Karakteristike i struktura senzora i pretvarača

1. Karakteristike i struktura senzora i pretvarača Pretvarač kao izvor informacija. Podela u dve velike grupe: merni sistemi kontrolni sistemi Osnovne karakteristike i osobine: vrednosti merene princip rada konstruktorske karakteristike radne karakteristike karakteristike pouzdanosti

2. Merne veličine Osnovne jedinice Medjunarodnog sistema jedinica

3. Izvedene jedinice fizičkih veličina Linearni i ugaoni pomeraj, kretanje, dužina i gustina Linearna ili ugaona brzina Ubrzanje i trzaj Uspon (nagib) i brzina promene nagiba Naprezanje i istezanje Torzija-Moment Pritisak Zvučni pritisak Protok Nivo tečnosti Vlažnost, vlaga i tačka rose Vakuum Gustina i specifična težina Viskoznost fluida Temperatura Intenzitet toplotnog zračenja i toplotni fluks Jačina svetlosti Napon, elektrostatičko naelektrisanje (kapacitivnost), jačina električne struje, elktrična snaga, proteklo vreme i frekvencija Jačina magnetnog polja i gustina fluksa Radioaktivnost Hemijske osobine i hemijski sastav

4. Podvrste mernih veličina – pritisak: apsolutni, manometarski, diferencijalni, barometarski, atmosferski, statički ili dinamički. Merena veličina kao vektor – ubrzanje: u jednom dva ili tri pravca.

5. Primer: merenje temperature 1- gasom ispunjena ampula 2 - kapilarna cev 3- membrana osetljiva na pritisak 4 - nosač 5 - naponska traka

6. Metode pretvaranja

7. Redni broj Promena ... Koja je posledica promene ... 1 2 3 2 samo-induktivnosti ili medjusobne induktivnosti • Dužine linija magnetnih polja (trajektorija) • Površine preseka magnetnih linija • Permeabilnosti feromagnetika induktivne sprege dva ili više kalema

8. Redni broj Promena ... Koja je posledica promene ... 1 2 3 3 kapacitivnosti • Odstojanje izmedju dve elektrode, koje čine kondenzator • Dielektrične konstante, usled pomeranja (izvlačenja) materijala visoke dielektrične kondstante, koji se nalazi izmedju elektroda kondenzatora • Podudarnost prostora izmedju dve elektrode, koje čine kondenzator 4 naelektrisanja • proces jonizacije gasova izloženih zračenju

9. Redni broj Promena ... Koja je posledica ... 1 2 3 5 napona ili struje • Relativne pozicije provodnika i linija magnetnog polja • Temperature spoja dva provodnika različitog materijala (Zibekov (Seebeck) efekat u termoparovima) • Naelektrisanja u kristalima koji su izloženi toploti (Piroelektrični (Pyroelectric) efekat) • Naelektrisanja u kristalima ili keramičkim materijalima koji su izloženi naprezanju (Piezoelektrični (Piezoelectric) efekat) • Uzračene svetlosne energije na površinup-n spoja poluprovodnika • Hemijske reakcije • Stvaranje suprotnog naelektrisanja na dva različita nenaelektrisana kontaktna metala (Efekatpotencijala kontakta (Contact-Potential)) • Kretanja tečnosti koja prolazi kroz stacionarnu tanku cev kada postoji gradijent električnog potencijala duž cevi (Elektrokinetički (Electrocineting)efekat)

10. Redni broj Promena ... Koja je posledica promene ... 1 2 3 6 napona ili struje generisane u elementu koji se napaja pomoćnim izvorom energije • Gradijenta el. Potencijala uz delovanje magnetnog polja pod pravim uglom u odnosu na smer struje (Halov (Hall) efekat). • Gradijenta električnog potencijala duž metalne trake izložene magnetnom polju vertikalno na njegovu ravan (Nernstov (Nernst) efekat). • Otpornosti i kapacitivnosti u provodniku usled polja stvorenog od strane susednog provodnika (efekat blizine (Proximity)) • Brzine emitovanja elektrona oslobodjenih sa osvetljene površine (efekat fotoemisije (Photoemissive))

