Upišite nazive pojedinih delova SAU u blokove na šemi tako da se dobije blok šema SAU. SAU = sistem automatskog upravljanja

Transcript

1 Mesto mernih pretvarača u SAU ponoviti mesto merenja u SAU Upišite nazive pojedinih delova SAU u blokove na šemi tako da se dobije blok šema SAU. SAU = sistem automatskog upravljanja OU objekat upravljanja (proces) MP merni pretvarač ZV pretvarač zadate vrednosti K komparator (DSG) R regulator IU izvršni uređaj Merni pretvarači šta su merni pretvarači podele mernih pretvarača druga imena za merne pretvarače transmiteri Pretvarači su uređaji koji pretvaraju energiju iz jednog oblika u drugi. Merni pretvarači su oni pretvarači koji prvo mere neku fizičku veličinu, a nakon toga je pretvaraju u drugu pogodniju za obradu. U zavisnosti od prirode ulazne veličine merni pretvarači se dele na pretvarače mehaničkih, toplotnih, optičkih i drugih veličina. mehaničkih merenje sile, momenta sile, pritiska toplotnih merenje temperature, toplotnog kapaciteta Prema principu rada merni pretvarači se dele na: otporničke kapacitivne induktivne elektromagnetne piezoelektrične mehaničke hidraulične pneumatske 1

2 Prema izlaznoj veličini merni pr. mogu biti: aktivni (energetski - U, I) pasivni (parametarski R, L, C) Za pasivni senzor neophodan je spoljašnji izvor energije da bi mogao da radi. Npr. termistor. Aktivni senzori generišu električni signal (struja, napon, naelektrisanje) zahvaljujući konverziji mehaničke, svetlosne ili hemijske energije ulaza bez upotrebe spoljašnje energije (npr. termopar toplotna energija --> napon). Merni pretvarači se često nazivaju i drugim imenima: senzor, detektor, davač. Transmiter pretvara merenu fiz. vel. u standardni signal i konstruktivno je osposobljen da šalje informacije o merenju sa jednog mesta na drugo. Najčešće se informacije o merenju šalju pomoću strujnog signala u opsegu od 4 ma do 20 ma ili pneumatskog signala (pritisak gasa) u opsegu od 0,2 bara do 1 bar (3-15 psi) Za najnižu temperaturu koja se meri 100ᴼC izlaz transmitera je 4 ma. Za temperaturu 300ᴼC izlaz je 12 ma. Za temperaturu 500ᴼC izlaz je 20 ma. Izlazni signal u vidu jednosmerne struje je najpogodniji za prenos rezultata merenja na daljinu (od nekoliko desetina m do nekoliko km). Jačina te struje ne zavisi od otpora u kolu koga čine otpori provodnika za vezu i ulazni otpor prijemnog uređaja. Indukovani naponi smetnji u provodnicima za vezu ne utiču na jačinu struje u kolu. Otpor provodnika za vezu nije konstantan i zavisi od dužine, temperature okoline... Uul R I Prijemni uređaj ima na svom ulazu ugrađen otpornik konstantne vrednosti otpora, čija se otpornost vrlo malo menja sa promenama temperature. Napona na krajevima toga otpornika je ulazni napon uređaja, a on je direktno srazmeran struji ( Uul R I ). Za izlazni signal u vidu jednosmerne struje usvojeni su sledeći standardni opsezi: od 0mA do 5mA ili od 1mA do 5mA od 0mA do 10mA ili od 2mA do 10mA od 0mA do 20mA ili od 4mA do 20mA 2

3 od -10mA do 10mA (kada merna veličina uzima i negativne vrednosti) Strujni signal sa početnom vrednošću 1mA, 2mA i 4mA nazivaju se signali sa živom nulom. Sa takvim signalima postoji mogućnost neprekidne provere ispravnosti provodnika za vezu (prekid je 0mA i to je kvar). Statičke karakteristike mernih pretvarača merni opseg tačnost preciznost osetljivost linearnost Merni opseg Merni opseg predstavlja razliku između najviše i najniže vrednosti fizičke veličine koja se može meriti pri datoj kalibraciji mernog pretvarača. Pri tome najnižoj vrednosti odgovara izlaz transmitera od 0,2 bara ako je transmter pneumatski, odnosno 4 ma ako je tr. električni, dok gornjoj vrednosti odgovara izlazni signal od 1 bar, odnosno 20 ma. Tačnost Tačnost je sposobnost mernog pretvarača da pokazuje vrednosti bliske pravoj vrednosti merene veličine. Tačnost se izražava u odnosu na tačnu vrednost ili u odnosu na punu skalu instrumenta: Vm merena vrednost Vt tačna vrednost Vps puna skala instrumenta Primer: merenje sile, puna skala instrumenta 1000 N. Poređenje tačnosti od 1% prema prvoj i drugoj definiciji tačnosti. F [N] N ± 10 N 1000 N ± 10 N N ± 5 N 500 N ± 10 N N ± 1 N 100 N ± 10 N N ± 0,5 N 50 N ± 10 N N ± 0,1 N 10 N ± 10 N 5 5 N ± 0,05 N 5 N ± 10 N 0 0 N ± 0,00 N 0 N ± 10 N 3

