Состав экспериментального стенда фирмы « FESTO»
Экспериментальный стенд включает функциональный набор тест-объектов (таблица 1), поперечную плиту, на которой закреплены позиционер с оптическим датчиком и электронным штангенциркулем, цифровой мультиметр и блок питания.
Таблица 1 – Перечень функциональных тест-объектов FP1120
| № объекта | Форма объекта | Материал объекта | Цвет объекта | Назначение объекта |
| 3 | Прямоугольник | Оцинкованная сталь | Серый | Измерение жесткости материала |
| 4 | Квадрат | Нержавеющая сталь | Зеркальный | |
| 5 | Алюминий | Серебристый | ||
| 6 | Латунь | Золотистый | ||
| 7 | Медь | Медный | ||
| 8 | Квадрат | Пластмасса | Белый/Серый | Калибровка функции преобразования датчика |
| 17 | Квадрат | Пластмасса | Серый | Измерение оптической прозрачности среды |
| 18 | Оргстекло | Прозрачное | ||
| 19 | Пластмасса | Красный | ||
| 20 | Синий | |||
| 21 | Черный | |||
| 22 | Белый | |||
| 23 | Пластина без выступа | Пластмасса | Темно-серый | Измерение толщины материала |
| 24 | Пластина с выступом | |||
| 25 | ||||
| 26 | ||||
| 27 | ||||
| 28 | ||||
| 29 |
Результаты эксперимента:
1. Определения дальности действия оптического датчика.
(мм), 
(мА),
(мА), 
(мм),
, 
(мм).
2. Измерение функции преобразования оптического датчика.
|
|
|
В таблицах 2 и 3 приведены снятые показания мультиметра в ходе эксперимента по перемещению тест – объектов № 8 и № 23 относительно оптического датчика.
Таблица 2 – Функция преобразования оптического датчика для белой поверхности тест-объекта № 8
| s, мм | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 15 | 20 | 25 | |
| I, мА | 3,25 | 3,26 | 3,26 | 3,26 | 3,27 | 3,27 | 3,29 | 3,3 | 3,8 | 4,25 | 4,7 | 6,85 | 9,8 | 12 | |
| s, мм | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
| ||||||||
| I, мА | 14,3 | 16,6 | 18,9 | 21,5 | 23,3 | 25,8 | |||||||||
Таблица 3 – Функция преобразования оптического датчика для серой поверхности тест-объекта № 23
| s, мм | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| I, мА | 5,2 | 5,5 | 5,6 | 5,8 | 6 | 6,2 | 6,5 | 6,9 | 7,4 | 7,9 | 8,6 | 10,7 | 12,8 | 15,1 |
| s, мм | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
| |||||||
| I, мА | 17,4 | 19,6 | 21,5 | 23,9 | 26 | 28 | ||||||||
Графики зависимости среднего значения силы тока от расстояния до оптического датчика 
представлены на рисунке 3.
 |
|
|
|
Рисунок 3 – Графики зависимостей среднего значения силы тока I на выходе оптического датчика от расстояния s до него I =φ( s ), для тест-объектов №8 и №23
3. Измерение диаграммы направленности оптического датчика.
В таблице 4 приведены значения силы тока на выходе оптического датчика в зависимости от различного угла поворота тест-объекта №23 относительно датчика.
