e S EO PD EO V 01 Měřící soustava (řetězec), rozdělení snímačů, charakteristiky a požadavky, výhody, nevýhody. Měřící řetezec:

Transkript

1 01 Měřící soustava (řetězec), rozděleí síačů, charateristiy a požadavy, výhody, evýhody. Měřící řetezec: w e S EO PD EO V v S síač e eletricá veličia EO. elericé obvody PD. zřízeí pro přeos sigálu a dálu V výstupí převodí w ěřeá veličia v. výstupí veličia Z hledisa zpracovávaého sigálu lze rozdělit ěřící řetezec a Spojitý sigály jsou zpracovááy aalogově, tedy pouzžití zesilovačů, overtorů a zpravidla uifiovaý ěroosý sigál (-0A apod..) a zpracováí ve forě odečtu z ěřidel ebo zápis poocí liiových zapisovačů. Disrétí sigál je vzorová a uericé hodoty odpovídající hodotě ěřeé veličiy. Tyto hodoty pa ohou být zpracováváy a aalyzováy poocí počítačů. Přeos sigálů probíhá pro růzých typech sběric (RS3, RS85, Profibus ) Důležité vlastosti jsou rozlišitelost (počet bitů a vzore vyjadřující ěřeou hodotu) a počet vzorů za ějaou časovou jedotu. Typy síačů: Ativí síač geeruje eletricé apětí, apř teročláy apod. Hodotu lze přío ěřit bez utosti přivést síači ějaou další eergii. Pasiví ěí se ějaá fyziálí veličia, apř. odpor, apacita Rozděleí dle pricipu: dle fyziálího pricipu echaicé, peuaticé, opticé, rezoačí, eletricé (odporové, idučí, apacití, fotoeletricé) dle převodu eeletricé veličiy a eletricou o jedoduchý - ěřeá veličia se ěí přío a veličiu eletricou o ěoliaásobý přeěa ěřeé veličiy a jiou, poté a eletricou veličiu Požadavy a síače: Citlivost, přesost, časová stálost, frevečí charateristia, iiálí závoslost a arazitích vlivech, spolehlivost, jedoduchá údržba atd..

2 0 Odporové síače, rozděleí, pricip, ovové tezoetry - výhody a evýhody, schéata Odporový síač deforace = tezoetr Je to alá plochá součásta, terá v závislosti a deforaci ěí svůj odpor. Velé tezoetry se používají ěřeí deforací ostů, přehrad. Malé jsou ipleetováy apřílad v číslicových váhách apod. V odporové tezoetru je obvyle uístěa ějaá déla teého drátu a teto dráte ohybe tezoetru ěí svůj průřez a tí i odpor. Platí vztah: l R dρ 1 R = ρ a z tohoto vztahu dá dostat relativí zěu odporu = ε + 1+ µ = ε S R ρ ε proěá vyjadřuje oeficiet deforačí citlivosti a je závislá a ateriálu drátu. Pro ostata je to =,05. Poěrá zěa odporu při deforaci je alá, proto se používá pro její zesíleí zapojeí do ostu. Kovové tezoetry: Příložé jedá se o tezoetry, de jsou dráty uchycey ezi soustavu držáu. Jsou áročé a echaicé provedeí. Des se již oc epoužívají Lepeé o Drátové - převážě s ruhový průřeze drátu je lieárí. Průěr drátu je 5-5u. Koce drátu jsou uchycey vývodů. Jsou alepey a podložu z papíru, plastu ebo ovu. o Fóliové - Existují i fóliové tezoetry, dy je a podložce přilepea fólie a e dráte. Vyrábí se podobě jao desy plošých spojů. Pricip je shodý, ale jde je o echaicé provedeí.

3 03 Zálady teorie polovodič. tezoetrů, výhody, evýhody a vlastosti, áres záladích typů Pricip: silové působeí a polovodičový přechod ěí jeho vlastosti piezoodporový jev. Měí se vodivost přechodu a při přivedeé ostatí apětí se ěí proud. Složeí: teá vláa ebo pásy z oorystalu geraia ebo řeíu. Jsou tvrdé a řehé. Odpor ůže být od jedote oh do Moh v závislosti a stupi legováí záladího ateriálu. Výhody: Vysoé hodoty -fatoru Vyšší deforačí citlivost Lze volit -fator i ěrý odpor polovodiče Vysoá úavová životost Malé rozěry a ízá hotost Mechaicé provedeí je podobé jao u ovových tezoetrů.

