59129676 senzori seminar

47
Senzor je tehnički pretvornik, koji pretvara fizičku veličinu (npr. temperaturu, udaljenost, tlak) u neku drugu veličinu, koja se lako obrađuje najčešće električki signal. Vrste senzora Po mjerenoj velicini: napon, struja, otpor, temperatura, tlak, vlažnost, položaj, brzina, ubrzanje, sila, vrijeme, frekvencija, razina, protok, elektromagnetno zracenje, zvuk Po vrsti izlaza: analogni – standardne vrste analognih signala sa senzora su 0-20mA, 4-20mA, 0-5V, 0-10V, ±10V, ... 1

Upload: krampus1

Post on 02-Jan-2016

65 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 59129676 Senzori Seminar

Senzor je tehnički pretvornik, koji pretvara fizičku veličinu (npr. temperaturu, udaljenost, tlak) u neku drugu veličinu, koja se lako obrađuje najčešće električki signal.

Vrste senzora

Po mjerenoj velicini: napon, struja, otpor, temperatura, tlak, vlažnost, položaj, brzina, ubrzanje, sila, vrijeme, frekvencija, razina, protok, elektromagnetno zracenje, zvuk

Po vrsti izlaza: analogni – standardne vrste analognih signala sa senzora su 0-20mA, 4-20mA, 0-5V,

0-10V, ±10V, ... digitalni – najcešce se koristi serijska komunikacija prema nekom od standardnih

protokola

1

Page 2: 59129676 Senzori Seminar

Parametri:

mjerni opseg (definira raspon mjerene velicine unutar kojeg senzor ostvaruje deklarirana svojstva)

točnost (određuje mjerna svojstva senzora u odnosu na stvarnu vrijednost mjerene velicine)

brzina odziva (kašnjenje izmjerene vrijednosti za mjerenom veličinom) prijenosna funkcija (odnos između mjerene velicine i izmjerene vrijednosti za čitav

mjerni opseg) linearnost (poklapanje prijenosne funkcije s linearnom) vrsta izlaza (analogni ili digitalni) temperaturni opseg (temperaturni opseg unutar kojeg senzor ostvaruje deklarirana

svojstva

Točnost

Statička pogreška je odstupanje izmjerene vrijednosti od stvarne vrijednosti mjerene veličine. Izražava se u postotku punog mjernog opsega senzora. Mjerena veličina treba biti konstantna.

Dinamička pogreška nastaje uslijed vremenske promjene mjerene veličine, tako da izmjerena vrijednost kasni za stvarnom vrijednosti mjerene veličine.

Ponovljivost je izražena preko statističkog odstupanja izmjerene vrijednosti od stvarne vrijednosti mjerene veličine. Kod senzora koji ima dobru ponovljivost moguće je kompenzirati statičku pogrešku.

Mrtvo vrijeme predstavlja vremenski interval između promjene mjerene veličine do promjene izmjerene vrijednosti.

Mrtva zona definirana je kao najveća promjena mjerene veličine koja neće izazvati promjenu izmjerene vrijednosti.

Brzina odziva

Idealni senzor trenutno registrira svaku promjenu mjerene veličine. U praksi to nije izvedivo zbog dinamičke pogreške, mrtvog vremena i mrtve zone.

2

Page 3: 59129676 Senzori Seminar

Karakteristike senzora

Statičke karakteristike su one koje se ne mijenjaju sa vremenom. Dobiju se izvodenjem statičke analize tako da se pobudi odredena promjena vrijednosti ulazne veličine, a kad se sustav ustali određuje se nastala promjena izlazne veličine.

Dinamičke karakteristike se dobiju kao rezultat dinamičke analize, pri čemu se ispituju vremenske promjene izlaznih veličina prema vremenskim promjenama ulaznih veličina.

Statističke karakteristike

Linearnost

Nelinearnost senzora ocituje se u odstupanju prijenosnekarakteristike od linearne:

Nelinearnu prijenosnu karakteristiku moguće je kompenzirati sklopovski i programski.

