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