Лабораторна робота № 2, 3

Дослідження характеристики та параметрів фотодатчика та цифрового

Мета роботи:

а) з’ясувати принцип дії цифрового і аналогового тахометрів;

б) експериментальне дослідження номінальних статичних характеристик та параметрів цифрового тахометра ОЦ-000/30;

в) розрахунок похибок вимірювань досліджуваного пристрою;

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

Короткі теоретичні відомості

2. Цифровий тахометр

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

Індикація результату 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 0,001 с;

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

Cтруктурна схема приладу показана на рис. 1. Основними елементами приладу є оптоелектронний датчик, внутрішній кварцовий генератор опорної частоти, дільник частоти, блок автоматики, формувач прямокутних імпульсів та лічильник імпульсів з блоком індикації.

Рис. 2.1. Структурна схема цифрового тахометра

Принцип дії полягає у підрахунку імпульсів від датчика за визначений час. Датчик оптоелектронного типу має інфрачервоний світлодіод і 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 0,01 с.

1.2 Тахометричний аналоговий перетворювач

Тахометричний перетворювач призначений для перетворення частоти обертання за значенням вихідної напруги. Він являє собою генератор малої потужності з електромагнітним незалежним збудженням (рис.2.2,а) чи зі збудженням постійними магнітами (рис.2.2,б).

Рис. 2.2. Аналоговий перетворювач постійного струму

Точність роботи тахометричного перетворювача визначається статичною характеристикою, що являє собою залежність кутової швидкості обертання від вихідної напруги когенератора при змінному значенні опору навантаження

В реальних тахогенераторах статична характеристика перетворювача нелінійна (Рис. 2.3, графік 2). причому вона ще й виходить не з початку координат.

Головна причина нелінійності характеристики - реакція якоря, тому зменшенню криволінійності цієї характеристики сприяє підключення на вихід тахогенератора приладів з великим опором, оскільки при зменшенні струму якоря послаблюється дія реакції якоря, сучасних тахогенераторах відхилення вихідної характеристики від прямолінійної падає 0,5...З %.

Рис.2.3. Статична характеристика тахометричного перетворювача

Широке застосування отримали тахогенератори струму типу ТГП-1 або ТГП-1А, як збуджуються постійними магнітами. Ці тахогенератори не мають обмотки збудження, а тому; мають = 3000...7000 об/хв, S = 4...6 мВ хв/об, опір навантаження 1...3 кОм