Блок испытания датчиков линейного положения (395)

При испытаниях датчиков линейного положения используется блок 395, позволяющий изменить и измерить положение воздействующего объекта относительно датчика (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Блок испытания датчиков линейного положения.

1 – датчик установленный в каретку вертикального перемещения;

2 – рукоятка вертикального перемещения;

3 – линейка вертикального перемещения. Отсчет производится по риске на корпусе датчика. Ось датчика совпадает с осью объекта воздействия (поз. 8) когда риска датчика указывает на деление 100 мм вертикальной линейки;

4 – каретка горизонтального перемещения;

5 – ручка горизонтального перемещения;

6 - линейка горизонтального перемещения. В положении 0 лицевая сторона объекта воздействия касается торца корпуса датчика.

7 – зажим;

8 – объект воздействия.

При испытании бесконтактный датчик устанавливают в каретку вертикального перемещения (1, рис.2.1), а зажим с объектом воздействия в каретку горизонтального перемещения(7,8,4, рис.2.1). Вращая рукоятку вертикального перемещения (2, рис.2.1) устанавливают риску на корпусе датчика с лицевой стороны на отметку
100 мм вертикальной линейки (3, рис.2.1). Закрепленный в зажиме объект воздействия (7 и 8, рис. 2.1) устанавливают в отверстия нижнего ряда каретки горизонтального перемещения (4, рис.2.1). Вращением ручки горизонтального перемещения (5, рис.2.1) добиваются, чтобы лицевая поверхность объекта воздействия касалась торца датчика. По горизонтальной линейке (6, рис. 2.1) отсчитывают смещение нуля горизонтальной шкалы. Величина смещения обычно составляет 0…3 мм. В дальнейшем, при измерении расстояния между датчиком и объектом воздействия полученное смещение вычитают из величины, измеренной по горизонтальной линейке.

Блок испытания датчиков линейного положения позволяет исследовать статическую пространственную характеристику датчика. Механизм горизонтального перемещения удаляет или приближает объект воздействия к датчику, а механизм вертикального перемещения смещает продольную ось датчика относительно оси объекта воздействия. Измеряя выходной сигнал датчика, строим его зависимость от расстояния до объекта воздействия и величины смещения продольных осей объекта и датчика.

2.1. Испытание бесконтактных выключателей

Испытываются оптический, емкостный и индуктивный бесконтактные выключатели. При приближении к ним объекта воздействия выходной сигнал выключателя переключается из состояния логического 0 (низкий уровень выходного напряжения) в состояние логической 1 (высокий уровень выходного напряжения). Испытываются бесконтактные выключатели следующих типов:

1. Оптический бесконтактный выключатель ВБО-М18-76У-3111-С.

2. Емкостный бесконтактный выключатель ВБЕ-Ц30-96У-2111-ЗА.

3. Индуктивный бесконтактный выключатель ВБИ-Ц30-89У-2111-З.

Параметры выключателей приведены в каталоге (файл sensor.pdf).

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

Цель работы

1) Определить границы зоны включения/выключения бесконтактного выключателя.

2) Исследовать зависимость границы зоны включения/выключения от свойств объекта воздействия.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Испытываемый бесконтактный выключатель и закрепленный в зажиме объект воздействия устанавливаются в каретки вертикального и горизонтального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (395) как показано на рис. 2.1.

Ручкой вертикального перемещения риска на корпусе выключателя устанавливается на отметку 100 мм вертикальной линейки. Ручкой горизонтального перемещения указатель зажима устанавливается на 0 горизонтальной линейки.

Бесконтактный выключатель подключается к источнику питания +24 В блока счетчика импульсов А2 (409). Напряжение на выходе бесконтактного выключателя измеряется мультиметром блока А3 (509.3). Общая для бесконтактных выключателей схема электрическая соединений приведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема электрическая соединений при
испытании бесконтактных выключателей.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков счетчика импульсов А2 (409) и мультиметров А3 (509.3). Для измерения выходного напряжения бесконтактного выключателя можно использовать любой из мультиметров блока А3 (509.3). После включения питания цепь готова к работе.

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.

· Установите бесконтактный выключатель в каретку вертикального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (рис. 2.1). Ручкой вертикального перемещения установите риску на корпусе выключателя на отметку 100 мм вертикальной линейки.

· Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений. Для подключения выхода датчика к мультиметру используйте щупы из комплекта мультиметра.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

· Включите выключатель «СЕТЬ» блоков счетчика импульсов А2 и блока
мультиметров А3.

· Определите, на какие объекты реагирует выключатель выбранного типа. Поочередно подносите объекты к торцу выключателя на расстояние 5..10 мм и наблюдайте за выходным сигналом выключателя. Оптический выключатель не работает при расстояниях до объекта воздействия менее 5 мм. Удаляйте объект от датчика и оцените расстояние, на котором происходит включение (выключение) датчика. В некоторых случаях это расстояние может превышать диапазон перемещений горизонтальной каретки. Если емкостный выключатель включен даже при отсутствии объекта воздействия (горит светодиод на корпусе датчика), необходимо уменьшить его чувствительность регулятором на заднем торце корпуса. Винт регулятора необходимо повернуть на несколько оборотов до погасания светодиода.

