verifikacija karakteristik ntk uporovnih tipal z ...veri kacija karakteristik ntk uporovnih tipal z...

Peter Mohorko

VERIFIKACIJA KARAKTERISTIKNTK UPOROVNIH TIPAL Z

AVTOMATIZIRANIMI MERITVAMI

Diplomsko delo

Maribor, junij 2010

I

Diplomsko delo univerzitetnega studijskega programa

VERIFIKACIJA KARAKTERISTIK NTK UPOROVNIHTIPAL Z AVTOMATIZIRANIMI MERITVAMI

Student: Peter Mohorko

Studijski program: Elektrotehnika UN

Smer: Mehatronika

Mentor: izred. prof. dr. Vojko Matko

Mentor: izred. prof. dr. Karl Gotlih

Somentor: Peter Mrak, univ. dipl. inz. el.,

Gorenje, d.d.

Lektorica: Janja Rostohar

Maribor, junij 2010

II

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorjema, izr. prof.

dr. Vojku Matku in izr. prof. dr. Karlu

Gotlihu, in somentorju Petru Mraku, univ.

dipl. inz. iz podjetja Gorenje, d.d. za

strokovno pomoc in vodenje pri izdelavi

diplomskega dela.

Posebna zahvala velja starsem, ki so mi

omogocili studij ter vsem ostalim, ki so mi

kakorkoli pomagali.

III

VERIFIKACIJA KARAKTERISTIK NTK UPOROVNIHTIPAL Z AVTOMATIZIRANIMI MERITVAMI

Kljucne besede: avtomatizacija meritev, uporovna temperaturna tipala, meritev

NTK upornosti, Labview

UDK: 681.536.5(043.2)

Povzetek

V podjetju Gorenje, d.d. uporabljajo v svojih izdelkih temperaturno uporovna tipala z

negativnim temperaturnim koeficientom. Tipala so kljucna za pravilno delovanje aparata,

zato mora biti tipalo v skladu s tehnicnimi specifikacijami, podanimi s strani proizvajalca

oziroma v skladu z zahtevami podjetja Gorenje, d.d.

Trenutno izvajajo verifikacijo karakteristike tipal rocno, s pomocjo temperaturne

kopeli, ki ji nastavijo doloceno temperaturo, pri kateri se nato izmeri upornost tipala in

doloci ena tocka karakteristike. Zaradi pocasne narave temperaturnih procesov je taksna

meritev dolgotrajen postopek, ki se z vecanjem stevila izmerjenih tock karakteristike se

dodatno podaljsuje.

Namen in cilj diplomske naloge je avtomatizacija meritev karakteristik tipal. Izde-

lana resitev mora omogocati, da se karakteristiko tipala avtomatsko izmeri v vnaprej

pripravljenih tockah.

IV

VERIFICATION OF NTC RESISTOR PROBE CHARACTE-RISTICS WITH AUTOMATED MEASUREMENTS

Key words: measurement automation, resistance temperature probes, NTC resis-

tance measurement, Labview

UDK: 681.536.5(043.2)

Abstract

The company Gorenje, d.d. uses resistance temperature probes with a negative tempera-

ture coefficient in their products. As they are crucial to the correct functioning of the

appliance, they must be in accordance with the specifications given by the manufacturer

and in accordance with the requirements of Gorenje, d.d.

Currently the probe characteristics are verified manually, using a thermal bath, which

is set to a certain temperature, by which the resistance of the probe is measured, giving

one point of the probes characteristic. Due to the slow nature of temperature processes

such a measurement is a time consuming procedure, which is further prolonged with

increasing the number of measured points.

The purpose and objective of this diploma work is to automate the measurement of

the probe characteristics. The designed solution should enable the measurement of the

probe characteristic automatically in predefined measurement points.

V

KAZALO VSEBINE

1 UVOD 1

2 MERJENJE TEMPERATURE 2

2.1 NTK uporovna tipala . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2 NTK tipalo TS 08/06 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3 UPORABLJENA OPREMA 12

3.1 Temperaturna kalibracijska kopel HS 7103 . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.2 Merilna kartica NI USB-6008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.3 Merilni pretvornik Iskra MI452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.4 Temperaturna komora Weisstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.5 LabVIEW 2009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.6 Merilni pogreski instrumentov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4 ZASNOVA MERITVE 25

4.1 Optimalen polozaj NTK tipala v temperaturni kopeli . . . . . . . . . . 27

5 RAZVOJ APLIKACIJE V LABVIEW 28

5.1 Komunikacija s temperaturno kopeljo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.2 Merjenje upornosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.3 Avtomatsko merjenje upornosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

6 IZVEDBA MERITVE 44

6.1 Meritev karakteristike v temperaturni kopeli . . . . . . . . . . . . . . . 44

6.2 Meritev karakteristike v temperaturni komori . . . . . . . . . . . . . . 47

6.3 Primerjava meritev in merilni pogresek . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

7 SKLEP 54

8 VIRI 55

9 PRILOGE 56

9.1 Seznam slik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

9.2 Seznam tabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

9.3 Karakteristika tipala TS 08/06 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

9.4 Tehnicne specifikacije MI452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

9.5 Tehnicne specifikacije USB-6008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9.6 Kratek zivljenjepis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

9.7 Razno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

VI

UPORABLJENI SIMBOLI

Ω Ohm - enota za upornost. Je sestavljena enota SI merskega sistema (Ω ≡ VA

).

δ Faktor disipacije NTK tipala

τa Casovna konstanta NTK tipala

∆X Absolutni pogresek

δX Relativni pogresek

UPORABLJENE KRATICE

A/D Analogno digitalna pretvorba

AI Analogni vhod

AO Analogni izhod

ASCII American Standard Code for Information Interchange

D/A Digitalno analogna pretvorba

DAQ Zajemanje podatkov

GND Ozemljitev

HS Hart Scientific

NI National Instruments

NTK Negativni temperaturni koeficient

PTK Pozitivni temperaturni koeficient

RH Relativna vlaznost

RS-232 Recommended Standard 232

R-T Upornost - temperatura

Verifikacija karakteristik NTK uporovnih tipal z avtomatiziranimi meritvami 1

1 UVOD

V podjetju Gorenje, d.d. uporabljajo v svojih izdelkih temperaturno uporovna tipala

razlicnih proizvajalcev. Ta tipala imajo karakteristiko z negativnim temperaturnim

koeficientom (NTK) in so kljucnega pomena za pravilno delovanje aparata. Za zago-

tavljanje kakovosti je treba karakteristike tipal preveriti – karakteristika tipala mora

biti v skladu s tehnicnimi specifikacijami, podanimi s strani proizvajalca, oziroma v

skladu z zahtevami podjetja Gorenje, d.d.

V oddelku razvoja hladilno zamrzovalnih aparatov izvajajo verifikacijo karakteristike

tipal s pomocjo temperaturne kopeli, ki ji nastavijo doloceno temperaturo za referenco.

Po stabilizaciji temperature v kopeli se izmeri upornost tipala in doloci ena tocka

karakteristike. Zaradi pocasne narave temperaturnih procesov je taksna meritev dol-

gotrajen postopek. Vecanje stevila izmerjenih tock karakteristike meritev se dodatno

podaljsa. Z avtomatizacijo meritve se zmanjsa cas meritve, sprosti cloveski kader in

poveca natancnost, zanesljivost in ponovljivost meritve.

Namen in cilj diplomske naloge je avtomatizacija meritev karakteristik tipal. Izde-

lana resitev mora omogocati, da se karakteristiko tipala avtomatsko izmeri v vnaprej

pripravljenih tockah. Za izvedbo diplomske naloge je bila uporabljena ze obstojeca

oprema v podjetju Gorenje, d.d. Preveriti zelimo tudi vpliv medija na natancnost

izmerjene karakteristike. V ta namen smo izvedli dodatno meritev karakteristike v

drugem mediju.

V drugem poglavju so na kratko opisani nacini merjenja temperature, podrobno

so opisana NTK tipala in NTK tipalo, na katerem so se izvajale meritve. Na kratko

so opisane tudi merilne napake. V tretjem poglavju je opisana oprema, ki se je

uporabila za izvedbo diplomske naloge. V cetrtem je predstavljen strojni del resitve

avtomatizacije meritve, v petem poglavju pa je predstavljen programski del resitve. V

sestem poglavju sta opisani meritvi karakteristike v dveh razlicnih medijih ter njuni

rezultati in primerjava med obema. Izracunane so tudi merilne napake ter podani

predlogi za izboljsavo le-teh. V sedmem poglavju se nahaja sklep, ki vsebuje objektivno

oceno rezultatov, komentar izvedene resitve problema in napotke za nadaljnje delo.


2 MERJENJE TEMPERATURE

Temperatura je ena osnovnih termodinamicnih spremenljivk, ki doloca stanje teles.

Mnoge lastnosti teles in snovi se spreminjajo s temperaturo (npr. velikost, gostota,

proznost, elektricna upornost. . . ). Na osnovi teh sprememb je tudi definirana skala za

merjenje temperature.

Temperaturo merimo s termometrom. Plinski termometer meri temperaturo na

osnovi temperaturne spremembe prostornine plinov pri stalnem tlaku ali temperaturne

spremembe tlaka pri stalni prostornini. Kapljevinski termometer (zivosrebrni, alkoholni)

temelji na temperaturnem raztezanju snovi. Infrardeci merilniki temperature omogocajo

brezkontaktno merjenje, delujejo pa na podlagi sevanja toplote (Stefanov zakon) [1].

V elektrotehniki po navadi merimo temperaturo:

1. s termocleni,

2. z uporovnimi termometri,

3. s termistorji.

Termoclen (angl. thermocouples) je stik dveh razlicnih kovin, ki generira elektricno

napetost kot posledico temperaturne razlike. Za delovanje izkorisca Seebeckov pojav –

gre za termoelektricni pojav, pri katerem se temperaturna razlika pretvarja v elektricno

(napetostno). Dobra lastnost termoclenov je, da imajo majhno spojno mesto, majhno

toplotno kapaciteto, hiter odziv (reda ms) in siroko temperaturno obmocje (od −180 do

+2320°C). Njihova slabost je majhna tocnost in drift, ki se lahko pojavi ze po nekaj urah.

Obstaja vec tipov termoclenov (tip B, C, E, J, K. . . ), ki se razlikujejo v kombinaciji

kovin v stiku in v temperaturnem obmocju.

Uporovni termometri (angl. resistance temperature detectors) izkoriscajo lastnost

nekaterih kovin (najveckrat platino), da se jim spreminja elektricna upornost glede

na temperaturo. Njihova uporaba v industriji se povecuje, saj imajo zelo siroko

temperaturno obmocje (od −200 do +630°C), kjer imajo visoko tocnost, stabilnost in

ponovljivost. Slabost je vecja velikost senzorja in pocasnejsi odziv (reda s). Pogosta

predstavnika uporovnih termometrov sta Pt100 in Pt1000.

Termistorji (angl. thermistors; ime je sestavljeno iz thermal in resistor) so upori,

katerih upornost je odvisna od temperature. Od uporovnih termometrov se razlikujejo v

uporabljenjem materialu – ponavadi gre za posebno vrsto polimerov ali keramike. Imajo

manjse temperaturno obmocje (od −90 do +130°C). Glede na odvisnost upornosti od


temperature se delijo na PTK (pozitivni temperaturni koeficient) in NTK (negativni

temperaturni koeficient) termistorje. Prvim se upornost z narascanjem temperature

zvisuje, medtem ko se slednjim zmanjsuje [1].

2.1 NTK uporovna tipala

Po standardu IEC 60539 so NTK termistorji (v nadaljevanju NTK tipala) temperaturno

obcutljivi polprevodniski upori, katerim se upornost z visanjem temperature nelinearno

znizuje. Vrednost negativnega temperaturnega koeficieta se giblje med −6 %/K do

−2 %/K, kar je okoli desetkrat vec od kovinskih in okoli petkrat vec od silikonskim

temperaturnih tipal [2].

Spremembe v upornosti NTK tipala so lahko posledica zunanje spremembe v tem-

peraturi ali posledica notranjega segrevanja, ki nastane zaradi elektricnega toka, ki tece

skozi tipalo. Notranje segrevanje lahko povzroci, da se temperatura tipala dvigne nad

temperaturo okolice. Ker vplivov notranjega segrevanja ne moremo vedno zanemariti, je

treba razlikovati med karakteristiko elektricno obremenjenega in neobremenjenega NTK

tipala. Slednja se imenuje karakteristika pri nicelni moci (angl. zero-power characteristic)

in je podana s strani proizvajalca.

Proizvajalec lahko lastnosti NTK tipala poda na vec nacinov, npr. v obliki formule,

ki aproksimira karakteristiko oziroma R-T krivuljo ali v obliki tabele. Ponavadi se

podata parametra B25/100 (strmina R-T krivulje) in R25 (upornost pri 25°C).

Vrednost parametra B (enacba 2.1) je odvisna od keramicnega materiala, iz katerega

je izdelano NTK tipalo, in doloca strmino R-T krivulje.

B25/100 =T25 · T100

T100 − T25

· ln R25

R100

(2.1)

kjer je:

T25 temperatura 25°CT100 temperatura 100°CR25 upornost pri temperaturi 25°CR100 upornost pri temperaturi 100°C

Parameter B je lahko podan tudi kot B25/50, B25/80, B0/100, B100/200. . . Vrednosti za

NTK tipala se gibljejo med 2000–5000 K. Slika 2.1 prikazuje vpliv parametra B na

strmino R-T krivulje tipala.

Proizvajalec zaradi tehnoloski omejitev pri proizvodnji ne more zagotoviti, da so vsa

NTK tipala izdelana popolnoma enaka. Iz tega razloga imata oba parametra (B25/100

in R25) podano tudi njuno toleranco.


Slika 2.1: Vpliv parametra B na strmino R-T krivulje [2].

Kot je bilo ze omenjeno, lahko elektricni tok, ki tece skozi NTK tipalo povzroci

njegovo segrevanje. Vpliv notranjega segrevanja na natancnost NTK tipala je odvisen

od faktorja disipacije δ in velikosti tipala. Manjse kot je NTK tipalo, manjsa je dovoljena

elektricna obremenitev. Vpliv elektricnega toka na notranje segrevanje lahko zapisemo

z enacbo:

Pel = U · I =dH

dt= δ · (T − TA) + C · dT

dt(2.2)

kjer je:

Pel dovedena elektricna moc

U trenutna napetost

I trenutni tok, ki tece skozi NTK tipalo

dH/dt sprememba shranjene toplotne energije v odvisnosti od casa

δ faktor toplotne disipacije

T trenutna temperatura NTK tipala

TA temperatura okolice

C toplotna kapaciteta NTK tipala

dT/dt sprememba temperature v odvisnosti od casa


V kolikor je elektricni tok, ki tece skozi NTK tipalo konstanten, je dvig temperature,

ki ga povzroci notranje segrevanje, sprva hiter, vendar scasoma zopet upade. To se

zgodi, ko se doseze mirovno stanje, kjer se notranja temperatura raprsi zaradi toplotne

prevodnosti. V tem mirovnem stanju je sprememba temperature dT/dt enaka 0, kar

pomeni, da iz enacbe 2.2 dobimo enacbo:

V · I = δ · (T − TA) (2.3)

Z upostevanjem Ohmovega zakona1 lahko zapisemo tok ali napetost kot:

I =

√δ · (T − TA)

R(T )(2.4)

V =√δ · (T − TA) ·R(T ) (2.5)

kjer je:

R(T ) Temperaturno odvisna upornost tipala

To je t.i. parametricni opis napetostno/tokovne krivulje NTK tipala. S pomocjo zgornjih

enacb je mozno te krivulje izracunati za razlicne temperature okolice. Napetostno/tokovno

karakteristiko NTK tipala (slika 2.2) dobimo tako, da merimo vrednost napetosti pri

konstantni temperaturi kot funkcijo toka. Napetostno/tokovna karakteritika NTK tipala

ima stiri podrocja:

1. Linearno narascajoci del, kjer je vpliv notranjega segrevanja zanemarljiv. Na

upornost vpliva samo temperatura okolice. V tem delu krivulje se NTK tipala

uporabljajo kot temperaturni senzorji (dV/dI = R = konst.).