4 Prva definicija tačnosti Merenu silu od 1000 N instrument čija je tačnost prema prvoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 1000 N ± 10 N. Merenu silu od 500 N instrument čija je tačnost prema prvoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 500 N ± 5 N. Merenu silu od 100 N instrument čija je tačnost prema prvoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 100 N ± 1 N. Merenu silu od 50 N instrument čija je tačnost prema prvoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 50 N ± 0,5 N. Merenu silu od 10 N instrument čija je tačnost prema prvoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 10 N ± 0,1 N. Merenu silu od 5 N instrument čija je tačnost prema prvoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 5 N ± 0,05 N. Merenu silu od 0 N instrument čija je tačnost prema prvoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 0 N ± 0,00 N. Druga definicija tačnosti Merenu silu od 1000 N instrument čija je tačnost prema drugoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 1000 N ± 10 N. Merenu silu od 500 N instrument čija je tačnost prema drugoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 500 N ± 10 N. 4

5 Merenu silu od 100 N instrument čija je tačnost prema drugoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 100 N ± 10 N. Merenu silu od 50 N instrument čija je tačnost prema drugoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 50 N ± 10 N. Merenu silu od 10 N instrument čija je tačnost prema drugoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 10 N ± 10 N. Merenu silu od 5 N instrument čija je tačnost prema drugoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 5 N ± 10 N. Merenu silu od 0 N instrument čija je tačnost prema drugoj definiciji 1% će pokazati u intervalu 0 N ± 10 N. Važno je da se opseg senzora odabere adekvatno očekivanim promenama merene veličine. Ako se očekuje promena sile u opsegu 0 N 100 N nije uputno upotrebiti senzor sa opsegom 0 N 1000 N. Preciznost Preciznost je mera ponovljivosti merenja, odnosno sposobnost instrumenta da za isti ulazni signal pokaže istu vrednost merene veličine. Tačnost naspram preciznosti Primer: tahometrom se meri brzina električnog motora čija je stvarna vrednost 1000 o/min. a) U 6 merenja dobijeni su rezultati 1050, 950, 1000, 1030, 990 i 980 o/min. Srednja vrednost ovih merenja je 1000 o/min tj. jednaka je stvarnoj vrednosti. Tahometar je tačan. Međutim, rasutost rezultata merenja je velika. Tahometar neprecizan. b) Izmerene su vrednosti: 950, 952, 949, 950, 951 i 948 o/min. Srednja vrednost je 950 o/min što je za 50 o/min manje od stvarne vrednosti. Tahometar je netačan. Rasutost rezultata merenja je mala što znači da je tahometar precizan. c) Tahometar je netačan i neprecizan ako ima veliko odstupanje srednje vrednosti od stvarne i veliko rasturanje rezultata. d) Tahometar je tačan i precizan jer daje rezultate sa malim rasturanjem i srednju vrednost jednaku stvarnoj vrednosti. 5

6 U procesu automatske regulacije jedna vrednost se obično meri jedanput. Ako se merenje realizuje nepreciznim tahometrom tada je mala verovatnoća da će merenje biti tačno. Takav instrument je potrebno popraviti ili zameniti. Tahometar sa slike b treba kalibrisati (baždariti). To se radi poređenjem sa tačnijim tahometrom. Linearnost Linearnost izražava stepen odstupanja ulazno-izlazne karakteristike mernog uređaja od linearne zavisnosti. Daje se u procentima, obično za najnepovoljniji slučaj. Kada se pravi merni uređaj uvek se teži linearnoj zakonitosti. U realnosti veza između izlaza i ulaza mernog uređaja može biti a) nelinearna b) linearna c) nelinearna sa histerezisom Histerezis: Zavisnost izlazne veličine od ulazne nije jednoznačna. Naime, izlazna veličina dobijena povećanjem ulazne veličine i izlazna veličina dobijena smanjivanjem ulazne veličine nisu iste. Histerezis je nepoželjna pojava. 6

7 Osetljivost Osetljivost pretvarača (S) se izražava količnikom promene izlazne veličine i promene ulazne veličine za datu vrednost ulazne veličine. Osetljivost pretvarača u tački x 1 : S 1 =dy/dx u tački x 1 Osetljivost pretvarača u tački x 2 : S 2 =dy/dx u tački x 2 Osetljivost u datoj tački predstavljena je nagibom tangente u toj tački. Sa slike se vidi da je osetljivost u tački x 1 veća od osetljivosti u tački x 2. Kod pretvarača sa linearnom st. k-kom osetljivost je konstantna i jednaka k. Kod pretvarača sa nelinearnom st. k-kom osetljivost je promenljiva SLIKE 7

8 Dinamičke karakteristike mernih pretvarača Din. karakteristike pokazuju način reagovanja mernog uređaja (odziv) na dinamiku merenog procesa (pobude). Matematički se izražavaju preko prenosne funkcije. Prenosna funkcija predstavlja odnos Laplasove transformacije izlazne veličine i Laplasove transformacije ulazne veličine pri svim početnim uslovima jednakim nuli. W(p)=Y(p)/X(p) p=σ+jω, umesto p stavi s Din. karakteristike senzora su bitne jer se senzori u automatskom upravljanju upotrebljavaju za merenje veličina koje se menjaju sa vremenom. Din. k-ke opisuju ponašanje senzora nakon što se merena veličina promenila pa do trenutka kada se na izlazu ponovo uspostavi stacionarno stanje. Najčešće se snima odziv senzora kada se na ulaz dovede skokovita funkcija. Odziv senzora kao sistema nultog reda: Kazaljka munjevito skače i pokazuje merenu vrednost. Odziv senzora kao sistema prvog reda: Kazaljka konačnom brzinom dolazi do pokazne vrednosti i tu stane. 8

9 Odziv senzora kao sistema drugog reda: Kazaljka ide određenom brzinom do pokazne vrednosti, ali se na njoj ne zaustavi odmah, već tek posle određenog broja oscilacija u njenoj okolini. 9

10 10