3

Page 4: 59129676 Senzori Seminar

Vanjski utjecaji (okolišni uvjeti):

temperatura vlaga vibracije elektromagnetizam kemijske promjene...

Za mjerne pretvornike točnost se deklarira za točno definirane uvjete okoline (npr. konstantna vanjska temperatura, konstantan napon napajanje, tlak zraka ili ulja itd.)

Točnost pretvornika bit će narušena promjenama u okolini i progresivno će padati s vremenom korištenja (starost)

Posljedica starenja je pomak vanjske karakteristike oko nule (ili pogreška nule), prikazano na a) ili kao promjena osjetljivosti(nagib karakteristike, prikazano na sl.b), pojam drift(od engl. drift, biti tjeran, nošen).

Utjecaj okoline se obično definira kao postotna pogreška za neku promjenu okoline. Npr. karakteristika mjernog člana diferencijalnog tlaka je osjetljiva na promjene statičkog tlaka. Poznati utjecaji okoline se mogu eliminirati kompenziranjem.

a) b)

4

Page 5: 59129676 Senzori Seminar

Dozvoljeni pojas pogreške

Nekada je teško odrediti pojedinačne efekte na senzor, pa se definira ukupna pogreška ili pojas pogreške.

Za sve područje u kojem je procesna PV veličina definirana, ukupna apsolutna ili relativna pogreška mora biti u specificiranom području, ili prema a) ili prema b)

Histereza

Za danu vrijednost I izlaz O može biti različit ovisno da li I raste ili opada. Histereza je razlika između te dvije vrijednosti.

5

Page 6: 59129676 Senzori Seminar

Zasičenje

Od sjecišta prikazanog na slici prema desno slijedi zasičenje (saturation).

Zona neosjetljivosti

Područje u kojem senzor ne reagira.

6

Page 7: 59129676 Senzori Seminar

Rezolucija (razlučivanje)

Izlaz se mijenja skokovito pri kontinuiranoj promjeni ulaza.

Rezolucija: Največa promjena u I koja ne izaziva promjenu u O.

Trošenje (habanje) i starenje

Ovi efekti uzrokuju promjene karakteristika polagano i sustavno tijekom životne dobi elementa.

7

Page 8: 59129676 Senzori Seminar

Tipični odzivi senzora na skokovitu promjenu mjerene veličine

Ponovljivost mjerenja – preciznost senzora

8

Page 9: 59129676 Senzori Seminar

Statističke promjene na izlazu mjernoga člana (elementa) s vremenom – ponovljivost (repeatability). Uz konstantni ulaz mjernoga člana izlaz s vremenom varira. Nije ostvarena ponovljivost.

Izostanak ponovljivosti uzrokovan je slučajnim efektima u mjernom članu (npr. toplinski šum, plastičnost materijala) i u okolišu mjernog člana.

Ako okolišni ulazi slučajno variraju, tada će slučajno varirati i izlaz.

Ponovljivošću senzora definira se preciznost senzora. Važno je uočiti razliku između točnosti i preciznosti, koja je ilustrirana na sljedećoj slici:

Mjerna nesigurnost

9

Page 10: 59129676 Senzori Seminar

Je opis rasipanja mjernih rezultata, odnosno opis rasipanja oko srednje vrijednosti.

10

Page 11: 59129676 Senzori Seminar

11

Page 12: 59129676 Senzori Seminar

12

Page 13: 59129676 Senzori Seminar

13

Page 14: 59129676 Senzori Seminar

Senzori blizine    

Za razliku od graničnog prekidača položaja senzori blizine djeluju bez vanjskog mehaničkog kontakta ili sile. Zbog toga takvi prekidači imaju veliku pouzdanost i dugi period rada.

Razlikujemo nekoliko tipova senzora blizine:

1. Reed senzori 2. Induktivni senzor blizine

3. Kapacitivni senzor blizine

4. Optički senzor blizine

Induktivni, optički i kapacitivni senzori blizine su zapravo elektronički senzori jer nemaju pokretne kontakte koji bi upravljali strujom u strujnim krugovima.  Umjesto toga izlaz senzora je elektronički spojen na napajanje ili na uzemljenje (izlazni napon = 0 V).

