Mérési útmutató
Mérési útmutató
Mérési útmutató
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
B M E<br />
Mechatronika, Optika és Műszertechnika<br />
Tanszék<br />
MÉRÉSI ÚTMUTATÓ<br />
5.<br />
mérés<br />
TRANSZMISSZIÓS ÉS REFLEXIÓS OPTOELEKTRONIKUS SZENZOROK<br />
MD SZ AK MŰ MÉ MT<br />
A mérés során<br />
gyakorolt<br />
ismeretek és<br />
módszerek<br />
Transzmissziós és reflexiós optokapu működési elvének, felépítésének és<br />
alkalmazási lehetőségeinek megismerése.<br />
Egyenfeszültségű stabil ikertápegység.<br />
A méréshez<br />
Digitális multiméter<br />
felhasznált<br />
TIL 138 Transzmissziós optokapu<br />
eszközök<br />
TIL139 Reflexiós optokapu<br />
Meghajtóáramkör<br />
Optikai érzékelők,<br />
A felkészülés<br />
Dióda<br />
kiemelt<br />
Tranzisztor karakterisztika<br />
témakörei<br />
Fénymérés eszközei<br />
[1] Texas: Optoelektronikai receptek Mk. 1979<br />
[2] Dr. Halmai: Transzmissziós optokapuk alkalmazási lehetősége a<br />
műszeriparban Finommechanika – Mikrotechnika 21. évf.<br />
Szakirodalom [3] Dr. Halmai: Reflexiós fénykapu konstrukciós és alkalmazási kérdései<br />
Finommechanika – Mikrotechnika 20. évf<br />
[4] Dr. Petrik O. Finommechanika TK 1978.<br />
[5] Halas János előadásvázlata<br />
A mérés során<br />
elvégzendő<br />
feladatok<br />
Méréshez<br />
szükséges<br />
eszközök<br />
Transzmissziós optokapu statikus karakterisztikájának felvétele.<br />
Reflexiós optokapu statikus karakterisztikájának felvétele.<br />
Toll, papír, számológép
Mechatronika, Optika és Műszertechnika Tanszék<br />
TRANSZMISSZIÓS ÉS REFLEXIÓS OPTOELEKTRONIKUS SZENZOROK<br />
1. Bevezetés<br />
M5 / 2. oldal<br />
M5<br />
A hagyományos elmozdulás-feszültség átalakítókhoz viszonyítva ( nyúlásmérő bélyeges,<br />
induktív átalakító) az optoelektronikai elven működő átalakítóknak számos előnyük van.<br />
Ebből most kettőt emelünk ki. Az egyik az, hogy viszonylag kisméretű alkatrészek<br />
elmozdulásait ilyen elven megterhelés nélkül lehet mérni, hiszen a fény nem fejt ki erőhatást.<br />
A másik az optoelektronikai átalakítókkal elérhető viszonylag magas határfrekvencia.<br />
Általában az optokapun egy sugáradóból és egy sugárvevőből, álló elrendezést értünk,<br />
amelyek a csatolási karakterisztika alapján egymástót megfelelő távolságra vannak<br />
olyképpen, hogy az adó által kibocsájtott sugárzás külső behatásra megszüntethető vagy<br />
legyengíthető. Ez a művelet egy megfelelő elektromos jelet eredményez, amely azután<br />
számlálási-, kapcsolási-, vagy vezérlési célra tovább felhasználható. A műszertechnikában<br />
széleskörűen alkalmazott optoelektronikai jelátalakítókat két nagy csoportba lehet osztani<br />
felhasználás szempontjából:<br />
- transzmissziós optokapuk, melyek helyzetérzékelésre szolgáló, egy tokban elhelyezett<br />
csatolóelemek, ahol az adó és a vevő egymással szemben helyezkedik el. Így mód van<br />
a sugárzás útjába helyezni valamilyen tárgyat és ezzel a sugárzást befolyásolni.(<br />
például : TIL138 optokapu )<br />
- reflexiós optokapuk, ahol az adó és a vevő optikai tengelyei nem esnek egybe, hanem<br />
szöget zárnak be egymással, és valahol a tokon kívül metszik egymást. Az eszközt<br />
szintén helyzetérzékelésre fejlesztették ki, azokra az esetekre, amelyeknél az adót és a<br />
vevőt azonos oldalon kell elhelyezni, mivel a másik oldal valamilyen okból nem<br />
hozzáférhető.( például : TIL138 optokapu )<br />
Az optokapu adójának az árama általában konstans, de ez nem azt jelenti, hogy annak<br />
szükségszerűen egyenárammal kell üzemelni. A modulált sugárzás esetén a modulációs<br />
frekvenciával megegyezik a meghajtóáram frekvenciája. Annak ellenére, hogy a modulált<br />
sugárzással működő kapuk tekinthetők műszakilag fejlettebbnek, a kisebb alkatrészigény és<br />
egyszerűbb felépítés miatt - ahol csak lehet - a modulálatlan sugárzással üzemelő kapukat<br />
részesítjük előnyben. Tekintettel arra, hogy a modulálatlan sugárzással működő optokapuk<br />
háttér- vagy más zavaró sugárzásokra érzékenyebbek, különösen fontos a<br />
kontrasztviszonyokkal foglalkozni. A kontrasztviszonyt általában úgy szokás értelmezni,<br />
hogy a maximális sugárzás keltette kollektoráramot állítjuk arányba a szórt sugárzás, keltette<br />
kollektorárammal. Természetesen figyelembe kell venni a sötétáramot is, amely az eszközök<br />
tökéletlensége miatt akkor is folyik, ha a detektort sugárzás nem éri.<br />
A megbízható működéshez minél nagyobb kontrasztviszony elérése szükséges, irodalom<br />
alapján legalább 50:1.<br />
A sugárforrás a műszaki alkalmazások döntő többségénél infravörös tartományban sugárzó<br />
LED. Az infra LED-ek relatív spektrális sugárzási függvényét az 1. ábrán láthatjuk.<br />
Összehasonlításképpen a szabványos fehér fény és a Si-dióda karakterisztikája is látható.
