1
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
ELEMENTI SUSTAVA AUTOMATIZACIJEObavezni predmet modula Automatika (4 ECTS boda)3 sata izravne nastave, 15 sati lab. vježbi u semestruNastavnici:
Prof.dr.sc. Zdenko Kovačić (C-11-15)Prof.dr.sc. Stjepan Bogdan (C-11-14)
Voditelj laboratorijskih vježbi:Prof.dr.sc. Stjepan Bogdan
Informacije o kolegiju:http://www.fer.hr/predmet/esaKonzultacije: prema dogovoruLaboratoriji: C-09-16 i A-205
2
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Način rada i ocjenjivanja• “Bolonjski način rada” na kolegiju već jako dugo• Predviđena su dva međuispita i završni ispit (tj. tri
kontrolne zadaće) – svaki MI nosi 24 boda (3 zadatka po 8 bodova) max(Σmi)=48
• završni ispit nosi 28 bodova (4 zadatka po 7 bodova – 3 pismena + 1 praktični zadatak)
• 3 domaće zadaće koje služe kao pismene pripreme za laboratorijske vježbe 0 bodova
• Devet laboratorijskih vježbi (tri ciklusa po tri vježbe) ukupno 9 bodova (prag za prolaz na završni ispit je svih 9 bodova), dva kolokvija lab. vježbi (prvi 5, drugi 5 bodova)
max(Σlv)= 19 bodova• Usmeni ispit 5 bodova• Prag za izlazak na završni ispit je (Σmi x Σlv)/max(Σlv) > 18
npr. 24x14/19 < 18, 25x14/19 > 18, 24x15/19 > 18
3
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
SADRŽAJ• Uvod• Struktura sustava upravljanja• Načela djelovanja i podjela osjetila i mjernih pretvornika procesnih
veličina• Senzori u robotici• Obradba i prijenos mjernih signala do upravljačkog mjesta, smanjenje
utjecaja smetnji• Specifični zahtjevi na mjerne uređaje u sustavima upravljanja• Inteligentna osjetila• Izvršni uređaji - motori (pneumatski, hidraulički), regulacijski ventili• Statičke i dinamičke karakteristike elemenata sustava upravljanja• Izvedbe upravljačkih uređaja• Uvod u programirljive logičke kontrolere (PLC)• Elementi za zaštitu, nadzor i prikaz stanja u automatiziranim procesima• Uvod u sustave vizualizacije procesnih veličina i cjelokupnog procesa
(SCADA).
4
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
LITERATURA• Elementi sustava automatizacije - Bilješke za predavanja
Z. Kovačić, S. Bogdan, Zavod za ARI, FER Zagreb, 2007• Automation, Production Systems and Computer-
Integrated Manufacturing, M. Groover, Prentice Hall 2001 • Introduction to Mechatronics and Measurement Systems,
D.G. Alciatore, M.B. Histand, McGraw-Hill 2003
Dodatne informacije možete pronaći:• Pretraživanjem Interneta• U katalozima proizvođača automatizacijske opreme• U kontaktu s nastavnicima
5
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
UVODKoja su obilježja jednog automatiziranog sustava?
U takvom sustavu postoji:• proces kojim se upravlja (npr. helikopter, robot, sat)• zadani cilj (npr. željena temperatura sobe, željeni profil brzine
gibanja, željeni slijed radnji, odnosno događaja)• utjecaji koji ne daju da se cilj ostvari (npr. otvaranje prozora, uzbrdica
ili nizbrdica, blokada ili kvar) automatičari ih obično nazivaju smetnje ili poremećajne veličine
• način da se zadani cilj ostvari korektivnim djelovanjem na proces(pojačavanje grijanja, povećanje gasa ili kočenje, promjene slijeda radnji (upravljački uređaj – regulator)
6
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
• Korektivno djelovanje regulatora uvijek ima za cilj upravljanje energijom koja ulazi u proces (analogni regulatori najčešće se rade s operacijskim pojačalima, a digitalni s mikrokontrolerima i kao takvi ni u kom slučaju ne predstavljaju izvore energije, većizvore informacije o potrebnoj promjeni energije)
• Između regulatora i procesa obavezno dolazi element čija uloga je promijeniti energetsko stanje procesa u skladu s nalogom iz regulatora – takav element nazivamo pojačalo snage
• Da li je postignut cilj, odnosno da li smo blizu njega govore nam na primjer rezultati mjerenja regulirane veličine ili pak logička stanja senzora
7
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Objekti upravljanja• živi organizmi
– primjer regulacije temperature povišena temperatura tijela izaziva znojenje koje pak hladi tijelo
– kolonije mrava, jata riba – imaju različita individualna i kolektivna ponašanja radi ostvarivanja ciljeva potrebnih za preživljavanje – predmet intenzivnog proučavanja
• strojevi i uređaji– zrakoplovi, rakete, roboti, alatni strojevi, valjački stanovi, hard
diskovi, kamere, mobiteli gotovo svi uređaji koje koristimo imaju neki vid upravljanja
• države– donose se zakoni i prati se njihova provedba npr. u RH se
kod primjene zakona o nula promila alkohola za vozače prati da li je smanjen broj poginulih na cestama
8
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Objekti upravljanja• poduzeća
– upravljanje uključuje koordinaciju materijalnog, financijskog, kadrovskog i razvojnog aspekta jednog poduzeća – tu je bitna uloga informatičke infrastrukture
• proizvodnja– upravljanje tehnološkim procesom i samom organizacijom
proizvodnje – provode se procedure radi što efikasnije i ekonomičnije proizvodnje – razlikuje se masovna, fleksibilna i komadna proizvodnja
• vojne operacije– upravljanje borbenim djelovanjem (provedba vojne strategije),
upravljanje sredstvima za vojne operacije (roboti vojnici, borbena vozila bez posade itd.)
9
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Osnovni pojmovi iz područja upravljanja• upravljanje
– djelovanje na proces upravljanja kako bi se postiglo željeno stanje ili prijelaz među stanjima u procesu
• kibernetika– znanost o općim zakonitostima upravljanja Norbert Wiener se
smatra ocem kibernetike– tehnička kibernetika – znanost o upravljanju tehničkim sustavima
• automatsko upravljanje– upravljanje sustavima bez izravnog sudjelovanja čovjeka
• ručno upravljanje– gotovo uvijek prisutno u tehničkim sustavima upravljanja kao
opcija (mod rada) višeg prioriteta od automatskog moda upravljanja
10
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
• automatska regulacija– način automatskog upravljanja koji ima za cilj da regulirana
veličina bude konstantna, tj. da se što manje mijenja pod djelovanjem vanjskih poremećaja
• vođenje– vid upravljanja koji uz automatsko upravljanje uključuje kontrolu i
signalizaciju • automatizacija
– upravljanje strojevima i reguliranje procesa automatima koji zamjenjuju čovjekov rad automat – naprava koja samostalno obavlja radne operacije bez izravnog sudjelovanja čovjeka
• automatika– znanstveno-tehnička disciplina koja se teorijski i praktično bavi
automatskim uređajima i sustavima (teorijska razmatranja, konstrukcija, funkcioniranje, održavanje)
11
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Općenita funkcijska shema sustava upravljanja
Davač reference – izvor informacije ozadatku upravljanjaElementi povratne veze – mjerni elementii pretvornici – izvor informacije o rezultatuupravljanja
Poredbeni element i upravljački uređaj – uređaj za obradu informacijaIzvršni uređaj – usko vezan uz upravljive izvore energije, tj. pojačala snage
Davačreference
Poredbeni element
Upravljački uređaj
Izvršni uređaj
Objekt upravljanja
Elementi povratne veze
poremećajna veličina
napajanje upravljačke elektronike
izvor električke, hidrauličke ili pneumatske energije
12
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Laboratorijska maketa sustava regulacije brzine vrtnje istosmjernog motora
napajanje
zadavanjereference regulator pojačalo snage
procesmjerni član
filtar
Fizičku podjelu na elemente nije uvijek moguće napraviti – npr. operacijsko pojačalo kao uređaj za obradu informacija je ujedno i poredbeni element i upravljački uređaj
13
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Funkcijska shema sustava upravljanja
ur – upravljačka veličina (referenca), zadana,tj. namještena vrijednost upravljane veličinef, yf – smetnja, poremećajna veličinaupv, ypv – signal povratne veze, odnosno podatak o stvarnoj vrijednosti upravljane veličine
e, ε – signal razlike, e = ur – upvuu, yu – izlaz iz upravljačkog uređajaui, yi – upravljačka veličina objekta upravljanjay – upravljana veličina∆p - pogreška upravljanja, ∆p = ye – yye – etalonska (idealna) vrijednost upr. vel.
