KWALIFIKACJA ELM3 - CZERWIEC 2024

PYTANIE NR 36.
Do pomiaru prędkości obrotowej wału silnika służy
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prądnica tachometryczna jest przetwornikiem prędkości obrotowej: wytwarza napięcie (lub prąd) proporcjonalne do prędkości wału silnika, więc nadaje się do pomiaru obrotów i sprzężenia zwrotnego. Czujnik termoelektryczny mierzy temperaturę, mostek tensometryczny odkształcenie/siłę, a potencjometr obrotowy położenie kątowe.

Pełne wyjaśnienie:

Do pomiaru prędkości obrotowej wału silnika stosuje się elementy, które generują sygnał jednoznacznie zależny od prędkości (a nie od temperatury, siły czy samego położenia). Prądnica tachometryczna (tachogenerator) jest klasycznym przetwornikiem prędkości: podczas obrotu wału wytwarza sygnał elektryczny, którego wartość jest w przybliżeniu proporcjonalna do prędkości obrotowej. Dzięki temu można ją wykorzystać zarówno do samego pomiaru obrotów, jak i do sprzężenia zwrotnego w układzie regulacji napędu.

Odpowiedź "czujnik termoelektryczny" jest niepoprawna, ponieważ taki czujnik (np. termopara) zamienia różnicę temperatur na napięcie. Może być używany w silnikach do ochrony termicznej uzwojeń lub łożysk, ale nie opisuje prędkości obrotowej wału.

Odpowiedź "mostek tensometryczny" również nie dotyczy prędkości. Mostek tensometryczny służy do pomiaru bardzo małych zmian rezystancji tensometrów, czyli w praktyce do pomiaru odkształcenia, a po odpowiedniej konstrukcji – siły, momentu lub masy. Może pośrednio występować w czujnikach momentu na wale, ale sam w sobie nie jest przetwornikiem prędkości obrotowej.

"Potencjometr obrotowy" jest przetwornikiem położenia kątowego (kąta). Aby wyznaczyć prędkość z położenia, trzeba dodatkowo obliczyć pochodną w czasie (układ elektroniczny/sterownik i odpowiednie filtrowanie), a to nie jest bezpośredni pomiar prędkości. W typowych zadaniach egzaminacyjnych potencjometr obrotowy klasyfikuje się więc jako czujnik położenia, nie prędkości.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w odpowiedziach pojawia się element z członem "tach-", zwykle odnosi się on do prędkości obrotowej (tachometr/tachogenerator). Z kolei "termo-" wskazuje na temperaturę, a "tenso-" na odkształcenia i pomiar siły.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Prądnica tachometryczna (tachogenerator) to przetwornik, który podczas obrotu wału wytwarza sygnał elektryczny zależny od prędkości obrotowej. W praktyce daje napięcie lub prąd proporcjonalny do obrotów, dzięki czemu nadaje się do pomiaru prędkości i sprzężenia zwrotnego w napędach.
Tachogenerator jest mechanicznie sprzęgnięty z wałem. Gdy wał się obraca, w przetworniku indukuje się sygnał elektryczny, którego wartość rośnie wraz z prędkością. Sterownik lub miernik może z tego sygnału wyznaczyć obroty i porównać je z nastawą regulatora.
Czujnik termoelektryczny (np. termopara) reaguje na temperaturę, a nie na ruch obrotowy. W silniku wykorzystuje się go najczęściej do nadzoru przegrzania uzwojeń, łożysk lub obudowy. Nie daje bezpośredniej informacji o prędkości obrotowej, więc nie jest właściwym wyborem do pomiaru obrotów.
Mostek tensometryczny służy do pomiaru niewielkich zmian rezystancji tensometrów, czyli w efekcie do pomiaru odkształcenia. Po odpowiedniej konstrukcji czujnika pozwala mierzyć siłę, nacisk albo moment. To inny rodzaj pomiaru niż prędkość obrotowa, więc nie zastępuje tachogeneratora.
Potencjometr obrotowy jest czujnikiem położenia kątowego. Sam z siebie nie mierzy prędkości, tylko "gdzie" jest wał. Prędkość można wyliczyć pośrednio, różniczkując sygnał w czasie (np. w sterowniku), ale wymaga to dodatkowych obliczeń i filtracji, więc nie jest to typowy czujnik prędkości.
W nowoczesnych układach często spotyka się enkodery (inkrementalne i absolutne), czujniki Halla oraz czujniki indukcyjne współpracujące z kołem zębatym. Dają one sygnały impulsowe lub cyfrowe łatwe do obróbki w sterownikach. Tachogeneratory nadal występują, ale w wielu zastosowaniach zostały wyparte przez enkodery.
Kluczowe jest słowo "prędkość" lub "obroty" – wtedy szukasz przetwornika, którego sygnał zależy od tempa ruchu. Czujniki położenia (np. potencjometr, enkoder absolutny) mówią o kącie, a nie o tym, jak szybko kąt się zmienia. Jeśli w odpowiedzi pojawia się tachogenerator, zwykle pasuje do pomiaru obrotów.
Najczęściej myli się położenie z prędkością (wybiera się potencjometr, bo "kręci się"), albo wybiera się czujnik "związany z silnikiem" bez analizy wielkości (np. termoparę, bo jest w silniku). Pomaga metoda: najpierw nazwij wielkość mierzoną (prędkość), potem dopasuj przetwornik typowo do niej.
Sprzężenie zwrotne prędkości stosuje się, gdy trzeba utrzymać stałe obroty mimo zmian obciążenia (np. przenośniki, wrzeciona, wentylatory), poprawić stabilność regulacji lub ograniczyć wahania prędkości. Czujnik prędkości (np. tachogenerator lub enkoder) dostarcza informacji do regulatora, który koryguje sterowanie silnikiem.
Warto uczyć się "mapy" czujników: temperatura (termopary, termistory), siła/odkształcenie (tensometry), położenie (potencjometry, czujniki zbliżeniowe, enkodery absolutne) i prędkość (tachogeneratory, enkodery). Trenuj też rozpoznawanie słów-kluczy w treści zadania.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 65% zdających egzamin. średnie

Według specjalistów z branży: "Prądnica tachometryczna jest przetwornikiem prędkości obrotowej: wytwarza napięcie (lub prąd) proporcjonalne do prędkości wału silnika, więc nadaje się do pomiaru obrotów i sprzężenia zwrotnego."

Źródła:

  • Wikipedia (PL), "Tachogenerator" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Tachogenerator (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL), "Termopara" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Termopara (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL), "Tensometr" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Tensometr (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw automatyki i napędów elektrycznych (rozdziały o pomiarze prędkości)
  • Materiały dydaktyczne z metrologii mechatronicznej (przetworniki i czujniki)
  • Dokumentacje techniczne (DTR) układów napędowych opisujące czujniki prędkości

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego