SENZORI

To su elementi koji pretvaraju neku fizičku veličinu u analogni (naponski)

signal.

Svaki senzor ima svoj merni opseg. On nam govori u kom rasponu možemo

meriti željenu fizičku veličinu, a da greška merenja ostane u unapred zadatim

granicama.

Primer:

1) Za neki laserski daljinomer merni opseg je 1-10mm

2) Za senzor temperature 0,5-100 °C

Pored mernog opsega svaki senzor mora imati definisanu mernu

karakteristiku. Taj podatak nam poklazuje kakav je odnos između intenziteta

fizičke veličine koju merimo/pratimo i analognog signala u koji de je senzor

pretvoriti.

Primer:

1) Ako je merna karakteristika senzora temperatura 0,01V/°C=10mV/°C

senzor de 100°C pretvoriti u 1V

Greška merenja kod senzora

Proizvođač senzora daje opseg u kome ne garantuje tačnost rada senzora. Taj

podatak može biti izražen u procentima pune skale (% F.S.), ili u procentima

očitanog rezultata (%RDG).

% F.S.

Šta ova oznaka praktično znači?

Ako je merni opseg nekog senzora temperature 0-100°C, a greška je data u

oliku ±1%F.S. to znači da je greška u svakom delu mernog opsega ±1% od 100°C

(puna skala), tj. ±1°C. Tako da je pri očitavanju temperature od 100°C tačan

rezultat u dijapazonu od 99-101°C, ali takođe i da je pri očitavanju temperature od

10°C tačan rezultat u dijapazonu 9-11°C. Apsolutno, greška je ista (2°C), ali je u

drugom slučaju relativna greška mnogo veda.

%RDG

Ovaj podatak daje relativnu grešku svakog izvršenog merenja. Ako je greška

merenja senzora data u obliku ±1%RDG to znači da de kod merenja temperature

od 100°C greška biti ±1°C. Dok de kod izmerene temperature od 50°C dozvoljena

greška biti ±0,5°C.

SENZORI TEMPERATURE

TERMOPAR

Termopar je najčešde korišdeni senzor temperature. Sastoji se od dve žice koje

su spojene na jednom kraju, a napravljene od različitih materijala. Kada na tom

spoju dođe do promene temperature, na slobodnim krajevima žica se javlja razlika

potencijala (napon). Ovu pojavu je otkrio Thomas Johann Seebeck 1821. godine.

Po njemu se ova pojava naziva i Seebeck-ov efekat.

Okvirno, karakteristika termoparova je između 1 i 70 µV/°C.

Standardni termoparovi

TIP Pozitivni metal Negativni metal Merni opseg

B Platina - 6% Rodijum Platina - 30% Rodijum 0 - 1820°C

C Volfram - 5% Renijum Volfram - 26% Renijum 0 - 2320°C E Nikl - 10% Hrom Bakar - 45% Nikl -270 - 1000°C

Termoparovi se koriste tamo gde je potrebno meriti temperature u širokom

opsegu (0-2300°C), tačnošdu ne vedom od 1°C. Za manje opsege (0-100°C) i

tačnost od 0,1°C koriste se termistori.

Važno je uskladiti osobine termopara sa osobinama kabla koji povezuje

termopar sa mernim uređajem. Kablovi ne mogu biti od istog materijala kao i žice

termopara jer bi to bilo jako skupo (mada idealno po pitanju tačnosti merenja).

Zato se koriste jeftinije legure koje imaju slične osobine. Na primer, za termopar

na bazi platine, kablovi su od bakarne legure (bakar je mnogo jeftiniji od platine).

BESKONTAKTNO MERENJE TEMPERATURE

Uređaj meri energiju infracrvenog zračenja tela i na osnovu toga daje podatak

o temperaturi tog tela.

Uređaj se sastoji od sočiva koje fokusira infracrveno zračenje na detektor koji

tu energiju pretvara u naponski signal. Ovakvi uređaju često imaju integrisan laser

koji olakšava ciljanje željenje površine.

Bitan podatak vezan za ove urađeje je „Distance : Spot ratio“. On nam govori o

tome kolika je površina čiju temperaturu merimo, u odnosu na rastojanje uređaja

od te površine. Na primer, ako je D:S = 20:1 to znači da demo sa udaljenosti od

20cm meriti temperaturu površine kruga prečnika 1cm.

Prednosti beskontaktnog merenja temperature:

1) Merenje ne traje više od 0,5s

2) Može se meriti temperatura pokretnih objekata (mašine, pokretne trake,...)

3) Mogude je meriti temperature do 3000°C

Nedostaci:

1) Uređaj zahteva dobru vidljivost (prašina i dim otežavaju merenje)

2) Može se meriti isključivo temperatura površina

TERMISTORI

Termistori su elementi za merenje temperature čija je električna otpornost

proporcionalna promeni temperature. Termistori se prave od keramike ili nekih

vrsta polimera.

IZGLED TERMISTORA

Termistori imaju temperaturni opseg od -90°C do 130°C dok im je tačnost

merenja oko ±0,1°C.

Princip rada termistora se može prikazati kroz slededu pojednostavljenu

formulu:

ΔR - promena otpora

ΔT - promena temperature

k - temperaturni koeficijent

Važno je napomenuti da je ovde zavisnost data u linearnom obliku, što u realnim uslovima

nije slučaj. Bez pojednostavljenja, promena električne otpornosti u zavisnosti od promene

temperature bi se najvernije prikazala slededom formulom:

U gornjoj jednačini „a“, „b“ i „c“ su Štajnhart-Hartovi koeficijenti i definišu se za svaki

termistor posebno. Temperatura „T“ je u stepenima Kelvina, a otpornost „R“ je u Omima.

U zavisnosti od toga kojeg je znaka temperaturni koeficijent razlikujemo dve

vrste termistora. Ukoliko je temperaturni koeficijent pozitivan reč je o PTC

(Positive Temperature Coefficient) termistorima. Takođe se nazivaju i POZITORI.

Ako je temperaturni koeficijent negativan u pitanju su NTC (Negative

Temperature Coefficient) termistori. Kod PTC termistora električna otpornost

raste sa povedanjem temperature, dok kod NTC termistora električna otpornost

opada sa povedanjem temperature.

Postoje termistori koji se koriste kao prekidači. Oni spadaju u grupu PTC

termistora. Njihova promena električne otpornosti u odnosu na promenu

temperature nije linearna. Do nekih temperatura otpornost ima malu vrednost.

Kada temperatura dovoljno poraste, električna otpornost eksponencijalno raste i

„prekida“ struju u kolu. Ova vrsta termistora se ne koristi za merenje

temperature, ved isključivo u funkciji prekidača.

TERMOOTPORNI DAVAČ TEMPERATURE (Resistance Temperature Detector-RTD )

Termootporni davači temperature rade na istom principu kao termistori.

