TENZOMETRICKÝ MĚŘIČ typ Tenz2293 1. Úvod Tento výrobek byl zkonstruován podle současného stavu techniky a odpovídá platným evropským a národním normám a směrnicím. U výrobku byla doložena shoda s příslušnými normami. Odpovídající prohlášení a doklady jsou uloženy u výrobce. Výrobek má odpovídající úroveň elektromagnetické odolnosti, aby byl umožněn jeho nerušený provoz v obvyklém prostředí elektromagnetické kompatibility, ve kterém má být používán. Před uvedením výrobku do provozu si přečtěte tuto technickou dokumentaci a dodržujte pokyny, které jsou v ní uvedené. Vzniknou-li škody nedodržením této technické dokumentace, zanikne nárok na záruku. Výrobce neručí za následné škody, které by z toho vyplynuly. Výrobce rovněž neodpovídá za věcné škody a úrazy osob, které byly způsobeny neodborným zacházením s tímto výrobkem nebo nedodržováním bezpečnostních předpisů. Z bezpečnostních důvodů a důvodů registrace (CE) nesmí být výrobek přestavován a nesmějí být prováděny žádné změny v jeho vnitřním zapojení. Výrobek je určen k použití pouze osobám s odpovídající odbornou kvalifikací. Neodborná manipulace může výrobek poškodit. Po ukončení své životnosti musí být výrobek vyřazen (zlikvidován) podle zákonných předpisů. Chraňte své životní prostředí a odevzdejte výrobek do sběrny elektroodpadu nebo jej vraťte výrobci, který zajistí jeho likvidaci. www.aterm.cz 1 2
2. Obecný popis a připojení zařízení Tenzometrický měřič Tenz2293 je určen pro měření síly (hmotnosti) prostřednictvím tenzometrických snímačů. Pro zobrazení měřených hodnot slouží čtyřřádkový LCD displej. Zařízení je dále vybaveno rozhraním RS232, nulovacím tlačítkem a je vestavěno do plastové skříňky ve stolním provedení. Napájení zařízení je pomocí síťového adaptéru 230V/12V DC. Napájecí napětí je připojeno přes přístrojovou pojistku 0,5A, umístěnou na zadním panelu spolu s konektorem Canon 9 (RS232) a konektorem Canon 37 (Tenzometry). Zařízení Tenz2293 je dodáno s tímto příslušenstvím: a) Propojovací kabel délky 3m pro RS232 b) CD s obslužným software pro nastavení parametrů 3. Obsluha a nastavení zařízení Zařízení se zapíná hlavním vypínačem umístěným na čelním panelu. Na displeji je nejprve v horním (prvním) řádku zobrazen úvodní text a pak v dolním (čtvrtém) řádku text Probíhá čtení EEPROM. Po několika sekundách nutných k načtení všech parametrů z paměti je v dolním řádku zobrazen text Nastavení převodníku a postupně jsou od horního řádku zobrazovány čísla převodníků, u kterých probíhá aktivace (nastavení jejich parametrů). Dále může následovat nulování (tárování) měřených hodnot (pokud je povoleno), kdy je na dolním řádku zobrazen text Nulování.... Poté jsou na displeji zobrazeny aktuálně měřené hodnoty. V dolním řádku pomalu běhá znak ^ jako indikace správně probíhajícího měření. Nulování (tárování) měřené hodnoty lze kdykoliv provést červeným tlačítkem Nula. Pro nastavení základních parametrů zařízení a kalibraci tenzometrických snímačů je určen software pro PC (Windows) s názvem Tenz2293.exe, který se neinstaluje a stačí jej zkopírovat do libovolného adresáře spolu se souborem Parametry.par. Nejlépe je provést zkopírování celého adresáře Tenz2293 na pevný disk počítače. Před spuštěním programu propojíme rozhraní RS232 zařízení z rozhraním RS232 počítače pomocí dodaného kabelu s konektory Canon 9, pak stiskneme tlačítko Nula a zapneme zařízení. Na displeji by se měl zobrazit mimo úvodního textu i text Připojen port RS232!. Poté pustíme tlačítko Nula a můžeme spustit program Tenz2293.exe na počítači. Pokud spuštění programu trvá dlouho a je zobrazeno chybové hlášení Chyba při komunikaci se zařízením, je potřeba otevřít položku Parametry a nastavit odpovídající číslo sériového portu. Pak by se již po stisknutí připojovacího tlačítka mělo zobrazit informační hlášení Připojeno zařízení Tenz2293 na portu COMx. Po stisku tlačítka Nastavení je zobrazeno okno pro nastavení parametrů připojeného zařízení. Parametry zařízení jsou tyto: a) Kalibrační konstanta 1 až 5: měřená hodnota z AD převodníku je násobena touto konstantou a výsledek je zobrazen na displeji. Kalibrační