INFORMATIVNI CILJI

FORMATIVNI CILJI

SOCIALIZACIJSKI CILJI

POSEBNOSTI V IZVEDBI

Dijak:

Dijak:

Merjenje električnih veličin

Merjenje in merilne metode osnovnih električnih veličin

• razširi temeljna znanja iz splošnih električnih meritev (1., 2. in 3. letnik)
• zna razložiti vzroke in posledice merilnih pogreškov ter upoštevanje pri podajanju merilnih rezultatov
• 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 predstaviti način in pogoje merjenja C in L: U-I metoda, resonančna metoda, LC merilnik

• osvaja in sprejema pravila za ravnanje z električnimi napravami
• se zaveda potrebne 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:

Vaja št.1

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

Specifični!!! merilni instrumenti in merilni izvori

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 oceniti konkretno merilno metodo ali princip merjenja glede pogojev uporabe, merilnega obsega, nabora vplivnih veličin, idr
• spozna tipe značilnih merilnih izvorov, tehnične lastnosti in načine 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 nezanesljivost merilnih rezultatov in razvija občutek za realno ocenjevanje
• oblikuje primeren odnos do posamezne vrste merilne opreme in pribora
• razvija interes za spremljanje tehnoloških novosti s področja merilne opreme

Vaja št. 2

Izvedba in analiza meritev na resonančnih vezjih

Merjenje v časovnem in frekvenčnem prostoru

VF osciloskopi

Digitalni osciloskopi, DSO

Spektralni analizatorji

Merjenje v digitalnih sistemih (analizator logičnih stanj)

• zna razložiti delovanje VF 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 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 velikimi možnostmi modernih instrumentov
• zavzema pozitivno stališče do profesionalnih in visokostrokovnih rešitev na področju merilne tehnike

Vaja št. 3

Merjenje osnovnih in motilnih signalov na digitalnem vezju

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 uporabo 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 priključitev 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)

Vaja št. 4

Merjenje procesnih veličin z merilnimi pretvorniki

Vaja št. 5

Programiranje univerzalnega instrumenta s pomočjo programskega paketa Labview

Vaja št. 6

Simulacija procesnih veličin v Labview-u

Vaja št. 7

Merjenje procesnih veličin z Labview-jem (temperatura, pretok,…)

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)

• 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
• pridobi občutek za pomembnost posameznih sklopov krmilno regulacijskega sistema
• razvija sposobnost abstraktnega mišljenja
• razvije algoritmičen način reševanja tehničnih problemov
• 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

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 krmilno regulacijskih 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)

• 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

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 podpore!! (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:

Vaja št. 1

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

Vaja št. 2

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

Vaja št. 3

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

Vaja št. 4

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 elektro motorji, 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 v splošnem
• pridobi občutek za tehnični perfektcionizem

Vaja št. 5

Krmiljenje frekvenčnega pretvornika po danem sekvenčnem algoritmu

Vaja št. 6

Krmiljenje asinhronskega motorja z inkrementalnim dajalnikom, frekvenčnim pretvornikom in PLC

Vaja št. 7

Industrijski tiristorsko krmiljeni štirikvadrantni gonilnik tip5255 za enosmerne motorje

Vaja št. 8

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

Vaja št. 9

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

Vaja št. 10

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

Znanja

Povezava s predmetom

Predmet

Znanja

Merjenje električnih veličin

Specifični merilni instrumenti in merilni izvori

Merjenje v časovnem in frekvenčnem prostoru

Merjenje procesnih veličin

Elektrotehnika

Praktični pouk

Avtomatika

• Poznavanje elementov
• Izvedba in realizacija merilnih vezij
• Priključevanje elementov
• Poznavanje varnostnih določil in standardov
• Dokumentiranje

Merjenje procesnih veličin v industrijskem okolju

Krmilno-regulacijski sistem

Osnovne lastnosti reguliranih sistemov

Izvršilni sistemi

Regulatorji in regulacijski algoritmi

Elektrotehnika

Praktični pouk

Matematika

Avtomatika

• Merilna periferija
• Dokumentiranje
• Poznavanje osnov matematične analize modelov regulacijskih sistemov (Laplace-ova transformacija)
• Konfiguriranje krmilnih in regulacijskih sistemov