Razlika je u tome što imaju linearnu zavisnost promene električne otpornosti u

odnosu na promenu temperature. To je mogude jer su, za razliku od termistora

koji su od keramike i polimera, RTD napravljeni od platine. Prirodno svojstvo

platine je da joj je ova zavisnost linearna. Termootporni davači temperature

moraju biti napajani strujom.

Najpoznatiji termootporni davač je PT100. Oznaka govodi da je električna

otpornost ovog davača, na 0°C, 100 Ω. Standardizovana karakteristika

termootpornih davača temperature je 0.385Ω/°C. Merni opseg je od -200°C do

500°C.

U odnosu na termistore, termootporni davači temperature, imaju vedi merni

opseg i stabilnost merenja, ali manju preciznost.

TERMOOTPORNI DAVAČ

AKCELEROMETRI

PIEZOELEKTRIČNI

Piezoefekat je pojava da se na krajevima nekih materijala generiše elektricitet

kada na njih deluje sila. Materijali koji se najčešde koriste su: kvarc, barijum-

titanat, olovo-cirkon.

TRI NAČINA OPTEREDENJA PIEZOELEKTRIČNIH ELEMENATA

PIEZOELEKTRIČNI EFEKAT

Bitno je zapamtiti da piezoelektrični elementi ne reaguju na konstantnu silu,

ved samo na impuls sile. Konkretno, to znači da ako na piezoelektrični element

spustimo teg od 100kg, u prvom trenutku de se generisati odgovarajudi napon

(nastao usled udara pri spuštanju). Čim se teg smiri, napon generisan na polovima

elementa de biti nula!!! To znači da piezoelektrične elemente ne možemo koristiti

za merenje konstantnih sila (vage, davači pritiska...), ved za merenje onih

promenljivih (davači vibracija).

S obzirom na slab izlazni signal iz senzora i veliku izlaznu impedansu,

neophodan je pojačivač. Ranije je korišden spoljni pojačivač, ali je taj metod

odbačen zbog prisustva šuma. Danas se pojačivač postavlja unutar kudišta davača.

Akcelerometri se na mašinu čije vibracije merimo montiraju ili posredstvom

magnetne stope, ili pomodu navojnog para.

Karakteristika akcelerometra se daje u obliku 100 mV/g („g“ je ubrzanje

zemljine teže).

Postoje i piezorezistivni davači. Oni menjaju svoju otpornost u zavisnosti od

sile koja na njih deluje. Za razliku od piezoelektričnih, piezorezistivni mogu da

mere konstantna opteredenja.

SENZORI PROTOKA

OPTIČKI MERAČI (Laser Doppler Anemometry - LDA)

Ova metoda merenja zahteva da cev kroz koju prolazi fluid bude providna na

mestu gde se protok meri. Takođe, u samom fluidu moraju postojati čestice

prečnika 0,2 - 0,4µm. U tu svrhu se najčešde u fluid dodaju so, crvena šljaka,

titanijum dioksid...

Na fotodiodi se prikupljaju zraci odbijeni od čestice. U zavisnosti od frekvence

raspršene svetlosti lasera izračunava se brzina čestice (smatra se da su čestice

dovoljno male, tako da je njihova brzina u stvari brzina fluida). Velika prednost

ove metode je što se samim izvođenjem merenja ne utiče na tok fluida.

Greška pri merenju LDA metodom je ispod 1%.

ŠEMA RADA APARATURE (LASER DOPPLER ANEMOMETRY)

MERNO MESTO (PROVIDNA CEV)

ULTRAZVUČNI MERAČI PROTOKA

Ova metoda se zasniva na tome da brzina zvuka kroz fluid zavisi od brzine

proticanja tog fluida.

Ultrazvučni signal se proizvodi pomodu piezoelektričnih kristala (napon se

dovodi na polove kristala i to izaziva pulsiranje kristala).Piezoelektrični kristal

vibrira frekvencom od 50kHz do kekoliko Mhz.

PRINCIP RADA ULTRAZVUČNOG MERAČA PROTOKA

Sonde „A“ i „B“ su ujedno i prijemnici i odašiljači. Naizmenično jedan drugome

šalju ultrazvučne signale. Signal koji putuje niz tok strujanja fluida biva ubrzan,

dok signal koji putuje uz tok fluida biva usporen. Razlika između ovih brzina

prostiranja ultrazvuka je proporcionalna brzini strujanja fluida. Prednost ove

metode je što nema potrebe da cev bude providna, nije neophodno da se u tok

fluida dodaju bilo kakve čestice. Merenje se može vršiti podjednako dobro i na

metalnim i na plastičnim cevima.

REALAN IZGLED MERNOG UREĐAJA

ELEKTRIČNE I ELEKTRONSKE KOMPONENTE

TRANSFORMATOR

To je električni uređaj koji služi za smanjenje ili povedanje napona u kolu

naizmenične struje. Sastoji se od dva namotaja PRIMARA i SEKUNDARA. Ako se

vremenski promenljiv napon (Vp) priključi na primar od Np navojaka struja koja

teče kroz primar indukuje magnetno polje. Magnetno polje primara indukuje

struju u namotajima sekundara. U idealnom slučaju, magnetni fluks na primaru

jednak je magnetnom fluksu na sekundaru.

Napomena:

Jednosmerni napon nede dati promenljivi fluks u jezgru, tako da transformator ne

može vršiti svoju funkciju kada je u pitanju jednosmerna struja.

Gubici.

Za razliku od idealnog transformatora, kod realnog se javljaju gubici.

Gubici u bakru (bakarni namotaji) se javljaju zbog otpornosti namotaja

Gubici u gvožđu (jezgro je od gvožđa) se javljaju zbog magnetnih efekata.

Indukovana struja teče kroz jezgro i izaziva njegovo zagrevanje.

Rasipanje. Nisu sva magnetna polja, indukovana na primaru, „uhvadena“ od

strane sekundara

Histerezis. Svaki put kada magnetno polje promeni smer mala količina

energije se izgubi zbog histerezisa u magnetnom jezgru. Nivo histerezisa

zavisi od materijala jezgra.

Kod velikih transformatora je obavezno hlađenje (najviše zbog toplote koja

se javlja usled gubitaka u bakru i gvožđu). Energija potrošenna na hlađenje

takođe spada u gubitke transformatora.

OPERACIONI POJAČIVAČ (OP AMP, Operational Amplifier)

To je diferencijalni elektronski pojačivač čiji je zadatak da pojača razliku između

dva ulazna signala. Jedan ulaz ima pozitivan efekat na izlazni signal, a drugi ima

negativan. Zbog toga je prvi ulaz neinvertujudi (+), a drugi invertujudi (-). Pored

toga, operacioni pojačivač ima i dva terminala za napajanje.

