Ordinarie tentamen i Givare och Ställdon (Ten1 2p) ( Omtentamen Mekatronik-komponenter 6B3212 Ann1 ) Ten1, 2p

HTML
DOWNLOAD

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Ordinarie tentamen i Givare och Ställdon (Ten1 2p) ( Omtentamen Mekatronik-komponenter 6B3212 Ann1 ) Ten1, 2p"

Gunnar Larsson
för 6 år sedan
Visningar:

1 IT-universitetet, Tillämpad IT Mekatronik och industriell IT Ordinarie tentamen i Givare och Ställdon (Ten1 p) ( Omtentamen Mekatronik-komponenter 6B31 Ann1 ) Ten1, p Kurskod: 6B67 Datum: Tid: Examinator: William Sandqvist william@isk.kth.se telefon Tentamensinformation Miniräknare: Hjälpmedel: Poängkrav: Joker: Utförande: Miniräknare tillåten, formler som behövs står i uppgifterna. Inga. Tentamen gäller resonemang och utantillkunskaper. 1 uppgifter. Maximalt kan 30p erhållas. För godkänt krävs 15 p. Den som löst sitt häfte med inlämningsuppgifter i tid innan tentamensveckan får en JOKER vid detta tentamenstillfälle. På en valfri tentamensuppgift skriver man JOKER och kan då tillgodoräkna sig full poäng på den uppgiften. (OBSERVERA! Joker tillämpas endast vid det ordinarie tentamenstillfället.) Svara i skrivningshäftet och lämna in detta. Namn och personnummer skall anges på varje inlämnat blad. Ett nytt häfte kan laddas hem från kursens hemsida efter tentamenstidens slut. Fullständiga lösningar anslås efter tentamenstidens slut 1

2 1. (3p) Givare/Sensor Mekanisk miljöanpassning "Fönster" Instorhet handling Avkänd storhet Avkännare Givarelement Inre signalbe- Utstorhet Utsignal +5V +5V Matning Spänning/Ström I figuren till vänster visas ett blockdiagram som används för att beskriva givare. Tillämpa detta blockdiagram på givaren i figuren till höger (figuren är hämtad ur läroboken). Det vill säga du ska kort beskriva vad följande block och storheter innebär för denna givare. Instorhet Avkänd storhet Utstorhet Avkännare Givarelement Inre signalbehandling. (p) Figuren visar en roterande skiva med hål för optisk varvtalsmätning. Komplettera utrustningen så att den även kan användas för att avgöra rotationsriktningen? a) Svar: Rita i figuren! Beskriv den vanliga metoden att öka upplösningen vid vinkelmätning med hålskiva utan att behöva ta upp fler hål. b) Svar: CCW CW A

3 3. (p) a) Vilket slags givare visar figuren? Som framgår av figuren så finns det två olika slags mönstrade skivor att tillgå till givaren. b) Vad är skillnaden mellan de två skivorna, och vilka för och nackdelar har de? 4. (3p) R 9 V D v 10 mm N S B N S e R 1 En teknolog tillverkar en enkel induktiv flödesgivare för vätska av ett genomskinligt plaströr med diametern D = 6 mm. Två elektroder ( = knappnålar) sticks in i röret så att de kommer i kontakt med vätskan. Avståndet mellan elektroderna är lika med rörets diameter. Två stycken starka magneter av Neodym-35 fästs på röret (magneterna har diameter 10 mm och tjockleken 4 mm), se figur. Magnet-tillverkaren har ett script på webben och med hjälp av det kan man få fram den magnetiska flödestätheten B mellan magneterna till 134 Gauss, dvs. med SI-enheter 0,134 Wb/m. a) Antag att den inducerade emken e = 5 mv. Hur stort är då vätskeflödet q V. q V =? svara med sorten liter/sek (dvs dm 3 /sek). b) En förstärkare ansluts till den induktiva flödesgivaren. Resistorn R 1 är 1 kω. Vilket värde ska resistorn R ha om volymflödet 1 liter/sek ska ge utspänningen 1 V. (dvs. utrustningens skalfaktor är 1V / liter/sek)? R =? [kω]. 3

4 5. (3p) ε [%]? +0,1 R 1 R 1= R 0 (1+ r ) R = R 0 (1+ p ) 1 U ao R R 4 4 R = R (1+ s ) 3 R = R (1+ q ) R 3 En tryckgivare består av ett membran med klistrade folietöjningsgivare. Töjningsgivarnas givarfaktor är k =. Vid ett visst tryck blir töjningen av givaren R 1 0,1%. ε R1 = 0,1 %. a) Hur stor blir då töjningen av givarna R och R 3 och R 4? ε R =? [%] ε R3 =? [%] ε R4 =? [%] b) Givarna kopplas i form av en Whetstonebrygga (se figur). Matningsspänningen U = 10 V och stabil. Hur stor blir obalansspänningen U ao. U ao =? [mv] U 6. (p) Faskänslig detektering REF E V REF Stator Rotor θ V 1 V En resolver är inkopplad till ett bärfrekvenssystem, statorspänningen E = V REF = 8V. Statorlindningarna V 1 (sinuslindningen) och V (cosinuslindningen) avkodas faskänsligt. Vid ett tillfälle uppmättes V 1 = - 3,1 V och V = +7,1 V Vilken vinkel θ hade rotorn. θ =? [ ] 4

5 7. (3p) R PT100 = 116,6Ω e = 1,33 mv ϑ=? Man mäter temperatur med ett termoelement av typ K. Referenspunkten befinner sig i ett uppvärmt skåp. Skåpets temperatur mäts med en PT100-termometer. PT100-termometern har resistansen: R PT100 = 116,6 Ω. Termoemken uppmäts till: e = 1,33 mv. Tabell: Termospänning i mv för temperaturer mellan 0 C +79 C ϑ REF = 0 C Termoelement typ K, NiCr NiAl [ C] ,00 0,03 0,07 0,11 0,15 0,19 0,3 0,7 0,31 0, ,39 0,43 0,47 0,51 0,55 0,59 0,64 0,68 0,7 0, ,80 0,83 0,87 0,91 0,95 0,99 1,03 1,07 1,1 1, ,0 1,4 1,8 1,3 1,36 1,40 1,45 1,49 1,53 1, ,61 1,65 1,69 1,73 1,77 1,81 1,86 1,90 1,94 1,98 +50,0,06,10,15,19,3,7,31,35,39 +60,44,48,5,56,60,64,69,73,77,81 +70,85,89,93,98 3,0 3,06 3,10 3,14 3,18 3,3 a) Vilken temperatur var det i referenspunktsskåpet? [ C] b) Vilken temperatur hade mätpunkten? [ C] 8. (p) Två bilder ur läroboken illustrerar att givarelement för helt olika användningsområden kan se mycket lika ut. Material: Konstantan Material: Nickel 0 a) Vilken är mätstorheten? Svar: b) Vilken är mätstorheten? Svar: 45 5

9 (3p) Kurvan i figuren (t h) visar en piezoelektrisk accelerometers användbara frekvensområde vid vibrationsundersökningar. a) Vad är det som begränsar arbetsområdet vid låga frekvenser (gräns a)?

Givarens arbetsområde f Kurvan i figuren (t h) visar amplitudförhållandet som funktion av frekvensförhållandet för ett seismiskt system.

6 9 (3p) Kurvan i figuren (t h) visar en piezoelektrisk accelerometers användbara frekvensområde vid vibrationsundersökningar. a) Vad är det som begränsar arbetsområdet vid låga frekvenser (gräns a)? a) b) b) Vad är det som begränsar arbetsområdet för höga frekvenser (gräns b)? Givarens arbetsområde f Kurvan i figuren (t h) visar amplitudförhållandet som funktion av frekvensförhållandet för ett seismiskt system. (Massa + fjäder + dämpare) l$ s$ 3 Amplitudförhållande 0, D=0,1 c) Markera på kurvskaran vilken kurva och vilken del av kurvan som är det normala arbetsområdet om den seismiska givaren är en piezoelektrisk accelerometer. 1,4 0,6 0, f f (p) Moderna motorer är ofta borstlösa. a) Markera vilken av dessa två motorer som kan vara borstlös? De två vanligaste borstlösa motortyperna är: BLDC (Brushless Direct Current motor) och PMSY (Permanent Magnet SYnchronous motor) Trapetsformad ström Sinusformad ström b) Vilken av dessa arbetar med sinusformad ström? c) Vilken är fördelen med sinusformad ström? 6

7 11. (p) En servomotor accelererar a(t) på följande sätt under 16 sekunder (se kurva th): Rita kurvor för hur hastigheten v(t) och sträckan s(t) förändras under rörelsen. a [m/s ] 1, 1,0 0,8 0,6 0,4 0, 0-0, -0, t [s] -0,6-0,8-1,0 v [m/s] s [m] t [s] t [s]

1. (3p) En liten stegmotor med beteckningen SST34D uppvisar enligt fabrikanten följande samband mellan Moment [mnm] (torque) och stegfrekvens [PPS, Hz] (frequency).

8 1. (3p) En liten stegmotor med beteckningen SST34D uppvisar enligt fabrikanten följande samband mellan Moment [mnm] (torque) och stegfrekvens [PPS, Hz] (frequency). Stegvinkel 1,8 Spänning,1 V Ström 0,4 A Resistans 5,3 Ω Induktans 6,0 mh Rotorns tröghetsmoment 7 g cm a) Antag att motoraxeln belastas med friktionsmomentet M FR = 5 mnm samt ett extra tröghetsmoment J L. Hur stort kan detta vara om motorn ska kunna starta och följa med utan att tappa steg vid stegfrekvensen 1000 steg/sek. J L =? [ g cm ] Illustrera hur du kommer fram till ditt svar genom att rita i figuren b) Vilken tidkonstant har motorns lindningar? τ =? [ms]. En tumregel säger att en stegmotor börjar tappa moment när stegfrekvensen överstiger f = 1/τ. Beräkna f =? [Hz] ( Verkar tumregeln fungera? ) Lycka till! 8

Relevanta dokument

Kurskod: 6B2267 (Ten1 2p) Examinator: William Sandqvist Tel

Kurskod: 6B2267 (Ten1 2p) Examinator: William Sandqvist Tel Institutionen för Tillämpad IT Omtentamen i Givare och Ställdon (även omtentamen Mekatronik-komponenter 6B31 med annan rättning) Kurskod: 6B67 (Ten1 p) Datum: 10/4 007 Tid: 13.00-17.00 Examinator: William