Davačreference
Poredbeni element
Upravljački uređaj
Izvršni uređaj
Objekt upravljanja
Elementi povratne veze
ur
upv, ypv
e, ε uu, yu yui, yi
f, yf
Uobičajene oznake varijabli sustava automatskog upravljanja
14
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Simbolički prikaz elemenata sustava automatizacije
Simbolički prikaz – služi za opis ponašanja elementa (a ne njegove izvedbe i konstrukcije)
- jednodimenzionalni (SISO)- višedimenzionalni (MIMO)
u y
Davačreference
Poredbeni element
Upravljački uređaj
Izvršni uređaj
Objekt upravljanja
Elementi povratne veze
ur
upv, ypv
e, ε uu, yu yui, yi
f, yf
A – operator koji djeluje nad u u pravilu je to neka funkcija ili funkcional
15
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Osnovni tipovi sustava upravljanja• Prema linearnosti operatora A
– linearni po dijelovima linearni nelinearni• Prema načinu rada elemenata
– kontinuirani diskretni impulsni sustavi s diskretnim događajima hibridni
• Prema stacionarnosti parametara– stacionarni nestacionarni
• Prema dimenzionalnosti ulaza i izlaza– sustavi s jednim ulazom i izlazom (engl. SISO) sustavi s više ulaza i izlaza
(engl. MIMO)• Prema strukturi sustava
– sustavi s promjenljivom strukturom• Prema karakteristikama upravljanja
– robusni, adaptivni (samoučeći), optimalni, inteligentni• Prema tehnici izvedbe
– električki, pneumatski, hidraulički, elektropneumatski i elektrohidraulički• Prema izvršnom elementu (električki)
– istosmjerni i izmjenični
16
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Linearni i nelinearni elementi (sustavi)
Operator sustava je linearan ako vrijedi:
∑=
=n
iii tuaty
1)()(
∑∑==
===n
iii
n
iii tAuatuaAtAuty
11)()()()(
Sustav je linearan ako je operator sustava linearan vrijedi princip superpozicijeSustav je nelinearan ako je operator sustava nelinearanTeorija linearnih sustava se bavi rješavanjem linearnih diferencijalnih jednadžbi Odziv sustava na u(t) određuje se iz odziva na S(t) i δ(t)Realni sustavi – nelinearni simuliranje na računalu Postupak linearizacije koriste se približne metode
17
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Stacionarni i nestacionarni elementi (sustavi)Stacionaran sustav – konstantni parametri (ne ovise o t), odziv ne ovisi o početnom djelovanju u(t)Nestacionaran sustav –parametri se mijenjaju s vremenom (npr. promjena mase rakete zbog izgaranja goriva, promjena momenta inercije pogona za namatanje)
Kontinuirani i diskretni elementi (sustavi)Kontinuirani sustav – sadrži samo kontinuirane elemente (ulazne i izlazne veličine su kontinuirane)Diskretni sustav – sadrži barem jedan diskretni element ulazna veličina je kontinuirana ili diskretna, a izlazna veličina je diskretnaPretvorba kontinuiranog u diskretni signal – diskretizacija (uzimanje uzoraka ili uzorkovanje) – žargonski još i sempliranje
18
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Vrste diskretizacije:- amplitudna- vremenska
Podjela diskretnih sustava:- relejski (diskretizacija po amplitudi)- impulsni (diskretizacija po vremenu)- digitalni (diskretizacija po amplitudi i vremenu)
Relejski sustavi:- Regulacija temperature, tlaka, napona generatora i brzine vrtnje manjih motora- Pogodnosti: jednostavnost i ekonomičnost- Specifičnost: oscilatoran režim rada
Impulsni sustavi:- Diskretizacija signala po vremenu – impulsna modulacija
- amplitudno-impulsna modulacija - širinsko-impulsna modulacija- vremensko-impulsna modulacija- fazno-impulsna modulacija i frekvencijsko- impulsna modulacija
19
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
- Pogodnosti: diskretni prijenos signala, manja osjetljivost na smetnje, upravljanje s više objekata
Digitalni sustavi:- Diskretizacija signala po vremenu i amplitudi- Pogodnosti: velika točnost, mala osjetljivost na smetnje, upravljanje nizom
objekata, moguće je ostvariti složene algoritme upravljanja (npr. adaptivno i optimalno upravljanje)
Sustavi s diskretnim događajima i hibridni sustavi
Sustavi s diskretnim događajima:- Sustavi kod kojih jedan ili više događaja (uvjeta, odnosno stanja) aktiviraju nove
ili dokidaju postojeće događaje – takvi su u svojoj biti npr. telekomunikacijski, prometni, računalni i proizvodni sustavi
Hibridni sustavi:- Sustavi s kontinuiranim i diskretnim elementima na čiji rad utječu i diskretni
događaji (veliki broj realnih industrijskih sustava upravljanja je baš takav)
20
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Statičke i dinamičke karakteristike elemenata automatiziranih sustava
Podsjetimo se osnovnog funkcijskog oblika elementa, odnosno sustava:
u y
- Ovaj blok predstavlja matematički opis (model) elementa gradimo blokovsku shemu sustava
- Blokovi su elementi s usmjerenim djelovanjem u je pobuda (uzrok), a y je odziv (posljedica), dok A oslikava fizikalnost elementa, tj. kazuje kako element reagira na pobudu na ulazu
- Vrijednost ulaza određuje radnu točku elementa, tj. različite vrijednosti ulaza određuju različite radne točke
- Promatranje svojstava elementa u različitim radnim točkama statičke karakteristike
- Promatranje svojstava elementa pri prijelazima među različitim radnim točkama dinamičke karakteristike
21
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Kratki uvod u statička i dinamička svojstva elemenata sustava automatizacije
- Opis stacionarnih linearnih kontinuiranih elemenata pomoću- diferencijalne jednadžbe- prijelazne funkcije- prijenosne funkcije- frekvencijske karakteristike
- Standardne ulazne funkcije – δ(t), S(t), t, sinωt- Eksperimentalne metode određivanja svojstava elemenata gotovo nikad ne
rade s pobudom jedinične amplitude (u knjigama iz teorije upravljanja se radi jednostavnosti u pravilu koristi jedinična amplituda)
∫∞
∞−
=− )()()( tudtu ττδτ ( ) ( ), ( ) ( )t
d S t S tδ τ τ δ τ−∞
′= =∫
22
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
g(t) – odziv na pobudni impuls impulsna prijelazna (težinska) funkcijah(t) – odziv na skok reference prijelazna funkcija
0
( ) ( ), ( ) ( )t
g d h t g h tτ τ τ ′= =∫Promjena ulaza = 0 promatramo promjene veličina oko stacionarnih vrijednosti, tj. u danim radnim točkama
( ) ( ) ( ) ( )ty t Au t u A t dτ δ τ τ∞
−∞
= = −∫Stacionarni linearni sustavi
0 0
( ) ( )( ) 0 za realni sustavi
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Duhamelov integral
t
t t
A t g tg t t
y t u g t d u t g d
δ τ ττ τ
τ τ τ τ τ τ
− = −
− = <
= − = −∫ ∫
23
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Rastavljanje funkcije u(t) na impulse
0 1 0
( ) lim ( ) ( ) ( ) ( )tN
i ii
y t u g t u g t dτ
τ τ τ τ τ τΔΔ →=
= − Δ = −∑ ∫u∆
24
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Rastavljanje funkcije u(t) na skokovite promjene ∆u
0 1 0
( ) lim ( ) ( ) ( ) ( )tN
i ii
y t u h t u h t dτ
τ τ τ τ τ τΔ →
=
′ ′= Δ − = −∑ ∫∆u
25
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Prijenosna funkcija i frekvencijska karakteristikaNeka je ( )
( ) ( ) ( ) ( )
st
t ts
u t e
y t g t u d g t e dττ τ τ τ τ−∞ −∞
=
= − = −∫ ∫
sustav je prije nove pobude ušao u stacionarno stanje
Traži se operator A
( )
0
( ) ( ) ( )( )
( ) ( ) ( )
ts t
st
s
y t y tA g t e du t et
A g e d A s G s
τ
ξ
τ τ
ξ τ
ξ ξ
− −
−∞
∞−
= = = −
= −
= = =
∫
∫
Svojstvo G(s) – ne ovisi više o t, nego o s
G(s) – Laplaceova transformacija g(t) zove se još i prijenosna funkcija
( )( )
u sy s
26
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
{ }1
0
( )( )( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )
( )
( ) ( ) frekvencijska karakteristika
(osc. izlaza u stac. stanju)
1( ) (2
j t
j t
Y sG sU s
u t t Y s G s U s G sy t g t L G s
u t e s j
G j g t e dt
g t G
ω
ω
δ
ω
ω
π
−
∞−
=
= → = =
= =
= =
=
=
∫
( ) ( ) ( ) ( )
)
( )
j t
j
j e d
G j A e R jI
ω
ϕ ω
ω ω
ω ω ω ω
∞−
−∞
= = +
∫
27
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Serijski spoj n elemenata
( )
( ) ( )
1
1 1
( )
( ) 20log
n
iin n
i ii i
A A
L A L
ω ω
ω ω ω
=
= =
=
= =
∏
∑ ∑
28
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Tri osnovna dinamička ponašanja linearnih stacionarnih elemenata sustava automatizacije:
- Proporcionalno (P) ponašanje- Primjer: tlak na dnu posude je proporcionalan razini tekućine
- Integralno (I) ponašanje- Primjer: zakret osovine motora je integral brzine vrtnje motora
- Derivativno (D) ponašanje- Primjer: inducirani napon u zavojnici je derivacija struje zavojnice
Ekvivalentna dinamička djelovanja upravljačkog uređaja:- Proporcionalno djelovanje djeluje na brzinu odziva sustava- Integralno djelovanje djeluje na pogrešku u stacionarnom stanju- Derivativno djelovanje djeluje na kvalitetu prijelaznog procesa- Kombinirano djelovanje (PI, PD, PID) nastoje se ostvariti
željene statičke i dinamičke karakteristike, tj. kvaliteta upravljanja
29
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Statički sustavi - bez elemenata s integralnim ponašanjemAstatički sustavi - imaju element(e) s integralnim ponašanjem
U praksi se javljaju sljedeće kombinacije:Statički proces upravljanja + statički upravljački uređaj = statički sustav upravljanja
primjer: P regulacija brzine vrtnje motoraStatički proces upravljanja + astatički upravljački uređaj = astatički sustav
upravljanja primjer: PI regulacija brzine vrtnje motoraAstatički proces upravljanja + statički upravljački uređaj = astatički sustav
upravljanja primjer: P regulacija zakreta osovine motoraAstatički proces upravljanja + astatički upravljački uređaj = astatički sustav
upravljanja primjer: PI regulacija zakreta osovine motora
Glavni zahtjevi na kvalitetu odziva: točnost i stabilnost odzivaDodatni zahtjevi na kvalitetu odziva : oblik prijelazne pojave
30