KONSTRUKCIJA

Sastoji se iz tri osnovna dela:

1) Ulazni stepen (pojačava razliku napona na ulaznim priključcima)

2) Naponski pojačivač (uvodi dodatno pojačanje signala)

3) Izlazni stepen (Obezbeđuje dovoljno veliko strujno pojačanje)

KARAKTERISTIKE IDEALNOG OP AMP

1) Beskonačna ulazna otpornost (nulte ulazne struje)

2) Nulta izlazna otpornost (izlaz se ponaša kao idealni naponski izvor)

3) Beskonačno pojačanje u otvorenoj petlji

4) Širok propusni opseg (idealno bi bilo da propušta sve frekvence)

5) Najveda moguda brzina odziva

6) Nulti naponski i strujni „offset“

7) Nulti šum

PRIMENA

1) Naponski komparator

Ukoliko je napon na ulazu V1 vedi od napona V2 tada de napon na izlazu operacionog pojačivača biti +Vcc (pozitivan napon napajanja). Ukoliko je napon na ulazu V2 vedi od napona V1 tada de napon na izlazu operacionog pojačivača biti -Vcc (negativan napon napajanja).

2) Neinvertujudi pojačivač

Kod ovog pojačivača ulazni signal se dovodi na neinvertujudi ulaz (+).

Negativnom povratnom spregom dobijeno je konačno pojačanje koje zavisi

isključivo od odabira vrednosti za R1 i R2. Pojačanje kod neinverujudeg pojačavača

je uvek vede od 1 i na izlazu se dobija signal koji je u fazi sa ulaznim signalom.

3) Invertujudi pojačivač

Negativna povratna sprega, koja je ostvarena pomodu otpornika Rf, vrada deo

signala sa izlaza na invertujudi ulaz kako bi pojačanje operacionog pojačivača bilo

konačno. Izuzetno je bitno da pojačanje ne zavisi od samog operacionog

pojačivača ved isključivo od izbora vrednosti za Rf i Rin. Izlazni signal je fazno

pomeren za π u odnosu na ulazni signal.

4) Sumator (sabirač)

Uloga ovog sklopa je sabiranje signala prisutnih na ulazu, i davanje rezultata na

izlazu.

5) Integrator

Uloga ovog sklopa je integrisanje ulaznog signala po vremenu.

6) Diferencijator

Uloga ovog sklopa je diferenciranje ulaznog signala.

7) Diferencijalni pojačivač

Operacioni pojačivač ne možemo koristiti direktno kao diferencijalni pojačivač.

Zbog beskonačnog pojačanja opseg promena ulaznih napona, gdje pojačivač ne

radi kada je u zasidenju, je veoma mali. Rešenje se svodi na dodavanje povratne

sprege kojom se dobija kontrolisano diferencijalno pojačanje.

8) Instrumentacioni pojačivač

Instrumentacioni pojačivač ima znatno vedu ulaznu impedansu u odnosu na

diferencijalni pojačivač. Osim te prednosti, ovaj sklop poseduje niz prednosti kao

što su mogudnost regulacije pojačanja pomodu samo jednog otpornika (Rgain) i

veoma dobar faktor potiskivanja srednje vrednosti signala (CMRR). To je zbog

uparenosti elemenata, koje se ne remeti promenom pojačanja, odnosno

promenom otpornosti otpornika Rgain.

9) Jedinični pojačivač

Jedinični pojačivač je specijalni slučaj neinvertujudeg pojačivača. Ulazna

impedansa jediničnog pojačivača je beskonačno velika, a njegovo naponsko

pojačanje iznosi tačno jedan. Zato on predstavlja idealni razdvojni stepen, i

predstavlja idealno rešenje kada je potrebno povezati sklop koji ima veoma veliku

izlaznu impedansu sa sklopom koji ima malu ulaznu impedansu. Kao takav on

sprečava uticaj opteredenja na sam izvor signala.

OPTOKAPLER (OPTO COUPLER)

Osnovna funkcija optokaplera je da spreči uticaj nepredviđenih naponskih

preopteredenja (pikova) na osetljive elemente kola.

Sastoji se od ifracrvene fotodiode i fotodetektora (fotosenzitivna silikonska

dioda).

Struja dolazi na fotodiodu. Tu se pretvara u svetlosni zrak. Taj svetlosni zrak

pada na fotodetektor gde se opet pretvara u električni signal.

Prednost optokaplera u odnosu na transformator je ta što može da radi i sa

jednosmernom strujom.

Optokapler je mnogo brži od fototranzistora (fototranzistor je ujedno i

detektor svetlosti i pojačivač), ali je „prenosni odnos“ prilično mali (nema

mogudnost pojačanja).

DIODA

Elektronska komponenta koja propušta struju u samo jednom smeru. Zbog te

svoje osobine često se koristi za pretvaranje naizmenične u jednosmernu struju.

Ima više vrsta:

1) Zener diode (za regulisanje napona)

Ova vrsta dioda se naziva i probojna dioda. Posebna osobina ove vrste dioda je

da mogu provoditi struju u oba smera. Ovaj efekat se naziva Zenerov proboj.

Provođenje struje u „suprotnom“ smeru je mogude samo pri određenoj vrednosti

napona. To se najčešde koristi za konstrukciju referentnog naponskog izvora ili u

kolima za stabilizaciju i ograničenje napona.

ZENER DIODA I ODGOVARAJUDI SIMBOL

2) Varactor diode (Varicap, Variable capacitance diode, Tunning diode)

Koriste se kao naponski kontrolisani kondenzatori kod oscilatora.

VARACTOR DIODA I ODGOVARAJUDI SIMBOL

3) Tunel diode (za generisanje RF oscilacija)

VARACTOR DIODE I ODGOVARAJUDI SIMBOL

4) LED (Light Emitting Diodes, za dobijanje svetlosti)

RELEJ (RELAY)

To je električno kontrolisani prekidač. Najčešde je uključivanje/isključivanje

zasnovano na radu elektromagneta, ali postoje i druga rešenja. Ovaj element se

koristi tamo gde postoji potreba za kontrolom pomodu struja male snage.

IZGLED RELEJA

Posebna vrsta releja koji nemaju pokretne delove naziva se „SOLID STATE“ releji.

Postoje neutralni releji (menjaju stanje u kojem se nalaze bez obzira na smer

struje) i polarizovani (reaguju samo na struju određenog smera).

Obeležavanje: 12Vdc, 120Vac, 3A

PRINCIP RADA RELEJA

To znači da je radni napon elektromagneta 12V, a kontakti koje relej kontroliše su

predviđeni za 120V naizmenične struje ne vede od 3A.

LOGIČKA KOLA

Obavljaju logičke operacije nad jednim ili više logičkih ulaza i daju samo jedan

logički izlaz.

Najčešde se izvodi BOOLEAN logika u digitalnim kolima.

Fizički se izvode pomodu dioda i tranzistora, ali i uz pomod releja (relej logika),

pneumatike, optike...

