Andrzej OLENCKI Instytut Informatyki i Elektroniki Wydzia Elektrotechniki

Andrzej OLENCKI Instytut Informatyki i Elektroniki Wydział Elektrotechniki, Informatyki i Telekomunikacji Uniwersytet Zielonogórski KALIBRATORY – specjalność zielonogórskiego przemysłu elektronicznego • Kalibratory napięć i prądów to złożone urządzenia elektroniczne • Od ponad 30 -tu lat są projektowane i produkowane w Zielonej Górze Kalibratory • W skali kraju stały się specjalnością zielonogórską • Ponad 50% produkcji kalibratorów jest eksportowana z tendencją wzrastającą • Kalibratory to nowoczesna elektronika i informatyka 1

FILOZOFIA ADIUSTACJI I SPRAWDZANIA NARZĘDZI POMIAROWYCH Produkcja Eksploatacja Adiustacja – proces mający na celu UM≈UW UM UW WZORZEC Sprawdzenie – proces mający na celu ∆=UM-UW<∆DOP dobry ∆=UM-UW>∆DOP zły Wzorcowanie – proces mający na celu ∆=UM-UW Kalibratory wielkości elektrycznych – precyzyjne źródła napięć i prądów odtwarzają U= U=1 V. . . 1000 V U~ I= I~ I=10 n. A. . . 100 A f P Q E f(UAC+IAC)=40 Hz. . . 5 k. Hz Dzięki stosowaniu kalibratorów uzyskiwana jest ogromna oszczędność czasu 2

ODTWARZANIE JEDNOSTEK WIELKOŚCI ELEKTYRCZNYCH. HIERARCHICZNY UKŁAD WZORCÓW Dokładność Wzorzec odniesienia Wzorce kontrolne Kalibratory napięć i prądów GUM, OUM, Laboratoria akredytowane Wzorce robocze Przyrządy użytkowe Liczba urządzeń Użytkownicy 3

ADIUSTACJA I SPRAWDZANIE NARZĘDZI POMIAROWYCH w systemach z kalibratorem kontrolnym i w systemach z miernikiem kontrolnym KALIBRATOR BADANY PRZYRZĄD MIERNIK KONTROLNY Aparatura wzorcowa 4

RODZAJE KALIBRATORÓW KALIBRATOR UNIWERSALNY TRÓJFAZOWY KALIBRATOR MOCY Odtwarza trójfazowy wektor napięć, prądów i kątów fazowych KALIBRATOR PRZEMYSŁOWY Odtwarza napięcia do 1100 V i prądy do 100 A stałe i przemienne Symuluje termopary i termoelementy, odtwarza napięcia i prądy stałe U 1 I 3 U 2 U 3 I 2 5

HISTORIA KRAJOWYCH KALIBRATORÓW MA PONAD 30 LAT Producenci kalibratorów OBRME LUMEL Zielona Góra Monopol jednego producenta INMEL Zielona Góra Kadra MERATRONIK Warszawa CALMET Zielona Góra Rynek producentów Lata 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1998 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2005 1978 -82 GA 1 Kalibrator uniwersalny. Produkcja seryjna – technologia tranzystorowa i scalona 1972 -77 DC 120 i AC 100 Kalibrator napięć i prądów. 1982 -86 Produkcja SQ 11 jednostkowa – Kalibrator z technologia mikroprocesorem lampowa Przełom lat 1988/90 ukształtował aktualny stan projektantów i producentów 1984 SQ 10/Inmel 10 1986 Kalibrator SQ 31/33 uniwersalny z Kalibrator mocy. mikroprocesore Największy sukces m produkowany projektowy – seryjnie eksportowany do dziś Aktualnie oferowanych jest: ü 3 typy kalibratorów uniwersalnych ü 5 typów kalibratorów mocy ü 6 typów kalibratorów sygnałów przemysłowych ü 1 typ kalibratora rezystancji 6

BUDOWA KALIBRATORA Kalibrator Część cyfrowo-analogowa Zasilacz Wyjście Programowane źródło napięć i prądów Nastawa parametrów informacyjnych i nieinformacyjnych Wielkość wyjściowa Y Sygnały sterujące Układ sterowania Wielkość nastawiana X Część cyfrowa Układ programowania Sygnały interfejsowe Interfejs 7

PARAMETRY DOKŁADNOŚCIOWE opisują dopuszczalne różnice między wartością wielkości wyjściowej i nastawionej niezależne od przedziału czasu obserwacji • błąd dodatkowy spowodowany zmianą temperatury otoczenia, • błąd dodatkowy spowodowany zmianą obciążalności wyjścia, • błąd liniowości charakterystyki przetwarzania zależne od przedziału czasu obserwacji błąd roboczy błąd podstawowy dryft 7 h dryft 15 min PARD szum WCz Wartość dopuszczalna parametru T 1=1. . . 24 miesiące T 2=1. . . 7. . . 24 h Częstotliwość T 3=1. . . 15. . . 30 min 1/T 4=1. . . 10 Hz 0 1/T 1 1/T 2 1/T 3 1/T 4 1/T 5 1/T 6 parametry decydujące przy parametry mało istotne przy stosowaniu kalibratora jako wzorca 8

STRUKTURY SYSTEMÓW STABILIZACJI PARAMETRÓW OBIEKTÓW Z X Y=f(X) Poszukiwane struktury, dla których Y f(Z) lub f(Z) 0 X BLOK WEJŚCIOWY Z W BLOK WEJŚCIOWY W OBIEKT Y=f. O(W, Z)=f. O{f. BW(X), Z} Y=f. O(W)=f. O{f. BW(X)} W strukturze otwartej jest to możliwe tylko przez stosowanie metod konstrukcyjno-technologicznych Z S REGULATOR OBIEKT X BLOK WEJŚCIOWY Y BLOK SPRZĘŻENIA Zamknięta struktura z addytywna korekcją Z W OBIEKT Y P REGULATOR Y Wzmacniacz C/A X Y URZĄDZENIE (SYSTEM) Struktura otwarta Zamknięta struktura śledząca S BLOK SPRZĘŻENIA Zamknięta struktura z multiplikatywną korekcją X BLOK WEJŚCIOWY W Z OBIEKT MNOŻNIK REGULATOR S Y a BLOK SPRZĘŻENIA 9

PARAMETRY DYNAMICZNE opisują proces przejściowy na wyjściu spowodowany zmianą wymuszenia 60 amplituda procesu przejściowego UA 50 przeregulowanie UA/UUST UDOP 40 UDOP 30 20 czas odpowiedzi t. O wartość ustalona UUST 10 0 Słabe parametry dynamiczne ograniczają wydajność procesu testowania urządzeń 10

FILOZOFIA PROJEKTOWANIA STATYKI I DYNAMIKI KALIBRATORA Kalibrator napięć przemiennych Nastawa częstotliwości Generator Nastawa napięcia C/A Regulator Modulator AC/DC Nastawa zakresu Wzmacniacz Wyjście Dzielnik Nastawa zakresu Wybrać strukturę kalibratora – wzmacniacz ma mieć mały wpływ na dokładność Opracować bloki C/A+Dzielnik+AC/DC+Regulator+Sumator – powinny być dokładne i stabilne Opracować bloki Generator+Modulator+Wzmacniacz – powinny mieć małe zniekształcenia Zapewnić stabilną pracę układu automatycznej regulacji NIE Uzyskano wymagane parametry dokładnościowe i dynamiczne TAK Gotowy projekt 11