1 Daljinska mjerenja i upravljanja - skole.hr

1

Daljinska mjerenja i upravljanja Uvod u daljinska mjerenja i upravljanja

- telemetrija – daljinska mjerenja, - akvizicija – sustav prikupljanja, prijenosa i

obrade mjernih podataka Prijenos podataka.

- vodovima: - bakreni vodovi, - svjetlovodi (zrake 70 do 2000 nm)

- bežično - pomoću tlaka fluida u cjevovodima:

- pneumatika – kemijska industrija (do 100 m) - hidraulika – gibajući objekti.

Vrste signala: 1. analogni signali 2. impulsni signali 3. digitalni signali Prijenos analognih signala na veće udaljenosti:

- amplitudna modulacija - frekvencijska modulacija

2

Multipleksiranje: - vremenski multipleks - frekvencijski multipleks

1.2. Primjer analognog daljinskog mjerenja – selsini

Induktivni daljinski mjerni uređaj za mjerenje kutnog zakreta.

- primjena: u zrakoplovima (400 Hz i 115V)

1.3. Daljinski prijenos digitalnih mjernih i upravljačkih signala

- A/D i D/A pretvorba - Tri osnovna načina prijenosa: 1. Simpleksni prijenos - slanje podataka samo u

jednom smjeru

3

2. Dupleksni prijenos – slanje podataka istovremeno u oba smjera

3. Poludupleksni prijenos – prebacivanje sustava na rad u drugom smjeru

Dvije osnovne vrste prijenosa digitalnih signala 1. Paralelni prijenos 2. Serijski prijenos Međusklopovi (interface) za paralelni prijenos

Serijski prijenos podataka:

4

1. Asinkrono – start i stop bit 2. Sinkrono – blokovi podataka, sinkronizacijski signali

šalju se povremeno. Modemi – za udaljenosti veće od 100 m

Organizacija povezivanja računala i vanjskih jedinica i računala međusobno: 1. Organizacija sustava oko zajedničke sabirnice –

raspodjelni sustav. 2. Organizacija sustava na hijerarhijski način

2. Izvršni članovi i regulacijska pojačala 1.1. Pregled izvršnih članova i pojačala

5

Pojačalo – slabi signal upravlja energetskim tijekom iz pomoćnog izvora energije.

Pojačala u strojarstvu: 1. mehanička, 2. pneumatička, 3. hidraulička. Pojačala u elektrotehnici: 1. elektromehanička ili strojna,

- istosmjerni rotacijski strojevi 2. magnetska,

- transduktori, ali uvođenjem tiristora izgubila su važnost.

3. elektronička - poluvodički sklopovi bez pokretnih dijelova - velika točnost i velika brzina odziva – zadovoljavaju

upravo elektronička pojačala.

Izvršni član – neposredno djeluje na objekt regulacije. - zadovoljavajuća snaga, brzina i točnost. - materijalna izvedba: strojarska ili elektrotehnička - najvažniji su električni servomotori

- što linearnija karakteristika - što brži odziv - rotor malog momenta inercije

- vrste električnih servomotora:

6

1. izmjenični - asinkroni i sinkroni -

2. istosmjerni - istosmjerni kolektorski servomotori - koračni motor - elektronički komutirani motor - mehanički prijenos – mjenjač, reduktor, spojka,

remenica, tarenica, pužni prijenos 3. ostali

- translacijske izvedbe - linearni servomotori 1.2. Kolektorski istosmjerni servomotori

- istosmjerni motori – jednostavna regulacija vrtnje - velika masa, cijena i potrošnja energije u odnosu na

druge motore - najveći nedostatak: mehanička komutacija - uzbuda: elektromagnetska i permanentnomagnetska

7

Permanantni magneti: 1. Što veći remanentni magnetizam 2. Što veća koercitivna sila – zbog suprotstavljanja

razmagnetiziranju 3. Što veći električni otpor – smanjenje vrtložnih struja 4. Što manji temperaturni koeficijent – manja ovisnost

magnetskog polja o temperaturi Neki primjeri izvedbe istosmjernih motora:

8

9

Sl. 5.7. Izgled košarskog servomotora s tahogeneratorom

10

Elektronički komutirani servomotori Istosmjerni motori: - linearna karakteristika, veliki potezni moment i jednostavna regulacija brzine vrtnje. Kavezni asinkroni motor: - jeftin, lagan, trajan, pouzdan i nema četkice, ali složena regulacija brzine vrtnje. Asinkroni servomotori: - primjena za velike snage. Spajanje dobrih osobina istosmjernih i izmjeničnih motora uz uklanjanje njihovih nedostataka: ZAMJENA MEHANIČKE KOMUTACIJE ELEKTRONIČKOM. Elektronički komutirani servomotor: beskolektorski motor, elektromotor bez četkica, sinkroni motor s permanentnim magnetima, ... Osnovna konstrukcija je vrlo jednostavna, ali je upravljački sustav vrlo složen. Sl. 5.8. Izgled suvremenih elektronički komutiranih servomotora. Sl. 5.9. Načelni prikaz rada elektronički komutiranog servomotora. Elektronički komutator stalno prespaja faze. U motoru zbog toga nastaje okretno magnetsko polje. Rotor s permanentnim magnetima vrti se sinkrono s tim poljem. Invertor je priključen na istosmjerni napon, a motor se napaja na iz invertora trofaznom izmjeničnom strujom.

11

Sl.5.10. Izgled elektronički komutiranog servomotora s elektronički komutiranim tahogeneratorom za mjerenje brzine vrtnje. Primjeri primjene elektronički komutiranih motora: Sl. 5.14. Upravljački i energetski moduli za elektronički komutirane motore (lijevo) i unutrašnji izgled tranzistorskog invertora. Sl. 5.15. Primjena elektronički komutiranih elektromotora u autoindustriji. 5.4. Koračni servomotori

12

Jedinstveni – mogu raditi neposredno s impulsima. Jedan impuls uzrokuje pomak rotora za jedan korak. Nije potreban D/A pretvarač na izlazu iz računala. Ulazni signal im je niz elektromičkih impulsa, a izlazni signal je pomak osovine. Sl. 5.16. Izgled jednog petofaznog koračnog motora snage 15 W i koračnog kuta 0,72°.