I Program ćwiczenia:

Cyfrowy pomiar kąta obrotu za pomocą rastru w kodzie Gray’a – wyznaczanie błędów analogowych.

Pomiar połosenia kątowego przy wykorzystaniu potencjometru o liniowej charakterystyce.

Analogowy tor pomiaru prędkości – tachoprądnica DC, tachoprądnica synchroniczna.

II Opracowanie wyników:

Cyfrowy pomiar kąta obrotu za pomocą rastru w kodzie Gray’a – wyznaczanie błędów analogowych.

Tarcza z kodem Gray’a jest przezroczystą tarczą, która ma na swoim brzegu naniesiony ośmiościeskowy raster z kodem Gray’a. Linijka z 8 fotodetektorami odczytuje kątowe połosenie tarczy. Wielosyłowy kabel łączy fotodetektory z zespołem diod świecących LED, które wskazują czy fotodetektor jest oświetlony, czy zaciemniony. Sygnał z fotodetektorów przez układ komparatorów podawany jest do dekodera kodu Gray’a, który steruje wyświetlaczem cyfrowym. Na obudowie tarczy zamontowana jest skala z podziałką kątową z zakresu od 0 do 30 stopni z rozdzielczością 1 stopnia. Na ruchomej tarczy z kodem Gray’a umieszczono podziałkę noniusza o zakresie od 0 do 1 stopnia umosliwiającą pomiar kąta z rozdzielczością 0,05 stopnia. Układ ten umosliwia pomiar przemieszczenia kątowego z dusą rozdzielczością.

W celu wyznaczenia błędów analogowych cyfrowego pomiaru kąta połączono wyjście z impulsatora układu z tarczą w kodzie Gray’a, z dekoderem Gray’a. Następnie obracając korbką tarczy odczytano wartość kąta ze skali kątowej z noniuszem dla kolejnych wartości zmierzonych cyfrowo i odczytywanych z wyświetlacza dekodera. Pomiary wykonano przy zwiększaniu i zmniejszaniu wartości kąta w zakresie od 0 do 15 stopni.

Wyniki pomiaru przedstawia ponissza tabela:

Charakterystyka określająca wartość cyfrowego odczytu kąta obrotu od kąta obrotu zmierzonego przy pomocy skali kątowej z noniuszem przedstawia się następująco:

Na powysszej charakterystyce obserwowana jest histereza. Maksymalny błąd histerezy

DH = 1,1 [

Pomiar połosenia kątowego przy wykorzystaniu potencjometru o liniowej charakterystyce.

Pomiar połosenia kątowego został przeprowadzony na podstawie ponisszego schematu:

Potencjometr o rezystancji 4,7 [k] znajdujący się na wspólnej osi z tarczą w kodzie Gray’a został zasilony napięciem stałym o wartości 5 [V]. Napięcie mierzone multimetrem cyfrowym V560 pomiędzy stałym zaciskiem a suwakiem potencjometru odwzorowuje kąt obrotu. Opornik o rezystancji 100 [] włączony szeregowo z suwakiem zabezpiecza przed zniszczeniem potencjometru przy przypadkowym zwarciu styku suwaka z masą. Jako wzorcową miarę kąta obrotu przyjęto wartość odczytaną z wyświetlacza detektora kierunku ruchu impulsatora (dla pełnego obrotu impulsator generuje 1000 impulsów).

Wyznaczanie charakterystyki potencjometru:

U₁ – oznacza pomiar napięcia bez obciąsenia,

U₂ – pomiar napięcia z obciąseniem.

Obciąseniem jest rezystor o wartości 5 [kW] włączony pomiędzy suwakiem i końcem potencjometru.

Charakterystyki potencjometru przedstawiają się następująco:

Charakterystyka nr (1) przedstawia zalesność bez obciąsenia, nr (2) z obciąseniem.

Analogowy tor pomiaru prędkości – tachoprądnica DC, tachoprądnica synchroniczna.

Układ do pomiaru prędkości składa się z tarczy z otworkami i prądnicy DC na wspólnym wale, napędzanym przez pasek silniczkiem z generatorem synchronicznym równies na wspólnym wale. Wyprowadzenia układu pozwalają na obserwację sygnałów z prądnicy DC, oraz z fotodetektora i generatora synchronicznego. Silnik posiada dwa zaciski do zasilania napięciem regulowanym (do 12 [V]. Pomiar wartości skutecznej sinusoidalnego napięcia wyjściowego przeprowadzono woltomierzem V560 na zakresie zmiennoprądowym.

W celu wyznaczenia charakterystyki statycznej tachoprądnicy synchronicznej zaciski zasilania silniczka połączono z regulowanym źródłem napięcia z dekodera kierunku. Silniczek ten napędza układ złosony z prądnicy prądu stałego oraz tarczy z otworami. Układ fotodetektora zasilono napięciem 5 [V] z zasilacza KP 16102. Wyjście z generatora synchronicznego połączono z woltomierzem V560. Prędkość obrotowa mierzona była obrotomierzem cyfrowym NT1.

Wyniki dla tachoprądnicy synchronicznej zawiera tabela:

Aby wyznaczyć charakterystykę tachoprądnicy DC woltomierz przepięto na wyjście prądnicy DC. Pozostałe elementy układu zostały niezmienione.

Wyniki dla tachoprądnicy DC zawiera tabela:

Charakterystyki tachoprądnic przedstawiają wykresy:

Prosta nr (1) przedstawia charakterystykę tachoprądnicy DC.

Prosta nr (2) charakterystykę tachoprądnicy synchronicznej.

III Wykaz wykorzystywanych przyrządów:

Zasilacz stabilizowany KP 16102.

Multimetr cyfrowy V560.

Obrotomierz cyfrowy NT1.

Zestaw silnik – impulsator – maszyna synchroniczna + DC.

Dekoder kodu Gray’a.

Układ współpracujący z impulsatorem – dekoder kierunku.

Zestaw tarcza z kodem Gray’a – potencjometr - impulsator.