Tehnicka sredstva automatike

  • Published on
    13-Dec-2014

  • View
    158

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Ispit

Transcript

<p>1.PODELA METROLOGIJEMetrologiju mozemo podeliti na: ZAKONSKU -Oblast koju regulise drzava zakonima i propisima. Zakonska metrologija obezbedjuje: -merno jedinstvo u zemlji -razvoj metrologije u skladu sa tehnoloskim razvojem zemlje -povecanje kvaliteta roba i usluga -zastitu potrosaca u kupoprodajnim odnosima i kontrolisanu zastitu covekove zivotne i radne sredine. INDUSTRIJSKU -Oblast koja omogucuje da se industrijski i drugi proizvodi izradjuju u skladu sa medjunarodnim i regionalnim standardima. -Kvalitet proizvoda predstavlja skup osobina kojim se ostvaruje kvalitet rada i zivljenja.Ocenjivanje kvaliteta je merenje karakteristika velicina. NAUCNU -Oblast koja objedinjuje razvojni i naucno istrazivacki rad u oblasti metrologije,i koja ukljucuje merenje najvece tacnosti i preciznosti u metroloskim laboratorijama.</p> <p>2.UPOTREBNE KARAKTERISTIKE MERNIH INSTRUMENATA-Normalni uslovi odredjuju granice merene velicine unutar kojih se moze primeniti merni uredjaj. -Granicni uslovi su granicne vrednosti normalnih uslova,tj.vrednosti merene velicine za koje je jos uvek moguce merenje bez degradacije instrumenta. -Referentni uslovi su tacno zadati uslovi u kojima se mora obaviti merenje. MERNI OPSEG I RASPON -Merni opseg je skup vrednosti merne velicine za koje je greska merenja unutar dozvoljenih granica (npr. Voltmetar koji meri od 0 do 100 V,ampermetar koji meri od 0 do 10mA).</p> <p>3.STATICKE KARAKTERISTIKE MERNIH INSTRUMENATA1-TACNOST 2-PRECIZNOST 3-REZOLUCIJA 4-LINEARNOST 5-OSETLJIVOST 6-POKRETLJIVOST 7-STABILNOST 8-PONOVLJIVOST 9-HISTEREZIS 10-ULAZNA I IZLAZNA IMPEDANSA 1-TACNOST Stepen slaganja pokazivanja mernog instrumenta sa stvarnom vrednoscu merene velicine. 2-PRECIZNOST Sposobnost da aparat pokazuje vrednosti koje su medjusobno bliske ili iste. 3-RAZLAGANJE Sposobnost razlikovanja bliskih vrednosti 4-LINEARNOST Mera odstupanja staticke karakteristike od idealne prave 5-OSETLJIVOST Moze da bude konstantna ili da zavisi od velicine merne velicine.K=y/x 6-POKRETLJIVOST Velicina promene ulaznog signala koja ce dovesti do inicijalnog pomeraja 7-STABILNOST Definise se u odnosu na razne promene,ali se pre svega odnosi na promene u vremenu. 8-HISTEREZIS Pojava koja dovodi do neponovljivog pokazivanja instrumenta u zavisnosti od nacina promena ulazne velicine pri merenju. 9-ULAZNA I IZLAZNA IMPEDANSA Najjednostaviji nacin za razumevanje je posmatranje jednostavnog rednog elektricnog kola u kome su merena struja i mereni napon funkcija unutrasnje impedanse izvora,prikljucene impedance i efektivne vrednosti signala.</p> <p>4.OPSTE KARAKTERISTIKE SENZORA-SENZOR ili MERNI ELEMENT detektuje merenu velicinu od interesa -TRANSMITER-pretvara izlazni signal senzora u standardizovani signal -TRANSDUCER ili MERNI PRETVARAC-pretvara fizicku velicinu u alternativnu formu:elektricni signal,pneumatski signal,hidraulicni signal -TRANSDUCER = senzor + transmiter -Cesto su senzor i transducer isti element Znacaj senzora je prikupljanje podataka o objektu ili procesu u svrhu: -dijagnostike,analize,projektovanja,upravljanja Primenjuje se u oblastima kao sto su:gradjevinarstvo,svemirske tehnologije,u automobilima,biomedicini itd. Kalibracija ili staticka karakteristika senzora je relacija izmedju fizicke velicine X i mernog signala S.Senzor se kalibrise dovodjenjem na njegov ulaz elemente skupa poznatih vrednosti fizicke velicine i snimajuci odziv. Dodatni ulazi senzora: -INTERFERENTNI-odziv senzora predstavlja linearnu kombinaciju interferentnog ulaza i ulaza za merenu fizicku velicinu. -MODIFIKUJUCI-ovaj ulaz menja staticku karakteristiku senzora</p> <p>5.DINAMICKE KARAKTERISTIKE SENZORA SA PRIMERIMA-Odziv senzora na promenljivu pobudu se razlikuje u odnosu na odziv na konstantnu pobudu. -Razlog je postojanje elemenata koji akumuliraju energiju: -inercije:masa,induktivnost... -kapacitivnu:elasticnost,el.kapacitivnost,termicka kapacitivnost SENZORI sa karakteristikom prenosa nultog reda -Karakteristike:nulto kasnjenje,beskonacan propusni opseg,nema promene faze. -Ne postoje elementi koji akumuliraju energiju. SENZORI sa karakteristikom prenosa prvog reda -Ima jedan element koji akumulira energiju. -Imamo step odziv. PRIMER:</p> <p>SENZORI sa karakteristikom prenosa drugog reda -Postoje 2 elementa koji akumuliraju energiju</p> <p>k - staticko pojacanje - faktor priguenja n - prirodna uestanost PRIMER: -Termometar sa zastitnom caurom -Akscelerometar sa prigusenom masom i oprugom</p> <p>6.KLASIFIKACIJA SENZORADISKRETNI - izlazni signal moze imati samo diskretne predefinisane vrednosti Moze biti: binarni i digitalni BINARNI: Izlaz se moze naci u 2 stanja -Izlaz je najcesce u obliku kontakta ili open kolektor tranzistora koji ima stanje: Ukljuceno(zatvoren kontakt) / Iskljuceno (otvoren kontakt) -Podela binarnih senzora prema stanju izlaza kad senzor nije aktiviran: NO (normalno otvoren izlaz) / NC (normalno zatvoren izlaz) -Podela binarnih senzora prema tipu izlaza: NPN struja ulazi u izlaz senzora PNP struja izlazi iz izlaza senzora -Primeri:granicni prekidaci,nivostati,presostati,blizinski detektori DIGITALNI: Izlazni podatak u paralelnom digitalnom formatu ili u obliku povorke impulsa koji se prebrojavaju -Primer:-Apsolutni opticki enkoder -Inkrementalni opticki enkoder ANALOGNI-iznazni signal moze imati bilo koju vrednost unutar predefinisanog opsega -Odziv im je u obliku kontinualnog analognog signala predefinisanog tipa i opsega -Prednosti:daju vise informacija o procesu nego diskretni senzori -Nedostaci: -veca kompleksnost u poredjenju sa diskretnim senzorima -veca podloznost uticaju suma.</p> <p>7. U/I KONVERTORI-Pretvaraju naponski signal u standardni strujni -Zahtevana visoka tacnost,linearnost i mali temperaturni drift -Konstrukcija: -Tranzistorski -Bazirani na OpAmp -Integrisani -Invertujuci pojacavac kao U/I konvertor -Strujni izvor sa OpAmp-om</p> <p>-Karakteristike: -Prijemnik signala referenciran prema masi -Laserski trimovani otpornici obezbedjuju visoku tacnost -Greska linearnosti ispod 0.005% -Ugradjeni otpornici za izbor ulaznog i izlaznog opsega -Minimalan broj eksternih komponenti</p> <p>8. EKSPANZIONI TERMOMETRI-Termometri su pokazni elementi,nisu elementi sa kojih se signal moze odvesti na upravljanje. -Princip rada: -U balonu se menja pritisak zagrevanjem. -Usled povecanja pritiska spirala se krivi,odnosno tezi da se ispravi.Usled toga dolazi do zakretanja kazaljke. -Druga spirala se krivi u suprotnom smerukompenzaciona spirala. -Kompenzaciona spirala sluzi da anulira polozaj prve spirale ukoliko se ona krivi bez uticaja pritiska balona,npr usled temperature ambijenta.</p> <p>9. TERMOPAROVI-Termopar je senzor zamerenje temperature kod kog je moguce signale iskoristiti za upravljanje. -Cine ga dva provodnika razlicitih materijala. -Karakteristike: -aktivan senzor -vrlo mali izlazni napon -nelinearna staticka karakteristika -meri razliku temperatura -kompenzacija hladnog kraja -parazitni termospojevi -Nacini spajanja: -zavarivanje topljenjem -lemljenje -potapanje u zivu ili rastopljen metal -lemljenje za treci metal -pricvrscenje stezaljkom ili trakom -usled koncentracije elektrona na krajevima -usled temperaturnog gradijenta</p> <p>10. TERMOOTPORNI SENZORI TEMPERATURE-Termootporni senzori temperature imaju osobinu da im se otpornost menja sa promenom temperature.Termootpornici se najcesce prave od platine (Pt100) jer imaju osobinu da im je otpornost 100 na 0C -Postoje razni transmiteri koji pretvaraju temperaturu u strujni/naponski signal.Najbolje bi bilo kada bi se transmiteri smestili u samu glavu termootpornika ali nekada zbog temperature okruzenja to nije moguce. -Cetvorozicni spoj -Dve zice sluze za napajanje termootpornika,na njima dolazi do pada napona. -Dve zice sluze za merenje napona na samom termootporniku,kroz njih ne tece struja pa nema ni pada napona. -Postoji i trozicni spoj koji daje isti kvalitet merenja kao i cetvorozicni.