 Reed senzori

Reed kontakt je senzor blizine kojeg aktivira magnetizam. Sastoji se od dva kontakta smještena u staklenu cijev ispunjenu inertnim plinom. Magnetsko polje uzrokuje uključenje reed senzora. Kontaktna pera se zatvaraju kada dovedemo permanentni magnet ispod reed senzora, te se time omogućava tijek struje u strujnom krugu.

14

Page 15: 59129676 Senzori Seminar

 

U slučaju kada upravljanje elektropneumatskog sustava zahtjeva da su kontakti reed senzora spojeni u normalno zatvorenom položaju (mirni kontakt), dodaje se konstrukcijski mali permanentni magnet koji drži kontakte u spojenom stanju. Kontakti se odspajaju kada se pojavi jače magnetsko polje. Ova vrsta senzora ima dugi vijek trajanja, veliku pouzdanost i vrlo kratko vrijeme spajanja ( oko 0,2 ms ). Loše strane su što se ne može upotrebljavati u okruženju jakih magnetskih polja i u blizini prostora gdje se zavariva.

Induktivni senzor blizine

Induktivni senzor blizine je sastavljen od električnog oscilatora (1) preklopnog stupnja (flip-flopa) (2) i pojačala (3). Priključenjem napona na induktivni senzor oscilator generira visokofrekventno elektromagnetsko polje koje se rasprostire u aktivnu sklopnu zonu senzora. Ako se u tu sklopnu zonu unese metalni dio oscilator se prigušuje. Prigušenje amplitude titraja polja djeluje na preklopni stupanj, koji preko pojačala daje izlazni signal.

15

Page 16: 59129676 Senzori Seminar

Induktivni senzori blizine reagiraju uglavnom na metale, a moguće je i na neke druge materijale kao na primjer grafit.

Indukcijski magnetski senzori blizine imaju sljedeće prednosti u usporedbi s Reed senzorima:

nema problema s iskrenjem kontakata, nema trošenja, jer nema pomičnih dijelova,

ukoliko se osi magnetskih polova ispravno postave stvara se samo jedno područje prekapčanja.

Kapacitivni senzor blizine

Kapacitivni senzor blizine je sastavljen slično kao i induktivni od oscilatora samo što nema induktivni svitak već kondenzator i otpornik u sklopu RC oscilatora. Elektrostatičko polje se generira između anode i katode kondenzatora, a prostire se u polje ispred senzora. Dolaskom predmeta u blizinu mijenja se kapacitet kondenzatora. Oscilator se prigušuje i na izlazu se pojavi signal.

 

Kapacitivni senzori blizine ne reagiraju samo na materijale visoke vodljivosti (kao što su metali) već i na izolatore s većom dielektričkom konstantom kao što su plastika, staklo, keramika tekućina i drvo. Ukratko reagiraju na većinu materijala i medija.

Kapacitivni senzor reagira kada aktivnoj površini približimo medije koje treba detektirati, dodir nije potreban. Medij se treba više približiti senzoru kada ima manju dielektričnu konstantu. Kapacitivni senzori reagiraju dodatno i na približavanje izolacijskih materijala čija

16

Page 17: 59129676 Senzori Seminar

je dielektrična konstanta veća od 1., zato su prikladni za ugradnju kao krajnji prekidači pri mjerenju razine vode, cementa, šećera, brašna, granulata i drugih medija.

Potrebno je zapamtiti da je udaljenost ukapčanja kapacitivnih senzora blizine funkcija ovisna o vrsti, duljini i debljini materijala koji se uočava. Osjetljivost (udaljenost ukapčanja) većine kapacitivnih senzora možemo podesiti pomoću potenciometra. Tako se može spriječiti uočavanje nekih materijala. Na primjer, moguće je uočiti razinu vodenih otopina kroz stjenku boce.

 

Prednost ovih senzora je zbog moguće primijene za uočavanje predmeta iza nemetalnih pregrada.

