поиск по сайту правообладателям
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» филиал в г. Октябрьском
Кафедра информационных технологий, математики и естественных наук
ДАТЧИКИ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ - 2016 год
Учебно-методическое пособие
Уфа 2016 ВведениеВ настоящем руководстве описаны базовые эксперименты, выполняемые с использованием комплекта типового лабораторного оборудования «Датчики скорости вращения». Комплект предназначен для проведения лабораторных работ в учреждениях высшего и среднего профессионального образования. Комплект может быть также использован на семинарах и курсах повышения квалификации электротехнического персонала предприятий и организаций. Аппаратная часть комплекта выполнена по блочному (модульному) принципу и содержит:
Питание комплекта осуществляется от однофазной электрической сети напряжением 220 В с нейтральным и защитным проводниками.
Потребляемая мощность ВА, не более.......................... 100 Габариты (длина/ ширина / высота), мм......................625x300x480 Масса, кг, не более.......................................................... 15 Методическая часть комплекта включает настоящее руководство как материалы для подготовки к проведению лабораторных работ. Комплекту типового лабораторного оборудования «Датчики скорости вращения» присущи следующие качества. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ, которая выражается в возможности воспроизведения не только базовых экспериментов, но и более широкого круга задач испытания датчиков. ГИБКОСТЬ, которая обеспечивается возможностью компоновки требуемой конфигурации комплекта сообразно с задачами каждого конкретного эксперимента. НАДЁЖНОСТЬ, достигаемая за счет малой мощности силовых элементов, защитой электрических цепей от эксплуатационных коротких замыканий и неумелого обращения. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ, которая обеспечена выполнением элементов классом защиты от поражения электрическим током I и III, а также применением устройства защитного отключения. КОМПАКТНОСТЬ, которая обеспечена малой установленной мощностью элементов и использованием только требуемых для данного эксперимента блоков и приборов. СОВРЕМЕННЫЙ ДИЗАЙН комплекта с учетом требований эргономики, инженерной психологии и эстетики.
1 Описание и настройка блока счетчика импульсовБлок счетчика импульсов используется при тестировании датчиков с импульсным или частотным выходом. Счетчик выполняет счет импульсов с суммированием или вычитанием, вычисление частоты импульсов и измерение интервалов времени. Блок также используется как маломощный источник питания с фиксированными напряжениями «+5 В» и «+24 В» и суммарным током обеих источников не более 10 мА.
Рис. 1. Блок счетчика импульсов
Элементы управления счетчиком импульсов (см. рис. 1): 1 - выключатель «Сеть»; 2 - счетчик импульсов СИ8 (описание в SI8_321.pdf);
5,6 - кнопки управления счетчиком; 7 - кнопка перевода счетчика в режим программирования; 8, 9, 10 - входы счетчика 1, 2 и 3. В зависимости от режима работы счетчика назначение этих входов изменяется. Активным уровнем (т. е. вызывающим срабатывание счетчика) для всех входов является логический 0 (напряжение на входе не более 0,8 В относительно «0 В» или вход замкнут через внешний контакт на «0 В»). Состоянию логической 1 соответствует уровень напряжения более 2 В или разомкнутая цепь входа;
13, 14, 15 - выводы стабилизированного источника питания счетчика. Суммарный ток нагрузки выходов «+5 В» и «+24 В» не должен превышать 100 мА. 16 - индикатор перегрузки источника питания счетчика с самовосстанавливающимся предохранителем. При срабатывании этой защиты необходимо устранить перегрузку и, кратковременно, разомкнуть цепь нагрузки. Счетчик СИ8 имеет и встроенную быстродействующую защиту от перегрузок. При ее срабатывании гаснут все индикаторы на лицевой панели счетчика. После устранения перегрузки работа счетчика автоматически восстанавливается. Перед использованием блока необходимо задать конфигурацию счетчика импульсов, необходимую для выполнения конкретной лабораторной работы. Программирование (конфигурирование) счетчика импульсов целесообразно выполнить до подключения к блоку каких либо внешних цепей. Подробно режимы работы счетчика СИ8 и порядок его программирования описаны в литературе: «Счетчик импульсов СИ8. Руководство по эксплуатации» (файл SI8_321.pdf). Перевод счетчика импульсов в режим программирования:
«РАБОТА». Назначение пунктов меню верхнего уровня: c_rES - сброс счетчика импульсов (не используется в лабораторных работах); t_rES - сброс счетчика времени (не используется в лабораторных работах); GrouP_A - установки срабатывания логических устройств управления выходными контактами (не используются, рекомендуемые значения указаны ниже); GrouP_b - параметры загрузки счетчика импульсов. Требуют однократной установки (проверки) и, в дальнейшем, не должны изменяться; GrouP_C - основные параметры конфигурации счетчика импульсов (требуют настройки или проверки установленных значений); GrouP_d - параметры работы логических устройств (не используются, рекомендуемые значения приведены ниже)); GrouP_E - параметры интерфейса RS485 (не используются, изменение нецелесообразно); out - при нажатии кнопки «ПРОГ.» (7, рис. 1) - выход из режима программирования и переход в режим «РАБОТА».