</p> <p>11. TENZOMETARSKI SENZORI-Tenzometarski senzori se mogu koristiti za merenje sile i pritiska. -Tenzometarske trake imaju sposobnost da menjaju otpornost usled istezanja ili skupljanja (elasticna deformacija).Za merenje sile tenzometarska traka se postavlja na ukljestenu gredu. -Kada se tenzometarska traka istegne otpornost joj raste i obrnuto. -Postoji vise nacina izrade: -Slobodna zica koja je upeta na krajevina na odgovarajucem skeletusa pomeranjem pomicnog dela skeleta dolazi do istezanja ili sabijanja ziceproporcionalno nastaloj deformaciji menja se otpor zice. -Metalni cilindar u obliku folije,ovaj tip tenzoelementa najvise je zastupljen u tehnici senzora. -Tankoslojni metalni otpornik trajno deponovan na deformacionoj povrsini -Poluprovodnicki otpornik unesen difuzionim postupkom u deformacioni element od silicijuma.</p> <p>12. SENZORI PRITISKA-Pritisak predstavlja delovanje sile po jedinici povrsine. -Senzor pritiska se sastoji od deformacionog elementa,pretvaraca deformacije u napon,struju i napajanje.Deformacioni element je najcesce membrana. -Usled pritiska membrana se deformise sferno ali prilicno malo pa je oubicajeno da se membrana pravi od zguzvanog materijala.Time se postize veca elasticnost a samim tim i veca deformacija. -Osim membrane postoji i meh,burdonova cev,i usukana burdonova cev. -Za mereje deformacije moze se koristiti promenljivi otpornik ciji je klizac povezan na deformacioni element promena otpornosti odgovara promeni pritiska. -Danasnji senzori pritiska uglavnom rade na principu tenzometarskih traka koje se ugradjuju u membrani. -Osnovni problem je sto se otpornost tenzometarskih traka moze menjati i usled temperature. -Da bi se otklonio uticaj temperature tenzometarski otpornici se postavljaju u Vitstonov most. -Kapacitivni senzori pritiska se koriste za merenje malih vrednosti pritiska.U zavisnosto koji je pritisak veci membrana ce se deformisati,pa se i kapacitivnost menja.</p> <p>13. SENZORI PROTOKA SA PRIGUSNICOM-U tok fluida postavlja se prepreka u obliku suzenja cevi -Ispred i iza prepreke dolazi do promene pritiska -Protok je proporcionalan kvadratnom korenu razlike pritiska ispred i iza prepreke</p> <p>14. TURBINSKI PROTOKOMERI-Turbinski protokomeri se koriste za ciste fluide. -Osnova ovog protokomera je mala turbina na koju dolazi usmeren fluid. -Merenje brzine se svodi na merenje obrtaja turbine tako sto se na jedno krilo postavi metal (magnet) a iznad turbine se postavi blizinski detektor metela koji je povezan na racunar. -Kada magnet prodje pored detektora on daje impuls koji ide na brojac,na osnovu broja obrtaja i vremena koje je potrebno turbini da napravi jedan krug. -Moguce je odrediti brzinu protoka fluida.</p> <p>15. VRTLOZNI PROTOKOMERI-Princip rada vrtloznih senzora zasniva se na odvajanju vrtloga iza prepreke postavljene u toku fluida.Frekvencija odvajanja vrtloga proporcionalna je brzini toka. -Nailaskom na prepreku,brzina fluida raste,a pritisak opada.Na polovini poprecnog preseka prepreke desava se obrnuti proces brzina opada a pritisak raste.Na taj nacin na prednjoj strani formira se visi a na zadnjoj strani nizi pritisak. -Pod delovanjem ove razlike pritiska odvaja se pogranicni sloj fluida sa prepreke u obliku vrtloga.Vrtlozi se odvajaju naizmenicno na gornjoj i donjoj strani. Detekcija vrtloga -Na mestu odvajanja vrtloga dolazi do fluktuacija brzine i pritiska.Kao detektor vrtloga moze se upotrebiti ili senzor brzine ili senzor pritiska.Prakticne poteskoce nastaju zbog malih amplituda fluktuacija. -Detekcija se najcesce ostvaruje pomocu: -ultrazvucnog predajnika i prijemnika,postavljenih poporecno na tok iza prepreke,tako da nailazak vrtloga modulira ultrazvucni talas. -termistora postavljenog iza prepreke,tako da se pri nailasku vrtloga termistor hladi,a u njegovom odsustvu zagreva. -piezoelementa,koji prati fluktuacije pritiska.