· Установите зажим с выбранным объектом воздействия в каретку горизонтального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (рис. 2.1). Ручкой горизонтального перемещения подведите объект воздействия вплотную к торцу датчика и по горизонтальной линейке измерьте величину смещения нуля (обычно 0…3 мм). В дальнейшем полученное смещение нуля необходимо вычитать из отсчета расстояния по горизонтальной линейке.

· Ручкой горизонтального перемещения постепенно отодвигайте объект воздействия от бесконтактного выключателя и зафиксируйте расстояние, на котором произойдет переключение выходного напряжения. Обратите внимание, что, оптический бесконтактный выключатель отключен, когда объект находится на расстоянии менее 5 мм от датчика. С увеличением расстояния оптический выключатель включается и отключается лишь при увеличении расстояния до объекта. Для объекта белого цвета расстояние отключения может превысить 100 мм. Емкостный выключатель имеет на заднем торце корпуса регулятор чувствительности, позволяющий изменять расстояние включения/отключения выключателя.

· Повторите опыт при приближении объекта к датчику. Из-за гистерезиса характеристики выключателя расстояния его включения и отключения не совпадают.

· Повторите измерения предыдущих пунктов при смещении осей датчика и объекта воздействия. Поскольку характеристика датчика симметрична, достаточно выполнить измерения при отклонении датчика от оси объекта лишь в одну сторону.

· Результаты измерений занесите в таблицу и постройте на плоскости границы области включения и отключения выключателя.

· Повторите измерения для объектов других размеров и свойств.

2.2. Испытание индуктивного датчика линейного положения

Испытывается бесконтактный индуктивный датчик с аналоговым (токовым) выходом типа ДПА-Ф60-40У-2110-Н (описание в sensor.pdf).

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

1) Определить зависимость выходного тока датчика от расстояния до объекта воздействия.

2) Исследовать зависимость характеристики датчика от свойств объекта воздействия.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Испытываемый индуктивный датчик и закрепленный в зажиме объект воздействия устанавливаются в каретки вертикального и горизонтального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (395) как показано на рис. 2.1.

Ручкой вертикального перемещения риска на корпусе выключателя устанавливается на отметку 100 мм вертикальной линейки. Ручкой горизонтального перемещения указатель зажима устанавливается на 0 горизонтальной линейки.

Индуктивный датчик подключается к источнику питания +24 В блока счетчика импульсов (409). В зависимости от расстояния до объекта воздействия ток на выходе индуктивного датчика изменяется в пределах 1,25…20 мА при нагрузке не более 600 Ом. Для измерения тока к выходу датчика подключается миллиамперметр (мультиметр, блок 509.3). Схема электрическая соединений для испытания индуктивного датчика приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема электрическая соединений при
испытании индуктивного датчика.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков счетчика импульсов А2 (409) и мультиметров А3 (509.3). Для измерения выходного тока индуктивного датчика можно использовать любой из мультиметров блока А3 (509.3). После включения питания цепь готова к работе.

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.

· Установите индуктивный аналоговый датчик в каретку вертикального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (рис. 2.1). Ручкой вертикального перемещения установите риску на корпусе выключателя на отметку 100 мм вертикальной линейки.

· Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

· Включите выключатель «СЕТЬ» блоков счетчика импульсов А2 и блока
мультиметров А3.

· Определите, на какие объекты реагирует индуктивный аналоговый датчик. Поочередно подносите объекты к торцу датчика и наблюдайте за изменением выходного тока датчика.

· Установите зажим с выбранным объектом воздействия в каретку горизонтального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (рис. 2.1). Ручкой горизонтального перемещения подведите объект воздействия к торцу датчика и по горизонтальной линейке определите смещение нуля (обычно 0…3 мм). Для определения точного расстояния между объектом воздействия и датчиком, полученную величину смещения нуля необходимо вычитать из отсчета расстояния по горизонтальной линейке.

· Ручкой горизонтального перемещения постепенно отодвигайте объект воздействия от бесконтактного выключателя и измеряйте выходной ток датчика. Рекомендуемый диапазон изменения расстояния между датчиком и объектом 0…50 мм.

· Повторите опыт при приближении объекта к датчику. Из-за гистерезиса характеристики датчика могут не совпадать.

· Повторите измерения предыдущих пунктов при смещении осей датчика и объекта воздействия. Поскольку характеристика датчика симметрична, достаточно выполнить измерения при отклонении датчика от оси объекта лишь в одну сторону.

· Результаты измерений занесите в таблицы и постройте графики полученных зависимостей.

· Повторите измерения для объектов других размеров и свойств.

2.3. Испытание резистивного датчика положения

Испытывается резистивный аналоговый датчик (переменный резистор).

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

Определить зависимость выходного напряжения датчика от положения его указателя.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Испытываемый резистивный аналоговый датчик (2, рис.2.4) устанавливается в каретку горизонтального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (1, рис.2.4) как показано на рис. 2.4.

Указатель датчика (3, рис.2.4) переместить в крайнее левое (относительно корпуса датчика) положение (см. рис. 2.4) и ручкой горизонтального перемещения (4, рис. 2.4) установить указатель датчика (3, рис.2.4) на отметку 0 горизонтальной линейки
(5, рис.2.4).

Резистивный датчик подключается к источнику питания +5 В блока счетчика импульсов А2 (409). Напряжение на выходе резистивного датчика (гнезда «0…5 В» и «0 В») измеряется мультиметром блока А3 (509.3). Схема электрическая соединений для испытания резистивного датчика приведена на рис. 2.5.

Рис. 2.4. Установка для испытания резистивного датчика положения

1 – блок испытания датчиков линейного положения;

2 – резистивный аналоговый датчик положения;

3 – движок датчика;

4 – ручка горизонтального перемещения;

5 – горизонтальная линейка.

Рис. 2.5. Схема электрическая соединений при
испытании резистивного аналогового датчика.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков счетчика импульсов А2 (409) и мультиметров А3 (509.3). Для измерения выходного напряжения резистивного датчика можно использовать любой из мультиметров блока А3 (509.3). После включения питания цепь готова к работе.

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.

· Установите испытываемый резистивный аналоговый датчик (2, рис.2.4) в каретку горизонтального перемещения блока испытания датчиков линейного положения (1, рис.2.4) как показано на рис. 2.4.

· Указатель датчика (3, рис.2.4) переместить в крайнее левое относительно корпуса датчика положение (см. рис. 2.4) и ручкой горизонтального перемещения (4, рис. 2.4) установить указатель датчика (3, рис.2.4) на отметку 0 горизонтальной линейки
(5, рис.2.4).

· Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений рис. 2.5.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

· Включите выключатель «СЕТЬ» блоков счетчика импульсов А2 и блока
мультиметров А3.

· Рукой передвигайте указатель датчика вдоль горизонтальной линейки и измеряйте выходное напряжение датчика при нескольких положениях указателя. Полный ход указателя датчика равен 100 мм.

· Результаты измерений занесите в таблицу и постройте график полученной зависимости.

3. Испытание датчика углового положения

Испытывается датчик углового положения (инкрементный энкодер с механическими контактами).

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

Испытание цифрового датчика углового положения выполненного на основе механического инкрементного энкодера и цепей устранения дребезга механических контактов.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

При выполнении работы используется блок испытания датчика углового положения А4 (396) рис 3.1. В блоке А4 установлен механический инкрементный энкодер (ECW1J-B24-BC0024, описание ECW1J.pdf), имеющий 24 фиксированных положения на оборот, т. е. измерение угла производится с шагом 360/24=15 градусов. Если вал энкодера находится в одном из фиксированных положений, то оба выходных контакта разомкнуты. При повороте вала энкодера на один шаг контакты А и В последовательно замыкаются: при повороте по часовой стрелке контакт А замыкается раньше В, при повороте против часовой стрелки В замыкается раньше А. Импульсы напряжения с замкнутых контактов подсчитываются счетчиком, содержимое которого соответствует полному углу поворота вала энкодера. Поскольку вал энкодера может вращаться в обоих направлениях, для определения угла необходимо использовать реверсивный счетчик, увеличивающий или уменьшающий свое содержимое в зависимости от направления вращения вала.

В блоке испытания датчика углового положения А4 (396) на оси испытываемого энкодера закреплен указатель, для измерения угла поворота вала энкодера по шкале угломера. На гнезда лицевой панели блока выведены контакты энкодера А, В и их общая точка и выводы логической схемы устранения дребезга контактов и разделения импульсов между двумя выходами в зависимости от направления вращения вала.

Рис. 3.1. Блок испытания датчика углового положения.

1 – ручка поворота вала энкодера;

2 – указатель;

3 – шкала угломера;

4 – выводы энкодера;

5 – схема устранения дребезга контактов и определения направления вращения.

Схема электрическая соединений при испытании энкодера показана на рис. 3.2. В блоке А4 контакты энкодера А и В соединить с одноименными входами схемы устранения дребезга контактов и определения направления вращения. Общую точку контактов энкодера подключить к гнезду «0 В». Выходы схемы устранения дребезга контактов и определения направления вращения блока А4 подключить к входам счетчика 1 (суммирующий вход) и 2(вычитающий вход) блока А2 (соответственно гнезда 8 и 9 на рис.1.2). Гнезда питания блока А4 («+5 В» и «0 В») соединить с одноименными гнездами источника напряжения +5В блока счетчика импульсов А2 (гнезда 14 и 15, рис.1.2).. Вход 3 (10, рис. 1.2) счетчика импульсов А2 соединить с кнопкой «Сброс» (11, рис. 1.2) на лицевой панели этого блока. Кнопка используется для установки счетчика в состояние 0.

Счетчик импульсов А2 необходимо сконфигурировать как реверсивный счетчик с раздельными входами увеличения и уменьшения содержимого счетчика (см. раздел 1.2).

Параметры конфигурации счетчика импульсов.

Группа GrouP_b. Проверить (если необходимо – восстановить) установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

P=ti=1;

F=15 –показания счетчика умножаются на 15 для получения угла поворота вала
энкодера в градусах;

inp=3 (реверсивный счетчик импульсов с раздельными входами);

ind=1 (вывод на индикатор содержимого счетчика);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

Рис. 3.2. Схема электрическая соединений при
испытании энкодера.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блока счетчика импульсов А2 (409).

