zvětšení odporu Rm – odporová měřicí dráha Rt – kompenzace vlivu teploty l Rt Rm Rm

8 TENZOMETRY PIEZOELEKTRICKÉ - KRYSTALOVÉ nebo PIEZOKERAMIICKÉ
V obou případech tenká destička piezomateriálu, na kterém jsou napařeny kovové plochy jako elektrody Jeden konec piezoelektrické destičky je pevně uchycen, na druhý působí síla. Ohybem destičky se na elektrodách vytvoří značně velké napětí F F U~F Uspořádání s odporovým tenzometrem L F L+ dL

9 INDUKČNÍ SNÍMAČE NEČASTĚJI PROVEDENÍ JAKO DIFERENCIÁLNÍ
- dvě cívky s jedním společným jádrem - jádro jako čidlo pohybu spojené se sledovaným objektem - pohyb jádra indukčnost jedné cívky zvětšuje, druhé cívky zmenšuje - v můstku působí indukčnosti proti sobě – zvětšení citlivosti - využití pro měření lineárního posunu, podle provedení pro velký nebo malý posun - jedna cívka s pevným magnetem - pro měření vibrací (indukce napětí pohybem cívky)

10 PROVEDENÍ A ZAPOJENÍ L1 L2 Uo - l 0 + l cívky L1 L2 ~ l L2 L1 - D l
VELKÝ POSUN MALÝ POSUN DIFERENCIÁLNÍ ZAPOJENÍ jádro L1 L2 R c R Uo - l l cívky c L1 L2 ~ l uzavřené jádro L2 L1 c - D l +D l U ~ D l

11 F U ~ MĚŘENÍ INTENZITY A FREKVENCE VIBRACÍ
DYNAMICKÝ MIKROFON NEBO REPRODUKTOR PRINCIPY MĚŘENÍ Velký posun - pohybem jádra do L1 roste L1 a klesá L2 a naopak Malý posun - posunem se u jedné cívky zvětšuje a u druhé zmenšuje vzduchová mezera uzavřeného jádra – L1 roste, L2 klesá nebo naopak Vibrace - pohyb cívky v poli pevného magnetu indukuje střídavé napětí úměrné velikosti vibrací - frekvence napětí odpovídá frekvenci vibrací VIBRACE F pružná membrána cívka magnet amplituda U ~ frekvence

12 KAPACITNÍ SNÍMAČE C = e * S / d
PODLE ÚČELU POUŽITÍ JEDNODUCHÉ NEBO DIFERENCIÁLNÍ MĚŘICÍ KONDENSÁTORY POTŘEBNÁ CITLIVOST SE ŘEŠÍ MŮSTKOVÝM ZAPOJENÍM (DIFERENCIÁLNÍ C) NEBO SE MĚŘÍ KAPACITA A PŘEVÁDÍ NA MĚŘENOU VELIČINU VYUŽITÍ NAPŘ. PRO MĚŘENÍ ÚHLOVÉHO POSUNU, VÝŠKY HLADINY NEVODIVÉ KAPALINY, TLOUŠŤKY NÁTĚROVÉ HMOTY NEBO IZOLACE NA VODIVÝCH MATERIÁLECH C = e * S / d

13 PROVEDENÍ A ZAPOJENÍ C1 C2 -D w +D w C1 C2 MĚŘENÍ ÚHLU NATOČENÍ
MŮSTEK S DIFERENCIÁLNÍ KAPACITOU (viz můstek s L) PROVEDENÍ - dva statory C1 a C2 otočného kondensátoru - společný rotor napojený na hřídel, na kterém se mění úhel natočení - podle směru a velikosti natočení vznikne úměrné napětí - zapojení jako diferenciální můstek s cívkami, místo nich C1 a C2 (také střídavé napájení můstku) C1 C2 hřídel -D w +D w C1 C2

14 e0 e e0 h MĚŘENÍ VÝŠKY HLADINY NEVODIVÉ KAPALINY MĚŘENÍ TLOUŠŤKY LAKU
MĚŘICÍ PRACOVIŠTĚ PODSTATA MĚŘENÍ - spočívá v měření kapacity, která je přímo úměrná měřené veličině a ve vyjádření její hodnoty v jednotkách měřené veličiny - nevodivá kapalina představuje dielektrikum, které má větší er, než vzduch. Kondensátor je vzduchový, ponořen do kapaliny, která představuje permitivitu větší – tím je větší kapacita podle výšky hladiny (aktivní plocha) - tloušťka laku představuje veličinu nepřímo úměrnou kapacitě kondensátoru, který tvoří plocha kovové sondy proti ploše lakovaného kovu Cm ~ h vzduch e0 h e e0 lak - d Cm ~ d sonda kov MĚŘÍČ KAPACITY Cm

