LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d`emploi 332 11 Instrucciones de
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1. Alimentaci n de tensi n 12 V Consumo de potencia aprox 3 W Tensi n de salida 0Va2 33V Desviaci n 1 5 Corriente de salida m x 5 mA a prueba de corto circuito Emisores 4 LEDs infrarrojos Receptores 32 fototransistores Resoluci n del des plazamiento 0 64 mm 18 5 mV 2 En el volumen de suministro est contenido 1 disquete 3 5 para ordenador DOS acompa ado de instrucciones detalladas y ayudas de programaci n para el empleo del aparato conecta do directamente a un ordenador a trav s de una salida RS232 v ase tambi n el ltimo p rrafo de la secci n 3 1 3 Uso 3 1 Montaje y ajuste La balanza de gravitaci n y el detector de posici n IRPD se colocan a una distancia de 0 70 m de manera ptima con dos jinetillos sobre un banco ptico estable de 1 m de longitud por ej banco ptico con perfil normal 460 32 con 2 jinetillos 460 351 sobre una base exenta de sacudidas Por supuesto tambi n es posible montarlos sobre un soporte de pared El detector IRPD es sujetado mediante su dispositivo de fijaci n de la parte trasera a una varilla de soporte corta la cual se inserta a un jinetillo sobre un banco ptico o a un manguito sobre un soporte de pared Ajuste de las distancias entre la balanza de gravitaci n y el detector IRPD La distancia entre le espejo de la balanza de gravitaci n y los fototransistores del detector IRPD debe ser igual a 0 70 m Para ello se elige una distancia igual a 0 62. Physique Chimie Biologie Technique 12 95 Hke 0 33211 Le d tecteur de position infrarouge est un instrument de mesure pour la balance de gravitation 332 101 ou 332 10 Il saisit ses oscillations au passage d une position de repos lautre et les convertit en tensions proportionnelles l amplitude Celles ci sont soit relev es avec un enregistreur yt soit affich es sur un moniteur et sorties sur imprimante en cas d uti lisation d un ordinateur Principe de mesure Quatre diodes infrarouge 1 1 mettent de la lumi re infra rouge projet e par le miroir concave rayon 0 70 m de la balance de gravitation sur une rang e de phototransistors 1 3 juste c t des diodes mettrices Un micro ordinateur de commande enclenchent les diodes infrarouge lune apr s lautre et d finit le phototransistor qui sera clair Un programme d exploitation calcule alors le point de focalisation de la lumi re Comme l cartement des diodes infrarouge est inf rieur ce lui des phototransistors comme pour le vernier d un pied cou lisse on obtient quand m me une r solution de 0 64 mm pour un cartement des phototransistors de 2 54 mm La totalit de la section mesur e est d env 80 mm Elle est env 3 fois plus grande que l cartement des images des deux positions de repos de la balance de gravitation Le d tect
3. 10 N g s kg kg Ss kg so mm t min s2 mm t min 0 120 240 95 190 105 110 b E E A A AA A pu 75 A a 53 don A 3 628 0 mintmin so a ALA a ye gt E B 724 4 mm min REA C 36187 7 mm 2s A AL Ez 27 Fig 3 Fig 4 LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal R epublic of Germany Technical alterations reserved
4. distancia de 2 54 mm entre los fototransistores La secci n de medici n es de aprox 80 mm que es aprox 3 veces m s grande que la distancia entre las im genes de ambas posiciones de reposo de la balanza de gravitaci n El detector de posici n infrarrojo IRPD posee dos LEDs superbrillantes transparentes para el posicionamiento as como un LED rojo y uno verde para el ajuste 1 Instrucciones de seguridad e N appliquer l appareil qu une tension d alimentation de 12 V en alternatif e L lectronique sensible de l appareil risque d tre affect e par une d charge d lectricit statique ESD Mesures prendre choisir un lieu d exp rimentation tel qu aucune charge lectrostatique ne puisse tre appliqu e a l exp rimenta teur et au mat riel ou assurer la d charge par ex l aide d une tige m tallique tige de raccordement no de cat 532 16 mise la terre ESD electrostatic discharge e Operar el aparato s lo con tensiones de 12 e Las descargas de electricidad electrost tica ESD puede menoscabar la sensible electr nica del aparato Medidas a tomar elegir un ambiente de experimentaci n en el que no se produzca el cargado electrost tico ya sea del experi mentador o del aparato o instalar por ej una varilla de metal para descarga conectada a tierra varilla de conexi n Cat No 532 16 ESD electrostatic discharge 2 Description caract r
5. la section 3 1 3 Utilisation 3 1 Montage et ajustage Installer la balance de gravitation et le d tecteur de positionne ment infrarouge 0 70 m l un de l autre sur un support l abri des secousses le mieux tant d utiliser deux cavaliers sur un banc d optique stable de 1 m de long par ex banc d optique profil normalis 460 32 avec 2 cavaliers 460 351 Il est bien s r aussi possible de r aliser un montage mural Se servir de la fixation au dos du d tecteur de positionnement infrarouge pour fixer celui ci une tige courte enfich e soit dans un cavalier sur le banc d optique soit dans une noix sur la fixation murale R glage de la distance entre la balance de gravitation et le d tecteur de positionnement infrarouge La distance entre le miroir de la balance de gravitation et les phototransistors du d tecteur de positionnement infrarouge doit tre de 0 70 m Choisir pour cela un cartement de 0 67 m entre la plaque en verre avant de la balance de gravitation et la plaque frontale avant du d tecteur D bloquer la balance de gravitation et l orienter de fa on ce que le syst me de mesure puisse se d placer librement Projection des LED sur la rang e de phototransistors Le d tecteur de positionnement infrarouge est pr t fonction ner juste apr s le branchement la tension 12 V par ex du transformateur 6 V 12 V 562 73 ou de l adaptateur secteur enfichable 12 V 562 7
6. 7 m entre el vidrio anterior de la balanza de gravitaci n y la placa frontal anterior del detector IRPD Luego se desbloquea a la balanza de gravi taci n y se la orienta de tal manera que el sistema de medici n pueda moverse libremente Proyecci n del LED sobre la cadena de fototransistores El detector IRPD est listo para operar directamente despu s de conectar la tensi n 12 V por ej de un transformador de 6 V 12 V 562 73 del adaptador de alimentaci n de 12 V 562 791 La ventana de medici n 1 del IRPD deber tener aproxima damente la misma altura que el espejo de la balanza de gravi taci n conectar al IRPD a una tensi n de 12 V Ambos LEDs de ajuste 1 2 iluminar n de forma tan brillante que su imagen en el espejo ser visible en el plano del dispositivo o bien en el mismo dispositivo o bien sobre una hoja de papel blanco man tenida al lado de ste Si la imagen se encuentra a la izquierda o a la derecha al lado de la ventana de medici n hacer oscilar lentement pour que la plaque frontale soit recouverte par limage projet e des LED claires Si l image projet e est au dessus ou au dessous de la fen tre de mesure elle est alors projet e au milieu de la fen tre par d placement vers le haut ou vers le bas du d tecteur de positionnement infrarouge Il faut veiller ce que la rang e de transistors soit bien dans le plan recouvert par le miroir II ny a que comme ca que tous les photo tr
7. 91 Placer vue d oeil la fen tre de mesure du d tecteur de positionnement infrarouge la m me hauteur que le miroir de la balance de gravitation brancher le d tecteur de positionne ment 12 V Les deux LED rouges de r glage 1 2 sont si claires que leur image dans le plan de l appareil se voit soit sur appareil lui m me soit sur une feuille de papier blanc tenue juste c t Si l image reproduite est gauche ou droite de la fen tre de mesure la balance de gravitation se met balancer 2 Descripci n y datos t cnicos v ase la Fig 1 D Ventana de medici n con LED infrarrojo 1 1 como emisor LED de posicionamiento 1 2 as como 32 fototransisto res 1 3 como receptores 2 LED de ajuste rojo y verde controlado por microcontrolador 3 Conexi n para la alimentaci n de tensi n de 12V o bien atrav s de clavijeros de 4 mm para un transformador de 12 V por ej 562 73 o bien mediante clavijeros para conector hueco del adaptador de alimentaci n de 12 V 562 791 Salida anal gica de por ej un registrador yt a trav s de cla vijeros de 4 mm o de un conector jack de 3 5 mm Conexi n serial RS232 SubD25 para conectar un ordena dor mediante FUNCABLE 530 008 6 Tecla Reset D Conector m ltiple en ret cula de 20 polos para fines de prueba del fabricante En el lado posterior del instrumento se encuentra un manguito para la sujeci n al material de soporte Datos t cnicos
