1.PODELA METROLOGIJE Metrologiju 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 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.
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 m ora 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).
3.STATICKE KARAKTERISTIKE MERNIH INSTRUMENATA 1-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=Δy/Δx 6-POKRETLJIVOST Velicina promene ulaznog signala koja ce dovesti do inicijalnog pomeraja 7-STABILNOST Definise se u odnosu na razne promene,ali pr omene,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 nacin za razumevanje je posmatranje posmatranje jednostavnog rednog elektricnog kola u kome su merena struja i mereni napon funkcija unutrasnje impedanse izvora,prikljucene impedance i efektivne vrednosti signala.
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
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:
SENZORI sa karakteristikom prenosa drugog reda -Postoje 2 elementa koji akumuliraju energiju
k - staticko pojacanje ζ - faktor prigušenja ωn - prirodna učestanost PRIMER:
-Termometar sa zastitnom caurom -Akscelerometar sa prigusenom masom i oprugom
6.KLASIFIKACIJA SENZORA DISKRETNI - 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.
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
-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
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.
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
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 100Ω na 0°C -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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
19. INKREMENTALNI ENKODERI -Enkoderi se koriste za merenje pozicije i brzine. -Inkrementalni opticki enkoderi daju impulse i merenje brzine se svodi na mer enje 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.
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 napon eksponencijalno raste b)PNP –jasno definisana rastuca ivica c)ako imamo 2 tranzistora dobijamo obe ostre ivice
21. AMPERMETRI-OPSTE KARAKTERISTIKE I PROSIRENJE MERNOG OPSEGA -Analogni el.instrumenti -Pretvaraju elektricnu ili magnetsku silu u mehanicka dejstva. -Najcesce se primenjuje elektromehanicko dejstvo elektricne struje kod kojeg dolazi do generisanja mehanicke sile koja se primenjuje na skalu za ocitavanje vrednosti usled struje i magnetnog polja. -Ampermetar se koristi za merenje jacine struje i u kolo se veze redno. -Ima malu unutrasnju otpornost.Prave se za razlicite opsege merenja 0.1 μA-20A. -Kada je neophodno meriti vece struje primenjuje se sant otpornik cija vrednost je manja od unutrasnje otpornosti samog instrumenta.
22. VOLTMETRI-OPSTE KARAKTERISTIKE I PROSIRENJE MERNOG OPSEGA U praksi se cesto koriste multimetri koji imaju preklopnik,tako da se ampermetar moze koristiti i za merenje napona ali je neophodno povecati unutrasnju otpornost da bi struja kroz potrosac bila nepromenjena. -Voltmetar se u kolo veze paralelno. U=(Rp+Rg)Io Uo=Rg Io –je napon mernog otklona ampermetra Kolicnik Rg/Uo je karakteristicna otpornost voltmetra
-Voltmetri mogu meriti vrednosti od 50mV do 500V sa predotpornicima koji su ugradjeni u kuciste dok se za merenje vecih napona koriste spoljni predotpornici. -Klasa tacnosti je uobicajeno od 0.1-2.5 -Pri merenju treba voditi racuna o polaritetu. polozaj 3 Umax=(Rg+R1+R2+R3)Io polozaj 2 Umax=(Rg+R1+R2)Io polozaj 1 Umax=(Rg+R1)Io
23. OMMETRI-OPSTE KARAKTERISTIKE I PROSIRENJE MERNOG OPSEGA -Ampermetar se moze koristiti i za merenje otpornosti. -Problem je sto moramo imati jako tacne i precizne elemente U (naponski izvor )i Rg (otpornost) -Karakteristicnu maksimalnu struju dobijamo kad je R=0 pa se U podesi tako da je pokazivanje kazaljke maksimalno. -Ommetri imaju nelinearnu skalu (obrnuto srazmerno promeni struje) -Da bi se eliminisao problem preciznog U i R ommetar se realizuje: I=U/ -Pre tako da je
(R+Rg+Rp) merenja Rp se podesi pokazivanje kazaljke maksimalno pa se onda preklopnik prebaci u polozaj 1 da bi se merila nepoznata otpornost.
