CW01 - Teorie měření a regulace

Transkript

1 Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb CW01 - Teorie měření a regulace ZS 2012/ Ing. Václav Rada, CSc.

2 Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření a regulace měření hmotnosti 11.SP-t.6. ZS 2014/ Ing. Václav Rada, CSc.

3 Další pokračování o principech měření VR - ZS 2009/2010

4 Měření fyzikálních veličin hmotnost Měření hmotnosti patří k základním měřením protože prakticky několikrát denně vážíme (jak se běžně zjišťování hmotnosti nazývá) v občanském i odborném životě. Vážení je v reálu srovnávací činnost srovnává se neznámá hmotnost se známou (např. tradičně ve formě závaží) nelze ho redukovat na gravitační sílu. Přesněji Účelem vážení je tedy najít takové závaží známé hmotnosti, které bude mít stejný silový účinek na váhy jako zkoumané těleso.

5 Měření fyzikálních veličin hmotnost Vážením se určuje hmota ze síly (tíhy), kterou toto těleso v klidu působí na podložku. Tíhová síla je v daném místě dána podle 2. Newtonova zákona a ve vzduchoprázdnu platí vztah: G = m * g pro hladinu moře na rovníku je g = 9,78049 přesně g = 9,78049 * ( 1 + 0, * sin2φ 0, * sin 2 2φ ) 0, * h kde h nadmořská výška. VR - ZS 202/2013

6 Měření fyzikálních veličin hmotnost Při velmi přesných váženích musí brát ohled na další silová působení, která se nepodařilo odstínit (zrušit) - např. vliv aerostatického vztlaku - vztlaková síla podle Archimédova zákona působí proti tíze a snižuje tak silové působení na závěs vah (redukce na vážení ve vakuu). Proto při použití místo závaží použito jiného vyvažovacího silového působení místo (klasického) závaží, je nutné započítat i proměnlivost lokální hodnoty tíhového zrychlení.

7 Měření fyzikálních veličin hmotnost Těleso ve vzduchu zde platí pro jeho hmotnost (ekvivalent Archimedova zákona pro vzduch): M vzd = m m * ρ vzd / ρ kde ρ je měrná hmotnost tělesa v [ kg / m 3 ]. Podle mezinárodních úmluv vlastní Česká republika kopii mezinárodního kilogramu etalon č. 41, který má hmotnost přesně: 1,000 kg + 0,504 mg.

8 Měření fyzikálních veličin hmotnost Ke zjišťování hmotnosti se běžně používají váhy nebo se hmotnost zjišťuje přes jinou fyzikální veličinu. Váhy jsou buď automatické, nebo ruční. Protože pro správný průběh měření je potřeba vyvažování: automaticky rovnovážný stav se nastaví sám, automaticky bez obsluhy s přesností danou konstrukcí a třídou dle výrobce neautomaticky rovnováhu nastavuje obsluha, většinou ručně poloautomaticky obsluha zabezpečí nastavení hrubého rozsahu a automat dokončí přesné vyvážení. VR - ZS 2009/2010

9 Měření fyzikálních veličin hmotnost Zařízení pro měření hmotnosti může mít: - pevnou rovnovážnou polohu výsledná hodnota dána z ustálení ukazatele v rovnovážné poloze a při ustálené poloze vahadel - proměnlivou rovnovážnou polohou výsledná hodnota se dána z ustálení ukazatele v rovnovážné poloze, ale poloha vahadla se mění. VR - ZS 2009/2010

10 Měření fyzikálních veličin hmotnost Podle konstrukce a použitých fyzikálních metod porovnávání síly dělíme váhy na řadu typů, zejména na: * váhy pákové porovnávají hmotnost váženého předmětu se závažím o známé A hmotnosti a dále se dělí na: - váhy rovnoramenné - váhy nerovnoramenné - váhy kyvadlové * váhy pružinové měří pomocí deformace pružiny * váhy tenzometrické měří pomocí deformace piezoelektrického prvku. VR - ZS 2010/2013

11 Měření fyzikálních veličin hmotnost Dělení podle vlastností základního konstrukčního uspořádání: pákové vysoká přesnost a spolehlivost deformační konstrukčně i provozně velice jednoduché s horší přesností jako Avážící člen mají deformační prvek podléhající stárnutí a vlivům teplot ostatní. VR - ZS 2009/2010

12 Měření fyzikálních veličin hmotnost Dělení podle konstrukčního uspořádání: pákové: závažové rovnoramenné nebo nerovnoramenné běhounové (přezmenové) sklonné sdružené. VR - ZS 2009/2010

13 Měření fyzikálních veličin hmotnost Platí tento základní vztah: F 1 * l 1 = F 2 * l 2 kde F znamená síly a l délky obou ramen. Dosadíme-li za hodnoty síly F z první rovnice hmotnost (tíhovou sílu) m bude vztah pro rovnováhu: M 1 * l 1 = m 2 * l 2

14 Měření fyzikálních veličin Závaží Mezopotámie cca 1700 př.n.l. Klasické kuchyňské pákové váhy dvoumiskové se sadou závaží

15 Měření fyzikálních veličin Klasická decimální váha - páková váha nedávné doby pro hrubší vážení. %AD_strana?uselang=cs

16 Měření fyzikálních veličin Laboratorní (zlatnické) přesné váhy pákové nedávné doby pro velmi jemná a přesná vážení. %AD_strana?uselang=cs

17 Měření fyzikálních veličin Laboratorní (zlatnické) přesné váhy pákové nedávné doby pro velmi jemná a přesná vážení. %AD_strana?uselang=cs

18 Měření fyzikálních veličin Klasická jednoduchá (ruční) páková váha - přezmen %AD_strana?uselang=cs

19 Měření fyzikálních veličin hmotnost Přesnost i citlivost vah vyžaduje, aby se páka pohybovala pokud možno bez tření, proto bývá uložena na břitech, někdy dokonce achátových a podobně. Citlivé váhy mají aretační zařízení, které dovoluje páku zvednout z břitů a znehybnit. Náročnější vážení se dělají v uzavřené skříňce, aby se vyloučil vliv proudů vzduchu. Rovnoramenné váhy patří k nejstarším a už z předhistorických dob jsou známy například velmi jemné váhy na drahokamy. Rovnoramenné váhy jsou také symbolem spravedlnosti. VR - ZS 2010/2013

20 Měření fyzikálních veličin hmotnost Dělení podle konstrukčního uspořádání: deformační: torzní hydraulické pružinové ostatní. VR - ZS 2009/2010

21 Měření fyzikálních veličin Klasická jednoduchá (ruční) pružinová váhy siloměr, mincíř, kopyto.

22 Měření fyzikálních veličin Tenké přesné kapesní váhy SL-300/1000 Rozsah vážení do 300/1000 g Dílek přesnost 0,01/0,1 g Rozměr vážní plochy: 60 x 60 mm

23 Měření fyzikálních veličin Laboratorní váha LB-1 Váživost: 1000/2000/5000 g Dílek přesnost: 0,1/0,2/0,5 g Rozměr vážní lochy: ø120mm

24 Měření fyzikálních veličin Obchodní váha 1T Váživost: 60, 150, 300 kg Dílek přesnost: 20, 50, 100, 200 g Rozměr vážní plochy: až mm Certifikace: pro obchodní vážení ES ověření

25 Měření fyzikálních veličin Další prodejní typy t.com/home.html

26 a to by bylo k informacím o měření hmotnosti (skoro) vše VR - ZS 2009/2010

27 Témata VR - ZS 2009/2010