Meetsystemen

amrishbachasingh
from amrishbachasingh More from this publisher
11.06.2015 Views

Deel I Algemene principes 1 Algemene opbouw van een meetsysteem Het meetsysteem bestaat uit één of meerdere hoofddelen, elk door een blok voorgesteld in figuur 1.1. Deze onderdelen zijn de opnemer-omvormer of sensor, de signaalconditionering, de signaalverwerking en de gegevenspresentatie. Ingang: Fysische Grootheid Opneem Element Signaal Conditionering Signaal Verwerking Gegevens Presentatie Te meten Grootheid ( T, F ... ) Gemeten Grootheid Figuur 1.1: Onderdelen van een meetsysteem. De opnemer-omvormer of kortweg de opnemer of sensor, vormt de te meten fysische grootheid (temperatuur, druk, ...) om in een andere meestal elektrische grootheid, de gemeten grootheid, die gemakkelijk verwerkt kan worden. Voorbeelden hiervan zijn thermokoppels, rekstrookjes, temperatuurgevoelige weerstanden, enz. Opnemers kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld al naar gelang: de aard van de omgevormde fysische grootheid (zoals druk, debiet, kracht, temperatuur, verplaatsing, snelheid, versnelling, licht, enz.); het opneemprincipe (resistief, inductief, opto-elektrisch, piëzo-elektrisch, enz.) of meer gespecifieerd naar het soort opneemelement (resp. rekstrookjes, LVDT, fotodiode, piëzo-kristal, enz.); de informatiestructuur: binair, één- of tweedimensioneel; de initiële energie al of niet door de opnemer zelf wordt geleverd. In het eerste geval spreken we van actieve opnemers, in het tweede geval van passieve opnemers. Bij een passieve opnemer (zoals bijvoorbeeld een rekstrookje) is er een externe bron nodig. Actieve opnemers zijn bijvoorbeeld: thermokoppels, piëzo-elektrische sensoren, foto-voltaïsche cellen. Meestal kunnen deze opnemers maar een beperkt vermogen leveren zodat een versterking noodzakelijk is. __________ - I.1 - Johan Baeten

Meetsystemen: Algemene principes Algemene opbouw van een meetsysteem Passieve opnemers zijn bijvoorbeeld, rekstrookjes, fotodiodes, lineair veranderlijke differentiaaltransformatoren (LVDT) enz., zij vereisen een externe bron. Bij deze opnemers is er de fysische ingang, de elektrische uitgang en de elektrische voeding of bekrachtiging. De signaalconditionering zet het signaal van de opnemer-omvormer om in een vorm die meer geschikt is voor verdere processing. Een voorbeeld hiervan is een Wheatstone-brug met versterker, die het signaal van de opnemer uiteindelijk tot een waarde brengt van enkele volts. Bijvoorbeeld het hoger genoemd rekstrookje of de temperatuurgevoelige weerstand vormt hierbij een van de takken van de Wheatstone-brug. De signaalverwerking vormt op zijn beurt het uitgangssignaal van de signaalconditionering om in een vorm die meer geschikt is voor processturing of voor visualisatie. Een voorbeeld hiervan is een analoog-digitaalomzetter die de analoge spanning omzet in een digitale waarde. Het gegevenspresentatie-element laat toe de gemeten waarde weer te geven in een duidelijke vorm, zoals een getal of een curve. Signaalconditionering en signaalverwerking zijn signaalaanpassingen die soms beide onder de noemer van signaalconditionering vermeld worden. De manier waarop de signaalconditionering gebeurt, is afhankelijk enerzijds van de elektrische karakteristieken van de opnemer en anderzijds van de bestemming van het signaal. Zo kan versterking, niveau-aanpassing, linearisatie, impedantie-aanpassing, galvanische scheiding of een andere aanpassing nodig zijn. De aanpassing kan vlak bij of ver van de opnemer (al dan niet gedeeltelijk) plaatsvinden. Het feit of men gebruik kan maken van reeds bestaande apparatuur kan hierbij een rol spelen. Opnemer/omvormer Signaalconditionering T Ingang Pt100 Temperatuur gevoelige weerstand R mV Wheatstone-brug Versterker V Gegevenspresentatie Signaalverwerking Cijfer Weergave Byte Computer A/D omzetter Uitgang Figuur 1.2: Voorbeeld van een meetsysteem. Veel voorkomende vormen van aanpassing zijn: 1. Het versterken van het signaal tot een gestandaardiseerd spanningsgebied gebruikt bij 'data-acquisitie' namelijk van 0 tot 10V 2. het omvormen van het signaal tot een gestandaardiseerd stroomgebied gebruikt bij o.a. procescontrole nl. 4 mA tot 20 mA (stroombron), hetgeen geschikt is voor transmissie over lange afstand met getwiste draden. 3. het omvormen van het analoge signaal tot een digitaal signaal, TTL niveau met bepaalde woordlengte (bijvoorbeeld 8, 10, 12 of 16 bit ...) 4. de parallel/seriële-omzetting of omgekeerd in geval van digitale signalen. __________ - I.2 - Johan Baeten

Deel I<br />

Algemene principes<br />

1 Algemene opbouw van een meetsysteem<br />

Het meetsysteem bestaat uit één of meerdere hoofddelen, elk door een blok voorgesteld in<br />

figuur 1.1. Deze onderdelen zijn de opnemer-omvormer of sensor, de signaalconditionering, de<br />

signaalverwerking en de gegevenspresentatie.<br />

Ingang:<br />

Fysische Grootheid<br />

Opneem<br />

Element<br />

Signaal<br />

Conditionering<br />

Signaal<br />

Verwerking<br />

Gegevens<br />

Presentatie<br />

Te meten Grootheid<br />

( T, F ... )<br />

Gemeten Grootheid<br />

Figuur 1.1: Onderdelen van een meetsysteem.<br />

De opnemer-omvormer of kortweg de opnemer of sensor, vormt de te meten fysische grootheid<br />

(temperatuur, druk, ...) om in een andere meestal elektrische grootheid, de gemeten grootheid,<br />

die gemakkelijk verwerkt kan worden. Voorbeelden hiervan zijn thermokoppels, rekstrookjes,<br />

temperatuurgevoelige weerstanden, enz.<br />

Opnemers kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld al naar gelang:<br />

de aard van de omgevormde fysische grootheid (zoals druk, debiet, kracht, temperatuur,<br />

verplaatsing, snelheid, versnelling, licht, enz.);<br />

het opneemprincipe (resistief, inductief, opto-elektrisch, piëzo-elektrisch, enz.) of meer<br />

gespecifieerd naar het soort opneemelement (resp. rekstrookjes, LVDT, fotodiode,<br />

piëzo-kristal, enz.);<br />

de informatiestructuur: binair, één- of tweedimensioneel;<br />

de initiële energie al of niet door de opnemer zelf wordt geleverd. In het eerste geval<br />

spreken we van actieve opnemers, in het tweede geval van passieve opnemers. Bij een<br />

passieve opnemer (zoals bijvoorbeeld een rekstrookje) is er een externe bron nodig.<br />

Actieve opnemers zijn bijvoorbeeld: thermokoppels, piëzo-elektrische sensoren, foto-voltaïsche<br />

cellen. Meestal kunnen deze opnemers maar een beperkt vermogen leveren zodat een versterking<br />

noodzakelijk is.<br />

__________ - I.1 -<br />

Johan Baeten

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!