Mechatronika, Optika és Műszertechnika Tanszék<br />
TRANSZMISSZIÓS ÉS REFLEXIÓS OPTOELEKTRONIKUS SZENZOROK<br />
1. Kérdéscsoport<br />
1.ábra<br />
M5 / 3. oldal<br />
M5<br />
1.1 Melyek az alkalmazási korlátai a nyúlásmérő bélyeges, az induktív és az optokapus<br />
elmuzdulás jelálatakítóknak?<br />
1.2 Katalógusadatok alapján mennyi a felső határfrekvenciája az optoelektronikai<br />
jelátalakítóknak?<br />
1.3 Az l.ábra alapján milyen statikus és dinamikus zavarokra következtet?<br />
1.4 Miért helytelen az 1.ábra alapján a fénykapu elnevezés?<br />
1.5 Mi a különbség a diffúz- és a tükrös reflektáló felület között?<br />
2. A TIL 138 transzmissziós optokapu statikus karakterisztikája<br />
Statikus karakterisztika felvételéhez megfelelően pozícionálja a kitakarózászlót az adó és a<br />
vevő közé. A meghajtóáramkörbe ( 2. ábra ) helyezzen be egy munka ellenállást. A<br />
gyakorlatvezetővel ellenőriztesse a bekötést.<br />
2. kép 3. kép<br />
A feszültségmérőt figyelve állapítsa meg a két szélső pozíció helyét a mikrométerben, és<br />
ebben a tartományban egyenletesen haladva vegye fel az elmozdulás függvényében a kimenő<br />
feszültséget. A 3. ábra mutatja a jelleggörbét. Ezen az ábrán még az is megfigyelhető, hogy a<br />
fototranzisztorok kimeneti karakterisztikája áramgenerátoros jellegű és ezért a fotoárammal<br />
csak addig a határig arányos a kimeneti feszültség. ameddig az áramgenerátort a tápfeszültség<br />
nem korlátozza. A jelleggörbét kél különböző ellenállással kell felvenni.
Mechatronika, Optika és Műszertechnika Tanszék<br />
TRANSZMISSZIÓS ÉS REFLEXIÓS OPTOELEKTRONIKUS SZENZOROK<br />
2. Kérdéscsoport<br />
M5 / 4. oldal<br />
M5<br />
2.1 Az adott dióda ellenállással mekkora az I, nyitóirányú áram?<br />
2.2 Hogyan tudná a statikus karakterisztika görbét sarkossá tenni mechanikai ill. Villamos<br />
megoldással?<br />
2.3 A mérési tartomány megnövelésének milyen lehetőségei vannak?<br />
3. TIL 139 reflexiós otlokapu statikus karakterisztikái<br />
Az első feladat az optokapu megfelelő helyzetbe hozása. A fototranzisztor ellenállása<br />
20kΩ legyen. Állítsa be a mikrométer orsót az érzékelési tartományon belül egy tetszőleges<br />
értékre, majd itt keressen egy minimumértéket a körasztal forgatásával. Most mozgassa el<br />
ismét a lineáris asztalt és keressen megint minimumot a. körasztallal. Az eljárást addig<br />
folytassa, amíg a körasztal elmozgatása minimális nem lesz. Az irány beállítása után közelítse<br />
meg óvatosan a reflektáló fóliát amennyire lehet és innen eltávolodva vegye fel a<br />
feszültségértékeket. Az asztalt a minimumpontba kell állítani, és utána lehet az asztalt<br />
elforgatásra kalibrálni. A görbét elfordulás-feszültség alakban kell felrajzolni. A görbék<br />
várható alakját a 4.ábra mutatja egy konkrét példára.<br />
3. Kérdéscsoport<br />
4.ábra<br />
3.1 Miért van minimumpont az első görbében?<br />
3.2 Mi a jellemzője a szinusz és a tangens mechanizmusnak?<br />
3.2 Milyen lehetőséget lát a zajok csökkentésére?
Mechatronika, Optika és Műszertechnika Tanszék<br />
TRANSZMISSZIÓS ÉS REFLEXIÓS OPTOELEKTRONIKUS SZENZOROK<br />
U [V]<br />
6,00<br />
5,00<br />
4,00<br />
3,00<br />
2,00<br />
1,00<br />
390 kohm<br />
Karakterisztikák<br />
2,4 kohm 4,7 kohm 10 kohm 390 kohm<br />
10 kohm<br />
M5 / 5. oldal<br />
4,7 kohm<br />
2,4 kohm<br />
0,00<br />
18,00 18,20 18,40 18,60 18,80 19,00 19,20 19,40<br />
távolság [mm]<br />
M5<br />
5. ábra a különböző munkaellenállásokra a jelleggörbe transzmissziós optokapu esetén<br />
TIL 138, 139!!
Change language