Ćwiczenie 18 Pomiary wielkości nieelektrycznych II ... · 6 2A. Pomiar położenia kątowego za...

14
1 Ćwiczenie 18 Pomiary wielkości nieelektrycznych II (pomiary położenia liniowego, kątowego oraz prędkości obrotowej) Program ćwiczenia: Przetworniki wielkości kątowych: 1. Obsługa silnika za pośrednictwem programu EziMOTION Plus‐R 2A. Pomiar położenia kątowego za pomocą enkodera inkrementalnego 2B. Pomiar prędkości obrotowej za pomocą enkodera inkrementalnego 3. Kalibracja potencjometrycznego czujnika położenia kątowego ‐ wyznaczenie charakterystyki statycznej 4. Pomiar prędkości obrotowej za pomocą tachoprądnicy prądu stałego Transformatorowy czujnik położenia liniowego: 5. Obserwacja sygnałów w torze przetwarzania 6. Pomiary wymiarów geometrycznych Wykaz przyrządów: Zasilacz/generator uniwersalny Oscyloskop Rigol DS1052E Multimetr Rigol DM3051 Układ do pomiaru wielkości kątowych Układ do pomiaru wielkości liniowych Literatura: [1] M. Miłek, Pomiary wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi, Zielona Góra, 1998. [2] E. Romer, Miernictwo przemysłowe, PWN, Warszawa 1979. [3] A. Chwaleba, M. Poniński, A. Siedlecki, Metrologia elektryczna. WNT, Warszawa 1979, 1991, 1994, 2009 Dokumentacja techniczna przyrządów pomiarowych: [4] Katalog napędów EziMOTION Plus‐R [5] Dokumentacja techniczna czujnika położenia kątowego Burster 8820 [5] Dokumentacja techniczna przetwornika PTx200 oraz miernika MPL701 http://www.kmet.agh.edu.pl ‐> dydaktyka ‐> Materiały dla studentów Strony www: http://www.fastech.co.kr http://www.peltron.home.pl/przetworniki_przemieszczen1.html http://www.burster.com

Transcript of Ćwiczenie 18 Pomiary wielkości nieelektrycznych II ... · 6 2A. Pomiar położenia kątowego za...

1  

Ćwiczenie 18 

Pomiary wielkości nieelektrycznych II (pomiary położenia liniowego, 

kątowego oraz prędkości obrotowej) 

 

Program ćwiczenia: 

 

Przetworniki wielkości kątowych: 

1. Obsługa silnika za pośrednictwem programu EziMOTION Plus‐R 2A. Pomiar położenia kątowego za pomocą enkodera inkrementalnego 2B. Pomiar prędkości obrotowej za pomocą enkodera inkrementalnego 3.  Kalibracja  potencjometrycznego  czujnika  położenia  kątowego  ‐  wyznaczenie  charakterystyki statycznej 4. Pomiar prędkości obrotowej za pomocą tachoprądnicy prądu stałego  Transformatorowy czujnik położenia liniowego: 

5. Obserwacja sygnałów w torze przetwarzania 6. Pomiary wymiarów geometrycznych   

 

Wykaz przyrządów: 

Zasilacz/generator  uniwersalny 

Oscyloskop Rigol DS1052E 

Multimetr Rigol DM3051 

Układ do pomiaru wielkości kątowych 

Układ do pomiaru wielkości liniowych  

Literatura: 

[1] M. Miłek, Pomiary wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi, Zielona Góra, 1998. 

[2] E. Romer, Miernictwo przemysłowe, PWN, Warszawa 1979. 

