Skripta_Mehatronika (1)

7/21/2019 Skripta_Mehatronika (1)

1/54

SENZORI

To su elementi koji pretvaraju neku fiziku veliinu u analogni (naponski)

signal.

Svaki senzor ima svoj merni opseg. On nam govori u kom rasponu moemo

meriti eljenu fiziku veliinu, a a greka merenja ostane u unapre zaatim

granicama.

Primer:

1)

Za neki laserski daljinomer merni opseg je 1-10mm

2)

Za senzor temperature 0,5-100 C

Pored mernog opsega svaki senzor mora imati definisanu mernu

karakteristiku. Taj poatak nam poklazuje kakav je onos izmeu intenziteta

fizike veliine koju merimo/pratimo i analognog signala u koji de je senzor

pretvoriti.

Primer:

1) Ako je merna karakteristika senzora temperatura 0,01V/C=10mV/C

senzor de 100C pretvoriti u 1V

Greka merenja kod senzora

Proizvoa senzora aje opseg u kome ne garantuje tanost raa senzora. Taj

poatak moe biti izraen u procentima pune skale (% F.S.), ili u procentima

oitanog rezultata (%RG).

% F.S.

ta ova oznaka praktino znai?

Ako je merni opseg nekog senzora temperature 0-100C, a greka je ata u

oliku 1%F.S. to znai a je greka u svakom elu mernog opsega 1% o 100C

(puna skala), tj. 1C. Tako a je pri oitavanju temperature o 100C taan

rezultat u dijapazonu od 99-101C, ali takoe i a je pri oitavanju temperature o

10C taan rezultat u ijapazonu 9-11C. Apsolutno, greka je ista (2C), ali je u

rugom sluaju relativna greka mnogo veda.


2/54

%RDG

Ovaj poatak aje relativnu greku svakog izvrenog merenja. Ako je greka

merenja senzora ata u obliku 1%RG to znai a de ko merenja temperature

o 100C greka biti 1C. ok de ko izmerene temperature o 50C ozvoljenagreka biti 0,5C.


3/54

SENZORI TEMPERATURE

TERMOPAR

Termopar je najede korideni senzor temperature. Sastoji se o ve ice kojesu spojene na jednom kraju, a napravljene od razliitih materijala. Kaa na tom

spoju oe o promene temperature, na slobonim krajevima ica se javlja razlika

potencijala (napon). Ovu pojavu je otkrio Thomas Johann Seebeck 1821. godine.

Po njemu se ova pojava naziva i Seebeck-ov efekat.

Okvirno, karakteristika termoparova je izmeu 1 i 70 V/C.

Standardni termoparovi

TIP Pozitivni metal Negativni metal Merni opseg

B Platina - 6% Rodijum Platina - 30% Rodijum 0 - 1820C

C Volfram - 5% Renijum Volfram - 26% Renijum 0 - 2320CE Nikl - 10% Hrom Bakar - 45% Nikl -270 - 1000C

Termoparovi se koriste tamo ge je potrebno meriti temperature u irokom

opsegu (0-2300C), tanodu ne vedom o 1C. Za manje opsege (0-100C) i

tanost o 0,1C koriste se termistori.

Vano je usklaiti osobine termopara sa osobinama kabla koji povezuje

termopar sa mernim ureajem. Kablovi ne mogu biti o istog materijala kao i ice

termopara jer bi to bilo jako skupo (maa iealno po pitanju tanosti merenja).

Zato se koriste jeftinije legure koje imaju sline osobine. Na primer, za termopar

na bazi platine, kablovi su od bakarne legure (bakar je mnogo jeftiniji od platine).

BESKONTAKTNO MERENJE TEMPERATURE

Ureaj meri energiju infracrvenog zraenja tela i na osnovu toga aje poatak

o temperaturi tog tela.

Ureaj se sastoji o soiva koje fokusira infracrveno zraenje na etektor koji

tu energiju pretvara u naponski signal. Ovakvi ureaju esto imaju integrisan laser

koji olakava ciljanje eljenje povrine.


4/54

Bitan podatak vezan za ove uraeje je istance : Spot ratio. On nam govori o

tome kolika je povrina iju temperaturu merimo, u onosu na rastojanje ureaja

o te povrine. Na primer, ako je :S = 20:1 to znai a demo sa ualjenosti o

20cm meriti temperaturu povrine kruga prenika 1cm.

Prednosti beskontaktnog merenja temperature:

1) Merenje ne traje vie o 0,5s

2) Moe se meriti temperatura pokretnih objekata (maine, pokretne trake,...)

3) Mogude je meriti temperature o 3000C

Nedostaci:

1) Ureaj zahteva obru viljivost (praina i im oteavaju merenje)

2) Moe se meriti iskljuivo temperatura povrina

TERMISTORI

Termistori su elementi za merenje temperature ija je elektrina otpornost

proporcionalna promeni temperature. Termistori se prave od keramike ili nekih

vrsta polimera.

IZGLED TERMISTORA
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/NTC_bead.jpg


5/54

Termistori imaju temperaturni opseg od -90C o 130C ok im je tanost

merenja oko 0,1C.

Princip raa termistora se moe prikazati kroz sleedupojednostavljenu

formulu:

R- promena otporaT- promena temperaturek- temperaturni koeficijent

Vano je napomenuti a je ove zavisnost ata u linearnom obliku, to u realnim uslovima

nije sluaj. Bez pojenostavljenja, promena elektrine otpornosti u zavisnosti o promene

temperature bi se najvernije prikazala sleedomformulom:

U gornjoj jenaini a, b i c su tajnhart-Hartovi koeficijenti i efiniu se za svaki

termistor posebno. Temperatura T je u stepenima Kelvina, a otpornost R je u Omima.

U zavisnosti od toga kojeg je znaka temperaturni koeficijent razlikujemo dve

vrste termistora. Ukoliko je temperaturni koeficijent pozitivan re je o PTC

(Positive Temperature Coefficient) termistorima. Takoe se nazivaju i POZITORI.

Ako je temperaturni koeficijent negativan u pitanju su NTC (Negative

Temperature Coefficient) termistori. Ko PTC termistora elektrina otpornost

raste sa povedanjem temperature, ok ko NTC termistora elektrina otpornost

opaa sa povedanjem temperature.

Postoje termistori koji se koriste kao prekiai. Oni spaaju u grupu PTC

termistora. Njihova promena elektrine otpornosti u onosu na promenu

temperature nije linearna. Do nekih temperatura otpornost ima malu vrednost.

Kaa temperatura ovoljno poraste, elektrina otpornost eksponencijalno raste i

prekia struju u kolu. Ova vrsta termistora se ne koristi za merenje

temperature, ved iskljuivo u funkciji prekiaa.


6/54

TERMOOTPORNI AVA TEMPERATURE (Resistance Temperature Detector-RTD )

Termootporni avai temperaturerade na istom principu kao termistori.

