Μάθημα: Συστήματα Μετρήσεων

Transcript

1 Μάθημα: Συστήματα Μετρήσεων Ενότητα 1: Συστήματα Μετρήσεων Διδάσκων: Βανδίκας Ιωάννης Ε.ΔΙ.Π. Τμήμα: Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. 1

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 2

3 Περιεχόμενα 1. Ενδεικτική περιγραφή μαθήματος Αναλυτικό περιεχόμενο του εργαστηρίου η Ενότητα: Ηλεκτρομηχανικοί αισθητήρες η Ενότητα: Αισθητήρες θερμοκρασίας η Ενότητα: Αισθητήρες Φωτός... 8 Παράρτημα... 9 Σημείο αναφοράς... 9 Σημείωμα Αδειοδότησης... 9 Διατήρηση Σημειωμάτων... 9 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων

4 1. Ενδεικτική περιγραφή μαθήματος Το εργαστηριακό μάθημα ασχολείται με τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών. Αναλύει τις διάφορες μεθόδους μέτρησης και τα χαρακτηριστικά των αισθητήρων και των οργάνων μέτρησης και επιλέγει την κατάλληλη μεθοδολογία για την μέτρηση κάθε μεγέθους. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο φοιτητής θα πρέπει να: 1. χρησιμοποιεί το διεθνές σύστημα μονάδων μέτρησης (SI) 2. επιλέγει την κατάλληλη, για κάθε περίπτωση, μέθοδο μέτρησης 3. επιλέγει τα κατάλληλα όργανα για τη συγκεκριμένη μέτρηση 4. επιλέγει τα κατάλληλα αισθητήρια/όργανα μέτρησης και μεταδότες, για την κάθε μέτρηση 5. αξιολογεί και να υπολογίζει την ακρίβεια και τα χαρακτηριστικά της κάθε μέτρησης, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του αισθητήρα ή του οργάνου μέτρησης Το εργαστηριακό μάθημα περιλαμβάνει μια σειρά εργαστηριακών ασκήσεων πάνω στις αρχές, τη λειτουργία και την οργανολογία των σημαντικότερων ηλεκτρομηχανικών αισθητήρων, αισθητήρων θερμότητας και φωτός και βασίζεται στη σειρά TK της εταιρείας FeedbackInstrumentsLtd, UK. Λέξεις Κλειδιά: ηλεκτρικές μετρήσεις, αισθητήρες ηλεκτρομηχανικοί, θερμοκρασίας και φωτός Αναλυτικό περιεχόμενο του εργαστηρίου Όλες οι εργαστηριακές ασκήσεις βασίζονται στην εκπαιδευτική μονάδα ΤΚ2942 της εταιρείας FeedbackInstrumentsLtd, UK. Αποτελούνται από τρεις ενότητες ασκήσεων που αφορούν: 1. Ηλεκτρομηχανικοί αισθητήρες 2. Αισθητήρες Θερμοκρασίας 3. Αισθητήρες Φωτός 4

5 η Ενότητα: Ηλεκτρομηχανικοί αισθητήρες Οι αρχικές ασκήσεις περιλαμβάνουν την μελέτη του νόμου του Ohm, την επίδραση των οργάνων μετρήσεις στα κυκλώματα και στην ποιότητα των μετρήσεων. Χρησιμοποιώντας το εκπαιδευτικό κιτ καθώς και ψηφιακό πολύμετρο της εταιρείας PORTEK, model 505. Πρόκειται για ένα πολύμετρο 3 ¾ ψηφίων με αυτόματη επιλογή κλίμακας υψηλής ποιότητας και αξιοπιστίας. H εσωτερική αντίσταση του οργάνου στην θέση volt είναι συμφώνα με των κατασκευαστή στα 10ΜΩ. 5

6 Στην συνέχεια ακολουθεί η η μελέτη του τελεστικού ενισχυτή κάνοντας εκτενή αναφορά στα χαρακτηριστικά του ιδανικού τελεστικού αλλά και του LM741 που χρησιμοποιούμε για τις μετρήσεις. Η εργαστηριακή άσκηση περιλαμβάνει την μέτρηση της απολαβής, σφάλματος ενίσχυσης και του λόγου απόρριψης κοινού σήματος (CMRR, CommonModeRejectionRatio). Το τμήμα του τελεστικού ενισχυτή περιλαμβάνει επιλογικό διακόπτη για την ενίσχυση που μπορεί να πάρει τιμές 1,10,100,1000 και ανοικτού βρόχου (OpenLoop). Για κυκλώματα που απαιτούν απομόνωση μεγάλη παροχή ρεύματος υπάρχει ενισχυτής με μοναδιαία απολαβή τάσης και θεωρητικά άπειρη απολαβή ρεύματος. 6

7 Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι: Μεταβλητού μήκους Μηχανικής τάσης Γραμμικός μεταβλητός διαφορικός μετασχηματιστής η Ενότητα: Αισθητήρες θερμοκρασίας Σε αυτή την ενότητα μελετάμε αισθητήρες μετρήσεις της θερμοκρασίας: Θερμοζευγος Θερμίστορ Θερμόμετρο πλατίνας Διμεταλλικό στοιχείο Έλεγχος on/off Για την αναφορά στην μέτρηση χρησιμοποιούμε ένα υδραργυρικό θερμόμετρο υψηλής ακρίβειας πάνω σε μια μονάδα παροχής θερμότητας. 7

8 η Ενότητα: Αισθητήρες Φωτός Περιλαμβάνει ασκήσεις με την χρήση μιας φωτεινής πηγής, φίλτρων ακτινοβολίας και αισθητήρια: Φωτοαγώγιμο στοιχείο Φωτοδίοδος Φωτοtransitor 8

9 Παράρτημα Σημείο αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Συμεών Καραφόλας. «ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΡΙΣΚΟΥ». Κοζάνη Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Πηγή: y-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες: Σημειώσεις του συγγραφέα. 9