[3] A. Chwaleba, M. Poniński, A. Siedlecki, Metrologia elektryczna. WNT, Warszawa 1979, 1991, 1994, 2009 

 

Dokumentacja techniczna przyrządów pomiarowych: 

[4] Katalog napędów EziMOTION Plus‐R 

[5] Dokumentacja techniczna czujnika położenia kątowego Burster 8820 

[5] Dokumentacja techniczna przetwornika PTx200 oraz miernika MPL701 

http://www.kmet.agh.edu.pl  ‐> dydaktyka ‐> Materiały dla studentów 

 

Strony www: 

http://www.fastech.co.kr 

http://www.peltron.home.pl/przetworniki_przemieszczen1.html 

http://www.burster.com 

 

  

2  

   Zakres wymaganych wiadomości: 

1. Budowa  i  zasada  działania  silników  krokowych  oraz  enkoderów  (absolutnych  i 

inkrementalnych).  Sposób  pomiaru  położenia  kątowego  i  prędkości  obrotowej  za 

pośrednictwem enkodra.  

2. Sposób  pomiaru  położenia  kątowego  za  pośrednictwem  rezystancyjnych  czujników 

potencjometrycznych.  

3. Pomiar prędkości obrotowej z wykorzystaniem tachogeneratorów prądu stałego i  zmiennego 

‐ budowa i zasada działania.  

4. Charakterystyka  statyczna  przetworników  pomiarowych  i  sposoby  jej  wyznaczania.  Pojęcia 

błędu  czułości,  zera  i  nieliniowości  charakterystyki.  Wyznaczanie  liniowej  aproksymacji 

charakterystyki przetwornika metodą regresji liniowej (estymator najmniejszych kwadratów). 

5. Budowa i zasada działania indukcyjnych przetworników położenia liniowego, w szczególności 

przetworników dławikowych i transformatorowych. 

6. Wyznaczanie błędów i niepewności pomiarowych.  

 

Uwagi ogólne: 

W ćwiczeniu jest wykorzystywany Mulitmetr RIGOL współpracujący z oprogramowaniem 

Matlab. 

Skrypty  w  programie  Matlab  wczytywane  są  za  pomocą  polecenia  ‘Open’  z  zakładki 

‘Home’. 

Po wczytaniu skryptu w oknie programu pojawi się jego treść. Program uruchamiany jest  

klawiszem F5, lub poprzez kliknięcie ikony ‘Run’ w zakładce ‘Editor’. 

Po uruchomieniu, program działa w tle, aż do momentu jego zatrzymania przez zamknięcie 

okna z przebiegami sygnałów lub poprzez naciśnięcie kombinacji klawiszy ‘Ctr+C’. Dopiero 

wtedy można wczytać kolejny skrypt i go uruchomić.  

W  Matlabie  w  łatwy  sposób,  można  wykonywać  zrzuty  z  ekranu  (na  potrzeby 

sprawozdania). W tym celu wystarczy użyć opcji z menu ‘Edit ‐> Copy figure’, a obrazek 

wkleić do programu Paint i zapisać.  

 

 

 

 

 

 

 

UWAGA:Ćwiczeniemożnarozpocząćoddowolnego

punktu!Jeżelijednakzaczynaszodpunktu2,3lub4to

wcześniejnależyzaznajomićsięzobsługąprogramu

EziMOTION,czyliwykonaćpunkt1.

3  

Wprowadzenie 

Elementem  napędowym  w  badanym  układzie  jest  silnik  EzM‐56M  z  serii  Ezi‐SERVO  Plus‐R  o 

maksymalnym  momencie  obrotowym  1  Nm.  Służy  on  do  zadawania  referencyjnego  położenia  i 

prędkości  obrotowej  wału  (sam  silnik  nie  jest  przedmiotem  badania  w  tym  ćwiczeniu).  Sterownik 

silnika wykorzystuje metodę regulacji w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, dzięki temu położenie 

wału  silnika  monitorowane  jest  z  częstotliwością  do  40kHz.  Podczas  nagłego  wzrostu  momentu 

obciążenia  silnika,  sterownik  Ezi‐SERVO  dokonuje  kompensacji  pozycji  wału  zapobiegając  utracie 

synchronizacji przez silnik. Wprowadzanie parametrów ruchu wału silnika oraz monitorowanie  jego 

pracy jest możliwe za pośrednictwem programu EziMOTION PlusR. Szczegółowe informacje na temat 

zastosowanego napędu, można znaleźć w [4]. 