Tip kola Simbol Karakteristike

I

ULAZ IZLAZ

A B A i B

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

ILI

ULAZ IZLAZ

A B A ili B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

INVERTOR KOLO

ULAZ IZLAZ

A Ne A

0 1

1 0

NI

ULAZ IZLAZ

A B A NI B

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

NILI

ULAZ IZLAZ

A B A nili B

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

EKSILI

ULAZ IZLAZ

A B A eksili B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

EKSNILI

ULAZ IZLAZ

A B A eksnili B

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

DC-DC KONVERTOR

To je električno kolo koje jednosmernu struju jednog naponskog nivoa

pretvara u (opet) jednosmernu struju drugog naponskog nivoa. Novi naponski

nivo može biti i viši i niži od početnog.

LINEARNI DC-DC KONVERTOR

Izlazni napon iz ovog konvertora može biti samo manji od ulaznog. Efikasnost

konvertora ove vrste je jako mala, pogotovu kada je izlazni napon mnogo manji od

ulaznog. Tada je jačina izlazne struje velika. Gubitak kroz zagrevanje elemenata je

je jednak proizvodu pada napona i jačine izlazne struje i kod ovakvih konvertora je

taj gubitak veliki. U nakim slučajevima se posebno projektuje sistem za odvođenje

toplote kako ne bi došlo do temperaturnog preopteredenja kola.

Prednost ove vrste konvertora je što su jeftini. Takođe, izlazni napon je

stabilan, sa malim prisustvom šuma.

PREKIDAČ KONVERTORI (SWITCH)

Konverzija se kod ove vrste konvertora vriši pomodu elektronike. Prvo se

napon jednosmerne struje diskretizuje u niz impulsa. Zatim se obara napon

impulsa (na taj način su gubici manji). Impulsi manjeg napona se zatim integrišu u

jednosmerni napon.

Efikasnost ove vrste konvertora je u rasponu 75% - 98%. Efikasniji su od

linearnih konvertora.

Nedostatak je to što ova vrsta konvertora generiše dosta šuma (smetnji).

MAGNETNI KONVERTORI

Energija ulazne struje se naizmenično skladišti i oslobađa iz magnetnog polja

induktivnog kola ili transformatora. Sve se to dešava učestanošdu od 300 kHz do

10 MHz. Podešavanjem „Duty Cycle“-a (odnos vremena tokom kojeg je konvertor

aktivan i vremena tokom kojeg je neaktivan) kontroliše se snaga izlazne struje.

Primarno se koristi za kontrolu izlaznog napona, ali se na isti način može

kontrolisati i ulazna i izlazna struja, kao i održanje konstantne snage.

ENKODER

Senzor koji koristimo kako bismo saznali:

1) Broj obrtaja vratila

2) Poziciju vratila (u odnosu na stator)

3) Smer obrtanja vratila

Enkoder može raditi na:

1) mnagnetno-otpornom principu

2) magnetnom principu sa Hall-ovim davačem

3) optičkom principu

PRINCIP RADA OPTIČKOG ENKODERA I OBLIK SIGNALA KOJI DAJE

Disk se montira na vratilo. Ne sme biti pomeranja diska u odnosu na vratilo.

Postoje dve vrste optičkih enkodera:

1) Relativni

2) Apsolutni

RELATIVNI OPTIČKI ENKODER

Zove se relativni jer informaciju o poziciji vratila daje u odnosu na reperni

prorez na disku.

Poseban optokapler je „zadužen“ za reperni prorez. Kada on propusti svetlost

sa diode dobijamo informaciju da je vratilo napravilo pun obrtaj. Podatak o

ugaonoj brzini vratila dobija se primenom jednostavne matematike. U slededoj

formuli „t“ predstavlja vreme koje je proteklo između dva prolaza repernog

proreza.

𝑛 =1

𝑡 𝑠 𝑜𝑏𝑟𝑡𝑎𝑗𝑎

𝑠

Ugaonu brzinu možemo meriti i češde, tj. i pre nego što vratilo napravi pun

krug. Ako merimo vreme prolaska između bilo koja dva proreza na glavnom krugu

i brojimo koliko je proreza za to vreme prošlo. Te podatke koristimo u slededim

formulama.

POZICIJA VRATILA

Jedan optokapler prati reperni prorez, dok drugi prati proreze na glavnom krugu.

Pozicija vratila se dobija iz podataka koliko je proreza na glavnom krugu prošlo od

poslednjeg prolaza repernog proreza.

SVE SE SVODI NA BROJANJE!!!!

SMER ROTACIJE VRATILA

Za određivanje smera rotacije je neophodno da na glavnom krugu proreza postoje

dva optokaplera. Njihov međusobni razmak mora biti (Z+1/2)*b .

Z - bilo koji ceo broj

b - širina proreza

KAKO SE ODREĐUJE SMER OBRTANJA?

A i B su četvrtke koje se formiraju od signala koji stižu sa dva optokaplera. To bi

trebalo da budu dva identična signala, međusobno „smaknuta“ za jednu polovinu

širine četvrtke. Razmotridemo dva slučaja. Kada se disk obrde u jednu i u drugu

stranu. U „B“ nizu se desi promena sa 0 na 1. Tu promenu detektujemo softverski

pomodu programa koji je na PLC-u . Ako je u tom trenutku niz „A“ na vrednosti 0,

kredemo se od crvene linije na levo! Drugi slučaj. Detektujemo da se u „B“ nizu

opet dogodila promena sa 0 na 1. Ako je u ovom slučaju niz „A“ sada na vrednosti

1, kredemo se od zelene linije na desno. Analogijom razmotrite i dva sličaja kada

se u nizu „B“ desi promena sa 1 na 0!!!

Rezolucija (broj proreza) enkodera ide i preko pet miliona (5x106)!!! Razmislite

o tome koliko je minimalno ugaono pomeranje vratila koje ovakav enkoder može

detektovati.

APSOLUTNI OPTIČKI ENKODER

Zove se apsolutni jer daje apsolutnu poziciju vratila, tj. nevezano za bilo kakav

reper. Fizički, disk apsolutnog enkodera se razlikuje od diska relativnog.

Disk ima više nivoa proreza. Svaki nivo ima svoj optokapler. Rezolucija enkodera

zavisi od broja proreza na najvišem nivou. Svaka ugaona pozicija (16 ima na slici)

ima svoju binarnu šifru. Prorez propušta svetlost i tada ima signala tj. cifra je 1.

Ako LED + Fototranzistor stoji na zasunu rezultat je 0. Za

ovaj disk šifre pozicija su sledede

Kriška Br. 23 22 21 20

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0 3 0 0 1 1

4 0 1 0 0 5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1 8 1 0 0 0

9 1 0 0 1 10 1 0 1 0

11 1 0 1 1 12 1 1 0 0

13 1 1 0 1

14 1 1 1 0 15 1 1 1 1

Kako se decimalni brojevi prevode u binarne?

1) Koliko pozicija za binarni broj imamo na raspolaganju? Za X pozicija

možemo ispisati 2X brojeva. Na četiri pozicije (X=4) možemo napisati 24=16

brojeva.