2. Nelinearno narascajoci del do maksimalne napetosti (vrh krivulje), kjer zacne

upornost upadati (R > dV/dI > 0).

3. Pri maksimalni napetosti je narascanje upornosti enako 0 (dV/dI = 0).

4. Padajoci del, kjer je padec upornosti vecji, kot je relativno vecanje toka. V tem

delu krivulje se NTK tipala uporabljajo, kadar je ucinek notranjega segrevanja

zazeljen (npr. detekcija tekocin) (dV/dI < 0).

1U = R · I


Slika 2.2: Primer napetostno/tokovne karakteristike tipala [2].

Iz enacb 2.4 in 2.5 je razvidno, da na napetostno/tokovno karakteristiko ne vpliva

samo temperaturno odvisna upornost NTK tipala R(T ), ampak tudi faktor disipacije δ.

Slednji je definiran kot razmerje med spremembo razprsene moci dP in rezultirajoco

spremembo temperature NTK tipala dT :

δ =dP

dT(2.6)

Izrazen je v enoti mW/K in nam pove, koliko moci je potrebne, da se temperatura

tipala v mirovnem stanju dvigne za 1 K. Odvisen je od velikosti, oblike in materiala

NTK tipala ter medija, v katerem je tipalo. Vecji kot je faktor disipacije, vec toplote

se razprsi iz NTK tipala v njegovo okolico. Vpliv te razprsene temperature na medij

je odvisen predvsem od njegove temperature – z visanjem slednje se vpliv notranjega

segrevanja zmanjsuje. Za maksimalno natancnost je treba ze pri nacrtovanju vezja

upostevati, kaksne temperature se bodo merile in kaksna elektricna moc bo dovedena

na NTK tipalo (manj je boljse) [2].

Proizvajalec vse podatke o NTK tipalu poda za okolje, kjer je medij mirujoc zrak.

V tekocini se spremeni faktor disipacije, kar premakne napetostno/tokovno krivuljo gor


proti vecjim vrednostim napetosti in toka (v vakuumu se krivulja pomakne navzdol).

Iz napetostno/tokovne karakteristike je torej mozno ugotoviti tudi, v kaksnem mediju

se nahaja tipalo (lahko se meri pretok plinov ali tekocin, za merjenje vakuma, itd.).

Pomemben podatek za NTK tipala je tudi toplotna casovna konstanta τa. Na njo v

glavnem vplivajo:

• dizajn tipala (oblika, material tipala in ohisja. . . ),

• nacin pritrditve na medij (povrsinsko, potopljeno. . . ),

• medij (voda, zrak, vakum. . . ).

Kadar NTK tipalo s temperaturo T1 potopimo v medij (zrak, voda) s temperaturo T2,

lahko spremembo njegove temperature kot funkcijo casa opisemo z enacbo:

T (t) = T2 + (T1 − T2) · e− tτa (2.7)

Na sliki 2.3 lahko vidimo, da casovna konstanta τa oznacuje cas, po katerem se tempe-

ratura NTK tipala dvigne za 63,2 % razlike obeh temperatur.

Slika 2.3: Graf temperature v odvisnosti od casa [2].

Toplotna kapaciteta NTK tipala C iz enacbe 2.2 ima enoto mJ/K in nam pove,

koliko toplote je potrebno, da se njegova temperatura dvigne za 1 K:

C =∆H

∆T(2.8)

Zvezo med toplotno kapaciteto, faktorjem disipacije in casovno konstanto opisuje enacba:

C = δ · τa (2.9)


2.2 NTK tipalo TS 08/06

V tej diplomski nalogi se bomo osredotocili na NTK tipala TS 08/06 proizvajalca Epcos,

ki se vgrajujejo v hladilne aparate Gorenje. Proizvajalec je NTK tipalo TS 08/06 razvil

prav za ta namen, saj je ulito v trdno plasticno maso (vidno na sliki 2.4), ki je odporna

na hladno in vlazno okolico v hladilnih aparatih.

Slika 2.4: NTK tipalo Epcos TS 08/06.

Lastnosti NTK tipala morajo biti v skladu z zahtevami podjetja Gorenje, d.d. in morajo

biti znotraj dovoljenih toleranc. Dolocene so tudi dimenzije NTK tipala, ki so vidne na

sliki 2.5.

Slika 2.5: Dimenzije NTK tipala (v mm).

Lastnosti tipala so s strani proizvajalca podane v obliki tabele (tabela 2.1, celotna

tabela v prilogi 9.3). Podatki v tabeli so dobljeni na podlagi natancnih meritev in

izracunov, ki jih opravi proizvajalec. Za vsako temperaturo, v obmocju od −40°C do

+80°C v razmaku po 1°C, so podane tri upornosti, in sicer Rcent, Rmin in Rmax. Te


tri vrednosti oznacujejo spodnjo (Rmin) in zgornjo (Rmax ) mejo dovoljenega intervala

upornosti pri dani temperaturi. Vrednost Rcent je upornost, ki bi jo imelo idealno

izdelano tipalo (oziroma tipalo s tolerancami ±0) pri dani temperaturi. Na sliki 2.6 je

graficno prikazana karakteristika (oziroma R-T krivulja) NTK tipala.

V tabeli 2.1 sta pri vsaki temperaturi podana tudi podatka ∆T [°C] (absolutni

pogresek temperature) in δR [%] (relativni pogresek upornosti). Slednji doloca vrednost

Rmin in Rmax, kar pokaze naslednji izracun:

Rmin25 = Rcent25 · (100%− δR25) = 5,00kΩ · (100%− 1%) = 4,95kΩ (2.10)

Rmax25 = Rcent25 · (100% + δR25) = 5,00kΩ · (100% + 1%) = 5,05kΩ (2.11)

kjer je:

Rmin25 spodnja meja upornosti pri 25°CRcent25 upornosti pri 25°CRmax25 zgornja meja upornosti pri 25°CδR25 relativni pogresek upornosti pri 25°C

Za izracun upornosti pri temperaturi, ki v tabeli ni podana, proizvajalec priporoca,

da neznano upornost dobimo z linearno interpolacijo [10, 11] med sosednjima tockama

karakteristike. Za izracun upornost pri temperaturi 24,5°C potrebujemo podatke pri 24

in 25°C, ki tvorita dve tocki karakteristike:

• P1 = (T24, Rcent24) = (24°C, 5,23 kΩ)

• P2 = (T25, Rcent25) = (25°C, 5,00 kΩ)

Pri linearni interpolaciji predpostavimo, da je sprememba upornosti med tockama P1

in P2 linearna [3]. Upornost pri temperaturi 24,5°C izracunamo po enacbi:

R24,5 = Rcent24 + (T24,5 − T24) · Rcent25 −Rcent24

T25 − T24

= 5,12kΩ (2.12)

kjer je:

R24,5 neznana upornosti pri 24,5°CT24,5 temperatura 24,5°C, pri kateri zelimo izracunati

neznano upornost


Tabela 2.1: Delna karakteristika tipala TS 08/06.

R-T data for TS 08/06B25/100 = 3980 K ±1,0 %R25 = 5,00 kΩ ±1,0 %

T [°C] Rmin [kΩ] Rcent [kΩ] Rmax [kΩ] δR [%] ∆T [°C]

−27 72,19 74,92 77,74 3,77 0,60−26 67,92 70,45 73,06 3,71 0,59−25 63,93 66,27 68,68 3,64 0,59−24 60,20 62,37 64,60 3,58 0,58−23 56,72 58,72 60,79 3,52 0,58−22 53,46 55,31 57,22 3,46 0,57−21 50,40 52,12 53,89 3,40 0,56−20 47,55 49,14 50,77 3,33 0,56−19 44,87 46,34 47,86 3,27 0,55−18 42,36 43,72 45,12 3,21 0,55−17 40,00 41,27 42,57 3,15 0,54−16 37,80 38,97 40,18 3,10 0,53−15 35,72 36,81 37,93 3,04 0,53−14 33,78 34,79 35,82 2,98 0,52−13 31,95 32,89 33,85 2,92 0,51−12 30,23 31,10 31,99 2,86 0,51−11 28,62 29,43 30,25 2,81 0,50−10 27,10 27,85 28,62 2,75 0,49−9 25,67 26,37 27,08 2,69 0,49−8 24,33 24,98 25,63 2,64 0,48−7 23,07 23,66 24,28 2,58 0,47−6 21,87 22,43 23,00 2,53 0,47−5 20,75 21,27 21,79 2,47 0,46−4 19,69 20,17 20,66 2,42 0,45−3 18,70 19,14 19,59 2,36 0,45−2 17,76 18,10 18,59 2,31 0,44−1 16,87 17,25 17,64 2,26 0,43

0 16,03 16,38 16,75 2,21 0,431 15,24 15,57 15,90 2,15 0,422 14,49 14,80 15,11 2,10 0,413 13,79 14,07 14,36 2,05 0,404 13,11 13,38 13,65 2,00 0,405 12,48 12,73 12,98 1,95 0,396 11,89 12,11 12,34 1,90 0,387 11,32 11,53 11,74 1,85 0,378 10,79 10,98 11,18 1,80 0,379 10,28 10,46 10,64 1,75 0,36

10 9,80 9,97 10,14 1,70 0,35


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temperatura [°C]

Upornost

[kΩ]

RmaxRcentRmin

Slika 2.6: Graf karakteristike tipala.


3 UPORABLJENA OPREMA

Za izvedbo te diplomske naloge smo lahko uporabili le obstojeco opremo v podjetju

Gorenje, d.d., saj zaradi ekonomskih razmer nakup nove, namenske opreme ni prisel v

postev. Za merjenje NTK karakteristik tipal je treba tipalo postaviti v temperaturno

nadzorovano okolje ter z merilno opremo izmeriti upornost tipala.

Temperaturno regulirano okolje smo dosegeli z uporabo temperaturne kopeli podjetja

Hart Scientific, za merjenje upornosti pa merilni pretvornik ISKRA, ki izmerjeno

upornost pretvori v enosmerno napetost. Ta napetost se nato izmeri z merilno kartico

podjetja National Instruments. Vse skupaj nadzoruje aplikacija, izdelana v programskem

paketu LabVIEW, prav tako podjetja National Instruments. Vsa zgoraj navedena

oprema je last Gorenja, d.d. in je na kratko opisana v sledecih podpoglavjih.

Za namene te diplomske naloge smo izvedli dodatno meritev karakteristike NTK

tipala tudi v temperaturni komori podjetja Weisstechnik. Ta komora se od temperaturne

kopeli Hart Scientific razlikuje v mediju za prenos temperature. V slednji je medij

posebno olje, medtem ko je v prvi medij zrak. Z meritvijo smo zeleli preveriti, kaksen

vpliv (ce sploh) ima medij na meritev karakteristike tipala.

3.1 Temperaturna kalibracijska kopel HS 7103

Temperaturna kalibracijska kopel Hart Scientific 7103 Micro-Bath (na sliki 3.1) je

prenosni instrument za temperaturne kalibracije. Uporablja se za kalibracijo in testiranje

termoclenov, uporovnih termometrov ali NTK tipal. Kljub majhnim dimenzijam je

naprava dovolj natancna za uporabo v laboratoriju. Pri sobni temperaturi 23°C je mozno

temperaturo nastaviti v obmocju od −40°C do +125°C. Locljivost prikaza temperature

je 0,01 stopinje in je lahko v enotah °C ali °F [5].

Temperatura je regulirana s pomocjo hibridnega mikroprocesorja, ki uporablja

natancne platinaste uporovne termometre ter spreminja temperaturo s pomocjo

Peltierjevih elementov2. Natancne karakteristike temperaturne kopeli so podane v

tabeli 3.1.

2Peltierjevi elementi za svoje delovanje izkoriscajo Peltierjev pojav. Gre za termoelektricni pojav,pri katerem se ustvarja temperaturna razlika z elektricno napetostjo. Elektricni tok stece skozi dvojerazlicnih kovin ali polprevodnikov (tipa n in tipa p), ki se stikata v dveh spojih, pri tem pa zraven tecetoplotni tok od enega stika proti drugemu, kar ima za posledico hlajenje enega in segrevanje drugegastika.


Slika 3.1: Temperaturna kopel Hart Scientific 7103.

Tabela 3.1: Karakteristike temperaturne kopeli [5].

Lastnost Vrednost

Obmocje delovanja −40 do +125°CTocnost temperature ±0,25°CResolucija ±0,01°C

Stabilnost temperature±0,03°C pri -25°C (olje 5010)±0,05°C pri 125°C (olje 5010)

Cas segrevanja 25°C do 100°C: 35 minutCas ohlajanja 25°C do −25°C: 45 minut

Velikost kopeli64 mm (premer) x 139 mm (globina)Velikost odprtine: 48 mm (premer)

Velikost naprave 23 x 34 x 26 cm (S x V x G)Teza 10 kg s tekocino

Temperaturni aktuator Peltierjevi elementi, ventilator

Napajanje 94 – 234 VAC (±10 %), 50/60 Hz, 400 W

Kot medij za prenos toplote se uporablja specialno olje. Magnetni mesalec skrbi za

mesanje olja, s cimer se doseze enakomerna temperatura po vsej posodi [5].


3.2 Merilna kartica NI USB-6008

Merilna kartica USB-6008 (na sliki 3.2) je vstopni, nizkocenovni, merilni instrument

v ponudbi naprav za zajemanje podatkov (DAQ – angl. data acquisition) podjetja

National Instruments. Naprava, povezljiva preko USB vodila, je dovolj enostavna za

izvedbo hitrih meritev, vendar hkrati tudi dovolj raznolika za bolj kompleksne meritve.

Slika 3.2: Merilna kartica NI USB-6008 [6].

Merilna kartica ima 8 analognih vhodnih kanalov, 2 analogna izhodna kanala,

12 digitalnih vhodno/izhodnih kanalov in en 32-bitni stevec. Napaja se preko USB

podatkovnega kabla, ki povezuje merilno kartico z osebnim racunalnikom. Natancne

specifikacije kartice so v tabeli 3.2, njene dimenzije pa so razvidne iz slike 3.3. Za

izvedbo diplomske naloge smo potrebovali samo analogne vhode, zato se bomo pri

nadaljnjem opisu kartice osredotocili na njih. Ostale lastnosti kartice (analogni izhodi,

digitalni vhodi/izhodi) so podrobno opisane v tehnicni dokumentaciji [6] in v prilogi

9.5 – tehnicne specifikacije USB-6008.

Merilno kartico je mozno dobiti tudi v izvedbi brez ohisja, v obliki tiskanega vezja.

Taksna izvedba je primerna za uporabo v vgradnih sistemih (angl. embedded systems).


Tabela 3.2: USB-6008 specifikacije za analogne vhode [6].

Lastnost Vrednost

Tip A/D pretvorbe Sukcesivno aproksimativni

Analogni vhodi 8 (4 diferencialno)

Locljivost 11-bitna (12-bitna diferencialno)

Maksimalna hitrost vzorcenja 10 kS/s (skupna vsem kanalom)

Vhodno obmocje ±10 V

Vhodno obmocje (diferencialno)±20 V, ±10 V, ±5 V, ±4 V,±2,5 V, ±2 V, ±1,25 V, ±1 V

Delovna napetost ±10 V

Vhodna impedanca 144 kΩ

Prenapetostna zascita ±35 V

Slika 3.3: Dimenzije merilne kartice USB-6008 [6].


Na analogne vhodne kanale je mozno merjeno napetost prikljuciti na dva nacina:

• Single-ended: meri potencial napetosti glede na potencial GND

• Diferencialno: meri razliko prikljucenih potencialov med dvema terminaloma

Pri izbiri nacina prikljucitve vhodne napetosti je treba upostevati tudi bitno natancnost.

Pri single-ended meritvah je natancnost 11-bitna, medtem ko je pri diferencialnih

meritvah 12-bitna. Slaba stran diferencialne meritve je v tem, da za priklop potrebuje

dva terminala, kar pomeni, da je stevilo hkratnih diferencialnih meritev, ki jih je mozno

opraviti s to merilno kartico, polovica stevila analognih vhodnih terminalov – 4. Dva

analogna vhodna terminala torej tvorita en vhodni kanal za diferencialno meritev. V

tabeli 3.3 so podrobno razlozeni analogni vhodni terminali, glede na tip priklopa.

Tabela 3.3: USB-6008 analogni terminali [6].

Signal

Modul Terminal Single-Ended Differential

1 GND GND2 AI 0 AI 0+3 AI 4 AI 0−4 GND GND5 AI 1 AI 1+6 AI 5 AI 1−7 GND GND8 AI 2 AI 2+9 AI 6 AI 2−10 GND GND11 AI 3 AI 3+12 AI 7 AI 3−13 GND GND14 AO 0 AO 015 AO 1 AO 116 GND GND

Absolutni pogresek merilne kartice je pri diferencialnih meritvah odvisen od nas-

tavljenega merilnega obmocja. Za merilno obmocje ±10 V znasa absolutni pogresek

∆U = ±7,73 mV (pri temperaturi okolice +25°C) [6].


3.3 Merilni pretvornik Iskra MI452

Merilni pretvornik Iskra MI452 (na sliki 3.4) meri upornost, prikljuceno na vhodne

terminale in jo pretvarja v bremensko neodvisno enosmerno napetost ali tok. Analogni

izhodni signal je proporcionalen z merjeno velicino in primeren za krmiljenje analognih

ali digitalnih instrumentov.

Slika 3.4: Merilni pretvornik Iskra MI452 [7].

Upornost na prikljucnih sponkah je mozno meriti s tremi metodami oziroma nacini

priklopa: dvovodno, trivodno ali stirivodno. V vseh treh primerih pretvornik meri

upornost po U-I metodi. Vsiljeni merilni tok zaradi Ohmovega zakona povzroci padec

napetosti na merjenem uporu. Iz slike 3.5 je razvidno, da je ta napetost dovedena na

programsko nastavljiv ojacevalnik B, ki nato ojacan signal poslje v A/D pretvornik, ki

ga pretvori v digitalno obliko. Mikroprocesor C obdelani signal posreduje na programsko

nastavljiv analogni izhod E. Pri nekaterih modelih je mozno preko komunikacijskega

modula D nastavljati pretvornik in zajemati podatke o izmerjeni upornosti.

Komunikacijski modul, analogni izhod in pomozno napajanje so galvansko loceni od

ostalega sistema z locilnim transformatorjem [7].

Slika 3.5: Blokovna shema merilnega pretvornika [7].


Merilni pretvornik je na voljo v vecih izvedbah in z razlicnimi funkcijami. Dimenzije

pretvornika so 45 x 75 x 105 mm (SxVxG). Pri narocilu je treba navesti merilni doseg,

tip izhodne velicine in njen razpon, obliko izhodne karakteristike, merilno metodo, vrsto

komunikacije in vrsto pomoznega napajanja. Vse te moznosti so podrobno prikazane v

tabeli 3.4 (s krepko pisavo so oznacene lastnosti merilnega pretvornika, ki je uporabljen

v tej diplomski nalogi.).

Tabela 3.4: Moznosti merilnega pretvornika [7].

Lastnost Vrednost

Merilni dosegod 0–10 Ω do 0–50 kΩod 0–100 Ω do 0–500 kΩ (200 kΩ)

Vrsta izhodnega signalaTokNapetost

Zacetna vrednost izhodnegasignala

od 0 do 20 mA - tokovni izhodod 0 do 10 V - napetostni izhod

Koncna vrednost izhodnegasignala

od 1 do 20 mA - tokovni izhodod 1 do 10 V - napetostni izhod

Oblika izhodne karakteristikeLinearnaLomljena 1. . . 5 (st. lomnih tock)

DvovodniTip prikljucitve Trivodni

Stirivodni

RS 232Vrsta komunikacije RS 485

Brez komunikacije

Vrsta pomoznega napajanjaUniverzalnoAC pomozno napajanje)

Vrednost pomoznega napajanja(samo za AC napajanje

57, 100, 110, 230, 400, 500 V

Merilni pretvornik spada v razred tocnosti r = 0,5 in je podan za analogni izhod.

Nanasa se na koncno vrednost vhodne velicine oziroma merilnega obmocja [7].

Ce podatke o izmerjeni upornosti dobivamo preko serijske komunikacije, spada

merilni pretvornik v razred tocnosti r = 0,2. Tocnost se izboljsa, saj odpade D/A

pretvorba signala na analognem izhodu.


3.4 Temperaturna komora Weisstechnik

V temperaturni komori Weisstechnik SB1/300/40 (na sliki 3.6) je mozno ustvariti

okolje z zeljeno temperaturo in relativno vlaznostjo zraka. Temperaturo zraka je mozno

nastaviti v obmocju od −40°C do +180°C oziroma +10°C do +95°C, v kolikor zelimo

regulirati tudi relativno vlaznost zraka, ki je lahko med 10 % in 98 %. Specifikacije

naprave so podane v table 3.5 in veljajo pri sobni temperaturi +25°C.

Slika 3.6: Temperaturna komora Weiss.

Napravo se upravlja s pomocjo krmilne konzole Prodicon Plus (na sliki 3.7). Preko

te konzole se nastavljajo vsi parametri posamezne meritve (npr. ali se regulira tudi

vlaga) in vnasajo zeljene vrednosti temperature in vlage. Na ekranu se prikazuje graf

temperature v odvisnosti od casa, trenutna in zeljena temperatura komore, cas meritve

in rezim delovanja (rocni, programiran). V napravo je mozno programirati 125 tock.


Slika 3.7: Krmilna konzola temperaturne komore.

Tabela 3.5: Specifikacije temperaturne komore SB1/300/40 [8].

Lastnost Vrednost

Razpon temperaturbrez klime: −40°C do +180°Cs klimo: +10°C do +95°C

Tocnost temperature ±1°C

Razpon vlaznosti 10 % do 98 % RHTocnost vlaznosti ±3 %

Povprecna hitrost Hlajenje: 3,1 K/minspreminjanja temperature Segrevanje: 3,0 K/min

Sevanje vrocine v prostorPovprecno: 2,5 kWMaksimalno: 4,2 kW

Glasnost naprave na razdalji 1 meter 60 dB(A)

Volumen komore 300 litrovDimenzije komore 54 x 68 x 82 cm (S x V x G)Zunanje dimenzije 80 x 170 x 122 cm (S x V x G)Teza 330 kg

Napajanje 380(400) V/3Ph + N + PE/50HzPrikljucna moc 4,8 kVA


3.5 LabVIEW 2009

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) je graficni pro-

gramski jezik, s katerim je mozno na enostaven nacin razvijati aplikacije za opravljanje

meritev (angl. data acquisition), krmiljenje ter nadziranje strojne opreme ali analiziranje

podatkov. LabVIEW (logotip je na sliki 3.8) omogoca enostavno integracijo velike

kolicine razlicne strojne opreme in nudi na stotine vgrajenih knjiznic za napredno

analizo in predstavitev podatkov. LabVIEW ze vec kot 20 let razvija podjetje National

Instruments, ki poleg programske opreme izdeluje tudi strojno opremo, ki je kom-

patibilna s programom LabVIEW. Zaradi enostavne uporabe je pogost v mnogih

industrijskih panogah, akademskih ustanovah in razvojnih laboratorijih [9].

Slika 3.8: Logotip LabVIEW [10].

V LabVIEW se programira v graficnem programskem jeziku oziroma “G” pro-

gramskem jeziku, kot ga imenujejo avtorji programa. Ta programski jezik se od ostalih

obicajnih, tekstovnih, programskih jezikov razlikuje predvsem po nacinu programiranja

in pretoku podatkov. Vsaka LabVIEW aplikacija je sestavljena iz dveh delov, in sicer

iz celne plosce (angl. front panel) (primer na sliki 3.9 in 3.10) in blokovne sheme (angl.

block diagram).

Na celni plosci se ustvari uporabniski vmesnik, kjer so kontrole za vnos podatkov in

prikazovalniki podatkov. Ti elementi so vecinoma izvori in ponori podatkov za aplikacijo.

Vsak element na celni plosci ima svoj predstavitveni blok na blokovni shemi.

Pravo graficno programiranje poteka s sestavljanjem in povezovanjem blokov v

blokovne sheme, kjer so posamezne funkcije in metode predstavljene v obliki ikone

oziroma bloka. Vsak blok ima lahko vhodne (po navadi na levi strani) in izhodne (po

navadi na desni strani bloka) terminale, na katere se prikljucijo vodniki, po katerih

tecejo podatki. Pretok podatkov (angl. data flow) je ena izmed posebnosti graficnega

programiranja. Podatki tecejo iz leve proti desni in morajo izvirati in ponirati v bloku

oziroma povedano drugace: vsak vodnik se mora zaceti in zakljuciti z blokom. Barva

vodnikov in blokov oznacuje tip podatkov, ki tece po njih. Tabela 3.6 prikazuje vecino

podatkovnih tipov, ki se pojavljajo v LabVIEW. Poseben podatkovni tip je polje (angl.

array), ki lahko vsebuje poljubno kolicino elementov, v poljubnem stevilu dimenzij.

Pri tem morajo biti vsi elementi polja istega podatkovnega tipa. Vodnik polja, ki je


obarvan v podatkovni tip elementov polja, s svojo debelino nakazuje na stevilo dimenzij

polja. Podatkovnemu tipu polje je precej podoben tip gruca (angl. cluster), le da so

lahko elementi gruce razlicnih podatkovnih tipov [9, 10].

Tabela 3.6: Podatkovni tipi v LabVIEW [10].

Kontrola Vodnik Indikator Angl. ime podatkovnega tipa

Single-precision, floating-point numeric

Double-precision, floating-point numeric

Complex SGL, floating-point numeric

Complex DBL, floating-point numeric

8-bit signed integer numeric




8-bit unsigned integer numeric




〈64. 64〉-bit time stamp

Enumerated type

Boolean

String

A matrix of complex elements

A matrix of real elements

Cluster

Cluster

Error cluster

Object cluster

Path

Dynamic

Waveform

Digital Waveform

Digital

Reference number

Variant

Picture


Prava prednost programskega paketa LabVIEW je v tem, da nam v kombinaciji

z ustrezno strojno opremo omogoca enostavno izgradnjo virtualnih instrumentov.

Veliko jih je ze pripravljenih in vkljucenih v programske knjiznice (na primer osciloskop

na sliki 3.9), najveckrat pa se izdela namenski uporabniski vmesnik, ki je prirejen dani

meritvi (primer na sliki 3.10).

Slika 3.9: Virtualni osciloskop, izdelan v LabVIEW.

Slika 3.10: Virtualni instrument za nadzor temperature.


3.6 Merilni pogreski instrumentov

Merjenje je objektivna ugotovitev fizikalne velicine. Vsaka meritev je osnovana na

tocnem primerjalnem postopku, ki je ustrezno prirejen merjeni velicini. Eksperimentalne

poti, da bi prisli do povsem tocne meritve katerekoli velicine, ni. Za izvedbo meritve

se uporablja dolocena merilna razporeditev merilne opreme, instrumentov, priprav ali

naprav.

Merilnega pogreska, ki je razlika med izmerjeno in pravo vrednostjo, ne moremo

dolociti, saj prave vrednosti ne poznamo. Odstopanje izmerjene vrednosti od resnicne

ugotovimo s poznavanjem tocnosti uporabljenega merilnega instrumenta.

Vsak merilni instrument izmeri dano velicino le do neke koncne tocnosti, ki jo doloca

njegov razred tocnost. Ce merilne instrumente uporabljamo v mejah merilnega obmocja

in pod referencnimi pogoji, smejo imeti brezhibni instrumenti merilni pogresek, ki ne

preseze vrednosti, dolocene z njihovim razredom tocnosti. Ta je lahko podan na merilni

doseg instrumenta ali na vsakokratno izmerjeno vrednost – to je treba upostevati pri

izracunu merilnega pogreska [1, 3, 4]:

1. Razred tocnosti je podan na merilni doseg (XD) in podaja najvecji absolutni

pogresek merjenja, ki ga lahko pricakujemo, v obliki odstotka merilnega dosega.

Na instrumentu je oznacen z r.

Absolutni pogresek:

∆X = ± r

100·XD (3.1)

Relativni pogresek (v odstotkih):

δX = ± r

100· XD

Xi

· 100% = ±∆X

Xi

· 100% (3.2)

2. Razred tocnosti je podan na vsakokratno izmerjeno vrednost (Xi) in podaja

najvecji absolutni pogresek merjenja, ki ga lahko pricakujemo, v obliki odstotka

izmerjene vrednosti. Na instrumentu je oznacen z r.

Absolutni pogresek:

∆X = ± r

100· xi (3.3)

Relativni pogresek (v odstotkih):

δX = ±∆X

xi· 100% = ± r

100· 100% = ±r% (3.4)


4 ZASNOVA MERITVE

Osnovni cilj meritve je, da avtomatsko izmeri in zabelezi upornost tipala pri razlicnih

prednastavljenih temperaturah.

Na sliki 4.1 je prikazan nacin vezave opreme. NTK tipalo, ki mu zelimo izmeriti

karakteristiko, potopimo v temperaturno kopel Hart Scientific HS 7103 (prikazana

v precnem prerezu na sliki 4.1), v kateri ustvarimo okolje z regulirano temperaturo.

Temperaturno kopel je treba prikljuciti na serijski vhod (angl. COM port) osebnega

racunalnika, iz katerega dobiva ukaze in posilja podatke o temperaturi.

Upornost NTK tipala merimo z merilnim pretvornikom ISKRA MI452, ki ima

merilno obmocje 0–200 kΩ, izhodni signal je enosmerna napetost v razponu 0–10 V,

oblika izhodne karakteristike je linearna, priklop je stirivodni, nima komunikacije in se

napaja z izmenicno napetostjo 230 V, ki se prikljuci preko terminalov 13 in 14. NTK

tipalo priklopimo na merilni prevornik preko terminalov 1–2 in 3–4 (stirivodno).

Enosmerno napetost na analognem izhodu merilnega pretvornika (terminala 15 in

16) merimo z merilno kartico NI USB-6008. Terminal 15, ki je pozitivni potencial,

povezemo na analogni vhod AI0 merilne kartice. Terminal 16, ki je negativni potencial,

povezemo na analogni vhod AI4 merilne kartice. Analogna vhoda AI0 in AI4 tvorita

vhodni kanal 0 (angl. input channel) za diferencialno meritev napetosti (angl. differential

mode), ki meri napetost kot razliko potencialov z 12-bitno natancnostjo. Merilna kartica

se napaja preko USB vodila, ki jo povezuje z osebnim racunalnikom.

Za lazje rokovanje z vso potrebno opremo smo merilni pretvornik in merilno kartico

vgradili v kovinsko ohisje. Tipalo se prikljucita na vhodne sponke na prednji strani ohisja,

napetost in USB kabel pa se prikljuci na zadnji strani ohisja. Pri tem je priporocljivo,

da sta osebni racunalnik in merilno ohisje prikljucena na skupno ozemljitev, saj je

oklop USB kabla vezan na ozemljitev tako s strani osebnega racunalnika kot s strani

kovinskega ohisja. S tem se izognemo morebitnemu nastanku suma, ki se zaokruzejo

preko zanke razlicnih ozemljitev [11].


∼230 V

Osebni racunalnik(USB vhod)

Osebni racunalnik(serijski vhod)

Slika 4.1: Konceptualen prikaz vezave opreme pri dejanski izvedbi.


4.1 Optimalen polozaj NTK tipala v temperaturni kopeli

Zaradi morebitnih velikih temperaturnih razlik med okolico in oljem v kopeli lahko pride

do neenakomerne razporeditve temperature olja. Temperaturna kopel ima magnetno

mesalo, ki skrbi za krozenje olja in cimbolj enakomerno razporeditev temperature, vendar

slednje pri visjih temperaturnih razlikah ne deluje dovolj dobro. Iz tega razloga je

postavitev tipala v kopeli izredno pomembna za doseganjem natancnih meritev. Tipalo

mora biti spusceno navpicno v kopel tocno 170 mm od zgornjega roba odprtine, tako kot

je prikazano na sliki 4.2. Priporoceno je tudi, da se ga pritrdi tako, da se med meritvijo

ne bo premikalo in da se odprtina na vrhu kopeli pokrije z izolativnim materialom.

Slednje pripomore k hitrejsi stabilizaciji temperature in zmanjsa temperaturno razliko

med oljem in okolico.

