NL'-.'KM-Hi
NI^EF
NIKHEF - K-DIGEL—1991-1 NATIONAAL INSTITUUT VOOR KERNFYSICA EN HOGE-ENERGIEFYSICA
Een LVDT conditioner voor de bundelprofielmonitoren van AmPS
J.T. van Es J.H. van Trigt
Afdelingsrapport DIGEL 1991-1
Kruislaar 409 - posibas 41882 - 1009 DB Amsterdam - lel. (020) 592 9444 - telefax (020) 592 2165 - telex 11538
Abi
tract
Een LVDT (Lineair Variabele Differentiaal Transformator) is een transducer voor plaatsbepaling. Door de toegepaste materialen, z'n bouwwijze en het ontbreken van lagers e.d. is het instrument geschikt om toegepast te worden op plaatsen waar radioactieve-straling aanwezig is. Om informatie over de plaats van de ijzerkern in de transducer te verkrijgen is een conditioner nodig. In 1977 is er door Digel een conditioner ontwikkeld (zie EL-49 en Digel-3 ) voor de bundelprofielmonitoren (moving wire) van MEA omdat de "markt" toen niet aan onze eisen kon voldoen. De "markt" biedt nu i.c's die het werk van de toen ontwikkelde Eurokaart over kunnen nemen. Digel onderzocht ze om te zien of ze toepasbaar zijn voor de bundelprofiel-monitoren van AmPS.
Inhoud
Werking van de LVDT Detectie methoden Metingen Keuze en consequentie Inregel methode LVDT bevestigen Programma voor lineariteits berekening Literatuur Leveranciers Schema
blz. 1
blz blz blz blz blz blz blz blz blz blz
2 2 4 8 8 9 12 16 16 17
Werking
van de LVDT
De opbouw van een LVDT lijkt op de opeenstapeling van drie garenklosjes. I.p.v. garen bevatten de klosjes echter koperdraad en heten daarom spoel. In het gat van de klosjes wordt een ijzerkern gestoken. Op de middelste spoel wordt een wisselspanning aangesloten van ongeveer 3 Volt en 2500 Hz. Door inductie geven de twee buitenste spoelen nu spanning af. De mate van inductie wordt bepaald door de positie van de ijzerkern in het spoelenstel. Bevindt de kern zich in het midden, of is hij geheel afwezig, dan zijn de secundaire spanningen gelijk. Is de kern uit het midden dan zijn de secundaire spanningen ongelijk. LVDT's zijn zo bewikkeld dat de verschilspanning van de beide secundaires een maat is voor de plaats van de kern in het spoelenstel t.ow. het midden. De som spanning is daarbij helaas niet constant. Het verloop van de secundaire verschilspanning is over een il. gespecifiseerd traject é "lineair". Schaevitz LVDT —-w type 500HR, voor traject van 25mm , heeft een maximale lineariteitsafwijking van 0,25% van het hele bereik. Word dezelfde LVDT voor een - V
methoden
Methode 1: Hierbij worden de beide secundaires in tegenfase in serie geschakeld. Met de kern in de middenstand is de afgegeven wisselspanning nul. Verplaatsen van de kern geeft een spannings toename. De fase (0 of 180*) van die spanning t.o.v. de primaire spanning wordt bepaald door de positie van de kern t.o.v. het midden. blz. 2
Om zo'n signaal in een gelijkspanning om te zetten wordt er gebruik gemaakt van een synchroondetector. Amplitudevariaties van de exitatie-oscillator-spanning komen direct in het uitgangssignaal. Philips levert een i.e. volgens dit principe de NE5520. Dit i.e. is gebruikt voor de LVDT van het Slidingfoilevolgsysteem van de Emin spectrometers. Het is een prijsvriendelijk i.c.'tje, toepasbaar daar waar niet het uiterste wordt gevraagd van de lineariteit en drift. Inmiddels (1988) is de NE5520 vervangen door de NE5521. Methode 2:De beide secundaire spanningen worden ieder door een absolutewaardegelijkrichter gedetecteerd, zodanig dat de ene gelijkrichter een positieve spanning afgeeft en de andere een u» negatieve. Een voordeel hierbij is dat de te gelijk te richten wisselspanning over het hele meettraject groot is t.o.v. de fouten in het gelijkricht circuit. De door nauwkeurige weerstanden opgetelde gelijkspanningen zijn weer een maat voor de plaats van de kern t.o.v. het midden. Met een stabiele exitatie-oscillator geeft dit een uitstekend resultaat. Deze methode is toegepast in de in 1977 door Digel ontwikkelde conditioner voor de bundelprofielmonitoren (moving wire) van MEA. Methode 3: Hier wordt gekeken naar de verhouding tussen het verschil en de som van de secundaire spanningen. Net als bij methode 2 worden de beide secundaire spanningen door absolutewaardegelijkrichters in een gelijkspanning omgezet. In dezelfde verhouding als is gevonden bij de verkregen 1 ^ Ugelijkspanningen wordt DC-referentiespanning gedeeld. De gedeelde referentiespanning is weer een maat voor de kernpositie. De amplitudestabiliteit van de exitatieoscillator is hierbij niet van belang. Deze methode wordt toegepast in het i.e. van Analog-Devices (AD598). De specificaties die dit i.e. van de fabrikant meekrijgt zijn imponerend. Voor Digel was dit een aanleiding om te onderzoeken of het i.e. toepasbaar is voor de bundelmonitoren (moving wire) van AmPS.
