Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení 3. MĚŘICÍ A ZÁZNAMOVÉ ZAŘÍZENÍ 3.1. Komponenty měřicího řetězce 3.2. Mechanický měřicířetězec 3.3. Elektrický měřicířetězec 3.4. Varianty realizace analogověčíslicového měřicího řetězce
3.1. KOMPONENTY MĚŘICÍHO ŘETĚZCE Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení budič testovaný předmět měřicí a ové zařízení měřicí a ové zařízení - snímá odezvu testovaného předmětu na buzení - snímá parametry buzení - zobrazuje údaje o odezvě - provádíčasový údajů o odezvě
3.1. KOMPONENTY MĚŘICÍHO ŘETĚZCE Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení úprava - velikost (zesílení) Sledovaná fyzikální veličina Teplota Fyzikální veličina vhodná pro nebo (senzor, čidlo) - převod sledované fyzikální veličiny na jinou vhodnou ke úprava - změna velikosti veličiny na úroveň potřebnou pro = odstranění nežádoucích složek Objem kapaliny
3.1. KOMPONENTY MĚŘICÍHO ŘETĚZCE - rozdělení z hlediska funkčního provedení: mechanické měřicířetězce Sledovanou veličinu převádí na jinou neelektrickou veličinu vhodnou pro (objem kapaliny, deformace) Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení elektrické měřicířetězce Sledovanou veličinu převádí na elektrickou veličinu (napětí, proud, náboj, odpor, indukčnost, kapacita) Ta se pak používá pro a
3.2. MECHANICKÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Experimentální metody přednáška 3 Sledovanou veličinu převádí na jinou neelektrickou veličinu vhodnou pro (objem kapaliny, deformace) Výhody: - nepotřebují napájecí zdroj, pro činnost využívají energie sledované veličiny - jednoduchost provedení, odolnost Nevýhody: - nelze oddělit místo měření a - obtížná možnost automatického u (role papíru + hodinový stroj) - časová nestálost ového media - nevhodné pro rychlé děje Měřicí a ové zařízení
3.2. MECHANICKÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení Tlak úprava - velikost (zesílení) Deformace trubky - posuv volného konce
3.3. ELEKTRICKÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení Sledovanou veličinu převádí na elektrickou veličinu (napětí, proud, náboj, odpor, indukčnost, kapacita) Ta se pak používá pro a Výhody: - jednoduché a - možnost přenosu informace o sledované veličině na velké vzdálenosti - vhodné i pro velmi rychlé děje Nevýhody: - potřeba napájecího zdroje elektrické energie - možnost rušení elektromagnetickými poli Z hlediska provedení a u lze dále dělit na 3.3.1. analogové (spojité) 3.3.2. analogově -číslicové (nespojité) 3.3.3. číslicové
3.3.1. ANALOGOVÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení napájecí zdroj Sledovaná fyzikální veličina převod na nebo proud - úprava velikosti ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ nebo ELEKTRICKÝ PROUD analogové analogový - elektrická fyz.veličina: napětí, proud, náboj, odpor, kapacita, indukčnost měřicí magnetofon
Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení 3.3.1. ANALOGOVÝ MĚŘICÍŘETĚZEC napájecí zdroj převod na nebo proud - úprava velikosti analogové analogový výhoda: a 100% informace nevýhody: - i jsou opět mechanické tj. vyžadují pro svojíčinnost mechanický pohyb = malá odolnost proti vibracím, prachu, vlhkosti,. -časová nestálost ového media - ztráta kvality při přenosu informace na velké vzdálenosti - obtížné zpracování analogových dat
3.3.1. ANALOGOVÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení
Experimentální metody přednáška 3 3.3.2. ANALOGOVĚ ČÍSLICOVÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Měřicí a ové zařízení napájecí zdroj Informace v analogové formě Informace v číslicové formě - převod na - zesilovač analogově číslicový A/D Sledovaná fyzikální veličina - elektrická fyz.veličina: napětí, proud, náboj, odpor, kapacita, indukčnost ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ Informace v číslicové formě A/D nemůže mít na vstupu nic jiného než ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ v konkrétním rozsahu (±10V, ±5V) úkolem e a obvodů úpravy je převést sledovanou fyzikální veličinu na elektrické napětí v daném rozsahu
Experimentální metody přednáška 3 3.3.2. ANALOGOVĚ ČÍSLICOVÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Měřicí a ové zařízení napájecí zdroj Informace v analogové formě Informace v číslicové formě - převod na - zesilovač analogově číslicový A/D výhody: - a nemusí mít žádné mechanické díly odolnost proti vibracím, prachu, vlhkosti prakticky neomezená životnost ového média -číslicovou informaci lze přenášet na velké vzdálenosti bez ztráty kvality nevýhoda: v A/D u dochází ke ztrátě informace!!!