Rysunek 1 Schemat połączeń napędu Ezi‐SERVO Plus‐R 

Silnik  jest mechanicznie sprzęgnięty z enkoderem, tachoprądnicą prądu stałego oraz czujnikiem 

położenia  kątowego,  który  może  być  odłączany  od  układu.  Schemat  połączeń  mechanicznych  w 

układzie ilustruje rysunek 2.  

Rysunek 2 Schemat połączeń mechanicznych w badanym układzie

4  

Do obsługi  silnika  służy   program EziMOTION PlusR. Na  rysunku 3 przedstawiono główne okno 

programu.  

 

Rysunek 3 Okno programu EziMOTION PlusR  

W  oknie  Board  List  można  dokonać  wyboru  napędu.  Okno  Motion  Test  służy  natomiast  do 

zadawania parametrów ruchu silnika oraz monitorowania jego stanu. Pole Single Move w tym oknie 

jest przeznaczone do wprowadzania parametrów ruchu napędu. Poszczególne parametry oznaczają:  

Cmd Pos – zadany ruch wału wyrażony w impulsach enkodera,  

Start Speed ‐  zadana początkowa prędkość obrotowa wału,  

Move Speed – zadana docelowa prędkość obrotowa wału,  

Uwaga: prędkość obrotowa jest wyrażona w impulsach enkodera na sekundę; np.: jeżeli na jeden 

obrót wału przypada 10 tyś impulsów enkodera to wartość 10 tys. wpisana w pole Move Speed 

oznacza, że wał będzie wykonywał jeden obrót na sekundę; wartość 50 tyś. wpisana w pole Move 

Speed oznacza pięć obrotów na sekundę, itd. 

Accel Time ‐ czas przyspieszania wału od prędkości początkowej do docelowej wyrażony w ms,  

Decel Time ‐ czas zwalniania wału od prędkości docelowej do końcowej wyrażony w ms. 

 

 

Pole Position Status służy do monitorowania parametrów ruchu napędu. Poszczególne parametry 

tego pola oznaczają:  

Cmd Pos –  aktualnie zadana pozycja wału, 

Actual Pos – aktualna pozycja wału, 

Actual Vel – aktualna prędkość wału wyrażona w impulsach na obrót na sekundę, 

Pos Error – błąd pozycji równy różnicy pomiędzy zadaną, a aktualna pozycją wału. 

 

5  

1. Obsługa silnika za pośrednictwem programu EziMOTION PlusR 

Celem bieżącego punktu ćwiczenia jest poznanie właściwości napędu serwokrokowego, który służy 

do  zadawania  referencyjnego  położenia  kątowego  i  prędkości  obrotowej  oraz  poznanie  obsługi 

programu sterującego. Sam silnik nie jest przedmiotem badania w tym ćwiczeniu. 

1) Upewnić się, że czujnik położenia kątowego jest odłączony mechanicznie od wału silnika, kabel USB jest podłączony do podstawy napędu, a zasilanie układu jest włączone. 

2) Uruchomić program EziMOTION PlusR. Wybrać następujące parametry transmisji danych: numer 

portu  (Port  No.)  COM3,  prędkość  transmisji  (Baudrate)  57600.  Kliknąć  przycisk  Connect,  a 

następnie przejść do okna Motion Test. 

3) W  polu  Single Move  wpisać  przykładowe  parametry  pracy  napędu:  pozycja  (Cmd  Pos)  50000, 

prędkość początkowa (Start Speed) 1, prędkość docelowa (Move Speed) 10000, czas przyspieszania 

od prędkości początkowej do docelowej (Accel Time) i zwalniania (Decel Time) 100. 

