FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA:
MERENJE POLOŽAJA, POMERAJA I NIVOA
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
UVOD
• Položaj – koordinate posmatranog objekta u odnosu na zadatu referentnu
ta
č
ku.
• Pomeraj – meren uglom ili rastojanjem. Može se posmatrati kao merenje
položaja u odnosu na predhodni položaj posmatranog objekta.
• Položaj i pomeraj su bitni za upravljanje procesima, kontrolu saobra
ć
aja, u
robotici, sigurnosnim sistemima, itd.
• Posebna kategorija senzora položaja – blizinski (proximity) senzori,
predstavlja komparator senzora položaja, u trenutku kada je rastojanje
objekta manje od dozvoljenog, izlazni signal je visok. Jednostavnije je
konstrukcije od senzora položaja. Npr. najednostavniji bliziski senzor je
prekida
č
kojim se zatvara ili otvara elektri
č
no kolo.
• Senzori položaja su
č
esto deo ve
ć
eg kompleksnog senzora, kod kojih se jedan
od pretvara
ča konvertuje određenu fizič
ku veli
č
inu u položaj, a zatim se
položaj konvertuje u elektri
č
ni signal. Npr. merenje pritiska se vrši merenjem
deformacije membrane, pri
č
emu deformacija membrane izaziva promenu
položaja.
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
SENZORI SA POTENCIOMETRIMA
• Potenciometri se naj
č
eš
ć
e realizuju pomo
ć
u žice namotane na valjak, pomeranjem
kliza
č
a (wiper) menja se otpornost na izlazu.
• Problem –
ostvarivanje kontakta između namotaja i kli
ža
č
a, kontakt može biti
ostvaren sa jednim ili dva namotaja, zbog
č
ega se javlja promenljiva rezolucija.
• Kod potenciometara sa zi
č
om minimalna rezolucija je rada veli
č
ine 0.1 % punog
opsega, dok je kod kvalitetnih film potenciometara rezolucija ograni
č
ena šumom i
AD konvertorom.
• Sila potrebna za pomeranje kliza
ča obezbeđuje objekat č
iji se polož
aj određuje
.
• Ugaoni potenciometri su opsega od 10° do 3000° (multiturn), dok opseg linearnih
potenciometara iznosi od nekoliko mm do 1 m.
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
GRAVITACIONI SENZORI
• Koriste se za merenje otklona (manjih ugaonih pomeraja u odnosu na horizontalu) –
pri konstrukciji mostova i puteva, u mašinama, kod navigacionih sistema, itd.
• Pri promeni ugla komadi
ć
žive dodiruje
obe elektrode stvaraju
ć
i elektri
č
ni
kontakt (on-off).
• U ku
ć
nim termostatima, bimetalna
opruga menja orjentaciju ku
ć
išta.
• Kontinualno merenje ugla opsega od ± 1° do ± 80°.
• Ku
ć
ište je ispunjeno elektrolitom, a vazdušni mehur
menja otpornost između elektroda
. Otpornosti R
1
i
R
2
direktno zavise od položaja mehura.
• AC napajanje spre
č
ava ošte
ć
enje elektrolita.
FIZI
Č
KO-TEHNI
Č
KA MERENJA
2009, Marko Barjaktarovi
ć
KAPACITIVNI SENZORI
• Promena kapacitivnosti nastaje usled promene geometrije kondenzatora ili se formira
kondenzator uz pomo
ć
objekta i test elektrode. Dolazi do promene kapacitivnosti
jednog kondezatora ili se koristi diferencijalna metoda, kod koje se menja
kapacitivnost dva kondenzatora u suprotnim pravcima.
• Pri x = 0, napon napajanja
kondenzatora C
2
je fazno pomeren za
π
u odnosu na C
1
→
V
out
= 0.
• Pri pomeranju srednje elektrode za x:
1
2
0
0
i
A
A
C
C
x
x
x
x
• Amplituda izlaznog signala:
,0
0
0
0
, za
out
x
V
V
x
x
x