4 0 Možosti připevěí tez. a ěřící objet, obr. alepeého tez., vliv teploty a její opezace. Připevěí tezoetru: Připevěí tezoetru usí být dooalé ta, aby opírovalo deforace ěřeého tělesa.. Lepeí: lepeí zahruje přípravu, očištěí plochy určeé pro lepeí, aeseí lepidla, vytvrzeí. Lepidlo by ělo být doporučeé výrobce tezoetru. Lepidla jsou vytvrditelá za tepla ( C) a syteticá, terá jsou vytvrditelá za poojové teploty. Navařováí podložy s tezoetre Mechaicé upevěí poocí eraicých pojidel Difúzí apařováí Zásady pro istalaci: povrch tělesa je přesě opracová po předchozí tepelé zpracováí uté očistit odaštěí osušit tezoetr i součást Vliv teploty: Na saotý tezoetr veli působí zěa teploty. Zěa poěrého odporu vyvolaého teplotou ůže být i větší ež zěa vyvolaá deforací. Z tohoto důvodu je použití tezoetrů začé liitující a epřesé. Vliv teploty lze eliiovat : Kopezací další síače opezačí tezoetr usí být a stejé ateriálu a vystave stejý vlivů jao ěřeá součást. Teto druh opezace je uče pro ustáleé podíy. Kopezačí tezoetr je zapoje v sousedí raei ěřícího ůstu. Autoopezací používá se tezoetr, terý á dráte spoje ze růzých ovů. Tato lze v určité teplotí pásu dosáhout ezávislosti a teplotě. Korecí aěřeých údajů uericá etoda.

5 05 Zapojeí odporových tezoetrů do ostu a záladí odvozeí rovice pro R/R=f(ε), zapojeí do W.ůstu a záladí rovice pro rozvážeí. Do ostu se tezoetry zapojují z těchto důvodů: Zvětšeí poěré zěy odporu při ěřeí pružé deforace Eliiace teplotích zě. apájecí apětí apětí a odporu R, tedy apětí vyvolaé esyetrií ůstu. R1-.. tezoetry R. Ochraý odpor, aby se při případé zratu ezičili tezoetry Využití Ohova záoa a Kirchhoffova záoa dostaee vztah = ( ε1 ε + ε 3 ε ) l ε je poěrá deforace a je dáa vztahe ε = l Vlastosti dle sěru zatížeí: Podélé zatížeí (taháe za dráty tezoetru) poté platí, že ε je sutečě a jeo ε. Kolé zatížeí platí ε = µ ε, de µ je Poissoovo číslo dle ateriálu ěrého čleu.

6 06 Schéa W.ůstu pro ěřeí a záladí rovice pro výpočet zapojeí tezoetrů =f(, Ri). Pricip čiosti síače s odporovýi tezoetry a jeho záladí techicé údaje. Pricip čiosti: Na body C a D jde vstupí apájecí apětí ze zdroje. Na bodech A,B je apětí, teré je závislé a odporové esyetrii. Poud je ůste dooale syetricý, je výsledé apětí ulové. Nutý předpolad je veliý vitří odpor voltetru, terý ěří apětí ezi body A,B. Poud vša ěterý tezoetr zěí odpor, hed se to projeví a výstupí apětí. Pro výsledé apětí platí vztah = R R R R 1 3 ( R + R ) ( R + R ) 1 3 Teto vztah lze zjisti poocí Ohova záoa a KZ.

7 07 Schéa alepeí a zapojeí tezoetrů pro ohyb, polovičí (dva síače) a celý ost čtveřice síačů a výpočet podle záladí rovice. = R R = R R

8 08 Schéa alepeí a zapojeí tezoetrů pro routící oet, celý ost čtveřice síačů a výpočet podle záladí rovice. Vlastosti, ateriály a TZP ěrých čleů V této úloze je poěrá deforace přío úěrá syovéu třeí, usí se síače alepit přesě a správě. Nalepeí v úhlech 5 dojde eliiaci složy ohybu. Všechy síače jsou a jedo tělese, tí je eliiováa teplota. = R R Materiály a TZP tepelé zpracováí ěrých čleů Měrý čle je echaicy obrobe a tepelě zpracová. Musí splňovat: vysoou stabilitu rozěrů vysoou odolost pružosti iiálí vitří putí iiálí ez pružosti 600MPa vysoou vrubovou houževatost Běžě se používají ateriály tř. 16 (větší ěré čley) Nědy i tř. 19 Ve zvláštích případech broz, dural, osaz TZP a čistě obrobeých polotovarech, aleí z ochraé atosféry do oleje ebo vzduchu a zrazeí a 80 C. Poté dvojité popouštěí.

