MĂSURAREA VITEZEI. ( t)

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "MĂSURAREA VITEZEI. ( t)"

Ολυμπία Χριστόπουλος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 MĂSURAREA VITEZEI 8.1. Generalităţi Viteza, prin definiţie, este o mărime vectorială. În general, traductoarele furnizează un semnal care reprezintă modulul vitezei şi, eventual, sensul. Dacă un punct material este în mişcare pe o dreaptă, atunci, notând cu x(t) poziţia sa la momentul t faţă de origine, viteza va fi: dx () ( t) v t = [ m / s] (8.1) dt Dacă un punct material este în mişcare circulară, notând cu ϕ(t) poziţia sa unghiulară la momentul t faţă de origine, viteza unghiulară va fi: dϕ () ( t) ω t = [ rad / s] (8.2) dt De regulă, în loc de viteză unghiulară se foloseşte mărimea denumită turaţie sau viteză de rotaţie, care reprezintă numărul de rotaţii executate de corpul solid într-o unitate de timp şi se măsoară în rot/min sau rot/s. Principale aparate care permit măsurarea pe cale electrică a turaţiilor sunt: tahogeneratorul, tahometrul cu curenţi turbionari, tahometre cu impulsuri, stroboscopul de turaţii, giroscopul cu fibră optică şi laser Tahogeneratoare de c.c. Tahogeneratoarele de c.c. sunt generatoare de c.c. care furnizează la ieşire o tensiune continuă proporţională cu turaţia având nivele şi puteri care permit folosirea directă în instalaţiile de automatizare. Statorul (inductorul) este realizat cu magneţi permanenţi, rotorul (indusul) fiind bobinat şi prevăzut cu colector. Mărimea de ieşire este o tensiune practic continuă, obţinută la bornele colectorului, valoarea ei fiind proporţională cu turaţia rotorului; odată cu schimbarea sensului de rotaţie al rotorului se schimbă şi polaritatea tensiunii de ieşire. Schema de principiu a unui tahogenerator de c.c. cu magneţi permanenţi şi rotor cilindric este prezentat în figura 8.1. Fig Schema constructivă a unui tahogenerator de c.c. K carcasa; MP magneţi permanenţi; SM şunturi magnetice; C colector; P perii; R - rotor Caracteristica statică a tahogeneratorului de c.c. la mersul în gol este liniară: E = k n (8.3) 1/7

2 E tensiunea electromotoare; n turaţia, [rot/min]; k Tg sensibilitatea tahogeneratorului dependentă de: numărul de perechi de poli, fluxul dat de magneţii permanenţi, etc. La mersul în sarcină tensiunea la borne este: U = E k n I R I ΔU (8.4) e k i n I căderea de tensiune ce reprezintă reacţia indusului; R A I căderea de tensiune pe bobina tahogeneratorului; ΔU p căderea de tensiune la perii. i Deoarece potrivit legii inducţiei electromagnetice tahogeneratoarele de c.c. au sensibilităţi reduse, ele nu pot funcţiona corect la turaţii mici. De regulă gama de turaţii acoperită este de 5 5 rot/min. Tahogeneratoarele de c.c. se utilizează numai în buclele de reacţie ale sistemelor de reglare automată a turaţiei, când informaţia privind sensul de rotaţie este absolut necesară. Dezavantajele utilizării tahogeneratoarelor de c.c. pentru măsurarea turaţiei sunt legate de existenţa colectorului, cu toată problematica sa (fiabilitate scăzută, necesitatea filtrării ulterioare a tensiunii de ieşire, etc.) Tahogeneratoare de curent alternativ Tahogeneratoarele de curent alternativ sunt generatoare de c.a. având o construcţie inversată faţă de tahogeneratorul de c.c. şi anume: rotorul (inductorul este realizat cu magneţi permanenţi), iar statorul (indusul) este bobinat. Tensiunea indusă în stator are amplitudinea şi frecvenţa proporţionale cu turaţia rotorului (oricare din aceste mărimi pot fi folosite pentru măsurarea turaţiei), neexistând nici o informaţie asupra sensului de rotaţie. Traductoarele de c.a. pot fi de tip sincron sau asincron. Traductoarele de c.a. sincrone sunt alcătuite din următoarele două subansamble: statorul, realizat din tole de oţel şi este bobinat; rotorul, construit din magneţi permanenţi care alcătuiesc mai multe perechi de poli. A p Fig Schema constructivă a tahogeneratorului de c.a. de tip sincron Domeniul turaţiilor de lucru este 1 rot/min 5 rot/min. În acest domeniu, tensiunea electromotoare este sinusoidală: 2πn 2π e () t = w k w Φ sin nt (8.5) 6 6 n - turaţia, [rot/min]; w - numărul de spire; k w - o constantă care depinde de felul înfăşurării; φ - amplitudinea fluxului 2/7