4) Włączyć napęd klikając przycisk SERVO ON. Od tego momentu sterownik będzie utrzymywał wał 

silnika w zadanej pozycji ‐ wału nie da się ręcznie obrócić.  

5) Uruchomić silnik przyciskiem Abs Move. Po zatrzymaniu napędu zwrócić uwagę, że parametry Cmd 

Pos oraz Actual Pos w polu Position Status są sobie równe – oznacza to, że wał silnika osiągnął 

zadaną  pozycję.  Ewentualna  różnica między wartościami  tych  parametrów  jest  równa  błędowi 

pozycjonowania wału Pos Error.  

6) Przetestować  działanie  przycisków  Abs  Move,  INC  Move  oraz  DEC  Move  i  na  tej  podstawie 

zidentyfikować ich funkcje. 

7) Kliknąć przycisk SERVO OFF aby wyłączyć napęd. Moment trzymający wał zostanie zwolniony. 

 

 

2. Pomiar położenia kątowego i prędkości obrotowej za pomocą enkodera 

Celem tego punktu ćwiczenia jest obserwacja i pomiar sygnałów z enkodera inkrementalnego oraz 

pomiar położenia i prędkości obrotowej wału. Referencyjne położenie kątowe oraz prędkość obrotowa 

są zadawane za pośrednictwem silnika EziMOTION PlusR.  

 

                      

Rysunek 4 Schemat połączeń i zdjęcie enkodera inkrementalnego  

 

6  

2A. Pomiar położenia kątowego za pomocą enkodera inkrementalnego. 

 

8) Wykonać punkty 1 – 3 niniejszej instrukcji, chyba, że zostały one już zrobione.  

9) Upewnić się, że silnik jest wyłączony (w oknie Motion Test programu EziMOTION PlusR nie świeci 

się kontrolka SVON, a wałem można swobodnie kręcić). 

10) Wyzerować  licznik  impulsów  enkodera  (przycisk  Clear  Position  w  polu  Position  Status).  Kręcąc 

ręcznie  wałem  w  obydwu  kierunkach  zaobserwować  sygnały  A+  i  B+  enkodera  za  pomocą 

oscyloskopu. (Ustawić oscyloskop w taki sposób, aby sygnały prostokątne na ekranie były łatwo 

rozróżnialne: czułość kanałów 2V/dz, wartość współczynnika podstawy czasu 200us/dz).  

Zwrócić uwagę na parametr Actual Pos w polu Position Status programu. Wyświetlana wartość to 

zliczona przez licznik liczba impulsów z enkodera.  

11) Oszacować liczbę impulsów enkodera przypadającą na obrót wału o 360°. Na tej podstawie określić 

rozdzielczość r pomiaru położenia wału za pomocą enkodera. 

 

2B. Pomiar prędkości obrotowej za pomocą enkodera inkrementalnego. 

 

12) Włączyć napęd klikając przycisk SERVO ON. 

13) Przy ciągłym obrocie wału silnika zaobserwować sygnały A+ i B+ enkodera za pomocą oscyloskopu. 

W tym celu w programie EziMOTION PlusR w polu Single Move wpisać wartość na tyle dużą aby 

silnik  obracał  się  w  sposób  ciągły  przez  kilkanaście  sekund.  Prędkość Move  Speed  zmienić  na 

100000 (ω1=10 obr/s). 

14) Uruchomić  silnik  przyciskiem  INC Move.  Zaobserwować  przebiegi  na  ekranie  oscyloskopu,  a w 

sprawozdaniu naszkicować ich kształt.  

15) Uruchomić  silnik,  tak  aby  wał  obracał  się  w  przeciwnym  kierunku.  Wykonać  szkic  sygnałów 

analogiczne  jak  w  poprzednim  punkcie  oraz  za  pomocą  oscyloskopu  zmierzyć  częstotliwość  f1 

impulsów generowanych przez enkoder.  

