Pomiar przemieszczeń
– Pomiar przemieszczeń, zasada
– Budowa przetwornika przemieszczeń
– Zastosowanie przetwornika przemieszczeń
|
1. Zasada pomiaru przemieszczeń
|
| |
Pomiar przemieszczeń (drogi, przesunięcia), tak jak pomiar każdej wielkości fizycznej polega na odwzorowaniu tej wielkości w inną mierzalną wielkość fizyczną najczęściej napięcie lub prąd. Przetworniki LVDT firmy Peltron mierzą przemieszczenie liniowe poprzez zamianę tego przemieszczenia bezpośrednio lub pośrednio na sygnał napięciowy: ±10V, ±5V, 0÷10V, lub prądowy 4÷20mA. Zamiana pośrednia ( dla przetworników LVDT serii AC/AC) odbywa się poprzez współpracę przetwornika z dodatkowym urządzeniem kondycjonującym sygnał wyjściowy z przetwornika (zmodulowana w amplitudzie częstotliwość nośna 5kHz lub 1kHz) natomiast zamiana bezpośrednia (dla przetworników LVDT serii DC/DC) polega na zamianie przemieszczenia liniowego od razu na sygnał napięciowy ±10V lub ±5V bez pomocy dodatkowych urządzeń. Sygnał wyjściowy z przetwornika lub urządzenia dodatkowego jest najczęściej przetwarzany na sygnał cyfrowy w określonym standardzie i po obróbce cyfrowej zapamiętywany i pokazywany na ekranie komputera w postaci wykresów lub tabel. Firma Peltron dostarcza zarówno same przetworniki przemieszczeń jak i urządzenia kondycjonujące sygnał wraz z urządzeniami do obróbki cyfrowej łącznie z oprogramowaniem. |
|
2. Budowa przetworników przemieszczeń.
|
a. Zasada działania
|
| |
Pomiar przemieszczeń realizowany jest przez przetwornik przemieszczeń. Podstawowym zespołem tego typu przetwornika jest transformator różnicowy. Składa się on z uzwojenia pierwotnego i dwóch uzwojeń wtórnych symetrycznie nawiniętych względem uzwojenia pierwotnego na cylindrycznym karkasie. Wewnątrz karkasu porusza się rdzeń magnetyczny. Uzwojenie pierwotne zasilane jest napięciem prądu zmiennego. W uzwojeniach wtórnych indukują się napięcia różne co do wielkości (za wyjątkiem stanu zrównoważonego) i przeciwne w fazie. W symetrycznym (zerowym) położeniu rdzenia w stosunku do uzwojeń wtórnych, napięcie na wyjściu wynosi zero transformator jest zrównoważony. Przesunięcie rdzenia powoduje rozrównoważenie transformatora i na jego wyjściu pojawia się napięcie proporcjonalne do wielkości przesunięcia. W każdym położeniu rdzenia (poza punktem zerowym) powstaje różnica napięć na wyjściu transformatora, która jest liniowo proporcjonalna do przesunięcia rdzenia (w zakresie pracy przetwornika). W trakcie przesuwania rdzenia z jednego skrajnego położenia w drugie, podczas przejścia przez zero zmienia się faza napięcia. Ponieważ rdzeń nie ma żadnego połączenia mechanicznego z cewką transformatora, elementy te nie ulegają zużyciu. Brak tarcia umożliwia długotrwałą, precyzyjną pracę. Tak skonstruowany przetwornik nie posiada histerezy. Ponieważ nie występuje żadne mechaniczne obciążenie w pracy przetwornika, jego wytrzymałość, niezawodność i powtarzalność jest bardzo wysoka. |
|
|
|
b. Podział przetworników przemieszczeń.
|
| |
Przetworniki LVDT produkowane przez firmę Peltron i realizujące pomiar przemieszczeń można podzielić na dwie zasadnicze grupy:
AC/AC – przetworniki tej grupy zawierają sam transformator różnicowy w środku. Do tej grupy należą przetworniki serii: PTx, PJx, PKx, PSx, PSy, PTs, PJs, PLx. W tym przypadku do pracy tych przetworników konieczne jest dodatkowe urządzenie zawierające generator i demodulator np.:WG06, WG09, MPL701, MPL508 itp.
