Кухарчук В.В., Кучерук В.Ю., Долгополов В.П., Грумінська Л.В. Метрологія та вимірювальна техніка

Подождите немного. Документ загружается.

Структурна схема засобу вимірювання залежності

()

M наведена на

рис.7.24.

мi

ОК

ПД

МС

Вимірювальний перетворювач

M С U

Рисунок 7.24

З метою підвищення швидкодії і точності вимірювання залежності

()

M розглянемо метод неперервного контролю. Зовнішній привідний дви-

гун, що представляє собою електричну машину з редуктором, який з невели-

кою наперед заданою швидкістю обертає ротор об’єкта контролю (ОК) і одно-

часно вимірюється момент на його роторі та кутове положення ротора протя-

гом одного повного оберту ротора. Швидкість обертання ротора ОК

має бути

такою, щоб відтворити умови досліду короткого замикання

(S )≈ 1

, але щоб на

протязі часу вимірювання залежності

()

температура обмоток статора

ОК не перевищила розрахункове робоче значення.

Вимірювання здійснюють за таким алгоритмом. Об’єкт контролю вста-

новлюють на основі вимірювального перетворювача жорстко і його ротор за

допомогою муфти МС з’єднують з вихідним валом привідного двигуна ПД, а

живлення ОК і ПД відбувається від електричної мережі за допомогою

пускових

пристроїв. ПД на основі вимірювального перетворювача встановлено баланси-

рно. Процесом вимірювального контролю керує мікропроцесорна система

MCU. Перед вмиканням привідного двигуна і об’єкта контролю до електричної

мережі в оперативній пам’яті MCU встановлюється початкова адреса і довжина

буфера, в якому будуть зберігатися масиви виміряних значень моменту і кута

повороту ротора. Потім MCU

переходить на програму запуску ОК і ПД. Приві-

дний двигун обертає через муфту ротор об’єкта контролю. В результаті конт-

рольований параметр M

передається з ротора ОК на муфту МС і на корпус

привідного двигуна. При цьому на сенсор зусилля (СЗ) через вимірювальний

важіль діє сила Q

, пропорційна M

пi

. Напруга U

на виході сенсора зусилля,

пропорційна

, через аналого-цифровий перетворювач MCU записується в

оперативну пам’ять. Після завершення одного повного оберту ротора ОК при-

відний двигун і об’єкт контролю знеструмлюють, а в оперативній пам’яті MCU

сформується масив виміряних значень сили

. Причому адреса масиву ви-

міряних значень упорядкована за кутовим положенням ротора. Після цього ви-

значається масив (рис.7.25) результатів вимірювання пускового моменту

MQgl

пimi

=⋅⋅, де g- прискорення вільного падіння; l - довжина вимірюва-

льного важеля.

, Нм

Рисунок 7.25

Суттєвим недоліком методу неперервного контролю залежності

= ()α є часткове порушення умови виконання досліду КЗ (S ≠ 1), що при-

водить до появи методичної похибки (рис.7.26). З метою вилучення мето-

дичної похибки та зменшення впливу випадкової похибки від дії дисипативних

моментів замість асинхронного привідного двигуна застосовано кроковий.

996 1

000 0

988 0

9920

976 0

9800

9720

968

, %

Рисунок 7. 26

Суть покрокового методу полягає в тому, що вимірювання залежності

пускового моменту від кутового положення ротора здійснюється в покроко-

вому режимі роботи крокового двигуна, причому вимірювання пускового мо-

менту здійснюється в режимі зупинки у кожному кутовому положенні ротора

після завершення перехідного процесу в перетворювачі.

Структурна схема засобу вимірювання, що реалізує покроковий

метод,

наведена на рис.7.27.

CPU

ХР

ВВ

кн

БКК

СЗ

МПК

N[8]

N[4]

ЕВН

Рисунок 7.27

Основними складовими наведеної схеми є: ОК - об’єкт контролю; МС -

муфта спряження; КД - кроковий двигун; ХР - хвильовий редуктор; ВВ - вимі-

рювальний важіль з довжиною

l; СЗ - сенсор зусилля; МПК - мікроконтролер;

ЕВН - електронний варіатор напруги ; БККД - блок керування кроковим двигу-

ном.