16) Ustawić prędkość obrotową na 40000  (ω2=4 obr/s), uruchomić silnik  i  zmierzyć częstotliwość  f2 

impulsów generowanych przez enkoder .  

17) Wyłączyć napęd klikając przycisk SERVO OFF. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7  

3. Kalibracja  potencjometrycznego  czujnika  położenia  kątowego  ‐  wyznaczenie  charakterystyki 

statycznej 

Celem  tego punktu ćwiczenia  jest wyznaczenie charakterystyki  statycznej potencjometrycznego 

czujnika  położenia  kątowego Uwy=f(α),  a  więc  wyznaczenie  relacji  pomiędzy  wartościami  napięcia 

mierzonego  na  zaciskach  czujnika,  a  referencyjnym  położeniem  kątowym  wału  α.  Proces  taki 

nazywamy kalibracją (porównaj ćwiczenie 17 – Kalibracja wagi). Znajomość charakterystyki statycznej, 

a w szczególności jej modelu liniowego służy do  obliczenia wartości położenia kątowego na podstawie 

pomiaru  napięcia  na  zaciskach  czujnika.  Referencyjne  położenie  kątowe  jest  zadawane  za 

pośrednictwem silnika EziMOTION PlusR. 

 

W układzie zastosowano potencjometryczny czujnik położenia kątowego produkcji firmy Burster 

typu  8820  o  rezystancji  4.7k20%.  Zakres  pomiarowy  potencjometru  wynosi  350°2°,  jednak możliwa jest ciągła rotacja osi potencjometru z prędkością do 600 obr/min. Czujnik pracuje w układzie 

dzielnika  napięcia  jak  na  rysunku  5.  Rezystor  Rd  zabezpiecza  przetwornik  przed  skutkami  zwarcia 

zacisków.  

 Rysunek 5 Schemat połączeń mechanicznych i elektrycznych w badanym układzie 

 

 

18) Do wału silnika podłączyć czujnik położenia kątowego. 

19) Wykonać punkty 2 – 3 niniejszej instrukcji, chyba, że zostały one już zrobione. 

20) Połączyć układ zgodnie ze schematem z rysunku 5. Do pomiaru napięcia stałego na zaciskach Uwy i 

GND użyć multimetru RIGOL. Zasilanie +24V jest już doprowadzone do przetwornika. 

21) Ręcznie ustawić takie położenie wału przy którym mierzone napięcie osiąga wartość najbliższą 0V. 

Ten  punkt  przyjąć  jako  punkt  odniesienia  o  położeniu  0°.  Włączyć  napęd  i  wyzerować  licznik 

impulsów w programie EziMotion PlusR (przycisk Clear Position).  

22) Wyznaczyć charakterystykę statyczną Uwy=f(α) potencjometrycznego czujnika położenia kątowego 

w  zakresie  0°  do  324°,  ze  skokiem  co  36°.  Jako  zadajnik  referencyjnego  położenia  kątowego 

wykorzystać napęd Ezi‐SERVO Plus‐R.  Obrotowi wału o 36° odpowiada 1000 impulsów; wartość tą 

należy wpisać w Cmd Pos w  polu  Single Move  programu  sterującego  pracą  silnika,  a  prędkość 

obrotową Move Speed ustawić na 1000. 

23) Kolejne  położenia  wału  ustawić  poprzez  naciśnięcie  przycisku  DEC  Move.  Dla  każdego  z 

nastawionych kątów zmierzyć wartość napięcia wyjściowego. 

24) Wyłączyć napęd przyciskiem SERVO OFF. 

 

8  

Opracowanie wyników 

 

25) Otrzymane punkty charakterystyki należy aproksymować prostą o równaniu: 

 

[V] 0USU U  

 

gdzie: 

US  ‐ czułość napięciowa czujnika położenia kątowego, 

0U  ‐ napięcie wyjściowe czujnika przy położeniu zerowym wału α=0, 

 ‐ położenie kątowe wału.  