Razlika je u tome to imaju linearnu zavisnost promene elektrine otpornosti u

onosu na promenu temperature. To je mogude jer su, za razliku o termistora

koji su od keramike i polimera, RTD napravljeni od platine. Prirodno svojstvo

platine je a joj je ova zavisnost linearna. Termootporni avai temperature

moraju biti napajani strujom.

Najpoznatiji termootporni ava je PT100. Oznaka govoi a je elektrina

otpornost ovog avaa, na 0C, 100 . Stanarizovana karakteristika

termootpornih avaa temperature je 0.385/C. Merni opseg je od -200C o500C.

U onosu na termistore, termootporni avai temperature, imaju vedi merni

opseg i stabilnost merenja, ali manju preciznost.

TERMOOTPORNI AVA


7/54

AKCELEROMETRI

PIEZOELEKTRINI

Piezoefekat je pojava a se na krajevima nekih materijala generie elektricitet

kaa na njih eluje sila. Materijali koji se najede koriste su: kvarc, barijum-

titanat, olovo-cirkon.

TRI NAINA OPTEREDENJA PIEZOELEKTRINIHELEMENATA

PIEZOELEKTRINI EFEKAT

Bitno je zapamtiti a piezoelektrini elementi ne reaguju na konstantnu silu,

ved samo na impuls sile. Konkretno, to znai a ako na piezoelektrini element

spustimo teg o 100kg, u prvom trenutku de se generisati ogovarajudi napon

(nastao usle uara pri sputanju). im se teg smiri, napon generisan na polovima

elementa de biti nula!!! To znai a piezoelektrine elemente ne moemo koristiti


8/54

za merenje konstantnih sila (vage, avai pritiska...), ved za merenje onih

promenljivih (avai vibracija).

S obzirom na slab izlazni signal iz senzora i veliku izlaznu impedansu,

neophoan je pojaiva. Ranije je koriden spoljni pojaiva, ali je taj meto

obaen zbog prisustva uma. anas se pojaiva postavlja unutar kudita avaa.

Akcelerometri se na mainu ije vibracije merimo montiraju ili posrestvom

magnetne stope, ili pomodu navojnog para.

Karakteristika akcelerometra se daje u obliku 100 mV/g (g je ubrzanje

zemljine tee).

Postoje i piezorezistivni avai. Oni menjaju svoju otpornost u zavisnosti od

sile koja na njih eluje. Za razliku o piezoelektrinih, piezorezistivni mogu a

mere konstantna opteredenja.


9/54

SENZORI PROTOKA

OPTIKI MERAI (Laser Doppler Anemometry - LDA)

Ova metoda merenja zahteva da cev kroz koju prolazi fluid bude providna namestu ge se protok meri. Takoe, u samom fluiu moraju postojati estice

prenika 0,2 - 0,4m. U tu svrhu se najede u flui oaju so, crvena ljaka,

titanijum dioksid...

Na fotodiodi se prikupljaju zraci odbijeni o estice. U zavisnosti o frekvence

rasprene svetlosti lasera izraunava se brzina estice (smatra se a su estice

dovoljno male, tako da je njihova brzina u stvari brzina fluida). Velika prednost

ove metoe je to se samim izvoenjem merenja ne utie na tok fluia.

Greka pri merenju LA metoom je ispo 1%.

EMA RAA APARATURE (LASER OPPLER ANEMOMETRY)

MERNO MESTO (PROVIDNA CEV)


10/54

ULTRAZVUNI MERAIPROTOKA

Ova metoda se zasniva na tome da brzina zvuka kroz fluid zavisi od brzine

proticanja tog fluida.

Ultrazvuni signal se proizvoi pomodu piezoelektrinih kristala (napon se

ovoi na polove kristala i to izaziva pulsiranje kristala).Piezoelektrini kristal

vibrira frekvencom od 50kHz do kekoliko Mhz.

PRINCIP RAA ULTRAZVUNOG MERAA PROTOKA

Sone A i B su ujeno i prijemnici i oailjai. Naizmenino jean rugome

alju ultrazvune signale. Signal koji putuje niz tok strujanja fluia biva ubrzan,

ok signal koji putuje uz tok fluia biva usporen. Razlika izmeu ovih brzina

prostiranja ultrazvuka je proporcionalna brzini strujanja fluida. Prednost ovemetoe je to nema potrebe a cev bue provina, nije neophono a se u tok

fluia oaju bilo kakve estice. Merenje se moe vriti pojenako obro i na

metalnim i na plastinim cevima.

REALAN IZGLE MERNOG UREAJA


11/54

ELEKTRINE I ELEKTRONSKE KOMPONENTE

TRANSFORMATOR

To je elektrini ureaj koji slui za smanjenje ili povedanje napona u kolu

naizmenine struje. Sastoji se o va namotaja PRIMARA i SEKUNARA. Ako se

vremenski promenljiv napon (Vp) prikljui na primar o Np navojaka struja koja

tee kroz primar inukuje magnetno polje. Magnetno polje primara inukuje

struju u namotajima sekunara. U iealnom sluaju, magnetni fluks na primaru

jednak je magnetnom fluksu na sekundaru.

Napomena:

Jenosmerni napon nede ati promenljivi fluks u jezgru, tako a transformator ne

moe vriti svoju funkciju kaa je u pitanju jenosmerna struja.

Gubici.

Za razliku od idealnog transformatora, kod realnog se javljaju gubici.

Gubici u bakru (bakarni namotaji) se javljaju zbog otpornosti namotaja

Gubici u gvou (jezgro je o gvoa)se javljaju zbog magnetnih efekata.

Inukovana struja tee kroz jezgro i izaziva njegovo zagrevanje.


12/54

Rasipanje. Nisu sva magnetna polja, inukovana na primaru, uhvadena o

strane sekundara

Histerezis. Svaki put kaa magnetno polje promeni smer mala koliina

energije se izgubi zbog histerezisa u magnetnom jezgru. Nivo histerezisa

zavisi od materijala jezgra.

Ko velikih transformatora je obavezno hlaenje (najvie zbog toplote koja

se javlja usle gubitaka u bakru i gvou). Energija potroenna na hlaenje

takoe spaa u gubitke transformatora.


13/54

OPERACIONI POJAIVA (OP AMP, Operational Amplifier)

To je iferencijalni elektronski pojaiva iji je zaatak a pojaa razliku izmeu

dva ulazna signala. Jedan ulaz ima pozitivan efekat na izlazni signal, a drugi ima

negativan. Zbog toga je prvi ulaz neinvertujudi (+), a rugi invertujudi (-). Pored

toga, operacioni pojaiva ima i va terminala za napajanje.