Рис. 2. Диаграмма переходов в меню верхнего уровня.
Выбрав необходимый пункт (группу параметров) в меню верхнего уровня нажимаем кнопку «ПРОГ.» и переходим в меню нижнего уровня. Все меню нижнего уровня организованны аналогично меню верхнего уровня (рис. 2). После входа в меню нижнего уровня появляется запрос кода доступа Рln_0000. Если код доступа не установлен, для продолжения нажимаем кнопку «ПРОГ.» и переходим к списку параметров группы (меню нижнего уровня). Назначение кнопок управления в меню нижнего уровня:
После выбора необходимого параметра и перехода к режиму его редактирования кнопки управления выполняют следующие функции:
Далее, изменяем другие параметры группы, и возвращаемся в меню верхнего уровня (выбираем пункт out и нажимаем кнопку «ПРОГ.»). Рассмотрим некоторые параметры, значения которых необходимо изменять или контролировать при выполнении лабораторных работ. Полный список параметров приведен в «Счетчик импульсов СИ8. Руководство по эксплуатации» (файл SI8_321.pdf). Группа GrouP_A - установки включения логических устройств, управляющих выходными контактами. Для блокирования работы логических устройств целесообразно установить большое значение установок, например U1=U3=9000000. Группа GrouP_b (параметры загрузки счетчика импульсов). В группу входят следующие параметры: Strt - начальное значение счетчика импульсов, загружаемое в него при сбросе после достижения минимального (FinL) или максимального (FinH) значений. Проверить, и при необходимости восстановить, значение Strt=0. FinF - минимальное значение счетчика. По достижении этой величины счетчик сбрасывается к значению Strt. Должно быть FinL=-9999999. FinH - максимальное значение счетчика. По достижении этой величины счетчик сбрасывается к значению Strt. Должно быть FinH=9999999. Указанные значения параметров должны быть установлены при выполнении всех лабораторных работ. Группа GrouP_C (параметры и режимы работы счетчика импульсов). В группу входят следующие параметры: Р - коэффициент деления предделителя. Указывает, сколько входных импульсов должен отсчитать предделитель, прежде чем показания счетчика импульсов увеличатся на 1. Диапазон допустимых значений 1...9999. В большинстве случаев должно быть Р=1, т. е. предделитель отключен. Указания по изменению значения Р даны в описании лабораторных работ. F - множитель (диапазон 0.0000001...9999999). Указывает величину, на которую должно быть умножено значение счетчика импульсов перед его выводом на индикатор прибора. В большинстве случаев F=l. ti - период измерения частоты импульсов на входе счетчика. Может быть задан в диапазоне 1...99 с. При ti=l с (и P=F=1) на индикаторе будет показана частота входных импульсов. di - смещение показаний частотомера (диапазон 0.0000001...9999999). Константа, добавляемая к содержимому счетчика после его умножения на F, перед выводом значения счетчика на индикатор прибора. Должно быть установлено di=0. inp= 1...6 - задает конфигурацию входов прибора. Необходимое значение указано в описании конкретных работ. tc - постоянная времени входного фильтра устранения дребезга контактов (диапазон 0.1...999.9 мс). Увеличение постоянной времени снижает максимальную частоту счета импульсов. При выполнении большинства лабораторных работ устанавливается минимальная постоянная времени 0.1 мс при значении tc=0. ind - выводимый на индикатор параметр 1...5. Необходимое значение указано в лабораторной работе. Ftt - формат вывода времени на индикатор прибора. Необходимо установить Ftt=0 -режим секундомера с разрешающей способностью 0,01 с. Ftt=l - режим счетчика времени наработки до 99999 часов. init - перезагрузка счетчика значением параметра Strt (GrouP_b) при включении питания прибора. Должна быть включена - init=l. Группа GrouP_d - режимы работы логических устройств. Для блокирования работы логических устройств рекомендуется установить следующие значения параметров, включенных в эту группу: SEL1=1, dirl=3, SEtl=2, SEL2=1, dir2=3, SEt2=2. Параметры других групп не влияют на выполнение лабораторных работ, и менять их заводские установки не следует. Рассмотрим задание параметров для нескольких типовых конфигураций, используемых в лабораторных работах.
входе 2 начинается счет времени (формат индикатора: часы.минуты.секунды.сотые доли секунд). При низком уровне сигнала на входе 2 счет приостанавливается и возобновляется при следующем появлении высокого уровня на этом входе. Для ручного управления секундомером вход 2 подключается к тумблеру «Счет - Стоп», а вход 3 - к кнопке «Сброс». Вход 1 в этом режиме не используется. Параметры конфигурации счетчика импульсов. Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinF=- 9999999, FinH=9999999. Группа GrouP_C. Установить: P=F=ti=l; inp=6 (счет времени); ind=3 (вывод на индикатор счетчика времени); Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=l.
2 Испытание датчиков скорости вращенияПри выполнении работы испытываются аналоговый датчик скорости вращения (тахогенератор) и оптический энкодер.
Цель работы: Испытание датчиков скорости вращения: аналогового (тахогенератор) и цифрового (оптический энкодер). Определение характеристики тахогенератора.
Лабораторная установка и электрическая схема соединенийПри выполнении работы используется блок датчиков скорости вращения А5 (408) рис 3. В блоке А5 установлен электродвигатель постоянного тока (1, рис. 3, номинальные параметры 24 В, 8000 об/мин), объединенный с тахогенератором. На валу двигателя закреплен кодирующий диск оптического энкодера (2, рис. 3) с 12 зубцами. Зубцы перекрывают световой поток двух оптронов (3, рис. 3). Так как оптроны расположены на некотором расстоянии, сигналы на их выходах (6, рис. 2.1) появляются не одновременно и очередность их появления зависит от направления вращения вала двигателя. Это позволяет определять не только скорость, но и направление вращения двигателя. Схема электрическая соединений при испытании датчиков скорости вращения показана на рис. 4. На гнезда питания двигателя (4, рис. 3) подается регулируемое постоянное напряжение с выхода источника постоянного напряжения А1 (228). Напряжение на выходе тахогенератора (5, рис. 2.1) измеряется одним из мультиметров блока A3. 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 Al, А2, A3. Счетчик импульсов А2 необходимо сконфигурировать для счета частоты (см. раздел 1). Возможны следующие конфигурации счетчика импульсов:
1 с в 12х5=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=l; 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=l. 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 12x5=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.
Перечень аппаратуры Таблица 1
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=l.
Указания по проведению эксперимента
сети.
характеристики тахогенератора
𝐶𝑈 = 𝑈/𝑛
где n - число оборотов двигателя за минуту по показаниям счетчика импульсов, U - напряжение на выходе тахогенератора. Паспортное значение крутизны выходной характеристики тахогенератора 1,5 мВ/(об/мин).
///////////////////////////////////
|
|
|