Optički senzor blizine        

Optički senzori blizine se za uočavanje predmeta koriste optikom i elektronikom. Senzori rade sa crvenim i infracrvenim svjetlom. Poluvodičke diode koje proizvodi svjetlost (LED) su posebno pouzdan izvor crvenog i infracrvenog svjetla. Male su, robusne, imaju dug radni vijek i lako ih je ugraditi. Kao prijemnici se koriste fotodiode i fototranzistori. Pri namještanju prednost imaju senzori s vidljivom, crvenom svjetlošću, za razliku od nevidljive infracrvene. Osim toga za valne duljine crvene svjetlosti mogu se bez problema prigušenja svjetla koristiti polimerni optički vodovi.

 

17

Page 18: 59129676 Senzori Seminar

Optoelektronički prkidači reagiraju bezkontaktno na sve materijale npr. na staklo, plastiku, drvo, tekućine, metal .... Njihov način djelovanja bazira se na refleksiji svijetla kojeg su odaslali prema mediju (materijalu). Optički senzori blizine se obično sastoje od dva glavna dijela: izvora svjetla i prijamnika. Ovisno o vrsti primjene, potrebni su reflektori i optički vodovi. Izvor i prijamnik su ili postavljeni u isto kućište (difuzijski i zrcalni senzori) ili u odvojena kućišta (prolazni senzori – optička vrata, optička brana).

Razlikujemo tri tipa optičkih senzora blizine:

1.   Svijetlosna brana s predajnikom i prijemnikom (prolazni senzor)2.   Svjetlosna refleksna preklopka (refleksni senzor)

3.   Svjetlosno reflektirajući preklopnik (difuzni senzor)

 

Svjetlosna brana s predajnikom i prijemnikom (prolazni senzor) još se naziva jednosmjerna svjetlosna preklopka je optički senzor s odvojenom odašiljačem i prijemnikom postavljenim tako da je svjetlosna zraka odašiljača usmjerena na prijemnik. Izlaz prijemnika daje signal ako se ta zraka prekine. „Senzor se aktivira mrakom”.

Svjetlosna refleksna preklopka (refleksni senzor) je tip optičkog senzora kod kojeg su odašiljač i prijemnik smješteni u zajedničkom kućištu. Reflektor je jedna refleksna površina koja se postavi tako da se odašiljana zraka kompletno reflektira i vrati do prijemnika. Također u slučaju prekidanja zrake na izlazu se pojavi signal.

 

Svjetlosno reflektirajući preklopnik (difuzni senzor) se također sastoji od odašiljača i prijemnika u jednom kućištu, ali nema reflektor. Umjesto reflektora zraka se reflektira od

18

Page 19: 59129676 Senzori Seminar

predmeta koji dođe u blizinu. Zbog takvog principa rada svjetlosno reflektirajući optički senzor se upotrebljava na manjim udaljenostima i dio stroja ili obrađivani predmet čija se blizina mora detektirati, mora imati dobru reflektirajuću površinu. (Na primjer polirana metalna površina ili svjetlo obojena površina).

Mjerni pretvornici temperature

Mjerenje temperature je proces prijenosa topline s medija na osjetilo (osjetilni element).

Promjene toplinskog stanja uzrok su različitim fizikalnim pojavama koje se koriste za mjerenje temperature:

Zavisnot obujma tijela o temperaturi Zavisnost električnog otpora vodiča i poluvodiča o temperaturi Zavisnost energije zračenja tijela o temperaturi tijela Zavisnost elektromotorne silerazvijene na spojištu dvaju vodiča o temperaturi spojišta

TEMPERATURA (Kelvin, Celsius, Fahrenheit)

19

Page 20: 59129676 Senzori Seminar

Dilatacijski mjerni pretvornici temperature

Ovisnost obujma tijela o promjeni temperature.

