SENSORYKA POJAZDOWA
Transkrypt
SENSORYKA POJAZDOWA
SENSORYKA POJAZDOWA Wykład 1 WYDZIAŁ MECHANICZNY Mechatronika, rok III, sem. 6 Rok akademicki 2012/2013 O czym to będzie ? Droga Prędkość obr. kół Prędkość Poziom paliwa Przyspieszenie Stan klocków ham. Zużycie paliwa Podciśnienie w kol. dolotowym Temp. otoczenia Temp. w kabinie Temp. silnika Temp. oleju Kontrola włączników: światła, drzwi, itd. Ilość paliwa Stężenie O2 … Wykładowca • Dr inż. Robert Czabanowski • Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn • Zakład Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych • Budynek B-5, pokój 16 • Tel.:(071) 320 28 37 • Fax: (071) 322 76 45 • E-mail: [email protected] • WWW: http://robert.czabanowski.w.interia.pl • Konsultacje: Wtorek 15:15 – 17:00 Czwartek 13:15 – 15:00 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. 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 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 Zawartość tematyczna wykładu cd. • MEMS – konstrukcje, technologie i aplikacje • Filtrowanie, obróbka i transmisja sygnałów pomiarowych • Źródła błędów • Interfejsy komunikacyjne • Wzmacniacze sygnałów • Wielofunkcyjne karty pomiarowe 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 Warunki zaliczenia kursu • Uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium zaliczeniowego • Bonus za zadanie dodatkowe (!!!) 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 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; ... 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 ... Literatura cd. Referaty konferencyjne • Metody Doświadczalne w Budowie i Eksploatacji Maszyn • Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych • ... Literatura cd. Specjalizowane/tematyczne serwisy WWW: • http://www.automatyka.pl • http://www.psa.pl/ • http://www.automatykaonline.pl/ • http://www.silnik.pl/ • http://www.falowniki.com/ • .... Literatura cd. Katalogi firm (również serwisy WWW) • Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH • Kistler • National Instruments • ... 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 2001. • 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. 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) 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 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 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 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 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 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 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 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 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. Sygnały pomiarowe - podział • zdeterminowane – sygnały, których wartości są określone jednoznacznie w każdej chwili czasu • losowe/stochastyczne – wartości nie można przewidzieć w wybranej chwili Sygnały standardowe (elektryczne) a) analogowe • napięciowe: 0 – 10 V ±10 V ±5V • prądowe: 0 – 20 mA 4 – 20 mA b) cyfrowe • TTL • CMOS