9 09 Schéa alepeí a zapojeí tezoetrů pro tah tla, celý ost 1 ěřící a tři opezačí a celý ost čtveřice síačů. Proveďte výpočet podle záladí rovice. Jede tezoetr a tělese. Zapojeí je do ůstu, čili za předpoladu, že teplota tělesa i teplota plechu, de jsou uístěy zbývající 3 tezoetry je stejá, dojde e opezaci teploty. Při použití 1 ativího tezoetru je zěa výstupího apětí v závislosti a deforaci poěrě alá. Platí vztah: R = R tezoetry a tělese. Nejčastěji používaé zapojeí, dosahuje se jí axiálí citlivosti. Parazití ohybové aáháí je eliiováo. V případě ocelového tělesa se použití tezoetrů a tělese dosahuje až.6x vyšší citlivosti ež je tou u jedoho tezoetru. Platí vztah: 1 + µ R = R h

10 10 Typy růžic etalicých odporových tezoetrů (ěřeí dvouosé apjatosti) a typy odporových tezoetrů pro vysoé teploty a jejich apliace a ěřeý objet. Tezoetry pro vysoé teploty 1) Mříža tezoetru je vyráběa jao fóliová, podloža je ze žáruvzdoré oceli. Mříža je í přilepea speciálí vysooteplotí tele. Podloža á specifiováo přesé ísto pro svařeí s ěřící objete. ) Fóliový ebo drátový tezoetr je alepe a saolepící podložce s alou adhezí. Na ěřeý objet se aese vysooteplotí tel a terý se přitlačí tezoetr podložou vzhůru. Poté se podloža z viutí tezoetru odlepí a a viutí se aese další vrstva telu a zahřeje se a teplotu ole 950. Na veliost teploty a teré lze s tezoetre ěřit á vliv ateriál ěřícího viutí. Pt-W (800 C)

11 11 Síače echaicých veliči s odporovýi tezoetry, schéa čiosti, záladí paraetry, eliearita síače, hystereze. Záladí částí síače je pružý ovový ěrý čle s alepeýi odporovýi tezoetry, teré sledují jeho elasticou povrchovou deforaci, vyvolaou účie echaicé veličiy. Záladí roe je převod ěřeé veličiy X a poěrou deforaci ε ativí části ěrého čleu. Odporovýi tezoetry se ve druhé stupi obvodu vytvoří odpovídající poěrá zěa odporu, jejíž převod a výstupí apětí vyžaduje u pasivího síače poocý zdroj apájecího apětí. Závislost ezi ěřeou veličiou X a výstupí apětí je staovea teoreticý výpočte ebo přesěji alibrací dle vztahu X=*. Je požadováa lieárí závislost, čili usí být ostata. X ε R R Záladí paraetry síačů: 1) Jeovité zatížeí ) Neliearita 3) Hystereze ) Reproduovatelost 5) Sloučeá chyba 6) Izolačí odpor Hystereze je axiálí rozdíl ezi dvěa hodotai výstupího sigálu pro jedo zatížeí. Neliearita je odchyla od ideálího tvaru příy.

12 1 Kostruce síače tlaové síly s odporovýi tezoetry, teoreticý výpočet rozvážeí ostu /, schéa zapojeí a alepeí tezoetrů, schéa síače s ulový vrchlíe. Požadavy: Jedozačý sěr působeí tlaové síly Jedozačé ísto zavedeí tlaové síly (apř. ulový vrchlí) Červeá, Bílá apájecí apětí Modrá, zeleá - výstup Rozvážeí ostu: = ( ε 1 ε + ε3 ε ) = ( ε ( µε) + ε ( µε) ) = ε ( 1+ µ ) = ε( 1+ µ ) Síač s ulový vrchlíe: 1) Válcový dutý ěrý čle ) Ochraý obal 3) Vío s těsící ebráou ) Šrouby 5) Kulový vrchlí 6) Nádoba s vysušovací prostřede 7) Průchoda 8) Koetor

13 13 Kostruce síače routícího oetu s odporovýi tezoetry, záladí výpočet, schéa zapojeí a alepeí tezoetrů. Červeá, Bílá apájecí apětí Modrá, zeleá výstup Rozvážeí ostu: = ( ε1 ε + ε 3 ε ) = ε = ε Povrchová deforace: M ε = W Deforace pro celý ost: = ε ε ost

14 1 Kostruce síače ohybového oetu s odporovýi tezoetry, teoreticý výpočet, schéa zapojeí a alepeí tezoetrů. Rozvážeí ostu: = ( ε1 ε + ε 3 ε ) = ε ( ε ) + ε ( ε ) = ε = ( ) ε Povrchová deforace: ε = σ o E Pov. deforace pro ost: = ε ε c