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Karakteristike elemenata sustava automatizacije iz kuta projektanta
Projektanta sustava automatizacije zanima:• uloga elementa• koji su ulazi i izlazi elementa• fizikalni princip rada elementa (poznavanje konstrukcije,
funkcionalnosti i tehnologije) važnu ulogu ima i cijena• eksperimentalno određivanje parametara elementa (eventualno
se mogu koristiti kataloški podaci)• eksperimentalno određivanje statičkih i dinamičkih karakteristika• formiranje funkcijskog bloka koji opisuje element• utvrđivanje veza (načina spajanja) sa susjednim elementima u
sustavu• uključivanje elementa u cjelovitu blokovsku shemu sustava
automatizacije podloga za analizu i sintezu sustava, npr. projektiranje upravljačkog uređaja, ocjenu stabilnosti i kvalitete odziva)
31
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Zadavanje ulazne veličine - reference
Različiti oblici zadavanja reference:• kao analogne veličine npr. napon na potenciometru, regulirani izvor napona• kao digitalne veličine A/D pretvorbom analognog signala, neposrednim zadavanjem
digitalne vrijednosti, putem SCADA (System Control and Data Acquisition) sustava• kao niza impulsa npr. impuls = osnovni pomak, gušći niz impulsa = veća brzina
gibanja, dulji impuls = veći pomak upravljanje gibanjem pomoću impulsno-širinske modulacije
• kao logičko stanje
Davačreference
Poredbeni element
Upravljački uređaj
Izvršni uređaj
Objekt upravljanja
Elementi povratne veze
ur
upv, ypv
e, ε uu, yu yui, yi
f, yf
32
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Podjela sustava automatskog upravljanja prema obliku reference
• Sustavi automatske stabilizacije ulazna veličina konstantna (npr. brzina vrtnje, temperatura, tlak)
• Slijedni sustavi ulazna veličina se mijenja po nepoznatom zakonu (npr. kod robota, tokarskog stroja, sustava za zakretanje topovske cijevi)
• Sustavi programske regulacije ulazna veličina se mijenja po poznatom zakonu – programu (npr. temperatura, tlak i brzina vrtnje kod stroja za pranje rublja)
• Autonomni sustavi sustavi koji sami odlučuju o svom djelovanju, tj. sami generiraju referencu (npr. mobilni roboti u okruženju punom prepreka)
33
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Opće načelo zadavanja reference• Zadavanje reference u ručnom
načinu upravljanja (MAN) – zadaje se izravno vrijednost izlaza iz regulatora (X0=OUT)
• Zadavanje reference u automatskom načinu upravljanja (AUT) – zadaje se SP (engl. set point) kao ulaz u regulator izlaz iz regulatora je OUT=A(SP-PV), gdje je PV signal povratne veze (engl. process value)
• Iznosom reference definira se radna točka, promjena reference je nalog za prijelaz u novu radnu točku –često se za formiranje reference koristi signal rampe (nagib definira brzinu promjene)
34
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Sklop za generiranje skokovite promjene naponske reference
• Skokovita promjena reference u0S(t) je uobičajeni test signal – odziv tako pobuđenog sustava nazivamo prijelaznom (dinamičkom) karakteristikom
• Primjer jednostavnog analognog sklopa za zadavanje skokovite promjene naponske reference
35
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Registriranje stanja u procesu
• Želimo znati da li se zadani cilj ostvaruje – zato treba mjeriti veličinu koju reguliramo, odnosno čitati logička stanja u procesu – dobivenu povratnu informaciju iz procesa dovodimo u regulator kao analogni ulaz, kao digitalni broj, slijed impulsa ili kao logički signal
• Element koji koristimo za mjerenje regulirane veličine zajedno s elementom koji formira mjerni signal u oblik pogodan za danu vrstu regulatora nazivamo mjerni član ili član povratne veze
Davačreference
Poredbeni element
Upravljački uređaj
Izvršni uređaj
Objekt upravljanja
Elementi povratne veze
ur
upv, ypv
e, ε uu, yu yui, yi
f, yf
36
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Povratna veza• Postojanje informacije o stanju cijelog sustava ili nekog njegovog dijela. Na
temelju postojanja povratne veze moguće je izvesti zaključak koliko je dio sustava, odnosno cijeli sustav blizu željenog stanja.
• U društvenim sustavima povratna se veza ostvaruje kroz demokratsku raspravu, referendum, anketu.
• U biološkim se sustavima povratna veza zasniva na osjetilima (vid, sluh,miris, okus, dodir).
• U tehničkim sustavima povratna veza može biti prirodna, npr. napon induciran u motoru zbog njegove vrtnje, ali se uglavnom zasniva na uporabi tehničkih osjetila – senzora i mjernih pretvornika.
• Načelo negativne povratne veze je osnovno načelo u sustavima automatskog upravljanja.
• Sustavi s povratnom vezom su zatvoreni, a bez povratne veze otvoreni sustavi.
• Pozitivna povratna veza općenito označava trend u sustavu koji ga udaljava od željenog stanja (primjer galopirajuće inflacije u monetarnom sustavu, nestabilan režim rada reguliranog sustava).
Izvor: 8. svezak Hrvatske enciklopedije LZ Miroslav Krleža
37
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Elementi povratnih veza• DETEKTORI (OSJETILA - senzori) elementi za stvaranje prijenosne
informacije• MJERNI PRETVORNICI elementi za pretvaranje mjernih signala• ELEMENTI ZA POKAZIVANJE I POHRANU mjerne informacije• IZVRŠNI ELEMENTI npr. za povećanje preciznosti mjerenja, zvučni
i svjetlosni alarmi
Tehnički zahtjevi na elemente povratnih veza:• Što veća osjetljivost, to…nost i stabilnost detektora i pretvornika• Što veća brzina i pouzdanost• Što manja veli…ina i utrošak energije za prijenos informacije• Što veƒi broj veli…ina i varijabli koje treba mjeriti (i regulirati) ! 400-500
(potreba za oko 2000)
38
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Podjela mjernih detektora
Zanimaju nas:• fizikalni princip• konstrukcija• linearnost senzora• matematički model• statička, odnosno
dinamička (prijenosna) karakteristika točnost i brzina odziva (pogreške)
• izgled funkcijskog bloka
39
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za mehaničke veličine
• Mjerni detektori pomaka– potenciometarski– induktivni– kapacitivni
• Mjerni detektori brzine (brzine vrtnje)– tahogeneratori– enkoderi (davači impulsa)
• Mjerni detektori sile, naprezanja i ubrzanja
40
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za pomak – potenciometarski detektori
41
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Statička karakteristika potenciometarskih detektora ovisi o vanjskom opterećenju (npr. ulaznom otporu operacijskog pojačala)
Rt >> ! Ru/Rt . 0!idealna statička karakteristika
Ui = Uu x/xu
Pogreške mjerenja uslijed:• realnog opterećenja• nečiste atmosfere• promjene kontaktnog otpora• trošenja kliznika zbog trenja
U U
xx
RR
xx
xx
i uu
u
t u u
=+ −1 1( )
42
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Induktivni detektori pomaka
xql
M
- za male pomake
L = f(w, fi, μi)
w - broj zavojafi - frekvencijaμi - permeabilnost
43
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Statička karakteristika induktivnog detektora pomakaL f x
B H
L wI
Bq Hq H q
Iw Hds
Hl xH Iw H Iwl x
H q Iwl x
q
L w ql x
l
KK x
nelinearna karakteristika
K w ql
Kl
z
z z
z
=
=
=
= = =
=
+ = ⇒ =+
= =+
=+
=+
= =
∫
( )
( )
'
'
'
'
'
'
' '
μ μ
μ μ μ
μ
μ μ
μ
μ
μμ
μ μ μ
0
0 0
0 0
0
21
2
10
2
2
22
2
1 2 1
2
Φ
Φ
Φ
x
L
K1
K11+K2
1
Zaključujemo da senzor ima različito statičko pojačanje za različite vrijednosti pomaka (tj. za različite radne točke)
44
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Transformatorski detektori pomaka
• Diferencijski transformator - feromagnetska jezgra spojena s osjetilompomaka
desnolijevo
ui
ui
desnolijevolijevo 0
nelinearna statička karakteristika
45
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Selsinski detektori pomakaPo konstrukciji i načinu rada to su izmjenični (sinkroni) strojeviSluže kao mjerni detektori• zakret! el. veličina SELSIN GENERATOR (DAVAČ), SD• el. veličina! zakret SELSIN MOTOR (PRIJEMNIK), SP
– rotorski namot je napajan iz izmjeničnog izvora napajanja
selsin davač/prijemnik nulti položaj simbol selsina
( )( )
1
2
3
cos
cos 120
cos 240
s
s
s
e u
e u
e u
= Θ
= Θ−
= Θ−
46
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Selsinski detektori pomakaSluže kao detektori signala razlike• meh. zakret + el. podatak! napon (signal razlike)
SELSINSKI UPRAVLJ. TRANSFORMATOR (SUT) – konstrukcijski kao SD• meh. zakret + el. podatak! el. Podatak
SELSINSKI DIFERENCIJALNI GENERATOR (DAVAČ), DS• el. podatak + el. podatak ! meh. Zakret
SELSINSKI DIFERENCIJALNI MOTOR (PRIJEMNIK)
sustav za dobivanje razlike kutova
SD SPDS
47
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Selsinski detektori pomaka – za daljinski prijenos zakreta osovine
Indikatorski režim radaSELSIN DAVAČ + SELSIN PRIJEMNIK
Regulacijski režim radaSELSINSKI UPR. TRANSF. +SELSIN DAVAČ sinkro-par
SUT – vrši funkciju komparacije električkog podatka (priključenog na stator) s mehaničkim kutem rotorske osovine
SP – kad se zakret rotora SP-a izjednači sa zakretom rotora SD-a, struje su na nuli (a time i zakretni moment) – javila bi se greška pod utjecajem tereta na osovini SP-a
48
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Kapacitivni detektori pomaka
+Q
-Q
dg
Q EA
E Ud
C QU
Ad
CC x
d
nelinearna karakteristika
d
d x
d
=
=
= =
=+
+
ε ε
ε ε
0
0
1
1
Za male pomake
C = f(Ai, di, gi)
Ai - površinadi - razmakgi - dielektrična konstanta
Kondenzator uključen u: - most (Wienov)- oscilator
49
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Rastezne mjerne trake
d
l
q q - površinal - duljinad - promjer
q d
R lq
spec otpor
= ⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
= −
2
2
π
ρρ .