Podjela:

- štapni dilatacijski pretvornici- bimetalni dilatacijski pretvornici- kapljevinski pretvornici- tlačni mjerni pretvornici temperature: kapljevinski, parni, klizni

Štapni dilatacijski pretvornik

Za štap i žicu obično se ovisnost računa samo za duljinu, a zanemaruje se poprečno širenje:

20

Page 21: 59129676 Senzori Seminar

Bimetalna osjetila

Dva ili više sloja različitih vrsta metala. Razlika u brzini toplinskog rastezanja metalnih traka spojenih zajedno. Ako se jedan kraj učvrsti, otklon drugog kraja bit če mjera temperature. Otklon je proporcionalan kvadratu duljine traka, a recipročan debljini.

Jedna strana se rasteže više od druge => posljedica je savijanje koje se prikazuje na temperaturnoj ljestvici mehaničkom vezom s kazaljkom.

Ako se trake oblikuju u spiralu ili helikoidu dobiva se zakret kao mjera temperature (takvi se obično koriste u praksi).

21

Page 22: 59129676 Senzori Seminar

Mjerno područje od 185°C do 400°C

Kapljevinski pretvornici temperature

Klasični instrumenti za mjerenje temperature – termometri. koriste se živa, alkohol i toluen kojima je promjena volumena proporcionalna promjeni temperature. Rezervoar i dio kapilare ispunjeni su kapljevinom, a u ostalom dijelu kapilare je vakuum. Uz kapilaru je skala podijeljena na stupnjeve.

Kapljevina u staklu – tradicionalni termometri

22

Page 23: 59129676 Senzori Seminar

Tlačni mjerni pretvornici temperature

Kapljevinski

- punjeni su npr. metanolom, toulenom, živom- mjerno područje: do oko 600°C

Parni

- punjeni hlapljivom kapljevinom koja u lukovici dijelom isparuje i stvara tlak- mjerno područje: od -40°C do 350°C- veča osjetljivost od kapljevinskih, ali tromiji zbog veče količine topline potrebne za

isparivanje

Plinski

- najčešće punjeni dušikom- mjerenje tlaka plina pri konstantnom volumenu- vrlo točna, ali skupa metoda- današnja točnost 10 K pri 273.16K- mjerno područje: od -85°C do 540°C

Otpornička mjerna osjetila (RTD - resistance temperature detector)

Otpor metala mijenja se s promjenom temperature. Pozitivan temperaturni koeficient:

R -otpor pri referentnoj temperaturi (obično temperatura ledišta vode)

T- mjerena temperature

- temperaturni koeficient električkog otpora metala

23

Page 24: 59129676 Senzori Seminar

Izvedbe RTD osjetnika

Obično se koristi platina, nikal i bakar. Otpor raste približno linearno s temperaturom.

Pt-100 – platinsko osjetilo – vrlo stabilno, ne oksidira, velika točnost, 100Ω pri 0°C. Za mjerenje temperature potrebno je poznavati α vrijednost. Postoje dvije standardne relacije definirane α vrijednostima

Ovisnist otpora o temperaturi za Pt-100

Izvedba otporničkih osjetila temperature

Otpornički elementi

Najjednostavnija izvedba otporničkog osjetila temperature. Čini ga komad žice omotane oko keramičke ili staklene jezgre. Male dimenzije, pogodno kada je prostor skučen.

Navoji reduciraju efektivnu površinu zavojnice radi minimaliziranja magnetskih i ostalih smetnji

24

Page 25: 59129676 Senzori Seminar

Površinska otpornička osjetila temperature

Posebna vrsta otporničkih osjetila temperature. Projektirani da budu što tanji kako bi se omogućio što bolji kontakt za mjerenje temperature na ravnim površinama.

Sonde

Najrobusnija izvedba otporničkih osjetila temperature. Otporničko osjetilo temperature smješteno je u metalni tuljac. Tuljac štiti element od vanjskih utjecaja. Postoji veliki izbor sondi različitih oblika.

Termistori - Poluvodička osjetila

Izrađeni su od poluvodiča – kompozit keramike i metalnih oksida (Mn, Co,Cu ili Fe)

Vrste termistora: - NTC (negativnan temperaturni koeficient)

- PTC (pozitivan temperaturni koeficient)

NTC

otpor opada s porastom temperature termistori se izrađuju od sinteriranih metalnih oksida

PTC

otpor raste s porastom temperature termistori se izrađuju od polikristalne keramike koja sadrži barij

25

Page 26: 59129676 Senzori Seminar

titanat i druge spojeve

Samo se NTC tip koristi za precizno mjerenje temperature dok se PTC tip koristi uglavnom za zaštitu strujnih krugova.