„PREVOD“ IZ BINARNOG U DECIMALAN BROJ

Apsolutni enkoder odmah po uključivanju „zna“ na kojooj se poziciji nalazi. On

odmah očitava kod sa LED + Fototranzistor, i daje informaciju u kojoj „kriški“ se

nalazi. To relativni enkoder ne može da uradi (sve dok prvi put ne prođe reperni

prorez ne zna se u kojoj je poziciji disk).

ODREĐIVANJE SMERA OBRTANJA KOD APSOLUTNOG ENKODERA

Ako binarni brojevi idu u rastudem nizu vratilo (i disk sa njime) se okrede u

jednom smeru. Ako se brojevi smenjuju u opadajudem nizu u pitanju je rotacija

vratila u suprotnom smeru.

ODRĐIVANJE UGAONE BRZINE VRATILA

Isti princip kao i kod relativnog enkodera. Najčešde se koristi nivo sa najvedim

brojem proreza, jer to omogudava najvedi broj merenja u toku jednog obrtaja

vratila.

Ograničenje u odnosu na relativni enkoder je to što kod relativnog za

povedanje rezolucije treba samo obezbediti disk sa vedim brojem proreza, dok

kod apsolutnog uz vedi broj proreza moramo obezbediti i vedi broj parova LED+

Fototranzistor.

ELEKTROMOTORI

To su uređaju koji pretvaraju električnu energiju u obrtni moment na izlaznom

vratilu.

NAIZMENIČNA STRUJA

1) Sinhroni

2) Asinhroni

JEDNOSMERNA STRUJA

1) DC motori

2) Step (koračni) motori

SINHRONI ELEKTROMOTORI

Glavna karakteristika ove vrste elektromotora je da se rotor vrti istom brzinom

kao i obrtno magnetno polje statora.

STATOR

Oblika je šupljeg valjka, sa žljebovima u kojima se nalaze trofazni namotaji.

ROTOR

Sastoji se od namotaja provodnika dok kod manjih motora može biti formiran od

permanentnih magneta. Ukoliko su namotaji u pitanju, oni se napajaju

jednosmernom strujom preko kliznih prstenova. Tako se u namotajima indukuje

elektromagnetno polje.

PRINCIP RADA

Indukovano magnetno polje rotora prati obrtno magnetno polje statora i na taj

način dolazi do rotacije izlaznog vratila. Ukoliko opteredenje motora poraste

preko određenje granice magnetno polje statora nede modi da prati obrtno

magnetno polje statora i motor de stati.

STARTOVANJE MOTORA

Odmah po dovođenju napajanja na stator obrtno magnetno polje počinje da

rotira sinhronom brzinom.

𝑛 =120 ∙ 𝑓

𝑝 𝑜𝑏𝑟𝑡𝑎𝑗𝑎

𝑚𝑖𝑛

f - frekvenca struje [Hz]

p - broj pari polova

Usled inercije rotora NE dolazi do njegovog pokretanja i pradenja obrtnog

magnetnog polja. Trebalo bi zaleteti rotor do brzine bliske sinhronoj brzini, pustiti

napajanje jednosmernom strujom i indukovano magnetno polje rotora de se

sinhronizovati sa obrtnim magnetnim poljem statora. Tri moguda načina

startovanja:

1) Poseban motor za zaletanje rotora

2) Postepeno zaletanje motora korekcijom frekvence naizmenične struje

3) Startovanje motora kao asinhronog do brzine bliske sinhronoj

PREDNOSTI SINHRONOG MOTORA

1) Nezavisnost brzine obrtanja od promene opteredenja

2) Mogudnost podešavanja faktora snage cosφ, promenom pobudne struje

3) Mogudnost popravke snage nekog drugog potrošača

MANE SINHRONOG MOTORA

1) Rotor se mora obrtati sinhronom brzinom (samo tada M≠0)

2) Napajanje namotaja na rotoru jednosmernom strujom je loše rešenje jer

dolazi do varnišenja između četkica i prstenova (i do njihovog trošenja)

3) Cena je veda nego kod asinhronog motora

ASINHRONI ELEKTROMOTORI

STATOR je isti kao kod sinhronog elektromotora. Napaja se trofaznom

naizmeničnom strujom.

ROTOR se sastoji od metalnih šipki koje su na krajevima kratko spojene metalnim

šipkama. Taj oblik podseda na kavez, pa se popularno zove „veveričji kavez“.

Za razliku od sinhronog motora rotor asinhronog nema napajanje. U njemu se

beskontaktno indukuje struja pod uticajem elektromagnetnog polja statora. Ta

indukovana struja stvara sopstveno elektromagnetno polje koje u interakciji sa

obrtnim elektromagnetnim poljem statora izaziva obrtanje vratila elektromotora.

Kašnjenje rotora za obrtnim elektromagnetnim poljem statora se zove klizanje

rotora.

Najčešde klizanje rotora iznosi 2-10%!!!!

DC MOTOR (DIRECT CURRENT MOTOR)

DC motori se dele u dve grupe:

1) DC motori sa četkicama (Brushed DC motor)

2) DC motori bez četkica (Brushless DC motor - BLDC motor)

DC MOTOR SA ČETKICAMA

Stator se sastoji od dva permanentna magneta. Rotor je napravljen od namotaja

žice. U najjednostavnijoj varijanti rotor je sastavljen od dva pola (dva namotaja),

dok naprednije verzije imaju tri i više polova . Vedi broj polova omogudava da

motor startuje bez obzira na međusobni položaj rotora i statora. Takođe,

distribucija obrtnog momenta je bolje raspoređena kod verzija sa više pari polova.

Slika 1 Slika 2 Slika 3

Princip rada

Napajanje se dovede na polove („+“ i „-“). Oko namotaja se formira magnetno

polje. Na prvoj slici su namotaji suprotno namagnetisani od permanentnih

magneta uz koje se nalaze. Zbog toga dolazi do „odbijanja“ među njima i vratilo

počinje da rotira. Na drugoj slici rotor nastavlja da rotira. Na tredoj slici je prikazan

trenutak pre nego što de rotor dodi u takav položaj da de namotaji biti privučeni

od strane permanentnih magneta (različito su namagnetisani). To bi uzrokovalo

zaustavljanje rotora. Kako bi se rotacija nastavila, neophodno je da se smer struje

kroz namotaje promeni, tj. da se opet namagnetišu različito od permanentnih

magneta uz koje su se našli. Smer struje se menja uz pomod komutatora. Kada se

smer jednosmerne struje promeni opet dolazimo u situaciju prikazanu na prvoj

slici. Proces se ponavlja sve dok ima napajanja na polovima.

Animaciju koja detaljno objašnjava princip rada možete pogledati na

http://www.youtube.com/watch?v=RAc1RYilugI .

DC MOTOR BEZ ČETKICA

Često ovu vrstu motora sredemo i pod nazivom „Electronicaly Commutated

motors“ (nemaju mehanički komutator, ved elektronsku kontrolu). Prednost u

odnosu na motore sa četkicama je to što ovde ne postoji trošenje četkica i

prstenova komutatora, nema varničenja, na raspolaganju je vedi obrtni moment i

veda pouzdanost . Uz to je i efikasnost motora bolja. Mana je to što je kontrolna

elektronika skupa. BLDC motor ima rotor sastavljen od permanentnih magneta i

stator sa namotajima. Na taj način je izbegnuto da se struja dovodi na rotor koji je

u pokretu. Uz to, namotaji statora su naslonjeni na kudište, preko koga se efikasno

hlade. S toga nije neophodno da kroz motor postoji strujanje vazduha radi

hlađenja. Motor može biti potpuno zatvoren i na taj način zaštiden od prljavštine i

stranih materija.

Maksimalna snaga, kojom se motor može opteretiti, je ograničena toplotom

koja se stvara tokom rada motora. Povišena temperatura u kudištu može umanjiti

magnetičnost permanentnih magneta. Usled toga se smanjuje i efikasnost

motora.

U režimima niskih i srednjih opteredenja BLDC motor je efikasniji od motora sa

četkicama. Što je vede opteredenje motora, razlika u efikasnosti između BLDC i

motora sa četkicama je manja.

KORAČNI MOTORI (STEP MOTORS)

To je vrsta DC motora koja punu rotaciju vratila izvodi kroz niz diskretnih

pozicija (koraka), u kojima po potrebi mogu i stati.

Stator se sastoji od velikog broja elektromagneta. Rotor je od gvožđa u obliku

zupčanika. Kada se upali „prvi“ elektromagnet, on privuče i naspram sebe

pozicionira zupce rotora. U toj poziciji zupci su malo pomereni u odnosu na

slededi par elektromagneta. Kada se prekine napajanje prvom i dovede napajanje

drugom paru elektromagneta zupci se pomeraju u poziciju naspram drugog para

elektromagneta. Kroz seriju takvih pomeranja, izazvanih radom mikrokontrolera,

vratilo de napraviti pun krug. Preciznost koraka zavisi od konstrukcije koračnog

motora.

S obzirom na to da rotor „skače“ iz jedne u drugu poziciju nivo vibracija kod

koračnog motora je viši nego kod ostalih DC motora.

Kontrola rada koračnih motora može se izvoditi u:

1) Otvorenoj petlji

2) Zatvorenoj petlji

Kontrola u otvorenoj petlji se primenjuje mnogo češde. Pod ovim načinom

kontrole se podrazumeva da mikrokontroler „ne zna“ u kojoj su međusobnoj

poziciji rotor i stator. Iz tog razloga je neophodno da ovi motori budu veoma

precizno projektovani. Najvedi izazov za ove motore je rad pod velikim

opteredenjem. Tada postoji velika verovatnoda da motor „izgubi korak“, tj. da se

napajanje dovede na par polova čiji odgovarajudi zupci rotora nisu u predviđenoj

poziciji. Tada motor ulazi u režim „oscilovanja“ ili „traženja“(hunting).

Kontrola u otvorenoj petlji podrazumeva prisustvo enkodera. Enkoder

obezbeđuje mikrokontroleru povratnu informaciju o trenutnoj poziciji rotora u

odnosu na stator. Na taj način, mikrokontroler je u mogudnosti da u svakom

trenutku pusti napajanje odgovarajudem paru polova (elektromagnetu).

INVERTOR (FREKVENTNI REGULATOR)

Invertor je elektronski uređaj koji pretvara jednosmernu struju (DC) u

naizmeničnu struju (AC).

NAJJEDNOSTAVNIJI INVERTOR

U ulaznom kolu se jednosmerna struja, dejstvom prekidača, naizmenično

propušta kroz jedan pa kroz drugi deo kola. Na taj način se stvara promenljivo

magnetno polje, koje u izlaznom delu kola indukuje naizmeničnu struju. Izlazna,

naizmenična, struja može biti bilo koje frekvence i bilo kog napona.

ULAZNA STRUJA I KOMPONENTE IZLAZNE STRUJE

Sirov izlazni signal je krzav jer u sebi sadrži i više harmonike (3xf0, 5xf0, 7xf0). Za

pogon AC motora je neophodan gotovo idealan sinusni signal. Zbog toga se izlazni

signal iz invertora mora filtrirati.

Najčešde se primenjuju za upravljenje ugaonom brzinom trofaznih motora.

Postoje dve vrste invertora:

1) Invertori bez međukola (direktni invertori)

2) Invertori sa (naponskim ili strujnim) međukolom

PNEUMATSKI CILINDRI

Pneumatski cilindar je mehanički uređaj koji za vršenje rada koristi energiju gasa

pod pritiskom (najčešde vazduh).

Princip rada se jednostavno objašnjava formulom

𝐹 𝑁 = 𝑃 𝑃𝑎 × 𝐴 𝑚2

Rad pneumatskog cilindra prikazan je kroz sledede tri slike. Na prvoj je klip u

stanju mirovanja. Na drugoj slici je prikazana situacija u kojoj se vazduh pod

pritiskom dovodi u cilindar. Klip se pod dejstvom pritiska pomera u desno, a

opruga se sabija. Na tredoj slici se pritisak u cilindru smanjuje, a klip se pod

dejstvom sile u opruzi pomera na levo.

RAD PNEUMATSKOG CILINDRA

Pneumatski cilindar može biti i dvostrukog dejstva. Položaj klipa je određen

odnosom pritiska vazduha sa leve i desne strane klipa. Kod ovakvog pneumatskog

cilindra nema potrebe za oprugom.

PNEUMATSKI CILINDAR DVOSTRUKOG DEJSTVA

Na prvoj slici je klip u nekom proizvoljnom položaju. Na drugoj slici je prikazano

dovođenje vazduha pod pritiskom preko ventila „A“, zbog toga se klip pomera u

desno. Na tredoj slici se vazduh pod pritiskom dovodi preko ventila „B“, tako da se

klip pomera u levo. Treba primetiti da je aktivna površina sa desne strane klipa

manja zbog postojanja klipnjače. To znači da je neophodan vedi pritisak vazduha

dovedenog preko ventila „B“ kako bi klip bio u ravnoteži.

Prednosti pneumatskog cilindra:

1) Medijum (vazduh) je uvek na raspolaganju

2) Vazduh se lako skladišti i transportuje (cevima)

3) Vazduh nije zapaljiva materija

4) Vazduh ne zagađuje okolinu (nisu potrebni povratni vodovi u rezervoar)

Mane pneumatskog cilindra:

1) Relativno male sile na klipnjači

2) Problemi usled stišljivosti vazduha (male brzine, otežano precizno

pozicioniranje)

HIDRAULIČNI CILINDRI

Princip rada je identičan kao kod pneumatskog cilindra. Konstrukciono,

hidraulični cilindri moraju biti robusniji zbog vedih pritisaka i sila.

Ulje je medijum koji zagađuje okolinu. Zaptivanje mora biti dobro, a neophodni

su i povratni vodovi za transport ulja iz cilindra nazad u rezervoar.

Prednosti hidrauličkog cilindra:

1) Mogude je postodi velike sile (preko 2MN)

2) Postižu se velike brzine klipa

3) Omogudeno je precizno pozicioniranje klipa

Nedostaci hidrauličkog cilindra:

1) Neophodno je generisati hidrauličku energiju (povedanje pritiska ulja)

2) Neophodni su povratni vodovi za ulje

3) Visoka cena

4) Zapaljivost ulja i njegovo štetno dejstvo na okolinu

HIDRAULIČNI CILINDAR

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

PLC je kompjuter koji se koristi za automatizaciju elektro-mehaničkih procesa.

Za razliku od standardnih personalnih računara (PC), PLC ima veliki broj ulaznih i

izlaznih portova, otpornost na visoke temperature, prašinu, vibracije, udare...

PLC je najčešde „Real Time“ sistem, što znači da se aktivnosti na izlaznim

portovima izvode kao odgovor na stanje na ulaznim portovima u definisanom

periodu vremena (determinizam).

Programiranje PLC-a se vrši pomodu kompjutera. Koriste se svi poznati

programski jezici, kao i sve popularnija grafička okruženja za programiranje (npr.

LabView). Programski kod PLC-a se čuva u ROM-u. Konekcija kompjutera i PLC-a

se ostvaruje preko Ethernet, RS-232, RS-422 ili USB porta.

U zavisnosti od broja ulaznih i izlaznih portova PLC može istovremeno

prikupljati podatke sa više različitih senzora (temperature, pritiska, protoka,

pomaka...) i upravljati sa više različitih vrsta aktuatora (hidraulički i pneumatski

cilindri, elektro-motori...). Više PLC uređaja se može povezati u mrežu i na taj

način se može upravljati celokupnim industrijskim postrojenjima.

Neke od funkcija PLC-a mogu preuzeti i personalni računari. Razlika je u tome

što resurs personalnog računara biva ozbiljno potrošen na rad operativnog

sistema. PLC nema operativni sistem, tako je u potpunosti posveden izvršavanju

postavljenih zadataka.

KONKRETAN PRIMER: Koristimo PC za prikupljanje podataka sa nekog senzora.

Ukoliko se u poku prikupljanja podataka pomeri miš, pritisne neki taster na

tastaturi, ili se pojavi neka nova bežična internet mreža, kompjuter NEĆE

ignorisati te promene. On de svoj fokus usmeriti na te događaje, jer je u njegovom

osnovnom kodu to tako propisano. Za to vreme, mogude je da neke od vrednosti

koje stižu sa senzora kompjuter očita pogrešno, ili da mu čak neke vrednosti i

potpuno promaknu (prekid uzorkovanja). Ovakve situacije mogu ugroziti

relevantnost prikupljenih podataka. Kod PLC-a programer sam postavlja listu

prioriteta. Tako se ne može desiti da događaji manje važnosti ugroze ispravno

izvršavanje glavnih zadataka.

Ukoliko postoji potreba da se PLC-u neke komande zadaju u toku rada, to se

radi preko HMI-a (Human Machine Interface). HMI je interaktivni displej koji se

programira nezavisno od PLC-a.

DIGITALNI I ANALOGNI ULAZI

Na digitalne ulaze dolazi naponski signal u samo dva stanja (0 ili 1, radi ili ne

radi, „true“ ili „false“...). Takav signal dolazi sa elemenata kao što su prekidači,

tasteri, fotodelije... Na primer, ako je digitalni ulaz u rasponu 0-24V, sva naponska

stanja preko 22V de biti prepoznata kao „1“ („ON“, „True“, radi..), a sve manje od

2V de biti prepoznato kao „0“ („OFF“, „False“, ne radi...). Vrednosti između 2V i

22V de biti nedefinisane.

Analogni ulazi prihvataju niz naponskih vrednosti od nule do pune skale. Koliko

de naponskih nivoa prepoznati PLC zavisi od rezolucije. Na primer, ako je naponski

opseg analognog ulaznog kanala 0-10V, a rezolucija 10 bita (210=1024 nivoa),

najmanja vrednost koju de PLC modi da prepozna je 10/1024≈0.01V. Što vedu

rezoluciju ima PLC to možemo raditi sa preciznijim vrednostima.

SAMPLE AND HOLD KOLO (S/H)

Zadatak S/H kola je da prihvati naponski nivo koji se dovodi na ulaz i da ga

održava sve dok A/D konvertor (A/D) ne izvrši konverziju. Za održavanje

naponskog nivoa u S/H kolu je zadužen kondenzator. Učestanost kojom rad S/H je

uslovljena brzinom konverzije A/D konvertora.

Ako bi vrednost napona na ulaznom portu A/D bila promenljiva, proces

komparacije ne bi mogao da bude obavljen dovoljno precizno. Interno generisani

napon ne bi mogao da bude jednak sa naponom na ulazu, ako se ovaj stalno

menja. Održavanje napona na ulazu konstantnim je upravo zadatak S/H kola.

PRINCIP RADA S/H KOLA

Na slici se može videti kako se rad S/H manifestuje. Sivom bojom je označen

signal koji dolazi sa nekog senzora. Zelenom bojom su označene tačke koje smo u

mogudnosti da uzorkujemo (s obzirom na „sample rate“ i brzinu konverzije A/D).

Pošto su to jedine vrednosti koje mi „vidimo“ iz celog signala, slika koju dobijamo

je slededa

Slika koju smo dobili ne odražava u potpunosti verno izgled signala koji smo

pratili. Plava isprekidana linija spaja tačke koje smo uzorkovali, i mi

PRETPOSTAVLJAMO da se neuzorkovane tačke nalaze na toj liniji, ili u njenoj

neposrednoj blizini. Jasno je da de slika koju dobijamo biti bliža realnoj slici

ukoliko budemo uzorkovali vedi broj tačaka iz signala. To znači da moramo

uzorkovati vedom brzinom. Rzmotridemo dva karikirana slučaja. Slučaj ekstremno

sporog uzorkovanja i slučaj jako brzog uzorkovanja.

KARIKIRANI PRIMER SPOROG UZORKOVANJA

PRIMER UZORKOVANJA KOJEM SE TEŽI (BRZO UZORKOVANJE)

Na slici koja predstavlja jako sporo uzorkovanje je predstavljena pojava koja se

zove „aliasing“. Dešava se onda kada je učestanost uzorkovanja daleko manja od

frekvence signala. Stvara se lažna slika o signalu koji pratimo (evidentno je na

gornjoj slici da smo jako sporim uzorkovanjem potpuno „izgubili“ jedan pozitivan i

dva negativna pika). Najkvistova teorema (pravilo poznato i pod nazivom Šenonov

obrazac) kaže da je neophodno da učestanost uzorkovanja bude bar dva puta

vede od frekvence signala koji se prati kako ne bi došlo do „aliasing“-a.

MULTIPLEKSER (MUX)

Multiplekser je elektronska komponenta koja ima više naponskih ulaza, a samo

jedan izlaz. U jednom trenutku, na izlazu se može dobiti signal sa samo jednog od

ulaznih kanala.

ŠEMATSKI PRIKAZ MULTIPLEKSERA

Signali na ulaznim kanalima multipleksera ne ulaze ni u kakvu interakciju. Oni se

ne sabiraju, ne oduzimaju, ne množe, ne dele... Jednostavno kroz multiplekser se

u jednom trenutku propušta jedan od ulaznih kanala. Sa kojeg od ulaznih kanala

de prodi signal na izlazni kanal multipleksera, određuje se pomodu pinova za

selekciju (na slici su obeleženi sa S1 i S2). Na pinove za selekciju dolazi digitalni

signal (samo dva stanja „ima napona“/“nema napona“).

Svaki od kanala ima svoju adresu izraženu binarnim brojevima. Na primer, za

multiplekser prikazan na gornjoj slici adrese kanala bi izgledale ovako:

Ulazni kanal Adresa (binarni broj)

S1 S2

A 0 0

B 0 1 C 1 0

D 1 1

Iz gornje tabele se jasno vidi da ni fizički ne postoji šansa da se preko pinova za

selekciju odabere da kroz multiplekser prođu signali sa dva kanala istovremeno.

Takođe, za vredi broj ulaznih kanala neophodno je da postoji i vedi broj pinova za

selekciju. Ako je „n“ broj pinova za selekciju 2n mora biti vede ili jednako broju

ulaznih kanala!!!

FIZIČKI IZGLED MULTIPLEKSERA

PRIMENA MULTIPLEKSERA

Idealna aparatura za prikupljanje podataka u okviru nekog mernog ili

mehatroničkog sistema bi izgledala ovako:

Ovakav sistem na omogudava istovremeno procesiranje svih kanala. Mana

ovakvog sistema je jako visoka cena. Ukoliko nam nije neophodno da se signali sa

svih senzora obrađuju istovremeno, možemo upotrebiti multiplekser i umanjiti

troškove sistema za tri A/D konvertora. To bi izgledalo ovako:

Ovakva aparatura nam omogudava da i dalje istovremeno uzorkujemo podatke sa

sva četiri senzora, ali se vreme konverzije povedava četiri puta (jedan A/D

konvertor radi za sva četiri kanala).

Ukoliko nam ni simultano uzorkovanje nije neophodno, multiplekser se može

postaviti odmah posle senzora. Na taj način se štedi i na tri S/H kola. Aparatura u

tom slučaju izgleda ovako:

Ovako sklopljena aparatura sekvencijalno obrađuje kanale. To znači da je

uzorkovanje na drugom kanalu mogude tek kada signal sa prvog bude obrađen i

„primljen“ u PLC. Uzorkovanje na tredem može početi tek po završetku obrade

signala sa drugog kanala, itd...

Važno je napomenuti da multiplekser može da radi dvosmerno. To znači da se

jedna vrsta multipleksera može koristiti sa ulazne strane PLC-a, u cilju prikupljanja

podataka, ali i sa izlazne strane PLC-a kada postoji potreba da se jednim izlaznim

kanalom PLC-a kontroliše rad vedeg broja aktuatora!!!

MEMORIJA

ROM (Read Only Memory)

Kako ime kaže to je vrsta memorije koja može samo da se „čita“. Njena

osnovna odlika je to što ne gubi svoj sadržaj po prestanku napajanja.

Najčešde se upotrebljava za čuvanje koda koji kontroliše rad datog uređaja.

Npr. način na koji de se neki PLC ponašati čuva se u njegovoj ROM memoriji.

Vrste ROM

1) PROM (Programmable Read Only Memory) Može se programirati samo

jednom. To se radi na uređaju PROM programer, koji koristi visok napon kako bi

sastavio/rastavio interne veze na čipu.

2) EPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory) Može se brisati

sadržaj čipa ako se izloži ultraljubičastom zračenju (10min.). Izlaganje

ultraljubičastim zracima (i ponovno programiranje) skraduje životni vek EPROM-a.

Broj brisanja/programiranja je ipak vedi od hiljadu. Na sebi imaju „prozor“ kroz

koji je predviđeno da prođu UV zraci u procesu brisanja.

3) EEPROM (Electricaly Erasable Programmable Read Only Memory) Daje

mogudnost brisanja sadržaja čipa elektronskim putem.

FLASH memorija je moderan tip EEPROM-a. Dpzvoljava preko milion

pisanja/brisanja.

RAM (Random Access Memory)

„Random“ znači nasumično, a ukazuje na to da se svakom podatku iz RAM

može pristupiti u bilo kom trenutku bez obzira na na to gde se on nalazi u odnosu

na prethodno korišdeni podatak iz memorije.

U RAM-u se čuvaju podaci koji su rezultat nekih operacija (kompjuteru, PLC-

u,...)

A/D KONVERTOR

To je elektronski uređaj koji naponski signal pretvara u odgovarajudu numeričku

vrednost.

A/D radi tako što napon koji je doveden na ulaz upoređuje sa naponom koji on

interno generiše. A/D upoređuje niz vrednosti (interno generisani napon se

gradualno povedava), a zaustavlja se kada interno generisani napon postane

„jednak“ (sa unapred definisanim odstupanjima) naponu na ulazu.

Bitan podatak za A/D konvertor je radni opseg. To je naponski opseg sa kojime

A/D konvertor može da radi (npr. 0-5V, ili ±5, ±10V...).

Dve osobine A/D konvertora su ključne za njegov rad

1) Brzina konverzije

2) Rezolucija

BRZINA KONVERZIJE

Proces konverzije (tj. upoređivanja interno generisanog napona sa naponom na

ulazu u A/D konvertor) zahteva vreme. To vreme se meri u mikrosekundama, ali

se ne sme zanemariti. Vremenski razmak između dva uzorkovanja ne sme biti

manji od vremena potrebnog za konverziju u A/D konvertoru!!! Brzina

konvertovanja diktira učestanost uzorkovanja. Što je veda brzina uzorkovanja, to

je merenje preciznije, tj. naša predstava o promeni fizičke veličine koju pratimo je

bliža realnosti. Pokažimo to kroz dva primera.

REZOLUCIJA

Rezolucija nam govori o tome na koliko nivoa je podeljen naponski radni opseg

konvertora. Rezolucija A/D konvertora se izražava u „bit“-ovima. Broj nivoa je

stepen broja dva (2). To znači da osmobitni (8 bit) A/D konvertor raspolaže sa

28=256 nivoa.

Konkretan primer bi bio slededi. Najmanja vrednost koju desetobitni (10 bit) A/D

konvertor, radnog opsega 0-10V, može da pokaže je 10V/210=10V/1024≈10mV.

Ta vrednost se naziva LSB (Least Significant Bit). U cilju što preciznijeg merenja

potrebno je da i rezolucija A/D konvertora bude veda.