Messtechnische - Übungen

Protokoll

Messtechnik

Übung 1

In dieser Übung am 21-11-2000 behandelten wir die Aufgabenstellung Abstandsmessgeräte und optische Sensoren.

Abstandsmessgeräte

Ultraschallsensor:

Analog - Pulsoren (Induktiv)

Optische Sensoren

Selbstabgleichende Faseroptische Lichtschranke

Kombiniertes Drehzahlmessgerät (mechanisch; optisch)

Ultraschallsensor

Verwendeter Sensor:

Firma: Honeywell Serie 946

Analog Spannungs- und Stromausgang

Teach - in - Programmierung

Messbereich 60 - 500 mm

Hierbei wird ein Schall ausgesendet und reflektiert. Die dafür benötigte Zeit ist zu messen!

Der Ultraschallsensor reagiert auf jedes Material.

Das zu messende Profil befindet sich auf einem Schlitten.

Der Sensor besteht aus vier Komponenten:

1. Spannungsversorgung
2. Spannungsausgang (0 - 10 V)
3. Stromausgang
4. mA Ausgang (dies verhindert einen Leitungsverlust)

Zu ermitteln ist die Ausgangsspannung des Sensors in Anhängigkeit vom Abstand des Messobjektes. Dies ist in folgendem Diagramm angeführt.

Analog Pulsor Induktiv

Verwendeter Sensor:

Firma:  Pulsotronic Type 9914 - 0500

Analoger Spannungsausgang 1 - 9 V

Messbereich 7 - 14 mm

Dieser Sensor reagiert nur auf ferromagnetische Stoffe (=der Sensor baut ein magnetisches Feld auf, welches durch die Einwirkung eines Metalles verändert wird). Zusätzlich haben wir das Metall in zwei verschiedenen Lagen gemessen.

Zu ermitteln ist die Ausgangsspannung des Sensors, in Abhängigkeit vom Abstand des Messobjektes.

Die Ergebnisse werden durch das nachfolgende Diagramm ersichtlich:

Optische Sensoren

Selbstabgleichende faseroptische Lichtschranke

Kombiniertes Drehzahlmessgerät (mechanisch & optisch)

Verwendete Sensoren:

1. Selbstabgleichender faseroptischer Sensor

Firma Honeywell Serie HPX-T

Kontrasterkennung

Positionierung

Empfindlichkeitseinstellung

2. Kombiniertes Drehzahlmessgerät (mechanisch & optisch)

Das Netzgerät wird zuerst auf Ausgang geschaltet, damit der Ventilator sich in Bewegung setzten kann.

Auf dem Flügelrad ist ein Reflektor angebracht, womit die Impulse gemessen werden können (Versorgungsspannung 10 - 30 V).

Der Sensor, welcher sich auf der Hutschiene befindet ist zweigeteilt:

Sensorkopf (mit rotem Licht, welches mit 2 Leitungen geleitet wird -> durch die Glasfaser treten kaum Verluste auf.)

Elektronik des Sensors

Das Licht wird ausgesendet und später reflektiert - vgl. Strichcode - das Signal wir danach von der Elektronik ausgearbeitet. Daraus folgt, dass der Sensor in der Lage ist, Kontraste zu erkennen, man kann ihm dies "einlernen", indem man auf "SET" umschaltet und mit "TUNING" bestätigt.

Mit Hilfe zweier Messgeräte wurde gearbeitet.

Die ermittelten Ergebnisse sind dem nachfolgenden Diagramm zu entnehmen.

optisch:

Es wurde ein Lichtstrahl auf das Rad projiziert und somit die Umdrehungen pro Minute gemessen.

mechanisch:

Auf das Messgerät wurde ein Kegel aufgebracht, den wir in die Mitte des Rades steckten , hierbei gab es Abweichungen in den Messergebnissen aufgrund des Reibungsverlustes.

Übung 2

Dehnungsmessstreifen (DMS - Widerstandsdraht)

Spannungsmessung mit DMS an einem Biegebalken. Der DMS ist ein kalibriertes Messmittel mit dem innerhalb des Hook´schen Gesetzes Dehnungen (= Widerstandsänderung = Messwert = Spannung = Belastung) gemessen werden.

Dehnungsmessstreifen finden viele praktische Anwendungen in der Technik. Mit ihnen kann man das Maß für die Verformung festlegen. Deswegen sind die Streifen an 2 Seiten angebracht, denn wenn man dann z.B. einen Eisenstab biegt, dehnt sich der DMS an der einen Seite aus, an der anderen aber wird er gestaucht. Das ganze läuft nach dem Prinzip ab, dass dort wo der Querschnitt kleiner wird, der Widerstand größer wird, und umgekehrt!

In unserem Versuch haben wir Gewichte auf einen Metallstab gehängt und die Veränderung anhand der DMS gemessen. Die Ausdehnung erfolgt in direkter Proportionalität!

Für die jeweiligen Berechnungen verwendet man dementsprechende Formeln.

Protokoll vom 19-12-2000:

Thermoelemente: Jedes Thermoelement besitz einen Typ und eine Legierung. Wir hatten zwei Anschauungsmateriale:

a)      Typ N mit der Legierung Rosa(+)/Weiß

b)      Typ K mit der Legierung Grün(+)/Weiß

Thermoelemente unterscheiden sich in ihren Messbereichen, welche in der Grundwerttabelle eingetragen sind. Anhand dieser Grundwerte kann man auf die Temperatur schließen.

Bei Thermoelementen wird die Thermospannung gemessen, bei Widerstandselementen wird die Widerstandsspannung gemessen.

Beispiel:

Ein Wasserkocher in dem ein Thermoelement vom Typ J gehängt wurde. Mit Hilfe eines Messgerätes wurde die Spannung abgelesen, welche 560 mV betrug. Dies haben wir dann mit der Grundwerttabelle verglichen, und stellten fest, dass das Wasser ungefähr 60 °C hatte. Danach haben wir den Spannungsunterschied gemessen, welcher 3150 mV betrug, somit war der Temperaturunterschied (laut Grundwerttabelle) 60,7°C.

Widerstandselemente: Das eigentliche Widerstandselement befindet sich in einem Schutzrohr und besteht aus 2 Drähten welche in Keramik eingegossen sind. Die Spitze dieses Elementes wird in den Raum, der die Bemessungsgrundlage darstellt, gehalten. Das Element ist in unserem Falle ein Pt 100 Element, wobei das Pt für Platin und die Zahl den Widerstandswert bei 0°C angibt. Diese Messung ist nicht exakt, deshalb wird das Element auch in ein Eiswasser mit der Temperatur 0°C hineingehalten, um auch die Thermospannung des Eisbehälters miteinzubeziehen. Wir erhalten nun 1330 mV und erhalten aus der Grundwerttabelle einen Wert von ca. 25 °C.

Kocher

Eis