KONSTRUKCIJA

Sastoji se iz tri osnovna dela:

1)

Ulazni stepen (pojaava razliku napona na ulaznim prikljucima)

2) Naponski pojaiva (uvoi oatno pojaanje signala)

3) Izlazni stepen (Obezbeuje ovoljno veliko strujno pojaanje)


14/54

KARAKTERISTIKE IDEALNOG OP AMP

1) Beskonana ulazna otpornost (nulte ulazne struje)

2) Nulta izlazna otpornost (izlaz se ponaa kao iealni naponski izvor)

3)

Beskonano pojaanje u otvorenoj petlji4)

irok propusni opseg (iealno bi bilo a proputa sve frekvence)

5) Najveda moguda brzina odziva

6) Nulti naponski i strujni offset

7) Nulti um

PRIMENA

1)

Naponski komparator

Ukoliko je napon na ulazu V1 vedi o napona V2 taa de napon na izlazuoperacionog pojaivaa biti +Vcc (pozitivan napon napajanja). Ukoliko je napon naulazu V2 vedi o napona V1 taa de napon na izlazu operacionog pojaivaa biti -Vcc (negativan napon napajanja).

2) Neinvertujudi pojaiva

Ko ovog pojaivaa ulazni signal se ovoi na neinvertujudi ulaz (+).

Negativnom povratnom spregom obijeno je konano pojaanje koje zavisi

iskljuivo o oabira vrenosti za R1 i R2. Pojaanje ko neinverujudeg pojaavaa

je uvek vede o 1 i na izlazu se obija signal koji je u fazi sa ulaznim signalom.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/sr/5/56/Simbol.png


15/54

3) Invertujudi pojaiva

Negativna povratna sprega, koja je ostvarena pomodu otpornika Rf, vrada eo

signala sa izlaza na invertujudi ulaz kakobi pojaanje operacionog pojaivaa bilo

konano. Izuzetno je bitno a pojaanje ne zavisi od samog operacionogpojaivaa ved iskljuivo o izbora vrednosti za Rf i Rin. Izlazni signal je fazno

pomeren za u onosu na ulazni signal.

4) Sumator (sabira)

Uloga ovog sklopa je sabiranje signala prisutnih na ulazu, i davanje rezultata na

izlazu.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/Opampsumming.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Opampinverting.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/Opampnoninverting.svg


16/54

5)

Integrator

Uloga ovog sklopa je integrisanje ulaznog signala po vremenu.

6)

Diferencijator

Uloga ovog sklopa je diferenciranje ulaznog signala.

7)

iferencijalni pojaiva

Operacioni pojaivane moemo koristiti irektno kao iferencijalni pojaiva.

Zbog beskonanog pojaanja opseg promena ulaznih napona, gje pojaiva ne

rai kaa je u zasidenju, je veoma mali. Reenje se svoi na oavanje povratne

sprege kojom se dobija kontrolisano iferencijalno pojaanje.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Opampdifferentiating.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/02/Opampintegrating.svg


17/54

8) Instrumentacioni pojaiva

Instrumentacioni pojaiva ima znatno vedu ulaznu impeansu uodnosu na

iferencijalni pojaiva. Osim te prednosti, ovaj sklop poseduje niz prednosti kao

to su mogudnost regulacije pojaanja pomodu samo jenog otpornika (Rgain) i

veoma dobar faktor potiskivanja srednje vrednosti signala (CMRR). To je zbog

uparenosti elemenata, koje se ne remeti promenom pojaanja, odnosno

promenom otpornosti otpornika Rgain.

9) Jeinini pojaiva

Jeinini pojaiva je specijalni sluaj neinvertujudeg pojaivaa. Ulazna

impeansa jeininog pojaivaa je beskonano velika, a njegovo naponsko

pojaanje iznosi tano jean. Zato on predstavlja idealni razdvojni stepen, i

prestavlja iealno reenje kaa je potrebno povezati sklop koji ima veoma veliku
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/66/Opampinstrumentation.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/Opamp-differential.svg


18/54

izlaznu impedansu sa sklopom koji ima malu ulaznu impedansu. Kao takav on

spreava uticaj opteredenja na sam izvor signala.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Opampvoltagefollower.svg


19/54

OPTOKAPLER (OPTO COUPLER)

Osnovna funkcija optokaplera je a sprei uticaj neprevienih naponskih

preopteredenja (pikova) na osetljive elemente kola.

Sastoji se od ifracrvene fotodiode i fotodetektora (fotosenzitivna silikonska

dioda).

Struja dolazi na fotodiodu. Tu se pretvara u svetlosni zrak. Taj svetlosni zrak

paa na fotoetektor ge se opet pretvara u elektrini signal.

Prenost optokaplera u onosu na transformator je ta to moe a rai i sa

jednosmernom strujom.

Optokapler je mnogo bri o fototranzistora (fototranzistor je ujeno i

etektor svetlosti i pojaiva), ali je prenosni onos prilino mali (nema

mogudnost pojaanja).


20/54

DIODA

Elektronska komponenta koja proputa struju u samo jenom smeru. Zbog te

svoje osobine esto se koristi za pretvaranje naizmenine u jenosmernu struju.

Ima vie vrsta:

1)

Zener diode (za regulisanje napona)

Ova vrsta dioda se naziva i probojna dioda. Posebna osobina ove vrste dioda je

da mogu provoditi struju u oba smera. Ovaj efekat se naziva Zenerov proboj.

Provoenje struje u suprotnom smeru je mogude samo pri oreenoj vrenosti

napona. To se najede koristi za konstrukciju referentnog naponskog izvora ili u

kolima za stabilizaciju i ogranienje napona.

ZENER DIODA I OGOVARAJUDI SIMBOL

2)

Varactor diode (Varicap,Variable capacitance diode, Tunning diode)

Koriste se kao naponski kontrolisani kondenzatori kod oscilatora.

VARACTOR IOA I OGOVARAJUDI SIMBOL


21/54

3)

Tunel diode (za generisanje RF oscilacija)

VARACTOR IOE I OGOVARAJUDI SIMBOL

4)

LED (Light Emitting Diodes, za dobijanje svetlosti)


22/54

RELEJ (RELAY)

To je elektrino kontrolisani prekia. Najede je ukljuivanje/iskljuivanje

zasnovano na radu elektromagneta, ali postoje i druga reenja. Ovaj element se

koristi tamo ge postoji potreba za kontrolom pomodu struja male snage.

IZGLED RELEJA

Posebna vrsta releja koji nemaju pokretne elove naziva se SOLI STATE releji.

Postoje neutralni releji (menjaju stanje u kojem se nalaze bez obzira na smer

struje) i polarizovani (reaguju samo na struju oreenog smera).

Obeleavanje: 12Vdc, 120Vac, 3A

PRINCIP RADA RELEJA


23/54

To znai a je rani napon elektromagneta 12V, a kontakti koje relej kontrolie su

previeni za 120V naizmenine struje ne vede o 3A.


24/54

LOGIKA KOLA

Obavljaju logike operacije na jenim ili vie logikih ulaza i aju samo jean

logiki izlaz.

Najede se izvoi BOOLEAN logika u igitalnim kolima.

Fiziki se izvoe pomodu ioa i tranzistora, ali i uz pomod releja (relej logika),

pneumatike, optike...