Czułość  napięciową  SU  i  napięcie  U0,  które  jednocześnie  stanowią  odpowiednio  współczynnik 

kierunkowy  prostej  oraz  wyraz  wolny,  należy  wyznaczyć  metodą  regresji  liniowej  (estymator 

najmniejszych kwadratów). Obliczenia można wykonać ręcznie lub za pomocą programu Matlab.  

 

W  tym  drugim  przypadku  po  uruchomieniu  programu,  w  oknie  Command  Window  należy 

wprowadzić dwa wektory odpowiadające wykonanym pomiarom a – położenie kątowe wału, U – 

zmierzone  wartości  napięcia  dla  kolejnych  położeń  kątowych  wału.  (Uwaga:  separatorem 

dziesiętnym w Matlabie jest kropka „.”, a nie przecinek). Składnia polecenia jest następująca: 

 

a = [0    36    72   108   144   180   216   252   288   324 ] 

U = [U0    U36    U72   U108   U144   U180   U216   U252   U288   U324 ] 

 

gdzie: U0    U36   …  ‐ to zmierzone wartości napięcia.  

 

Do aproksymacji liniowej danych pomiarowych można użyć narzędzia Curve Fitting z zakładki Apps. 

Po uruchomieniu narzędzia Curve Fitting Tool, należy ustawić zmienną X data na a i zmienną Y data 

na U. Program dokona aproksymacji.  

 

Należy zanotować obliczone współczynniki prostej oraz utworzyć okno z rysunkiem przez polecenie 

‘File ‐> Print to Figure’. Tak powstałe okno należy zapisać i umieścić w sprawozdaniu (W tym celu 

wystarczy użyć opcji z menu ‘Edit ‐> Copy figure’, a obrazek wkleić do programu Paint i zapisać.)  

 

26) Dla  tak  wyznaczonego  modelu  liniowego  charakterystyki  niezbędne  jest  określenie  błędu 

związanego  z  liniową  interpolacją  nieliniowej,  rzeczywistej  funkcji  przetwarzania  czujnika 

położenia kątowego. Wartość bezwzględnego błędu nieliniowości funkcji przetwarzania wyznacza 

się z zależności: 

[V] max UUL wy  

 

Można to zrobić ręcznie, lub posłużyć się opcją Residuals Plot z menu View.  

 

 

 

 

 

9  

4. Pomiar prędkości obrotowej za pomocą tachoprądnicy prądu stałego 

 

Celem tego punktu ćwiczenia jest wyznaczenie prędkości obrotowej wału na podstawie pomiaru 

napięcia wyjściowego tachoprądnicy prądu stałego. Charakterystyka statyczna prądnicy Uwy=f(ω) jest 

znana  i  opisana  modelem  liniowym:  Uwy=0,3575*ω‐0,04  [V],  gdzie ω  to  prędkość  obrotowa  wału 

[obr/s].  Napięcie  na  zaciskach  prądnicy  jest  mierzone  za  pośrednictwem  Multimetru  RIGOL 

połączonego  z  komputerem.  Dzięki  oprogramowaniu  Tachogenerator.m,  które  stworzono  w 

środowisku Matlab, możliwa jest obserwacja, pomiar i akwizycja tego napięcia. 

 

27) Podłączyć układ zgodnie ze schematem z rysunku 6. 

 

Silnik serwokrokowyz enkoderem

Tachoprądnica

+

-

V

  

Rysunek 6 Schemat połączeń mechanicznych i elektrycznych w badanym układzie 

 

28) Wykonać punkty 1 – 3 niniejszej  instrukcji,  chyba,  że zostały one  już zrobione. Upewnić się,  że 

czujnik położenia kątowego jest odłączony mechanicznie od układu.  

29) Włączyć napęd klikając przycisk SERVO ON. 

