Rezultat intelektualny O4 ma formę dwóch zestawów interaktywnych, dostępnych online ćwiczeń laboratoryjnych, które pozwalają na zdalne zbadanie właściwości rzeczywistych czujników pomiarowych z wykorzystaniem rzeczywistej aparatury pomiarowej.
Opis ogólny
Opracowane zostały dwa dydaktyczne systemy pomiarowo – sterujące, z których jeden przeznaczony jest do realizacji eksperymentów dotyczących sensorów wielkości elektrycznych – sensorów prądu, a drugi do realizacji eksperymentów dotyczących sensorów wielkości nieelektrycznych – sensorów przemieszczenia liniowego.
System do testowania sensorów prądu pozwala na testowanie właściwości statycznych i dynamicznych miniaturowych transformatorów prądowych oraz sensorów hallotronowych z otwartą i zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego, a także ich testowanie w przykładowych układach aplikacyjnych. Tego typu sensory wykorzystywane są często do pomiaru prądów w układach elektrycznych i energoelektronicznych. System pozwala na realizację pełnych programów dwóch ćwiczeń laboratoryjnych zatytułowanych Transformatorowe obwody wejściowe elektronicznych przetworników pomiarowych i Hallotronowe sensory prądu, które są realizowane w sposób tradycyjny w Laboratorium Przetworników i Systemów Pomiarowych Instytutu Metrologii, Elektroniki i Informatyki (IMEI) Uniwersytetu Zielonogórskiego (UZ).
System przeznaczony do testowania sensorów przemieszczeń liniowych pozwala na testowanie właściwości statycznych sensorów transformatorowych (LVDT) oraz optycznych sensorów odbiciowych z wyjściem analogowym i cyfrowym. System pozwoli na wykonanie programu dwóch ćwiczeń laboratoryjnych zatytułowanych Transformatorowe czujniki przemieszeń liniowych i Sensory optyczne, które są realizowane w sposób tradycyjny we wspomnianym Laboratorium Przetworników i Systemów Pomiarowych IMEI UZ.
W systemach pomiarowo – sterujących zastosowana jest autonomiczna aparatura pomiarowa wyposażona w interfejsy komunikacyjne, wielofunkcyjny system Analog Discovery 2 (AD2) oraz zespół kluczy przekaźnikowych pozwalających na zdalnych wybór czujników do testowania i układów pomiarowych dla tych czujników.
System do testowania sensorów prądu.
Na rys. 1 przedstawiono uproszczoną strukturę systemu do testowania sensorów prądu.
Rys.1. Struktura systemu do testowania sensorów prądu
Głównymi jego elementami są: źródło prądu, blok testowanych sensorów i układów aplikacyjnych, blok pomiarowo-sterujący, komputer z aplikacją obsługującą system, który współpracuje z kamerą i jest podłączony do jest sieci Internet. Źródłem prądu w systemie jest uniwersalny kalibrator typu SQ10. Do testowania w systemie przewidziano trzy dostępne na rynku sensory: TA 100 – transformatorowy sensor prądu, ACS 712-05 – hallotronowy sensor prądu z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego, LTS-6-NP – hallotronowy sensor prądu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. System pozwala również na testowanie dwóch układów aplikacyjnych sensora ACS 712-05 przedstawionych w nocie katalogowej sensora, są to detektora wartości szczytowej prądu i układ zwiększający czułość wyjścia napięciowego sensora.
Na rys. 2 przedstawiono widok fizycznej realizacji systemu (stanowiska) do testowania sensorów prądu.
Rys.2. Widok systemu do testowania sensorów prądu
System do testowania sensorów przemieszczeń liniowych
Na rys. 3 przedstawiono uproszczoną strukturę systemu do testowania sensorów przemieszczenia liniowego.
Rys.3. Struktura systemu do testowania sensorów przemieszczeń liniowych
Głównymi jego elementami są: moduł liniowy z silnikiem krokowym, blok testowanych sensorów przemieszczenia i układów aplikacyjnych, blok pomiarowo-sterujący, komputer (podłączony do sieci Internet) z kamerą i aplikacją zarządzającą systemem. W systemie testowane są sensory LVDT typów PTx30 i PIz20, optyczny sensor z wyjściem analogowym typu FT20RA-60-F-K4 oraz optyczny sensor z wyjściem cyfrowym typu LJ30A3-15-Z-CY.
W bloku sensorów znajduje się również zestaw źródeł napięcia i dedykowany wzmacniacz pomiarowy dla sensorów LVDT typu WG06. Układy te pozwalają na testowanie sensorów LVDT przy różnych parametrach zasilania oraz z dedykowanymi układami kondycjonowania. Moduł liniowy z silnikiem krokowym przeznaczony jest do przemieszczania: ruchomych elementów sensorów przemieszczenia typu LVDT (rdzeni), powierzchni odbijającej światło dla czujnika optycznego i powierzchni metalowej wykrywanej przez indukcyjny czujnik zbliżeniowy.
Na rys. 4 przedstawiono widok fizycznej realizacji systemu (stanowiska) do testowania sensorów przemieszczenia.
Rys.4. Widok systemu do testowania sensorów przemieszczenia
Lokalna obsługa systemów
Oba systemy obsługiwane są przez aplikacje programowe zaprojektowane w środowisku LabWindows/CVI, które posiadają podobne funkcje i zbliżony interfejs graficzny. Każda z aplikacji realizuje następujące funkcje:
- konfiguracja systemu – wybór wersji językowej, sensora do testów, układu aplikacyjnego dla sensora, źródła zasilania sensora, urządzenia pomiarowego (AD2 lub multimetr),
- kalibracja systemu – sprawdzenie poprawności działania źródła prądu lub pozycjonowanie prowadnicy liniowej,
- pomiary – wybór zadania pomiarowego i trybu pomiarów (manualny, automatyczny),
- prezentacja wyników pomiarów – bieżące wyniki pomiarów, zestawienie tabelaryczne, wykres,
- archiwizacja wyników – zapis wyników do pliku w formacie CSV.
Na rys. 5 i rys. 6 przedstawiono widok okien aplikacji sterujących dwoma systemami. W oknach tych aplikacji widoczne są ustawienia parametrów wejściowych badanych sensorów, przebiegi sygnałów wejściowych i wyjściowych, zestawienia wyników pomiarów w postaci tabelarycznej i w postaci wykresu. Widoczne jest również okno zawierające obraz stanowiska przekazany za pomocą kamery lub schemat blokowy systemu, gdy kamera nie jest dostępna.
Rys.5. Okno aplikacji sterującej systemem do testowania sensorów prądu
Rys.6. Okno aplikacji sterującej systemem do testowania sensorów przemieszczeń liniowych
Zdalna obsługa systemów
Wykonane systemy mogą być obsługiwane zdalnie za pomocą przeglądarki Chrome i techniki zdalnego pulpitu dostarczanego przez dodatek do przeglądarki Chrome Remote Desktop. Ta technika dostarcza użytkownikowi zdalnemu widok ekranu komputera, do którego podłączony jest system pomiarowo – sterujący i tym samym pozwala na pełną obsługę aplikacji sterującej systemem w taki sam sposób jak przy obsłudze lokalnej. Szczegółowe informacje dotyczące zdalnego dostępu do systemów można uzyskać poprzez e-mail Instytutu Metrologii, Elektroniki i Informatyki Uniwersytetu Zielonogórskiego: sekretariat(AT)imei.uz.zgora.pl.