Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лаба 2.docx
Скачиваний:
34
Добавлен:
06.06.2017
Размер:
60.51 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Институт энергетики и автоматизированных систем

Кафедра Электроники и микроэлектроники

Лабораторная работа №2

Изучение датчиков линейного положения

Выполнил: студент группы АНБ-14-2

Михайлицын А.С.

Проверил: к.т.н. доцент кафедры ЭиМЭ

Евдокимов С.А.

Магнитогорск 2016

1. Цель работы

1) Изучить принцип действия и основные характеристики преобразователя линейных перемещений.

2) Самостоятельно изучить принцип работы, назначение и технические характеристики оптического и магнитного линейного преобразователя перемещения, схему их подключения, а также работу квадратурного энкодера PF1 лабораторного стенда.

3) Ознакомиться с методами экспериментального исследования данных устройств и определения точности преобразования положения в электрический сигнал.

4) Сравнить экспериментальные характеристики с теоретическими и оценить погрешности;.

5) Выявить недостатки инкрементальных датчиков.

2. Результаты лабораторной работы

2.1. Снятие экспериментальной характеристики зависимости показаний квадратурного энкодера PF1 в миллиметрах от фактического положения оптического датчика.

Перемещая вправо и влево образцовый измеритель, используя колёсико точного перемещения отрезками по 10 мм, записываются показания образцового измерителя и энкодера в таблицу 1 и 2. Рассчитываются абсолютная и относительная погрешности.

Таблица 1

Показания образцового датчика LОБР, мм

Показания оптического датчика LДАТ, мм

Абсолютная погрешность ΔL, мм

Относительная погрешность на текущем расстоянии δL, мм

0

0

0

0

-

1

10,05

9,8

-0,25

-2,55102

2

20,03

19,7

-0,33

-1,67513

3

30,06

29,8

-0,26

-0,87248

4

40,01

39,8

-0,21

-0,52764

5

50,08

49,8

-0,28

-0,56225

6

60

59,8

-0,2

-0,33445

7

70

69

-1

-1,44928

8

80

79,9

-0,1

-0,12516

9

90

89,9

-0,1

-0,11123

10

100

99,8

-0,2

-0,2004

Таблица 2

Показания образцового датчика LОБР, мм

Показания оптического датчика LДАТ, мм

Абсолютная погрешность ΔL, мм

Относительная погрешность на текущем расстоянии δL, мм

0

100

98,8

-1,2

-1,21457

1

90,01

89,7

-0,31

-0,3456

2

80

79,6

-0,4

-0,50251

3

70

69,6

-0,4

-0,57471

4

60,01

59,5

-0,51

-0,85714

5

50,02

49,5

-0,52

-1,05051

6

40,01

39,6

-0,41

-1,03535

7

30,01

29,6

-0,41

-1,38514

8

20,01

19,4

-0,61

-3,14433

9

10,02

9,5

-0,52

-5,47368

10

0,02

0

-0,02

-

После этого строятся зависимости LДАТ =f(LОБР). Эти зависимости оказались близки идеальной прямой (рисунок 1 и рисунок 2).

Рисунок 1 – зависимость LДАТ =f(LОБР) при перемещении образцового измерителя вправо

Рисунок 2 – зависимость LДАТ =f(LОБР) при перемещении образцового измерителя влево

Дальше строятся зависимости δL = f(LДАТ), изображенные на рисунке 3 и 4.

Рисунок 3 – зависимость δL = f(LДАТ) при перемещении образцового измерителя вправо

Рисунок 4 – зависимость δL = f(LДАТ) при перемещении образцового измерителя влево

По графикам на рисунке 3 и 4 можно сделать вывод, что погрешность отрицательная, так как показания датчика меньше показаний образцового переключателя.

2.2. Определение коэффициента пересчета количества импульсов в миллиметрах для оптического датчика.

Перемещая вправо образцовый измеритель на отметку 70 мм, не превышая скорости перемещения 50 мм/сек, используя колесико точного перемещения, подводится образцовый измеритель к показанию 50 мм. Результат получился на 50 мм 1999 импульсов. Далее рассчитывается коэффициент пересчета импульсов энкодера в миллиметры для оптического датчика по формуле (1):

(1)

Затем перемещается образцовый измеритель на 30 мм, количество импульсов на нем 1305. Далее пересчитывается количество импульсов в миллиметрах для 30 мм по формуле (2):

(2)

Данный метод перевода по формуле довольно точный.

2.3. Определение систематической погрешности оптического инкрементального датчика при многократной смене направления движения датчика влево/вправо.

Перемещая вправо образцовый измеритель на отметку 200 мм, не превышая скорости перемещения 50 мм/сек, используя колесико точного перемещения, подводится образцовый измеритель к показанию 200 мм. Затем перемещается образцовый измеритель влево до отметки 0 мм. Результаты в таблице 3.

Таблица 3

-8

199,9

-17

199,9

-19

199,9

-12

199,9

11

199,9

20,2

199,9

20,4

199,9

23,4

199,9

22,6

199,9

28,1

199,9

31,3

199,9

После этого нашли систематические погрешности для точки 0 и 200.

2.4 Снятие экспериментальной характеристики зависимости показаний квадратурного энкодера PF1 в миллиметрах от фактического положения магнитного датчика.

Производятся действия, что и в пункте 2.1. Результаты заносятся в таблицы 4 и 5.

Таблица 4

Показания образцового датчика LОБР, мм

Показания оптического датчика LДАТ, мм

Абсолютная погрешность ΔL, мм

Относительная погрешность на текущем расстоянии δL, мм

0

0

0

0

-

1

10,03

9

-1,03

-11,4444

2

20,03

19

-1,03

-5,42105

3

30,01

29

-1,01

-3,48276

4

40,03

38

-2,03

-5,34211

5

50,01

48

-2,01

-4,1875

6

60,01

58

-2,01

-3,46552

7

70,01

67

-3,01

-4,49254

8

80,01

76

-4,01

-5,27632

9

90,01

86

-4,01

-4,66279

10

100,02

96

-4,02

-4,1875

Таблица 5

Показания образцового датчика LОБР, мм

Показания оптического датчика LДАТ, мм

Абсолютная погрешность ΔL, мм

Относительная погрешность на текущем расстоянии δL, мм

0

100,02

96

-4,02

-4,1875

1

90,03

86

-4,03

-4,68605

2

80,06

76

-4,06

-5,34211

Окончание таблицы 5

Показания образцового датчика LОБР, мм

Показания оптического датчика LДАТ, мм

Абсолютная погрешность ΔL, мм

Относительная погрешность на текущем расстоянии δL, мм

3

70,03

69

-1,03

-1,49275

4

60,06

61

0,94

1,540984

5

50,06

51

0,94

1,843137

6

40

42

2

4,761905

7

30,06

32

1,94

6,0625

8

20,08

23

2,92

12,69565

9

10,04

13

2,96

22,76923

10

0

0,9

0,9

-

Построили зависимости LДАТ =f(LОБР), изображенные на рисунке 5 и 6.

Рисунок 5 – зависимость LДАТ =f(LОБР) при перемещении образцового измерителя вправо

Рисунок 6 – зависимость LДАТ =f(LОБР) при перемещении образцового измерителя влево

Построили зависимости δL = f(LДАТ), изображенные на рисунке 7 и 8.

Рисунок 7 – зависимость δL = f(LДАТ) при перемещении образцового измерителя вправо

Рисунок 8 – зависимость δL = f(LДАТ) при перемещении образцового измерителя влево

2.5. Определение коэффициента пересчета количества импульсов в миллиметры для магнитного датчика.

Перемещается вправо образцовый измеритель на отметку 200 мм, не превышая скорости перемещения 100 мм/сек, используя колесико точного перемещения, подводится образцовый измеритель к показанию 200 мм. Результат получился на 200 мм 200 импульсов. Далее рассчитывается коэффициент пересчета импульсов энкодера в миллиметры для оптического датчика по формуле (3):

(3)

Затем перемещается образцовый измеритель на 100 мм, количество импульсов на нем 106. Далее пересчитывается количество импульсов в миллиметрах для 100 мм по формуле (2):

(4)

2.6. Определение систематической погрешности магнитного инкрементального датчика при многократной смене направления движения датчика влево/вправо.

Перемещая вправо образцовый измеритель на отметку 200 мм, не превышая скорости перемещения 50 мм/сек, используя колесико точного перемещения, подводится образцовый носитель к показанию 200 мм. Затем перемещается образцовый измеритель влево до отметки 0 мм. Результаты в таблице 5.

Таблица 5

 

 

-5

19,6

4

19,7

6

20,2

69

20,8

74

27,9

74

28,0

116

28,0

185

31,4

200

35,9

200

40,5

После этого находятся систематические погрешности для точки 0 и 200.

2.7. Сравнение точностных параметров двух типов датчиков оптического и магнитного.

Строятся зависимости δL = f(LДАТ) магнитного и оптического датчика (рисунок 9 и 10) на одном графике и сравнивается их точность.

Рисунок 9 – Зависимость δL = f(LДАТ) для оптического и магнитного при движении вправо

Рисунок 10 – Зависимость δL = f(LДАТ) для оптического и магнитного при движении влево

При измерении малых расстояний лучше брать оптический датчик, чем магнитный, так как точность измерений по графикам у оптического выше, чем у магнитного.

Дальше сравнивается коэффициент k для магнитного и оптического датчика 1>0,0025. Коэффициент магнитного больше коэффициента оптического датчика, следовательно его лучше использовать для измерений.

Соседние файлы в предмете Технологические датчики