Metingen. De bruikbaarheid van een conditioner wordt bepaald door z'n uitgangsspanningsdrift als gevolg van temperatuursveranderingen en z,n lineairiteits afwijkingen. De temp.drift bestaat uit twee factoren t.w. de offsetdrift en de gaindrift. Om de
drift metingen
te kunnen blz. 3
uitvoeren heeft
Digel een
instrument gemaakt om nauwkeurige verplaatsingen te realiseren en een programma ontwikkeld om lineariteitsafwijkingen te berekenen. Nadat de LVDT gemeten was zonder tussenkomst van een conditioner werd als eerste de AD598 bekeken omdat deze het mooiste leek. Het resultaat vindt u hieronder. Als tweede werd ons oude printje gemeten. Het resultaat hiervan was iets slechter dan dat van de AD598. He vroegen ons zelf af wat bij ons oude printje de alineariteit kon veroorzaken en gokten er toen op dat de gain van de beide absolutewaardedetectoren niet gelijk was. Nadat de daarvoor verantwoordelijke weerstanden vervangen waren bleek ons eigen printje het beste. Voor de compleetheid is ook aan de NE5520 en de KE5521 gemeten. Door de ervaring die wij hebben met de NE5520 schatten wij de NE5521 op hetzelfde kwaliteitsniveau in en dat is, zoals uit de tabel blijkt, niet het geval. De wat tegenvallende resultaten van de AD598 worden o.i. veroorzaakt doordat men er vanuit is gegaan dat de somspanning van de beide secundaires constant is. Metingen gedaan in 1977 tonen aan dat dat niet het geval is. In de specificaties van de LVDT wordt er ook niets over vermeld. Voor ƒ1000,- was Schaevitz wel bereid het zo voor ons te maken (Een LVDT van het type 500HR kost ƒ500,-). Men fluistert dat de AD598 speciaal voor Schaevitz gemaakt is. Het zou dus kunnen dat de huidige LVDT's anders zijn dan ons testexemplaar dat enigszins bejaard is.
Meting Device Device Device
Mp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
uitgevoerd door naam type serienummer
M 12.5
10 7.5 5 2.5 0 -2.5
-5 -7.5
-10 -12.5
lax. Lin.fout*
:J.H. van Trigt 8-Jan.-l991 11:29 :LVDT AC meting direct op de spoeltjes :500 HR :2644
U
Ui
.62371 .50097 .37284 .24795 .12493 -.002862 -.1287 -.25144 -.38134 -.51022 -.63403
0.626327 0.500432 0.374538 0.248643 0.122749 -.003146 -.129041 -.254935 -.380830 -.506725 -.632619
Fout -.002617 0.000538 -.001698 -.000693 0.002181 0.000284 0.000341 0.003495 -.000510 -.003495 -.001411
.2776445 % PS
NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam Meting Device Device Device
Mp 1 2
uitgevoerd door naam type serienummer
M 12.5
10
:J.H. van Trigt 9- jan.-1991 14:46 :LVDT met conditioner print 790706 :500 HR :2644
U
Ui
-1.8657 -1.4976
-1.87514 -1.49820
blz. 4
Fout 0.00944 0.00060
3 4 5 6 7 8 9 10 11
7.5 5 2.5 0 -2.5
-5 -7.5
-10 -12.5
lax. Lin.fout=
-1.12125 -0.74430 -0.36736 0.00959 0.38653 0.76348 1.14042 1.51737 1.89431
-1.1147 -.7405 -.3708 .0006 .3755 .7564 1.1446 1.5284 1.9027
0.00655 0.00380 -0.00344 -0.00899 -0.01103 -0.00708 0.00418 0.01103 0.00839
.2926624 X FS
NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam Meting Device Device Device Mp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
uitgevoerd door naam type serienummer
:J.H. van Trigt 9-Jan.-1991 09:47 :LVDT met conditioner AD598 sern.0012 :500HR :2644
M
U
Ui
12.5
2.7371 2.2163 1.6641 1.1036 .5529 -.0016 -.5621 -1.1323 -1.7086 -2.2614 -2.7779
2.76100 2.20472 1.64844 1.09216 0.53588 -0.02040 -0.57668 -1.13296 -1.68924 -2.24552 -2.80180
10 7.5 5 2.5 0 -2.5
-5 -7.5
-10 -12.5
[ax. Lin.fout=
Fout -0.02390 0.01158 0.01566 0.01144 0.01702 0.01880 0.01458 0.00066 -0.01936 -0.01588 0.02390
.4295596 % FS
NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam Meting Device Device Device
uitgevoerd door naam type serienummer
:J.H. van Trigt 12-Feb.-1991 :LVDTconditioner NE5520 :500HR :2644
U Mp M 1.9892 1 -12.5 1.6521 2 -10 .8342 3 -5 .0125 4 0 -.7876 5 5 -1.2098 6 10 -1.689 7 12.5 Max. Lin.fout= 4.257033
Ui Fout 0.04726 1 .94194 0 07774 1 .57436 -0 00500 0 .83920 -0 09154 0 .10404 -0 15648 -0 .63112 0 15648 -1 .36628 0 04486 -1 ,73386 FS NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam
biz. 5
12:06
Heting Device Device Device
Np 1 2 3 4 5 6 7
uitgevoerd door naai type serienuuer
M -12.49
-10 -5 .002
5 10 12.5
[ax. Lin.fout=
:J.H, van Trigt ll-Feb.-1991 :LVDT aet conditioner NE5521 :500 HR :2644
ü
Ui
-1.4753 -1.1926 -.5848 -.0012 .5867 1.1784 1.455
-1.47648 -1.18339 -0.59485 -0.00607 0.58224 1.17078 1.46505
14:47
Fout 0.00118 -0.00921 0.01005 0.00487 0.00446 0.00762 -0.01005
.3416039 X FS NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam
Wat opvalt is dat bij de AD598 de fouten bij de uiterste •eetwaarden sterker toenemen dan bij de andere conditioners het geval is. Daar voor de Bundelprofielmonitoren de LVDT (500HR) over een gebied van 42mm gebruikt moet worden (er is geen ruimte voor een langere LVDT) zijn zij ook getest over dat gebied. Meting Device Device Device
Mp 1 2 3 4 5 6 7 8 9
uitgevoerd door naam type serienummer
M -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Max. Lin.fouts
:J.H. van Trigt 17-Feb.-1991 :LVDT met conditioner AD598 :500 HR :2644
U
Ui
4.204 3.2702 2.2573 1.1287 .0023 -1.1038 -2.2174 -3.2189 -4.1203
4.29156 3.22579 2.16002 1.09424 0.02847 -1.03730 -2.10308 -3.16885 -4.23462
13:50
Fout -0.08756 0.04441 0.09728 0.03446 -0.02617 -0.06650 -0.11432 -0.05005 0.11432
1.34085 % FS NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam
Meting Device Device Device
Mp 1 2 3 4 5 6 7 8 9
uitgevoerd door :J.H. van Trigt 22-Feb.-1991 naam :LVDT conditioner 790706A type :500 HR serienummer :2644
M 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20
U -2.922 -2.245 -1.509 -.746
0 .763 1.542 2.284 2.992
Ui -2.96307 -2.21550 -1.46793 -0.72037 0.02720 0.77477 1.52233 2,26990 3.01747
blz. 6
Fout 0.04107 -0.02950 -0.04107 -0.02563 -0.02720 -0.01177 0.01967 0.01410 -0.02547
13:51
Max. Lin.fout=
.686672 X FS NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam
Duidelijk is nu te zien dat de AD598 een sterke afwijking heeft aa.i de meetgrenzen. Het printje 790706 geeft een vloeiender verloop te zien en heeft ook een kleinere lin.fout. Zou het nog iets verder kunnnen? Meting Device Device Device Mp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
uitgevoerd door naam type serienummer M 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25
Max. Lin.fout=
U -3.644 -2.922 -2.245 -1.509 -.746 0 .763 1.542 2.284 2.992 3.744
:J.H. van Trigt 22-Feb.-1991 :LVDT conditioner 790706A :500 HR :2644 Ui -3.69187 -2.94829 -2.20471 -1.46113 -0.71755 0.02604 0.76962 1.51320 2.25678 3.00036 3.74395
14:56
Fout 0.04787 0.02629 -0.04029 -0.04787 -0.02845 -0.02604 -0.00662 0.02880 0.02722 -0.00836 0.00005
.6438133 X FS
NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam De fout blijft heel acceptabel. Aan de NE5521 zijn geen metingen meer gedaan omdat de detectie methode dit i.e. gevoelig maakt voor faseverschuivingen. Deze faseverschuivingen worden veroorzaakt door o.a. de zelfinductie van de LVDT en de kabelcapaciteiten. Daar er in ons geval lange kabels komen tussen de LVDT en de conditioner verwachten wij temperatuureffecten op de faseverschuiving. Een apart onderzoek daarnaar trok ons niet aan. Het temperatuursgedrag van de conditioners is bekeken over het temperatuursgebied van 0 naar 70'C Metingen aan de AD598 (Rfb=13kQ) leverden op: offsetdrift 38uV/*C en gaindrift <30ppm/*C. E.e.a. is binnen de nogal verwarrend gestelde specificaties van dit i.e. (te pas en te onpas worden waarden gerelateerd aan de Full-Scale waarde (FS)). Ons eigen printje, gaf nadat het een renovatie had ondergaan om de ouderdoms kwalen te maskeren, scoorde: offsetdrift 17uV/'C en gaindrift <10ppm/*C. De specificaties van de NE5521 geven voor de oscillator een amplitudedrift (=gaindrift) <100ppm/*C (50ppm/*C typ), voor de demodulator een offsetdrift <25uV/'C (5uV/'C typ). Voor auxiliary amplifier is men vergeten de temperatuurspee's op te geven.
blz. 7
Keuze en
consequentie
Zoals reeds gemeld valt de NE5521 af op de detectie methode. Z'n temperatuurstabiliteit is op papier slechter dan de andere twee conditioners en dit zou waarschijnlijk ook een breekpunt geweest zijn. Ons eigen printje is in alle opzichten het beste maar moet gemoderniseerd worden en daar is momenteel moeilijk tijd voor vrij te maken. De AD598 blijft dan over. In de monitor staan de scandraden en de aandrijfas waaraan de LVDT gemonteerd is onder een hoek van 45' waardoor de aandrijfas een 42 grotere slag maakt dan het snijvlak van de draadjes. De maten zullen daarom gegeven worden in het asvlak met daarachter tussen () het gevolg daarvan op de draden. De draadjes moeten scannen over het traject van -15 tot •15mm. In het centrum (-9 tot +9mm) is een hoge nauwkeurigheid gewenst. Voor de LVDT vertaald zijn dit de posities -21.21, -12.73, +12.73 en +21.2lmm. Indien de LVDT optimaal afgeregeld wordt voor een slag van 42(30)mm dan bedraagt zijn 1in.fout 1.34XFS hetgeen resulteert in een maximale afwijking van 0.56(0.4)mm. Deze max.fout treedt op (zie tabel) bij ca. -20(-14), -10(-7), +10(+7) en +20(+14)mm. Voor de applicatie is dat echter niet wenselijk omdat zo de nauwkeurigheid in het centrum niet optimaal is. Indien afgeregeld wordt voor een slag van 25(18)mm bedraagt de 1in.fout 0.43XFS wat resulteert in een maximale afwijking van 0.1(0.075)mm (binnen het FS-bereik (25mm)). Door zo af te regelen zal de fout naar de uiteinden (42(30)mm) toe oplopen tot ongeveer 1.12(0.8)mm. Uitgaande van het midden wordt zo de fout maximaal 0.1(0.075)mm tot een uitslag van ±12.5(9)mm waarna deze oploopt tot 1.12(0.8)mm aan de randen van het meetgebied (±21(15)mm). Dit foutenverloop komt overeen met wat gewenst is voor de applicatie. De temperatuurinvloed laat zich als volgt berekenen: De gevoeligheid van de LVDT met conditioner is 220mV/mm, de temp.drift bedraagt 38uV/"C. Veronderstel een temperatuurverandering van 40"C dan wordt de drift 1.52mV hetgeen met een mechanische verschuiving van 6.9(4.8)um overeen komt. De gaindrift (30ppm/"C) resulteert bij dezelfde temperatuurverandering in een fout van 1200ppm. Bij een uitslag (t.o.v. het midden) van 14(10)mm geeft dat een fout van 16.8(12)uro. O.i. zijn dit aanvaardbare getallen. Fouten die er nog bij komen zijn: De drift van de LVDT zelf, 4ppm/'C, inregelonnauwkeurigheden en de uitzettingcoëfficiënten van de in de monitor gebruikte materialen.
Inregel
methode
Bij een eerste installatie dient eerst de LVDT mechanische "genult" te worden. Daarna wordt de conditioner gecalibreerd. In de meeste gevallen zal het gewenst zijn dat de uitgangspanning van de conditioner op 0 Volt staat als de LVDT mechanisch op nul staat. Sommige ADC's kunnen echter maar één polariteit aan. In zo'n geval moet de offsetspanning van de blz. 8
conditioner ingesteld worden op de helft van het bereik van de ADC. Deze spanning, of dat nu 0 Volt is of een offsetspanning, heet verder het "nulniveau" en alle andere uitgangspanningen worden daaraan gerelateerd. Indien de conditioner gevolgd wordt door een ADC is het in het algemeen prettig als de instelling zo gemaakt wordt dat er een simpele relatie ontstaat tussen een bit(lsb) en de verplaatsing (b.v. 0.02mm/bit). De volgende stappen dienen genomen te worden voor het inregelen: 1) maak de conditionerspanningen Va en Vb (b.v. op tafel met een simulator ) gelijk (AD598) en stel het nulniveau in voordat conditioner in de opstelling wordt geplaatst. 2) positioneer de mechanica (monitor) in de stand die met de nulstand van de LVDT overeen moet gaan komen en monteer meetinstrumenten om verplaatsingen te kunnen meten. 3) regel nu de LVDT of dien's kern mechanisch zo af dat de conditioner weer z'n nulniveau geeft. De laatste tienden mogen met de offsetpotentiometer weggewerkt worden. Stel de mechanische meetinstrumenten af. 4) verplaats de mechanica ll(7.778)mm en regel de gain van de conditioner zo af dat de gewenste spanning bij die positie wordt verkregen. 5) verplaats de mechanica naar het 11(7.778)mm punt aan de andere zijde van de nul. Bereken de fout in de uitgangspanning van de conditioner. Regel nauwkeurig de helft van deze fout weg met de offsetpotentiometer. Regel de rest van de fout weg met de gainpotentiometer. Het geheel is nu zodanig afgeregeld dat de llmm punten exakt goed zijn. Deze waarden zijn gekozen omdat de 1in.fout tabel daar de kleinste fout te zien geeft. In principe is het werk nu gereed. In de toekomst echter kur.nen er defecten optreden aan de LVDT en/of de conditioner waarbij de conditioner de grootste kanshebber is. Op het moment dat dat gebeurt is waarschijnlijk de monitor en z'n omgeving radioactief en dient derhalve het verblijf in die ruimte tot het minimum beperkt te blijven. Om die reden is het belangrijk dat van de nu ingeregelde conditioner nauwkeurig de offset en de gain nagemeten en geregistreerd wordt. Indien nodig kan dan een goede copie van de conditioner gemaakt worden waardoor opnieuw afregelen vermeden kan worden. Een doordachte bevestiging van de LVDT en z'n bedrading maken een snelle verwisseling van de LVDT mogelijk.
LVDT
bevestiging
De wijze van bevestigen van de LVDT kan, zo merkten wij, invloed hebben op de lineariteit. Als het optimum gehaald moet worden is het zaak er op te letten dat het strooiveld van de LVDT niet verstoord wordt. Een kunststof vatting geeft geen verrassingen. Effecten van de veschillende montage methode: 1) gesloten aluminium blok uit het midden van de LVDT. 2) gesloten aluminium blok in het midden van de LVDT. 3) aluminium blok in het midden maar doorgezaagd zodat het blz. 9
geen kortgesloten winding ïeer vont. 4) kunststof blok. Meting Device Device Device Mp 1 2 3 4 5 6 7
uitgevoerd door naai type serienuaaer M 12.5 10 5 0 -5 -10 -12.5
ax. Lin.fout=
Meting Device Devico Device Mp 1 2 3 4 5 6 7
ax. Lin.fout=
Mp 1 2 3 4 5 6 7 Max.
.56646
uitgevoerd door naam type serienunmer M 12.5 10 5 0 -5 -10 -12.5
Meting Device Device Device
U 2.8859 2.3512 1.1853 .003 -1.1463 -2.2743 -2.8014
U 2.8747 2.3431 1.1795 0 -1.16 -2.3095 -2.8423
Lin.fout=
Ui 2 .89964 2 .32629 1 .17959 0 .03288 1 .11382 2 .26053 2 .83388
22:33
Fout -0.01374 0.02491 0.00571 -0.02988 -0.03248 -0.01377 0.03248
X FS NIKHEF-K afd. DlGEL Amsterdam :J.H. van Trigt 07-Jan.-1991 :LVDT :500 HR montage methode 2 :2644 Ui 2.89810 2.32172 1.16895 0.01619 -1.13658 -2.28934 -2.86572
22:37
Fout -0.02340 0.02138 0.01055 -0.01619 -0.02342 -0.02016 0.02342
.4063871 % FS NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam
uitgevoerd door naam type serienummer M 12.5 10 5 0 -5 -10 -12.5
J.H. van Trigt 07-Jan.-1991 LVDT 500 HR »ontage methode 1 2644
U 2.785 2.2653 1.1313 -.0013 -1.1187 -2.2388 -2.7593
:J.H. van Trigt :LVDT :500 HR montage :2644 Ui 2.80424 2.24605 1.12965 0.01325 -1.10315 -2.21955 -2.77774
07-Jan.-1991
22:41
•thode 3
Fout -0.01924 0.01925 0.00165 -0.01455 -0.01555 -0.01925 0.01844
.3449431 % FS
NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam Meting uitgevoerd door :J.H. van Trigt 07-Jan.-1991 Device naam :LVDT Device type :500 HR motage methode 4 blz. 10
22:45
Device serienummer
Mp 1 2 3 4 5 6 7
M 12 .5 10 5 0 -5 -10 -12 .5
lax. Lin.:Pout=
:2644
U
Ui
2.8005 2.2775 1.1387 -.002 -1.124 -2.247 -2.7686
2.81947 2.25871 1.13718 0.01564 -1.10589 -2.22742 -2.78818
Fout -0.01897 0.01879 0.00152 -0.01764 -0.01811 -0.01958 0.01958
.3492146 % FS NIKHEF-K afd. DIGEL Amsterdam
biz. 11
Programma voor lineairiteits
berekening
Het programma is geschreven in QuickBasic. Voor het ontwikkelen van dit programma is een test veldje ingebouwd. Deze test kan geactiveerd worden door drie regels data in te voeren (mag onzin zijn) en af te sluiten met een "T". Onderstaande tabel is het gevolg van die actie. Mp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
M -.499 -.399 -.2995 -.1995 -.0995 .1005 .2 .3005 .4005 .5
Max. Lin.fout=
U -1.0496 -.8441 -.6332 -.4201 -.2093 .2101 .4184 .6325 .8452 1.0512
Ui -1.05218 -0.84152 -0.63193 -0.42128 -0.21063 0.21068 0.42027 0.63198 0.84263 1.05222
Fout 0.00258 -0.00258 -0.00127 0.00118 0.00133 -O.Ö0058 -0.00187 0.00052 0.00257 -0.00102
.1223787 % FS
Belangstellenden kunnen het programma op flop krijgen. DECLARE FUNCTION getal! (text$) DECLARE FUNCTION JaX (txt$) CONST valsX = 0, waar% = NOT vals% LOCATE 25, 1 PRINT "De invoer kan voortijdig gestopt worden door een "; PRINT CHR$(34); " / "; CHR$(34); "te geven op een leeg veld." VIEW PRINT 1 TO 23: CLS 2 PRINT " •"; STRING$ (61, CHR$(196)); "-| " Programma voor het vinden van lineariteits PRINT " afwijkingen PRINT " volgens de kloinste kwadraten methode. PRINT " PRINT "
|
J.T. van Es
PRINT "
|
Weesp 30-Nov. 1990
PRINT "
J
«-"; STRINGS(61, CHR$(196)); " "
Ptot! = 40 DIM SHARED M(Ptot), Mo(Ptot), U(Ptot), Uo(Ptot), Ui(Ptot),fout(Ptot) PRINT "Er is ruimte voor maximaal "; Ptot; "meetpunten." 'dfta binnen halen datain: Mpunt = 0: PRINT DO Mpunt - Mpunt + 1 PRINT "Meetpunt"; Mpunt; PRINT TAB(15); : LINE INPUT ; "mech.pos ? "; trap* IF tmp$ = "/" THEN Mpunt = Mpunt - 1: PRINT : GOTO laatstepunt M(Mpunt) = getal(tmp$) PRINT TAB(33); : LINE INPUT " spanning ? "; tmp$ IF tmp$ = "/" THEN Mpunt = Mpunt - 1: GOTO laatstepunt blz. 12