Tip kola Simbol Karakteristike

I

ULAZ IZLAZ

A B A i B

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

ILI

ULAZ IZLAZ

A B A ili B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

INVERTOR KOLOULAZ IZLAZ

A Ne A

0 1

1 0

NI

ULAZ IZLAZ

A B A NI B

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

NILI

ULAZ IZLAZ

A B A nili B

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0
http://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:NOR_ANSI.svghttp://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:NAND_ANSI.svghttp://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:NOT_ANSI.svghttp://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:OR_ANSI.svghttp://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:AND_ANSI.svg


25/54

EKSILI

ULAZ IZLAZ

A B A eksili B

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

EKSNILI

ULAZ IZLAZ

A B A eksnili B

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

DC-DC KONVERTOR

To je elektrino kolo koje jenosmernu struju jenog naponskog nivoa

pretvara u (opet) jednosmernu struju drugog naponskog nivoa. Novi naponski

nivo moe biti i vii i nii o poetnog.

LINEARNI DC-DC KONVERTOR

Izlazni napon iz ovog konvertora moe biti samo manji o ulaznog. Efikasnostkonvertora ove vrste je jako mala, pogotovu kada je izlazni napon mnogo manji od

ulaznog. Taa je jaina izlazne struje velika. Gubitak kroz zagrevanje elemenata je

je jednak proizvodu pada napona i jaine izlazne struje i ko ovakvih konvertora je

taj gubitak veliki. U nakim sluajevima se posebno projektuje sistem za ovoenje

toplote kako ne bi olo o temperaturnog preopteredenja kola.

Prenost ove vrste konvertora je to su jeftini. Takoe, izlazni napon je

stabilan, sa malim prisustvom uma.

PREKIAKONVERTORI (SWITCH)

Konverzija se ko ove vrste konvertora vrii pomodu elektronike. Prvo se

napon jednosmerne struje diskretizuje u niz impulsa. Zatim se obara napon
http://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:XNOR_ANSI.svghttp://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:XOR_ANSI.svg


26/54

impulsa (na taj nain su gubici manji). Impulsi manjeg napona se zatim integriu u

jednosmerni napon.

Efikasnost ove vrste konvertora je u rasponu 75% - 98%. Efikasniji su od

linearnih konvertora.

Nedostatakje to to ova vrsta konvertora generie osta uma (smetnji).

MAGNETNI KONVERTORI

Energija ulazne struje se naizmenino sklaiti i oslobaa iz magnetnog polja

inuktivnog kola ili transformatora. Sve se to eava uestanodu o 300 kHz o

10 MHz. Poeavanjem uty Cycle-a (odnos vremena tokom kojeg je konvertoraktivan i vremena tokom kojeg je neaktivan) kontrolie se snaga izlazne struje.

Primarno se koristi za kontrolu izlaznog napona, ali se na isti nain moe

kontrolisati i ulazna i izlazna struja, kao i oranje konstantne snage.


27/54

ENKODER

Senzor koji koristimo kako bismo saznali:

1)

Broj obrtaja vratila2)

Poziciju vratila (u odnosu na stator)

3)

Smer obrtanja vratila

Enkoer moe raiti na:

1)

mnagnetno-otpornom principu

2)

magnetnom principu sa Hall-ovim avaem

3) optikom principu

PRINCIP RADA OPTIKOGENKODERA I OBLIK SIGNALA KOJI DAJE

Disk se montira na vratilo. Ne sme biti pomeranja diska u odnosu na vratilo.

Postoje ve vrste optikih enkoera:

1)

Relativni

2)

Apsolutni


28/54

RELATIVNI OPTIKI ENKODER

Zove se relativni jer informaciju o poziciji vratila daje u odnosu na reperniprorez na disku.

Poseban optokaplerje zauen za reperni prorez. Kaa on propusti svetlost

sa diode dobijamo informaciju da je vratilo napravilo pun obrtaj. Podatak o

ugaonoj brzini vratila dobija se primenom jednostavne matematike.U sleedoj

formuli t prestavlja vreme koje je proteklo izmeu va prolaza repernog

proreza.

Ugaonu brzinu moemo meriti i ede, tj. i pre nego to vratilo napravi pun

krug. Ako merimo vreme prolaska izmeu bilo koja va proreza na glavnom krugu

i brojimo koliko je proreza za to vreme prolo. Te poatke koristimo u sleedim

formulama.


29/54

POZICIJA VRATILA

Jedan optokapler prati reperni prorez, dok drugi prati proreze na glavnom krugu.

Pozicija vratila se dobija iz podataka koliko je proreza na glavnom krugu prolo o

poslednjeg prolaza repernog proreza.

SVE SE SVODI NA BROJANJE!!!!

SMER ROTACIJE VRATILA

Za oreivanje smera rotacije je neophono a na glavnom krugu proreza postoje

dva optokaplera. Njihov meusobni razmak mora biti (Z+1/2)*b.

Z - bilo koji ceo broj

b - irina proreza


30/54

KAKO SE OREUJESMER OBRTANJA?

A i B su etvrtke koje seformiraju o signala koji stiusa dva optokaplera. To bi

trebalo a buu va ientina signala, meusobno smaknuta zajednu polovinu

irine etvrtke. Razmotridemo va sluaja. Kaa se isk obrde u jenu i u rugustranu. U B nizu se esi promena sa 0 na 1. Tu promenu detektujemo softverski

pomodu programa koji je na PLC-u . Ako je u tom trenutku niz A na vrenosti 0,

kredemo se o crvene linije na levo!rugi sluaj. etektujemo a se u B nizu

opet ogoila promena sa 0 na 1. Ako je u ovom sluajuniz Asada na vrednosti

1, kredemo se o zelene linije na esno. Analogijom razmotrite i va sliaja kaa

se u nizu B esi promena sa 1 na 0!!!

Rezolucija (broj proreza) enkodera ide i preko pet miliona (5x106)!!! Razmislite

o tome koliko je minimalno ugaono pomeranje vratila koje ovakav enkoder moe

detektovati.

APSOLUTNI OPTIKI ENKODER

Zove se apsolutni jer daje apsolutnu poziciju vratila, tj. nevezano za bilo kakav

reper. Fiziki, isk apsolutnog enkoera se razlikuje o iska relativnog.


31/54

isk ima vie nivoa proreza. Svaki nivo ima svojoptokapler. Rezolucija enkodera

zavisi o broja proreza na najviem nivou.Svaka ugaona pozicija (16 ima na slici)

ima svoju binarnu ifru. Prorez proputa svetlost i taa ima signala tj. cifra je 1.

Ako LED + Fototranzistor stoji na zasunu rezultat je 0. Za

ovaj isk ifre pozicija su sleede Krika Br. 23

22

21

20

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 05 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

10 1 0 1 0

11 1 0 1 1

12 1 1 0 0

13 1 1 0 1

14 1 1 1 0

15 1 1 1 1


32/54

Kako se decimalni brojevi prevode u binarne?