50
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Rastezne mjerne trake
Δ Δ Δ Δ
Δ Δ Δ Δ
Δ Δ
Δ Δ
Δ Δ Δ
Δ Δ
ΔΔ
R Rl
l Rq
q R
RR
ll
dd
ll
Poissonova konst
ll
dd
ll
RR
ll
K R Rl l
faktor osjetljivosti rastezne mjerne trake
= + +
= − +
= − −
=
= = −
= + +
= = + +
∂∂
∂∂
∂∂ρ
ρ
ρρ
μ μ
ρρ
β
μ
μ β
μ β
ρ
ρ
ρ
.
( )
//
2 2
1 2
1 2
51
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori brzine
• Detektori linijske brzine – rijetki u uporabi• Detektori brzine vrtnje – česti u automatiziranim sustavima• Analogni – istosmjerni i izmjenični tahogeneratori, rezolveri• Impulsni – inkrementalni enkoderi• Digitalni – apsolutni enkoderi
52
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Istosmjerni tahometar (tahogenerator)
Sn
N
/
cos
sin sin
sinsrednja vrijednost:
sin
i
i T
tAB
du w w AB w AB tdt
u w AB t
u wAB tdt wAB Kπ ω
ϕ ωϕ
ω ϕ ω ω
ω ω
ωω ω ω ωπ π
=Φ =
Φ= − = =
=
= = =∫0
2
Aktivni mjerni pretvornik (pretvara meh. u el. signal)Mjerenje brzine vrtnje = mjerenje induciranog napona:
Linearna statička karakteristikaTočnost mjerenja ovisi o temperaturi okoline
53
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
• Tipične vrijednosti izlaznog signala 10-100 V/nn potrebna je prilagodba signala prije dovođenja u regulator Kpril (atenuacija)
• Napon tahogeneratora je ovisan o omskom opterećenju na njegovim stezaljkama
• Dinamička karakteristika grane povratne veze brzine vrtnje:
• Filtriranje signala: Tω u rasponu 2-20 ms• Glavni razlog uporabe filtra je pulziranje brzine vrtnje onom frekvencijom
kojom radi pojačalo snage
Istosmjerni tahogenerator
( ) ,p T prilK
G s K K KsTω
ω ωω
= =+1
Izmjenični tahogenerator
• Aktivni mjerni pretvornik (pretvara mehanički u električki signal) – napon se inducira u namotima statora, dok je magnet učvršćen na osovinu stroja
• Rotor može imati do 12 pari polova (p=12) što ovisi o mjerenoj brzini vrtnje• Frekvencija induciranog izmjeničnog napona f=pω ne smije biti premala
(najmanje 4 do 10 Hz), kako bi nakon ispravljanja valovitost signala bila mala
54
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Elektromagnetski rezolveri
• mehanoelektrički pretvornici - električki strojevi kompaktne konstrukcije priključeni na osovinu motora, koji pretvaraju mehanički pomak i brzinu vrtnje u odgovarajući analogni električni signal mjerenje velikih brzina vrtnje, precizno mjerenje pomaka u širokom rasponu brzina vrtnje
• nema elektroničkih komponenti koriste se u nepovoljnim radnim uvjetima (veće promjene temperature, prljava okolina)
• Konstrukcijski, rezolver ima minimalno 1 namot rotora i 1 namot statora – u praksi se češće sreće izvedba s 2 namota rotora i 3 namota statora
55
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
• Osi namota statora wsu i namota rotora wru kolinearne su s osovinom motora
• Osi namota statora wcos i wsin te namota rotora wR okomite su na osovinu motora, također je wcos okomit na wsin
• Preko ulaznog transformatora (wsu, wru) na namot rotora dovodi se izmjenična pobuda dovoljno visoke frekvencije da dinamika mehaničkog dijela sustava to ne osjeća (filtrira)
• Ovisno o trenutačnom položaju rotora θ, u senzorskim namotima wcos i wsininduciraju se naponi čija amplituda izravno ovisi o zakretu osovine θ; frekvencija ova dva izlazna naponska signala jednaka je frekvenciji pobudnog napona uu
Električna shema rezolvera
56
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
( )
( )
( )
cos sin
cos
sin
cos
( ) sin 10 kHz
uzevši u obzir da je
cos cos , sin
( ) cos cos
( ) cos sin
( ) sin cos cos sin
u u u
u u u
i
R Rm u R R
Rm u
Rm u
Rm u u m u
u t U tf f
de wdt
t k kdu t k tdtdu t k tdt
u t k t t
u
ωω π
ψ
ψ ψ ω ψ ψ θ ψ ψ θ
ψ ω θ
ψ ω θ
ψ ω ω θ ω ω θ
=
= ≈
= −
= − → = =
= −
= −
= +
2
( )sin ( ) sin sin cos cosRm u u m u
m
t k t tddt
ψ ω ω θ ω ω θ
θω
= −
=
57
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
cos
sin
sin
cos
Uz ispunjen uvjet ( ) sin cos( ) sin sin
( )( )
m u
Rm u u
Rm u u
u t k tu t k t
u tarctg
u t
ω ωψ ω ω θψ ω ω θ
θ
=
=
= ucos
usin
uu
Za upravljanje se usin i ucosnajčešće pretvaraju u digitalni podatak o zakretu osovine pomoću R/D pretvornika (engl. resolver-to-digital converter)Obično se generira napon ~brzine vrtnje, a često i A, B kanali impulsa radi kompat. s enkoderima ulazni i izlazni naponi rezolvera
58
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Primjer: R/D pretvornikAD2S82 tvrtke Analog Devices
59
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Inkrementalni enkoderi
izvor: http://www.baumerelectric.com
rotirajući disk s optičkom rešetkom i nul-impulsom Dva kanala impulsa A i B fazno
pomaknuta za 90o
Dodatna obrada impulsa pomoću EX-ILI logičkih vrata – uvećanje frekvencije impulsa za 2 i 4 puta
Tipična rezolucija industrijskih enkodera P = 102 – 104 imp/okr
Laserski enkoderi P >106 imp/okrPostoje i linearni enkoderi (mjerne letve)
ENKODERI ili DAVAČI IMPULSA
Gustoća optičke rešetke definira rezoluciju mjerenjaRezolucija mjerenja P – broj impulsa po okretajuMinimalni zakret koji se može mjeriti:x0=2π/P rad/impMaksimalna brzina vrtnje koja se može mjeriti:ωmax (okr/s)= fgr(Hz)/Pfgr enkodera se zna iz kataloga proizvođača
60
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Apsolutni enkoderi
Nakon uključenja napajanja odmah daje digitalnu kodiranu informaciju o trenutnom položaju osovine Binarni kod, BCD kod i najčešći u uporabi Grayov kod – pouzdanije očitanje podataka (samo jedan bit se mijenja između dva susjedna mjerena položaja)
Za daljnje korištenje, podatak u Grayovom kodu treba najprije prebaciti u binarni kod (postoji algoritam za to)
ENKODERI ili DAVAČI IMPULSA
Izvedbe: jednookretajni, višeokretajni
61
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Digitalno mjerenje brzine vrtnjeImpulsni davači (inkrementalni enkoderi)• Frekvencija impulsa proporcionalna je mjerenoj brzini vrtnje• Pretvorba u digitalni podatak koristan za upravljanje frekvencijsko-digitalna
pretvorba (brojilo)• Potrebna je dodatna obrada podatka kako bi predstavljao mjerenu brzinu vrtnje
P – postupakBrojanje impulsa iz enkodera u unaprijed zadanom vremenu TdMjerenje nije sinkronizirano s dolaskom impulsa (može započeti taman iza dolaska impulsa i završiti taman prije dolaska još jednog impulsa) – utječe na točnost mjerenja kad je ukupni broj registriranih impulsa maliKvaliteta mjerenja raste s brzinom vrtnje
62
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
T – postupak- Mjerenje je sinkronizirano s dolaskom impulsa (započinje s rastućim bridom
impulsa i završava s rastućim bridom idućeg impulsa) - Mjerenje trajanja jednog impulsa enkodera Tp obavlja se na način da se za
vrijeme mjerenja jednog impulsa u drugom brojilu paralelno broje impulsi iz izvora poznate visoke frekvencije fc (reda veličine MHz)
- Kvaliteta mjerenja bolja pri nižim brzinama vrtnje
Kombinirani P/T postupak (Ohmae i dr.)- Objedinjava dobre strane P- i T- postupka- Predstavlja standard u industriji
63
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Digitalno mjerenje brzine vrtnje P/T postupkom
• Početak i kraj mjerenja sinkroniziran s dolascima impulsa iz davačaIzračunavanje brzine vrtnje
Dinamička pogreška
11
2 2
30
260
d c
c
dc
x x nT T T
x SfP SnS P ST
f
ω ωπ
π
= = ⇒ =+ Δ
⎫= ⎪⎪ =⎬⎪=⎪⎭
postupkaPkodkaoista
TJM
SS
Pfn d
u
dcdin
−
=Δ
=Δ22
6060
2
1
π
64
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Rezolucija mjerenja
Statička pogreška
Pogreška zbog nejednolikostioptičke rešetke manja S1 puta
brzinamanižimpriboljaS
nQn 12 −=
[ ]
.),(1
100100%2
konstTffSn
Q
dc
ns
==−
==ε
Vrijeme detekcije
060160
0
≠Δ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +=
=Δ=
TzaPn
PnTT
TzaTT
cd
cd
65
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Pregled tri postupka digitalnog mjerenja brzine vrtnjePostupak P T P/T
Princip f/D pretvorbe
Vrijednost brzine vrtnje n
(min-1)RezolucijaQn (min-1)
Statička pogreškaεs (%)
Pogreška digitaliziranja
|Δn|digDinamička pogreška
|Δn|din
1
2
60 cf SnP S
=160
d
SnP T
=2
60 cfnPS
=
1
60n
d
nQS PT
= =
[ ]1
100 60% 100sdS PT n
ε = = ⋅
max
1maxdig
nnS
Δ =
2 1nnQ
S=
− 2 1nnQ
S=
−
[ ] [ ]100% %60 1s p
cfPn
ε ε= +− [ ] [ ]
2 1
%100%1
ps S S
εε = +
−
2max
2maxdig
c
nPnnf S
Δ ≤ + max
1maxdig
nnS
Δ =
( )2d
din
Tdn tndt
Δ = ( )2
p pdin
T Tdn tndt
+ ΔΔ =
( )2d
din
Tdn tndt
Δ =
S1 - impulsi iz davača
Tc
Td
ΔT
S2 - impulsi fc
S1 - impulsi iz davača
Td
impuls iz davača
Tp
S2 - impulsi fc
66
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Konfiguracija mikroračunalnog uređaja za digitalno mjerenje brzine vrtnje P/T postupkom
Inkrementalni enkoder Iskra TGR-11-05I-1800 (broj impulsa)Sklop za učetverostručenje rezolucije 7200 imp/okr
BNB, BPB – brojila za neg. i poz. smjer brzine vrtnje (može i jedan up-down counter)fc = 1.536 MHzTc=2.1666 msMinimalna brzina 0.4 s-1
Prikaz mjerene vrijednosti na 12-bitovnom D/A pretvornikusignal iz μR-a s kojim počinje svaki ciklus mjerenja
67
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za pomak i brzinu
Honeywell’s Solid State Position SensorsOva familija Honeywell-ovih proizvoda sadržava digitalne i analogne detektore na principu Hall-ovog efekta, detektore brzine vrtnje na principu Hall-ovog efekta, te magnete.
