str o bosko pija

15
TEHNIČKI FAKULTET U RIJECI ZAVOD ZA KONSTRUIRANJE U STROJARSTVU LABORATORIJSKE VJEŽBE A Vježba br. III: Stroboskopija

Upload: markocvijovic

Post on 10-Nov-2015

234 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

stroboskopija, stroboskop, mehaničko i optičko mjerenje brzine vrtnje

TRANSCRIPT

OSNOVE MEHATRONIKE

Izvjetaj - vj. br. III

Tehniki fakultet u rijeciZavod za konstruiranje u strojarstvu

LABORATORIJSKE VJEBE A

Vjeba br. III:Stroboskopija

SADRAJ

1.UVOD22.MJERENJE BRZINE VRTNJE POMOU STROBOSKOPA32.1.Metode mjerenja i rezultati52.2.Badarenje stroboskopa73.ZAKLJUAK9LITERATURA10

1. UVOD

Stroboskop (gr. strobos = okretanje, titranje; scope = pogled) je ureaj za mjerenje frekvencije i promatranje jednostavnih gibanja koja se periodiki ponavljaju stvaranjem optike iluzije usporenog ili zaustavljenog predmeta [1].Princip rada stroboskopa je vrlo slian radu filmske kamere, u kojoj zatvara dijeli pokret u niz statinih slika bez vidljivog kretanja. Zbog tromsoti ljudskog oka, niz prikazanih slika daje privid kontinuiranog kretanja prilikom projekcije razvijenog filma.Prema osnovnom principu stroboskopije, objekt u pokretu osvjetljen izvorom svjetlosti ija je frekvencija jednaka frekvenciji gibanja predmeta prividno se zaustavlja. Na taj nain mijenjanjem frekvencije bljeskova izvora svjetlosti sve do prividnog zaustavljanja predmeta mogue odrediti brzinu gibanja predmeta. Izostanak potrebe za izravnim dodirom sa mjerenim predmetom osnovna je prednost stroboskopije nad konvencionalnim metodama mjerenja brzine.

2. MJERENJE BRZINE VRTNJE POMOU STROBOSKOPA

Odreivanje brzine vrtnje nekog objekta mogue je postii preko fizikog kontakta izmeu mjernog ureaja i promatranog objekta (tahometar) ili bez dodira, na osnovu optike vidljivosti (stroboskop).Tahometri (Slika 1.) su mehaniki ureaji za mjerenje brzine vrtnje, kojima je za rad potreban fiziki dodir s predmetom iju se brzinu vrtnje mjeri. Inercija i unutranji otpori tahometra utjeu na rezultate mjerenja, to predstavlja problem kod visokobrzinskih pogona male snage.

Slika 1. Tahometar [2] i nain upotrebe [3]

Elektroniki stroboskop (Slika 2.) se koristi za mjerenje velikog raspona brzina vrtnje predmeta, budui da mu nije potreban dodir s predmetom ija se brzina vrtnje mjeri, ve samo optika vidljivost.

Slika 2. Elektroniki stroboskop Sauter SB [4]

Prednosti elektronikih stroboskopa naspram mehanikih [1]: poveana je efektivna osvijetljenost predmeta trajanje bljeska je skraeno na nekoliko mikrosekundi omogueno je mjerenje vrlo velikih brzina vrtnje frekvencija bljeskanja se lako podeava i precizno badari vie promatraa moe istovremeno promatrati predmetU tablici 1. su prikazane stroboskopske slike koje nastaju pri razliitim frekvencijama bljeskova stroboskopa i brzinama vrtnje objekta.

Tablica 1. Stroboskopske slike [1]

2.1. Metode mjerenja i rezultati

Postoje dvije metode mjerenja brzine; direktna metoda i metoda dvije toke. Svaka ima svoje prednosti i nedostatke.

Kod direktne metode je otprilike poznat broj okretaja, pa se bljeskalica podeava na maksimalan broj bljeskova, te se tada taj broj sputa sve dok se ne dobije prva jednostruka slika s jakim odrazom. Ova metoda se primjenjuje i u sluajevima kada se broj okretaja mijenja. Stroboskop treba imati mogunost postizanja velikog broja titranja (okretaja) veeg od ureaja koji se mjeri.

Metoda dvije toke se koristi za mjerenje brzine vrtnje kada je broj okretaja nekog objekta vei od broja titranja ureaja za mjerenje. Mjerenje zapoinje s maksimalnom frekvencijom titranja koja se tada sputa do prve mirujue oznake. Kod ove metode se frekvencija bljeskanja stroboskopa f smanji ispod brzine vrtnje objekta n dok se ne dobiju dvije uzastopne (susjedne) frekvencije sa jednom mirujuom slikom oznake. Ovom metodom je mogue mjeriti velike brzine vrtnje pomou stroboskopa s niim frekvencijama bljeskanja.