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.

· Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений рис. 3.2.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

· Включите выключатель «СЕТЬ» блока счетчика импульсов А2.

· Указатель блока А4 (2, рис.3.1) установите на 0 шкалы угломера (3, рис.3.1) и кнопкой «Сброс» блока А2 обнулите показания счетчика.

· Вращая вал энкодера, убедитесь, что показания счетчика соответствуют отсчетам по шкале угломера.

4. Испытание датчиков скорости вращения

При выполнении работы испытываются аналоговый датчик скорости вращения (тахогенератор) и оптический энкодер.

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

Испытание датчиков скорости вращения: аналогового (тахогенератор) и цифрового (оптический энкодер). Определение характеристики тахогенератора.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

При выполнении работы используется блок испытания датчика скорости вращения А5 (408) рис 4.1. В блоке А5 установлен электродвигатель постоянного тока (1, рис. 4.1, номинальные параметры 24 В, 8000 об/мин) объединенный с тахогенератором. На валу двигателя закреплен кодирующий диск оптического энкодера (2, рис. 4.1) с 12 зубцами. Зубцы перекрывают световой поток 2 оптронов (3, рис. 4.1). Так как оптроны расположены на некотором расстоянии, сигналы на их выходах (6, рис. 4.1) появляются не одновременно и очередность их появления зависит от направления вращения вала двигателя. Это позволяет определять не только скорость, но и направление вращения двигателя.

Рис. 4.1. Блок испытания датчиков скорости вращения.

1 – двигатель с тахогенератором;

2 – кодирующий диск;

3 – оптрон;

4 – гнезда питания двигателя;

5 – выход тахогенератора;

6 – гнезда питания о выходы оптронов.

Схема электрическая соединений при испытании датчиков скорости вращения показана на рис. 4.2.

На гнезда питания двигателя (4, рис. 4.1) подается регулируемое постоянное напряжение с выхода источника питания А1 (216.1). Напряжение на выходе тахогенератора (5, рис. 4.1) измеряется одним из мультиметров блока А3.

Оптроны энкодера питаются от источника +5 В блока А2 (соединены гнезда «+5 В» и «0 В» блоков А5 и А2). Частота импульсов на выходе оптрона А измеряется счетчиком импульсов (вход 1, блок А2), работающим в режиме измерения частоты. Так как кодирующий диск имеет 12 зубцов, частота сигнала на выходах оптронов превышает число оборотов вала двигателя в секунду в 12 раз.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков А1, А2, А3.

Рис. 4.2. Схема электрическая соединений при
испытании датчиков скорости вращения.

Счетчик импульсов А2 необходимо сконфигурировать для счета частоты (см. раздел 1.2).

Возможны следующие конфигурации счетчика импульсов:

1. Измерение частоты импульсов на выходе оптрона. Интервал счета 1 с.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

P=F=ti=1;

inp=2 (суммирующий счетчик импульсов);

ind=2 (вывод на индикатор частоты импульсов);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

2. Измерение числа оборотов двигателя в секунду. Интервал счета 1 с.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

F=ti=1;

P=12 – коэффициент деления предделителя. На вход счетчика поступает лишь каждый 12 импульс;

inp=2 (суммирующий счетчик импульсов);

ind=2 (вывод на индикатор частоты импульсов);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

3. Измерение числа оборотов двигателя в минуту. Интервал счета 1 с. После измерения частота сигнала с выхода оптрона умножается на 5. Таким образом, полученная величина превышает число оборотов вала двигателя за 1 с в 12×5=60 раз и равна числу оборотов вала за 1 мин. Значения на индикаторе меняются с шагом в 5 единиц.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

P=ti=1;

F=5 (измеренное значения частоты умножается на этот коэффициент перед выводом на индикатор.);

inp=2 (суммирующий счетчик импульсов);

ind=2 (вывод на индикатор частоты импульсов);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

4. Измерение числа оборотов двигателя в минуту. Интервал счета 5 с. Частота сигнала с выхода оптрона умножается на 5 за счет увеличения периода измерения частоты до 5 с. Таким образом, полученная величина превышает число оборотов вала двигателя за 1 с в 12×5=60 раз и равна числу оборотов вала за 1 мин. За счет увеличения периода улучшилась точность измерения числа оборотов вала за минуту, т. к. значения на индикаторе меняются с шагом в 1 единицу.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

F=P=1;

ti=5 (период измерения частоты увеличен до 5 с);

inp=2 (суммирующий счетчик импульсов);

ind=2 (вывод на индикатор частоты импульсов);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

· Проверьте схему электропитания блоков А1, А2, А3 и G1.

· Убедитесь, что выключатели «СЕТЬ» блоков А1, А2 и А3 отключены.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

· Установите на выходе источника питания А1 постоянное напряжение в диапазоне -0,5…0,5 В (см. раздел 1.1). Для этого подключите блоки А1, А3 к сети. Установите переключатели источника питания А1 в положение «Постоянное напряжение», диапазон – «20 В/0,5 А». Подключите один из мультиметров блока А3 к выходу источника питания А1 (клеммы «0 В» и «Выход»). Регулировкой выходного напряжения установите его требуемую величину по показаниям мультиметра.

