Merjenje električnih veličin:

merjenje in merilne metode osnovnih električnih veličin,

značilnosti v analogni merilni tehniki,

značilnosti v digitalni merilni tehniki,

merilne metode za merjenje enosmernih in izmeničnih električnih veličin.

• Razširi temeljna znanja iz splošnih električnih meritev (1. in 2. letnik);
• zna pokazati razlike pri merjenju električnih veličin z digitalnim in analognim instrumentom;
• zna razložiti vzroke in posledice merilnih pogreškov ter upoštevanje pri podajanju merilnih rezultatov;
• zna izbrati in razložiti izbran način priključevanja in značilnosti merjenja z osnovnimi analognimi in digitalnimi merilnimi instrumenti;
• zna pokazati in razložiti glavne merilne postopke in metode za merjenje električnih veličin (direktno merjenje, U-I metoda merjenja U, I in R);
• zna uporabiti osciloskop in razložiti izbrano merilno metodo za merjenje električnih veličin Y(t) in Y(X), zna predstaviti in primerjati različne metode merjenja upornosti : direktno, U-I metoda, Wheatstonov mostič, U in I – primerjalna metoda;
• U-I metodo zna razložiti kot univerzalno metodo za merjenje različnih veličin (R, L, C, P, f,…;
• zna uporabiti nekatere analogne merilne instrumente, razložiti priključitev in možnosti merjenja v enosmernem in izmeničnem tokorogu;
• zna predstaviti način in pogoje merjenja C in L: U-I metoda, resonančna metoda, LC merilnik.

• Osvaja in sprejema pravila za ravnanje z električnimi napravami;
• pri delu z merilno opremo spoznava in sprejema pomen natančnosti delovnih postopkov in spoštovanja navodil proizvajalcev s ciljem zagotavljanja najvišje točnosti merjenja;
• se zaveda pomena previdnosti pri uporabi električne opreme;
• povezuje in kombinira znanja in kreativno pristopa k izpeljavi novih merilnih postopkov;
• spoznava smisel dobrega dokumentiranja merilnih protokolov in priloge komentarjev v zapisnik o meritvi;
• zaveda se potrebne kritičnosti, npr. pri napačnem odčitavanju rezultatov, nepravilno izbiri merilne metode,…).

Cilji laboratorijskih vaj:

• priprava in analiza merilne metode;
• pregled dokumentacije merilne instrumentacije;
• izvedba meritev;
• izvedba simulacije (npr. EWB) in primerjava rezultatov merjenja z navideznimi in realnimi merilnimi instrumenti;
• izdelava tehničnega poročila.

Primeri vaj:

Primerjava simulacije z ,npr. EWB in meritve na izmeničnem ojačevalniku ali napajalniku po navodilu.

Uporaba merilnih instrumentov in osciloskopa ter primerjava merilnih rezultatov (trenutne, efektivne in srednje vrednosti, točnost merjenja,…).

Specifičnih merilni instrumenti in merilni izvori:

DC in AC merilniki U, I in P (elektronski merilni instrumenti),

RLC- merilniki,

visokofrekvenčni merilni instrumenti,

NF in VF izvori,

frekvenčni sintetizatorji,

funkcijski, signalni in impulzni generatorji,

generatorji digitalnih podatkov.

• Zna našteti alternativne metode za merjenje električnih veličin v različnih pogojih (laboratorij, industrijski pogoji, …);
• zna našteti, primerjati in razložiti principe merjenja glavnih električnih veličin pod določenimi pogoji (analogni, elektronski, digitalni instrumenti);
• zna oceniti konkretno merilno metodo ali princip merjenja glede pogojev uporabe, merilnega obsega, nabora vplivnih veličin idr.;
• spozna tipe značilnih merilnih izvorov, tehnične lastnosti in področja uporabe;
• zna po različnih kriterijih izbrati primeren merilni sistem za konkreten primer uporabe.

• Povezuje znane vplive električnega toka z elektronskimi elementi za uporabo v merilni tehniki – senzorji;
• zaveda se nezanesljivosti merilnih rezultatov in razvija občutek za realno ocenjevanje;
• oblikuje primeren odnos do posamezne vrste merilne opreme in pribora;
• spoznava in sprejema pozitiven odnos do tehniške dokumentacije (merilnih naprav);
• razvija interes za spremljanje tehnoloških novosti s področja merilne opreme.