Slika 4.2: Optimalen polozaj tipala v temperaturni kopeli.


5 RAZVOJ APLIKACIJE V LABVIEW

Namen koncne LabVIEW aplikacije je avtomatiziran postopek meritve NTK karakteris-

tike brez potrebe po cloveskem nadzoru ali posredovanju. Pred zacetkom meritve se

nastavijo zeljeni parametri meritve (temperaturni profil oziroma stevilo izmerjenih tock,

natancnost in trajanje stabilizirane temperature). Po koncani avtomatski meritvi se

izmerjeni podatki izvozijo v tekstovno datoteko in sliko grafa izmerjenih podatkov.

Za izvedbo te naloge mora izdelana LabVIEW aplikacija krmiliti temperaturno kopel.

Temperaturo kopeli mora spreminjati v skladu z izbranim temperaturnim profilom, ki

je zapisan v tekstovni datoteki (primer na sliki 5.1), ki jo pripravi uporabnik.

1 Temp

2 -30.00

3 -27.00

4 -24.00

5 -21.00

6 -18.00

7 -15.00

8 -12.00

9 -9.00

10 -6.00

11 -3.00

12 0.00

13 3.00

14 6.00

15 9.00

16 12.00

17 15.00

Slika 5.1: Primer tekstovne datoteke s temperaturnim profilom.

Meritev ene tocke karakteristike se izvede, ko je temperatura v kopeli stabilna

oziroma so zadosceni parametri meritve (natancnost in trajanje). Po zajemu podatkov

mora dobljeno vrednost oziroma napetost skalirati v skladu s specifikacijami merilnega

pretvornika, da dobimo upornost tipala. Po izmerjeni eni tocki karakteristike se

avtomatsko nastavi nova temperatura v skladu s temperaturnim profilom in postopek

se ponovi.


5.1 Komunikacija s temperaturno kopeljo

Komunikacija s temperaturno kopeljo poteka preko protokola RS-2323. Na sliki 5.2

je prikazana vezava komunikacijskega kabla z DB-9 konektorjem, kot jo priporoca

proizvajalec. Za uporabo v industrijskem okolju proizvajalec zagotavlja delovanje pri

dolzini kabla 1 meter ali manj [5].

Slika 5.2: Priporocena vezava RS-232 kabla [5].

Pred uporabo serijske komunikacije je treba na temperaturni kopeli rocno nastaviti

parametre komunikacije. Tabela 5.1 prikazuje nastavljive parametre. Vrednosti, ki so

napisane s krepko pisavo, so uporabljene za izvedbo te diplomske naloge.

Tabela 5.1: Nastavljivi parametri serijske komunikacije [5].

Ime parametra Zaloga vrednosti Kratek opis

Baud rate300, 600, 12002400, 4800, 9600

Hitrost prenosa

Sample period 0–30Moznost posiljanja trenutne tempera-ture v nastavljenem intervalu [s]

Duplex mode HALF, FULL Potrjevanje prejetih ukazov z odmevom

Linefeed ON, OFFVsak prenos se konca z znakom Linefeed(LF, ASCII 10)

V kolikor se parametri serijske povezave ujemajo na obeh napravah (temperaturna

kopel in osebni racunalnik), se vzpostavi serijska komunikacija. V primeru, da je

parameter Sample period nastavljen na vrednost razlicno od 0, zacne temperaturna kopel

3RS-232 je standard za serijsko komunikacijo.


takoj posiljati podatke o temperaturi v nastavljenem intervalu. Serijska komunikacija

uporablja 8 podatkovnih bitov, 1 stop bit in je brez paritete. Vsi ukazi se prenasajo kot

ASCII4 znakovni nizi, vsak izmed njih pa se mora zakljucevati z znakom \r oziroma

carriage-return (CR, ASCII 13) [12].

Oddaljen nadzor temperaturne kopeli omogoca popolnoma enake moznosti kot rocni

nadzor preko konzole na napravi [5]. Za potrebe te diplomske naloge so uporabljeni

ukazi za odcitavanje in nastavljanje temperature (tabela 5.2).

Tabela 5.2: Ukazi za komunikacijo s temperaturno kopeljo [6].

Ukaz Odgovor Opis

t t: 21.24 C Vrne trenutno temperaturos set: 25.00 C Vrne trenutno zeljeno temperaturos=26.00 Nastavi novo zeljeno temperaturou u: C Vrne enoto temperature [C, F]u=c/f Nastavi enoto temperaturepo po: 42.0 Vrne trenutno moc ogrevanja oziroma hlajenja

Komunikacija poteka tako, da LabVIEW aplikacija vsako sekundo poslje ukaze

temperaturni kopeli, le-ta pa vrne odgovor ali izvede ustrezno akcijo.

Serijska komunikacija v LabVIEW se vzpostavi z blokom VISA Configure Serial

Port, ki mora imeti nastavljene vse potrebne parametre (na sliki 5.3). Izhoda iz tega

bloka sta referenca za vzpostavljeno serijsko povezavo in gruca napak, v kateri se

nahajajo podatki o napakah (v kolikor se pojavijo).

Omenjena signala sta vhod in izhod iz vseh nadaljnih blokov, ki izvajajo funkcije

na serijski komunikaciji (npr. pisanje in branje). Na sliki 5.4 je prikazano posiljanje

znakovnega niza t\r s\r temperaturni kopeli. Poslani znakovni niz vsebuje dva ukaza,

na katera temperaturna kopel nato kot odgovor poslje znakovni niz s trenutno in nas-

tavljeno temperaturo (primer: t = 14.86 C\r s = 20.00 C\r). Branje odgovora iz

serijske komunikacije in pretvorba prejetega niza v stevilcni vrednosti prikazuje slika

5.5. Kadar zelimo nastaviti novo zeljeno temperaturo, se izvrsi koda na sliki 5.6.

4ASCII je ameriski standardni 7-bitni nabor znakov za izmenjavo informacij. Obsega 128 znakov.


Slika 5.3: Blok diagram inicializacije serijske komunikacije v LabVIEW.

Slika 5.4: Posiljanje znakovnega niza t\r s\r preko serijske povezave.

Slika 5.5: Branje podatkov in pretvorba iz znakovnega niza v stevilsko vrednost.


Slika 5.6: Posiljanje znakovnega niza s=26.41\r.

Na slikah 5.3, 5.4, 5.5 in 5.6 so bili prikazani glavni deli kode, ki skrbijo za serijsko

komunikacijo s temperaturno kopeljo. Vse skupaj deluje kot logicna enota programa,

zato je smiselno to kodo zdruziti.

Graficno kodo, ki skrbi za serijsko komunikacijo, smo shranili kot nov blok (na

sliki 5.7). Novo nastali blok opravlja popolnoma enako funkcijo kot graficna koda iz

prejsnjih slik. S tem smo zmanjsali velikost blokovne sheme in povecali preglednost

kode. Taksen nacin modularnega programiranje omogoca tudi hitrejse odpravljanje

morebitnih logicnih napak v programu.

Slika 5.7: Blok, ki skrbi za serijsko komunikacijo s temperaturno kopeljo.


5.2 Merjenje upornosti

Merjenje upornosti poteka tako, da izmerimo izhodno enosmerno napetost merilnega

pretvornika in jo linearno skaliramo tako, da dobimo upornost. Slika 5.8 prikazuje

blokovno shemo, ki skrbi za izvajanje meritve napetosti, in pretvarjanje le-te v upornost.

Slika 5.8: Zajemanje, skaliranje, povprecenje in belezenje podatkov iz merilne kartice.

Komunikacija z merilno kartico poteka v bloku DAQ Assistant. Ob postavitvi na

blokovno shemo se pojavi okno (slika 5.9), kjer izberemo tip meritve (v nasem primeru

je to zajem podatkov → analogni vhod → napetost). V naslednjem oknu (slika 5.10)

Slika 5.9: Nastavitev zajemanja podatkov – izbira tipa meritve.


se nam prikaze seznam prikljucenih naprav za zajem podatkov, ki podpirajo izbrano

meritev ter pod vsako napravo seznam vhodnih kanalov oziroma terminalov, na katere

pride prikljucen vhodni signal. V nasem primeru gre za diferencialno meritev napetosti,

izberemo vhodni kanal 0 (ai0 na sliki 5.10), kar pomeni, da sta vhodna terminala AI0

in AI4 (glej tabelo 3.3 v poglavju 3.2).

Slika 5.10: Nastavitev zajemanja podatkov – izbira naprave in vhodnega kanala.

Za izbrano meritev napetosti nato v naslednjem oknu (na sliki 5.11) nastavimo se

naslednje parametre:

• Obmocje vhodnega signala (angl. Signal Input Range): 0–10 V

• Enota skaliranega signala (angl. Scaled Units): Volts

• Nacin pridobivanja (angl. Acquisition Mode): N Samples

• Stevilo vzorcev (angl. Sample to Read): 1000

• Hitrost v Hz (angl. Rate): 1000 Hz

• Nacin priklopa (angl. Terminal Configuration): Differential

• Skaliranje (angl. Custom Scaling): /

Vsa naknadna konfiguracija bloka DAQ Assistant se odvija v istem oknu. Lahko se

dodajajo dodatne meritve, spreminjajo ze obstojece. . . Pri tem je treba biti pozoren,

saj se pri naknadnem dodajanju ali spreminjanju meritev, lahko spremeni tudi izhodni

signal bloka, kar lahko pripelje do napak pri izvajanju programa.


Slika 5.11: Nastavitev zajemanja podatkov – konfiguracija meritve.

Nastavljena meritev upornosti poteka tako, da se v 1 sekundi izvede 1000 meritev

(odtipkov) izhodne napetosti merilnega pretvornika. Rezultat vseh meritev dobimo v

blokovno shemo kot podatkovni tip Dynamic data, ki ga nato pretvorimo v polje, ki

vsebuje 1000 elementov podatkovnega tipa Double. Dobljene elemente skaliramo iz

napetosti v upornost z blokom Linear Evaluation. Ta vhodno polje skalira po enacbi:

Y [i] = X[i] · scale + offset (5.1)

kjer je:

Y [i] Skalirano polje

X[i] Vhodno polje

scale Faktor skaliranja, izracunan po enacbi 5.2

offset Premik, ki je enak 0

scale =RMAX

UMAX

=200. 000Ω

10V= 20. 000

Ω

V(5.2)

kjer je:

RMAX Zgornja meja merilnega obmocja upornosti

UMAX Zgornja meja merilnega obmocja napetosti


Rezultat skaliranja po enacbi 5.1 je polje, ki vsebuje 1000 odtipkov upornosti. Iz slike

5.11 je razvidno, da je mozno merjeni signal skalirati kar sproti pri zajemanju podatkov

(v bloku DAQ Assistant), vendar je zaradi boljse preglednosti kode skaliranje opravljeno

v blokovni shemi (slika 5.8).

Pri merjenju konstantne upornosti (npr. upor 100 kΩ±5 %) je distribucija posameznih

odtipkov znotraj dobljenega skaliranega polja vidna na sliki 5.12 (odtipki so oznaceni

z zeleno barvo). Iz slike je razvidno, da je merilna kartica v 1000 meritvah upornosti

Slika 5.12: Distribucija odtipkov znotraj ene meritve upornosti.

izmerila 5 razlicnih vrednosti upornosti. Teh 5 izmerjenih vrednosti se med sabo

razlikuje za 1 kvant 12-bitne A/D pretvorbe izhodne napetosti merilnega pretvornika.

Vrednost enega kvanta pri 12-bitni A/D pretvorbi je:

kvant =10V

212= 0,00244140625V

.= 2,5mV (5.3)

Ce dobljeno napetost glede na enacbo 5.1 skaliramo v upornost, ki jo meri merilni

pretvornik, dobimo vrednost enega kvanta:

kvantR = (10V

212) · 20. 000

1

A= 48,828125Ω

.= 50Ω (5.4)

Iz polja 1000 odtipkov upornosti dobimo izmerjeno upornost tako, da nad poljem

izvedemo povprecenje mediana, ki je oznaceno z rdeco crto na sliki 5.12.


Mediana je srednja vrednost nekega zaporedja stevil. Stevila, razvrscena po velikosti,

razdeli na dve enaki polovici po stevilu elementov. Prednost mediane pred aritmeticno

sredino je ta, da posamezna stevila, ki ekstremno odstopajo od ostalih, manj vplivajo

na njeno vrednost [3].

Ce bi za povprecenje uporabili aritmeticno sredino (modra crta na sliki 5.12), bi pri

10 zaporednih meritvah konstantne upornosti (torej, 10 · 1000 = 10. 000 odtipkov v 10

sekundah) dobili 10 med sabo razlicnih povprecnih vrednosti. Razliko med aritmeticno

sredino in mediano pri 10 zaporednih meritvah konstantne upornosti prikazuje slika

5.13, iz katere je razvidno, da ima na gibanje aritmeticne sredine (modra crta) velik

vpliv distribucija odtipkov, medtem ko je povprecje mediana (rdeca crta) skozi vseh 10

meritev konstantna.

Slika 5.13: Gibanje mediane (rdeca crta) in aritmeticnega povprecja (modra crta) pri10 zaporednih meritvah konstantne upornosti.

Iz trenutne temperature in izmerjene upornosti (mediana odtipkov) se nato ustvari

enodimenzionalno polje oblike (trenutna temperatura, izmerjena upornost), ki

se nato doda v dvodimenzionalno polje (kot nova vrstica tabele), kjer so shranjene

vrednosti prejsnjih meritev.


5.3 Avtomatsko merjenje upornosti

AvtoMerNTK je ime koncne aplikacije, izdelane v LabVIEW, ki nadzoruje in krmili

celotno meritev. Na sliki 5.14 je vidna poenostavljena5 blokovna shema aplikacije.

Sestavljena je iz stirih vecjih modulov (naloge so razvidne iz imena):

• Serijska komunikacija s temperaturno kopeljo,

• Vodenje in nadzor aplikacije,

• Zajemanje podatkov iz merilne kartice,

• Zapis izmerjenih podatkov v tekstovno datoteko.

Slika 5.14: Poenostavljena visokonivojska blokovna shema aplikacije AvtoMerNTK.

Natancno delovanje aplikacije prikazuje diagram poteka na sliki 5.15, iz katerega

je razvidno, da ima aplikacija dve glavni veji, ki teceta vzporedno. Prva veja skrbi za

5Odstranjene so vse dodatne povezave in bloki, ki sluzijo za pravilno delovanje aplikacije in nisopomembni za razumevanje delovanja aplikacije.


Slika 5.15: Diagram poteka LabVIEW aplikacije AvtoMerNTK.


serijsko komunikacijo, druga pa za vodenje in izvajanje meritve. Slednjo je mozno izvajati

na dva nacina: v rocnem nacinu je treba ukaz za vnasanje nove zeljene temperatura in

izvajanje meritve upornosti potrditi rocno, v avtomatskem nacinu za to skrbi aplikacija.

Na sliki 5.16 je viden uporabniski vmesnik aplikacije AvtoMerNTK med izvajanjem

meritve v avtomatskem nacinu vodenja. Zavihek “Graf temperatur” prikazuje graf

Slika 5.16: LabVIEW aplikacija AvtoMerNTK – graf temperatur.

trenutne (rdeca) in zeljene (rumena) temperature kopeli v odvisnosti od casa. Na levi

strani uporabniskega vmesnika so nahajajo informacije o meritvi in kontroli (gumbi), s

katerimi upravljamo aplikacijo. Z gumbom “Nacin vodenja” izbiramo med rocnim ali

avtomatskim nacinom delovanja meritve. Kadar smo v rocnem nacinu, imamo na voljo

kontrolo za rocno izvedbo meritve ene tocke karakteristike. V avtomatskem nacinu pa

se nam prikazuje informacija o poteku in trajanju avtomatske meritve. Cisto na dnu se

prikazuje cas trajanja stabilizirane temperature – ta cas meri, kako dolgo je trenutna

temperatura znotraj dovoljenega intervala okoli zeljene temperature.


Ta pogoj nastavimo v zavihku “Avtomatsko vodenje”, ki ga prikazuje slika 5.17. Za

vsako avtomatsko meritev nastavimo zeljeno natancnost stabilizirane temperature in

njeno trajanje. Ko sta izpolnjena oba pogoja se izvede meritev ene tocke karakteristike.