Prednosti: Visoka točnost: ~ ± 0,02 ºC Visoka osjetljivost: ~ 10 puta bolja od RTD (mogu se zanemariti greške zbog otpora priključnih vodova i samozagrijavana)Manje dimenzije od RTDBrži odziv od RTD Dugotrajna stabilnost i ponovljivost

Nedostaci:Ograničeni temperaturni opseg: - 40 ºC…150 ºC Vrlo nelinearni odnos otpora prema temperaturi

26

Page 27: 59129676 Senzori Seminar

Usporedba (Termistor – Pt 100)

Tipicne tvornicke tolerancije termistora u najboljem slucaju idu do ±1%. Iz tog razloga je potrebno vršiti kalibraciju svakog termistora pojedinacno pri cemu se zbog dobre stabilnost i ponovljivosti termistora dobiva višestruko bolja tocnost. Kalibriranje se svodi na mjerenje otpora na poznatoj temperaturi mjerenoj referentnim termometrom, u tri ili cetiri tocke.

Termoparovi

Termopar je mjerni pretvornik temperature izveden kao spojište dvaju materijala priključenih na mjerni instrument.

Jednostavan spoj za mjerenje temperature termoparom

T =>EMS

T =>EMS

EMS = EMS - EMS

27

Page 28: 59129676 Senzori Seminar

Mjerno načelo

Kada se dvije žice različitih metala spoje na oba kraja, a jedan kraj se pri tom grije, javlja se struja koja prolazi tim krugom

Ako se ovaj krug prekine, napon otvorenog kruga (Seebeckov efekt) funkcija je temperature spojišta i sastava dvaju metala – termoelektromotorna sila (TEMS)

Standardne vrste termoparova

28

Page 29: 59129676 Senzori Seminar

Ovisnost elektromotorne sile (TEMS) o temperaturi

Uspordba karakteristika

Usporedba mjernih pretvornika temperature

29

Page 30: 59129676 Senzori Seminar

Usporedba mjernih pretvornika temperature

30

Page 31: 59129676 Senzori Seminar

IC Termometar

TERMOVIZIJSKA KAMERA

IC termografija je beskontaktna metoda mjerenja temperature i njezine raspodjele na površini tijela.

Temelji se na mjerenju intenziteta infracrvenog zračenja s promatrane površine.

Rezultat termografskog mjerenja je termogram, koji u sivim tonovima ili nekom kodu boja daje sliku temperaturne raspodjele na površini promatranog objekta.

31

Page 32: 59129676 Senzori Seminar

Temperaturna raspodjela posredno daje informaciju o različitim stanjima same površine ili je pak odraz strukture i unutrašnjeg stanja promatranog objekta.

TERMOGRAM – zapis raspodjele infracrvenog zračenja koje dolazi s površine promatranog objekta

Primjena termografije

Građevinarstvo preventivno održavanje ispitivanje kvalitete proizvoda traganje, spašavanje, vojne svrhe, medicinska dijagnostika

Mjerenje tlaka

Uređaji za mjerenje tlaka djele se po sljedećim osobinama:

1. po vrsti mjernog tlaka:

barometri ( za mjerenje atmosferskog tlaka) manometri ( za mjerenje pretlaka ili apsolutnog tlaka) mikromanometri vakummetri (za mjerenje podtlaka)

2. po principu djelovanja:

32

Page 33: 59129676 Senzori Seminar

sa tekućinom klipni električni kombinirani

3. po stupnju točnosti i području primjene:

radni kontrolni etalonski

Dijafragme

Kružne ploče učvršćene uzduž ruba tako da im se pri djelovanju tlaka najviše uvija središte. Mjere se nastali pomaci središta ili naprezanje izazvano deformacijom. Otklon ovisi o promjeru, debljini, obliku i broju nabora, modulu elastičnosti i primjenjenom tlaku.

