SENSORYKA POJAZDOWA. Wykład 1. WYDZIAŁ MECHANICZNY Mechatronika, rok III, sem. 6 Rok akademicki 2012/2013

Transkrypt

1 SENSORYKA POJAZDOWA Wykład 1 WYDZIAŁ MECHANICZNY Mechatronika, rok III, sem. 6 Rok akademicki 2012/2013

2 O czym to będzie? Droga Prędkość Przyspieszenie Zużycie paliwa Temp. otoczenia Temp. w kabinie Temp. silnika Temp. oleju Prędkość obr. kół Poziom paliwa Stan klocków ham. Podciśnienie w kol. dolotowym Kontrola włączników: światła, drzwi, itd. Ilość paliwa Stężenie O 2

3 Wykładowca Dr inż. Robert Czabanowski Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Zakład Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych Budynek B-5, pokój 16 Tel.:(071) Fax: (071) robert.czabanowski@pwr.wroc.pl WWW: Konsultacje: Wtorek 15:15 17:00 Czwartek 13:15 15:00

4 Cel kursu Kurs ma na celu zapoznanie słuchaczy z nowoczesnymi sensorami i technikami pomiarowymi stosowanymi w systemach sterowania układów mechatronicznych oraz badaniach wielkości mechanicznych i niemechanicznych. Dać umiejętności doboru i integracji sensorów w układach mechatronicznych oraz projektowania i diagnostyki systemów pomiarowych.

5 Zawartość tematyczna wykładu Wprowadzenie, definicje Sygnały standardowe Sensory proste i inteligentne Własności statyczne i dynamiczne sensorów Fizyczne zasady działania sensorów Charakterystyki statyczne i dynamiczne elementów systemu pomiarowego

6 Zawartość tematyczna wykładu cd. Przetworniki tensometryczne i indukcyjne Sensory temperatury, przemieszczenia liniowego i kątowego, prędkości oraz przyspieszenia Sensory optyczne Przetworniki niekonwencjonalne Ocena jakości sygnału pomiarowego Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe

7 Zawartość tematyczna wykładu cd. MEMS konstrukcje, technologie i aplikacje Filtrowanie, obróbka i transmisja sygnałów pomiarowych Źródła błędów Interfejsy komunikacyjne Wzmacniacze sygnałów Wielofunkcyjne karty pomiarowe

8 Zawartość tematyczna wykładu cd. Komputerowe systemy akwizycji, wizualizacji i obróbki danych pomiarowych (CATMAN i LabView) Automatyzacja pomiarów Aplikacje układów pomiarowych w układach mechatronicznych Systemy monitorowania stanu maszyn roboczych i pojazdów przemysłowych

9 Warunki zaliczenia kursu Uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium zaliczeniowego Bonus za zadanie dodatkowe (!!!)

10 Literatura Wydawnictwa zwarte Czasopisma Referaty konferencyjne, prace doktorskie Normy (PN, ISO, DIN i inne) Specjalizowane/tematyczne serwisy WWW Katalogi firm (w tym: serwisy WWW) Dokumentacje techniczne elementów i urządzeń

11 Literatura cd. Wydawnictwa zwarte Zajda Z., Żebrowski L.: Urządzenia i układy automatyki, skrypt PWr,Wrocław, 1993; Klimesz J., Solnik W.: Urządzenia automatyki: ćwiczenia laboratoryjne, skrypt PWr, Wrocław, 1991; Styburski W.: Przetworniki tensometryczne. Konstrukcja, projektowanie, użytkowanie, WNT, Warszawa, 1971; Szumielewicz B., Słomski B., Styburski W.: Pomiary elektroniczne w technice, WNT, Warszawa, 1982; Missalowa J., Missala T.: Elektryczne pomiary wielkości mechanicznych, PWN, Warszawa, 1971; Kwaśniewski J.: Wprowadzenie do inteligentnych przetworników pomiarowych, WNT, Warszawa, 1993; Adam W., Busch M., Nickolay B.: Sensoren fuer die Produktionstechnik, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 1997; Monitorowanie ostrza skrawającego. Metody konwencjonalne i sieci neuronowe, WNT, Warszawa, 1996; Nawrocki, W.: Sensory i systemy pomiarowe, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2001r;...

12 Literatura cd. Czasopisma MECHANIK ENERGETYKA ELEKTRONIZACJA POMIARY AUTOMATYKA KONTROLA PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA APARATURA BADAWCZA I DYDAKTYCZNA LABORATORIA, APARATURA, BADANIA MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY BIOMETRIKA INŻYNIERIA I APARATURA CHEMICZNA GIT LABOR-FACHZEITSCHRIFT LABORATORIUM REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS...

13 Literatura cd. Referaty konferencyjne Metody Doświadczalne w Budowie i Eksploatacji Maszyn Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych...

14 Literatura cd. Specjalizowane/tematyczne serwisy WWW:

15 Literatura cd. Katalogi firm (również serwisy WWW) Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH Kistler National Instruments...

16 Definicje sensor (łc. ten, który odczuwa od sentire, sensum czuć, odczuć ) 1. tech. łącznik elektr. sensorowy. 2. czujnik; sensorowy przełącznik (wyłącznik) s. przełącznik (wyłącznik) elektr., działający pod wpływem impulsu cieplnego, świetlnego itp. Słownik Wyrazów Obcych, Wydawnictwo Europa, pod redakcją naukową prof. Ireny Kamińskiej-Szmaj, autorzy: Mirosław Jarosz i zespół. Rok wydania czujnik (angielskie sensor), w systemach czasu rzeczywistego cyfrowy lub analogowy element automatyki występujący między sterowanym urządzeniem a komputerem (mikrokontrolerem), wysyłający do komputera sygnały o stanie urządzenia. Słownik Encyklopedyczny Informatyka, Wydawnictwa Europa. Autor - Zdzisław Płoski. Rok wydania 1999.

17 Definicje cd. czujnik/sensor/przetwornik pomiarowy pierwszy element łańcucha/toru pomiarowego przekształcający wielkość mierzoną w sygnał pomiarowy pomiar odwzorowanie obrazu rzeczywistości w obraz abstrakcji (mat.) lub proces przetwarzania informacji o wielkości mierzonej w celu otrzymania wyniku ilościowego (przez porównanie z jednostką miary)

18 Definicje cd. jednostka miary wartość danej wielkości umownie przyjętą jako mającą wartość liczbową równą jedności sygnał przebieg (funkcja czasowa) dowolnej wielkości fizycznej, mający dwa elementy charakterystyczne: nośnik (s. mechaniczne, pneumatyczne, świetlne, elektryczne) i parametr informacyjny

19 Definicje cd. tor pomiarowy droga przebiegu sygnału od jego źródła, które stanowi badane zjawisko fizyczne, poprzez człony przetwarzające, porównujące i elementy transmisyjne do urządzeń wyjściowych, przy pomocy których uzyskuje się zobrazowanie wyników pomiarów metoda pomiaru zasada porównywania zastosowana przy pomiarze

20 Definicje cd. system pomiarowy zestaw spełniających określone funkcje i współpracujących ze sobą przyrządów pomiarowych i urządzeń dodatkowych - przeznaczonych do zbierania, porównywania, rejestracji i przetwarzania sygnałów o mierzonych wielkościach fizycznych umożliwiających określenie stanu obiektu badanego

21 Systemy pomiarowe analogowe przetwarzanie sygnału nie zmienia jego ciągłego charakteru, a wynik pomiaru przedstawia się w postaci odczytywanych lub rejestrowanych - najczęściej w funkcji czasu sygnałów analogowych cyfrowe występuje dyskretyzacja sygnału analogowego (przetwarzanie analogowo-cyfrowe), a wynik przedstawia się w postaci cyfrowej

22 Systemy pomiarowe cd. Schemat systemu pomiarowego spełniającego funkcje : pomiarową zbieranie sygnałów informacyjnych z obiektu badanego informatyczną przetwarzanie informacji (danych) sterującą oddziaływanie nastawcze na obiekt badany

23 Metody pomiaru bezwzględne bazujące na równaniu definicyjnym mierzonej wielkości porównawcze bazujące na porównaniu mierzonej wartości tej samej wielkości różnicowe polegające na pomiarze niewielkiej różnicy między mierzoną i znaną wartością tej samej wielkości

24 Metody pomiaru cd. Ze względu na sposób otrzymywania wyników pomiaru metody pomiaru dzielimy na: bezpośrednie wynik pomiaru jest równoznaczny z odczytanymi wskazaniami mierników wyjściowych pośrednie wynik pomiaru otrzymuje się po wykonaniu określonych działań matematycznych na wartościach odczytanych

25 Sygnały pomiarowe ciągłe mogą zmieniać się w dowolnej chwili nieciągłe może zmieniać się w chwilach określonych, często odległych od siebie sygnały analogowe parametr informacyjny może przyjmować dowolne wartości w określonych z nieprzeliczalnego zbioru wartości sygnały dyskretne parametr informacyjny ma charakter skwantowany o skończonej liczbie wartości zawartych w określonych granicach sygnały cyfrowe sygnały skwantowane przedstawione w postaci ciągu elementów informacyjnych odwzorowujących liczbę

26 Sygnały pomiarowe cd. Podczas pomiaru (w sensorze lub elementach toru pomiarowego) ulegają zmianom cechy jakościowe, ilościowe i morfologiczne sygnału niezbędne do otrzymania informacji o wielkości mierzonej w odpowiednim czasie i pożądanej formie.

27 Sygnały pomiarowe - podział zdeterminowane sygnały, których wartości są określone jednoznacznie w każdej chwili czasu losowe/stochastyczne wartości nie można przewidzieć w wybranej chwili

28 Sygnały standardowe (elektryczne) a) analogowe b) cyfrowe napięciowe: 0 10 V ±10 V ±5V prądowe: 0 20 ma 4 20 ma TTL CMOS