Ta dva pogoja imata velik vpliv na trajanje celotne meritve. Strogo nastavljeni pogoji o

dovoljenem nihanju temperature ter trajanju le-te podaljsajo meritev, vendar povecajo

natancnost. Na trajanje celotne meritve ima velik vpliv tudi izbrani temperaturni profil,

Slika 5.17: LabVIEW aplikacija AvtoMerNTK – avtomatsko vodenje.

ki ga je potrebno pripraviti pred pricetkom avtomatske meritve. Temperaturni profil

zapisemo v tekstovno datoteko, podobno kot je prikazano na sliki 5.1 v poglavju 5.

Vsebina izbranega profila se prikazuje v tabelaricni in graficni obliki, prav tako pa se

prikazuje potek meritve.

Avtomatska meritev poteka tako, da se nastavi zeljena temperatura v skladu z

izbranim temperaturnim profilom. Ko trenutna temperatura ustreza nastavljenim

pogojem o natancnosti in trajanju, se izvede meritev ene tocke karakteristike. Zatem se,

glede na temperaturni profil, nastavi nova zeljena temperatura. Na sliki 5.16 vidimo,


da je trenutna temperatura kopeli −15,00°C, zeljena pa −15,00°C. Pogoji (vidni na

sliki 5.17) o stabilnosti temperature so izpolnjeni ze 2 minuti in 59 sekund, kar pomeni,

da se bo cez 1 sekundo izvedla meritev ene tocke karakteristike, takoj zatem pa se bo

nastavila nova zeljena temperatura −12,00°C.

Podatki o izmerjenih tockah karakteristike se sproti izpisujejo in izrisujejo v zavihku

“Izmerjeni podatki” (slika 5.18). Shranita se temperatura in upornost NTK tipala pri

tej temperaturi. Upornost je dobljena po postopku opisanem v poglavju 5.2.

Slika 5.18: LabVIEW aplikacija AvtoMerNTK – izmerjeni podatki.

Avtomatska meritev se konca, ko se izmeri upornost pri zadnji temperaturi izbranega

temperaturnega profila. Po koncu avtomatske meritve aplikacija preklopi v rocni nacin,

zeljena temperatura pa se nastavi na +25,00°C. Slednje je narejeno zato, da se kopeli

ne obremenjuje po nepotrebnem, v primeru, da se avtomatska meritev zakljuci s

temperaturo npr. −30 ali +80°C. Izklop kopeli preko serijske komunikacije ni mozen.

Izmerjene podatke je mozno po koncu programa izvoziti, kar izberemo z gumbom

“Izvoz v txt datoteko ob koncu programa”. Po pritisku gumba “STOP” se pojavi okno, v


katerem izbreremo lokacijo in ime datoteke (slika 5.19). Ime mora imeti koncnico .txt.

Zatem se pojavi se okno (slika 5.20), kjer imamo moznost vnesti opombe v izvozeno

datoteko in moznost izvoza slike grafa (shrani se kot .bmp slika z istim imenom kot

tekstovna datoteka). Na sliki 5.21 je primer izvozene tekstovne datoteke.

Slika 5.19: Izvoz podatkov – izbira mape in imena tekstovne datoteke.

Slika 5.20: Izvoz podatkov – moznost opomb in izvoza slike grafa.

1 Meritev karakteristike

2 Datum 8.04.2010 11:32

3 Opombe Tipalo TS 08/06

4 Trajanje avtomatske meritve 01:56:40

5 Trajanje celotne meritve 01:59:09

6

7 -30,000 88853,000

Slika 5.21: Primer izvozene tekstovne datoteke – samo prvih 7 vrstic.


6 IZVEDBA MERITVE

NTK tipala, ki so predmet meritve, se uporabljajo v hladilnih aparatih, kjer merijo

temperaturo zraka v dolocenem delu aparata. Temperaturna kopel, ki jo uporabljajo

za merjenje karakteristike tipal, pa ima kot medij za prenos temperature posebno olje.

V drugem poglavju smo ugotovili, da ima lahko medij, v katerem je NTK tipalo vpliv

na njegovo natancnost oziroma na izmerjeno upornost – gre za vpliv medija na faktor

disipacije, ki ga opisuje enacba 2.6. Slednja vpliva na napetostno/tokovno karakteristiko

NTK tipala, kar lahko povzroci, da izmerjena upornost ne ustreza temperaturi okolice

glede na podano R-T karakteristiko. Iz tega razloga smo poleg meritve karakteristike

v temperaturni kopeli opravili tudi kontrolno meritev v temperaturni komori, ki ima

za medij zrak. S primerjavo obeh meritev smo ugotovili, kaksen vpliv ima medij na

izmerjeno karakteristiko. Pri obeh meritvah smo uporabili isto NTK tipalo.

Obe meritvi karakteristike smo izvedli v temperaturnem obmocju od −30°C do

+15°C, v razmaku po 3°C. V tem temperaturnem obmocju je delovno obmocje NTK

tipala oziroma hladilnih aparatov, v katere se NTK tipala vgrajujejo.

6.1 Meritev karakteristike v temperaturni kopeli

Po priklopu opreme zazenemo LabVIEW aplikacijo, ki mora takoj po pricetku na grafu

prikazati trenutno temperaturo olja v kopeli. Temperaturo lahko preverimo tako, da

pogledamo na LED prikazovalnik na kopeli – temperaturi se morata ujemati. V primeru

napake oziroma nepravilnega delovanja preverimo nastavitve serijske komunikacije na

kopeli.

Pred pricetkom avtomatske meritve je treba pripraviti temperaturni profil, po

katerem bo potekala avtomatska meritev. Shranimo ga v tekstovno datoteko, kot

je prikazana na sliki 5.1 v poglavju 5. V zavihku “Avtomatsko vodenje” nalozimo

temperaturni profil in preverimo parametra meritve ter ju po potrebi nastavimo na

novi vrednosti. Pri tej meritvi sta bila parametra nastavljena na:

• Dovoljeno nihanje stabilizirane temperature: ±0,05°C

• Minimalni cas stabilizirane temperature: 3 minute

Za izvedbo avtomatske meritve karakteristike izberemo avtomatski nacin delovanja.

Takoj zatem se mora zeljena temperatura nastaviti na prvo vrednost iz nalozenega


profila. Ko bodo izpolnjeni pogoji o nihanju in trajanju stabilizirane temperature, se bo

izvedla meritev prve tocke karakterstike. Potek meritve je sedaj popolnoma avtomatski.

Celotna meritev je trajala 5 ur in 25 minut in je potekala pri sobni temperaturi

+23°C. V tem casu je aplikacija izvedla 16 meritev tock karakteristike. Rezultati meritve

so v tabeli 6.1.

Tabela 6.1: Izmerjeni podatki NTK tipala v temperaturni kopeli.

Temperatura [°C] Izmerjena upornost [kΩ]

−30,00 88,853−27,00 73,990−24,00 61,774−21,00 51,798−18,00 43,552−15,00 36,629−12,00 31,030−9,00 26,347−6,00 22,479−3,00 19,119

0,00 16,2693,00 14,0296,00 12,0959,00 10,466

12,00 9,04115,00 7,819

Za primerjavo smo izmerili tudi karakteristiko pokvarjenega tipala. Na sliki 6.1 sta

poleg centralne karakteristike (s spodnjo in zgornjo mejo), podane s strani proizvajalca,

prikazani karakteristiki delujocega in pokvarjenega tipala. Iz slednje lahko sklepamo, da

pokvarjeno tipalo odstopa predvsem v parametru B25/100 (enacba 2.1 v poglavju 2), ki

vpliva na strmino karakteristike (slika 2.1 v poglavju 2). Manjsa strmina karakteristike

pokvarjenega tipala namiguje na to, da ima pokvarjeno tipalo manjso vrednost parametra

B25/100.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

Temperatura [°C]

Upornost

[kΩ]

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bcbc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bcbc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bcbc

bc

Pokvarjeno tipaloDelujoce tipaloEpcos RcentEpcos Rmin, Rmax

Slika 6.1: Primerjava izmerjenih karakteristik NTK tipala v temperaturni kopeli spodano karakteristiko proizvajalca.


6.2 Meritev karakteristike v temperaturni komori

Za kontrolo meritve smo izmerili karakteristiko istega NTK tipala tudi v temperaturni

komori SB1/300/40, podjetja WeissTechnik. Komora se nahaja v Laboratoriju za

meritve na Fakulteti za elektrotehniko, racunalnistvo in informatiko. NTK tipalo je

bilo pozicionirano na sredini komore.

Meritev smo opravili rocno, tako da smo na krmilni konzoli nastavili zeljeno tempe-

raturo, pocakali, da se je temperatura zraka v komori izenacila z zeljeno in stabilizira ter

nato v LabVIEW aplikaciji izmerili upornost tipala. Dobljeni rezultati so predstavljeni

v tabeli 6.2 in na sliki 6.2. Meritev je potekala pri sobni temperaturi +22°C in relativni

vlaznosti 22 %. Regulacija vlage v komori je bila izklopljena.

Tabela 6.2: Izmerjeni podatki NTK tipala v temperaturni komori.

Temperatura [°C] Izmerjena upornost [kΩ]

−30,00 89,872−27,00 74,092−24,00 61,672−21,00 51,492−18,00 43,246−15,00 36,324−12,00 30,725−9,00 26,042−6,00 22,173−3,00 18,814

0,00 16,1673,00 13,9276,00 11,9939,00 10,364

12,00 8,93915,00 7,717


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

Temperatura [°C]

Upornost

[kΩ]

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bcbc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bc

bcbc

Izmerjena karakteristikaEpcos RcentEpcos Rmin, Rmax

Slika 6.2: Primerjava izmerjene karakteristike NTK tipala v temperaturni komori spodano karakteristiko proizvajalca.


6.3 Primerjava meritev in merilni pogresek

V tabeli 6.3 so prikazana procentualna odstopanja izmerjenih upornosti tipala od podane

upornost Rcent (v tabeli 2.1 v poglavju 2.2). Na sliki 6.3 je vidna primerjava odstopanj

obeh meritev.

Tabela 6.3: Izmerjeni podatki NTK tipala v temperaturni kopeli.

Odstopanje od Rcent [%]

Temperatura [°C] ±δR [%] Kopel Komora

−30,00 3,97 −0,540 −1,668−27,00 3,77 −1,105 −1,241−24,00 3,58 −1,119 −0,956−21,00 3,40 −1,205 −0,618−18,00 3,21 −1,084 −0,384−15,00 3,04 −1,320 −0,492−12,00 2,86 −1,206 −0,225−9,00 2,69 −1,244 −0,087−6,00 2,53 −1,146 0,218−3,00 2,36 −1,703 −0,110

0,00 2,21 −1,300 −0,6783,00 2,05 −1,016 −0,2916,00 1,90 −0,966 −0,1249,00 1,75 −0,918 0,057

12,00 1,60 −1,303 −0,17715,00 1,46 −1,857 −0,560

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

Temperatura [°C]

Odstopanje[%

]

bc

bc bc bc bcbc bc bc bc

bc

bcbc bc bc

bc

bcbc

bcbc

bcbc bc

bcbc

bcbc

bc

bcbc

bcbc

bc

Meritev v kopeliMeritev v komoriEpcos ±∆R

Slika 6.3: Graficna primerjava odstopanja izmerjenih karakteristik.


Merilni pogresek celotne meritve je odvisen od nastavljene temperature kopeli, pri

kateri merimo upornost tipala. Za izvedeno meritev je prikazan izracun relativnega

pogreska meritve pri temperaturi −30 in +15°C.

Temperaturna kopel ima absolutni pogresek ∆T = ±0,25°C. Za izracun relativnega

pogreska bomo temperature pretvorili iz stopinj Celzija v kelvine (K). Ce bi za izracun

uporabili stopinje Celzija, potem bi bila pri temperaturi 0°C relativna napaka nedefini-

rana (zaradi deljenja z 0). Absolutni pogresek v kelvinih je ∆T = ±0,25K – s pomocjo

tega podatka lahko relativni pogresek kopeli za temperaturi −30 in +15°C oziroma

243,15K in 288,15K izracunamo po enacbah:

δT−30 =∆T

T· 100% = ± 0,25K

243,15K· 100% = ±0,10% (6.1)

δT+15 =∆T

T· 100% = ± 0,25K

288,15K· 100% = ±0,09% (6.2)

Merilni pretvornik MI452 spada v razred tocnosti 0,5. Absolutni pogresek za merilno

obmocje (MO) 0–200 kΩ izracunamo po enacbi 6.3. Izracun relativnega pogreska

merilnega pretvornika pri temperaturah −30 in +15°C se izracuna glede na izmerjeno

vrednost upornosti pri teh temperaturah, vendar ker je v nasem primeru pri merjenju

upornosti se en posrednik, bomo izracunali relativni pogresek glede na upornost Rcent:

∆K = ± r

100·MO = ± 0,5

100· 200kΩ = ±1kΩ (6.3)

δK−30 =∆K

Rcent−30

· 100% = ± 1kΩ

90,36kΩ· 100% = ±1,11% (6.4)

δK+15 =∆K

Rcent+15

· 100% = ± 1kΩ

7,86kΩ· 100% = ±12,72% (6.5)

kjer je:

Rcent−30 = izmerjena upornost tipala pri −30°C v temperaturni kopeli

Rcent+15 = izmerjena upornost tipala pri +15°C v temperaturni kopeli

Merilna kartica USB-6008 ima za merilno obmocje 0-10 V absolutni pogresek

∆U = ±7,73mV. Za izracun relativnega pogreska za temperaturi −30 in +15°C potre-

bujemo vrednost merjene velicine, vendar je ta v primeru pretvornika v drugi enoti –

upornosti. Za potrebe izracuna pogreska bomo, za dani temperaturi, podani upornosti

Rcent skalirali v napetost. Izracun relativnega pogreska merilne kartice je torej:

δU−30 =∆U

U(R)−30

· 100% = ± 7,73mV

4518mV· 100% = ±0,17% (6.6)


δU+15 =∆U

U(R)+15

· 100% =7,73mV

393mV· 100% = ±1,97% (6.7)

kjer je:

U(R)−30 = R(−30)20.000

= 90,36kΩ20.000

= 4518mV

U(R)+15 = R(+15)20.000

= 7,86kΩ20.000

= 393mV

Relativni pogresek celotne meritve za doloceno temperaturo dobimo tako, da

sestejemo relativne pogreske vseh merilnih naprav:

δM−30 = δT−30 + δK−30 + δU−30 = ±(0,10 + 1,11 + 0,17) = ±1,38% (6.8)

δM+15 = δT+15 + δK+15 + δU+15 = ±(0,09 + 12,72 + 1,97) = ±14,78% (6.9)

V tabeli 6.4 so prikazani relativni pogreski za vse naprave in celotno meritev pri vseh

temperaturah meritve.

Tabela 6.4: Relativni pogreski naprav in meritve.

Relativni pogreski

Kopel MI452 USB-6008 Meritev

Temperatura [°C] ±δT [%] ±δK [%] ±δU [%] ±δM [%]

−30,00 0,10 1,11 0,17 1,38−27,00 0,10 1,33 0,21 1,64−24,00 0,10 1,60 0,25 1,95−21,00 0,10 1,92 0,30 2,32−18,00 0,10 2,29 0,35 2,74−15,00 0,10 2,72 0,42 3,24−12,00 0,10 3,22 0,50 3,82−9,00 0,09 3,79 0,59 4,47−6,00 0,09 4,46 0,69 5,24−3,00 0,09 5,22 0,81 6,12

0,00 0,09 6,11 0,94 7,143,00 0,09 7,11 1,10 8,306,00 0,09 8,26 1,28 9,639,00 0,09 9,56 1,48 11,13

12,00 0,09 11,04 1,71 12,8415,00 0,09 12,72 1,97 14,78

Izracunani relativni pogreski so maksimalni mozni relativni pogreski, ki se zgodijo

v najslabsem primeru (t.i. worst-case scenario). Prav lahko se zgodi, da en relativni

pogresek zmanjsa vpliv drugega relativnega pogreska. Na sliki 6.4 so prikazani relativni


pogreski posameznih naprav iz tabele 6.4 in relativni pogresek NTK tipala. Rdeca crta

na sliki 6.4 prikazuje najvecji mozni relativni pogresek, ki se lahko zgodi kot posledica

merilne opreme, skrajna siva crta pa najvecji mozni relativni pogresek, ki se lahko zgodi

kot posledica merilne opreme in NTK tipala. Vidimo lahko, da pri visjih temperaturah

najvecji delez relativnega pogreska prispeva merilni pretvornik.