Tipične primjene:-tempiranje paljenja - pomak ventila,-upravljanje u robotici - detektori struje,-detekcija pomaka i kuta zakreta, - sigurnosni sistemi.Proizvodi:SS 520 serija – dvostruki digitalni detektori pomaka na principu Hall-ovog efektaRP serija – detektori kuta zakreta na principu Hall-ovog efektaSR 16717 serija – detektori brzine vrtnje na principu Hall – ovog efekta
68
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Honeywell’s Infrared Products• Ova familija proizvoda bazira se na principima
poluvodičke i optičke elektronike. Prednost ovih detektora je što imaju veliku iskoristivost.
• Najviše se upotrebljavaju za: detekciju objekta, brojanje objekata na traci, detekciju pomaka i detekciju dozvoljene granice.
Tipične primjene:-printeri i fotokopirni strojevi,-sustavi za pohranu podataka,-sustavi za upravljanje pomacima,-skeniranje,-sustavi za mjerenje,-automatski sustavi za izvođenje.Proizvodi:SME/SMD serija – plastični i keramički detektoriHOA serija – transmisijski detektori
69
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za silu, naprezanje i ubrzanje
Korištenje Newtonovog zakona
- deformacija kao pokazatelj djelovanja sile
OPRUGE - PERA
Rastezanje
Vlačno naprezanje - sila što djeluje najediničnu površinu krutog tijela:
gdje je: E - Youngov modul elastičnostiε0 - trajna deformacija zbog prevelikog rastezanja
dll
ε =
F ma=
F E Hookeov zakonq
σ ε= =g0 gl
F
točka loma
područje korištenja
g
70
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za silu, naprezanje i ubrzanje
• Princip rada pera i detektora pomaka
• Deformacija prstenastog pera prenosi se polužnim sustavom na detektor pomaka
Fprstenasto pero
X2X1
x2=ax1
71
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
72
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
73
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
F
x kućište koje vibrira
pero zaprednaprezanje
utega
uteg mase m
kristal
uiz
74
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za silu, naprezanje i ubrzanjeAkcelerometri
Honeywell QA-700 Q-Flex Akcelerometer
Karakteristike:-analogni izlaz,-kompaktni dizajn,-hermetički brtvljeno kučište,-podesivi opseg mjerenja.
Tipične primjene:-simulatori upravljanja letenjem-radarski sustavi,-sustavi za upravljanje raketama,-detekcija potresa.
75
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za kaloričke veličine
MJERNI DETEKTORIZA TEMPERATURU
MJERENJE KOLIČINETOPLINE
MJERNI DETEKTORIZA KALORIČKE VELIČINE
TERMOELEMENTI
POLUVODIČKI
OTPORNIČKI
TERMOMETRI
KONTAKTNI
PIROMETRI
BESKONTAKTNI
76
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za temperaturuTemperatura - veličina koja izražava toplinsko stanje tijela
Toplina - energija u prijelazu između tijela različite temperature(toplinski tok ide s mjesta više temperature na mjesta niže temperature)Širenje topline: - prenošenje (konvekcija)
- vođenje (kondukcija)- zračenje (radijacija)
Temperatura se ne mjeri neposredno, već preko utjecajana promjenu: - obujma tijela
- električkog otpora vodiča i poluvodiča- elektromotorne sile- energije zračenja tijela
Konvekcija, kondukcija kontaktni termometriRadijacija radijacijski termometri (pirometri)
77
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Fourierov empirijski zakon vođenja topline
Λ – koeficijent prijenosa topline (W·m-2K-1) definira količinu topline koja seprenese, pri standardnim uvjetima u smjeru okomitom na površinu, pri razlicitemp. od 1 K (konstanta ili kontinuirana funkcija mjesta, neg. predznakoznačava da toplije tijelo gubi temperaturu)
- gustoća toplinskog toka (W·m-2),Θ - temperatura.
Toplinski tok M odgovara snazi (W)
- diferencijal površine skalarni produkt
q grad
Karakteristike prijenosa topline
= −Λ Θ
q
dA Φ = qdA
količina toplinevrijeme
Φ =
i ii
dqdn
λ Θ= − odnosno drugi oblik
78
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Prijenos topline konvekcijom – istovremeni se odvija makroskopski i mikroskopski prijenos topline (prvi zbog promjene mjesta čestica fluida, a drugi zbog sudaranja molekula)
U tehničkoj praksi najčešće se makroskopsko gibanje fluida ostvaruje prisilno, tj. pod djelovanjem nekog tehničkog uređaja: pumpe, ventilatora i sl.
Promatra se granica krute tvari i fluida (pretpostavka da postoji hipotetski mirujući sloj fluida na stijenki) – umjesto složenog proračuna koristi se empirijski Newtonov zakon za prijenos topline
smjer qn je smjer normale na površinu krutogtijela prema fluidu
11 - 12 ! gradijent (razlika između konstantne temperature krute stijenke i konstantne temperature dovoljno udaljene točke fluida)
" - koeficijent prijenosa topline (empirijski)
qn = −
Kontaktni termometri – prijelaz topline između fluida i krute stijenke (najčešći slučaj u praksi)
α( )Θ Θ1 2
79
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Kontaktni termometri
[ ]
0
( ) ( ) toplinski tok
0 (0) početni uvjeti( ) ( ) trenutak uranjanja termometra
u
u u
dc V A t tdt
tt S t
ρ αΘ= − Θ −Θ
= ⇒Θ = ΘΘ = Θ
Za tijelo volumena V, površine A te gustoće D i specifičnog toplinskog kapaciteta c vrijedi zakon održanja energije:
tj. promjena količine topline u volumenu V jednaka je toplinskom toku kroz površinu.
Za kontaktni termometar temperature θ(t) uronjen u fluid temperature θu(t) vrijedi:
∂∂
ρ λt
c dV qdA grad dAAAV
Θ Θ= − = ∫∫∫
(t), , V, c u(t)
detektor u obliku štapa
80
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Kontaktni termometri
[ ]0
0
/0 0
( ) ( )
( )(1 )
vrem. konstanta detektora
ili toplinski kapacitet detektora
ukupni koeficijent prijenosa topline( ) ( )(1 )
u
u
t Tu
cV s s A ss
sTss sT
cVTA
T c
T
t e
ρ α
ρα
α
−
Θ⎡ ⎤Θ −Θ = − Θ −⎢ ⎥⎣ ⎦Θ + Θ
Θ =+
=
↓→ ↓ ↑
=
Θ = Θ −Θ − +Θ
Primjenom Laplaceovog operatora
tT
10
1u
63% od narinute promjene
Dinamička karakteristika ovisi o konstrukciji (izvedbi) termometra
Osnovno načelo ugradnje: velikiprijenos topline iz materijala natermometar i mali odvod topline s termometra
81
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Kontaktni termometri
t
10
1u
t
10
1u
1u
10
t
zaštitnioklop
temperaturnoosjetljivo područje
zaštitnioklop
temperaturnoosjetljivo područje
Obratite pažnju naove stvari tijekomrada na laboratorijskimvježbama!
Opće pravilo:Svaki novi prijelaztopline je ujedno novavremenska konstanta
82
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Primjer regulatora temperature opremljenog s kontaktnim termometrom
SAMSON Tip 1• Temperaturni regulator namijenjen za
instalacije grijanja, za radne temperature od -10°C do 250°C, nazivne promjere ventila od DN15 do DN50, te nazivne tlakove PN 16 do PN 40.