1) Koliko pozicija za binarni broj imamo na raspolaganju? Za X pozicija

moemo ispisati 2Xbrojeva. Na etiri pozicije (X=4) moemo napisati 24=16

brojeva.

PREVO IZ BINARNOG U ECIMALAN BROJ

Apsolutni enkoer omah po ukljuivanju zna na kojooj se poziciji nalazi. On

omah oitava ko sa LE + Fototranzistor, i aje informaciju u kojoj kriki se

nalazi. To relativni enkoer ne moe a urai (sve ok prvi put ne proe reperni

prorez ne zna se u kojoj je poziciji disk).

ODREIVANJE SMERA OBRTANJA KO APSOLUTNOG ENKOERA

Ako binarni brojevi iu u rastudem nizu vratilo (i isk sa njime) se okrede u

jenom smeru. Ako se brojevi smenjuju u opaajudem nizu u pitanju je rotacija

vratila u suprotnom smeru.

ORIVANJE UGAONE BRZINE VRATILA

Isti princip kao i ko relativnog enkoera. Najede se koristi nivo sa najvedim

brojem proreza, jer to omogudava najvedi broj merenja u toku jenog obrtaja

vratila.

Ogranienje u onosu na relativni enkoer je to to ko relativnog za

povedanje rezolucije treba samo obezbeiti isk sa vedim brojem proreza, ok

ko apsolutnog uz vedi broj proreza moramo obezbeiti i vedi broj parova LE+

Fototranzistor.


33/54

ELEKTROMOTORI

To su ureaju koji pretvaraju elektrinu energiju u obrtni moment na izlaznom

vratilu.

NAIZMENINA STRUJA

1)

Sinhroni

2)

Asinhroni

JEDNOSMERNA STRUJA

1)

DC motori

2) Step (korani) motori

SINHRONI ELEKTROMOTORI


34/54

Glavna karakteristika ove vrste elektromotora je da se rotor vrti istom brzinom

kao i obrtno magnetno polje statora.

STATOR

Oblika je upljeg valjka, sa ljebovima u kojima se nalaze trofazni namotaji.

ROTOR

Sastoji se o namotaja provonika ok ko manjih motora moe biti formiran o

permanentnih magneta. Ukoliko su namotaji u pitanju, oni se napajaju

jednosmernom strujom preko kliznih prstenova. Tako se u namotajima indukuje

elektromagnetno polje.

PRINCIP RADA

Indukovano magnetno polje rotora prati obrtno magnetno polje statora i na taj

nain olazi o rotacije izlaznog vratila. Ukoliko opteredenje motora poraste

preko oreenje granice magnetno polje statora nede modi a prati obrtno

magnetno polje statora i motor de stati.

STARTOVANJE MOTORA

Omah po ovoenju napajanja na stator obrtno magnetno polje poinje a

rotira sinhronom brzinom.

f- frekvenca struje [Hz]

p- broj pari polova

Usle inercije rotora NE olazi o njegovog pokretanja i pradenja obrtnog

magnetnog polja. Trebalo bi zaleteti rotor do brzine bliske sinhronoj brzini, pustiti

napajanje jenosmernom strujom i inukovano magnetno polje rotora de se

sinhronizovati sa obrtnim magnetnim poljem statora. Tri moguda naina

startovanja:

1)

Poseban motor za zaletanje rotora


35/54

2)

Postepeno zaletanje motora korekcijom frekvence naizmenine struje

3)

Startovanje motora kao asinhronog do brzine bliske sinhronoj

PREDNOSTI SINHRONOG MOTORA

1)

Nezavisnost brzine obrtanja o promene opteredenja

2) Mogudnost poeavanja faktora snage cos, promenom pobune struje

3) Mogudnost popravke snage nekog rugog potroaa

MANE SINHRONOG MOTORA

1) Rotor se mora obrtati sinhronom brzinom (samo taa M0)

2) Napajanje namotaja na rotoru jenosmernom strujom je loe reenje jer

olazi o varnienja izmeu etkica i prstenova (i o njihovog troenja)

3) Cena je vedanego kod asinhronog motora

ASINHRONI ELEKTROMOTORI

STATOR je isti kao kod sinhronog elektromotora. Napaja se trofaznom

naizmeninom strujom.

ROTOR se sastoji o metalnih ipki koje su na krajevima kratko spojene metalnim

ipkama. Taj oblik poseda na kavez, pa se popularno zove veveriji kavez.


36/54

Za razliku od sinhronog motora rotor asinhronog nema napajanje. U njemu se

beskontaktno indukuje struja pod uticajem elektromagnetnog polja statora. Taindukovana struja stvara sopstveno elektromagnetno polje koje u interakciji sa

obrtnim elektromagnetnim poljem statora izaziva obrtanje vratila elektromotora.

Kanjenje rotora za obrtnim elektromagnetnim poljem statora se zove klizanje

rotora.

Najede klizanje rotora iznosi 2-10%!!!!

DC MOTOR (DIRECT CURRENT MOTOR)

DC motori se dele u dve grupe:

1) C motori sa etkicama (Brushe C motor)

2) C motori bez etkica (Brushless C motor - BLDC motor)

C MOTOR SA ETKICAMA

Statorse sastoji od dva permanentna magneta. Rotorje napravljen od namotaja

ice. U najjenostavnijoj varijanti rotor je sastavljen o va pola (va namotaja),

ok naprenije verzije imaju tri i vie polova . Vedi broj polova omogudava a

motor startuje bez obzira na meusobni poloaj rotora i statora. Takoe,


37/54

distribucija obrtnog momenta je bolje rasporeena ko verzija sa vie pari polova.

Slika 1 Slika 2 Slika 3

Princip rada

Napajanje se dovede na polove (+ i -). Oko namotaja se formira magnetno

polje. Na prvoj slici su namotaji suprotno namagnetisani od permanentnihmagneta uz koje se nalaze. Zbog toga olazi o obijanja meu njima i vratilo

poinje a rotira.Na drugoj slici rotor nastavlja a rotira. Na tredoj slici je prikazan

trenutak pre nego to de rotor odi u takav poloaj a de namotaji biti privueni

o strane permanentnih magneta (razliito su namagnetisani). To bi uzrokovalo

zaustavljanje rotora. Kako bi se rotacija nastavila, neophodno je da se smer struje

kroz namotaje promeni, tj. a se opet namagnetiu razliito o permanentnih

magneta uz koje su se nali. Smer struje se menja uz pomod komutatora. Kaa se

smer jednosmerne struje promeni opet dolazimo u situaciju prikazanu na prvojslici. Proces se ponavlja sve dok ima napajanja na polovima.

Animaciju koja etaljno objanjava princip raa moete pogleati na

http://www.youtube.com/watch?v=RAc1RYilugI.