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

-30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

Temperatura [°C]

Relativni

pogresek[%

]

δM

+δK

−δK

+δU

−δU

+δR

−δR

Relativni pogresek merilnega pretvornika δKRelativni pogresek temperaturne kopeli δTRelativni pogresek merilne kartice δURelativni pogresek NTK tipala δR

Slika 6.4: Graficni prikaz relativnih pogreskov meritve.

Skupni relativni pogresek meritve δM bi precej zmanjsali, ce bi uporabili merilni

pretvornik, ki podpira serijsko komunikacijo. S tem se odpravi potreba po merilni kartici,

hkrati pa se izboljsa razred tocnosti merilnega pretvornika iz r = 0,5 na r = 0,2. Novi

absolutni pogresek merilnega pretvornika sedaj glede na enacbo 6.3 znasa ∆K = ±0,4kΩ.

V tabeli 6.5 so prikazani relativni pogreski, ki bi jih imela meritev s taksno konfiguracijo

merilne opreme. Izracunano je tudi absolutno izboljsanje relativnega pogreska, ki ga

dosezemo. Vidimo lahko, da je izboljsava glede na trenutno konfiguracijo precejsnja. Na

sliki 6.5 so prikazani izracunani relativni pogreski predlagane merilne opreme in NTK


tipala. Dovoljeno obmocje najvecjega moznega relativnega pogreska, ki ga iznacuje siva

crta, je sedaj precej bolj enakomeren po celotnem temperaturnem obmocju ter znasa

okoli ±5 %.

Tabela 6.5: Relativni pogreski predlaganih naprav in meritve.

Relativni pogreski

Kopel MI452 Meritev

Temperatura [°C] ±δT [%] ±δK [%] ±δM [%] Izboljsanje [%]

−30,00 0,10 0,44 0,55 0,83−27,00 0,10 0,53 0,64 1,00−24,00 0,10 0,64 0,74 1,21−21,00 0,10 0,77 0,87 1,45−18,00 0,10 0,91 1,01 1,73−15,00 0,10 1,09 1,18 2,06−12,00 0,10 1,29 1,38 2,44−9,00 0,09 1,52 1,61 2,86−6,00 0,09 1,78 1,88 3,36−3,00 0,09 2,09 2,18 3,94

0,00 0,09 2,44 2,53 4,613,00 0,09 2,84 2,93 5,376,00 0,09 3,30 3,39 6,249,00 0,09 3,82 3,91 7,22

12,00 0,09 4,42 4,50 8,3415,00 0,09 5,09 5,17 9,61

-10

-5

0

5

10

-30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15

Temperatura [°C]

Relativni

pogresek[%

]

δMδT

+δK

−δK

+δR

−δR

Relativni pogresek merilnega pretvornika δKRelativni pogresek temperaturne kopeli δTRelativni pogresek NTK tipala δR

Slika 6.5: Graficni prikaz relativnih pogreskov predlagane meritve.


7 SKLEP

V diplomskem delu smo predstavili izdelano resitev avtomatizacije meritve NTK

uporovnih tipal v podjetju Gorenje, d.d. V LabVIEW smo ustvarili aplikacijo z imenom

“AvtoMerNTK”, ki z uporabo obstojece opreme v podjetju omogoca, da se karakteristiko

tipala avtomatsko izmeri glede na izbrani temperaturni profil in nastavitve meritve.

Tocnost izmerjene karakteristike v obmocju od −30 do +15°C je dobra, saj nas

karakteristika tipala za to obmocje tudi najbolj zanima. Njihova uporaba v hladilnih

aparatih redko zahteva merjenje temperature izven tega temperaturnega obmocja.

Izkazalo se je, da medij (olje v temperaturni kopeli) na natacnost izmerjene karakteristike

ne vpliva bistveno, kar potrjuje tudi meritev karakteristike v zracni komori (kjer je

medij zrak).

Relativni pogresek celotne meritve se z vecanjem temperature povecuje, predvsem

na racun relativnega pogreska merilnega pretvornika. Vzrok za taksno vecanje pogreska

je v tem, da se upornost tipala v tem temperaturnem obmocju giblje v spodnji polovici

merilnega obmocja merilnega pretvornika. Manjsi vpliv na tocnost meritve ima merilna

kartica, vendar se tudi ta z narascanjem temperature povecuje. 12-bitna natancnost

zajemanja enosmerne napetosti iz merilnega pretvornika MI452 je premalo za zanesljive

meritve karakteristike tipala pri visjih temperaturah (nad 15°C). Vpliv relativnega

pogreska temperaturne kopeli je zanemarljiv.

V kolikor bi zeleli zanesljive meritve karakteristike tudi pri visjih temperaturah

oziroma bi zeleli izboljsati tocnost meritve, bi bilo treba meritev upornosti izvesti z

merilnim pretvornikom, ki podpira serijsko komunikacijo. S taksno konfiguracijo merilne

opreme bi zmanjsali relativni pogresek meritve za dve tretjini.

Nadaljnjo izboljsavo bi lahko dosegli se s spreminjanjem merilnega obmocja merilnega

pretvornika. Pri modelih s serijsko komunikacijo so ti programsko nastavljivi – s tem bi

lahko dosegli manjsi absolutni pogresek in posledicno tudi manjsi relativni pogresek

pretvornika.

Rezultat diplomskega dela je zmanjsal cas celotne meritve karakteristike, sprostil

cloveski kader in povecal tocnost ter ponovljivost meritve. Sluzi lahko kot osnova za

nadaljnje delo na vhodni kontroli, kjer je cilj zagotoviti ustrezno kakovost vgrajenih

NTK tipal v hladilne aparate.


8 VIRI

[1] M. Hill, J. Turner, Instrumentation for Engineers and Scientists, Oxford University

Press, New York, 1999.

[2] Epcos NTC thermistors, General technical information

http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/ProductCatalog/Sensors/

TemperatureMeasurement/PDF/PDF__General__technical__information,property=

Data__en.pdf;/PDF_General_technical_information.pdf

[3] I. N. Bronstejn, G. Musiol, H. Muhlig, K. A. Semendjajev, Matematicni prirocnik,

2. predelana in dopolnjena izdaja, Tehniska zalozba Slovenije, Ljubljana, 1997.

[4] Franc Bergelj, Meritve 1. del, 4. izdaja, Zalozba FE in FRI, Ljubljana, 2002.

[5] HS 7103 User guide

ftp://ftp.hartscientific.com/manuals/7103.pdf

[6] NI USB-6008/6009 User Guide and Specifications

http://www.ni.com/pdf/manuals/371303l.pdf

[7] Tehnicna dokumentacija za MI 452

http://www.iskra-mis.si/mma_bin.php/$fId/20071221111766/$fName/Mi452sl-MIS.

pdf

[8] Weiss technik, Operating Instructions, Cold-Heat-Climate-Testchamber, Type SB1/300/40

[9] J. Kring, J. Travis, LabVIEW for Everyone, 3. izdaja, Prentice Hall, Indiana, 2006

[10] LabVIEW 2009 Help

http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361F-01/

[11] USB developer documents

http://www.usb.org/developers/docs/

[12] The Extended ASCII chart

http://www.cdrummond.qc.ca/cegep/informat/Professeurs/Alain/files/ascii.

htm


9 PRILOGE

9.1 Seznam slik

2.1 Vpliv parametra B na strmino R-T krivulje [2]. . . . . . . . . . . . . . 4

2.2 Primer napetostno/tokovne karakteristike tipala [2]. . . . . . . . . . . . 6

2.3 Graf temperature v odvisnosti od casa [2]. . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.4 NTK tipalo Epcos TS 08/06. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.5 Dimenzije NTK tipala (v mm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.6 Graf karakteristike tipala. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.1 Temperaturna kopel Hart Scientific 7103. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2 Merilna kartica NI USB-6008 [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.3 Dimenzije merilne kartice USB-6008 [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.4 Merilni pretvornik Iskra MI452 [7]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.5 Blokovna shema merilnega pretvornika [7]. . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.6 Temperaturna komora Weiss. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.7 Krmilna konzola temperaturne komore. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.8 Logotip LabVIEW [10]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.9 Virtualni osciloskop, izdelan v LabVIEW. . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.10 Virtualni instrument za nadzor temperature. . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.1 Konceptualen prikaz vezave opreme pri dejanski izvedbi. . . . . . . . . 26

4.2 Optimalen polozaj tipala v temperaturni kopeli. . . . . . . . . . . . . . 27

5.1 Primer tekstovne datoteke s temperaturnim profilom. . . . . . . . . . . 28

5.2 Priporocena vezava RS-232 kabla [5]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.3 Blok diagram inicializacije serijske komunikacije v LabVIEW. . . . . . 31

5.4 Posiljanje znakovnega niza t\r s\r preko serijske povezave. . . . . . . 31

5.5 Branje podatkov in pretvorba iz znakovnega niza v stevilsko vrednost. . 31

5.6 Posiljanje znakovnega niza s=26.41\r. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.7 Blok, ki skrbi za serijsko komunikacijo s temperaturno kopeljo. . . . . . 32

5.8 Zajemanje, skaliranje, povprecenje in belezenje podatkov iz merilne kartice. 33

5.9 Nastavitev zajemanja podatkov – izbira tipa meritve. . . . . . . . . . . 33

5.10 Nastavitev zajemanja podatkov – izbira naprave in vhodnega kanala. . 34

5.11 Nastavitev zajemanja podatkov – konfiguracija meritve. . . . . . . . . . 35

5.12 Distribucija odtipkov znotraj ene meritve upornosti. . . . . . . . . . . . 36


5.13 Gibanje mediane (rdeca crta) in aritmeticnega povprecja (modra crta)

pri 10 zaporednih meritvah konstantne upornosti. . . . . . . . . . . . . 37

5.14 Poenostavljena visokonivojska blokovna shema aplikacije AvtoMerNTK. 38

5.15 Diagram poteka LabVIEW aplikacije AvtoMerNTK. . . . . . . . . . . . 39

5.16 LabVIEW aplikacija AvtoMerNTK – graf temperatur. . . . . . . . . . 40

5.17 LabVIEW aplikacija AvtoMerNTK – avtomatsko vodenje. . . . . . . . 41

5.18 LabVIEW aplikacija AvtoMerNTK – izmerjeni podatki. . . . . . . . . . 42

5.19 Izvoz podatkov – izbira mape in imena tekstovne datoteke. . . . . . . . 43

5.20 Izvoz podatkov – moznost opomb in izvoza slike grafa. . . . . . . . . . 43

5.21 Primer izvozene tekstovne datoteke – samo prvih 7 vrstic. . . . . . . . 43

6.1 Primerjava izmerjenih karakteristik NTK tipala v temperaturni kopeli s

podano karakteristiko proizvajalca. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.2 Primerjava izmerjene karakteristike NTK tipala v temperaturni komori s

podano karakteristiko proizvajalca. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.3 Graficna primerjava odstopanja izmerjenih karakteristik. . . . . . . . . 49

6.4 Graficni prikaz relativnih pogreskov meritve. . . . . . . . . . . . . . . . 52

6.5 Graficni prikaz relativnih pogreskov predlagane meritve. . . . . . . . . 53

9.2 Seznam tabel

2.1 Delna karakteristika tipala TS 08/06. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1 Karakteristike temperaturne kopeli [5]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2 USB-6008 specifikacije za analogne vhode [6]. . . . . . . . . . . . . . . 15

3.3 USB-6008 analogni terminali [6]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.4 Moznosti merilnega pretvornika [7]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.5 Specifikacije temperaturne komore SB1/300/40 [8]. . . . . . . . . . . . 20

3.6 Podatkovni tipi v LabVIEW [10]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5.1 Nastavljivi parametri serijske komunikacije [5]. . . . . . . . . . . . . . . 29

5.2 Ukazi za komunikacijo s temperaturno kopeljo [6]. . . . . . . . . . . . . 30

6.1 Izmerjeni podatki NTK tipala v temperaturni kopeli. . . . . . . . . . . 45

6.2 Izmerjeni podatki NTK tipala v temperaturni komori. . . . . . . . . . . 47

6.3 Izmerjeni podatki NTK tipala v temperaturni kopeli. . . . . . . . . . . 49

6.4 Relativni pogreski naprav in meritve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6.5 Relativni pogreski predlaganih naprav in meritve. . . . . . . . . . . . . 53


9.3 Karakteristika tipala TS 08/06

R-T data for TS 08/06B25/100 = 3980 K ±1,0 %R25 = 5,00 kΩ ±1,0 %

T [°C] Rmin [kΩ] Rcent [kΩ] Rmax [kΩ] ∆R [%] ∆T [°C]

−40 166,30 174,10 182,20 4,65 0,67−39 155,50 162,70 170,10 4,58 0,66−38 145,50 152,10 158,90 4,51 0,66−37 136,20 142,30 148,60 4,44 0,65−36 127,50 133,10 138,90 4,37 0,65−35 119,50 124,70 130,00 4,30 0,64−34 112,00 116,80 121,70 4,23 0,64−33 105,10 109,40 114,00 4,17 0,63−32 98,57 102,60 106,80 4,10 0,63−31 92,54 96,28 100,20 4,03 0,62−30 86,91 90,36 93,95 3,97 0,61−29 81,66 84,85 88,16 3,90 0,61−28 76,76 79,71 82,77 3,84 0,60−27 72,19 74,92 77,74 3,77 0,60−26 67,92 70,45 73,06 3,71 0,59−25 63,93 66,27 68,68 3,64 0,59−24 60,20 62,37 64,60 3,58 0,58−23 56,72 58,72 60,79 3,52 0,58−22 53,46 55,31 57,22 3,46 0,57−21 50,40 52,12 53,89 3,40 0,56−20 47,55 49,14 50,77 3,33 0,56−19 44,87 46,34 47,86 3,27 0,55−18 42,36 43,72 45,12 3,21 0,55−17 40,00 41,27 42,57 3,15 0,54−16 37,80 38,97 40,18 3,10 0,53−15 35,72 36,81 37,93 3,04 0,53−14 33,78 34,79 35,82 2,98 0,52−13 31,95 32,89 33,85 2,92 0,51−12 30,23 31,10 31,99 2,86 0,51−11 28,62 29,43 30,25 2,81 0,50−10 27,10 27,85 28,62 2,75 0,49−9 25,67 26,37 27,08 2,69 0,49−8 24,33 24,98 25,63 2,64 0,48−7 23,07 23,66 24,28 2,58 0,47−6 21,87 22,43 23,00 2,53 0,47−5 20,75 21,27 21,79 2,47 0,46−4 19,69 20,17 20,66 2,42 0,45−3 18,70 19,14 19,59 2,36 0,45−2 17,76 18,10 18,59 2,31 0,44−1 16,87 17,25 17,64 2,26 0,43



0 16,03 16,38 16,75 2,21 0,431 15,24 15,57 15,90 2,15 0,422 14,49 14,80 15,11 2,10 0,413 13,79 14,07 14,36 2,05 0,404 13,11 13,38 13,65 2,00 0,405 12,48 12,73 12,98 1,95 0,396 11,89 12,11 12,34 1,90 0,387 11,32 11,53 11,74 1,85 0,378 10,79 10,98 11,18 1,80 0,379 10,28 10,46 10,64 1,75 0,36