• Kontaktni termometar nalazi se u sklopu ovog temperaturnog regulatora.
83
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Otpornički termometri
Pasivni detektoriIzrađuju se od sljedećih metala:Pt, NI, Cu, WOtpor se mijenja s temperaturom:
Detektori za pretvornike SIEMENS SITRANS TUpotrebljavaju se u svim područjima
mjerenja temperature u industriji.
[ ]
[ ]
R R A Bza manja mjerna podrucjai manju preciznost
R R
Θ
Θ
Θ Θ Θ Θ
Θ Θ
= + − + − +
= + −
0 0 02
0 0
1
1
( ) ( ) . . .
:
( )γ
84
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
SIEMENS RT2Otpornički termometar s elementom Pt100, za radne temperature do max. 400°C.
SIEMENS 2MT2010Otpornički termometar od materijala Pt100 za temperaturni opseg od –20 do 140°C i tlak do 32 bar.
85
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Instalacija otporničkog termometra u KTE Jertovec
86
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Poluvodički termometri
Pasivni detektori
Honeywell TD Temperature SensorsIzrada im se bazira na elementu siliciju. Nominalni otpor im je 2000 Ω, pri temperaturi 20°C. Opseg mjerenja im je –40 do 150°C.
R R eb
nelinearna ovisnost manja uporabau procesnoj tehnici
u rasponu od do K
b
ΘΘ Θ
Θ
=−
⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
⇒
− ⋅ − ⋅
−⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
− − −
0
1 1
02
2 2 1
0
3 10 6 10
konstanta ovisna o vrsti poluvodica
= -b
γ
γ
87
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Tipične primjene::-HVAC postrojenja – prostorije, cjevovodi, oprema za hlađenje,-motori – regulacija temperature ulja i zraka,-elektronički sklopovi – zaštita poluvodiča,-procesna industrija – regulacija temperatureRegistracija promjene otpora- instrument s ukriženim svicima- most (spoj s 2 ili 3 žice radi kompenzacije utjecaja otpora vodova –moguća duljina i
nekoliko stotina metara) Wheatstoneov most
Rv
R2
Rt
Rv Rv
R3 R4
Ri
RR
R RR R
RR
R R
R bazdaren u C
T v
v
T
3
4 2
3
42
2
1
=++
= ⇒ =
−
88
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mana - prijelazni otpor kliznikaRješenje problema - most sa samouravnoteženjem (servo princip)
Rv
R2
Rt
Rv Rv
R3-x
Ri
R3+x
M
R RR R R RR RR R
R xR x
RR
Rx
xR
velik nelinearno pokazivanje
t
T v
v
v
= += = =++
=−+
= −+
⎛⎝⎜
⎞⎠⎟⋅ +
⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
⇒
0
2 3 4 0
0
0
0
0
0 0
1
2 11
( )γ
γ
ΔΘ
ΔΘ
ΔΘ
89
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
TermoelementiSeebeckov efekt (1821) - elektromotorna sila javlja se na spojnim
krajevima dva različita vodiča uslijed razlike temperatura ! Toplinska energija u električnu energiju aktivni detektori
11
bizmut
antimon
12
u k kk k Seebeckovi koeficijenti
AB A B
A B
= − −−
( )( ),
Θ Θ1 2
Termoparovi:neplemenitiFe - konst. (do 700 oC)NiCr - Ni (do 1000 oC)NiCr - konst.plemenitiPtRh -Pt (do 1000 oC)
16001200800400 OC0
10
20
30
40
mV
FE - konst.
NiCr - Ni
PtRh - Pt
50
60
70
80
90
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Termoelementi
Pogreška u mjerenju - zbog nestabilnosti Θ2 (zagrijavanje priključne glave)
Cijeli vod od istog materijala pa je na poredbenom mjestu Θ2! tu se stalna temperatura održava:- termostatom- kompenzacijskom dozom (osjetljivi Cu vodovi koji kompenziraju napon)
1vodovi
izjednačenja
Cu vodovi
poredbeno mjestopriključna glava
2
91
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
TermoelementiKompenzacija mjerne pogreške kompenzacijskom dozom
A
B
Rcu
Rcu
poredbenomjesto
kompenzacijska doza
O ovom ćete dodatno naučitiradeći laboratorijsku vježbu
92
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Termoelementi
Honeywell Megopak ThermocouplesSastoje se od T/C žica s izolacijom od Magnezij oksida u oblozi od 316 SS ili
Inconel. Ti materijali su ukomponirani u jednu cjelinu, čime dobivamo detektor s malim promjerom, pogodan za mnoge primjene. Ta nam struktura omogućava da promjeri budu od 1/6” do 3/8”.
93
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Instalacija termoelementa u KTE Jertovec
94
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Instalacija termoelemenata u KTE Jertovec
95
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Pirometri
Princip rada pirometra – mjere radijaciju topline
PIROMETAR
OBJEKT
OBJEKTIV
BLENDA
FILTER OKULAR
DETEKTOR(višestruki
termoelement)
96
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
PirometriVrste pirometara (prema spektralnoj osjetljivosti)- spektralni- pojasni- pirometri ukupnog zračenja
- pirometri odnosa
Detektori u pirometrima mogu biti:- crni reagiraju na sve λ jednako (termoelementi, otpornički
termometri, temperaturno ovisni kapaciteti)- selektivni fotonski detektori (pod djelovanjem elektromagnetskog
zračenja oslobađaju se fotoni - mjerljiva električka pojava:- fotovodljivost- fotopotencijal- fotoelektromagnetska pojava
T T temp crnog tijelac=1
4ε
.
97
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Radijacijski pirometri
Primjena pirometara• visoke temperature iznad 1400 oC• mjerenje temperature na objektima malog toplinskog kapaciteta ili
loše toplinske vodljivosti• mjerenje temperatura koje se vrlo brzo mijenjaju • mjerenje temperature na pokretnim ili nepristupačnim objektima
Primjeri mjerenja:• površinske temperature plastike, keramike, tekstila, gume, papira ili
boje• temperature plašta od zračnih predgrijača i cementnih rotirajućih
peći• unutarnje temperature peći za loženje• u tunelskim pećima i pećima za kaljenje.
98
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Primjena:Primjena:ARDOMETER MP radijacijski pirometar
upotrebljava se za mjerenje elektromagnetske radijacije emitirane od objekta u temperaturnom opsegu od 0 do 2000°C.
SIEMENS ARDOMETER MPSIEMENS ARDOMETER MPradijacijski pirometar s integriranomdigitalnom elektronikom
ARDOCELL PSARDOCELL PSradijacijski pirometar - upotrebljava se za mjerenje temperature objekta u temperaturnom opsegu od –30 do 2500°C.
99
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerilo količine toplinePrijenos konvekcijom - nužan uvjet je razlika temperatura T = TD - TP
Mjerenje protoka Q
MJERILOKOLIČINETOPLINE
)Pi
TP
TD
potrošač(izmjenjivač topline)
dolazni vodnosilactopline(voda)
povratni vod
100
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerilo količine toplineKoličina topline u jedinici vremena (snaga):
Ukupna količina topline:
( )
( )( )
u i D P D P
D P
E mcT V cTd dV dTP V cT cT V cdt dt dt
P P P Q cT Q cT cQ T TP kQ T T kQ Tk c faktor topline
ρ
ρ ρ ρ
ρ ρ ρ
ρ
= =
= = +
= − = − = −
= − = Δ= −
E Pdt k Q T T dtt
t
D Pt
t
= = −∫ ∫1
2
1
2
( )
101
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerilo količine topline ALLMESS Integral-MK MaXX
Zahvaljujući modernoj ASIC-ovoj tehnologiji cjelokupna tehnologija je uspješno minijaturizirana, tako da se instrument može ugraditi u najmanje ugradne ormare (85mm). Zaokretnost za 360° kao i veliki LCD display omogućava operateru dobro očitavanje.Specijalan ASIC čip omogućuje mu Plug&Play tako da se i naknadno na računalsku napravu mogu priključiti različiti opcijski prekidači (kao npr. M-BUS, 4 vodomjera itd.).Uređaj može pokrivati mjernopodručje od cca 3 do 1200 l posatu. Mjerno temperaturno područje mu je 20 do 90°C, a maksimalni pogonski tlak je 16 bara.
102
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori tlaka
ZVONASTI MANOMETRI(ĆELIJE)
MANOMETAR SU-CIJEVI
TEHNIČKI DETEKTORITLAKA
MIJEHOVI
MANOMETRI SMEMBRANAMA
BOURDONOVA CIJEV
ELASTIČNI ELEMENTI ZAMJERENJE TLAKA
PNEUMATSKI DETEKTORRAZLIKE TLAKOVA
MJERNI DETEKTORITLAKA
103
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori tlaka
104
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori tlaka
105
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori tlaka
106
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori tlaka
107
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
108
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
109
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
110
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
111
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
112
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
113
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Elastični elementi za mjerenje tlakaManometri s Bourdonovom cijevi
WIKA tip 1 familija manometara – mjerno područje 0 -1000 bar
Primjena:-klimatizacija,-sanitarije i tehnika grijanja,-medicina,-pneumatika,-autoindustrija.
114
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
b) Manometri s membranama
WIKA tip 4 familija manometara-- mjerno područje 0 do 40 bar
Primjena:-kemijska i petrokemijska industrija,-pumpe,-kompresori,-automobilska industrija,-industrija proizvodnje cementa.