Izvedba in analiza meritev na resonančnih vezjih.

Merjenje v časovnem in frekvenčnem prostoru:

merjenje z osciloskopom,

VF osciloskopi,

digitalni osciloskopi, DSO,

spektralni analizatorji,

merjenje v digitalnih sistemih (analizator logičnih stanj).

• Spozna povezanost merilnih rezultatov med časovnim in frekvenčnim prostorom;
• spozna vrste in funkcijske razlike osciloskopov;
• zna razložiti delovanje osciloskopa po blokovni shemi v povezavi z merilno metodo za merjenje konkretne veličine ali karakteristike;
• zna razložiti pomen tipičnih vrednosti karakterističnih tehničnih podatkov;
• zna razložiti razliko med spektralnim analizatorjem in osciloskopom, princip serijskega in paralelnega analizatorja;
• zna uporabiti osciloskop in spektralni analizator v splošni aplikaciji;
• pozna načine uporabe in glavne nastavitve analognih in digitalnih spominskih osciloskopov;
• pozna namen uporabe, princip in nekatere nastavitve logičnega analizatorja.

• Spoznava kompleksnost problematike merjenja električnih in procesnih veličin (popačenja, šumi, čisti signali,…), specifične zahteve v različnih pogojih merjenja;
• razume točnost merjenja in loči med točnostjo instrumenta in nekaterimi možnostmi modernih instrumentov;
• zavzema pozitivno stališče do profesionalnih in visokostrokovnih rešitev na področju merilne tehnike.

Merjenje faznega kota in impedance z osciloskopom.

Merjenje karakteristik polprevodniških elementov z osciloskopom.

Merjenje procesnih veličin:

principi merjenja procesnih veličin: T, F, D l, F , n, D h, pH,

zgradba procesnega merilnega sistema,

merilni pretvorniki,

A/D in D/A pretvorniki,

uporaba računalnikov v procesnih merilnih sistemih,

avtomatski merilni sistemi in osnove prenosa podatkov.

• Spozna principe merjenja procesnih (ne-električnih) veličin v industriji;
• spozna vlogo in principe delovanja merilnih pretvornikov (normirani signali);
• zna pravilno izbrati senzorsko in merilno periferno opremo za tipične primere;
• spozna zgradbo merilnega sistema v procesnih industrijskih sistemih in zna konfigurirati ustrezni merilni sistem v danem procesu;
• spozna možnost simuliranja merilnih signalov;
• seznani se z možnostjo analize merilnih signalov;
• seznani se z uporaba računalnikov v avtomatskih merilnih sistemih;
• spozna principe delovanja virtualnih merilnih sistemov (uporaba PC z ustreznimi vmesniki kot univerzalne merilne opreme);
• seznani se z možnostmi računalniško podprte analize izmerjenih signalov;
• spozna osnovne komunikacijske protokole in vmesnike (IEEE488);
• seznani se s konfiguracijo merilne postaje s PC;
• seznani se z osnovami programiranja merilnih postaj (npr. programski paket LABVIEW);
• spozna možnosti priključitve in uporabe instrumentov in merilnih pretvornikov na PC;
• spozna programiranje PC – merilnih postaj s primernim programskim jezikom;
• seznani se z možnostjo in uporabnostjo povezave PC merilnega sistema in PLC z industrijskim procesom.

• Navaja in pripravlja se za delo izven laboratorija – v praktičnem okolju;
• si razvija sposobnost abstraktnega mišljenja;
• razvije komunikacijske spretnosti in sposobnost prenašanja znanja in izkušenj na druge;
• pridobi širok spekter možnosti reševanja danih problemov ( s poudarkom na merilnih sistemih).

Merjenje procesnih veličin z merilnimi pretvorniki.

Programiranje univerzalnega instrumenta s pomočjo programskega orodja (npr. Labview).

Simulacija procesnih veličin (npr. Labview).

Merjenje procesnih veličin (temperature, pretoka,…).

INFORMATIVNI CILJI

FORMATIVNI CILJI

SOCIALIZACIJSKI CILJI

POSEBNOSTI V IZVEDBI

Dijak

Dijak

Merjenje procesnih veličin v industrijskem okolju:

izvedba industrijskega krmilno–regulacijskega sistema,

osnovni principi,

merilna oprema krmilno-regulacijskega sistema (periferija),

zaščitna in varnostna stikala in senzorika (standardizacija).

• Pozna osnovno principielno shemo industrijskega krmilno-regulacijskega sistema z osnovnimi enotami:
• merilni sistem,
• izvršilni členi (aktuatorji in končni izvršilni členi),
• regulatorji in regulacijski algoritmi.
• Zna in razume funkcijo posameznih sestavnih enot krmilno-regulacijskega sistema;
• spozna značilnosti merilnih sistemov krmilno- regulacijskih sistemov v industrijskih okoljih;
• spozna osnovne principe merjenja naslednjih veličin:
  • temperatura,
sila, vrtilni moment in tlak
• pomik, pozicija
• pretok,
• nivo tekočin in sipkih materialov,
• vrtilna hitrost in število vrtljajev,
• vlaga;
• spozna zaščitne periferne naprave skladno z veljavnimi standardi (EN60204,…) in smernicami.

• Pridobi čut kreativnosti na področju krmilno-regulacijske tehnike, zna sam zasnovati enostavnejši primer sistema;
• pridobiva osnovne izkušnje s področja avtomatizacije;
• pridobi občutek za pomembnost posameznih sklopov krmilno-regulacijskega sistema;
• razvija sposobnost abstraktnega mišljenja;
• razvije algoritmičen način reševanja tehničnih problemov;
• pridobi tehnični odnos do dokumentacije opreme;
• razvija odgovorno ravnanje ob upoštevanju tehniških predpisov in standardov, zlasti s področja varnega dela.

Tipične naloge pri izvedbi laboratorijskih vaj:

• analiza delovanja in pregled dokumentacije posameznih modulov in naprav;
• izdelava enopolnih električnih shem in krmilnih vezalnih načrtov;
• izdelava krmilnih in regulacijskih algoritmov v obliki časovnih diagramov, funkcijskih načrtov ali simbolično opisnih algoritmov;
• programiranje, določanje in nastavljanje parametrov krmilno-regulacijskih naprav (frekvenčni pretvornik, univerzalni digitalni regulator);
• izdelava in analiza časovnih odzivov krmiljenih in reguliranih veličin;
• izdelava tehničnega poročila laboratorijske vaje.

Krmilno-regulacijski sistem:

osnovni pojmi regulacijske tehnike,

delitev regulacijskih sistemov,

primeri industrijskih regulacijskih sistemov,

principi krmilno–regulacijskih sistemov.

• Spozna nekaj tipičnih primerov krmilno-regulacijskih sistemov v industriji in njihovih krmilnoregulacijskih lastnosti;
• spozna bistvo regulacijskega sistema in njegovo različnost od krmilnega sistema;
• loči med pojmi: krmiljenje – odprtozančni sistem, regulacija – zaprtozančni sistem;
• spozna možnosti vodenja industrijskega procesa na primeru (npr. krmiljenje in regulacija nivoja vode v zbiralniku);
• seznani se z zasnovo krmilno-regulacijskega sistema, podprtega z nadzorom (vizualizacija).

Osnovne lastnosti reguliranih sistemov:

statične in dinamične lastnosti reguliranih sistemov,

delitev sistemov glede na dinamične lastnosti,

stabilnost in točnost regulacijskega sistema, kriteriji stabilnosti, regulabilnost,

regulacijska proga, enačba in določanje dinamičnih parametrov proge (relativno ojačanje, časovna konstanta procesa, mrtvi čas in regulabilnost).

• Spozna dinamične lastnosti reguliranih sistemov in njihovega vpliva na stabilnost sistema;
• spozna osnove analiziranja sistemov v časovnem področju;
• spozna osnovno delitev sistemov s primeri:

• proporcionalni sistem,
• integrirni sistem,
• diferencirni sistem,
• proporcionalna sistema PT1 in PT2,
• zakasnilni člen;

• zna definirati prenosno enačbo regulacijske proge in se seznani z osnovami modeliranja regulacijskih sistemov;
• seznani se z možnostmi uporabe računalniške podpdore (npr. programski paket Winfact) pri modeliranju in simuliranju reg. sistemov;
• na osnovi znanih značilnih parametrov zna posneti odzive regulacijskih prog na stopnično vzbujanje;
• spozna določanje dinamičnih parametrov T_m, T, K_s regulacijske proge (grafična metoda).