Метод реалізується в такій послідовності. В момент часу, коли мікрокон-

тролер через БККД встановлює на вході крокового двигуна 4-бітовий двійко-

вий код і фіксує його в початковому кутовому положенні α

B, з певною затрим-

кою МПК формує також 8-бітовий двійковий код на вході електронного варіа-

тора, в результаті чого на ОК подається номінальна напруга живлення U

кн

B. Піс-

ля завершення перехідного процесу в перетворювачі, вимірюється пуско вий

момент і встановлюється за допомогою КД нове кутове положення ротора.

Контрольні питання

1. Дайте характеристику сучасного стану мікропроцесорних засобів.

Розкрийте функції, що виконуються мікропроцесорами у вимірювальних

системах.

Наведіть архітектуру мікропроцесорної системи.

Перерахуйте основні способи зменшення похибок у мікропроцесорних

засобах вимірювань.

Які похибки відносять до процесорних похибок вимірювань?

Дайте загальну характеристику мікроконтролерів фірми ATMEL.

Структурна схема і алгоритм роботи мікропроцесорного частотоміра.

Структурна схема і алгоритм роботи мікропроцесорного фазометра.

Структурна схема і алгоритм роботи мікропроцесорного засобу вимірю-

вання струму і напруги.

10.

Структурна схема і алгоритм роботи вимірювального каналу потужності.

11.

Структурна схема і алгоритм роботи мікропроцесорного тахометра.

12.

Структурна схема і алгоритм роботи мікропроцесорного вимірювача ков-

зання.

13.

Структурна схема і алгоритм роботи мікропроцесорного вимірювача мо-

менту інерції.

14.

Структурна схема і алгоритм роботи мікропроцесорного вимірювача пу-

скового моменту.

Література

1.Основы метрологии и электрические измерения / Под ред. Е.М.Душина.

–Л.: Энергоатомиздат, 1987. –480с.

2.Электрические измерения / Под ред . В.Н.Малиновского. –М.: Энергоа-

томиздат, 1985. –416с.

3.Электрические измерения / Под ред. А.В.Фремке и Е.М.Душина. –Л.:

Энергия, 1980. –357с.

4.Евтихиев Н.Н. и др. Измерение электрических и неэлектрических вели-

чин. Учебное пособие. –М.: Энергоатомиздат, 1990. –352с.

5.Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. –

М.: Высшая школа, 1989. –375с.

6.Куликовский К.Л., Купер В.Я. Методы и средства измерений. Для сту-

дентов вузов. –М.: Энергоатомиздат, І966. –452с.

7.Методи і засоби вимірювання електричних величин у прикладах та зада-

чах. Навчальний

посібник для електротехнічних спеціальностей.

В.І.Бондаренко, О.П.Давиденко, В.І.Дякін та ін. –Київ: УМКВО, 1990. –157с.

8.Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А.А. Измерительная техника. –М.: Высшая

школа, 1991. –384с.

9.Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. -М.: Мир, 1985. –272с.

10.Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерите-

льной техники. -

К.: Выща школа, 1983 . –455с.

11.Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. –К.: Выща

школа, 1980. –458с.

12.Орнатський П.П. Вступ до методології науки про вимірювання. –К.:

ІСДО, 1994. –246с.

13.Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред.

П.В.Новицкого. –М.: Энергоатомиздат, 1975. –394с.

14.Измерения в промышленности. Справочник / Под ред. П.Профоса. –М.:

Металлургия

, 1980. –580с.

15.Проненко В.И., Якирин Р.В. Метрология в промышленности . –К.: Тех-

ніка, 1979. –393с.

16.Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Технологические измере-

ния и приборы. –М.: Высшая школа, 1989. –456с.

17.Поджаренко В.О., Кухарчук В.В. Вимірювання і комп’ютерно-

вимірювальна техніка. –Київ: УМК ВО, 1991. –240с

18.Поджаренко В.О., Кухарчук В.В., Кулаков П.І., Кучерук В.Ю. Метро-

логія та вимірювальна техніка. Лабораторний практикум. Навчальний посіб-

ник. –Вінниця: ВДТУ, 2001. –115с.