15 MĚŘENÍ OTÁČEK PATŘÍ DO SKUPINY ČASTO MĚŘENÝCH VELIČIN
V TECHNICKÉ PRAXI POTŘEBUJEME BUĎ ZNÁT, KONTROLOVAT, NASTAVOVAT NEBO SEŘIZOVAT OTÁČKY STROJŮ, PŘÍSTROJŮ NEBO MOTORŮ REALIZACE - MECHANICKÝMI OTÁČKOMĚRY (tachometry) - PŘEVODEM OTÁČEK NA NAPĚTÍ - PŘEVODEM OTÁČEK NA IMPUZY ELEKTRICKY MĚŘÍME NAPĚTÍ NEBO IMPULZY

16 PŘEVOD NA NAPĚTÍ TACHODYNAMO
- dynamo téměř bez mech. odporu, s lineárním převodem otáček na stejnosměrné napětí TACHOGENERÁTOR - alternátor téměř bez mech. odporu, s lineárním převodem otáček na střídavé napětí pevný magnet cívka-rotor hřídel pevný magnet cívka-rotor komutátor U ~ n U ~ n hřídel kartáče n n Převodní charakteristika nelze určit směr otáček +U Převodní charakteristika lze určit směr otáček ~U n n - U

17 PŘEVOD OTÁČEK NA NAPĚTÍ JE ZALOŽEN NA PRINCIPU INDUKCE NAPĚTÍ V CÍVCE, KTERÁ SE OTÁČÍ V PERMANENTNÍM MAGNETICKÉM POLI kde rychlost je úměrná otáčkám TACHODYNAMO – prostřednictvím komutátoru generuje stejnosměrné napětí s polaritou podle smyslu otáček TACHOGENERÁTOR – generuje střídavé napětí, neumí určit směr otáček VLASTNÍ MĚŘENÍ – na výstupu nějaký voltmetr se stupnicí v otáčkách (zpravidla se určují za minutu) U ~ B * l * v

18 IMPULSNÍ MĚŘENÍ OTÁČEK
OTÁČKY NA IMPULSY LZE PŘEMĚNIT: - FOTOELEKTRICÝM SNÍMAČEM - MAGNETOELEKTRICKÝM SNÍMAČEM - SNÍMÁNÍM ELEKTRICKÝCH IMPULSŮ, KTERÉ SOUVISEJÍ S OTÁČKAMI (spalovací motory, snímají se nejčastěji impulzy ze zapalovací cívky) VLASTNÍ MĚŘENÍ LZE REALIZOVAT: - PŘEVODEM FREKVENCE NA NAPĚTÍ A TO MĚŘIT - OSCILOSKOPEM POROVNÁVÁNÍM FREKVENCE - ČITAČEM IMPULSŮ

19 PŘEVOD NA IMPULZY FOTOELEKTRICKÝ SNÍMAČ FEV – fotoelektrický vysílač
FEP – fotoelektrický přijímač Jedna otáčka – jeden impuls Víc plošek – víc impulsů MAGNETOELEKTRICKÝ SNÍMAČ MS – magnetický snímač - na principu Hallovy sondy - jazýčkové relé Dvojice magnetů - vyvážení Pevné magnety Lesklá plocha FEV n n FEP MS

20 Signál ze snímacího obvodu musí být upraven pro vstup do čitače
MĚŘENÍ OSCILOSKOPEM Frekvenci impulsů porovnáme s frekvencí normálového generátoru a přepočítáme na otáčky za minutu MĚŘENÍ ČITAČEM SO – snímací obvod TI – tvarovač impulsů ČI – čitač impulzů D – displej Signál ze snímacího obvodu musí být upraven pro vstup do čitače Digitální hodnota odpovídá právě počtu otáček Pro 1n = 1 imp platí že f = n/s n/min = f/60 1500n/min~25Hz SO TI ČI D

21 S E L S Y N Y DVOJICE TŘÍFÁZOVÝCH MOTORKŮ VZÁJEMNĚ ELEKTRICKY PROPOJENÝCH A SPOLEČNĚ NAPÁJENÝCH STŘÍDAVÝM NAPĚTÍM VINUTÍ ROTORŮ STATORŮ M2 M1 Ustř (24V)

22 PRINCIP ČÍNNOSTI JE ZALOŽEN NA GENEROVÁNÍ TŘÍFÁZOVÉHO PROUDU VE STATOROVÉM VINUTÍ SELSYNU, POHYBUJE-LI SE NAPÁJENÝ ROTOR JSOU-LI OBA SELSYNY PROPOJENY A ROTORY NAPÁJENY, VYVOLÁ POHYB JEDNOHO ROTORU SOUHLASNÝ POHYB DRUHÉHO ROTORU VYUŽITÍ PRO SLEDOVÁNÍ, KONTROLU NEBO ŘÍZENÍ OTÁČIVÉHO POHYBU NA DÁLKU (ROTACE ANTÉN, KONTROLA SMĚRU VĚTRU A POD.) S PŘÍKLAD: Uspořádání pro sledování směru větru S1, S2 - selsyny Z V S1 J S2 Elektrický spoj