115
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Manometri s mijehom
WIKA tip 5 familija manometara – manometri za apsolutni tlak – mjerno područje od 0 do 25 bar
Primjena:-laboratoriji,-vakuumska tahnika,-klimatizacija,-prehrambena industrija
116
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
117
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
118
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Detektori za mjerenje razine
DETEKTORI SPLOVKOM
DETEKTORI SRONILOM
HIDROSTATSKEMETODE
KAPACITIVNIDETEKTORI
DETEKTORI ZAMJERENJE RAZINE
119
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
120
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
121
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
122
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Hidrostatički detektori razine
SIEMENS SITRANS P
Koristi se u rezevoarima ili posudama s direktnim priključenjem ili s priključenjem
pomoću prirubnica.Nominalni tlakovi su do PN 420 za
direktno priključenje, odnosno Pn 40s priključenjem pomoću prirubnica.
123
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Izvod izraza (u prilogu)
124
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
125
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Kapacitivni detektori razine
Milltronics MercapPrimjenjuje se u ekstremnim uvjetima
visokih tlakova i temperatura. Kučišta su izrađena takvom tehnologijom, da su zaštićeni od pare, kondenzata, korozije, pepela itd.
126
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Ultrazvučni detektori razine
Milltronics Probe – kombinirani detektor sa elektronikom u
jednom pakovanju za jednostavno i pouzadano mjerenje u zatvorenim posudama.
127
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Radarski detektori razine
Milltronics IQ Radar 160Primjenjuje naprednu impulsnu radarsku tehnologiju za
provođenje pouzdanog mjerenja i održavanja konstantne razine u tekućinama i smjesama. Neosjetljiv je na temperaturne i atmosferske uvjete, turbulenciju, miješanje, paru itd.
Primjenjuje se u agresivnim i opasnim primjenama.
128
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
SIEMENS LR
To je visoko frekvencijski radarski pretvornik s detektorom razine za visoku preciznost i široka područja mjerenja u procesnoj industriji..
129
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Detektori protoka fluida
MJERENJE POMOĆUPRIGUŠNICE
MJERENJE POMOĆUU-CIJEVI
MJERENJE POMOĆUMJERNOG ZASLONA
NOVIJA MJERILATLAČNE RAZLIKE
DETEKTORI PROTOKAFLUIDA
130
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Detektori protoka fluida
131
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Detektori protoka fluida
132
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
133
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
134
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
135
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
136
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
I
)p
Q p potrebno korjenovanje skale~ Δ →
137
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
138
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Detektori protoka s prigušnicom, U-cijevi i mjernim zaslonom
SIEMENS SITRANS F 0Univerzalni mjerni instrumenti za tekućine,
plinove i pare. Daje precizne rezultate čak i kod velikih promjera, i kod visokih tlakova i temperatura.
SIEMENS F IMehanički instrumenti za mjerenje protoka
kod tekućina i plinova.
139
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Elektromagnetski detektori protoka
SIEMENS SITRANS F MUpotrebljavaju se za mjerenje protoka
medija koji je električki vodljiv, počevši od 0.008 μS/cm. Medij može biti homogena tekućina bez ili sa suspendiranim česticama, talozima, mrljama i ljepilima.
Mogući su protoci do 12 m/s. Promjeri su od DN 2 do DN 2000 s prirubnicama.
Oplatni materijal je mekana i tvrda guma, NOVOLAK za argesivne medije do 130°C, i PTFE za temperature do 180°C.
140
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Ultrazvučni detektori protoka
SIEMENS SITRANS F USUltrazvučni “inline”
protokomjeri s novim oblikovanim signalom se upotrebljavaju za mjerenje protoka električki vodljivih i nevodljivih fluida.
Glavna primjena ovih protokomjera je u kemijskoj i petrokemijskoj industriji u potencijalno eksplozivnoj atmosferi, te u farmaceutskoj industriji i energetici.
141
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Protokomjeri s promjenljivim mjernim opsegom
SIEMENS SITRANS F VADetektori s promjenjivim opsegom mjerenja,
primjenjuju se kod tekućina i plinova, za protoke od 1 l/h do 100 m3/h. Veličine priključka su od G ¼” do G 2”. Maksimalni tlak je 40 bar uz maksimalnu temperaturu 150°C.
142
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Rotacijski protokomjeri
SIEMENS SITRANS F RKoristi se za mjerenje protoka kod tekućina. Priključci su mu DN 15 do DN 80, a
maksimalni tlak PN 63. Temperaturni opseg medija mu je od –30 do 250 °C.
143
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni detektori za kemijske veličine
• Mjerni detektori pH vrijednosti• Mjerni detektori vlažnosti• Mjerni detektori S, CO, CO2
144
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
• pH (potencijal vodika), je mjera kiselosti ili bazičnosti vodene otopine, tj. govori da li je otopina kisela ililužnata pH vrijednost jednaka je negativnom logaritmu koncentracije iona vodika u otopini –neutralna otopina (voda) ima pH vrijednost 7
• Kiseline su jače što je pH manji, a baze što je pH veći
Mjerni detektori pH vrijednosti
lužnatokiselo
0 7 14
145
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Mjerni član za mjerenje pH vrijednosti• Sastoji se od:
– pH metra– pH elektrode– referentne elektrode
• pH metar– mjeri razliku potencijala između pH elektrode i referentne elektrode– napon koji detektira, pretvara u normirani strujni signal 0 - 20 mA
• pH elektroda– potencijal se mijenja s promjenom koncentracije iona H3O+ u otopini– važna uloga pH elektrode je da sav napon koji ona inducira potječe od H3O+ iona
inducirani napon direktno proporcionalan udjelu iona H3O+
• referentna elektroda– inducira konstantan napon neovisno o kakvoći otopine
146
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Referentnaelektroda Ph elektroda
Vrlo često u praksi se koristi kombinirana elektroda koja u jednom tijelu sadrži i referentnu i mjernu elektrodu
147
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Računanje napona pH metra prema Nernstovoj jednadžbi
gdje su:U - potencijal izmjeren između elektrodaUo - standardni potencijal ovisan o konstrukcijiR - plinska konstanta (8.314 JK-1mol-1)T - apsolutna temperatura (K)zi - naboj jednog ionaF - Faradayeva konstanta (96 484.56 Cmol-1)
[ ]0 3
2.303 logi
RTU U H Oz F
+= +
148
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Kalibriranje sonde pH metra
Prije korištenja pH metra u realnim sustavima treba sondukalibrirati, tj. s neutralnom otopinom podesiti nulu, a nakon toga s referentnim otopinama (poznati pH) odrediti osjetljivost sonde
149
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Proizvođači pH senzora
• veliki broj proizvođača detektora pH vrijednosti
• SENSOREX • pH Range: 0-14 (ORP electrodes +/-2000 mV)
• Speed of Response: 95% in less than one second
• Temperature Range: 0-100 C
• Pressure Range: 0-100 psig
• Cable: Low noise coaxial, 76 mm (30 inches) longer length on special orders
• Connector: US Standard/Beckman, BNC or others
150
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
QUANTUMModeli s odgovarajućim pretvornicima: Q25P i Q45P
• Measuring Range: 0 to 14.00 pH• Sensitivity: 0.002 pH• Stability: 0.02 pH per 24 hours, non-
cumulative• Wetted Materials: PEEK, ceramic, titanium,
glass, Viton, EDPM (optional: 316 stainless steel with 316SS body)
• Temperature Compensation: Pt1000 RTD• Sensor Cable: 6 Conductor plus 2 shields• Temperature Range: -5 to +95 °C (23 to 203 °F)• Pressure Range: 0 to 100 psig• Maximum Flow Rate: 10 feet (3 meters) per second• Max. Sensor-Transmitter Distance 3000 feet (914 meters)• Sensor Body Options: 1” NPT convertible, 1Ľ”
insertion, 1˝” or 2” sanitary style• Weight: 1 lb. (0.45 kg)
Karakteristike Q25P
151
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
ZULLIGModel PHZB-25 – Korišten za ekspertno vođenje ribnjaka
Karakteristike sonde:• Sonda se priključuje na
mjerni uređaj s lokalnim digitalnim prikazom
• Može se dalje signal slati preko RS 485 serijske veze
• Samočišćeća sonda (sustav rotirajućih mehaničkih noževa za skidanje mulja i algi)
152
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Ekspertno vođenje ribnjaka
PC Server
PC Klijent
INTERNET
TCP/IP
TCP/
IPRS4
85 +
Rac
kbus
pro
toko
l
Ribnjak
pH, T
ulazno-izlaznajed inica
aplikacijaza
uzgoj riba
kisik,T
mjerniuređaji
informa čkikabel
ti
aerator
Ribnjak
pH, T
ulazno-izlaznajed inica
kisik,T
mjerniuređaji
aerator
153
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Programska aplikacija s prikazom trenda pH vrijednosti
154
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
MJERNI PRETVORNICI
155
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
MJERNI PRETVORNICI
PNEUMATSKI MJERNIPRETVORNICI
ELEKTRIČNI MJERNIPRETVORNICI
HIDRAULIČKIMJERNI PRETVORNICI
KOMBINIRANIMJERNI PRETVORNICI
MJERNIPRETVORNICI
Podjela prema karakteru pomoćne energije:
156
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
157
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
158
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
159
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
160
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
161
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
162
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
163
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
164
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
165
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
166
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
167
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
168
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
169
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
PRETVORNICI SIGNALA
PNEUMATSKO-ELEKTRIČNI (P/E)
PRETVORNICI
ELEKTRIČNO-PNEUMATSKI (E/P)
PRETVORNICI
UNIVERZALNIPRETVORNICI
PRETVORNICISIGNALA
170
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
171
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
172
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
Ri
173
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
174
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
175
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
176
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
177
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
P/E PRETVORNICI SIGNALA
SIEMENS SITRANS TFPrimjenjuje se u prljavim i vlažnim mjestima. Ima optički programabilni
digitalni indikator.