DC MOTOR BEZ ETKICA

esto ovu vrstu motora sredemo i po nazivom Electronicaly Commutate

motors (nemaju mehaniki komutator, ved elektronsku kontrolu). Prenost u

odnosu na motore sa etkicama je toto ove ne postoji troenje etkica i

prstenova komutatora, nema varnienja, na raspolaganju je vedi obrtni moment i
http://www.youtube.com/watch?v=RAc1RYilugIhttp://www.youtube.com/watch?v=RAc1RYilugIhttp://www.youtube.com/watch?v=RAc1RYilugI


38/54

veda pouzanost . Uz to je i efikasnost motora bolja. Mana je to to je kontrolna

elektronika skupa. BLDC motor ima rotorsastavljen od permanentnih magneta i

statorsa namotajima. Na taj nain je izbegnuto da se struja dovodi na rotor koji je

u pokretu. Uz to, namotaji statora su naslonjeni na kudite, preko koga se efikasno

hlade. S toga nije neophodno da kroz motor postoji strujanje vazduha radi

hlaenja. Motor moe biti potpuno zatvoren i na taj nain zatiden o prljavtine i

stranih materija.

Maksimalna snaga, kojom se motor moe opteretiti, je ograniena toplotom

koja se stvara tokom raa motora. Poviena temperatura u kuditu moe umanjiti

magnetinost permanentnih magneta. Usle toga se smanjuje i efikasnost

motora.

U reimima niskih i srenjih opteredenja BLC motor je efikasniji o motora sa

etkicama. to je vede opteredenje motora, razlika u efikasnosti izmeu BLC i

motora sa etkicamaje manja.

KORANI MOTORI (STEP MOTORS)

To je vrsta DC motora koja punu rotaciju vratila izvodi kroz niz diskretnih

pozicija (koraka), u kojima po potrebi mogu i stati.

Statorse sastoji od velikog broja elektromagneta. Rotorje o gvoa u obliku

zupanika. Kaa se upali prvi elektromagnet, on privue i naspram sebe

pozicionira zupce rotora. U toj poziciji zupci su malo pomereni u odnosu na

sleedi par elektromagneta. Kaa se prekine napajanje prvom i ovee napajanje

drugom paru elektromagneta zupci se pomeraju u poziciju naspram drugog para

elektromagneta. Kroz seriju takvih pomeranja, izazvanih radom mikrokontrolera,

vratilo de napraviti pun krug. Preciznost koraka zavisi o konstrukcije koranogmotora.

S obzirom na to a rotor skae iz jene u rugu poziciju nivo vibracija ko

koranog motora je vii nego ko ostalih C motora.

Kontrola raa koranih motora moe se izvoiti u:

1) Otvorenoj petlji


39/54

2)

Zatvorenoj petlji

Kontrola u otvorenoj petlji se primenjuje mnogo ede. Po ovim nainom

kontrole se porazumeva a mikrokontroler ne zna u kojoj su meusobnoj

poziciji rotor i stator. Iz tog razloga je neophodno da ovi motori budu veomaprecizno projektovani. Najvedi izazov za ove motore je ra po velikim

opteredenjem. Taa postoji velika verovatnoda a motor izgubi korak, tj. a se

napajanje ovee na par polova iji ogovarajudi zupci rotora nisu u previenoj

poziciji. Taa motor ulazi u reim oscilovanja ili traenja(hunting).

Kontrola u otvorenoj petlji podrazumeva prisustvo enkodera. Enkoder

obezbeuje mikrokontroleru povratnu informaciju o trenutnoj poziciji rotora u

odnosu na stator. Na taj nain, mikrokontroler je u mogudnosti a u svakom

trenutku pusti napajanje ogovarajudem paru polova (elektromagnetu).

INVERTOR (FREKVENTNI REGULATOR)

Invertor je elektronski ureaj koji pretvara jenosmernu struju (C) u

naizmeninu struju (AC).


40/54

NAJJEDNOSTAVNIJI INVERTOR

U ulaznom kolu se jenosmerna struja, ejstvom prekiaa, naizmenino

proputa kroz jean pa kroz rugi eo kola. Na taj nain se stvara promenljivo

magnetno polje, koje u izlaznom elu kola inukuje naizmeninu struju. Izlazna,

naizmenina, struja moe biti bilo koje frekvence i bilo kog napona.

ULAZNA STRUJA I KOMPONENTE IZLAZNE STRUJE

Sirov izlazni signal je krzav jer u sebi sari i vie harmonike (3xf0, 5xf0, 7xf0). Za

pogon AC motora je neophodan gotovo idealan sinusni signal. Zbog toga se izlazni

signal iz invertora mora filtrirati.

Najede se primenjuju za upravljenje ugaonom brzinom trofaznih motora.

Postoje dve vrste invertora:

1) Invertori bez meukola (irektni invertori)

2)

Invertori sa (naponskim ili strujnim) meukolom


41/54

PNEUMATSKI CILINDRI

Pneumatski cilinar je mehaniki ureaj koji za vrenje raa koristi energiju gasa

po pritiskom (najede vazuh).


42/54

Princip raa se jenostavno objanjava formulom

Rad pneumatskog cilinra prikazan je kroz sleede tri slike. Na prvoj je klip ustanju mirovanja. Na drugoj slici je prikazana situacija u kojoj se vazduh pod

pritiskom dovodi u cilindar. Klip se pod dejstvom pritiska pomera u desno, a

opruga se sabija. Na tredoj slici sepritisak u cilindru smanjuje, a klip se pod

dejstvom sile u opruzi pomera na levo.

RAD PNEUMATSKOG CILINDRA

Pneumatski cilinar moe biti i vostrukog ejstva. Poloaj klipa je oreenodnosom pritiska vazduha sa leve i desne strane klipa. Kod ovakvog pneumatskog

cilindra nema potrebe za oprugom.


43/54

PNEUMATSKI CILINDAR DVOSTRUKOG DEJSTVA

Na prvoj slici je klip u nekom proizvoljnom poloaju. Na rugoj slici je prikazano

ovoenje vazuha po pritiskom preko ventila A, zbog toga se klip pomera u

desno. Na tredoj slici se vazuh po pritiskom ovoi preko ventila B, tako a se

klip pomera u levo. Treba primetiti a je aktivna povrina sa esne strane klipa

manja zbog postojanja klipnjae. To znai a je neophoan vedi pritisak vazuha

dovedenog preko ventila B kako bi klip bio u ravnotei.

Prednosti pneumatskog cilindra:

1) Medijum (vazduh) je uvek na raspolaganju

2) Vazuh se lako sklaiti i transportuje (cevima)

3)

Vazduh nije zapaljiva materija

4) Vazuh ne zagauje okolinu (nisu potrebni povratni voovi u rezervoar)

Mane pneumatskog cilindra:

1)

Relativno male sile na klipnjai2)

Problemi usle stiljivosti vazuha (male brzine, oteano precizno

pozicioniranje)

HIRAULIKI CILINRI


44/54

Princip raa je ientian kao ko pneumatskog cilinra. Konstrukciono,

hirauliki cilinri moraju biti robusniji zbog vedih pritisaka i sila.