Таблица 4 – Измерение диаграммы направленности оптического датчика
| Тест-объект № 23 (серая поверхность); | ||||||||||
Угол 
| 0 | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 25,0 | ||
Выходной ток  , мА
| 5 | 6,5 | 8,1 | 10 | 11,5 | 14,5 | 17,5 | 20,5 | ||
| Угол
| 0 | − 2,5 | −5,0 | −7,5 | −10,0 | −15,0 | −20,0 | −25,0 | ||
| Выходной ток , мА
| 5 | 4,5 | 3,8 | 3,4 | 3,0 | 2,3 | 1,5 | 0,5 | ||
| Тест-объект № 23 (серая поверхность); | ||||||||||
| Угол
| 0 | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 25,0 | ||
| Выходной ток , мА
| 10 | 11,5 | 13 | 15 | 16,5 | 19,5 | 22,5 | 25,5 | ||
| Угол
| 0 | − 2,5 | −5,0 | −7,5 | −10,0 | −15,0 | −20,0 | −25,0 | ||
| Выходной ток , мА
| 10 | 8,9 | 7,9 | 7,2 | 6,5 | 5,6 | 4,5 | 3,2 | ||
| Тест-объект № 23 (серая поверхность);
| ||||||||||
| Угол
| 0 | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 25,0 | ||
| Выходной ток , мА
| 15 | 16,5 | 18,1 | 20,1 | 21,5 | 24,5 | 27,6 | 30,6 | ||
| Угол
| 0 | − 2,5 | −5,0 | −7,5 | −10,0 | −15,0 | −20,0 | −25,0 | ||
| Выходной ток , мА
| 15 | 13,1 | 11,5 | 10,1 | 9,4 | 8,5 | 7,5 | 6,3 | ||
4 (мм)
8,5 (мм)
12,6 (мм)
Графики зависимости силы тока от угла поворота тест-объекта относительно оптического датчика 
представлены на рисунках 4 и 5.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Рисунок 4 – График зависимости среднего значения силы тока I на выходе ОД от угла порота α>0° тест-объекта №23, при расстоянии s 1 = 4 (мм), s 2 = 8,5 (мм), s 3 =12,6 (мм)
 |
 |
Рисунок 5 – График зависимости среднего значения силы тока I на выходе ОД от угла порота α <0° тест- объекта №23, при расстоянии s 1 = 4 (мм), s 2 = 8,5 (мм), s 3 =12,6 (мм)
4. Измерение толщины материала оптическим датчиком.
В таблице 5 приведены значения силы тока на выходе оптического датчика в зависимости от различного расстояния тест-объекта № 23 относительно датчика.
|
|
|
Таблица 5 – Калибровка оптического датчика толщины тест-объект № 23
| s, мм | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| I, мА | 0 | 0,9 | 1,8 | 2,9 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | 6 | 7 | 7,5 | 8,5 |
| s, мм | 12,5 | 15 | 17,5 | 20 | 22,5 | 25 | 27,5 | 30 |
| ||
| I, мА | 10,5 | 12,9 | 14,6 | 16,9 | 18,9 | 20,5 | 22,5 | 25,4 | |||
График зависимости значения силы тока от расстояния до оптического датчика I=φ(s) представлен на рисунке 6.
Рисунок 6 – График зависимости силы тока I на выходе оптического датчика s от расстояния до него I =φ( s ), для тест-объекта № 23
В таблицах 6 и 7 приведены экспериментальные данные опыта по определению толщины тест-объектов.
Таблица 6 – Выходной ток датчика для тест-объектов № 24-27
|
| ||||
| I, мА | Пластина № 24 | Пластина № 25 | Пластина № 26 | Пластина № 27 |
| 12 | 10 | 7,8 | 5,6 | |
15 мм
Таблица 7 – Измерение толщины материала оптическим датчиком
| Тест-объект | Ток I, мА | Расстояние  мм
| Разность  мм
|
| Пластина 24 | 12 | 14 | 1 |
| Пластина 25 | 10 | 11,9 | 3,1 |
| Пластина 26 | 7,8 | 9,1 | 5,9 |
| Пластина 27 | 5,6 | 6,5 | 8,5 |
В таблице 8 приведены результаты расчета погрешности измерений толщины тест-объекта оптическим датчиком.
Таблица 8 – Определение погрешности измерения толщины
|
| ||||
| Тест-объект | Измерение
штангенциркулем
 мм
| Измерение
датчиком
 мм
| Абсолютная
погрешность
измерения
 мм
| Относительная
погрешность
измерения
 %
|
| Пластина № 24 | 1,06 | 1 | 0,06 | 5,66 |
| Пластина № 25 | 3,06 | 3,1 | 0,04 | 1,31 |
| Пластина № 26 | 6,00 | 5,9 | 0,1 | 1,67 |
| Пластина № 27 | 8,85 | 8,5 | 0,35 | 3,95 |
15 мм
Выводы:
– исследованный в работе датчик работает на оптоэлектронном эффекте – явление возникновения электрического тока в полупроводнике при его световом облучении.
– исследованный в работе датчик, является оптическим рассеивающим датчиком, который представляет собой генератор тактовых импульсов посылаемых на фото-излучатель, принимаемых фотоприемником. Результат логически перемножается с входными импульсами, усиливается и преобразуется в выходной ток.
– используя оптический датчик, можно определять значения жесткости исследуемого объекта, различать цвет и шероховатость и определить линейные геометрические параметры исследуемых объектов.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 59; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!