· Включите и сконфигурируйте блок счетчика импульсов А2 (409) для измерения скорости вращения (см. выше);

· Отключите блоки источника питания А1 и счетчика импульсов А2 от сети.

· Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений рис. 4.2.

· Включите выключатель «СЕТЬ» блоков А1 (216.1), А2 (409) и А3 (509.3).

· Регулируя выходное напряжение А1 (216.1) в диапазоне 0…20 В установите несколько значений скорости вращения двигателя и занесите в таблицу показания как счетчика импульсов (число оборотов за секунду или минуту), так и напряжение на выходе тахогенератора.

· По результатам измерений определите крутизну выходной характеристики тахогенератора

,

где n – число оборотов двигателя за минуту по показаниям счетчика импульсов,

U – напряжение на выходе тахогенератора.
Паспортное значение крутизны выходной характеристики тахогенератора 1,5

· По завершении измерений отключите питание всех блоков.

5. Испытание датчика давления

При выполнении работы испытывается аналоговый дифференциальный датчик давления MPXV7002PV (описание и характеристики в файле MPXV7002.pdf) с номинальным диапазоном измерения разности давлений -2…2 кПа. Датчик выполнен на полупроводниковых тензорезисторах и включает схему нормализации сигнала. Номинальная чувствительность датчика равна 1 В/кПа. Выходной сигнал при напряжении питания 5 В равен ±2+2,5 В.

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

Определение характеристики аналогового дифференциального датчика давления,
т. е. зависимости выходного напряжения от разности давлений на входе датчика.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

При выполнении работы используется блок испытания датчика давления А6 (397) рис 5.1. В блоке А6 установлены датчик давления MPXV7002PV и водяной манометр для создания и измерения разности давлений.

Рис. 5.1. Блок испытания датчика давления.

1 –датчик давления;

2, 3 – гнезда питания датчика «+5 В», «0 В»;

4 – гнездо выходного напряжения датчика (относительно 0 В);

5 – трубка водяного манометра;

6 – линейки для измерения разности уровней воды в трубках манометра;

7, 8 – зажимы трубок манометра.

Перемещением зажимов (7 и 8, рис. 5.1) задается разность высот уровней жидкости в трубках манометра . Разность высот в 1 мм (1 мм водяного столба) соответствует давлению в 9,8 Па (Паскалей). Для получения разности давлений в 1 кПа необходима разность уровней воды 1000/9,8=102 мм. При номинальной чувствительности датчика 1В/кПа разности уровней 102 мм будет соответствовать отклонение выходного напряжения на ±1,02 В от среднего значения напряжения 2,5 В (при напряжении питания 5 В).

Схема электрическая соединений при испытании датчика давления показана на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Схема электрическая соединений при
испытании датчика давления.

На гнезда питания датчика давления (2,3, рис. 5.1) подается постоянное напряжение +5 В от источника питания в блоке счетчика импульсов А2 (409). Напряжение на выходе датчика (4, рис. 5.1) измеряется одним из мультиметров блока А3 (509.3).

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков А2, А3, А6.

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

· Проверьте схему электропитания блоков А2, А3 и G1. Убедитесь, что выключатели «СЕТЬ» ‘этих блоков отключены.

· Соедините блоки в соответствии со схемой электрической соединений рис. 5.2.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

· Включите выключатель «СЕТЬ» блоков А2 (409) и А3 (509.3).

· Передвигая зажимы трубок манометра вдоль линеек, установите несколько значений разности уровней воды в пределах 0…110 мм и измерьте выходное напряжение датчика давления. Когда уровень воды в левой (по рис. 5.1) трубке выше уровня воды в правой напряжение на выходе датчика превышает 2,5 В (положительная разность давлений). Если уровень воды в левой трубке ниже уровня в правой – разность давлений отрицательна и напряжение на выходе датчика ниже 2,5 В.

· Результаты измерений занесите в таблицу и постройте график зависимости напряжения на выходе датчика от разности давлений.

· По завершении измерений отключите питание всех блоков.

6. Испытание датчиков температуры

При выполнении работы испытывается аналоговые датчики температуры:

1. Термопреобразователь сопротивления медный типа ТС125-50М.В2.60;

2. Термоэлектрический преобразователь ТПК225-010.80;

3. Микросхема датчика температуры с выходом по напряжению LM60 (описание в
файле LM60.pdf);

4. Полупроводниковый резистор с положительным температурным коэффициентом
КТ110 (описание в файле 1-kt.pdf).

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

Определение погрешности встроенного в электронагреватель (394) датчика температуры с помощью термопреобразователя сопротивления ТС125-50М.В2.60.

Определение характеристик

- термоэлектрического преобразователя ТПК225-010.80;

- датчика температуры LM60;

- полупроводникового терморезистора КТ110.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

При выполнении работы используется электронагреватель А7 (394) рис 6.1. В блок встроен нагреватель с системой автоматического подержания температуры. Испытываемый датчик вставляется в отверстие на лицевой панели нагревателя и с помощью мультиметра измеряется его выходное напряжение или сопротивление.

