Jméno: STŘEDNÍ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ FRENŠTÁT p. R.
Podpis:
JAN JUREK
Název měření:
MĚŘENÍ NA SENZORECH NEELEKTRICKÝCH VELIČIN
Třída: E4B
Skupina: 2
Číslo měření: 14
Zkoušené předměty:
senzor teploty, ultrazvukový senzor, průtokové čidlo, senzor tlaku, senzor vodivosti Funkce při měření: zapojovatel, měřící
Změřeno dne: 12.3.2008 Vyučující: So
Spoluměřící: Knapek
Schémata:
Poznámky učitele:
Známka:
Datum:
ÚKOL MĚŘENÍ: 1. Seznámení s programovým prostředím ISES, kontrola senzoru teploty 2. Měření délky – ultrazvukový senzor MICROSONAR 3. Měření průtoku – kontrola čidla ESPKA 138.51 4. Měření závislosti proudu na tlaku – senzor tlaku TMG 618 R3G 5. Měření vodivosti dvou typů kapalin pomocí senzoru a převodníku EXA SC202G, u jednoho typu proměřte závislost vodivosti na teplotě.
POUŽITÉ PŘÍSTROJE: ad 1) Měření teploty
Označení Název a typ přístroje PC L9 s prog. příslušenstvím ISES
v.č. HI5-V-0235
Varič s indukčním mícháním MM2A
10050
Rtuťový teploměr 10 – 100 °C
11.88
Doplňující údaje
ad 2) Měření délky
Označení Název a typ přístroje = Laboratorní zdroj Statron typ 2229
v.č. 0701015
S
Ultrazvukový senzor
6500519
V
Digitální voltmetr METEX M-4640A
BI910203
Laserový metr HILT PD30
17304179
Doplňující údaje
± (0,5 % of rdg + 10 d)
ad 3) Měření průtoku
Označení Název a typ přístroje Laboratorní zdroj Statron typ 2223 ČÍTAČ
v.č. 0309012
Čidlo ESPKA
138.51
Čítač Goldstar FC-2130U
401355
Doplňující údaje
ad 4) Měření tlaku
Označení Název a typ přístroje Laboratorní zdroj Power Suply 2
v.č. 803
Kompresor
3291962
TMG 618 R3G
556/95
Digitální ampármetr METEX M-4660A
JA111753
Doplňující údaje
± (0,5 % of rdg + 3 d)
ad 5) Měření vodivosti
Označení Název a typ přístroje Laboratorní zdroj Tesla BK 126
v.č. 331449
Měřič vodivosti YOKOGAWA
KN 14055
Vařič ETA Typ 2109200
1103
Doplňující údaje
POSTUP MĚŘENÍ: ad 1) Měření teploty Po seznámení s programovým prostředím ISES zvolíme funkci měření teploty pomocí senzoru. Do kádinky napustíme vodu o teplotě pod 25 stupňů celsia. Kádinku položíme na vařič s indukčním mícháním a vložíme do ni senzor teploty a rtuťový teploměr. Vodu začneme ohrívat a od 25 do 80 stupňu celsia na rtuťovém teploměru odečítáme po 5 stupních hodnotu na senzoru (tedy hodnotu z počítače). Následně spočítáme chybu oproti hodnotě na rtuťovém teploměru a sestrojíme korekční křivku. Na vyzkoušení byly ještě k PC připojeny senzory srdečního tepu a síly. Oba zobrazovali průběh na obrazovce. ad 2) Měření délky Pro měření délky využijeme ultrazvukový senzor MICROSONAR. Jako odrazovou plochu použijeme dveře. Pomocí laserového metru postupně posunujeme ultrazvukový senzor od 1 do 3 m po 20cm a při tom odečítáme v každé nové vzdálenosti hodnotu napětní na senzoru. Z naměřených hodnot následně sestrojíme graf závislosti napětí na vzdálenosti. ad 3) Měření průtoku Před samotným měřením napustíme do nádoby 8 litrů vody. Tuto vodu budeme následně vypouštět přes průtokoměr ke kterému připojíme čítač impulsů na kterém nastavíme funkci TOTAL. Po vypustění příslušných 8 litrů vody máme na čítači hodnotu počtu impusů po protečení těchto 8 litrů. ad 4) Měření tlaku Pro měření talku vyžijeme senzor tlaku TMG. Kopresor natlakujeme na hodnotu 0,2 MPa. Pak pomocí otvoru v hadici postupně tlak snižujeme a při tom odečítáme hodnotu proudu na senzoru tlaku, které zapíseme do tabulky. Z tabulky následně sestavíme graf závislosti proudu na tlaku. ad 5) Měření vodivosti Pro měření vodivost využijeme měřič YOKOGAWA. Nejprve změříme vodivost vody při pokojové teplotě. Poté do stejné vody přidáme Chlorid sodný (sůl) a opět změříme její vodivost. Poté obohacenou vodu začneme zahřívat a meříme vodivost od 25 do 60 °C po 5 stupňích.
TABULKY NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH HODNOT: ad 1) Měření teploty OPRAVNÁ KŘIVKA SENZORU TEPLOTY Rozdíl
Oprava
∆ [°C] 1,4 1,4 1,3 1,3 1,5 1,5 1,5 1,5 1,8 1,7 2,2 2
O [°C] -1,4 -1,4 -1,3 -1,3 -1,5 -1,5 -1,5 -1,5 -1,8 -1,7 -2,2 -2
T [°C] 0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
-0,5
-1
-1,5
O = f(T) -2 O [°C]
Rtuťový Snímač teploměr teploty TS [°C] TN [°C] 25 26,4 30 31,4 35 36,3 40 41,3 45 46,5 50 51,5 55 56,5 60 61,5 65 66,8 70 71,7 75 77,2 80 82
-2,5
90
ad 2) Měření délky GRAF ZÁVISLOSTI NAPĚTÍ NA VZDÁLENOSTI U [V] 1,607 1,943 2,288 2,607 2,944 3,283 3,616 3,961 4,309 4,674 5,004
6
U [V]
l [cm] 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
U = f(l) 5
4
3
2
1
0 0
50
100
150
200
250
300
350
l [cm]
ad 3) Měření průtoku Počet impulsů 349
ad 4) Měření tlaku p [MPa] 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,075 0,05 0,025 0
I[mA] 2,83 2,49 1,95 1,41 1,13 0,74 0,42 0,064 0 0
GRAF ZÁVISLOSTI NAPĚTÍ NA VZDÁLENOSTI I [mA]
Počet litrů 8
3
I = f(p) 2,5
2
1,5
1
0,5
0 0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25 p [MPa]
ad 5) Měření vodivosti GRAF ZÁVISLOSTI VODIVOSTI NA NAPĚTÍ G [mS]
Vodivost při pokojové teplotě 104,3 uS Čistá voda Osolená voda 2,99 mS
3,3
G = f(T)
3,25
Osolená voda T [°C] G [mS] 25 3,25 30 3,21 35 3,14 40 3,08 45 3,15 50 3,21 55 3,21 60 3,25
3,2
3,15
3,1
3,05 0
10
20
30
40
50
60
70
T [°C]
PŘÍKLAD VÝPOČTU: ad 1) Měření teploty O = TS – TN = 30 – 31,4 = -1,4 °C
ad 3) Měření průtoku 349 impulsů ≅ 44 8 litr
ZHODNOCENÍ: ad 1) Měření teploty Při měření teploty jsme zjistili, že se chyba měřící sondy oproti rtuťovému(normálovému) teploměru zvyšuje (viz. graf). Nejvyšší chyby dosáhla sonda při teplotě 75 °C kdy byla chyba 2,2 °C. V prvním úkole jsme si dále také vyzkoušeli další funce přístroje, tedy měření srdečního tepu a měření síly. ad 2) Měření délky Při měření délky jsme zjistili, jak lze snadno vyčíst z grafu, že se vzrůstající vzdáleností ultrazvukového senzoru od odrazové plochy vzrůstá napětí které je na jeho výstupu. Nejvyšší hodnoty napětí jsme tedy dosáhli při maximálná vzdálenosti 3m – 5,004 V. ad 3) Měření průtoku Při měření průtoku jsme naměřili celkový počet impulsů, který se načetl při protečení osmi litrů vody 349, což je přibližne 44 impulsů na litr. ad 4) Měření tlaku Při měření tlaku jsme si ověřili, jak lze opět vidět v grafu, že se vzrůstajcím tlakem stoupá proud v senzoru tlaku. Nejvyšší proud jsme tedy naměřili při tlaku 0,2 MPa – 2,83 A. ad 5) Měření vodivosti Vodivost čisté vody při pokojové teplotě byla 104,3 µS. Po jejím osolení vzrostla vodivost na 2,99 mS, z čehož lze usuzovat, že přidáním chloridu sodného výrazně zvýšíme její vodivost. Dále při zahřívání osolené vody se vodivost za určitých teplot liší; od 25 do 40 °C klesala a od 40 do 60 °C naopak zase stoupala (viz. graf).