8. ansistors peuvent tre efficaces Les LED Q verte et rouge servent l ajustage de pr cision de la hauteur elles s allument ou s teignent en fonction de l clairement des phototran sistors En voici la signification Vacillement de la LED rouge Vacillement de la LED verte Eclairage ajustage suffisant Eclairage bon ajustage condition que la rang e de transistors soit dans le plan recou vert par le miroir R glage de la balance de gravitation La balance de gravitation doit tre ajust e de fa on ce que le miroir claire peu pr s au milieu de la fen tre de mesu re sans qu il ny ait de force exerc e par les grandes sph res en plomb le d tecteur de position infrarouge tant en position de repos Ce r glage n est r aliser qu une seule fois vu que la position de repos se maintient apr s un blocage de la balance de gravitation La p riode d une oscillation de la balance de gravitation est d env 10 min Enregistrement Soit enregistreur yt par ex 575 702 la sortie analogique Plages de mesure 3V 1 5 mm min ou Branchement de l ordinateur la sortie RS 23265 Il y a dans le micro ordinateur de commande du d tecteur de positionnement des parties de programme d enregistr es par le biais desquelles il est possible de communiquer directement avec un ordinateur L appareil est livr avec une disquette pour ordinateur MS DOS 3 1 2 Celle ci comprend une version de d mon
9. arriba o hacia abajo Tenga en cuenta que la cadena de transistores se encuentra en el plano que est cubierto por el espejo de otro modo algunos de los fototransistores no ser n efectivos Los LEDs verde y rojo 2 sirven para el ajuste fino de la altura y que pueden ser encendidos o apagados en funci n de la intensidad luminosa de los fototransistores Esto es titileo del LED rojo titileo del LED verde bajo la condici n de que la hilera de transistores se encuentre en el plano barrido por el espejo iluminaci n el ajuste es suficiente iluminaci n el ajuste es bueno Ajuste de la balanza de gravitaci n La balanza de gravitaci n debe ser ajustada de tal manera que el espejo cuando est estacionario en ausencia de fuer za ejercida por las bolas de plomo grandes ilumina al de tector IRPD aproximadamente en la mitad de la ventana Este ajuste se realiza una sola vez ya que luego del bloqueo de la balanza de gravitaci n la posici n de reposo se conserva El per odo de una oscilaci n de la balanza de gravitaci n es de aprox 10 min Registro O bien mediante un registrador yt por ej 575 702 conectado a la salida anal gica 4 Rangos de medici n 3V 1 5 mm min o bien mediante la conexi n a un ordenador conectado a la salida RS 2326 En el microcontrolador del IRPD est n almacenados subpro gramas por medio de los cuales es posible la comunicaci n con un ordenador Con el aparato viene adju
10. e minute Pour cette premi re partie du mouvement on a mm m2 m a2 f PO b d o 2 2 m L acc l ration ao laquelle sont soumises les masses ma est obtenue comme suit partir de l acc l ration o du reflet de la lumi re d d z amp 0 A cause de S 1 2 ao la comparaison des coefficients donne avec l quation de la parabole g n rale X AP B1 C a0o 2A L adaptation de la parabole voir fig 4 donne A 36 T 1 104 ao M todo de la aceleraci n En el m todo de la aceleraci n se emplea una de las posicio nes de reposo II Fig 2 All se determina la aceleraci n ao que experimentan las bolas peque as inmediatamente despu s de cambiar de posici n a las bolas grandes Se reco mienda evaluar el desplazamiento s dentro del primer minuto Para la primera fase del movimiento se tiene meo ay 2f 2 b De all resulta f a i 2 m La aceleraci n ao que las masas ma experimentan se obtiene de la aceleraci n ao del reflejo de luz como sigue d d p ao Como S 1 2 a la comparaci n de coeficientes con la ecuaci n general de una par bola X Af Bt C resulta a o 2 A De la ecuaci n de la par bola v ase la Fig 4 se obtiene A 36 75 1 10 2 a0 min s min s a0 2 10 a0 2 10 S S aob e db aob z db 2m 4mL 2m 4mL 11 m Mis m 1 _m ld m 5 3 10 3 5 3 107 N 5 3 10 5 9
11. eur de positionnement dispose de deux LED particuli rement claires pour les op rations de r glage ainsi que d une LED rouge et d une LED verte pour lajustage 1 Remarque de s curit A1 PTA LEYBOLD LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d emploi 332 11 Instrucciones de servicio D tecteur de position infrarouge Detector de posici n infrarrojo Fig 1 El detector de posici n infrarrojo IRPD es un instrumento de medici n para ser empleado con la balanza de gravitaci n 332 101 332 10 Este instrumento registra las oscilaciones de la balanza cuando pasa de una a otra posici n de reposo y convierte las amplitudes en tensiones proporcionales a las mismas Estas pueden ser registradas con un registrador yto ser visua lizadas en un monitor o impresas en una impresora por medio de un ordenador Principio de medici n Los cuatro diodos IR 1 1 emiten luz infrarroja proyectada sobre una cadena de fototransistores 1 3 localizados directa mente al lado de los diodos emisores por medio del espejo c n cavo de radio 0 70 m de la balanza de gravitaci n Un microcontrolador conecta los diodos IR uno tras otro y determina qu fototransistor ha sido iluminado Un programa de evaluaci n se encarga de calcular el centro de gravedad de la iluminaci n Como la distancia entre los diodos IR es m s pe que a que entre los fototransistores como el nonio de un pie de rey se obtiene una resoluci n de 0 64 mm para una
12. istiques techniques voir fig 1 Fen tre de mesure avec LED infrarouge 1 1 comme metteur LED de r glage 1 2 ainsi que 32 phototransistors 1 3 comme r cepteurs 2 LED rouge et verte command es par micro ordinateur de commande comme aide pour l ajustage 3 Raccord pour l alimentation en tension 12 V soit par douilles de 4 mm pour un transformateur 12 V par ex 562 73 soit par la douille pour la prise creuse de l adaptateur secteur enfichable 12 V 562 791 Sortie analogique pour le raccordement par ex d un enregi streur ty par douilles de 4 mm ou par la fiche cliquet de 3 5 mm Raccord s rie RS232 SubD25 pour la liaison directe avec un ordinateur via FUNCABLE 530 008 Bouton poussoir Reset 1 Connecteur m le 20 p les pour des tests r alis s par le fabricant Au dos de l appareil noix pour fixation dans mat riel support Caract ristiques techniques Alimentation en tension 12 V Puissance absorb e env 3 W Tension de sortie 0va2 3V Ecart 1 5 Courant de sortie max 5 mA r siste aux courts circuits Emetteur 4 LED infrarouge R cepteur 32 phototransistors R solution du d placement 0 64 mm 18 5 mV 2 Le mat riel livr comprend 1 disquette 3 5 pour ordinateur DOS avec informations d taill es et aides de programmation pour le fonctionnement de l appareil en cas de raccordement direct l appareil via la sortie RS232 voir aussi dernier para graphe de
13. luego en la posici n II Para calcular la constante de gravitaci n f se tiene para de ducir la f rmula rem tase a la bibliograf a mencionada anterior mente ds f m T L Ecuaci n 1 En donde v ase la Fig 2 b Distancia entre los centros de las masas 0 047 m d Distancia entre el centro de la bola al eje 0 05 m m Masa de una bola grande 1 5 kg T Per odo de una oscilaci n de la balanza de gravitaci n L Distancia entre el espejo balanza de gravitaci n y el detector IRPD 0 70 m S Distancia entre ambos im genes del espejo para la posici n final en la posici n y Il medido con el detector Ejemplo de medici n La Fig 3 muestra un registro de oscilaciones amortiguadas de la balanza de gravitaci n y ambas posiciones finales estables respectivas Del c lculo se obtiene Per odo T 624 s Diferencia entre ambas posiciones finales S 23 7 mm Al sustituir este valor en la ecuaci n 1 se obtiene 2 2 n2 i 3 pr 0 0477 m 208 0 0237 m _ 641 1071 m gt 1 5 kg 624 s 0 7 m kg s 2 6 41 1011 N kg M thode de l acc l ration Dans le cas de la m thode de l acc l ration on part d une des deux positions extr mes ou Il fig 2 C est l acc l ration ao ressentie par les petites sph res juste apr s le changement de direction des grandes sph res qui est valu e Il est recom mand de proc der l valuation de la distance s durant la premi r