Рис. 6.1. Электронагреватель.

1 – нагреватель;

2, – переключатель установки температуры («Грубо»); «+5 В», «0 В»;

3 – ручка плавной регулировки температуры («Точно»);

4 – светодиод индикатор исходного состояния регулятора температуры;

5 – светодиод индикатор состояния нагревателя;

6 – гнезда выходного напряжения датчика температуры нагревателя;

7 – гнезда источника питания +5 В.

Порядок работы с нагревателем:

1. К гнездам «Измерение температуры» (6, рис. 6.1) подключить мультиметр;

2. Включить выключатель «Сеть»;

3. Установить переключатель «Грубо» (2, рис. 6.1) в положение «Вкл.». Автомати-ческий регулятор температуры приведен в исходное состояние, горит светодиод 4 (рис. 6.1). Ручку плавной регулировки температуры (3, рис. 6.1) установить в положение «0».

4. Перевести переключатель «Грубо» (2, рис. 6.1) в положение «100». Включатся нагреватель и светодиод 5 (рис. 6.1).

5. При достижении максимальной температуры 100°С нагреватель отключится и погаснет светодиод «Нагрев» (5, рис. 6.1). Переключатель «Грубо» (2, рис. 6.1) перевести в положение «Вкл.».

6. По мере постепенного остывания нагревателя измерить сигнал испытываемого датчика при нескольких значениях температуры, определенной по показаниям мультиметра, подключенного к гнездам «Измерение температуры» (6, рис. 6.1). Время снижения температуры нагревателя от 100° до 40°С составляет примерно 15…20 мин.

Необходимую температуру можно задать переключателем «Грубо» (2, рис. 6.1). Система автоматического регулирования будет поддерживать температуру нагревателя около заданного значения.

Схемы электрические соединений при испытании датчиков температуры показаны на рис. 6.2, 6.3 и 6.4.

Рис. 6.2. Схема электрическая соединений при
испытании термопреобразователя сопротивления
и термоэлектрического преобразователя.

Термопреобразователь сопротивления ТС125-50М.В2.60 подключается по схеме рис. 6.2. Мультиметр MY60T блока А3 измеряет температуру нагревателя (подключен к гнездам 6, рис. 6.1). Мультиметр MY65 измеряет сопротивление термопреобразователя.

Термоэлектрический преобразователь ТПК225-010.60 (термопара) подключается по схеме рис. 6.2. Мультиметр MY60T блока А3 измеряет температуру нагревателя (подключен к гнездам 6, рис. 6.1). Мультиметр MY65 измеряет напряжение термопары (предел 200 мВ постоянного тока).

Рис. 6.3. Схема испытания полупроводникового терморезистора КТ110.

Полупроводниковый терморезистор КТ110 подключается по схеме рис. 6.3. Мультиметр MY60T блока А3 измеряет температуру нагревателя (подключен к гнездам 6, рис. 6.1). Мультиметр MY65 измеряет сопротивление терморезистора.

Рис. 6.4. Схема подключения датчика температуры LM60.

1 – питание +5 В (красный провод, штырь 2 мм);

2 – питание 0 В (синий провод, штырь 2 мм);

3 – выход датчика (черный провод, штырь 4 мм);

4 – выход 0 В (синий провод, штырь 4 мм);

Датчик температуры LM60 подключается по схеме рис. 6.4. Провода питания 1 (+5 В, тонкий красный) и 2 (0 В, тонкий синий, рис. 6.4) подключаются к соответствующим гнездам источника питания («+5 В» и «0 В») на лицевой панели электронагревателя А7 (394). Выходное напряжение датчика (черный толстый провод 3 – выход, синий толстый провод 4 – 0 В, рис. 6.4) подключаются к гнездам измерения напряжения мультиметра MY65. Мультиметр MY60T блока А3 измеряет температуру нагревателя (подключен к гнездам 6, рис. 6.1).

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков А3, А7.

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

· Проверьте схему электропитания блоков А7, А3 и G1. Убедитесь, что выключатели «СЕТЬ» этих блоков отключены.

· Соедините блоки в соответствии со схемой электрической соединений рис. 6.2, 6.3 или 6.4 в зависимости от типа испытываемого датчика.

· Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

· Включите выключатель «СЕТЬ» блоков А7 (394) и А3 (509.3).

· Если переключатель установки температуры «Грубо» (2, рис. 6.1) не установлен в положение «Вкл.» переведите его в это положение. Должен включиться светодиод индикатора исходного состояния регулятора температуры (4, рис. 6.1). Ручку плавной регулировки температуры «Точно» установите в положение «0» (3, рис. 6.1).

· Вставьте испытываемый датчик в отверстие нагревателя до упора.

· Переведите переключатель установки температуры «Грубо» (2, рис. 6.1) в положение 100 (100°С). Должен включиться светодиод индикатора состояния нагревателя «Нагрев» (5, рис. 6.1). Проконтролируйте изменение температуры нагревателя по показаниям мультиметра MY60T, подключенного к встроенному датчику температуры. Значение температуры в градусах Цельсия равно показанию мультиметра в вольтах, умноженному на 10.

· По достижении заданной температуры (>100°С) нагреватель отключится. Установите переключатель температуры «Грубо» (2, рис. 6.1) в положение «Вкл.». Температура нагревателя начнет постепенно снижаться.

· По мере снижения температуры нагревателя измерьте выходной сигнал датчика (напряжение или сопротивление в зависимости от типа датчика) при нескольких значениях температуры в диапазоне 100…40°С. Температуру нагревателя необходимо определять по показаниям мультиметра MY60T, подключенного к встроенному датчику температуры.

· По результатам измерений постройте графики зависимостей напряжения или сопротивления датчиков от температуры.

· По завершении измерений отключите питание всех блоков.

· По результатам испытания термопреобразователя сопротивления ТС125-50М.В2.60 определите погрешность измерения температуры встроенным датчиком электронагревателя. Для этого рассчитайте для каждого измеренного значения сопротивления ТС125-50М.В2.60 соответствующую ему температуру датчика по соотношению

, (*)

где - сопротивление датчика при температуре t;

- номинальное сопротивление датчика при температуре t=0°С;

- температурный коэффициент сопротивления меди.

Сравните значения температуры, рассчитанные по сопротивлению датчика ТС125-50М.В2.60, и определенные по показаниям встроенного датчика электронагревателя. Определите погрешность встроенного датчика электронагревателя.

Выходное напряжение ( ) датчика LM60 в милливольтах связано с температурой датчика ( ) соотношением .

При испытании термоэлектрического преобразователя ТПК225-010.60 (термопара ХА – хромель-алюмель) необходимо учесть температуру холодного спая, т. е. температуру внутри пластмассового корпуса датчика в месте подключения проводников термопары к выводам. Эта температура совпадает с температурой окружающей среды, которую необходимо измерить термопреобразователем сопротивления ТС125-50М.В2.60. Подключите термопреобразователь сопротивления к мультиметру MY65, как показано на рис. 6.2. Измерьте сопротивление датчика, и по формуле (*) определите температуру окружающей среды. Используя температуру окружающей среды, определите термо-э.д.с. холодного спая термопары по приведенной ниже таблице.

Измеренные в эксперименте значения термоэлектродвижущей силы термопары ХА (ТПК225-010.60) необходимо привести к нормальным условиям – температуре холодного спая 0°С. Для этого добавьте к измеренному значению термо-э.д.с. величину термо-э.д.с. холодного спая. Сравните полученные значения со стандартной характеристикой термопары ХА из таблицы.

Характеристика термопары ХА

7. Испытание датчиков напряжения и тока

При выполнении работы испытываются аналоговые датчики напряжения и тока с гальванической развязкой между цепями входа и выхода:

1. Датчик тока с преобразователем Холла LTS 6-NP;

2. Датчик тока с опторазвязкой на основе микросхемы HCPL7840;

3. Датчик напряжения с опторазвязкой на основе микросхемы HCPL7840;

4. Трансформатор напряжения;

5. Трансформатор тока.

Датчики 1, 2, 3 испытываются как на постоянном, так и на переменном токе или напряжении. Трансформаторы 4 и 5 только на переменном напряжении или токе.

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

.

Цель работы

Определить передаточные характеристики и оценить погрешность датчиков тока и напряжения с гальванически изолированными цепями входа и выхода.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

При выполнении работы используется блок датчиков тока и напряжения А8 (402.4) рис 7.1. В блок встроены испытываемые датчики с необходимыми шунтами или делителями напряжения и источниками питания. На вход испытываемого датчика подается постоянное или переменное напряжение или ток от источника питания А1 (216.1). Выходной сигнал датчиков измеряется мультиметром (блок А3, 509.3).

Рис. 7.1. Блок датчиков тока и напряжения.

1 – Датчик тока с преобразователем Холла LTS 6-NP;

2 – Датчик тока с опторазвязкой на основе микросхемы HCPL7840;

3 – Датчик напряжения с опторазвязкой на основе микросхемы HCPL7840;

4 – Трансформатор напряжения;

5 – Трансформатор тока АС1005.

Датчики 1, 2 и 3 (рис. 7.1) питаются от встроенных в блок А7 источников питания +5 В. При испытании этих датчиков необходимо включить выключатель «Сеть» блока датчиков тока и напряжения.

Схемы электрические соединений при испытании датчиков тока и напряжения показаны на рис. 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8. На всех схемах входной сигнал датчика (напряжение или ток) поступает от источника питания А1 (216.1) и измеряется мультиметром MY60T блока А3 (509.3). Выходной сигнал датчиков измеряется мультиметром MY65 (блок А3). Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков А1, А3, А8.