30) Zaprogramować napęd w taki sposób aby działał w sposób ciągły wykonując sekwencję obrotów 

wałem w pętli. W tym celu w Board List Przejść do okna Position Table i wczytać zaprogramowaną 

wcześniej sekwencję ruchów silnika z pliku sekwencja_tacho.  

31) Wybrać  pierwszy  wiersz  sekwencji  i  uruchomić  napęd  przyciskiem  Run.  Zminimalizować  okno 

programu. Silnik będzie cyklicznie wykonywał sekwencję obrotów. 

32) W  Matlabie  uruchomić  program  Tachogenerator.m  (wczytać  plik  do  Matlaba  i  uruchomić 

klawiszem F5).  

UWAGA:  Jeżeli program nie uruchomi się  i  zgłosi błąd należy:  1) Sprawdzić  czy multimetr  jest 

podłączony  kablem  USB  do  komputera,  2)  Wykonać  polecenia  zawarte  na  ostatniej  stronie 

instrukcji i ponownie uruchomić program Tachogenerator.m.  

33) Program będzie oczekiwał na wprowadzenie w Command window współczynników charakterystyki 

statycznej.  

34) Zapisać otrzymany przebieg i dołączyć do sprawozdania.  

35) Wyłączyć napęd przyciskiem SERVO OFF. 

 

 

 

10  

5. Transformatorowy  czujnik  położenia  liniowego  ‐  obserwacja  sygnałów  w  torze 

przetwarzania. 

Celem  tego  punktu  ćwiczenia  jest  zapoznanie  się  z  zasadą  działania  transformatorowego 

przetwornika  przemieszczeń  liniowych  oraz  obserwacja  sygnałów w  charakterystycznych  punktach 

toru pomiarowego. W układzie zastosowano przetwornik PTx200 produkcji  firmy Peltron, który  jest 

przeznaczony  do  statycznych  i  dynamicznych  pomiarów  przesunięć,  zmian  długości  i  grubości 

materiałów,  ugięcia  części maszyn  i  konstrukcji,  itp.  Przetwornik  jest  zbudowany  z  transformatora 

różnicowego,  który  znajduje  się  w  cylindrycznej  obudowie.  Elementem  ruchomym  jest  rdzeń 

umieszczony  w  osi  przetwornika.  Zakres  pomiarowy wynosi  –100  do  +100 mm.  Z  przetwornikiem 

współpracuje miernik przemieszczeń liniowych MPL701 firmy Peltron, na wyświetlaczu którego można 

odczytać położenie rdzenia względem punktu „zerowego” z rozdzielczością 0,1 mm. Z miernika tego 

wyprowadzono  następujące  sygnały:  sygnał  zasilający  przetwornik  PTx200  (P),  sygnał  wyjściowy  z 

przetwornika (W), sygnał po demodulacji fazoczułej (D), oraz sygnał po filtracji dolnoprzepustowej (F).  

 

Rysunek 6 Schemat połączeń mechanicznych i elektrycznych w badanym układzie 

Budowa i zasada działania transformatorowych przetworników położenia liniowego jest opisana np. w 

[1], [2] a dane techniczne przetwornika PTx200 oraz miernika MPL701 można znaleźć w specyfikacji 

technicznej dostarczonej przez producenta [5].  

 

Rdzeń przetwornika transformatorowego jest sprzęgnięty mechanicznie z wózkiem, który porusza się 

po prowadnicach, tak aby można było łatwo zadawać położenie liniowe.  

 

 

 

11  

36) Włączyć zasilanie miernika MPL701, oraz z zasilacza uniwersalnego doprowadzić zasilanie ±15V 

do układu separatora. 

37) Do kanału CH1 oscyloskopu doprowadzić  sygnał wejściowy,  zasilający uzwojenie pierwotne 

przetwornika  transformatorowego  (P),  a  do  kanału  CH2  sygnał  wyjściowy  z  uzwojenia 

wtórnego transformatora  (W). 

