Tehniške meritve

Tehniške meritve

2013/2014

Osnove tehniških meritev

• Proces merjenja (narediti merljivo)

• Vplivne veličine (okolica)

• Preoblikovanje merjenih veličin (v elektriške, tudi digitalizacija)

• Ponavljanje meritev (povečanje zaupanja v rezultate)

• Vrednotenje rezultatov [1], str. 23

– srednja vrednost, varianca in standardni odmik • Napake merjenja [1], str. 26 (sistematske napake,

naključne napake VEDNO, pomote LAHKO IZLOČIMO, merilna negotovost)

• Točnost in natančnost

8. oktober 2013

??

Naloga 3

Iz rezultatov ai n krat ponovljene meritve določimo srednjo vrednost , standardni odmik vseh enot n in raztros n

x

ii aXx

Primer Naloge 3• V enakih pogojih (T,p, % vlaž.) smo z istim

metrom merili dolžino iste železne palice. Koliko znaša ocena srednje vrednosti, standardnega odmika in koliko raztrosa, če smo si namesto za 3 meritve vzeli čas za 30 ali celo 300 meritev? Kako so ocene drugačne, če naredimo 10.000 takšnih nizov meritev?n Sr. vrd. 1

niz /10k nizov [mm]

Std. odm. 1 niz /10k nizov

[mm]

Raztros 1 niz /10k nizov

[mm]

3 162 / 153 ± 5 / ± 7 ± 4 / ± 6

30 152 / 153 ± 9 / ± 9 ± 7 / ± 8

300 153 / 153 ± 9 / ± 9 ± 7 / ± 8

0 2000 4000 6000 8000 10000130

140

150

160

170

zaporedna stevilka niza meritev

Sred

nja

vred

nost

niz

a m

erite

v

3 vzorci30 vzorcev300 vzorcev

0 2000 4000 6000 8000 100000

5

10

15


Stan

dard

ni o

dmik

niz

a m

erite

v


0 2000 4000 6000 8000 100000

5

10

15


Raz

tros

niz

a m

erite

v


Teme seminarjev1. ML Slovenija: Merjenje in analiza hrupa, identifikacija standardov za kopno in

morje, meritev, kritična analiza rezultatov, uporaba zaščitnih sredstev2. Oddelek za pomorstvo: Toplotni izmenjevalnik, temperatura, tlak, degradacija

(korozija), poraba električne energije, grelno število3. Obala: slanost morja, identifikacija standardnih načinov, meritev, kritična analiza

rezultatov4. Laboratorij: simulacija temperature stroja, priključitve termočlenov ladijskih

dizelskih motorjev, meritve, kritična analiza rezultatov5. Meritve ob natovarjanju goriva na ladjo 6. Meritve in postopki ob prihodu tankerja v pristanišče, merjenje temperature,

količine in kvalitete goriva7. VL Ankaran (ML Slovenija): odvisnost moči pogonskega stroja ladje od pretoka

goriva v motor, merjenje mehanskih napetosti na gredi in UZ meritev pretoka8. Standardi za meritve plinskih komponent v izpušnih dimih ladje, Nevarni plini v

pomorstvu in meritve9. Radioaktivnost10. Prevzemne meritve na ladji v ladjedelnici11. Meritve kvalitete mazalnega olja pogonskega stroja ladje12. Zasnova kalorimetra

volunterstvo

Seminarji - stanjeIP 8.okt 12.no

v15.De

c31.de

c

9110083 +1

9110101 +1

9110280 +1

9110232 +1

9110217 -

9110084 +1

9110085 +1

Avtomatizacija (seminarji RA)• Avtomatizacija je prenos človekovih misli v proces upravljanja. Beseda

avtomatizacija izhaja iz grške besede αύτόματος ki označuje kar se dogaja samo od sebe, samodejno.

• Osnovni namen avtomatizacije je regulacija. Naloga avtomatske regulacije je, da s pomočjo ustreznih strojev in navodil čimbolj izničuje razliko (napako) med trenutnim in želenim stanjem nekega procesa. Upoštevati je treba vplive notranjih in zunanjih motenj.