3 Valoarea efectivă a tensiunii electromotoare induse este proporţională cu turaţia: π 2 E = w k w Φ n (8.6) Traductoare de turaţie cu elemente fotoelectrice Aceste traductoare folosesc elemente sensibile de tip fotoelectric care detectează variaţiile unui flux luminos, dependente de viteza de rotaţie, folosind în acest scop un dispozitiv modulator acţionat de axul care se roteşte. După felul cum se obţine variaţia de flux luminos, dispozitivele modulatoare pot fi: cu întreruperea fluxului luminos; cu reflexia fluxului luminos. Fig Element sensibil de tip fotovoltaic cu întreruperea fluxului luminos Structura în cazul variantei cu întreruperea fluxului luminos este alcătuită, în principal, dintr-un element fotoelectric EF şi o sursă de radiaţii luminoase SL în spectrul vizibil sau infraroşu, între care se află un disc opac D prevăzut cu orificii (repere) aşezate pe un cerc cu centrul în centrul discului (sau discul este transparent şi reperele sunt opace). Discul este montat pe axul a cărui turaţie se măsoară, iar elementul fotoelectric şi sursa de radiaţii luminoase sunt aliniate pe o dreaptă paralelă cu axul. EF şi SL se află la o distanţă de câţiva milimetri, în aşa fel încât, atunci când un orificiu se găseşte pe dreapta ce uneşte SL cu EF, radiaţia luminoasă să producă deblocarea elementului fotoelectric. Când discul se găseşte cu partea opacă între EF şi SL, elementul fotoelectric este blocat. SL şi EF sunt prevăzute cu lentilele L 1 şi L 2 pentru focalizare. Dacă discul, antrenat de arbore, se roteşte, orificiile discului trec succesiv prin calea de lumină dintre SL şi EF, permiţând să se obţină astfel impulsuri luminoase. Acestea, ajungând pe EF, sunt convertite cu ajutorul unor circuite electronice, în impulsuri de natura unei tensiuni electrice, a căror frecvenţă este egală cu viteza de rotaţie a discului (în rot/s) multiplicată cu numărul de găuri, deci printr-o relaţie: z - reprezintă numărul de găuri; n turaţia, [rot/min]. f = z n (8.7) Toate elementele menţionate, inclusiv circuitele electronice, sunt încapsulate, pentru ca funcţionarea să nu fie perturbată de lumina mediului ambiant sau de zgomote de natură electromagnetică Determinarea vitezei liniare prin cronometrarea timpului de parcurgere a unei distanţe cunoscute Paralel cu traiectoria mobilului, în punctele fixe x 1 şi x 2 se găsesc două sonde fotoelectrice cu reflexie cu fototranzistor SF 1 şi SF 2. Distanţa x 2 -x 1 =L este cunoscută şi se alege în aşa fel încât să rezulte calcule mai simple. Pe mobilul M se aplică o bandă reflectorizantă 3/7

4 Fig Determinarea vitezei prin măsurarea timpului de parcurgere a unei distanţe cunoscute Când mobilul ajunge cu BR în dreptul reperului x 1, sonda fotoelectrică SF 1 dă un impuls care pune bistabilul B în starea 1" (iniţial acesta era în starea "), iar când ajunge cu BR în dreptul reperului x 2 sonda fotoelectrică SF 2 dă un impuls care pune bistabilul B în starea. Notând cu t durata impulsului dat de bistabil (şi care reprezintă de fapt timpul în care mobilul parcurge distanţa L) împărţirea L/t se face cu ajutorul unei scheme cu inversarea 4/7

5 Fig Schema constructivă a unui tahogenerator de c.c. K carcasa; MP magneţi permanenţi; SM şunturi magnetice; C colector; P perii; R - rotor Fig Schema constructivă a tahogeneratorului de c.a. de tip sincron Fig Element sensibil de tip fotovoltaic cu întreruperea fluxului 5/7

Sonda aoptica Fasciculul de lumina emis de dioda sondei este reflectat de catre o banda reflectorizanta plasata pe suprafata elementului masurat.

6 Traductor de cuplu tip arbore. Special conceput pentru masurarea cuplului in regim static si dinamic. Masoara cuplul in ambele directii. Are un sistem integrat de masurare a turatiei si a unghiului de rotatie. Tahogenetaor a. Sonda aoptica Fasciculul de lumina emis de dioda sondei este reflectat de catre o banda reflectorizanta plasata pe suprafata elementului masurat. Un senzor sensibil la lumina detecteaza fasciculul de lumina si il converteste in semnal de frecventa, proportional cu viteza de rotatie. b. Sonda de contact Un fascicul de lumina emis de dioda este reflectat de catre oglinda aflata in miscare de rotatie, situata in interiorul varfului sondei. Un traductor sensibil la lumina detecteaza frecventa semnalului luminos, care este proportional cu viteza de 6/7

7 Fig Determinarea vitezei prin măsurarea timpului de parcurgere a unei distanţe 7/7

Σχετικά έγγραφα

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi" Iaşi 2014 Fie p, q N. Fie funcţia f : D R p R q. Avem următoarele