konstanta K, je vypočítána podle vztahu: K=Měřená hodnota / Žádaná hodnota. Další podrobnosti o kalibraci jsou uvedeny v kapitole 4. b) Desetinná tečka: nastaví počet desetinných míst od 0 do 4. Pro požadovaný rozsah 2.5000 kn je nastavena 4. c) Jednotky: jsou to dva znaky, které se zobrazují na displeji za každou měřenou hodnotou. d) Nulování po zapnutí: umožňuje povolit nebo zakázat automatické nulování měřené hodnoty po zapnutí zařízení. e) Podsvětlení displeje: umožňuje aktivovat podsvětlení LCD displeje. f) Zobrazení LSD: povoluje nebo zakazuje zobrazení číslice nejnižšího řádu pro měřenou hodnotu (Low Significant 3 4
Digit). Např. pro požadovaný rozsah 2,5000 kn můžeme zakázat zobrazení LSD a pak bude rozsah 2,500 kn. Nejnižší řád nebude zobrazen a měřená hodnota se bude jevit jako stabilnější. Parametry AD převodníků jsou tyto: a) Zisk 1 až 5: určuje zesílení signálu z tenzometrického snímače. Při kalibraci se nastaví automaticky. Dostupné jsou hodnoty 1, 2, 4, 8 a 16. b) Režim: měřicí převodník má rozsah 16 bitů. Tomu odpovídá rozsah 0 až 65536 měřených dílků v unipolárním módu nebo 32767 až 32768 dílků v bipolárním módu. Měřený rozsah lze upravit několika způsoby. Volba desetinné tečky nám v podstatě na měřeném rozsahu nic nemění, ale je zobrazena na zvoleném desetinném místě. Pokud budeme mít unipolární mód měření a zvolíme desetinnou tečku na druhém místě, tak bude rozsah měření od 0 do 655,36. Pokud budeme mít bipolární mód měření a zvolíme desetinnou tečku na čtvrtém místě, tak bude rozsah měření od -3,2767 do 3,2786. c) Typ měření: lze nastavit stejnosměrné (DC) měření nebo střídavé (AC) měření. V podstatě se jedná o způsob napájení tenzometrického snímače. Střídavé měření se vyznačuje dlouhodobější stabilitou a menším teplotním driftem měřeného signálu, ale je o něco pomalejší než stejnosměrné měření. d) DAC: umožňuje posunout měřený signál v obou polaritách. Vhodné při rozváženém snímači, abychom se dostali do celého rozsahu měření. Dovolené hodnoty jsou od 0 do 31. Tlačítkem Čti data ze zařízení lze přečíst parametry ze zařízení do počítače. Hodnoty jednotlivých parametrů lze změnit v příslušných editačních polích a pak tlačítkem Zapiš data do zařízení poslat nové parametry do zařízení. Rovněž lze parametry uložit na disk. Zde jsou navíc k dispozici další údaje: poznámka a datum kalibrace. 4. Kalibrace zařízení Popis kalibrace zařízení v této dokumentaci nenahrazuje ani neřeší stanovení kalibrační křivky a chyb měření, které se provádějí v příslušné kalibrační laboratoři. Zařízení Tenz2293 používá dvoubodovou (lineární) převodní charakteristiku pro zpracování signálu z tenzometrického snímače. I když většina snímačů vykazuje mírnou nelineární závislost, tak chyba způsobená lineární aproximací této závislosti je výrazně menší než další vlivy působící na snímač (hystereze, teplotní změny, mechanické vlivy atd.). Pokud by to bylo nutné, tak lze využít regresní funkce 2. případně i 3. řádu a provádět numerickou linearizaci převodní charakteristiky. Ta spočívá v tom, že do počítače zadáme všechny kalibrační hodnoty konkrétního tenzometrického snímače. Počítač pak určí korekční koeficienty pro zvolenou regresní funkci a uloží je do paměti zařízení. Každá měřená hodnota je pak zpracována touto funkcí. (Pozn.: Pro zařízení Tenz2293 není tato funkce zabudována, ale lze ji v případě požadavku doplnit za příplatek.) Před kalibrací je vhodné nastavit v zařízení kalibrační konstanty na hodnoty=1 a zisky podle citlivosti snímačů. Zisk=1 umožňuje měřit signál tenzometru do 160mV, zisk=2 do 80mV, zisk=4 do 40mV, zisk=8 do 20mV a zisk=16 do 10mV. Napájení tenzometrických snímačů je nastaveno pro jeho vstupní odpor 120Ω. Při tomto odporu protéká snímačem proud přibližně 10mA a pokud je pro jmenovité zatížení na výstupu snímače 50mV, tak je vhodné nastavit zisk=2. Vlastní kalibrace probíhá v několika krocích. První krok spočívá v měření dvou bodů pro každý snímač. Nejprve odlehčíme tenzometrický snímač a provedeme nulování zařízení. Při nulovém zatížení snímače by měla být na displeji nulová hodnota. Pak zatížíme snímač konstantní silou (hmotností), nejlépe v okolí jmenovitého zatížení snímače a zobrazenou hodnotu si zapamatujeme (zapíšeme) pro vložení do počítače. V počítači stiskneme tlačítko Kalibrace a pak grafické tlačítko s číslem odpovídajícího snímače. Do editačního pole Měřená hodnota zapíšeme údaj z displeje a do pole Žádaná hodnota pak skutečnou hodnotu síly nebo hmotnosti závaží. Tlačítkem Výpočet je pak proveden výpočet nové kalibrační konstanty a případně je změněn i zisk. Tento postup opakujeme pro 5 6