19.Головко Д.Б., Рего К.Г., Скрипник Ю.О. Основи метрології та вимірю-

вань. –К.: Либідь, 2001. –408с.

20.Головко Д.Б., Скрипник Ю.О. Методи

і засоби частотно-дисперсійного

аналізу речовин та матеріалів: Фізичні основи. –К.: ФАДА, ЛТД, 2000. –200с.

21.Головко Д.Б., Скрипник Ю.О. Методи і засоби частотно-дисперсійного

аналізу речовин та матеріалів: Вимірювальні схеми та прилади. –К.: ФАДА,

ЛТД, 2000. –196с.

22.Таланчук П.М., Скрипник Ю.О., Дібровний В.О. Засоби вимірювання в

автоматичних інформаційних та керуючих системах. –К.: Райдуга, 1994. –672с.

23.Полішко С.П., Трубенок О.Д.

Точність засобів вимірювань. -К.: Вища

школа, 1992. –192с.

24.Азизов А.М., Гордов А.Н. Точность измерительных преобра-зователей.

–Л.: Энергия, 1975. – 254с.

25.Володарський Є.Т., Кухарчук В.В., Поджаренко В.О., Сердюк Г.Б. Ме-

трологічне забезпечення вимірювань і контролю. –Вінниця: ВДТУ, 2001. –

219с.

26.ДСТУ 2681-94. Метрологія. Терміни та визначення. –К.: Держстандарт

України, 1994. – 68с.

27.Бичківський Р.В., Зорій В.І., Столярчук П.Г. Основи метрологічного за-

безпечення: Навчальний посібник. –Львів: Видавництво Львівського універси-

тету “Львівська політехніка”, 1999. –180с.

28.Чабан В. Чисельні методи. –Львів: Видавництво Національного універ-

ситету “Львівська політехніка”, 2001. –186с.

29.Электрические измерения электрических и неэлектрических величин /

Под ред Е.С.Полищука. –К.:

Выща школа, 1984. –359с.

30.Поліщук Є.С. Методи та засоби вимірювань неелектричних величин:

Підручник. – Львів: Видавництво Державного університету “Львівська політе-

хніка”, 2000. –360с.

31.Поліщук Є.С. та ін. Метрологія та вимірювальна техніка. –Львів: “Бес-

кид-Біт”, 2003. –544с.

32.Зорі А.А., Коренєв В.Д., Хламов М.Г. Методи , засоби, системи вимірю-

вань

і контролю параметрів водних середовищ. –Донецьк: РВА Донату, 2000. –

386с.

33.Ю.Шульц. Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практи-

ков. –М.: Энергоатомиздат, 1989. –288с.

34.Демидова-Панферова Р.М. и др. Задачи и примеры расчетов по элект-

роизмерительной технике. –М.: Энергоатомиздат, 1990. –192с.

35.Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства. Л.: Энергоатоми-

здат, 1989. –224с.

36.Окоси

Т. И др. Волоконно-оптические датчики. –Л.: Энергоатомиздат,

1990. –256с.

37.Соболев В.И. Информационно-статистическая теория измерений. –М.:

Машиностроение, 1983. –224с.

Навчальне видання

Василь Васильович Кухарчук, Володимир Юрійович Кучерук,

Володимир Петрович Долгополов, Лариса Валентинівна Грумінська

Метрологія та вимірювальна техніка

Навчальний посібник

Оригінал-макет підготовлено В.В.Кухарчуком

Редактор В.О.Дружиніна

Видавництво ВНТУ «УНІВЕРСУМ-Вінниця»

Свідоцтво Держкомінформу України

серія ДК № 746 від 25.12.2001

21021, м.Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, ВНТУ

Підписано до друку Гарнітура Times New Roman

Формат 29,7 х 42

Папір офсетний

Друк різографічний Ум. друк. арк.

Тираж 200 прим.

Зам. №

Віддруковано в комп’ютерному інформаційно-видавничому центрі

Вінницького національного технічного університету

Свідоцтво Держкомінформу України

серія ДК № 746 від 25.12.2001

21021, м.Вінниця, Хмельницьке шосе, 95, ВНТУ