• Navadi se individualnega reševanja problemov;
• razvije sposobnost večnivojskega reševanja problemov (od nivoja simulacije do nastavljanja in optimizacije parametrov gradnikov krmilno- regulacijskega sistema);
• razvije sposobnost prenosa realnega sistema na simulacijski nivo in obratno.

Primeri vaj:

simulacije regulacijskih sistemov in snemanje odzivov različnih členov (npr. Winfact);

zajemanje simuliranega analognega signala 0 – 10V in dvopoložajni regulacijski algoritem ( uporaba AD modula);

zajemanje simuliranega analognega signala 4 – 20 mA in dvopoložajni regulacijski algoritem (uporaba AD modula);

zajemanje impulznega dajalnika preko hitrega števnega vhodnega kanala HSC0 – pozicioniranje, regulacija hitrosti.

Izvršilni sistemi:

regulacijski mediji,

pogoni izvršilnih členov,

končni izvršilni členi,

posebne izvedbe izvršilnih sistemov,

regulacijski ojačevalniki (krmiljenje DC

motorjev),

krmiljenje koračnih motorjev,

krmiljeni zagoni AC motorjev (SMC),

frekvenčni pretvorniki,

Regulatorji in regulacijski algoritmi:

delitev industrijskih regulatorjev,

pregled regulacijskih algoritmov,

stopenjsko delujoči,

digitalni univerzalni regulatorji,

PLC kot univerzalni digitalni regulator,

regulacijski moduli PLC.

• Spozna značilnosti krmilno–regulacijskih medijev: električna, pnevmatska in hidravlična energija;
• spozna principe delovanja in uporabe posebnih izvedb izvršilnih členov;
• spozna osnovne pogone izvršilnih členkov – aktuatorje:

DC motorji, koračni in AC elektromotorji, nezvezni električni aktuatorji, pnevmatski in hidravlični aktuatorji;

• spozna nekaj sodobnih izvršilnih sistemov (npr. frekvenčne pretvornike, mehke zagone) programiranje, nastavljanje in pomen njihovih parametrov;
• spozna krmiljenje zagonov DC, koračnih in AC motorjev (mehki start, mehki stop, impulzni zagoni, omejevanje zagonskih tokov, varčevanje z energijo);
• spozna frekvenčni pretvornik, princip delovanja, tipe in uporabo;
• spozna osnovne regulacijske algoritme: P, I, PI, PD, PID in stopenjsko delujoče regulatorje (on – off) stopenjski algoritem, impulzni PID, zvezni PID preko D/A pretvornika);
• spozna osnovne značilnosti digitalnega regulatorja;
• spozna in zna uporabiti digitalne univerzalne regulatorje, ročno in avtomatsko nastavljanje parametrov;
• seznani se z možnostmi uporabe PLC kot digitalnega regulatorja.

• Navadi se rokovanja z raznoliko krmilno opremo;
• izgubi 'strah' pred napravami in stroji;
• razvije čut odgovornosti in previdnosti pri manipuliranju z opremo;
• postane dojemljiv za novosti in razvije inovacijski duh;

• navadi se prenašati znanje iz teorije v prakso;
• spozna uporabnost regulacijske tehnike na splošno;
• pridobi občutek za tehnični perfekcionizem.

Krmiljenje frekvenčnega pretvornika po danem sekvenčnem algoritmu;

krmiljenje asinhronskega motorja z inkrementalnim dajalnikom, frekvenčnim pretvornikom in PLC;

industrijski tristorsko krmiljeni štirikvadrantni gonilnik (npr. tip5255) za enosmerne motorje;

temperaturni regulacijski modul PLC; določanje on-off histereze in regulacijskih konstant impulznega PID regulacijskega algoritma;

regulacija temperature v prostoru s PLC: on-off in zvezni ter impulzni PID regulacijski algoritem;

uporaba in programiranje univerzalnega digitalnega regulatorja – regulacija temperature, vlage, …