U ovoj laboratorijskoj vjebi mjerio se broj okretaja elektromotora prikazanog na slici 3., na iju se osovinu privrstio disk sa reflektirajuom trakom.

Slika 3. Elektromotor sa specifikacijama

Broj okretaja elektromotora jednak je: (1)Gdje je f1 nia frekvencija,f2 via frekvencija a k1 i k2 su cjelobrojni viekratnici, uz obavezan uvjet: (2)Dobivene frekvencije su uzastopne pa e biti: (3) (4) (5) (6)Nakon sreivanja:

Kod velikih brzina rotacije nazivnik (f2 f1) postaje malen, tonegativno utjee na tonost mjerenja. To se moe izbjei mjerenjem svake druge(k1 = k2 + 2), tree (k1 = k2 + 3) ili etvrte (k1 = k2 + 4) frekvencije kojadaje mirujuu sliku. Openito je k1 = k2 + C pa se sreivanjem dobiva:

Mjerenjem pomou stroboskopa direktnom metodom, oitana je vrijednost broja okretaja elektromotora koja iznosi: o/minMetodom dvije toke oitana via frekvencija za broj okretaja iznosi: o/minDok nia iznosi: o/minIz jednadbe (7) proizlazi:

Kod mjerenja veih brzina koristi se izraz (8). Iako je broj okretaja elektromotora bio malen, koriten je i ovaj princip, da bi se dobiveni rezultati mogli usporediti.Mjerena je svaka druga frekvencija koja daje mirujuu sliku:

Pa je:

Oitani broj okretaja elektromotora: o/min o/minUvrtavanjem broja okretaja u izraz (8) dobiva se:

U dobivenim rezultatima postoji malo odstupanje:Mjerenje:1.2.3.

Broj okretaja:13751369,81385,4

2.2. Badarenje stroboskopa

Badarenje stroboskopa se obavlja uz pomo rotirajueg objekta poznate brzine vrtnje ili pomou mjeraa frekvencije sa jezicima koji titraju. Jeziac titra dva puta u jednom periodu sinusoide elektrine struje, tako da on kod frekvencije elektrine mree f = 50 Hz titra frekvencijom f = 100 Hz, to znai da e se mirujui jeziac vidjeti kod frekvencija f = 100, 50, 33 , 25, 20 itd. bljeskova/s [1].Vibracije jezica koji ue u rezonanciju sa uzbudnom frekvencijom mree, bit e vidljive golim okom i bitno vee od vibracija ostalih jeziaca. Na slici 4. je prikazan koriteni mjera frekvencije za gradsku elektrinu mreu.

Slika 4. Mjera frekvencije Badarenje se vri na jezicu mjeraa frekvencije koji titra sa f = 100 Hz, tj. 6000 titraja/min. Zapoinje se sa maksimalnom vrijednou stroboskopa nakon ega se frekvencija sputa sve do pojave prve mirujue slike prifrekvenciji f1. Sljedea jednostruka slika se pojavljuje pri frekvencijif2= 0,5 f1 koja bi trebala biti jednaka 0,5 ftitraja/min.

Greka iznosi:

Oitane vrijednosti jezica:o/mino/minSlijedi:

Dobiveni rezultati ukazuju na vrlo malu pogreku, te su unutar granice tonosti dane specifikacijom samog ureaja (0,05%n +1d).

3. ZAKLJUAK

U ovom radu je obraen teoretski i praktini dio mjerenja broja okretaja pomou stroboskopa. Rad stroboskopa se bazira na principu osvjetljavanja objekta u pokretu izvorom svjetlosti, ija je frekvencija jednaka frekvenciji gibanja predmeta, pa se njegova slika prividno zaustavlja. Na taj je nain mijenjanjem frekvencije bljeskova izvora svjetlosti sve do prividnog zaustavljanja predmeta mogue odrediti brzinu gibanja predmeta. Ovakav nain mjerenja je pogodan jer mjerni ureaj nije u dodiru sa promatranim objektom, te nema utjecaja na njega. Jo jedna od prednosti je i mogunost mjerenja vrlo velikih brojeva okretaja.U ovim laboratorijskim vjebama smo se bavili mjerenjem broja okretaja pomou elektronikog stroboskopa, te utvrivanjem pogreke mjerenja stroboskopa, njegovim badarenjem. Dobiveni rezultati pokazuju da su elektroniki stroboskopi vrlo pouzdani, te da imaju vrlo visoku tonost i preciznost.

LITERATURA

[1] Skipta za laboratorijske vjebe: Lovrin Neven, Vrcan eljko; Stroboskopija, Rijeka, 2010.

3