Konstrukcija ommetra sa 3 skale
24. VATMETRI-OPSTE KARAKTERISTIKE I PROSIRENJE MERNOG OPSEGA -Vatmetri se koriste za merenje snage -Instrument koji se najcesce koristi je elektrodinamicki instrument koji ima 2 kalema kroz koje protice struja. -Ukoliko se jedan kalem koristi za merenje struje a drugi za merenje napona mozemo izmeriti snagu. -Otklon kazaljke je proporcionalan aktivnoj snazi prijemnika. -Instrument ima linearnu skalu -Dve seme povezivanja: U mereno = Up I mereno = Iu + Ip α = U mereno +- mereno cosα
I mereno = Ip U mereno = Us + Up α=U mereno I mereno
25. INSTRUMENTI SA POKRETNIM KALEMOM - OPSTE KARAKTERISTIKE I PRINCIP RADA -Instrument sa pokretnim kalemom se zasniva na dejstvu magnetnog polja koje se javlja usled proticanja el.struje na pokretne delove analognog instrumenta. -Usled proticanja struje kroz namotaje dolazi do interakcije magnetnog polja stalnog magneta i magnetnog polja koje se javlja usled proticanja struje,tj.javlja se sila koja zeli da okrene valjak sa namotajem. -Namotaji su namotani na feromagnetno jezgro pa dobijamo jako magnetno polje. -Sili koja se javlja izmedju kalema i stalnog magneta se suprotstavlja sila opruge koja tezi da kazaljku vrati u suprotnom smeru.Usled struje javlja se momenat Ma~I a usled opruge Mp ~ αK -Kada se ova dva momenta izjednace kazaljka staje . I=αK => α=I/K
26. MERENJE NAIZMENICNIH STRUJA INSTRUMENTOM SA POKRETNIM KALEMOM - α=KI -Kod naizmenicnih struja instrument ce pokazivati trenutnu vrednost struje. -Ukoliko je promena naizmenicne struje spora kazaljka ce pratiti te promene,medjutim ukoliko se signal menja brzo kazaljka ce da pokazuje srednju vrednost.Zbog toga je neophodno prvo ispraviti neizmenicne signale a tek onda vrsiti merenje. -Jednostrano ispravljanje moguce je pomocu diode,dok se za dvostrano ispravljanje najcesce koristi grejov kod.Pokazivanje kazaljke odgovara srednjoj vrednosti mada su skale bazdarene u efektivnoj. -Faktor oblika je odnos izmedju ef.i sr. vrednosti i za sinus iznosi 1. -Posto su instrumenti uglavnom bazdareni za prikazivanje efektivne vrednosti prostoperiodicnih signala neophodno je izvrsiti preracun ukoliko se tim instrumentima mere neki drugi oblici signala. -Postoje TRUE RMS-prikazuju efektivnu vrednost i FALSE RMS mere srednju a prikazuju efektivnu vrednost.
27. INSTRUMENT SA POKRETNIM GVOZDJEM - OPSTE KARAKTERISTIKE I PRINCIP RADA -Princip rada je isti kao kod instrumenta sa pokretnim kalemom,samo sto su kalem i magnet zamenili mesta. -Struja kroz namotaje stvara magnetno polje i pokrece gvozdje za koje je vezana kazaljka. α=KI^2 – kod ovog instrumenta najbitnija razlika je da pomeranje kazaljke zavisi od kvadrata struje (skala je nelinearna).Ovaj instrument je TRUE RMS,pa su tacniji za merenje naizmenicnih signala.
28. ELEKTRODINAMICKI INSTRUMENT - OPSTE KARAKTERISTIKE I PRINCIP RADA PRI MERENJU SNAGE -Kod elektrodinamickog instrumenta postoji 2 kalema,pa magnetni momenat potice od uzajamnog delovanja dva polja nastala kao rezultat proticanja struja.Jedan kalem je nepokretan,a drugi pokretan.Struje su nezavisne i samo nepokretni kalem stvara stalno magnetno polje. α=K I1 I2 cos φ skretanje kalema zavisi od struja i faznog ugla izmedju njih -Za merenje struje kroz kaleme pustamo istu struju i kaleme vezemo redno,dok za merenje napona kaleme vezemo paralelno. -Za merenje snage jedan kalem koristimo za merenje struje a drugi za merenje napona. -Ukoliko su I1 i I2 jednosmerne struje onda vazi α=K I1 I2 -Skretanje kod ovakvog instrumenta je proporcionalno proizvodu dve struje.Ako meri jednu struju pokazivanje mu je jednako kvadratu jednosmerne struje,a ako merimo naizmenicnu pokazivanje mu je jednako kvadratu efektivne vrednosti. -Ako struja postoji kroz jedan kalem a kroz drugi ne postoji,instrument nece nista pokazivati.
29. ELEKTROSTATICKI INSTRUMENT - OPSTE KARAKTERISTIKE I PRINCIP RADA -Elektrostaticki instrument radi na principu elektrostatickog polja.Kod njega je skretanje kazaljke zavisno od napona a ne od struje.Ponasa se kao kondenzator cija se kapacitivnost menja u zavisnosti od napona (pokretna i nepokretna ploca) -Za jednosmerne napone ponasa se kao voltmetar sa velikom unutrasnjom orpornoscu,ali je lakse sto su sila i momenat jako mali.
30. ELEMENTI DIGITALNOG MERNOG INSTRUMENTASTRUKTURA I OPIS ELEMENTA -Digitalni merni instrumenti imaju cifarski prikaz na displeju. -Prikaz je konacnog skupa vrednosti i vremenski diskretan.
1)Senzorsko i prilagodno kolo:sluze za pretvaranje merne velicine u naponski signal i prilagodjavanje opsega napona A/D konvertoru -Senzorsko kolo : pretvara struju preko otpornika u napon,konvertuje naizmenicne signale u efektivne vrednosti. -Prilagodno kolo : naponskim razdelnikom smanjicemo ulaznu vrednost ili povecati pojacavacem sa promenljivim pojacanjem. 2)NF filtar – ogranicava spektar ulaznog signala Granicna ucestanost NF filtra mora biti bar 2 puta manja od frekvencije odabiranja 3)Kolo za odabiranje:ima 2 stanja - odmeravanje i zadrsku 4)A/D konvertor – konstantnu vrednost na izlazu pretvara u digitalni podatak.Postoji vise razlicitih A/D konvertora: -ADC sa jednostranom rampom -ADC sa dvostrukom rampom -ADC sa sukcesivnim aproksimacijama -Paralelni FLASH ADC 5)Digitalna vrednost iz ADC se prikazuje na displeju
31. A/D KONVERTOR SA JEDNOSTRUKOM RAMPOM – blok sema i opis rada,karakteristike -Elementi: -Binarni brojac -DAC -Analogni komparator -Princip rada: -Brojac resetovan -Ulaz odmeren -Brojac se inkrementira dok je Va>Vb -Za Va=Vb brojac se zaustavlja i njegovo stanje predstavlja rezultat konverzije -Karakteristika: -Mala brzina potrebno 2^N takvota za N-bitnu konverziju
32. A/D KONVERTOR SA DVOSTRUKOM RAMPOM – blok sema i opis rada,karakteristike -Osnovni elementi: -Integrator -Detektor prolaska signala kroz nulu -Binarni brojac -Logicka kola i prekidac -Princip rada: -Brojac je resetovan i prekidac dovodi ulazni signal na integrator -Integrator generise negativnu rampu sa nagibom proporcionalnom ulaznom naponu i izlaz komparatora odlazi na 1 omogucujuci brojanje brojaca. -Kad stanje brojaca predje sa svih jedinica na sve nule kontrolna logika prebacuje prekidac na negativnu naponsku referencu. -Karakteristike: -Velika rezolucija,ali mala brzina. -Cesti u digitalnim multimetrima. -Otporni na drift takta -Drift komponenti i VF sum.
33. A/D KONVERTOR SA SUKCESIVNIM APROKSIMACIJAMA – blok sema i opis rada,karakteristike -Elementi: -Regostar sukcesivnih aproksimacija (SAR) -DAC -Analogni komparator -Kontrolna logika -Princip rada: -MSB SAR-a se postavlja na 1 ostali biti na 0 -Ako je ulaz veci MSB ostaje 1,inace je 0 -Procedura se nastavlja za sledeci bit od MSB ka LSB,ne menjajuci vise bite od onog koji se trenutno odredjuje -Karakteristika: -Zahteva N taktova za N-bitnu konverziju -Velika brzina
34. PARALELNI FLASH A/D KONVERTOR – blok sema i opis rada,karakteristike -Elementi: -Visestruki naponski razdelnik -Set komparatora -Enkoder prioriteta -Princip rada: -Ulazni napon se dovodi na ulaze svih komparatora -Enkoder prioriteta pretvara stanje izlaza seta komparatora u binarni kod -Karakteristike: -Veoma velika brzina i do 20Msemplova/s -Skupi zbog velikog broja komparatora -2^N-1 komparator za N-bitnu konverziju
35. D/A KONVERTOR SA TEZINSKOM OTPORNOM MREZOM - sema i opis rada,karakteristike -Svaki ulazni otpornik je 2 puta veci od prethodnog -Neprakticno za velik broj bita
36. D/A KONVERTOR SA LESTVICASTOM OTPORNOM MREZOM - sema i opis rada,karakteristike -Bit=0 prekidac na masi -Bit=1 prekidac na ref.naponu
37. GRESKE A/D I D/A KONVERTORA -Kvantizacioni sum -Amplituda kvantizacionog suma je +-1/2 LSB -Smanjuje se povecanjem rezolucije ADC-a -Greska OFFset-a -Greska pojacanja -Greska diferencijalne nelinearnosti -Greska linearnosti -Glitch DAC-a -Glitch se desava kad vise ulaza DAC-a menja stanja -Ne moze se ukloniti,NF filtar mu smanjuje amplitudu,ali proizvod VT ostaje konstantan
38. KONSTRUKCIJA ANALOGNOG OSCILOSKOPA -Analogni osciloskopi konvertuju elektricni signal u vizuelni prikaz oblika signala i vremenskih/amplitudskih signala. Princip rada: -Katodna cev je jedan od osnovnih elemenata,njena naema na de sa na njenom ekranu prikazu dijagrami posmatranih signala.U njoj se nalazi vakuum,princip rada zasniva se naemisiji svetlosti sa fluorescentnog ekrana kada je pogodjen snopom ubrzanih elektrona.Elektronski mlaz se na putu ka ekranu krece kroz sistem za skretanje koji se sastoji od ploca za vertikalno i horizontalno skretanje mlaza. Prednosti: -jednostavna primena -veoma brz prikaz osvezavanja 10-1000 puta u sekundi -promena intenziteta mlaza ukazuje na anomalije signala -niska cena Nedostaci: -propusni opseg ogranicen katodnom cevi -ogranicenje na 2 -4 kanala -dokumentovanje snimka moguce samo uz pomoc kamere -ogranicene opcije trigerovanja -automatska merenja i matematicke operacije nad signalina vrlo skromna -ne mogu preneti podatke na racunar radi dalje obrade i analize Primena:dijagnosticki alat za trazenje gresaka na uredjajima kao sto su televizori,videorekorderi,audio uredjaji...
39. KONSTRUKCIJA DIGITALNIH OSCILOSKOPA -Digitalni osciloskopi konvertuju elektricni ulazni signal u vizuelni prikaz oblika signala i vremenskih/amplitudskih karakteristika. -Ulazni elektricni signal se digitalizuje pomocu A/D konvertora (uobicajeno 8 bitni) i dobijeni digitalni podaci se smestaju u memoriju. -Brzina digitalizacije i propusni opseg pojacavaca odredjuju najbrzi signal koji se ispravno moze snimiti i prikazati. -Prednosti: -Prikaz parametara signala (min,max) -Visoka tacnost -Konverzija merenih podataka -Nedostaci: -Slozenost -Mogucnost pojave aliasinga
40. PROPUSNI OPSEG OSCILOSKOPA -Svi osciloskopi imaju specificiran propusni opseg koji predstavlja frekvenciju na kojoj za prostoperiodicni ulazni signal prikaz je za 3dB manji od amplitude signala. -Propusni opseg osciloskopa utice na digitalne signale preko: -usporenja vremena uspona -slabljenja amplitude -Uzroci toga su:ulazni pojacavac,atenuator,osciloskopske sonde -Najbrzi propusni opseg ima vreme uspona t,tada se sirina spektra signala racuna kao W=0.35/t -Propusni opseg osciloskopa je specificiran za sinusoidne signale i -3dB tacku.Za pravougaone signale iste ucestanosti potreban je 5 puta veci propusni opseg.
41. OSCILOSKOPSKE SONDE -Konektor visokih performansi-bez prekidanja -Visoka ulazna impedansa (10MΩ) nevidljivi posmatrac -50Ω za snimanje VF signala -imamo pasivne i aktivne sonde -Pasivne sonde: -10xSlabljenje -malo opterecenje elektronskog kola -pogodne za visoke frekvencije -nepogodne za merenje malih signala ispod 10mV -1xSlabljenje -pogodne za male signale -unose vise poremecaja u elektronsko kolo -20xSlabljenje -novijeg datuma -mala kapacitivnost -Aktivne sonde: -zahtevaju napajanje -dobre za brze digitalne signale sa taktom preko 100Mhz -Strujne sonde:obuhvataju provodnik i pretvaraju strujni signal kroz provodnik u naponski koji se prikazuje na ekranu osciloskopa -AC strujne sonde...princip rada je strujni transformator,ne zahtevaju napajanje AC-DC strujne sonde...princip rada je holova sonda,zahtevaju napajanje -Diferencijalne sonde: -Omogucuju merenje diferencijalnih signala -Visok faktor CMRR -Mogu imati slabljenje i pojacanje ulaznog signala -Zahtevaju napajanje(aktivne sonde)
42. PNEUMATSKE INSTALACIJE-PRIPREMNA GRUPA Precistac -Sluzi za odvajanje kapljica vode i ulja i mehanickih necistoca. -Kapljice vode i ulja usled centrifugalne sile padaju na casicu i slivaju se na dno. -Mehanicke necistoce zadrzavaju se na filteru. -Zastitnik sprecava da se izdvojena tecnost vrati u sistem. Delovi precistaca: 1-kuciste 2-casica 3-drzac zastitnika 4-filter 5-zastitnik 6-drzac casice 7-resetka 8-ventil Regulator pritiska -Odrzava konstantan pritisak u instalaciji bez obzira na oscilacije ulaznog pritiska. -Preciscen ulazni vazduh dospeva ispod membrane sa kojom je povezan zaptivni element,tako se stvara sila koja zeli da pomeri zaptivni element na gore i zatvori dovod vazduha,ovoj sili se suprotstavlja sila opruge,pomocu koje se definise izlazni pritisak.U jednom trenutku sila koja je posledica pritiska vazduha ispod membrane bice uravnotezena sa silom opruge iznad membrane. -Kada izlazni pritisak vazduha pocne da raste opruga se sabija cime se prigusuje vazduh i smanjuje izlazni pritisak,sve dok se sile ne izjednace.Isto se desava kad izlazni pritisak pocne da opada,samo obrnuto. Zauljivac -Precisceni vazduh ulazi u zauljivac,deo vazduha prolazi kroz kontrolni ventil da bi obezbedio pritisak u casici.Veci deo vazduha prolazi kroz zauljivac preko otpornog elementa.Kombinacija uljnog rezervoara pod pritiskom i razlike pritiska stvorene pomocu otpornog elementa dovodi do strujanja ulja kroz cevcicu.Svo ulje koje prolazi kroz dovodnu kupolu pretvara se u finu uljnu maglu konstantne gustine.
43. PNEUMATSKI SERVO VENTIL -Vezduh pod pritiskom dolazi iznad dijafragme i deluje silom na nju.Usled toga dolazi do sabijanja opruge,odnosno deformacije dijafragme i opruge i generisanja odgovarajucih sila koje deluju u suprotnom smeru.Opruga ce se sabiti za onoliko koliko je potrebno da se izjadnace sila otpora opruge i dijafragme sa ulaznom silom.Ta deformacija opruge predstavlja i pomeranje drske koja je povezana na dijafragmu odnosno zaptivnog elementa. -Kada ulazni pritisak nije veci od minimalne vrednosti,opruga se ne deformise i zaptivni element se nalazi u krajnjem gornjem polozaju sto znaci da ce rastojanje izmedju njega i sedista biti maksimalno,odnosno protok fluida kroz ventil ce biti maksimalan. -Ukoliko je ulazni pritisak veci od minimalne vrednosti,zaptivni element ce se u odnosu na krajnji gornji polozaj pomeriti prema sedistu ventila,i usred smanjene povrsine kroz koju struji fluid doci ce do prigusenja strujanja i smanjenog protoka. -Sto je veci ulazni pritisak vece je pomeranje zaptivnog elementa zbog cega je manji izlazni protok. -Kada je ulazni pritisak jednak maksimalnoj vrednosti ili veci od nje,pomeranje je maksimalno moguce cime je u potpunosti zatvoren prolaz fluidu i protok je nula.
45. PNEUMATSKI RAZVODNICI -Razvodnici su pneumatske komponente za upravljanje izvrsnim organima. -Preko razvodnika se vazduh pod pritiskom usmerava prema cilindru ili se cilindar povezuje sa atmosferom. -Razvodnik moze biti aktiviran rucno,mehanicki,pneumatski,elektromagnetom. -U nekim slucajevima vazduh pod pritiskom iz jednog razvodnika postaje pneumatski signal za aktiviranje vise drugih razvodnika. -Oznacavanje razvodnika vrsi se prema broju otvora za prikljucke i broju polozaja koje razvodnik moze da zauzme.Tako npr razvodnik oznacen sa 4/2 ima 4 prikljucka i dva polozaja,a razvodnik 5/2 ima 5 prikljucaka i dva polozaja. -Razvodnik se u sematskom prikazu uvek crta u neaktivnom polozaju,odnosno tako da je prikazana povezanost prikljucaka koja odgovara situaciji bez upravljackog signala na razvodniku.
44. PNEUMATSKI CILINDRI -Pneumatski cilindar jednosmernog dejstva -Upustanje kompresovanog vazduha vrsi se samo sa jedne strane,vracanje klipa nakon prestanka dejstva vazduha izvodi se pomocu opruge.Radni hod klipa je onaj koji se ostvaruje pomocu kompresovanog vazduha. -Delovi: -klip -cilindar -klipnjaca -opruga -poklopac -zaptivka -Strana cilindra na kojoj se nalazi opruga povezana je sa atmosferom. -Sila koja se dobija na klipnjaci koristi se za vrsenje rada.Data je izrazom: D -unutrasnji precnik cilindra p -nadpritisak vazduha Fo -sila otpora -Pneumatski cilindar dvosmernog dejstva -Kada se u cilindar naizmenicno upusta kompresovani vazduh sa obe strane klipa,kretanje klipa u oba smera je prinudno pod dejstvom pritiska vazduha.Svaki od hodova klipa je radni hod,zato sto se sa obe strane dobija odredjena sila na klipnjaci.Kada se u jednu stranu upusta vazduh druga se povezuje sa asmosferom. -Sila koja se dobija na klipnjaci zavisi od strane sa koje se upusta vazduh. -Za stranu A: za stranu B: D-unutrasnji precnik vazduha p-nadpritisak vazduha
d-precnik klipnjace Fo-sila otpora
-Pneumatski cilindar sa prigusivanjem izlaza vazduha -Cesto uslovi primene zahtevaju da se kraj hoda klipa ne zavrsi cvrstim dodirom o poklopac.U takvim slucajevima u telu poklopca se ugradjuje prigusni element tako da se zaustavljanje postize sa tzv „vazdusnim jastukom“.Nesto pre kraja hoda izlaz vazduha je zatvoren srednjim delom klipa,tako da je preostali vazduh ispred klipa prinudjen da izlazi u atmosferu preko prigusnika. -Pneumatski cilindar udarnog dejstva -Relativno su malih dimenzija,a imaju veliku udarnu silu.Koriste se kod zakivanja i presovanja,probijanja rupa itd... -Cilindar ima dve komore.Jedna je vezana sa atmosferom a druga sa izvorom pritiska.U momentu odvajanja klipa od sedista pregrade,zbog velike razlike u pritiscima dobijamo udarno dejstvo.