Компенсационный датчик тока с преобразователем Холла LTS 6-NP выполнен на магнитопроводе с 3 обмотками: две измерительных (3 витка на пределе 2А, 12 витков на пределе 0,5 А) и компенсирующая. Датчик Холла установлен в зазоре магнитопровода и измеряет его магнитный поток. На основе сигнала датчика Холла следящая система автоматического регулирования задает ток компенсирующей обмотки так, чтобы магнитный поток в магнитопроводе был равен 0. Датчик работает как на постоянном, так и на переменном токе. Выходной сигнал датчика – напряжение, изменяющееся в диапазоне ±0,625+2,5 В. Частотный диапазон датчика 0…100 кГц (погрешность 6%). Измерительные обмотки датчика можно использовать одновременно для вычисления суммы или разности двух токов. Подробное описание датчика приведено в файле
lts6-np.pdf.

Схема испытания датчика LTS 6-NP представлена на рис. 7.2. Мультиметр MY60T блока А3 измеряет ток на входе датчика, а мультиметр MY65 – напряжение на выходе датчика. Источник питания А1 задает постоянный или переменный ток в цепи из последовательно соединенных резистора 2 Ом (установлен в блоке А1), обмотки датчика тока (блок А8), входа измерения тока мультиметра MY60T (гнёзда A и COM, блок А3).

Рис. 7.2. Схема электрическая соединений при
испытании датчика тока с преобразователем Холла (LTS 6-NP).

На основе микросхемы с опторазвязкой HCPL7840 (описание - HCPL7840.pdf), выполнены датчики тока (рис. 7.3) и напряжения (рис. 7.4). На вход микросхемы подается напряжение с шунта (датчик тока) или с делителя напряжения (датчик напряжения). Микросхема имеет дифференциальный вход с номинальным диапазоном входных сигналов ±200 мВ и выходы: не инвертирующий - ±0,8+2,5 В и инвертирующий - 0,8+2,5 В. При измерении разности напряжений на выходах микросхемы постоянные составляющие вычитаются и выходной сигнал меняется в диапазоне ±1,6 В, т. е. номинальный коэффициент усиления микросхемы равен 8. Частотный диапазон микросхемы при погрешности не более 5% равен 0…20 кГц.

Датчик тока на основе HCPL7840 испытывается по схеме рис. 7.3. Источник питания А1 задает постоянный или переменный ток в цепи из последовательно включенных шунта датчика тока (блок А8) и входа измерения тока мультиметра MY60T (гнёзда A и COM, блок А3). Для облегчения регулировки тока датчик целесообразно подключить к выходу источника А1 через резистор 2 Ом (установлен в блоке А1).

Рис. 7.3. Схема испытания датчика тока с опторазвязкой
на основе микросхемы HCPL7840.

Датчик напряжения на основе HCPL7840 испытывается по схеме рис. 7.4. Источник питания А1 задает постоянное или переменное напряжение в цепи из параллельно соединенных делителя датчика напряжения (блок А8) и входа измерения напряжения мультиметра MY60T (гнёзда V и COM, блок А3).

Рис. 7.4. Схема испытания датчика напряжения с опторазвязкой
на основе микросхемы HCPL7840.

Трансформатор напряжения испытывается по схеме рис. 7.5. На первичную обмотку (U1) подается переменное напряжение частотой 50 Гц с выхода источника питания А1. Это же напряжение измеряется мультиметром MY60T блока А3. Выходное напряжение трансформатора (U2) измеряется мультиметром MY65. Трансформатор работает в режиме холостого хода, т. к. входное сопротивление мультиметра около
10 МОм.

Рис. 7.5. Схема испытания трансформатора напряжения.

Трансформатор тока AC1005 (описание AC_1005.pdf) испытывается по схемам рис. 7.6, 7.7, 7.8. Эти схемы отличаются сопротивлениями нагрузки трансформатора тока. Во всех схемах переменный ток первичной обмотки частотой 50 Гц задается источником питания А1. К выходу А1 последовательно подключены резистор 2 Ом (встроен в А1), одна из первичных обмоток I1 трансформатора тока (1 А или 0,5 А) и вход измерения тока (гнезда А и COM) мультиметра MY60T.

В схеме рис. 7.6 вторичная обмотка трансформатора тока I2 подключена к входу измерения тока мультиметра MY65. В этом случае сопротивление нагрузки вторичной обмотки равно 10 Ом на пределе 20 мА. Включенное параллельно обмотке сопротивление 1 кОм можно не учитывать.

Рис. 7.6. Схема испытания трансформатора тока при подключении его вторичной обмотки
к входу измерения тока мультиметра MY65.

В схеме рис. 7.7 вторичная обмотка трансформатора тока I2 нагружена на параллельно соединенные резисторы 1 кОм и 250 Ом, т. е. сопротивление нагрузки равно 200 Ом. Напряжение на этом сопротивлении измеряется мультиметром MY65. При номинальном токе вторичной обмотки 5 мА напряжение на нагрузке составит 1 В.

Рис. 7.7. Схема испытания трансформатора тока при подключении его вторичной обмотки
к нагрузке 200 Ом.

В схеме рис. 7.8 вторичная обмотка трансформатора тока I2 нагружена на резистор 1 кОм. Напряжение на этом сопротивлении измеряется мультиметром MY65. При номинальном токе вторичной обмотки 5 мА напряжение на нагрузке составит 5 В.

в)

Рис. 7.8. Схема испытания трансформатора тока при подключении его вторичной обмотки
к нагрузке 1 кОм.

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

Поиск по сайту: