14 merni racunarski sistemi -...

Merni računarski sistemi

08.11.2017.

Zadatak 1:Dizajnirati sistem za praćenje parametara trčanja. Automatski “otežati” trčanje u zavisnosti od procenjenog stepena treniranosti.

Tradicionalni ili merni računarski instrumenti?

Zadatak 1:Dizajnirati sistem za praćenje parametara trčanja. Automatski “otežati” trčanje u zavisnosti od procenjenog stepena treniranosti.

Koje veličine treba izmeriti?Koji senzori su potrebni?

Kojim veličinama treba upravljati?Koji aktuatori su potrebni?


pretvarači

motor

električni reprezent brzine

električni reprezent fizičkihveličina

merenje

upravljanje

INSTRUMENT

kond

icio

nira

nje


pretvarači

motor



upravljanje

TRADICIONALNIINSTRUMENTImerenje

kond

icio

nira

nje


Rešenje 1: Tradicionalni instrumenti (namenski projektovani merni sistemi)

pretvarači

motor



upravljanje

TRADICIONALNIINSTRUMENTImerenje

kond

icio

nira

nje


interfejs

drajveri

Rešenje 1: Tradicionalni instrumenti (namenski projektovani merni sistemi)

Mikrokontroler

pretvarači

motor



upravljanje

analognodigitalni

konvertordigitalnoanalogni

konvertor

merenje

kond

icio

nira

nje


Rešenje 2: Mikrokontrolerski sistemi

Razvojsoftvera

download

DSP – Digital Signal Processors,specijalizovani mikrokontroleri za obradu signala

pretvarači

motor



upravljanje

VIRTUELNIINSTRUMENT

analognodigitalni

konvertordigitalnoanalogni

konvertor

draj

veri

interfejs

merenje

kond

icio

nira

nje


Rešenje 3: Virtuelna instrumentacija(eng. virtual instrumentation, software-designed instrumentation)

pretvarači

motor upravljanje

analognodigitalni

konvertor

digitalnoanalogni

konvertor

interfejs

kond

icio

nira

nje


Rešenje 4: Inteligentni pretvarači

C merenje

C - mikrokontroler

Zadatak 2:Dizajnirati automatski sistem za detekciju defektnih flaša na pokretnoj traci u proizvodnoj liniji.

sistem za eliminaciju flaša


Zadatak 2:Dizajnirati automatski sistem za detekciju defektnih flaša na pokretnoj traci u proizvodnoj liniji.

električni reprezent pozicijeflaše

električni reprezent slika

merenje

upravljanje

VIRTUELNIINSTRUMENT

USB port

digitalnoanalogni

konvertor

draj

veri

interfejs

sistem za eliminaciju flaša


Dizajniranje nove aplikacije a ponovno korišćenje istogakvizicionog hardvera kao u prethodnom primeru!

Primer: Stereovizija – prepoznavanje flaša.

Projekat realizovali studenti druge godine Aleksandar Lević , Miloš Vujadinović, Vuk Pajović, letnja praksa 2016.

Primer: Prepoznavanje oblika u prehrambenoj industriji.

Projekat radili studenti druge godine Marija Radulović i Mladen Banović, letnja praksa 2016.

VIRTUELNIINSTRUMENT

InterfejsA/D

kartica


Programabilni industrijski kontroleri

Mikrontroleri

fizič

ka v

elič

ina

logerpodataka

transmiter

akvizicionisistem

merniinstrumenti

industrijskisistemi

Integrisani sistemi: CAMAC, VXI, PXI

raču

nar

obra

da

korisničkiinterfejs

prenos

snimanjepodataka

odluka

Modifikovano iz S. Tumanski “Principles of Electrical Measurement”, Taylor & Francis Group, New York, 2006.

Komponente mernog sistema

loka

lna

mre

ža, I

nter

net

pret

vara

či

Razvijaju se posebni real-time operativni sistemi!

Primer: Self-driving Google car

https://www.youtube.com/watch?v=TsaES--OTzM

Komponente mernog sistemaLogovanje podataka (data logger):kontinualno praćenje i snimanje podataka.

Primeri primene:•Menadžment energetske efikasnosti•Kontrola uslova pripreme hrane•Praćenje vitalnih signala ljudi i životinja•Transport medikamenata•Nadgledanje procesa sterilizacije u laboratorijama

http://gemini2.assets.d3r.com/pdfs/original/1546-tgu-4017.pdf

Softver dizajnirali studenti druge godine David Seničić i Nemanja Nešković, letnja praksa 2015.

Primer: Logovanje podataka sa solarnog panela.

Web stranica

Desktop aplikacija

Udaljeni pristup na tabletu

Komponente mernog sistemaIntegrisani sistemi: CAMAC, VXI, PXI

Sistem za testiranje čipovaAutomatizovana merenja!

Realizovali studenti druge godine Jelena Trišović, Stefan Šušnjar i Marko Maljković, letnja praksa 2016.

Primer: određivanje brzine obrtanja motora .

Umrežavanje mernih sistema


fizič

ka v

elič

ina

logerpodataka

transmiter

akvizicionisistem

merniinstrumenti

industrijskisistemi

Integrisani sistemi: CAMAC, VXI, PXI

raču

nar

obra

da

korisničkiinterfejs

prenos

snimanjepodataka

odluka


Komponente mernog sistema

loka

lna

mre

ža, I

nter

net

pret

vara

či

Razvijaju se posebni real-time operativni sistemi!

Projektovanje merno-akvizicionih sistema

PRETVARAČIElektrična kola za analognu obradu signala

Električna kola za diskretizaciju signala

softver

ADC – analogno/digitalni konvertor, FIFO - First In First Out

Arhitektura sistema

Karakteristike senzora Ekonomski faktori Faktori okruženja

Osetljivost Cena Opseg temperature

Ulazni opseg Dostupnost Vlažnost

Stabilnost Vreme života Korozija

PonovljivostReproducibilnost

Veličina

Rezolucija Zaštita od prekoračenjaopsega

Linearnost Osetljivost na elektromagnetnu interferenciju

Histerezis Čvrstina

Vreme odziva Potrošnja energije

Frekvencijski odziv Mogućnost samokalibracije

Projektovanje merno-akvizicionih sistema1. Izbor pretvarača

•Propusni opseg i pojačanje/slabljenje kola prilagođeno frekvencijskom iamplitudskom opsegu signala koji se meri

•Eliminacija artefakta usled

Drifta u električnim kolima

Interferencije (prvenstveno sa naponom napajanja) – veliki faktorpotiskivanje zajedničkog signala, skraćivanje i oklopljavanje kablova

Magnetske indukcije – upredanje “parica” od kablova

•Mali šum

•Mala merna nesigurnost

•Mala potrošnja (posebno važno za portabilne sisteme)

Projektovanje merno-akvizicionih sistema2. Kondicioniranje signala

•Dovoljno veliko pojačanje tako da pojačan signal sa pretvarača bude blizumaksimalnog ulaznog signala analogno-digitalnog konvertora (ADC) kako bi serezolucija ADC maksimalno iskoristila.

Optimalno korišćenje rezolucije ADC

Projektovanje merno-akvizicionih sistema2. Kondicioniranje signala

Projektovanje merno-akvizicionih sistema3. Mikrokontroler ili računar?

Izbor je određen namenom sistema.

Arduino UNO

Arduino Nano

Raspberry Pie 3

Raspberry Pie Zero

Projektovanje merno-akvizicionih sistema4. Izbor A/D konvertora

• Broj ulaza

• Multiplesiranje ulaznih kanala?

Određen brojem pretvarača i kontrolnih signala,kao i konfiguracijom kanala.

Značajno viša cena.Postoji vremensko kašnjenje izmeđuodbiraka ulaznih kanala.


• Konfiguracija ulaznih kanala

differential Reference single ended(RSE)

Non-reference single ended(NRSE)


• Frekvencija odabiranja (Nikvistova teorema)

• Tip A/D konvertoraU skladu sa frekvencijskim sadržajem signala.

Projektovanje merno-akvizicionih sistema5. Izbor softvera za dizajn interfejsa

Microsoft Visual Studio

LabVIEW(National Instruments)

Projektovanje merno-akvizicionih sistema5. Izbor softvera za dizajn interfejsa

• Open source ili komercijalni?• Cena softvera?• Garancija?• Vreme potrebno za programiranje?• Vreme potrebno za održavanje?• Pouzdanost?• Operativni sistem?• Mogućnosti nadgradnje i multipliciranja

aplikacije?

Aplikaciju realizovali studenti Dea Pujić, Veljko Šešelj i Marko Jelić.

Primer: Udaljeni eksperiment –aplikacija za testiranje pumpe.

Primer: telemetrijski elektrokardiografski sistem.

Realizovali studenti treće godine Katarina Paunović, Luka Topalović, Marko Krajinović, 2016.

Realizovali studenti treće godine Katarina Paunović, Luka Topalović, Marko Krajinović, 2016.

Primer: telemetrijski elektrokardiografski sistem.

Sistem realizovali studenti druge godine Mihailo Mićić i Srđan Milojević, letnja praksa 2016.

Primer: upravljanje industrijskim robotom pomoću Arduino mikrokontrolera.

“U merеnjima je najvаžnija čestitost.” prof. dr Vladislаv Jovanоvić (1897 – 1976)

14 merni racunarski sistemi -...

Documents