178
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
E/P PRETVORNICI SIGNALA
179
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
E/P PRETVORNICI
SIGNALA
180
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
E/P PRETVORNICI SIGNALA
181
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
E/P PRETVORNICI SIGNALASIEMENS SIPART PS2E/P pretvornici, koji se upotrebljavaju u elektroničkim sustavima za
upravljanje, za upravljanje linearnim ili djelomičnim okretom pokretača.
182
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
UNIVERZALNI PRETVORNIK SIGNALA
SIEMENS SITRANS TWPrikladan je za sve vrste temperaturnih
mjerenja, kao i mjerenja struje, napona i otpora. Ima galvansku zaštitu u svim krugovima. Izlazni signal mu je 0/4 do 20 mA sa HART-om. Može se programirati putem PC-a preko SIMATIC PDM-a. Ima priključak za dvije ili četiri žice.
183
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
HIDRAULIČKIMOTORI
HIDRAULIČKIVENTILI
IZVORI SNAGE(PUMPE)
HIDRAULIČKIIZVRŠNI ČLANOVI
PNEUMATSKIMOTORI
REGULACIJSKI VENTILII ZASUNI
PNEUMATSKIIZVRŠNI ČLANOVI
ELEKTRIČKI MOTORI
TIRISTORSKA ITRANZISTORSKA POJAČALA
ELEKTRIČKIIZVRŠNI ČLANOVI
IZVRŠNIČLANOVI
184
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
185
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
186
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
187
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
IZVRŠNI ČLANOVI
188
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
IZVRŠNI ČLANOVI
189
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
IZVRŠNI ČLANOVI
190
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
IZVRŠNI ČLANOVI
191
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
IZVRŠNI ČLANOVI
192
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
PNEUMATSKI MOTORI
193
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
PNEUMATSKI MOTORIΣFF F F F FF Sp
F m d x tdt
F k x x x prednapetost pera
F dx tdt
suho trenje zanemareno
F F F F F
m d x tdt
k x x dx tdt
Sp F
RC dpdt
p p
slijedi izvod poslijednje jednadzbe
u m k t v
u
m
k
t
m k t u v
v
u
=− − − − ==
=
= + −
=
+ + = −
+ + + = −
+ =
⇒
00
2
2
0 0
2
2 0
( )
( ) ( )( ) ( )
( ) ( ) ( )
:
ρ
ρ
194
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
PNEUMATSKI MOTORI
masa zraka u nekom volumenu je tlakudmdt
C dpdt
dmdp
dpdt
C dmdp
mp
mp
dmdt
f p R pdmdt
dmdt R
pR
p p
C dpdt R
p p RC dpdt
p p
u
u u
proporcionalna
= = ⇒ = ≅ =
= ⇒ = ⇒ = = −
= − ⇒ + =
ΔΔ
ΔΔ
Δ( ) ( )
( )
1 1
1
195
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
PNEUMATSKI MOTORI
196
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
197
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
PNEUMATSKI MOTORI
a) tlak zatvara ventil b) tlak otvara ventil
JEDNOSTAVNI MEMBRANSKI MOTORI
198
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
MEMBRANSKI MOTOR S POZICIONEROM
zrak
ulazizlaz
poluga
motorpneum.pojačalo
opruga
mijeh
sapnica +odbojna pločica
199
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
• Pneumatski membranski motor u sklopu regulatora tlaka SAMSON tip 41-23.
• Maksimalna radna temperatura mu je 350°C, a tlak je PN 16 do PN 40. Predviđen je za radni medij: para, voda i ostale tekućine, ulje, zrak i negorive plinove.
• Primjenjuje se u procesnim postrojenjima, kriogenici, te u sustavima grijanja, ventilacije i klimatizacije.
Pneumatski motori
200
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
REGULACIJSKI VENTILI I ZASUNI
2
2 21 2
,površina presjeka,
v - srednja brzina protjecanjaBernoullijev poučak:
v .
v v
v vQ v S v S v SQ protokS
p konst
p p p
ρ
ρ ρ
= = =
−−
+ =
+ = + + Δ
1 1 2 2
1 2
2
2 2
201
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
REGULACIJSKI VENTILI I ZASUNI
202
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
203
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
204
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
0.1
1
0.5
0.5 1
M
h
LINEARNAM = M0 + mh
M0 - rel. koef. protoka za h=0 (nesavršeno zatvaranje - curenje)
0.1
1
0.5
0.5 1
M
h
ISTOPOSTOTNAM = M0 e
nh
h - relativni hodUz h=1 i M=1 --> n=ln (1/M0 )Kod malog toka malepromjene,kod većeg veće
0.02
0.05
linearni
h - relativni hodm - nagib linearne kar. protokaUz h=1 i M=1 --> m=1 -M0
0.1
1
0.5
0.5 1
M
h
POLINOMSKAM = M0 + C0h+0.2h2-0.29h3+0.1h4+0.38h5
h - relativni hodUz h=1 i M=1 --> C0=0.61 -M0
205
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
206
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
pu
pi
)pv
)p100)p
)pp
pi
)p)pvpu
pumpa cjevovodventil
potrošač
)p0
Pogonske karakteristike regulacijskih ventila
207
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Pogonske karakteristike regulacijskih ventila
QQ p
p
relativni koeficijent protoka ventilaparametar koji ovisi o konstrukciji ventila
= =⎡ ⎤ ⎡ ⎤Δ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ − +Ψ −⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟Δ Φ Φ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣ ⎦
Φ −Ψ −
2 2100100
0
1 1
1 11 1 1 1
208
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Pogonske karakteristike regulacijskih ventila
Q = )p100/)p0
0.2 0.6 1.00.80.4
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.10.3
0.6
Q=1
Q/Q100
h
LINEARNE M=M0+(1-M0)h
0.2 0.6 1.00.80.4
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.1
0.30.6
Q=1
Q/Q100
h
ISTOPOSTOTNE M=M0enh
0.2 0.6 1.00.80.4
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.1
0.3
0.6
Q=1
Q/Q100
h
POLINOMSKE M=M0+C0h+0.2h2--0.29h3+0.1h4+0.38h5
Može se uočiti da se s polinomskom karakteristikom ventilapostižu pogonske karakteristike koje su simetrične u odnosuna idealnu pogonsku karakteristiku (označenu crtkano).
209
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
210
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
211
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
212
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
213
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Regulacijski ventili i zasuniARI ARMATUREN FABA LongLife– zaporni ventil
ARI ARMATUREN SAFE – sigurnosni ventil
214
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
GESTRA PA/MPA – miješajući ventil ARI ARMATUREN STEVI 450– električki upravljani ventilIma samozatvarajuće djelovanje. Otvaranje mu je naglo
kako bi se lakše izbacile naslage mulja sa dna kotla. Konstrukcija pneumatskog pogona je izvedena tako da u slučaju nepostojanja komprimiranog zraka u postrojenju moguće koristiti i vodu iz gradske mreže kao radni medij.Radni tlakovi su mu PN 40 do PN 250, a promjeri priključka DN 20 do DN 50.
215
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
GESTRA DISCO– protupovratni ventili tip RK
Izveden je u međuprirubničkoj izvedbi prema DIN, ISO ili ANSI standardima. Ima mogućnost ugradnje u svim položajima. Široka mu je primjena za razne vrste medija: tekućine, plinovi, para,kiseline, lužine, morska voda. Ugrađuje se u postrojenjima grijanja i klimatizacije, te u kemijskoj, naftnoj, prehrambenoj i farmaceutskoj industriji i brodogradnji.Radni tlakovi su mu PN 6 do PN 160, a dimenzije priključka Dn 15 do Dn 200.
GESTRA UNIVAM – leptiraste zaklopke
Centrično uležištene zaklopke s mekim brtvljenjem u međuprirubničkoj izvedbi prema standardima DIN, ISO ili ANSI. Imaju široko područje primjene: vodoopskrbni
sustavi, priprema i odvodnja otpadnih voda, prehrambena, petrokemijska i farmaceutska industrija.
Mogu biti opremljeni različitim vrstama upravljanja: ručnom polugom, reduktorom sa ručnim kolom, te
elektromotornim ili pneumatskim pogonom.
216
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
217
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
218
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
WILO - Star – RS –CIRKULACIJSKA PUMPA
Karakteristike:- jednostruka horizontalna centrifugalna pumpa- 3 brzine vrtnje- kučište može biti iz bronce ili iz lijevanog željeza, rotor je iz GF – PP, a vratilo iz nehrđajućeg čelika- radni fluid može biti: voda ili mješavina vode i glikola u omjeru 1:1- brzina vrtnje 1100 do 2200 okr/min- temperatura radnog medija: -10°C do 110°C- maksimalni radni tlak 10 bar- pokreće ju jednofazni dvopolni asinhroni motorPrimjena:- sustavi za grijanje, hlađenje i klimatizaciju ( kao cirkulacijska i recirkulacijska pumpa)
219
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
220
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
221
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
222
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
223
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
224
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
)P
Q
)P - pad tlaka kodotvorenih kanala
hidrauličkog ventila
225
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
Električkimotor
Upr. signal
potenciometar
Hidrauličkiklipni motor
Pov. veza
Hidraulički servoventili – analogni elementi
U kombinaciji s električkimulaznim signalom elektrohidraulički servo sustav
226
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
X
ULJE
Y
PaPi Pa
Y
S1
p1
S2
p2
dovod(visokotlačni)
odvod(niskotlačni)
Pi
Pi
P1
Simbol ventila
227
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
dy (izlaz) y
mk
S2
Pi P1
S1
PaPa
Pi
x (ulaz)
motor
ventil
(pomoćni izvor)
odvod (niski tlaku sabirniku)
228
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
O pomaku ventila ovisiveličina otvora odnosnoopseg otvora
229
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
230
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
231
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
232
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
233
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
234
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
235
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
236
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
237
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
238
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
239
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
240
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja
241
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva Elementi sustava automatizacijeZavod za automatiku i računalno inženjerstvo Predavanja