Izvedbe: ravna i valovita (naborana)

a,b,c) ravne dijafragme Elastična kutija ili kapsula

d) valovita dijafragma (spojene dvije valovite dijafragme)

veća osjetljivost

33

Page 34: 59129676 Senzori Seminar

Mjehovi

Limena cijev s tankom stijenkom i s plaštom u obliku dubokih nabora. Na jednom je kraju zatvorena, a na drugom je priključak za mjereni tlak. Broj i dubina nabora zavisi od potrebne osjetljivosti.

Presjek i izgled mjeha

Koriste se za mjerenje malih tlakova i kada su potrebni veliki pomaci za male promjene tlaka (velika osjetljivost)

Bourdonova cijev

34

Page 35: 59129676 Senzori Seminar

Šuplja cijev zakrivljena u obliku srpa, na jednom kraju zatvorena, a na drugom priključena na mjerni tlak. Tekučina u cijevi izložena je tlaku koji uzrukuje deformaciju (ipravljanje) cijevi. Tlak se očitava kao otklon kazaljke povezane s Bourdonovom cijevi.

Tri su najčešća pretvornika tlaka:

- Otpornički pretvornik tlaka- Kapacitivni pretvornik tlaka- Piezoelektrični pretvornik tlaka

Otpornički pretvornici tlaka

Sadrže materijale osjetljive na tlak ili materijale čiji otpor se mijenja s promjenom tlaka.

a) Otpornički pretvornik tlaka s elektrovodljivim materijalomb) Manganova žica

35

Page 36: 59129676 Senzori Seminar

Kapacitivni pretvornik tlaka

Kapacitet između dvije metalne ploče mijenja se ukoliko se promijeni njihov razmak. Mjeri se promjena kapaciteta između metalne dijafragme i fiksne metalne ploče te se preračunava tlak.

Piezoelektrični pretvornik tlaka

Mijenjaju stanje kada se na njih primjeni električno polje. Obratno, piezoelektrični materijali stvaraju električno polje kad se deformiraju.

Kvarcni pretvornici:

- izuzetno stabilni i kompaktni- otpornost na tlak oko 100 Mpa (oko 14 km ispor razine vode)- otpornost na temperaturu (do 500°C)- velika krutost, linearnost i mala histereza- stalna osjetljivost na širokom temperaturnom području

36

Page 37: 59129676 Senzori Seminar

Kristali prilikom naprezanja pod utjecajem tlaka stvaraju električno polje proporcionalno tlaku. Dijafragma kao osjetilo tlaka prenosi silu na slog diskova napravljenih od piezoelektrične keramike ili kristaliničnog kvarca.

37

Page 38: 59129676 Senzori Seminar

Mjerenje vlage

Definicija relativne i apsolutne vlažnosti zraka

Atmosferski tlak zraka (pa) jednak je zbroju parcijalnog tlaka suhog zraka (ps) i parcijalnog tlaka vodene pare (pp):

p =p +p

Svakoj temperaturi zraka odgovara maksimalna moguća količina vodene pare koju zrak pri toj temperaturi može sadržavati.

Pri toj maksimalnoj vlazi kažemo da je zrak zasićen vodenom parom.

Ako bi u zrak ubacili dodatnu količinu vodene pare došlo bi do kondenzacije.

38

Page 39: 59129676 Senzori Seminar

Psihometar

Higrometar - Mjerilo vlage s vlaknima

39

Page 40: 59129676 Senzori Seminar

Higrometri - su instrumenti koji služe za izravno mjerenje relativne vlažnosti zraka. Princip rada se zasniva na rastezanju ljudske vlasi (najčešće). Poznato je da se vlas pri povečanju vlažnosti rasteže, a prilikom smanjenja skuplja. Prenosnim mehanizmom omogučeno je očitavanje relativne vlažnosti zraka, na skali od 0 – 100 %, u koracima od po 1 %.

Važno je napomenuti da higrometri nisu posve precizni instrumenti, te je preporučljivo češće kalibriranje ili upoređivanje sa psihrometrom.

40