Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb CW01 - Teorie měření a regulace © Ing. Václav Rada, CSc. ZS – 2010/2011 SPEC. 1. p

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE POJMY Dva základní pojmy Dva základní pojmy – každý z nich skrývá (či přesněji reprezentuje) jinou část měři- cího řetězce nacházejícího se v místě, kde existuje měřená fyzikální veličina a prvek, který ji převádí na (obvykle – a dnes snad výlučně) elektrický signál. SNÍMAČ - ČIDLO © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE © VR - ZS 2010/2011 SNÍMAČ definice:SNÍMAČ Pojem definující celek – jeho základní (a nejdůležitější) součástí je čidlo …

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE ČIDLO definice:ČIDLO Pojem definující prvek, který přichází do „přímého“ styku s měřenou veličinou (a jejím prostředím) … © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE snímací prvek (čidlo) doplňující prvky snímač výstupní signál (informace o měřené veličině) vstupní (měřená) fyzikální veličina (měřená informace) u pasivních snímačů je přidáno napájení Obal čidla (zapouzdření, přípojné body (konektor, vývod vodičů, … ) s úchytnými body nebo jiným způsobem pro upevnění + obvody úpravy signálu (zesilovač, převodník, korekční prvky, …) © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE snímací prvek (čidlo) převod na elektrický signál snímač výstupní signál (informace o měřené veličině) vstupní (měřená) fyzikální veličina (měřená informace) u pasivních snímačů je přidáno napájení v dnešní době nejobvyklejší uspořádání © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE snímací prvek (čidlo) převod na elektrický signál snímač výstupní signál (informace o měřené veličině) vstupní (měřená) fyzikální veličina (měřená informace) obvod úpravy, vyhodno- cení, přepočtů u pasivních snímačů je přidáno napájení © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE snímací prvek (čidlo) převod na elektrický signál snímač výstupní signál (informace o měřené veličině) vstupní (měřená) fyzikální veličina (měřená informace) obvod úpravy a vyhodno - cení u pasivních snímačů je přidáno napájení logika nebo řídicí obvod pro řízení funkce a činnosti celého snímače externí signál s řídicími informacemi © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – SNÍMAČE © VR - ZS 2009/2010 PRINCIPY SNÍMAČŮ: - odporové - termoelektrické - kapacitní- polovodičové - indukčnostní- optické - magnetické - s CCD prvkem - indukční - fotoelektrické - piezoelektrické - emisivní - s Hallovým jevem- laserové - ultrazvukové - mechanické atd…..

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál -je to fyzikální realizace informace -množina elementárních signálů je nazývána abecedou -časově omezená sestava symbolů účelově (určených k přenosu informace) vybraných z abecedy je zpráva -jednu a tutéž informaci lze předávat různými zprávami a naopak jedna a tatáž zpráva může mít různé informace -celkový počet prvků abecedy je objem abecedy -libovolný prvek abecedy se může ve zprávě objevovat na „libo- volném“ místě (dáno úkolem, který reprezentuje ve zprávě) a může se libovolněkrát opakovat. © VR - ZS 2009/2010

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál Má-li mít abeceda zdroje konečný počet prvků nebo hodnot (zřej- mě míněno z časového hlediska toku posloupnosti jednotlivých informací ve zprávě) - pokud má nekonečný počet prvků nebo hodnot jde o spojitý (analogový) zdroj (signál) spojitých (analogových) zpráv - nebo jde o diskrétní (nespojitý) zdroj (signál) diskrétních (nespojitých) zpráv. Matematicky se jedná o existenci či neexistenci hodnoty limity zprava i zleva k libovolnému časovému bodu (zde t x ). © VR - ZS 2009/2010

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál grafické vyjádření - spojitý (analogový) signál © VR - ZS 2009/2010 oblast dt, která bude roztažena (měřítko času vynáso- beno např. 1000x) txtx t ve vybrané oblasti nechť má signál lokální špičku - variantně může např. probíhat „plynule“ což by nemělo vysvětlující efekt dt

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - spojitý (analogový) signál txtx t oblast dt, která bude znova roztažena (měřítko času vynásobeno např. 1000x) dt

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - spojitý (analogový) signál txtx oblast dt, která bude znova roztažena (měřítko času vynásobeno např. 1000x) t dt

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál grafické vyjádření - spojitý (analogový) signál © VR - ZS 2009/2010 oblast dt, která bude znova roztažena (měřítko času vynásobeno např. 1000x) txtx t dt

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - spojitý (analogový) signál oblast dt, která bude znova roztažena (měřítko času vynásobeno např. 1000x) txtx t dt

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - spojitý (analogový) signál oblast dt, která bude znova roztažena (měřítko času vynásobeno např. 1000x) txtx t dt takto lze „zvětšovat“ časovou osu signálu donekonečna a stále bude lze signál takto „kreslit“ – bude se jen měnit tvar křivky, i když v takovémto případě by vždy špičkou měla zůstat

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál txtx t dt NE ANO ZACHYCENÍ / © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál txtx t dt pro připomenutí zakreslena špička / © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál txtx t dt ve skutečnosti hodnota špičky zachycena nebude ! / © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál Řešení takové situace: - zvolit podstatně menší hodnotu dt – to má za následek ná- růst počtu bodů, ale taky komplikovanější měřicí systém, pro- tože musí reagovat rychleji a zaznamenat vyšší počet hodnot – to je vykoupeno vyšší složitostí, použitím digitalizační techniky na vyšší úrovni a následně i vyšší cenou - nebo posunem časových úseků po ose – viz další obrázek – to ale musí být hodnota času „předpokládané“ špičky známa a to je v reálu obvykle utopií

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál Řešení takové situace: - ideální by byl inteligentní systém – na základě prognózy by určoval „následující“ hodnotu časového intervalu dt – existu- jí matematické metody, které to umí – ale měřicí systém by musel obsahovat výpočetní jednotku (účelový speciálně na- programovaný mikroprocesor s dostatečně velkou pracovní i datovou pamětí) se SW metody např. Runge-Kutta – přitom i pro současnou HW techniku by byla funkce asi omezena jen do určité „malé“ hodnoty dt (odhad msec, možná i μsec).

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál txtx t dt

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál txtx t dt pro připomenutí zakreslena špička / © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál txtx t dt / © VR - ZS 2010/2011

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál txtx t dt/2

T- MaR MĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY © VR - ZS 2009/2010 Signál grafické vyjádření - diskrétní (nespojitý) signál

T- MaR © VR - ZS 2010/2011 … a to by /snad? - pro teď/ bylo vše P – 1 - speciál

T- MaR © VR - ZS 2009/2010 Témata