10 9,80 9,97 10,14 1,70 0,3511 9,34 9,50 9,66 1,65 0,3412 8,91 9,06 9,20 1,60 0,3413 8,80 8,64 8,77 1,55 0,3314 8,12 8,24 8,36 1,51 0,3215 7,75 7,86 7,98 1,46 0,3116 7,40 7,51 7,61 1,41 0,3017 7,07 7,17 7,26 1,36 0,3018 6,76 6,85 6,94 1,32 0,2919 6,46 6,54 6,62 1,27 0,2820 6,17 6,25 6,33 1,23 0,2721 5,90 5,97 6,04 1,18 0,2622 5,65 5,71 5,78 1,13 0,2523 5,40 5,46 5,52 1,09 0,2424 5,17 5,23 5,28 1,04 0,2426 4,74 4,79 4,84 1,04 0,2427 4,53 4,58 4,63 1,09 0,2528 4,34 4,39 4,44 1,13 0,2629 4,15 4,20 4,25 1,18 0,2730 3,98 4,03 4,08 1,22 0,2931 3,81 3,86 3,91 1,26 0,3032 3,65 3,70 3,75 1,30 0,3133 3,50 3,55 3,60 1,35 0,3234 3,36 3,40 3,45 1,39 0,3335 3,22 3,26 3,31 1,43 0,3536 3,09 3,13 3,18 1,47 0,3637 2,96 3,01 3,05 1,52 0,3738 2,84 2,89 2,93 1,56 0,3839 2,73 2,77 2,82 1,60 0,4040 2,62 2,66 2,71 1,64 0,41



41 2,52 2,56 2,60 1,68 0,4242 2,42 2,46 2,50 1,72 0,4443 2,32 2,36 2,40 1,76 0,4544 2,23 2,27 2,31 1,80 0,4645 2,14 2,18 2,22 1,84 0,4746 2,06 2,10 2,14 1,88 0,4947 1,98 2,02 2,06 1,92 0,5048 1,91 1,94 1,98 1,96 0,5149 1,83 1,87 1,91 2,00 0,5350 1,76 1,80 1,84 2,04 0,5451 1,70 1,73 1,77 2,08 0,5552 1,64 1,67 1,71 2,11 0,5753 1,57 1,61 1,64 2,15 0,5854 1,52 1,55 1,58 2,19 0,5955 1,46 1,49 1,53 2,23 0,6156 1,41 1,44 1,47 2,27 0,6257 1,36 1,39 1,42 2,30 0,6458 1,31 1,34 1,37 2,34 0,6559 1,26 1,29 1,32 2,38 0,6660 1,22 1,24 1,27 2,41 0,6861 1,17 1,20 1,23 2,45 0,6962 1,13 1,16 1,19 2,49 0,7163 1,09 1,12 1,15 2,52 0,7264 1,05 1,08 1,11 2,56 0,7465 1,02 1,04 1,07 2,60 0,7566 0,98 1,01 1,03 2,63 0,7767 0,95 0,97 1,00 2,67 0,7868 0,91 0,94 0,96 2,70 0,8069 0,88 0,91 0,93 2,74 0,8170 0,85 0,88 0,90 2,77 0,8371 0,82 0,85 0,87 2,81 0,8472 0,80 0,82 0,84 2,84 0,8673 0,77 0,79 0,82 2,88 0,8774 0,75 0,77 0,79 2,91 0,8975 0,72 0,74 0,76 2,85 0,9076 0,70 0,72 0,74 2,98 0,9277 0,67 0,69 0,72 3,01 0,9378 0,65 0,67 0,69 3,05 0,9579 0,63 0,65 0,67 3,08 0,9680 0,61 0,63 0,65 3,11 0,98


9.4 Tehnicne specifikacije MI452

Stran 1

MI452 Programbilni pretvornik upornosti

LASTNOSTI • Merjenje upornosti • Programsko nastavljiva vhod in izhod • Nizka poraba • AC/DC ali AC pomožno napajanje • Razred 0,5 • Serijska komunikacija RS232/RS485 (opcija) (zelo

visoka hitrost prenosa do 115.200 bit/s, MODBUS protokol)

• Ohišje za montažo na DIN nosilno tračnico • Skladnost z EN 60770-1: 1999

NAMEN UPORABE Merilni pretvornik MI452 meri upornost na vhodnih terminalih in jo pretvarja v bremensko neodvisen DC tok ali napetost. Analogni izhodni signal je proporcionalen merjeni veličini in je primeren za krmiljenje analognih ali digitalnih instrumentov.

OPIS Merjenje upornosti na priključnih sponkah je možno z tremi metodami, dvovodno, trivodno ali štirivodno. V vseh primerih pretvornik meri upornost po U-I metodi. Vsiljen merilni tok povzroči padec napetosti na merjenem uporu, le ta je dovedena na programsko nastavljiv ojačevalnik B, po A/D pretvorbi ga obdela še mikroprocesor C. Izhodni signal iz mikroprocesorja je nato pripeljan na programsko nastavljiv analogni izhod E. Preko komunikacije D je omogočeno nastavljanje pretvornika in posredovanje podatkov o merjeni upornosti. Komunikacija, analogni izhod in pomožno napajanje so galvansko ločeni od ostalega sistema z ločilnim transformatorjem.

Slika 1: Programabilni pretvornik za merjenje upornosti MI452

Slika 2: Blokovna shema pretvornika

NASTAVLJANJE PRETVORNIKA Vhodne in izhodne veličine nastavite1) s programom MiQen preko komunikacije RS232 ali RS485. Pred tem je potrebno nastaviti še pravilen položaj kratkostičnikov na izhodnem modulu2), ki je odvisen od vrednosti in vrste izhodne veličine (0…10 V, 0…5 mA in 0…20 mA). Znotraj teh območij je mogoče nastaviti linearno ali lomljeno izhodno karakteristiko z največ 5 lomnimi točkami. 1) – Programiranje pretvornika ni mogoče pri verzijah brez komunikacije 2) – Samo pooblaščene osebe

IZVEDBE Možne so naslednje izvedbe merilnih pretvornikov (Tabela 1).

Vhod [Ω] Merilna napetost Izhod Pomožno napajanje Komunikacija Lomljena karakteristika na analognem izhodu

Univerzalno ali 10 do 50 k

Prog

ram

abiln

i

100 do 500 k

<2,2 V 5 mA 20 mA 10 V

AC: 57 V 100 V 230 V 400 V 500 V

RS232 ali RS485 Programsko nastavljiva preko komunikacije

Univerzalno ali 100, 1 k, 2 k, 5 k, 10 k, 20 k, 50 k3) <2,2 V

Fiks

ne n

asta

vitv

e

5 k, 10 k, 50 k, 100 k, 200 k, 500 k3) <2,2 V

1 mA 5 mA 10 mA 20 mA

4...20 mA 1 V

10 V ostala območja po

naročilu

AC: 57 V 100 V 230 V 400 V 500 V

RS232 , RS485 ali

brez komunikacije

Potrebno definirati ob naročilu

Tabela 1: Izvedbe merilnih pretvornikov MI452 3) – Ostala območja po naročilu, merilni tok sovpada z dosegom. Prirejeni so za pritrditev na standardno nosilno tračnico 35 x 15 mm (po DIN EN 50022).


Stran 2

[mA]IV 15

OutN

mA20[V]UOutN

TEHNIČNI PODATKI SPLOŠNO: • Merjena veličina: upornost • Merilni princip: mikroprocesorsko vzorčenje VHOD: • Merilna metoda: dvovodna priključitev

trivodna priključitev štirivodna priključitev

• Dve izvedbi vhodov4) z programabilnim območjem: Mejni vrednosti merilnih obsegov: Merilni tok: 0...10 Ω do 0...50 kΩ < 2,2 V 0...100 Ω do 0...500 kΩ < 2,2 V

• Lead resistance: < 10 Ω per lead • Lastna poraba: < 0.5 VA 4) – Specificirati ob naročilu

ANALOGNI IZHOD: Programsko nastavljiv DC tokovni izhod: • Tokovni izhod, IOutN (končna vrednost tok. izhoda):

Obsegi tok. Izhodov5): 0…±1 mA do 0…±20 mA ali, 0...±5 mA do 0...±20 mA

• Napetostna obremenljivost: 15 V

• Bremenska upornost: RBmax.[kΩ]= 5) – odvisen od nastavljenih kratkostičnikov na izhodnem modulu

Programsko nastavljiv DC napetostni izhod: • Napetostni izhod, UOutN (končna vrednost nap. izhoda):

Obsegi nap. izhodov: 0…1 V do 0…10 V • Tokovna obremenljivost: 20mA

• Bremenska upornost: RBmax.[kΩ]=

Splošno: • Nastavitveni čas: programabilen od 0,5s do 60s • Valovitost izhodnega signala: < 1 % p.p. • Največja vrednost izhodnega signala: omejena na 125 %

Slika 3: Časovni odziv izhoda N – Število drsečih oken t – Čas vzorčenja Analogni izhod je od ostalih tokokrogov električno izoliran . Lahko je kratko sklenjen ali odprtih sponk.

Izhodni doseg je mogoče naknadno spreminjati s pomočjo ustrezne programske opreme, vendar se lahko pojavi dodatni pogrešek (Glej Formulo 1 in 2).

RAZRED TOČNOSTI: • Referenčna vrednost: končna vrednost vhodne veličine • Razred:

Analogni izhod 7): upornost 0,5 c Komunikacija: upornost 0,5

7) – Za izračun pogreška glej poglavje Pogrešek (za analogne izhode), na tej strani.

Referenčni pogoji: • Temperatura okolice: 15…30 °C • Vhod: 0…100 % RN Vplivne veličine: • Temperaturni vpliv: ±0.15% / 10K °C • Dolgoročna stabilnost: ±0.15%

• Vpliv zaporedne motnje 1Vac za območja od 300V to 1V: <0.25%

• Vpliv zaporedne motnje 100mVac za območja 1V to 100mV: <0.25%

Pogrešek (za analogne izhode): Za izračun pogreška analognih izhodov pri lomljenih karakteristikah in linearnih lečah, pomnožimo razred točnosti z korekcijskim faktorjem (c). Korekcijski faktor c (uporabi višjo vrednost): Linearna karakteristika

Formula 1:

e

e

xxyy

c0

0

1

1

−

−= ali 1=c

Bent characteristic

bb xxx ≤≤− 1 b – number of break points (1 to 5)

Formula 2: e

e

bb

bb

yx

xxyyc ⋅

−−

=−

−

1

1 ali 1=c

Slika 4: Primeri linearnih in lomljenih karakteristik


Stran 3

NAPAJANJE: Pomožna AC/DC napetost (univerzalno napajanje): • Nazivna napetost (Ur): 24…300 V DC

40…276 V AC • Frekvenčni obseg: 40…70 Hz • Poraba: < 3 VA Pomožna AC napetost

Nazivne napetosti (Ur) Nominalno območje delovanja

57,74 V 100 V 230 V

400 V 6) 500 V 6)

80…120 % Ur

6) – do 300 V instalacijska kategorija III, od 300 do 500 V instalacijska kategorija II – glej poglavje Varnost Tabela 2: Standardne AC napetosti za pomožno napajanje • Frekvenčni obseg: 45…65 Hz • Poraba: < 3 VA KOMUNIKACIJA (OPCIJA): RS232 • Tip priključitve: direktna • Signalni nivoji: RS232 • Največja dolžina kabla: 15 m • Priključki: vijačni • Izolacija: 3,7 kV ef., 1 minuto

med priključki in ostalimi tokokrogi, razen med priključki in izhodnim tokokrogom,

2 kV ef. 1 minuto • Oblika prenosa: asinhroni • Protokol: MODBUS RTU • Hitrost prenosa: 1.200 to 115.200 bits/s • RS232 priključki:

MI452 9 polni D konektor

(PC) 25 polni D

konektor (PC)

Rx (21) Tx (3) Tx (2) (22) GND (5) GND (7)

Tx (23) Rx (2) Rx (3) Tabela 3. RS232 priključki

Slika 5: Povezava MI452 z PC preko RS232 komunikacije

RS485 • Tip priključitve: mrežna

(do 32 priključitev na vodilo) • Signalni nivoji: RS485 • Povezava: parica • Največja dolžina kabla: 1000 m • Priključki: vijačni • Izolacija: 3,7 kV ef., 1 minuto

med priključki in ostalimi tokokrogi, razen med priključki in izhodnim tokokrogom,

2 kV ef. 1 minuto • Oblika prenosa: asinhroni • Protokol: MODBUS RTU • Hitrost prenosa: 1.200 to 115.200 bits/s • RS485 priključki

MI452 RS485

A (21) DATA + C (22) NC 8) B (23) DATA -

Tabela 4: RS485 priključki 8) – NC – neuporabljena

Slika 6: Povezava MI452 preko RS485 komunikacijske linije

OHIŠJE: • Material ohišja: PC/ABS

negorljivost - samougasljivost, ustreza UL 94 V-0 • Zaščita ohišja: IP 50 (IP 20 za priključne sponke)

v skladu z EN 60529: 1989 • Montaža: na nosilno tračnico, 35 x 15 mm

v skladu z DIN EN 50022: 1978 • Masa pretvornika: pribl. 300 g PRIKLJUČKI: • Največji presek: ≤ 4,0 mm2 en vodnik

2 x 2,5 mm2 dva vodnika VARNOST: • Zaščita: zaščitni razred II

300 V ef., instalacijska kategorija III 500 V ef., instalacijska kategorija II

stopnja onesnaženja 2 • Preizkusna napetost: 3,7 kV ef.

v skladu z EN 61010-1: 1990 POGOJI OKOLJA: • Klimatski razred: 2

v skladu z EN 60688: 1992 • Temperaturno območje delovanja: -10 do +55 °C • Temperaturno območje skladiščenja: -40 do +70 °C • Povprečna letna vlaga: ≤ 75% r.h. USTREZNOST SMERNICAM ZA OZNAČEVANJE CE: Odredba o električni opremi, ki je namenjena za uporabo znotraj določenih napetostnih mej URLRS 53/00 (Smernica o nizki napetosti 73/23/EEC): EN 61010-1: 1993 in EN 61010-A3: 1995 Varnostne zahteve za električne naprave za merjenje, kontrolo in laboratorijsko uporabo, Del 1: Splošne zahteve Pravilnik o elektromagnetni združljivosti (EMC) URLRS 61/00 (Smernica o elektromagnetni združljivosti 89/336/EEC): EN 61326-1: 1997 Zahteve o elektromagnetni združljivosti za električne naprave za merjenje, kontrolo in laboratorijsko uporabo: Del 1: Splošne zahteve

Komentar: Priporočljiva je, da v primeru, ko so pričakovana močna HF elektromagnetna polja v prostoru, kjer bo pretvornik uporabljen, 5 mA za analogen izhod, saj bo tako vpliv polja na pretvornik najmanjši.


Stran 4

OZNAČEVANJE Merilni pretvornik z linearno karakteristiko: Ena nalepka na sprednji strani ohišja (Slika 7a):

Slika 7a:Primer nalepke za pretvornik z linearno karakteristiko

Merilni pretvornik z lomljeno karakteristiko:

Ena nalepka na sprednji strani ohišja ter dodatna nalepka na zgornji strani ohišja (Slika 7b):

Slika 7b: Primer nalepk za pretvornik z lomljeno karakteristiko

PRIKLJUČITEV Tip priključitve lahko določite ob naročilu, ali pa ga poljubno nastavite preko komunikacije s programom MiQen. Oznake priključnih kontaktov se nahajajo na čelni plošči pretvornika.

Slika 8a: Priključna shema za štirivodno priključitev

Slika 8b: Priključna shema za trivodno priključitev

Slika 9c: Priključna shema za dvovodno priključitev

Za merjenje upornosti manjše od 1 kΩ z dvovodno priključitvijo, je priporočljivo, da so kontakti 1 in 2 ter 3 in 5 kratko zvezani.

DIMENZIJSKA RISBA

Slika 5: Dimenzijska risba ohišja pretvornika (vse mere so v mm)


9.5 Tehnicne specifikacije USB-6008

Low-Cost, Bus-Powered Multifunction DAQ for USB – 12- or 14-Bit, up to 48 kS/s, 8 Analog Inputs

Overview and ApplicationsWith recent bandwidth improvements and new innovations from

National Instruments, USB has evolved into a core bus of choice for

measurement applications. The NI USB-6008 and USB-6009 are low-

cost entry points to NI flagship data acquisition (DAQ) devices. With

plug-and-play USB connectivity, these modules are simple enough for

quick measurements but versatile enough for more complex

measurement applications.

The USB-6008 and USB-6009 are ideal for a number of applications

where low cost, small form factor, and simplicity are essential.

Examples include:

• Data logging – quick and easy environmental or voltage data logging

• Academic lab use – student ownership of DAQ hardware for

completely interactive lab-based courses (Academic pricing available.