DC/DC – przetworniki tej grupy zawierają prócz transformatora różnicowego zawierają również wbudowany generator i demodulator. Do tej grupy zaliczamy przetworniki serii: PIz, PSz, PJy,PSe. Do prawidłowej pracy tych przetworników należy jedynie napięcie DC. Oprócz powyższego podziału wśród przetworników przemieszczeń możemy wyróżnić następujące rodzaje:
– ze sprężyną zwrotną PSx, PSy, PSz
– ze złączem na obudowie PJs, PSx (opcjonalnie).
– miniaturowe PTs, PIz2,5
– z łatwo dostępną elektroniką PJy |
|
c. Zakresy.
|
| |
| Przetworniki firmy Peltron wykonywane są do pomiarów przemieszczeń od 1mm do 3000 mm. Standardowo wykonujemy je w następujących zakresach [mm]: |
| Lp |
Zakres [mm] |
Typ przetwornika |
| 1 |
1 |
PSx1 |
| 2 |
2 |
PSx2, PSy2 |
| 3 |
2,5 |
PIz2,5 |
| 4 |
5 |
PSy5,PTs5,PSz5 |
| 5 |
6 |
PSx6,PTx6 |
| 6 |
10 |
PTx10,PSx10, PSy10 |
| 7 |
20 |
PTx20,PJx20,PSx20,PIz20,PJy20,PSz20 |
| 8 |
30 |
PTx30,PJx30,PSx30,PJy30 |
| 9 |
50 |
PTx50,PJx50,PJs50,PKx50,PSx50,PSy50,PIz50,PJy50,PSz50 |
| 10 |
100 |
PTx100, PJs100, PKx100,PSx100,PIz100,PJy100,PSz100 |
| 11 |
150 |
PJx150,PSx150,PIz150 |
| 12 |
200 |
PTx200,PJx200,PJs200,PKx200,PSx200,PJy200 |
| 13 |
210 |
PJy210 |
| 14 |
250 |
PJy250 |
| 15 |
300 |
PJx300,PIz300, PJy300 |
| 16 |
500 |
PJx500, PJs500,PLx500 |
| 17 |
1000 |
PLx1000 |
| 18 |
1500 |
PLx1500 |
| 19 |
2000 |
PLx2000 |
| 20 |
3000 |
PLx3000 |
|
|
|
|
| |
Jedynym znaczącym błędem przetworników LVDT jest błąd nieliniowości. Rozróżniamy tu następujące wielkości tych błędów:
przetworniki AC/AC: 0,5% ZP, 0,25%ZP, 0,1%ZP, mierzony z charakterystyki skutecznej wartości napięcia wyjściowego (zdemodulowana w amplitudzie sinusoida 5kHz lub 1kHz) do przemieszczenia.
przetworniki DC/DC: 0,5% ZP i 0,25% ZP mierzony z charakterystyki wartości sygnału wyjściowego czyli napięcia lub prądu DC w stosunku do przemieszczenia. |
|
3. Zastosowania przetworników przemieszczeń.
|
| |
Przetworniki przemieszczeń znajdują szerokie zastosowanie tam gdzie trzeba zmierzyć zarówno przemieszczenie, drogę, wysokość, długość jak i wielkości które można wyliczyć z pomiaru przesunięcia np.: ciśnienie, siłę naprężenie. Szczególne zastosowanie znajdują tam gdzie panują ciężkie warunki atmosferyczne: drgania, temperatura (do 2000C), wilgotność ( aż do całkowitego zanurzenia w wodzie), promieniowanie itp. Do takich zastosowań min. należy:
– diagnostyka maszyn i urządzeń
– pomiar wysunięcia tłoków serwomotorów
– pomiar ugięcia betonowych belek
– pomiar dylatacji w betonowych ścianach tam i elektrowni
– monitoring wysunięcia zaworów w turbinach generatorów
– pomiar grubości warstwy węglowej – wysunięcia warstwownic w kotłach węglowych
– pomiar ugięcia wiaduktów mostów i stropów pod wpływem obciążenia
– monitoring stanu ugięcia dachów w obiektach wielkopowierzchniowych
– badanie resorów samochodowych
– ocena zachowania się statku w czasie kolizji – pomiar szybkości zatopienia statku
– badanie odporności szyn kolejowych na warunki atmosferyczne
– wysunięcie śruby trapezowej
– badanie ugięć kierownic turbiny
– badanie podatności kratownic i sprężyn
– badanie szybkości wzrostu roślin w szkółce leśnej
– badanie odkształceń grodzi pomiarowej
– diagnostyka torów kolejowych
  
|
|