15 15 Ostatí pasiví síače, jejich fyziálí pricip, schéata a ěteré apliace (idučostí, apacití atd.). Typy síačů: Ativí síač geeruje eletricé apětí, apř teročláy apod. Hodotu lze přío ěřit bez utosti přivést síači ějaou další eergii. Pasiví ěí se ějaá fyziálí veličia, apř. odpor, apacita Idučostí síače Pricip je, že ějaá vější echaicá síla zěí idučost. Zěu idučosti lze udělat: Zěou poštu závitů cívy Zěou ebo ustáleý pohybe jádra cívy Vyhodoceí se provádí v ěřiči idučosti, tj. ějaý rezoačí LC čláe a zěa idučosti ůže být převedea a zěu frevece oscilátoru s taovou to cívou. Přílade jsou hledače poladů de po přiblížeí ovového tělesa cívce dojde e zěě tóu ve sluchátách. Použití: síače dráhy, polohy, tlaové síly Síač dráhy Kapacití síače Pricip je, že ějaá vější echaicá síla zěí apacitu. Zěu apacity lze udělat: Zěou plochy eletrod odezátoru Zěou vzdáleosti eletrod odezátoru Tepelý působeí a dieletriu odezátoru epoužívá se.

16 16 Ativí síače, jejich fyziálí pricip, schéata a ěteré apliace. Idučí síače Pricipe je, že se a cívu působí ěící se ageticé pole a a záladě eletroageticé iduce dochází v této zěě ageticého pole e vziu apětí a cívce. Paliže se ag. pole eěí, je a cívce 0V. Použití: ěřeí rychlosti, otáče apod. Piezoeletricé síače Jedá se o destičy vyplěé speciálí dieletrie. Vlastostí je, že při vziu tlau a toto dieletriu vziá arušeí rystalicé strutury veli alé apětí, teré se dá ěřit. Využití jao síače tlau, zrychleí apod Teročláy Slouží a ěřeí teploty. Jedá se o galvaicé spojeí drátů růzých ovů, de vziá v závislosti a teplotě apětí. Podle ateriálu teročláu lze rozdělit tyto čláy podle axiálí a iiálí použitelé teploty. Podle typu ochray těchto drátů lze určit v jaé prostředí teročláe bude provozová. Součástí je opezačí vedeí. V provozí rozsahu je charateristia teročláu lieárí. Teročláe a Orlíu.

17 17. Bloové schéa zapojei přístrojů, a lepeí a zapojei tezoetru pro ěřeí tlau a rutu, postup ěřeí a vyhodocei (otáza ze cvičei). Tla: Rozvážeí ostu: = ( ε ε + ε ε ) = ( ε ( µε) + ε ( µε) ) = ε ( 1+ µ ) = ε( 1+ µ ) 1 Povrchová deforace pro celý ost: = ε ( 1+ µ ) = 13,8 ( 1+ 0,33) Krut: 3 ε ost Rozvážeí ostu: = ( ε1 ε + ε 3 ε ) = ε = ε Povrchová deforace pro ost: = ε ε ost Postup: Vypočítat axiálí hodoty pro ax. zatížeí tlae ebo rute, podle toho astavit zesilovač u liiového zapisovače a ultietru Kopezátor: astavit -fator, odečítat hodoty deforace Liiový zapisovač: provést alibraci a ax. hodotu ze zesilovače, zatěžovat, aučit Hau pracovat s pravíte, zapsat hodoty. Do tabule přepočítat dle alibrace hodoty pro celý ost. Multietr: provést alibraci, zapsat hodoty. Do tabule přepočítat dle alibrace hodoty pro celý ost. Grafy, rovice regrese, zhodotit ja se jedotlivé etody liší.

18 18 Bloové schéa zapojei přístrojů, alepeí a zapojeí tezoetrů pro ěřeí tahu a ohybu, postup ěřeí a vyhodocei (otáza ze cvičeí). Tah Rozvážeí ostu: = ( ε ε + ε ε ) = ( ε ( µε) + ε ( µε) ) = ε ( 1+ µ ) = ε( 1+ µ ) Povrchová deforace pro ost: ε = ε ( 1+ µ ) Ohyb 1 c 3 Rozvážeí ostu: = ( ε ε + ε ε ) = ( ε ( ε ) + ε ( ε )) = ε = ε ε c Pov. deforace pro ost: = ε 1 3 Postup: Vypočítat axiálí hodoty pro ax. zatížeí tahe ebo ohybe, podle toho astavit zesilovač u liiového zapisovače a ultietru Kopezátor: astavit -fator, odečítat hodoty deforace Liiový zapisovač: provést alibraci a ax. hodotu ze zesilovače, zatěžovat, aučit Hau pracovat s pravíte, zapsat hodoty. Do tabule přepočítat dle alibrace hodoty pro celý ost. Multietr: provést alibraci, zapsat hodoty. Do tabule přepočítat dle alibrace hodoty pro celý ost. Grafy, rovice regrese, zhodotit ja se jedotlivé etody liší.