3.3.3.ČÍSLICOVÝ MĚŘICÍŘETĚZEC Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení speciální přímý převod fyzikální veličiny na číslicovou informaci napájecí zdroj Informace v číslicové formě Sledovaná fyzikální veličina speciální praktické využití jen pro jedinou fyzikální veličinu změnu polohy, tedy posuvy a rotace inkrementální Rozlišení stavu hmota mezera počítadlo pulzů výhody: - nemá žádnou analogovou část - velká odolnost proti rušení
Experimentální metody přednáška 3 3.4. VARIANTY REALIZACE ANALOGOVĚČÍSLICOVÉHO MĚŘICÍHO ŘETĚZCE Měřicí a ové zařízení napájecí zdroj - převod na - zesilovač analogově číslicový A/D 3.4.1. místo měření je shodné s místem a u kompaktní zařízení 3.4.2. místo měření je rozdílné od místa a u řetězec dělený v analogovéčásti 3.4.3. místo měření je rozdílné od místa a u řetězec dělený v číslicovéčásti 3.4.4. rozsáhlé systémy
Experimentální metody přednáška 3 3.4.1. NEDĚLENÝ ŘETĚZEC - KOMPAKTNÍ ZAŘÍZENÍ jedna veličina Měřicí a ové zařízení - převod na - zesilovač analogově číslicový A/D baterie výhody: - jednoduché použití - velká odolnost proti rušení - z baterie nebo el. sítě nevýhody: - nelze oddělit místo měření a místo - jednoúčelové zařízení, pro každou veličinu (skupinu veličin) je třeba samostatné zařízení
Experimentální metody přednáška 3 Měřicí a ové zařízení 3.4.1. NEDĚLENÝ ŘETĚZEC - KOMPAKTNÍ ZAŘÍZENÍ více veličin paralelní použití více kompaktních zařízení - převod na - zesilovač analogově číslicový A/D baterie - převod na - zesilovač analogově číslicový A/D baterie nevýhody: - rozdílná místa a u - obtížná synchronizace měření na paralelních zařízeních
Experimentální metody přednáška 3 4. Měřicí a ové zařízení 3.4.1. NEDĚLENÝ ŘETĚZEC - KOMPAKTNÍ ZAŘÍZENÍ příklady
Experimentální metody přednáška 3 4. Měřicí a ové zařízení 4.3.2. ŘETĚZEC DĚLENÝ V ANALOG. ČÁSTI SAMOSTATNÝ SNÍMAČ jedna veličina převod na - zesilovač analogově číslicový A/D varianta 1: e ze zařízení optimální řešení varianta 2: e ze samostatného zdroje pozor na správné zapojení více napájecích zdrojů výhody: - jednoúčelové (jednokanálové) zařízení - univerzální vícekanálové zařízení + sada různých ů - možnost jednoduchého e velký rozsah okolní teploty, odolnost proti mech. vlivům nevýhody: - nejhorší varianta z hlediska rušení (vhodné spíše jen do laboratorních podmínek) - omezená vzdálenost mezi em a zbytkem řetězce (jednotky metrů) - pečlivé provedení kabeláže mezi em a zesilovačem
více veličin Experimentální metody přednáška 3 4. Měřicí a ové zařízení 4.3.2. ŘETĚZEC DĚLENÝ V ANALOG. ČÁSTI SAMOSTATNÝ SNÍMAČ převod na - zesilovač převod na - zesilovač analogově číslicový převod na - zesilovač Napájení dvě až stovky veličin
Experimentální metody přednáška 3 4. Měřicí a ové zařízení 4.3.2. ŘETĚZEC DĚLENÝ V ANALOG. ČÁSTI SAMOSTATNÝ SNÍMAČ
Experimentální metody přednáška 3 4.3.2. ŘETĚZEC DĚLENÝ V ANALOG. ČÁSTI SNÍMAČ A ZESILOVAČ jedna veličina 4. Měřicí a ové zařízení převod na - úprava velikosti analogově číslicový A/D varianta 1: ze zařízení varianta 2: e ze samostatného zdroje pozor na správné zapojení více napájecích zdrojů v současnosti bouřlivě se rozvíjející varianta miniaturizace elektroniky umožňuje zabudovat zesilovač do těla e výhody: - dobrá varianta z hlediska rušení lze použít v průmyslovém prostředí - přenos standardního signálu 0 10 V nebo 4-20mA - relativně velká vzdálenost mezi místem měření a (stovky metrů) - malé nároky na propojovací kabel nevýhoda: - obsahuje elektroniku - omezená odolnost proti mech. vlivům, teplotě,..
Experimentální metody přednáška 3 4.3.2. ŘETĚZEC DĚLENÝ V ANALOG. ČÁSTI SNÍMAČ A ZESILOVAČ více veličin 4. Měřicí a ové zařízení převod na - úprava velikosti analogově číslicový A/D převod na - úprava velikosti dvě až stovky veličin
Experimentální metody přednáška 3 4. Měřicí a ové zařízení 4.3.2. ŘETĚZEC DĚLENÝ V ANALOG. ČÁSTI SNÍMAČ A ZESILOVAČ
4.3.3.ŘETĚZEC DĚLENÝ V ČÍSLICOVÉČÁSTI jedna veličina Experimentální metody přednáška 3 4. Měřicí a ové zařízení převod na - úprava velikosti analogově číslicový A/D varianta 1 přímé propojení kodér dekodér varianta 2 síť ethernet opět bouřlivě se rozvíjející varianta výhody: - nejlepší varianta z hlediska rušení lze použít v průmyslovém prostředí - přenos digitálního signálu - neomezeně velká vzdálenost mezi místem měření a - lze propojit standardními prostředky (ethernet) - lze i bezdrátový přenos nevýhoda: - rychlost měření je omezena přenosovou kapacitou digitální linky
4.3.3.ŘETĚZEC DĚLENÝ V ČÍSLICOVÉČÁSTI více veličin Experimentální metody přednáška 3 4. Měřicí a ové zařízení převod na - úprava velikosti převod na - úprava velikosti analogově číslicový A/D synchronizace analogově číslicový A/D varianta 1 přímé propojení kodér varianta 1 přímé propojení kodér varianta 2 síť ethernet dekodér nevýhoda: - přesná synchronizace více zařízení jen speciálními prostředky samostatná kabeláž, omezená vzdálenost (nelze využít standardní prostředky např. ethernet)
4.3.4. DĚLENÝ ŘETĚZEC - ROZSÁHLÉ SYSTÉMY Experimentální metody přednáška 3 kombinací předchozích principů lze vybudovat mnohakanálové systémy nebo distribuované systémy (více míst měření i ) 4. Měřicí a ové zařízení