38) Zmierzyć częstotliwość i amplitudę sygnału zasilającego przetwornik.  

39) Poruszając  rdzeniem  przetwornika  zaobserwować  zmiany  amplitudy  i  fazy  sygnału 

wyjściowego. Na tej postawie uzupełnić rysunki w konspekcie dla położeń rdzenia: ‐80mm oraz 

40mm. 

40) Do  kanału  CH2  doprowadzić  sygnał  po  demodulacji  fazoczułej  (D).  Poruszając  rdzeniem 

przetwornika zaobserwować zmiany w kształcie sygnału. Uzupełnić rysunki w konspekcie dla 

ww. położeń rdzenia. 

41) Do  kanału  CH2  doprowadzić  sygnał  po  filtracji  (F).  Poruszając  rdzeniem  przetwornika 

zaobserwować zmiany sygnału. Uzupełnić rysunki w konspekcie dla ww. położeń rdzenia.  

 

 

6. Transformatorowy czujnik położenia liniowego ‐ pomiary wymiarów geometrycznych. 

Celem  tego  punktu  ćwiczenia  jest  wykonanie  pomiarów  wymiarów  geometrycznych 

prostopadłościennej  próbki.  Aby wyznaczyć  dany wymiar  należy wykonać  dwa  pomiary:  położenia 

punktu  odniesienia  Xp  i  położenia  końca  próbki  względem  punktu  odniesienia  Xk.  Wymiar  liniowy 

próbki jest więc różnicą:  

 

pk XXX  

 

Wyniki pomiarów należy odczytać z wyświetlacza miernika MPL701.  

42) Włączyć zasilanie miernika MPL701. 

43) Wykonać niezbędne pomiary do wyznaczenia wymiarów geometrycznych próbki:  A – długość, 

B – szerokość, C – wysokość. 

44) Wyznaczyć niepewności pomiarowe wg poniższego schematu. 

Producent podaje błąd graniczny pomiaru jako: 

 

[mm] 1100

3,0LSB

xxgr

 

Niepewność pomiaru wielkości X, jest więc zależna od niepewności „cząstkowych” z jakimi wyznaczone 

są  Xk  i  Xp,  a  do  jej  wyznaczenia  należy  posłużyć  się  prawem  propagacji  błędów  dla  pomiarów 

pośrednich: 

 

pBp

kBk

XuX

XXu

X

XXu 2

2

22

 

12  

po prostych przekształceniach otrzymujemy: 

 

pBkB XuXuXu 22  

 

Niepewność złożona pomiaru X jest sumą geometryczną niepewności typu B  kB Xu ,  pB Xu  pomiaru 

Xk i  Xp. Niepewności te są związane z błędami granicznymi zależnościami: 

 

3

kgrkB

XXu

  ,     

3

pgrpB

XXu

13  

Instrukcja postępowania w razie wystąpienia błędu komunikacji Matlab ‐ RIGOL 

 

Podczas próby uruchomienia programu napisanego w Matlabie do obsługi multimetru RIGOL, może 

zostać zgłoszony błąd następującej treści: 

 

Obecnie nie jest znana przyczyna tego błędu i występuje on niezależnie od wersji użytych 

sterowników, systemu operacyjnego i oprogramowania (Matlab, LabView, itp.). Aby rozwiązać ten 

problem należy: 

1) Sprawdzić czy multimetr jest podłączony kablem USB do komputera. 

2) W zakładce Apps Matlaba, rozwinąć listę i uruchomić aplikację Instrument Control. 

14  

 

3) W uruchomionej aplikacji odświeżyć listę urządzeń (przycisk strzałek), w drzewie rozwinąć gałąź 

‘USB’ i wybrać z listy aktywny multimetr RIGOL, a następnie sprawdzić połączenie z urządzeniem 

przez kontrolkę ‘Connect’, a następnie ‘Disconnect’. Po tych czynnościach program do obsługi 

multimetru nie zgłosi błędu.