• V avtomatiki uporabljamo sisteme nadzora in informacijske tehnologije, ki omogočajo zmanjšanje potreb po človeškem delu v proizvodnji blaga in storitev. V sklopu industrializacije je avtomatika korak naprej od mehanizacije. Mehanizacija ljudi nadomešča s stroji in nam pomaga pri zahtevnem fizičnem delu, medtem ko nas avtomatika zamenjuje tudi z umskega vidika, saj regulira in nadzira namesto nas.

• za samodejne procese potrebujemo kvalificirane strokovnjake, ki bodo znali upravljati z avtomatiziranimi stroji.

• Krmiljenje (upravljanje) je proces, v katerem ena ali več vhodnih veličin v omejenem sistemu, vpliva na izhodno veličino v skladu z načeli, ki so vgrajeni v ta sistem. Zato podatki potujejo vzdolž odprte zanke. Izraz kontrola oz. krmiljenjekrmiljenje se ponavadi uporablja, če v procesu ni prisoten človek, s čimer izraz avtomatska ali samodejna regulacija skrajšamo v samoregulacija.

• Pri regulaciji se izhodna veličina v zaprtem sistemu odzove na spremembo vhodne (želene) veličine, s čimer se ohranjajo oz. vzdržujejo želene vrednosti veličin v procesu. Te informacije se posredujejo v regulacijski zanki. Regulacija je lahko ročna, polavtomatska ali avtomatska - odvisno od potreb po prisotnosti človeka v regulacijski zanki.

•

Smisel tehniških regulacij

Prim

: S. S

trm

čnik

: Cel

ostn

i pris

top

k ra

čuna

lniš

kem

u kr

milj

enju

pro

ceso

v

Sistem regulacije

Prim: S. Strmčnik: Celostni pristop k računalniškemu krmiljenju procesov

merjena veličina v električno

- Največja dopustna hitrost spreminjanja signala je določena z: ločljivostjo ADC (št. bitov) in hitrostjo A/D pretvorbe, pri danem Uref.

- Primer: (Uobm= 5V)

Digitalizacija signala

amp

S&H

PCS ADC

0

1

1

0

1

T U U U

bit t ADC [s] dop. hitrost [V/s]

najv. frekv. u [Hz]

10 20 250 10

16 0,1 763 24

LPFu

U

prim

. S

. A

mon

: O

snov

e se

nzor

ike

Prenos signala

Izhodni signali senzorjev so majhni [mV, A, C], vzdolž dolgih vodnikov (ladja..) se inducirajo napetosti

šum- zato VCC (voltage-current conv.) 20-100 mV -> 4-20 mA - VCC: če I pade na 0 mA – znamenje napake, s 4 mA lahko napajamo oddaljene

senzorje

- nato pred obdelavo CVC (current-voltage conv.)

Signale senzorjev ojačujemo z operacijskimi ali instrumentacijskimi ojačevalniki

prim

. S

. A

mon

: O

snov

e se

nzor

ike

Priključitev na merilnik

Prim

: S. S

trm

čnik

: Cel

ostn

i pris

top

k ra

čuna

lniš

kem

u kr

milj

enju

pro

ceso

v

Izvršni členi

Za uravnavanje potreb procesa izberemo primeren izvršni člen:

• za uravnavanje pretoka tekočine – uporabimo ventil

• za uravnavanje pretoka plina – uporabimo loputo

• za uravnavanje električnega toka – uporabimo reostat

• za uravnavanje električne napetosti – uporabimo nastavljivi transformator

• za uravnavanje električne moči – uporabimo tiristor

Izvršni sistem



Primeri izvršnih sistemov


Primeri izvršnih sistemov

Prenos signala



Digitalne povezave (EU/ZDA)

Servisno stikalo

Prim

: S. S

trm

čnik

: Cel

ostn

i pris

top

k ra

čuna

lniš

kem

u kr

milj

enju

pro

ceso

v

Komunikacijski vmesnik• digitalni


RegulatorjiDelitev glede na izvedbo in način delovanja• mehanski (hidravlični):

– za posebne namene, za velika bremena, krmilo smeri ladjekrmilo smeri ladje– če je zahtevana majhna natančnost

• pnevmatski: v procesih, v katerih lahko pride do eksplozije ali korozije– sistemi za krmiljenje sklopke, smeri vrtenja gredisistemi za krmiljenje sklopke, smeri vrtenja gredi