14. nto un disquete para un ordenador MS DOS 3 1 2 Este disquete contiene una versi n demostrativa del programa de Adquisici n univer sal de datos para mediciones con el detector de posici n in frarrojo con ejemplos de medici n y descripci n de experimen tos En el archivo README se encuentran algunas indicacio nes para la instalaci n se requiere la superficie Windows Adem s el disquete contiene indicaciones detalladas para pro gramadores un programa de prueba corto como archivo de texto as como herramientas de programaci n para Turbo Pascal La descripci n detallada de las rutinas implementadas en el detector IRPD y los c digos comandos respectivos posi bilita la programaci n en otros ordenadores por ej Apple Macintosh Todos los archivos de texto no est n formateados archivos ASCII 3 2 M todos de medici n con ejemplos de medici n Existen dos m todos para la evaluaci n de los resultados de mediciones con la balanza de gravitaci n el m todo de la de flexi n final y el m todo de la aceleraci n La adquisici n y la evaluaci n de datos se lleva a cabo con el software IR Position Detector incluido en la versi n Demo del programa de Adquisici n universal de datos suministrado L 070m M thode de la pleine d viation Dans le cas de la m thode de la pleine d viation il s agit de Pexploitation des deux positions extr mes stables des deux petites sph res en plomb s
15. stration de la Saisie universelle des donn es pour des mesures avec le d tecteur de positionnement infrarouge avec exemple de mesure et description d exp rience Remar ques sur l installation dans le fichier README Windows est n cessaire Du reste la disquette comprend des remarques d taill es pour les programmeur un bref programme de test sous forme de fichier de texte ainsi que des outils de program mation pour Turbo Pascal Une description d taill e des routines impl ment es dans le d tecteur de positionnement infrarouge et des codes d instructions correspondants permet aux personnes comp tentes de programmer aussi d autres ordinateurs par ex Apple Macintosh Tous les fichiers de textes sont des fichiers ASCII non format s 3 2 Proc d s de mesure avec exemples de mesure Il y a deux fa ons d exploiter les r sultats de mesure avec la balance de gravitation la m thode de la pleine d viation et la m thode d acc l ration Le relev et l exploitation des valeurs mesur es ont t r alis s avec le logiciel D tecteur de positionnement infrarouge li vr avec la version de d monstration de Saisie universelle des valeurs mesur es la balanza de gravitaci n lentamente para que la placa frontal sea cubierta por la imagen del espejo de los LED brillantes Si la imagen se encuentra por encima o por debajo de la ventana de medici n proyectar al centro de la ventana moviendo el IRPD hacia
16. uspendues lorsque les deux gran des sph res en plomb sont d abord en position puis en positi on ll On a pour le calcul de la constante de gravitation f d rivation voir bibliographie mentionn e pr c demment b d S f mur Equation 1 Avec voir aussi fig 2 b distance entre les centres de masse 0 047 m d distance entre les centres des sph res et lP axe 0 05 m m masse d une grande sph re 1 5 kg T p riode d une oscillation de la balance de gravitation L distance entre le miroir balance de gravitation et le d tecteur de positionnement infrarouge 0 70 m S distance entre les deux images projet es pour la position extr me en position et Il mesur e avec le d tecteur de positionnement Exemple de mesure La fig 3 montre un relev des oscillations amorties de la balan ce de gravitation et les deux positions extr mes stables corre spondantes L exploitation donne P riode d oscillation T 624 s Diff rence entre les deux positions extr mes S 23 7 mm Si on ins re ces valeurs dans l quation 1 on a alors 2 2 2 3 pr 0 0477 m Ec 0 0237 m _ 641 107 m gt 1 5 kg 624 s 0 7 m kg s 2 6 41 10 N E kg Fig 2 M todo de la deflexi n final En el m todo de la deflexi n final se eval a ambas posiciones finales estables de las dos bolas de plomo peque as suspen didas cuando las bolas de plomo grandes se encuentran en la posici n y
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