Układy do pomiaru prędkości obrotowej , prędkości kątowej i przyspieszenia

Pomiar prędkości obrotowej i kątowej

prędkości

Prędkości obrotowa - liczba obrotów ciała wykonana w jednostce czasu

Prędkości obrotowa Prędkości obrotowa - jest wektorem leżącym na osi obrotu i skierowanym zgodnie z regułą śruby prawoskrętnej.

Metody pomiaru prędkości obrotowej i kątowej: Kontaktowa - mechaniczna (prądniczki tachometryczne) Bezkontaktowe - optyczne - elektromagnetyczne - stroboskopowe Z zastosowaniem enkodera

Kontaktowe Metody pomiaru prędkości obrotowej i kątowej

Prądniczka tachometryczna Prądnice tachometryczne (PTM) są to specjalne maszyny elektryczne służące do pomiaru prędkości obrotowej lub przetwarzania ruchu obrotowego na wielkość elektryczną. Podstawowym wymaganiem stawianym PTM jest utrzymanie proporcjonalności wytwarzanego przez nie napięcia do prędkości wirowania (przy zachowaniu stałego strumienia magnetycznego). Zależność tę wyraża wzór:

Prądniczka tachometryczna

Prądniczka tachometryczna Układ mierzący prędkość obrotową z użyciem prądniczki tachometrycznej

bezkontaktowa Metody pomiaru prędkości obrotowej i kątowej

Metoda optyczna

Metoda stroboskopowa Na wirujący obiekt 1 nanosi się wyraźny znak 2. Wirujący z prędkością obrotową n obiekt jest oświetlany za pomocą lampy dającej krótkotrwałej impulsy światła o regulowanej i znanej częstotliwości fbł. Dzięki bezwładności oka ma się wrażenie pozornie nieruchomego obrazu wtedy, kiedy częstotliwość błysków fbł jest całkowitą wielokrotnością lub pod wielokrotnością częstotliwości f obrotów obiektu czyli gdy fbł = kf lub fbł = f/k , k jest liczbą całkowitą.

Metoda elektromagnetyczna Elektromagnetyczne przetworniki prędkości działają na zasadzie indukowania się siły elektromotorycznej e w uzwojeniu o liczbie zwojów N pod wpływem zmiany strumienia magnetycznego e= -Nd F /dt dF - zmiana strumienia dt - zmiana czasu   Przetwornik elektromagnetyczny składa się z ferromagnetycznej tarczy o liczbie zębów m która obracając się w polu magnetycznym magnesu trwałego z prędkością obrotową n indukuje w cewce siłę elektromotoryczną e o częstotliwości f = mn/60 [Hz]

Metoda indukcyjna Koło zębate zmienia wartość indukcyjności - zmiany napięcia wyjściowego (ich częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości obrotowej.

Metoda z zastosowaniem czujnika hala

Z zastosowaniem enkodera

enkoder Liczba impulsów przekazana w odpowiednim czasie odwzorowuje aktualną prędkość obrotową (kątową) silnika. Dają one nawet do 10000 impulsów na jeden obrót, co daje dużą dokładność pomiaru. Zbudowane są one tradycyjnie z tarczy z odpowiednią ilością zębów (od kiluset do 10000) i czujników optoelektronicznych bądź indukcyjnych (np. przetworniki Halla)

Pomiar przyspieszenia

Przetwornik piezoelektryczny  Zasada działania akcelerometru piezoelektrycznego: drgania obiektu badanego o amplitudzie D x powodują, że na płytkę piezoelektryczną 1 działa zmienna siła F wprost proporcjonalna do przyspieszenia a oraz masy m F=am. Na elektrodach 2 powstają ładunki elektryczne o przeciwnych znakach , do pomiaru napięcia wyjściowego Uwy stosuje się miliwoltomierze elektroniczne o bardzo dużej rezystancji wejściowej i małej pojemności. Zakres pomiarowy akcelerometru piezoelektrycznego zależy od jego masy np.: akcelerometr o masie 3g ma zakres pomiarowy od 1 do 54kHz natomiast akcelerometr o masie 470g ma zakres od 0,1 do 1000Hz i jest przeznaczony do pomiarów małego przyspieszenia obiektów o dużej masie.