Ulje je meijum koji zagauje okolinu. Zaptivanje mora biti obro, a neophoni

su i povratni vodovi za transport ulja iz cilindra nazad u rezervoar.

Prenosti hiraulikog cilinra:

1) Mogude je postodi velike sile (preko 2MN)

2) Postiu se velike brzine klipa

3) Omogudeno je precizno pozicioniranje klipa

Neostaci hiraulikog cilinra:

1)

Neophono je generisati hirauliku energiju (povedanje pritiska ulja)2)

Neophodni su povratni vodovi za ulje

3)

Visoka cena

4) Zapaljivost ulja i njegovo tetno ejstvo na okolinu

HIRAULIKI CILINAR


45/54

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

PLC je kompjuter koji se koristi za automatizaciju elektro-mehanikih procesa.

Za razliku o stanarnih personalnih raunara (PC), PLC ima veliki broj ulaznih i

izlaznih portova, otpornost na visoke temperature, prainu, vibracije, uare...

PLC je najede Real Time sistem, to znai a se aktivnosti na izlaznim

portovima izvode kao odgovor na stanje na ulaznim portovima u definisanomperiodu vremena (determinizam).

Programiranje PLC-a se vri pomodu kompjutera. Koriste se svi poznati

programski jezici, kao i sve popularnija grafika okruenja za programiranje (npr.

LabView). Programski kod PLC-a se uva u ROM-u. Konekcija kompjutera i PLC-a

se ostvaruje preko Ethernet, RS-232, RS-422 ili USB porta.

U zavisnosti od broja ulaznih i izlaznih portova PLC moe istovremeno

prikupljati poatke sa vie razliitih senzora (temperature, pritiska, protoka,pomaka...) i upravljati sa vie razliitih vrsta aktuatora (hirauliki i pneumatski

cilindri, elektro-motori...). Vie PLC ureaja se moe povezati u mreu i nataj

nain se moe upravljati celokupnim inustrijskim postrojenjima.

Neke od funkcija PLC-a mogu preuzeti i personalni raunari. Razlika je u tome

to resurs personalnog raunara biva ozbiljno potroen na ra operativnog


46/54

sistema. PLC nema operativni sistem, tako je u potpunosti posveden izvravanju

postavljenih zadataka.

KONKRETAN PRIMER: Koristimo PC za prikupljanje podataka sa nekog senzora.

Ukoliko se u poku prikupljanja poataka pomeri mi, pritisne neki taster natastaturi, ili se pojavi neka nova beina internet mrea, kompjuter NEE

ignorisati te promene. On de svoj fokus usmeriti na te ogaaje, jer je u njegovom

osnovnom kou to tako propisano. Za to vreme, mogude je a neke o vrenosti

koje stiu sa senzora kompjuter oita pogreno, ili a mu ak neke vrenosti i

potpuno promaknu (prekid uzorkovanja). Ovakve situacije mogu ugroziti

relevantnost prikupljenih podataka. Kod PLC-a programer sam postavlja listu

prioriteta. Tako se ne moe esiti a ogaaji manje vanosti ugroze ispravno

izvravanje glavnih zaataka.

Ukoliko postoji potreba da se PLC-u neke komande zadaju u toku rada, to se

radi preko HMI-a (Human Machine Interface). HMI je interaktivni displej koji se

programira nezavisno od PLC-a.

DIGITALNI I ANALOGNI ULAZI

Na digitalne ulaze dolazi naponski signal u samo dva stanja (0 ili 1, radi ili ne

rai, true ili false...). Takav signal olazi sa elemenata kao to su prekiai,tasteri, fotodelije... Na primer, ako je igitalni ulaz u rasponu 0-24V, sva naponska

stanja preko 22V de biti prepoznata kao 1 (ON, True, rai..), a sve manje o

2V de biti prepoznato kao 0 (OFF, False, ne rai...). Vrenosti izmeu 2V i

22V de biti neefinisane.

Analogni ulazi prihvataju niz naponskih vrednosti od nule do pune skale. Koliko

de naponskih nivoa prepoznati PLC zavisi o rezolucije. Na primer, akoje naponski

opseg analognog ulaznog kanala 0-10V, a rezolucija 10 bita (210

=1024 nivoa),

najmanja vrenost koju de PLC modi a prepozna je 10/10240.01V. to vedurezoluciju ima PLC to moemo raiti sa preciznijim vrenostima.


47/54

SAMPLE AND HOLD KOLO (S/H)

Zadatak S/H kola je da prihvati naponski nivo koji se dovodi na ulaz i da ga

orava sve ok A/ konvertor (A/) ne izvri konverziju. Za oravanje

naponskog nivoa u S/H kolu je zauen konenzator. Uestanost kojom ra S/H jeuslovljena brzinom konverzije A/D konvertora.

Ako bi vrednost napona na ulaznom portu A/D bila promenljiva, proces

komparacije ne bi mogao da bude obavljen dovoljno precizno. Interno generisani

napon ne bi mogao da bude jednak sa naponom na ulazu, ako se ovaj stalno

menja. Oravanje napona na ulazu konstantnim je upravo zadatak S/H kola.

PRINCIP RADA S/H KOLA

Na slici se moe vieti kako se ra S/H manifestuje. Sivom bojom je oznaen

signal koji olazi sa nekog senzora. Zelenom bojom su oznaene take koje smo u

mogudnosti a uzorkujemo (s obzirom na sample rate i brzinu konverzije A/).

Poto su to jeine vrenosti koje mi viimo iz celog signala, slika koju obijamo

je sleeda


48/54

Slika koju smo dobili ne oraava u potpunostiverno izgled signala koji smo

pratili. Plava isprekiana linija spaja take koje smo uzorkovali, i mi

PRETPOSTAVLJAMO a se neuzorkovane take nalaze na toj liniji, ili u njenoj

neposrednoj blizini. Jasno je a de slika koju obijamo biti blia realnoj slici

ukoliko buemo uzorkovali vedi broj taaka iz signala. To znai a moramo

uzorkovati vedom brzinom. Rzmotridemo va karikirana sluaja. Sluaj ekstremno

sporog uzorkovanja i sluaj jakobrzog uzorkovanja.

KARIKIRANI PRIMER SPOROG UZORKOVANJA

PRIMER UZORKOVANJA KOJEM SE TEI (BRZO UZORKOVANJE)

Na slici koja predstavlja jako sporo uzorkovanje je predstavljena pojava koja sezove aliasing. eava se ona kaa je uestanost uzorkovanja aleko manja o

frekvence signala. Stvara se lana slika o signalu koji pratimo (evientno je na

gornjoj slici da smo jako sporim uzorkovanjem potpuno izgubili jean pozitivan i

va negativna pika). Najkvistova teorema (pravilo poznato i po nazivom enonov

obrazac) kae a je neophono a uestanost uzorkovanja bue bar va puta

vede o frekvence signala koji se prati kako ne bi olo o aliasing-a.