U(Mpunt) = getal(tmp$) laatstepunt: LOOP UNTIL Mpunt = Ptot OR tmp$ = "/" OR LCASE$(tmp$) = "t" IF Mpunt < 3 THEN PRINT "te weinig data.": GOTO datain Ypos = CSRLIN: Xpos = POS(O) VIEW PRINT: LOCATE 25, 1: PRINT STRINGS(80, " " ) ; : LOCATE Ypos,Xpos 'array vullen met data lijst, alleen voor test werk. IF LCASE$(tmp$) = "t" THEN GOSUB testveld rekenen: 'min. en max. spanning FOR i = 1 TO Mpunt tmp = ABS(U(i)) IF i = 1 THEN Umax IF tmp < Uoff THEN IF tmp > Umax THEN NEXT
zoeken. = tmp: Uoff = tmp Uoff = tmp: puntnum = i Umax = tmp
'offset spanning aanbrengen FOR tmp = 1 TO Mpunt Uo(tmp) = U(tmp) - Uoff NEXT 'mechanische offset wegwerken Moff = M(puntnum) FOR tmp = 1 TO Mpunt Mo(tmp) = M(tmp) - Moff NEXT 'helling bepalen MoUo = 0: MoMo = 0: Mo = 0: FOR tmp = 1 TO Mpunt MoUo = MoUo + Mo(tmp) * MoMo = MoMo + Mo(tmp) " Mo = Mo + Mo(tmp): Uo = NEXT slope = (MoUo / Mpunt - (Mo
Uo = 0 Uo(tmp) 2 Uo + Uo(tmp) / Mpunt) * (Uo / Mpunt)) / (MoMo / Mpunt - (Mo / Mpunt)
'Ui opzetten en min/max bepalen FOR tmp - 1 TO Mpunt Ui(tmp) = Mo(tmp) * slope IF tmp = 1 THEN Uimax = Ui(l); Uimin - Uimax IF Ui(tmp) > Uimax THEN Uimax = Ui(tmp) IF Ui(tmp) < Uirain THEN Uimin = Ui(tmp) NEXT 'eerste orde fout en max. afwijking bepalen FOR tmp = 1 TO Mpunt fout(tmp) = U(tmp) - Ui(tmp) IF tmp = 1 THEN maxplus = fout(l): maxmin = maxplus IF fout(tmp) > maxplus THEN maxplus = fout(tmp) IF fout(tmp) < maxmin THEN maxmin = fout(tmp) NEXT 'correctie op eerste orde corr = (maxplus + maxmin) / 2 FOR tmp = 1 TO Mpunt Ui(tmp) = Ui(tmp) + corr blz. 13
2)
fout (tmp) = U(tmp) - Ui(tipp) NEXT 'max. 1in.fout maxfout = 0 FOR tmp = 1 TO Mpunt IF ABS(fout(tmp)) > maxfout THEN maxfout = ABS(fout(tmp)) NEXT IF Uimax <> Uimin THEN LinAfw = ABS(maxfout * 100 / (Uimax - Uimin)) ELSE PRINT "Max. Lin. fout is niet te berekenen." END IF 'scherm uitvoer i = -1: DO: i = i + 1: LOOP UNTIL 10 * i > Umax fstr$ = STRINGS(i + 1, "#") + "." + STRINGS(6 - i, "#") PRINT "Mp";TAB(10);"M"; TAB(19); "U"; TAB(31); "Ui"; TAB(42);"fout" FOR i = 1 TO Mpunt PRINT i; TAB(7); M(i); TAB(16); U(i); PRINT USING fstrS; TAB(28); Ui(i); : PRINT USING fstr$; TAB(40); fout(i) NEXT PRINT "Max. Lin. fout* "; LinAfw; "%FS" INPUT "OK ? (Ja) :*\ tmpS: corr = vals IF NOT Ja(tmpS) THEN DO INPUT "welk meetpunt moet gewijzigt worden "; tmp IF tmp > Mpunt THEN PRINT "optimist ! probeer het nog eens." LOOP UNTIL tmp <= Mpunt PRINT "Meetpunt"; tmp; PRINT TAB(15); : LINE INPUT ; "mech.pos ? "; tmpS M(tmp) = getal(tmpS) PRINT TAB(33); : LINE INPUT " spanning ? "; tmpS U(tmp) = getal(tmpS) PRINT corr = waar END IF: IF corr = waar THEN GOTO rekenen 'output printen INPUT "printen (Ja)"; tmpS IF Ja(tmpS) THEN LINE INPUT "hoe is je naam LINE INPUT "om wat voor device gaat het LINE INPUT "type van het device LINE INPUT "serienummer van het device DO INPUT "staat de printer aan (Ja) "; IF NOT Ja(tmpS) THEN PRINT "ZET HEM DAN AAN !" END IF LOOP UNTIL Ja(tmpS)
? "; ? "; ? "; ? "; tmpS
opnaamS divnaamS divtypeS divserieS