Visit ni.com/academic for details.)

• OEM applications as I/O for embedded systems

Recommended SoftwareNational Instruments measurement services software, built around

NI-DAQmx driver software, includes intuitive application programming

interfaces, configuration tools, I/O assistants, and other tools

designed to reduce system setup, configuration, and development time.

National Instruments recommends using the latest version of NI-DAQmx

driver software for application development in NI LabVIEW, LabVIEW

SignalExpress, LabWindows/CVI, and Measurement Studio software.

To obtain the latest version of NI-DAQmx, visit

ni.com/support/daq/versions.

NI measurement services software speeds up your development with

features including:

• A guide to create fast and accurate measurements with no

programming using the DAQ Assistant.

• Automatic code generation to create your application in LabVIEW.

• LabWindows/CVI; LabVIEW SignalExpress; and C#, Visual Studio .NET,

ANSI C/C++, or Visual Basic using Measurement Studio.

• Multithreaded streaming technology for 1,000 times

performance improvements.

• Automatic timing, triggering, and synchronization routing

to make advanced applications easy.

• More than 3,000 free software downloads available at

ni.com/zone to jump-start your project.

• Software configuration of all digital I/O features without

hardware switches/jumpers.

• Single programming interface for analog input, analog output,

digital I/O, and counters on hundreds of multifunction DAQ hardware

devices. M Series devices are compatible with the following versions

(or later) of NI application software – LabVIEW, LabWindows/CVI, or

Measurement Studio versions 7.x; and LabVIEW SignalExpress 2.x.

• 8 analog inputs at 12 or 14 bits, up to 48 kS/s

• 2 analog outputs at 12 bits, software-timed

• 12 TTL/CMOS digital I/O lines• 32-bit, 5 MHz counter• Digital triggering• Bus-powered• 1-year warranty

Operating Systems• Windows Vista (32- and 64-bit)/XP/2000• Mac OS X1

• Linux®1

• Windows Mobile1

• Windows CE1

Recommended Software• LabVIEW• LabVIEW SignalExpress• LabWindows™/CVI• Measurement Studio

Other Compatible Software• C#, Visual Basic .NET• ANSI C/C++

Measurement Services Software (included)• NI-DAQmx driver software• Measurement & Automation

Explorer configuration utility• LabVIEW SignalExpress LE

1You need to download NI-DAQmx Base for these operating systems.

NI USB-6008, NI USB-6009

Product BusAnalogInputs1

Input Resolution

(bits)

Max Sampling Rate

(kS/s)

Input Range

(V)AnalogOutputs

Output Resolution

(bits)

Output Rate (Hz)

Output Range

(V)

Digital I/O

Lines32-Bit

Counter TriggerUSB-6009 USB 8 SE/4 DI 14 48 ±1 to ±20 2 12 150 0 to 5 12 1 DigitalUSB-6008 USB 8 SE/4 DI 12 10 ±1 to ±20 2 12 150 0 to 5 12 1 Digital

1SE = single ended, DI = differential 2Software-timed


Every M Series data acquisition device also includes a copy of

LabVIEW SignalExpress LE data-logging software, so you can quickly

acquire, analyze, and present data without programming. The NI-DAQmx

Base driver software is provided for use with Linux, Mac OS X,

Windows Mobile, and Windows CE operating systems.

Recommended AccessoriesThe USB-6008 and USB-6009 have removable screw terminals for easy

signal connectivity. For extra flexibility when handling multiple wiring

configurations, NI offers the USB-600x Connectivity Kit, which includes

two extra sets of screw terminals, extra labels, and a screwdriver.

In addition, the USB-600x Prototyping Kit provides space for adding

more circuitry to the inputs of the USB-6008 or USB-6009.

NI USB DAQ for OEMsShorten your time to market by integrating world-class National

Instruments OEM measurement products into your embedded system

design. Board-only versions of NI USB DAQ devices are available for

OEM applications, with competitive quantity pricing and available

software customization. The NI OEM Elite Program offers free 30-day

trial kits for qualified customers. Visit ni.com/oem for more information.

Information for Student OwnershipTo supplement simulation, measurement, and automation theory courses

with practical experiments, NI has developed the USB-6008 and USB-6009

student kits, which include the LabVIEW Student Edition and a ready-to-run

data logger application. These kits are exclusively for students, giving them

a powerful, low-cost, hands-on learning tool. Visit ni.com/academic for

more details.

Information for OEM CustomersFor information on special configurations and pricing, call (800) 813 3693

(U.S. only) or visit ni.com/oem. Go to the Ordering Information section

for part numbers.


2

BUY ONLINE at ni.com or CALL 800 813 3693 (U.S.)

Ordering Information

NI USB-60081 ........................................................................779051-01

NI USB-60091 ........................................................................779026-01

NI USB-6008 OEM ................................................................193132-02

NI USB-6009 OEM ................................................................193132-01

NI USB-6008 Student Kit1,2 ..................................................779320-22

NI USB-6009 Student Kit1,2 ..................................................779321-22

NI USB-600x Connectivity Kit ..............................................779371-01

NI USB-600x Prototyping Kit ................................................779511-011 Includes NI-DAQmx software, LabVIEW SignalExpress LE, and a USB cable.2 Includes LabVIEW Student Edition.

BUY NOW!For complete product specifications, pricing, and accessoryinformation, call 800 813 3693 (U.S. only) or go to ni.com/usb.


SpecificationsTypical at 25 °C unless otherwise noted.

Analog InputAbsolute accuracy, single-ended

Absolute accuracy at full scale, differential1

Number of channels............................ 8 single-ended/4 differentialType of ADC ........................................ Successive approximation

ADC resolution (bits)

Maximum sampling rate (system dependent)

Input range, single-ended................... ±10 VInput range, differential...................... ±20, ±10, ±5, ±4, ±2.5, ±2,

±1.25, ±1 VMaximum working voltage ................. ±10 VOvervoltage protection ....................... ±35 VFIFO buffer size ................................... 512 BTiming resolution ................................ 41.67 ns (24 MHz timebase)Timing accuracy .................................. 100 ppm of actual sample rateInput impedance ................................. 144 kΩTrigger source...................................... Software or external digital triggerSystem noise....................................... 5 m Vrms (±10 V range)

Analog OutputAbsolute accuracy (no load) ............... 7 mV typical, 36.4 mV maximum

at full scaleNumber of channels............................ 2Type of DAC ........................................ Successive approximationDAC resolution .................................... 12 bitsMaximum update rate ........................ 150 Hz, software-timed

1Input voltages may not exceed the working voltage range.

Output range ....................................... 0 to +5 VOutput impedance............................... 50 ΩOutput current drive............................ 5 mAPower-on state.................................... 0 VSlew rate............................................. 1 V/µsShort-circuit current ............................ 50 mA

Digital I/ONumber of channels............................ 12 total

8 (P0.<0..7>)4 (P1.<0..3>)

Direction control ................................. Each channel individually programmable as input or output

Output driver typeUSB-6008........................................ Open-drainUSB-6009........................................ Each channel individually

programmable as push-pull oropen-drain

Compatibility ....................................... CMOS, TTL, LVTTLInternal pull-up resistor ...................... 4.7 kΩ to +5 VPower-on state.................................... Input (high impedance)Absolute maximum voltage range...... -0.5 to +5.8 V

Digital logic levels

CounterNumber of counters ............................ 1Resolution ........................................... 32 bitsCounter measurements....................... Edge counting (falling edge)Pull-up resistor .................................... 4.7 kΩ to 5 VMaximum input frequency.................. 5 MHzMinimum high pulse width................. 100 nsMinimum low pulse width.................. 100 nsInput high voltage ............................... 2.0 VInput low voltage ................................ 0.8 V

Power available at I/O connector

+5 V output (200 mA maximum) ......... +5 V typical+4.85 V minimum

+2.5 V output (1 mA maximum) .......... +2.5 V typical +2.5 V output accuracy ....................... 0.25% maxVoltage reference temperature drift... 50 ppm/°C max


3


Module Differential Single-EndedUSB-6008 12 11USB-6009 14 13

Range Typical at 25 ˚C (mV) Maximum (0 to 55 ˚C) (mV)±10 14.7 138

Module Maximum Sampling Rate (kS/s)USB-6008 10USB-6009 48

Level Min Max UnitsInput low voltage -0.3 0.8 VInput high voltage 2.0 5.8 VInput leakage current – 50 µAOutput low voltage (I = 8.5 mA) – 0.8 VOutput high voltage (push-pull, I = -8.5 mA) 2.0 3.5 VOutput high voltage (open-drain, I = -0.6 mA, nominal) 2.0 5.0 VOutput high voltage (open-drain, I = -8.5 mA, with external pull-up resistor) 2.0 – V

Range Typical at 25 ˚C (mV) Maximum (0 to 55 ˚C) (mV)±20 14.7 138±10 7.73 84.8±5 4.28 58.4±4 3.59 53.1±2.5 2.56 45.1±2 2.21 42.5±1.25 1.70 38.9±1 1.53 37.5


Physical Characteristics

If you need to clean the module, wipe it with a dry towel.Dimensions (without connectors) ....... 6.35 by 8.51 by 2.31 cm

(2.50 by 3.35 by 0.91 in.)Dimensions (with connectors) ............ 8.18 by 8.51 by 2.31 cm

(3.22 by 3.35 by 0.91 in.)Weight (without connectors) .............. 59 g (2.1 oz)Weight (with connectors) ................... 84 g (3 oz)I/O connectors..................................... USB series B receptacle

(2) 16-position (screw-terminal)plug headers

Screw-terminal wiring ........................ 16 to 28 AWGScrew-terminal torque........................ 0.22 to 0.25 N•m

(2.0 to 2.2 lb•in.)

Power Requirement

USB (4.10 to 5.25 VDC)....................... 80 mA typical500 mA maximum

USB suspend....................................... 300 µA typical500 µA maximum

Environmental

The USB-6008 and USB-6009 are intended for indoor use only.Operating environment

Ambient temperature range ........... 0 to 55 °C (tested in accordancewith IEC-60068-2-1 and IEC-60068-2-2)

Relative humidity range ................. 10 to 90%, noncondensing (tested in accordance with IEC-60068-2-56)

Storage environmentAmbient temperature range ........... -40 to 85 °C (tested in

accordance with IEC-60068-2-1 and IEC-60068-2-2)

Relative humidity range ................. 5 to 90%, noncondensing (tested in accordance with IEC-60068-2-56)

Maximum altitude............................... 2,000 m (at 25 °C ambient temperature)

Pollution degree .................................. 2

Safety and Compliance

Safety

This product is designed to meet the requirements of the followingstandards of safety for electrical equipment for measurement, control,and laboratory use:

• IEC 61010-1, EN 61010-1• UL 61010-1, CSA 61010-1

Note: For UL and other safety certifications, refer to the product label or visit ni.com/certification, search by model number or product line,and click the appropriate link in the Certification column.

Electromagnetic Compatibility

This product is designed to meet the requirements of the followingstandards of EMC for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use:

• EN 61326 EMC requirements; Minimum Immunity• EN 55011 Emissions; Group 1, Class A• CE, C-Tick, ICES, and FCC Part 15 Emissions; Class A

Note: For EMC compliance, operate this device according to product documentation.

CE Compliance

This product meets the essential requirements of applicable EuropeanDirectives, as amended for CE marking, as follows:

• 2006/95/EC; Low-Voltage Directive (safety)• 2004/108/EC; Electromagnetic Compatibility Directive (EMC)

Note: Refer to the Declaration of Conformity (DoC) for this product forany additional regulatory compliance information. To obtain the DoC forthis product, visit ni.com/certification, search by model number orproduct line, and click the appropriate link in the Certification column.

Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE)

EU Customers: At the end of their life cycle, all products must be sent to a WEEE recycling center. For more information about WEEErecycling centers and National Instruments WEEE initiatives, visitni.com/environment/weee.htm.


4



9.6 Kratek zivljenjepis

Ime in priimek Peter Mohorko

NaslovMigojnice 128/a

3302 Grize

GSM 031 253 003

e-mail [email protected]

Rojstni datum 18. april 1986

Solanje2005–2010 – FERI, Maribor

2001–2005 – Tehnicna gimnazija Lava, Celje

9.7 Razno

• Sklep o diplomskem delu

• Izjava o ustreznosti diplomskega dela – Vojko Matko

• Izjava o ustreznosti diplomskega dela – Karl Gotlih

• Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije zakljucnega dela in objavi

osebnih podatkov avtorja


Stevilka: E-2591Datum in kraj: 29. 03. 2010, Maribor

Na osnovi 330. clena Statuta Univerze v Mariboru (Ur. l. RS, st. 90/2008)

SKLEP O DIPLOMSKEM DELU

1. Petru Mohorku, studentu univerzitetnega studijskega programaELEKTROTEHNIKA, smer MEHATRONIKA, se dovoljuje izdelati diplomskodelo pri predmetu Meritve.

2. MENTOR FERI: izred. prof. dr. Vojko MatkoMENTOR FS: izred. prof. dr. Karl GotlihSOMENTOR: Peter Mrak, univ. dipl. inz. el

Gorenje, d.d.

3. Naslov diplomskega dela:VERIFIKACIJA KARAKTERISTIK NTK UPOROVNIH TIPAL ZAVTOMATIZIRANIMI MERITVAMI

4. Naslov diplomskega dela v angleskem jeziku:VERIFICATION OF NTC RESISTOR PROBE CHARACTERISTICWITH AUTOMATED MEASUREMENTS

5. Diplomsko delo je potrebno izdelati skladno z “Navodili za izdelavo diplomskegadela” in ga oddati v stirih izvodih (en vezan izvod in tri nevezane izvode) ter enizvod elektronske verzije do 29. 03. 2011 v referatu za studentske zadeve.


IZJAVA O USTREZNOSTI DIPLOMSKEGA DELA

Podpisani mentor Vojko Matko izjavljam, da je student Peter Mohorko izdelal

diplomsko delo z naslovom: Verifikacija karakteristik NTK uporovnih tipal z

avtomatiziranimi meritvami v skladu z odobreno temo diplomskega dela, Navodili

o pripravi diplomskega dela in mojimi navodili.


IZJAVA O USTREZNOSTI DIPLOMSKEGA DELA

Podpisani mentor Karl Gotlih izjavljam, da je student Peter Mohorko izdelal

diplomsko delo z naslovom: Verifikacija karakteristik NTK uporovnih tipal z

avtomatiziranimi meritvami v skladu z odobreno temo diplomskega dela, Navodili

o pripravi diplomskega dela in mojimi navodili.


UNIVERZA V MARIBORU

Fakulteta za elektrotehniko, racunalnistvo in informatiko

IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE ZAKLJUCNEGA

DELA IN OBJAVI OSEBNIH PODATKOV AVTORJA

Ime in priimek avtorja: Peter Mohorko

Vpisna stevilka: 93625895

Studijski program: FERI-E UNI MEHATRONIKA

Naslov zakljucnega dela: Verifikacija karakteristik NTK uporovnih tipal

z avtomatiziranimi meritvami

Mentor: Vojko Matko, Karl Gotlih

Somentor: Peter Mrak

Podpisani Peter Mohorko izjavljam, da sem za potrebe arhiviranja oddal elektronsko verzijodiplomskega dela v Digitalno knjiznico Univerze v Mariboru. Diplomsko delo sem izdelalsam ob pomoci mentorja. V skladu s 1. odstavkom 21. clena Zakona o avtorskih in sorodnihpravicah (Ur. 1. RS, st. 16/2007) dovoljujem, da se zgoraj navedeno diplomsko delo objavina portalu Digitalne knjiznice Univerze v Mariboru.

Tiskana verzija diplomskega dela je istovetna elektronski verziji, ki sem jo oddal v Digitalnoknjiznico Univerze v Mariboru. Podpisani izjavljam, da dovoljujem objavo osebnih podatkov,vezanih na zakljucek studija (ime, priimek, leto in kraj rojstva, datum zagovora, naslovzakljucnega dela) na spletnih straneh in v publikacijah UM.

Kraj in datum: Podpis avtorja:

Maribor, 08.06.2010

verifikacija karakteristik ntk uporovnih tipal z ...veri kacija karakteristik ntk uporovnih tipal z...

Documents