49/54

MULTIPLEKSER (MUX)

Multiplekser je elektronska komponenta koja ima vie naponskih ulaza, a samo

jean izlaz. U jenom trenutku, na izlazu se moe obiti signal sa samo jenog o

ulaznih kanala.

EMATSKI PRIKAZMULTIPLEKSERA

Signali na ulaznim kanalima multipleksera ne ulaze ni u kakvu interakciju. Oni se

ne sabiraju, ne ouzimaju, ne mnoe, ne ele... Jenostavno kroz multiplekser se

u jenom trenutku proputa jean o ulaznih kanala. Sa kojeg o ulaznih kanala

de prodi signal na izlazni kanalmultipleksera, oreuje se pomodu pinova za

selekciju (na slici su obeleeni sa S1i S2). Na pinove za selekciju dolazi digitalni

signal (samo va stanja ima napona/nema napona).

Svaki o kanala ima svoju aresu izraenu binarnim brojevima. Na primer, za

multiplekser prikazan na gornjoj slici adrese kanala bi izgledale ovako:

Ulazni kanalAdresa (binarni broj)

S1 S2A 0 0

B 0 1

C 1 0

D 1 1


50/54

Iz gornje tabele se jasno vii a ni fiziki ne postoji ansa a se preko pinova za

selekciju oabere a kroz multiplekser prou signali sa va kanala istovremeno.

Takoe, za vredi broj ulaznih kanala neophono je a postoji i vedi broj pinova za

selekciju. Ako je n broj pinova za selekciju 2nmora biti vede ili jenako broju

ulaznih kanala!!!

FIZIKI IZGLE MULTIPLEKSERA

PRIMENA MULTIPLEKSERA

Idealna aparatura za prikupljanje podataka u okviru nekog mernog ili

mehatronikog sistema bi izgleala ovako:

Ovakav sistem na omogudava istovremeno procesiranje svih kanala. Mana

ovakvog sistema je jako visoka cena. Ukoliko nam nije neophodno da se signali sa


51/54

svih senzora obrauju istovremeno, moemo upotrebiti multiplekser i umanjiti

trokove sistema za tri A/ konvertora. To bi izglealo ovako:

Ovakva aparatura nam omogudava a i alje istovremeno uzorkujemo poatke sasva etiri senzora, ali se vreme konverzije povedava etiri puta (jean A/

konvertor rai za sva etiri kanala).

Ukoliko nam ni simultano uzorkovanje nije neophodno, multiplekserse moe

postaviti omah posle senzora. Na taj nain se tei i na tri S/H kola. Aparatura u

tom sluaju izglea ovako:

Ovako sklopljena aparatura sekvencijalno obrauje kanale. To znai a je

uzorkovanje na rugom kanalu mogude tek kaa signal sa prvogbue obraen i

primljen u PLC. Uzorkovanje na tredem moe poeti tek po zavretku obrae

signala sa drugog kanala, itd...

Vano je napomenuti a multiplekser moe a rai vosmerno. To znai a se

jena vrsta multipleksera moe koristiti sa ulazne strane PLC-a, u cilju prikupljanja

podataka, ali i sa izlazne strane PLC-a kada postoji potreba da se jednim izlaznim

kanalom PLC-a kontrolie ra vedeg broja aktuatora!!!


52/54

MEMORIJA

ROM (Read Only Memory)

Kako ime kae to je vrsta memorije koja moe samo ase ita. Njenaosnovna olika je to to ne gubi svoj saraj po prestanku napajanja.

Najede se upotrebljava za uvanje koa koji kontrolie ra atog ureaja.

Npr. nain na koji de se neki PLC ponaati uva se u njegovoj ROM memoriji.

Vrste ROM

1)

PROM (Programmable Rea Only Memory) Moe se programirati samo

jenom. To se rai na ureaju PROM programer, koji koristi visok napon kako bi

sastavio/rastavio interne veze na ipu.

2) EPROM ( Erasable Programmable Rea Only Memory) Moe se brisati

saraj ipa ako se izloi ultraljubiastom zraenju (10min.). Izlaganje

ultraljubiastim zracima (i ponovno programiranje) skraduje ivotni vek EPROM-a.

Broj brisanja/programiranja je ipak vedi o hiljau. Na sebi imaju prozor kroz

koji je previeno a prou UV zraciu procesu brisanja.

3)

EEPROM (Electricaly Erasable Programmable Read Only Memory) Daje

mogudnost brisanja saraja ipa elektronskim putem.

FLASH memorija je moderan tip EEPROM-a. Dpzvoljava preko milion

pisanja/brisanja.

RAM (Random Access Memory)

Ranom znai nasumino, a ukazuje na to a se svakom poatku iz RAM

moe pristupiti u bilo kom trenutku bez obzira na na to ge se on nalazi u onosuna prethono korideni poatak iz memorije.

U RAM-u se uvaju poaci koji su rezultat nekih operacija (kompjuteru, PLC-

u,...)


53/54

A/D KONVERTOR

To je elektronski ureaj koji naponski signal pretvara u ogovarajudu numeriku

vrednost.

A/ rai tako to napon koji je oveen na ulaz uporeuje sa naponom koji on

interno generie. A/ uporeuje niz vrenosti (interno generisani napon se

graualno povedava), a zaustavlja se kaa interno generisani napon postane

jenak (sa unapre efinisanim ostupanjima) naponu na ulazu.

Bitan podatak za A/D konvertor je radni opseg. To je naponski opseg sa kojime

A/ konvertor moe a radi (npr. 0-5V, ili 5, 10V...).

ve osobine A/ konvertora su kljune za njegov ra

1) Brzina konverzije

2) Rezolucija

BRZINA KONVERZIJE

Proces konverzije (tj. uporeivanja interno generisanog napona sa naponom na

ulazu u A/D konvertor) zahteva vreme. To vreme se meri u milisekundama, ali se

ne sme zanemariti. Vremenski razmak izmeu va uzorkovanja ne sme biti manji

od vremena potrebnog za konverziju u A/D konvertoru!!! Brzina konvertovanja

iktira uestanost uzorkovanja. to je veda brzina uzorkovanja, to je merenje

preciznije, tj. naaprestava o promeni fizike veliine koju pratimo je blia

realnosti. Pokaimo to kroz va primera.

REZOLUCIJA

Rezolucija nam govori o tome na koliko nivoa je podeljen naponski radni opseg

konvertora. Rezolucija A/D konvertora se izraava u bit-ovima. Broj nivoa je

stepen broja va (2). To znai a osmobitni (8 bit) A/ konvertor raspolae sa

28=256 nivoa.


54/54

Konkretan primer bi bio sleedi. Najmanja vrenost koju esetobitni (10 bit) A/

konvertor, radnog opsega 0-10V, moe a pokae je 10V/210=10V/102410mV.Ta vrenost se naziva LSB (Least Significant Bit). U cilju to preciznijeg merenja

potrebno je a i rezolucija A/ konvertora bue veda.

Skripta_Mehatronika (1)

Documents

Transcript of Skripta_Mehatronika (1)