11. Redni broj Promena ... Koja je posledica promene ... 1 2 3 7 optičkih osobina providnih (transparentnih) materijala • dvostruke refleksije kada je materijal izložen naprezanju (fotoelastični efekat (photoelastic)) 8 emisije svetlosti • zagrevanja nekih supstanci (napr. dijamanta) ispod temperature crvenog usijanja • hemijskih reakcija • Bombardovanjem brzim elektronima • Pobuda jakim električnim poljem • Pobuda fosfora elektromagnetnim radioaktivnim talasima koji imaju različite talasne dužine • Pobuda fosfora radioaktivnim česticama

12. Redni broj Promena ... Koja je posledica promene ... 1 2 3 9 veličine ili položaja tela • širenja i skupljanja tela u funkciji temperature • veličine ubrzanja • pritiska zagrejanih ili ohladjenih gasova u zatvorenim sudovima. • pritiska na membranama, mehovima, Bourdon_ovim cevima ili drugim elementima osetljivim na pritisak • ugaonog momenta (u žiroskopima)

13. Linearni položaj Potenciometar Kontaktni enkoder

14. Kapacitivni

15. Induktivni LVDT - linear variable differential transformer

16. Optički Laserski

17. Ugaoni položaj Magnesyn Optički enkoder

18. Synchro

19. Brzina Centrifugalni tahometar

20. Ubrzanje Akcelerometarski prekidač Akcelerometar sa mernim trakama

21. Nivo tečnosti

22. Ultrazvučni

23. Magnetni

24. Konstruktivne karakteristike

25. Merene Električne Mehaničke Probojni napon Nestabilnost pojačanja Izlaz Priključne tačke Napon bruma Sadržaj harmonika Šum Greška očitavanja

26. Radne karakteristike Podele u tri grupe: statičke dinamičke vezane za okruženje Statičke osobine:”Sobni” uslovirada, pretvarač nije izložen pomeranju, vibriranju ili potresima i gde se merena vrednost sporo menja. Dinamičke karakteristike:definišu odgovor pretvarača na vremensku promenu merene veličine. Okruženje: neoperativne i operativne, koje se odnose na osobine pretvarača posle i za vreme izlaganja specifičnim uticajem okoline.

27. Karakteristike pouzdanosti Najvažnije karakteristike koje definišu pouzdanost su: radni vek, vreme neprekidnog rada i vreme skladištenja. Parametri koji odredjuju ekstremne uslove rada i granice sigurnosti pretvarača. Vrednost maksimalnog pritiska ili napon proboja. Karakteristika bezbednosti radnika u sistemu u gde je pretvarač ugradjen.

28. Osnovne karakteristike pretvarača Idealni pretvarač:

29. Ofset realnog pretvarača:

30. Griška osetljivosti realnog pretvarača: Faktora koji izazivaju ovu grešku su: varijacija temperature, varijacija napona napajanja, starenje materijala.

31. Nelinearnost pretvarača:

32. Specifikacija nelinearnosti Nelinearnost kao maksimalno rastojanje od: • prave llinije koja prolazi kroz nulu i izlaz pune skale, • tangente povučene na početku, ili • najbolje prave linije, linije najmanjeg kvadrata, ili druge linije koja mora biti specificirana.

33. Nelinearnost sa referenciranjem na nulu i krajnju tačku pune skale

34. Nelinearnost sa referenciranjem na tangentu u početku krive

35. Nelinearnost sa referenciranjem na najbolju pravu liniju

36. Neslaganje sa referentnom teorijskom krivom

37. Histerezis pretvarača Izlaz pretvarača može da zavisi ne samo od veličine ulaznog signala već i od prethodnih vrednosti izlaznog signala

38. Neidealno ponašanje pretvarača se procenjuje greškama. Razlika izmedju stvarnog i teorijskog (ili specificiranog) izlaza Tačnost je odnos greške i pune skale izlaza. Obično se izražava u obliku %FSO ili u jedinicama merene veličine.

39. Dinamičke greške Dinamičke greške se javljaju kada izlazna veličina pretvarača zavisi od vremenskih karakteristika ulaznog signala - na primer, brzine njegove promene ili frekvencije. Praktično odredjivanje dinamičkih karakteristika: Primena ulazne step funkcije (jedinična pobuda). Snimanje frekventne karakteristike.

40. Odziv pretvarača na step promenu ulaza Underdamping, overdamping, kritično prigušeni sistem

41. Karakteristika u vremenskom domenu

42. Karakteristike u frekventnom domenu

43. Pojas greške (error band) Opseg maksimalne devijacije izlaza u odnosu na specificiranu referentnu liniju

44. Stepenasti pojas greške u odnosu na teorijsku liniju