• analogni elektronski: – kjer (še) ni potrebna hitra in natančna nastavitev (PID)

parametrov – z mehanskimi stikali za upravljanje

• mikroračunalniški: – široko uporabni – uporabnik se lahko posveti procesu manj

navajanju na regulator, – nižja cena, – čelna plošča s tipkovnico in prikazovalniki, fiksna aparaturna

oprema, – prikazovalniki prikazujejo regulirano, želeno in regulirno veličino, – s tipkami dosegamo ročni način vodenja, možnost izbire: ročno -

avtomatsko

www.boschrexroth-us.com

ww

w.b

osch

rexr

oth-

us.c

om


računalniški regulatorji

• Galvanska ločitev: če so vhodi galvansko ločeni lahko nanje priključimo merilne pretvornike, ki so na različnih električnih potencialih (med njimi ne nastanejo el. toki)

• Razločljivost analognih vhodnih in izhodnih signalov pomeni, da bomo s takšnim najmanjšim deležem merilnega območja (kvantom) lahko zajeli ali oddali nek signal.

– Primer: • 16 bitni A/D pretvornik, največja napaka merjenje napetosti na intervalu (1,0

V .. 12,0 V) zaradi kvantizacije znaša:


mVVVVVE

e

17,000017,0)112(000015,0)(

%0015,02

%100(%)

16

Lastnosti regulatorjev

• Je krmilna naprava, ki vsebuje mikroprocesor in je naslednik relejne logike.

• Za izvedbo sekvenčnega vodenja in preprostejših regulacijskih nalog.

• Dejansko mikroračunalnik, prilagojen ‘neračunalniškim’ strokovnjakom

• Primera krmilnikov– Cybro (Integriran modularni atomatizacijski sistem odprtega tipa )

– LOGO! (the intelligent logic module for small-scale automation projects )

Programirljivi Logični Krmilnik

http://www.robotina.si/komponente/krmilniki/cybrotech/

https://webservices.siemens.com/referenzen/#produkt=key_517071,language=en,frame=1,pageindex=1

PLK

• Množična uporaba je PLKje pocenila

• So zanesljivi

• Enostavni za uporabo

• Za:– Logične operacije– Krmiljenje– Zbiranje podatkov za nadzor– Vmesnik za izvajanje ukazov na daljavo

Deli PLK


Deli PLK


PLK – digitalni I/O

• Priključitev dig. signalov• Priključitev relejev


PLK – analogni I/O

• Priključitev analognih vhodov• Priključitev analognih izhodov


Čelna plošča


r regulacija temperature


Delo v realnem času

Prim

: S. S

trm

čnik

: Cel

ostn

i pris

top

k ra

čuna

lniš

kem

u kr

milj

enju

pro

ceso

v

Procesne enote


Osnova mikroračunalnika

Prim

: S. S

trm

čnik

: Cel

ostn

i pris

top

k ra

čuna

lniš

kem

u kr

milj

enju

pro

ceso

v

Komunikacija s človekom• Sinoptične plošče

• Komandni pulti

Moderna komunikacija s človekom

• Video zasloni• Funkcijske

tipkovnice• Samodejno

razpoznavanje glasu, čustev

• Generatorji glasu

Združeni sistem vodenja

• Enoračunalniški/večračunalniški sistem

Prim

: S. S

trm

čnik

: Cel

ostn

i pris

top

k ra

čuna

lniš

kem

u kr

milj

enju

pro

ceso

v

Združeni sistem vodenja

Prim

: S. S

trm

čnik

: Cel

ostn

i pris

top

k ra

čuna

lniš

kem

u kr

milj

enju

pro

ceso

v

• Enoračunalniški sistem

Porazdeljeni sistem vodenja

Ladijsko omrežje NMEA-2000

Ključno za

varnost l

adje

(Peltierov pojav)• Kaj je hlajenje?

telo vsrkava toploto

izvor toplote se ohlaja

električna izolacija

nosilci naboja tečejo proti ISTEMU telesu, ki vsrkava toploto

tip p polprevodnikatip n polprevodnika

UDC

[2] Valič, str. 17

Documents

Tehniške meritve