všechny snímače, které kalibrujeme. Ve druhém kroku zapíšeme nové parametry do zařízení a stiskneme nulovací tlačítko. Zařízení přejde do měřicího režimu s novými parametry. Nyní bychom měli provést ověření přesnosti měření, a pokud pro některý snímač nevyhovuje, tak znovu opakovat jeho kalibraci. Je to vhodné v případě velké změny kalibrační konstanty nebo změny zisku. 5. Technický popis Zařízení Tenz2293 obsahuje tyto části: a) Řídicí jednotka Ridi2293A a komunikační modul Komu2243 Jádrem přístroje je řídicí jednotka (Ridi2293A) s jednočipovým mikropočítačem, který řídí veškerou jeho činnost. Konfigurační konstanty jsou uloženy v paměti EEPROM, která uchovává uložené hodnoty i při vypnutém napájení. Přístroj lze přes rozhraní RS232 komunikačního modulu (Komu2243) připojit k počítači a pomocí obslužného programu nastavit všechny konfigurační konstanty. Řídicí jednotka má dvě LED diody. Zelená dioda indikuje přítomnost napájecího napětí a žlutá dioda pak mění svůj stav po každém měření tenzometru nebo v průběhu komunikace s počítačem. b) Tenzometrický převodník Tenz2294 Tenzometrický převodník (Tenz2294) obsahuje tři samostatné kanály se společnou datovou sběrnicí připojenou k řídicí jednotce. V zařízení jsou tyto převodníky dva, přičemž druhý převodník obsahuje pouze dva kanály. Celkem je tedy k dispozici pět samostatných kanálů pro pět tenzometrických snímačů. Každý snímač je připojen k tenzometrickému převodníku čtyřmi (pěti) vodiči od propojovacího konektoru tenzometrů Canon 37. Pátý vodič je připojen na nulový potenciál (GND, 0V) a je určen pro připojení stínění kabelu snímačů. Napájení snímače je značeno +I a I, výstupní signál ze snímače pak +U a U. Každý snímač je k převodníku připojen přes dvojici rezistorů 190Ω. Při napájecím napětí z převodníku 5V a odporu snímače 120Ω je snímač napájen proudem: = = =10 Osazení špiček konektoru Canon 37 je následující: 1+2: +I napájení snímače 1 20+21: I napájení snímače 1 3: +U výstup snímače 1 22: U výstup snímače 1 4+5: +I napájení snímače 2 23+24: I napájení snímače 2 6: +U výstup snímače 2 25: U výstup snímače 2 7+8: +I napájení snímače 3 26+27: I napájení snímače 3 9: +U výstup snímače 3 28: U výstup snímače 3 10+11: +I napájení snímače 4 29+30: I napájení snímače 4 12: +U výstup snímače 4 31: U výstup snímače 4 13+14: +I napájení snímače 5 32+33: I napájení snímače 5 15: +U výstup snímače 5 34: U výstup snímače 5 16+17+18+19+35+36+37: GND (0V) pro stínění 7 8
c) Stabilizátor Zdro2295 Stabilizátor (Zdro2295) obsahuje LC filtr a nastavitelný spínaný stabilizátor a jeho hlavním účelem je ochrana proti EMC rušení. d) Síťový napájecí adaptér Síťový adaptér typu SYS1196-0612-W2E je spínaný síťový zdroj se vstupním napětím 100 až 240V/50Hz. Jeho stejnosměrné výstupní napětí je 12V a maximální proud 0,5A. Napájecí napětí je do zařízení přivedeno přes přístrojovou pojistku 0,5A, přístupnou na zadním panelu. Provozní teplota: -10 C až 40 C Rozměry: 255 x 85 x 190 mm (š x v x h) Krytí: IP30 Pracovní prostředí: základní dle ČSN 33 0300 čl. 3.1.1 6. Bezpečnostní opatření Zařízení je v provedení třídy ochrany III, kde je ochrana před úrazem elektrickým proudem zajištěna bezpečným malým napětím. Skříň je v provedení s dvojitou izolací. Napájecí zdroj pro napájení zařízení splňuje podmínky ČSN 351330 - transformátor v bezpečnostním provedení. 7. Technické parametry Napájecí napětí: 12V DC Proudový odběr: max.0,2a Displej: LCD 4 x 20 znaků Rozsah zobrazení (bipolární): 32767 až 32768 dílků Rozsah zobrazení (unipolární): 0 až 65536 dílků Rozhraní RS232: 9600Bd 9 10