printer = 1: file = 2: dev = file OPEN "lptl:" FOR OUTPUT AS fprinter OPEN "lin.log" FOR APPEND AS #file 'datum van USA naar Europ. DIM mnd(12) AS STRING mnd(l)= "Jan.": mnd(2) = "Feb.": mnd(3) * "Mrt.": mnd(4) ="Apr." "Jul.": mnd(8) = "Aug." mnd(5)= "Mei": mnd(6) = "Jun.": mnd(7) blz. 14
nmd(9)= "Sep.": mnd(10)= "Oct.": mnd(ll)= "Nov.": mnd(12)="Dec." datumS = MIDS(DATES, 4, 3) + mnd(VAL(DATES)) + RIGHTS(DATES, 5) uitvoer: PRINT #dev, STRINGSO, CHRS(IO)) PRINT #dev, "Meting uitgevoerd door :"; opnaamS, " "; datumS; " "; LEFTS(TIMES, 5) PRINT tdev, "Device naam ; divnaamS PRINT #dev, "Device type ; divtypeS PRINT #dev, "Device serienummer ; divserieS PRINT #dev, PRINT #dev, " Mp"; TAB(IO); "M"; TAB(19); "U"; TAB(31); "Ui"; TAB(42); "Fout" FOR i = 1 TO Mpunt PRINT #dev, i; TAB(7); M(i); TAB(16); U(i); PRINT #dev, USING fstrS; TAB(28); Ui(i); PRINT tdev, USING fstrS; TAB(40); fout(i) NEXT PRINT tdev, PRINT tdev, "Max. Lin.fout= "; LinAfw; "X FS", STRINGSO, CHR$(10)) tmp$ = "NIKHEF-K afd. DIGEL" PRINT tdev, STRINGS(60 - LEN(tmpS), " " ) ; tmp$ tmpS = " Amsterdam" PRINT tdev, STRINGS(55 - LEN(tmpS), " " ) ; tmpS IF dev = file THEN CLOSE file: dev = printer: GOTO uitvoer PRINT tdev, CHR$(12); END IF PRINT "Bye,bye !": CLOSE : END teatveld: RESTORE Mpunt = 1 0 FOR dap s 1 TO Mpunt READ M(dap): READ U(dap) NEXT DATA -.499,-1.0496,-.399,-.8441,-.2995,-.6332,-.1995,-.4201 DATA -.0995,-.2093,.1005,.2101,.2,.4184,.3005,.6325 DATA .4005,.8452,.5,1.0512 RETURN FUNCTION getal (textS) FOR letpos = 1 TO LEN(textS) IF MIDS(textS,letpos, 1)= "," THEN MIDS(texts,letpos,1)= NEXT getal = VAL(textS) END FUNCTION FUNCTION JaX (txt$) txt$ = LCASES(txtS) IF txtS = "j" OR txt$ = "ja" OR txtS " "" THEN Ja = waar ELSE Ja = vals END IF END FUNCTION
biz. 15
Literatuur 1) Handbook of Measurement and Control. An authoritative treatise on the theory and application of the LVDT. Edward E.Herceg Schaevitz 2) Conditioner voor verplaatsingsmeters op basis van de lineair variabele differentiaal transformator.(770110 ) J.T.van Es/R.Stammes/G.A.Weller NIKHEF-K afdelingsrapport EL 49 3) Conditioner voor verplaatsingsmeters op basis van de lineair variabele differentiaal transformator.(790706 ) J.T.van Es/R.Stammes/J.van Trigt NIKHEF-K afdelingsrapport DIGEL 3 4) LVDT met conditioner voor aristuring van stappenmotordrivers. J.T.van Es/J.van Trigt NIKHEF-K afdelingsrapport DIGEL 1989-9 5) Monolithic signal conditioner simplifies displacement sensing. John Sylvan Electronic Engineering March 1990.
Leveranciers 1) Schaevitz
Schauten Instruments BV Patrijsweg 10, 2289 EX Rijswijk Tel. 070-3900500
2) Schlumberger
Difa Measuring Systems BV Druivenstraat 25, 4800 DC Breda Tel. 076-710144
3) Chauvin Arnoux
A.E.M.I. Nederland BV Haarstraat 18, 4200 AK Gorinchem Tel. 01830-33556
4) Transicoil
Int. precision products B.V.
5) RDP
Anru BV Lyonstraat 44, 3004 EE Rotterdam 010-4626266
biz. 16
AD598 +Vs
LEVI
OUT. FILT.
R1 12k
20
+15V
16 C4
FEEDB.
LEV 2
R2 13k
FREQ1 C1 15nf
*-T'
10k/
R2'
C3 0,47u
SIG.OUT VA
Tzv 1 4
ice 0.1 u
-Vs C2I 0,47u
C5 0,1 u
TO|
f
FHEQ2
B1 FILT. B2
R3 4k7
14
/m7
- i q -15V
I
-Ud uo
—bi-,
11
^ LVDT
13
SK3.REF.
12
VB
17
10
EXC1 EXC2
C2,
R1
iC1
no
12
IC-AD598 11
R4
20 R2
C3' C4'
C6
T
R2'
C5
LVDT-conditioner DIGEL 901130 Bizi:
