IRC snímač - Statické charakteristiky

SB 272
VŠB TUO Ostrava
Program 2.
IRC snímač - Statické charakteristiky
Vypracoval: Crlík Zdeněk
Spolupracoval: Jaroslav Zavadil
Datum měření: 16.3.2006
Zadání
1. Seznamte se s principem měření pomocí IRC snímače.
2. Změřte statickou charakteristiku IRC řady HEDS-5700
• Závislost počtu vygenerovaných pulsů na úhlu natočení
• Závislost frekvence pulsů na rychlosti otáčení (napětí na motoru)
3. Vyneste závislost naměřených dat do grafů a proveďte jejich zhodnocení.
Schéma
Teoretický rozbor
Na základním panelu je umístěná pohonná jednotka (motor) a pomocí hřídele je spojena
s ověřovaným inkrementálním snímačem HEDS-5700. Na hřídeli je umístěn úhloměr určený
pro odečítání úhlu natočení. Zpracování a unifikace signálů je provedena externě pomocí
jednočipového procesoru řady PIC (PIC16C65A) a vyhodnocovacího obvodu HCTL-2016.
Pro zobrazení počtu pulsů je použit třímístný sedmi segmentový display. Vynulování tohoto
zobrazovače se provádí pomocí tlačítka RESET resp. resetem mikroprocesoru.
V propojovacím kabelu mezi IRC snímačem a modulem unifikace a zpracování signálů je
přivedeno napájecí napětím +5V pro daný snímač a jsou zde vedeny výstupy z IRC kanál A a
kanál B vzájemně posunuté o 90°. V modulu pro unifikaci a zpracování signálů je umístěn
regulovaný zdroj napětí pro motor (druhá část měření). Ten se ovládá pomocí potenciometru
umístěného na čelní desce modulu.
Výstupem z IRC snímače jsou dva signály vzájemně posunuté o 90°. Jejich časová závislost
je zřejmá z obr. 1. Ta neumožňuje určit mimo jiné směr otáčení. Některé typy snímačů mají
vyvedeny i negace těchto signálů a ještě jeden synchronizační puls za otáčku.
Tabulky
Závislost frekvence pulsů na rychlosti otáčení(napětí na motoru):
Počet
měření
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
U
[V]
0,7
1,2
1,7
2,2
2,7
3,2
3,7
4,2
4,7
5,2
5,7
6,2
6,7
tabulka 1
f
[Hz]
43
95
148
198
246
302
360
412
460
510
561
622
667
f
[Hz]
42
96
149
195
249
304
364
416
463
508
563
627
667
Závislost počtu vygenerovaných pulsů na úhlu natočení:
Počet
měření
Úhel
[ °]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
Počet pulsů
ve směru ve směru
+
55
59
111
111
168
170
224
221
281
280
337
338
394
392
448
450
504
503
561
561
618
618
674
673
730
731
788
786
840
841
897
897
950
952
1004
1005
1060
1063
1116
1114
1174
1172
1230
1227
1283
1284
1338
1338
1395
1392
1450
1449
1505
1503
1560
1558
1614
1614
1668
1668
1724
1723
1777
1779
1834
1835
1888
1889
1944
1946
1998
1998
tabulka 2
Stanovení lineární regrese
y = a + bx
∑ x ⋅ ∑ y − n ∑ xy
(∑ x ) − n ∑ x
1
a = (∑ y − b∑ x )
b=
2
2
n
Grafy
Měření při zvyšování napětí
f[Hz]
800
700
600
500
400
300
y = 104,45x - 30,775
Závislost frekvence
na napětí
Lineární (Závislost
frekvence na napětí)
200
100
0
0
0, 1 1, 2
5
5
2, 3
5
3, 4
5
U[V]
4, 5
5
5, 6 6, 7
5
5
7,
5
Měření při snižování napětí
800
700
y = 104,84x - 30,736
600
f[Hz]
500
Závislost frekvence
na napětí
Lineární (Závislost
frekvence na napětí)
400
300
200
100
0
0
0, 1
5
1, 2 2, 3
5
5
3, 4
5
U[V]
4, 5 5, 6
5
5
6, 7
5
7,
5
Měření při zvyšování úhlu
y = 5,5487x + 5,2079
2500
2000
n
1500
Závislost počtu pulsů
na úhlu natočení
1000
500
0
0
50
100
150
200
Úhel[° ]
250
Lineární (Závislost
počtu pulsů na úhlu
natočení)
300
350
Měření při snižování úhlu
y = 5,5477x + 5,3429
2500
2000
1500
n
Závislost počtu pulsů
na úhlu natočení
1000
Lineární (Závislost
počtu pulsů na úhlu
natočení)
500
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Úhel[°]
Použité přístroje
IRC snímač řady HEDS-5700
Závěr
Začínali jsme měřit závislost frekvence pulsů na rychlosti otáčení. Napětí motoru se nastavila
na 0.7 V. Pomocí potenciometru jsme zvyšovali napětí na motoru o 0.5 V a po ustálení
odečetli hodnotu na displeji (čítači). Jakmile jsme se dostali na hodnotu napětí 6.7 V,
pokračovalo se zpět na hodnotu napětí 0.7 V. Naměřené hodnoty jsem nanesl do grafů . Vznik
odchylek dávám na vinu hřídelce mezi motorkem a IRC snímačem, která vykonávala místo
kruhového pohybu „elipsový pohyb“, což nám stěžovalo odečítání z čítače. Takže se nám
stalo, že jsme museli například u napětí motoru 2.7 V volit z rozmezí od 210 do 270 [Hz].
Druhé měření proběhlo jako závislost počtu vygenerovaných pulsů na úhlu natočení. Ručně se
nastavilo 0°na úhloměru a aktivovalo tlačítko RESET. Nastavili jsme hodnotu na úhloměru o
10° větší a začínali odečítat a zároveň zaznamenávat hodnotu z indikátoru počtu pulsů. Až
jsme se dostali na hodnotu 360º,dále se pokračovalo zpět na 10º. Z tabulky můžete vidět, že
pro jeden stupeň odpovídá přibližně 11 pulsů. Ač na první pohled vypadá tato část měření
zdlouhavě (82 hodnot), proběhlo rychleji něž první. Musím konstatovat, že měření závislosti
počtu vygenerovaných pulsů na úhlu natočení je přesná metoda. Vznik odchylek připisuji na
vrub nepřesného nastavení úhloměru. Tudíž lidský faktor zde hraje první roly