4. Ověření funkce navržených zařízení
4.3. Ověření funkce nově navrženého zařízení řízeného PC
Na navrženém zařízení (kapitola 3.3) byla ověřena možnost měření prodyšnosti plošných textilií.
Měření proběhlo podle postupu uvedeného v kapitole 3.3.4 a pomocí programů vytvořených v prostředí Matlab (kapitola 3.3.3.1), data byla uložena a vyhodnocena v programu GRAF (kapitola 3.3.3.2).
S ohledem na rozsahy snímačů a možnost optimální regulace výstupního tlaku se využívá pouze části rozsahu řídícího signálu elektropneumatického regulátoru ITV2030-31F3N. Celkový výstupní rozsah je 0 – 50 kPa,v tomto rozsahu byla stanovena maximální a minimální hodnota řídící veličiny. Hodnoty byly zadány do M-file PARAMETRY.
Přesnost použitých snímačů:
Diferenciální snímač PX163-2,5BD5V ± 1% z celého rozsahu
Průtokoměr FVL1609A ± 1% z celého rozsahu
Měření probíhalo při podmínkách:
Teplota 23,5 °C
Vlhkost vzduchu 45 %
Měření bylo provedeno na vzorku č. 3 (parametry struktury textilie jsou uvedeny v kapitole 4.1).
Nastavené parametry v programu PARAMETRY:
Doba měření je 180 s (tMax=180), kdy je zohledněn výkon kompresoru, maximální hodnota řídícího signálu pro elektropneumatický ventil je 3 V (konc=3), tato hodnota je stanovena s ohledem na průtokoměr. Minimální hodnota řídícího signálu je 1 V (poc=1), tato hodnota je dána citlivostí elektropneumatického regulátoru. Pro tuto dobu měření a rozsah řídícího signálu byl experimentálně stanoven nárůst signálu v 5ti krocích. Ostatní parametry jsou pevně stanoveny, jak je uvedeno v kapitole 3.3.3.1.
Po proběhnutí měření jsou data uložena do souboru a vyhodnocena v programu GRAF, ten poskytuje grafické průběhy, obr. 30 a obr. 31.
Na obr. 30 je pro lepší názornost hodnota řídícího signálu elektropneumatického regulátoru 100krát zesílena, hodnota průtoku je zesílena 10krát.
Obr. 30: Průběhy řídícího signálu, rozdílu tlaků a průtoku.
Pro porovnaní naměřených hodnot bylo provedeno měření na standardním zařízení SDL M 021 S rozšířeném o diferenciální snímač FDA602M1K s Almemem.
Standardní zařízení neumožňuje měření pro hodně prodyšné textilie při vyšších hodnotách tlakového spádu. Proto bylo provedeno měření pro dostupné tlakové spády (tab. 4).
∆p [Pa] qV
[ml.s-1]
R [mm.s-1]
5 ± 0,1 70 ± 10 35 ± 5
7 ± 0,1 105 ± 10 52,5 ± 5
10 ± 0,1 150 ± 10 75 ± 5
12 ± 0,1 180 ± 10 90 ± 5
15 ± 0,1 220 ± 10 110 ± 5
17 ± 0,1 255 ± 10 127,5 ± 5
20 ± 0,1 290 ± 10 145 ± 5
22 ± 0,1 315 ± 10 157,5 ± 5
25 ± 0,1 360 ± 10 180 ± 5
U naměřených hodnot je pro zjednodušení a možnost porovnání naměřených dat standardního zařízení s navrhnutým zařízením řízeným PC předpokládána lineární závislost (obr. 32). (Jde o zjednodušující předpoklad pro možnost porovnání.
Tab. 4: Naměřené hodnoty na SDL M 021 S na vzorku č. 3.
Vzorek č. 3 R = 7,1457∆p + 2,4578
0 50 100 150 200
0 4 8 12 16 20 24
∆p [Pa]
R [mm/s]
Obr. 32: Lineární závislost prodyšnosti na tlakovém spádu pro vzorek č. 3.
Ve skutečnosti se prodyšnost pro vyšší hodnoty tlaku mírně odchyluje od linearity k nižším hodnotám.)
Pomocí závislosti prodyšnosti R na rozdílu tlaků ∆p pro danou textilii byla stanovena prodyšnost pro rozdíly tlaků, které byly zjištěny na navrženém zařízení řízeném pomocí PC (tab. 5). Obě měření jsou pro lepší názornost zakreslena graficky, obr. 33.
∆p [Pa] R*
[mm.s-1]
R**
[mm.s-1]
165,43 1094,8 1185,6
210,95 1330,2 1509,8
256,62 1552,5 1836,7
296,70 1748,5 2120,1
* prodyšnost naměřená na navrhnutém zařízení
** prodyšnost spočtená pomocí regresní křivky z hodnot naměřených na standardním zařízení SDL M 021 S
Tab. 5: Hodnoty prodyšnosti ze zařízení řízeného PC a vypočtené hodnoty z lineární závislosti pro tlakový rozdíl.
Vzorek č. 3
0 500 1000 1500 2000 2500
150 200 250 300
∆p [Pa]
R [mm/s]
SDL M 021 S řízeno pomocí PC
Obr. 33: Porovnání naměřených hodnot na novém zařízení s hodnotami stanovenými z regresní přímky.
4.3.1. Diskuse výsledků z měření na nově navrženém zařízení Z obr. 33 je zřejmé, že prodyšnost stanovená z hodnot naměřených na navrženém zařízení řízeném PC je srovnatelná s prodyšností stanovenou pomocí regresní přímky, která byla vypočtena na základě dat naměřených na standardním zařízení při nižších tlakových spádech. Odchylka je způsobena předpokladem lineární závislosti prodyšnosti na tlakovém spádu. Prodyšnost textilie s rostoucím rozdílem tlaku ztrácí linearitu a dochází k mírnému poklesu.
Navržené zařízení se osvědčilo pro možnost měření při vyšších tlakových rozdílech a vyšších hodnotách prodyšnosti, než jaké umožňuje měřit standardní zařízení.
Jednotlivé rozsahy zařízení jsou znázorněny na obr. 34. Vyznačené oblasti jsou orientační. U METEFEMU je možnost nastavení tlakového spádu do 1960 Pa, u SDL M 021 S je možnost nastavit tlakový spád 100, 500, 1000 a 2000 Pa, přesnější nastavení mimo tyto tlaky je možné s využitím Almema s diferenciálním snímačem.
Využitelný rozsah prodyšnosti je dán rozsahy průtokoměrů.
Navržené zařízení na měření prodyšnosti řízené pomocí PC je omezeno rozsahem snímačů a regulací elektropneumatického ventilu. V obrázku je tato oblast vyznačena orientačně, rozsah prodyšnosti je závislý na velikosti výstupního tlaku z elektropneumatického regulátoru. Toto zařízení umožňuje sběr dat v průběhu celého měření, a pomocí vytvořených programů je umožněno jejich rychlé a pohodlné zpracování s grafickou interpretací výsledků.
Obr. 34: Rozsah měření jednotlivých zařízení.
4.3.2. Doporučení pro další vývoj
Navržené zařízení řízené PC má omezený rozsah měření v závislosti na použitých typech snímačů. Je vhodné pro měření textilií s velkou prodyšností, které nevyhovují standardnímu zařízení, neboť nelze stanovit tlakový spád 100 Pa a více.
Náplní navazujících prací by mělo být další rozšíření tohoto zařízení, zejména o snímače pro vyšší hodnoty rozdílu tlaků, o průtokoměr pro vyšší hodnoty průtoku.
Přidáním elektropneumatického regulátoru, který by reguloval tlak vzduchu pod hodnotu 5000 Pa, by bylo možné měřit i při nižších průtocích. Tím by se celkově rozšířila oblast měření.
Také by měly být upínací čelisti současného zařízení nahrazeny čelistmi o normované ploše vzorku.
Doba měření je omezena výkonností kompresoru. Při delší době měření by mohlo být použito více skoků řídícího signálu, čímž by se získalo větší množství hodnot závislosti prodyšnosti na tlakovém rozdílu. Také by mohlo být provedeno měření při dynamické změně výstupního tlaku z regulátoru, a tím by byla získána plynulá závislost prodyšnosti zkoušené textilie na tlakovém rozdílu.