</p> <p>16. INDUKCIONI PROTOKOMERI-To su elektromagnetni senzori koji rade na principu Faradejevog zakona. -Ukoliko se provodnik krece u magnetnom polju doci ce do indukovanja napona u njemu.Na ovom principu rade istosmerni i naizmenicni generatori napona. -Indukcioni protokomeri rade kao naizmenicni generatori. -Princip je primenjiv samo za provodne tecnosti. -Takva tesnost ekvivalentna je provodniku duzine jednake unutrasnjem precniku cevi,na cijim se krajevima indukuje napon koji zavisi od brzine fluida. -Na osnovu indukovanog napona se moze odrediti protok fluida.</p> <p>17. ULTRAZVUCNI PROTOKOMERI-Ultrazvucni protokomeri se zasnivaju na Doplerovom efektu,odnosno sposobnosti zvucnog talasa da menja frekvenciju ukoliko se odbije o predmet koji se krece. -Na cev kroz koju protice fluid se postavljaju ultrazvucne sonde ciji polozaj moze biti razlicit.</p> <p>18. KALORIMETRIJSKI PROTOKOMERI-Kalorimetrijski protokomeri se zasnivaju na merenju razlike temperature. -U cev se postavlja grejac konstantne snage. -Iza i ispred grejaca postavljaju se termootporni senzori temperature. -Prolaskom pored grejaca fluid se zagreva tako da termootpornici usled razlicitih temperatura imaju razlicitu otpornost. -Termootpornici se postavljaju u Vitstonov most kako bi se eliminisale promene otpornosti usled povecanja temperature koja se ne javlja usled grejaca. -Na osnovu razlike otpornosti usled razlike temperature moze se odrediti brzina protoka fluida.</p> <p>19. INKREMENTALNI ENKODERI-Enkoderi se koriste za merenje pozicije i brzine. -Inkrementalni opticki enkoderi daju impulse i merenje brzine se svodi na merenje frekvencije impulsa (za velike brzine) ili merenje periode izmedju 2 impulsa (za male brzine) -Inkrementalni opticki enkoder cine disk sa rupicama po citavom obimu,fototranzistori,i LED diode. -Svetlost LED diode prolazi kroz rupicu i aktivira fototranzistor (daje impuls). -Okretanjem diska na fototranzistoru dobijamo povorku impulsa. -Inkrementalni opticki enkoderi imaju disk sa 3 kanala pri cemu je jedan dovoljan za merenje brzine,a dva za odredjivanje brzine i smera obrtanja. -Svaki kanal mora imati poseban tranzistor,a LED dioda moze biti zajednicka. -Treci kanal se naziva indeks i ima samo jedan otvor koji se koristi za pronalazenje nulte tacke.</p> <p>20. APSOLUTNI ENKODERI-Koriste se za merenje pozicije. -Apsolutni opticki enkoderi imaju vise kanala (4,8,16...) gde svaki kanal predstavlja cifru nekog binarnog koda.Najcesce se koristi Grejov kod. -Otvori na disku nisu pravilno rasporedjeni.Na izlazu daju digitalni podatak koji predstavlja tacnu poziciju tj.ugao. -Neki enkoderi mogu imati multiturn tj.ima veci broj krugova kodovanja. -Apsolutni opticki enkoderi se mogu povezati PROFIBUS-em na PLC radi prenosa podataka ili programiranja. -Postoji vise el.veza enkodera i okruzenja: 1) RS422 izlaz je dat u obliku dif.signala koji se vodi na PLC.Ova veza je jako pogodna zbog eliminisanja signala zajednickog moda pa se koristi za velike udaljenosti enkodera i PLC-a. 2)Push-pull referenciran je u odnosu na masu i nema otklona sinala zajednickog moda.Dobra stvar je sto su ivice signala jasno definisane. 3)Open kolektor a)NPN jasna ivica samo kad se tranzistor ukljuci parazitna kapacitivnost utice na ivice signala,kondenzator se trenutno prazni,kada se kondenzator puni napo...</p>