Лабораторна робота № 2

Мета роботи:

а) з'ясувати принцип дії цифро­вого тахометра;

б) експериментальне дослідження номінальних статичних характеристик та параметрів цифрового тахометра ОЦ-ООО/ЗО;

в) розрахунок похибок вимірювань досліджуваного пристрою;

г) знайомство з фізичним змістом інших параметрів приладів згідно паспортних даних.

1. Теоретичні відомості

1. Цифровий тахометр оц-ооо/зо

Цифровий тахометр призначений для вимірювання швидкості обертання в обертах за хвилину.

Індикація результатів вимірювання виконується на світловому табло в десятковій системі вимірювань. Через програмований час для індикації вимірювання і цифрової індикації діапазон вимірюваних швидкостей обмежується лише розрядністю індикації та потрібною точністю, тому що комплектованим датчиком можна вимірювати швидкість обертання до 1000 об/хв з приведеною похибкою ±0,1%. Для розширення діапазону вимірювань може бути використаний редуктор. Тому коефіцієнт передачі коліс потрібно враховувати в дослідах.

Технічні дані приладу:

а) напруга живлення - (220±5%)В; (50±1%)Гц;

б) цифрова індикація - 3 розряди;

в) час вимірювання через 0,01с;

г) максимальна швидкість обертання датчика - 1000 об/хв.

Структурна схема приладу показана на рис.1. Основними елементами приладу є оптико-електронний датчик, внутрішній кварцевий генератор опорної частоти, дільник частоти, блок автоматики, формувач прямокутних імпульсів та лічильник імпульсів з блоком індикації.

Рис.1. Структурна схема цифрового тахометра ОЦ-ООО/ЗО

Принцип дії полягає у підрахунку імпульсів від датчика за визначений час. Датчик оптико-електронного типу має інфрачервоний світлодіодний фототранзистор. В корпусі датчика вмонтовано формувач імпульсів, Що являє собою диск із непрозорого матеріалу, який має певну кількість рівномірно розташованих отворів. На виході кодуючого перетворювача формується послідовність імпульсних сигналів, яка подається на блок автоматики.

Дільник частоти призначений для ділення опорної частоти і складається із заданого RC генератора частоти 1600 Гц.

Блок автоматики здійснює автоматичне керування часом індикації. З цією метою з його виходу формується імпульс, що визначає час вимірювання та індикації (час, протягом якого на індикаторі зберігається результат вимірювання) та імпульс скидань показів блока індикації.

Лічильник підраховує кількість імпульсів, що подаються на його вхід протягом 0,01с.

2. Характеристики та параметри цифрового тахометра

Властивості засобів вимірювань описують характеристиками, серед яких виділяють комплекс метрологічних характеристик. Статичною

характеристикою перетворення є функціональна залежність між інформативними параметрами вихідного та вхідного сигналів засо­бів вимірювань, яка описується аналітичним виразом чи графіком. Частіше прагнуть мати лінійну характеристику перетворення, тобто пряму пропорційність між зміною вхідної та вихідної величини приладів.

Статичною характеристикою, наприклад, індукційного перетворювача швидкості. А залежність кутової швидкості обертання від вхідної напруги .

Чутливість - це відношення зміни вихідної величини до вхідної:

. (2.6)

Динамічний діапазон - це діапазон, в якому відносна похибка приладу не переви­щує 100%. Але оскільки в області, що є близькою до порога чутливості, відносна похибка досягає дуже великих значень, то, крім поняття повного чи динамічного діапазону, викорис­товують поняття робочого діапазону.

Робочим діапазоном приладу називають діапазон вимірюваних величин , в якому від­носна похибка не перевищує заданого (номінального) значення.

Наявність похибок вимірювальних перетворювачів призводить до того, що їх харак­теристики виявляються у деяких межах нерівнозначності. Тому при експериментальному визначенні характеристики перетворювача, тобто градуюванні, одержується ряд точок, більш або менш близьких, до прямої лінії, параболи або іншої передбачуваної характеристики Однак при повторному градуюванні отримується ряд точок, які не співпадають з первісними. Внаслідок цього в теорії вимірювальної техніки вводяться поняття смуги похибок перетво­рювачів даного типу.

Поняття номінальної характеристики, як деякої середньої лінії цієї смуги, зазначається паспорті і використовується при проведенні вимірювань. Взагалі, похибки приладу або перетворювача - це відхилення його реальної функції перетворення від номінальної.

Відносна похибка - це відношення похибки вимірювання до значення вимірюваної личини:

(2.7)

Приведена похибка - це відношення похибки вимірювання до граничного значення вимірюваної величини:

. (2.8)

Межа чутливості - це мінімальне значення вхідної величини, яке можливо визначити за допомогою даного приладу (дорівнює ціні поділки шкали приладу).

Роздільна здатність - змога розрізнення двох найближчих вимірів. Визначається ціною ділки шкали.

Варіація показів приладу визначається як різниця між його показами на фіксованій точці шкали при плавному підході до неї від початкової та кінцевої позначки шкали.