Промислові контролери, сенсори та виконавчі механізми
Спеціальність: Системна інженерія (Інтернет речей)
Код дисципліни: 6.122.09.E.047
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Комп'ютеризовані системи автоматики
Лектор: Гаранюк Ігор Павлович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Завдання навчальної дисципліни полягає у засвоєнні знань з теорії і практики використання чутливих елементів та виконавчих механізмів в системах інтернет речей, схем їх уніфікації. Набуті знання повинні створити передумови для побудови систем автоматики та керування в різних галузях інтернет речей, промисловості, приладобудування та побуті.
Результати навчання:
Завдання навчальної дисципліни полягає у засвоєнні знань з теорії і практики використання чутливих елементів та виконавчих механізмів в системах інтернет речей, схем їх уніфікації. Набуті знання повинні створити передумови для побудови систем автоматики та керування в різних галузях інтернет речей, промисловості, приладобудування та побуті. У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
знати: - параметри та характеристики сучасної елементної бази сенсорів, побудованих на їх основі вимірювальних перетворювачів та виконавчих механізмів. Основи розрахунку необхідної потужності виконавчих механізмів виходячи з потреби конкретної системи. Особливості синтезу та область застосування сучасних сенсорів та виконавчих механізмів.
вміти: -вибирати оптимальну елементну базу, виконати конструктивний розрахунок окремих вузлів, користуватися сучасною електронно-вимірювальною технікою, випробовувати та досліджувати сенсори та виконавчі механізми. провести оцінку отриманих даних. У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
Результати навчання Методи навчання і викладання Методи оцінювання рівнів досягнення результатів навчання
ЗН1. Знати і розуміти наукові і математичні принципи, що лежать в основі пристроїв Інтернету речей. Лекції, лабораторні заняття – інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний метод, метод проблемного викладу, пояснювально-ілюстративний метод; самостійна робота – репродуктивний метод, частково-пошуковий метод, дослідницький метод. Поточний контроль – виконання та захист лабораторних робіт, домашніх завдань, фронтальне опитування, вибіркове усне опитування, oцінка активності, внесених пропозицій, оригінальних рішень, уточнень, визначень.
Контрольні роботи – письмове опитування, тестовий контроль.
Екзаменаційний контроль – письмове опитування, тестовий контроль.
ЗН4. Мати знання та навики щодо проведення експериментальних досліджень, опрацювання та представлення результатів експериментів. Лабораторні заняття – інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод; самостійна робота – репродуктивний метод, частково-пошуковий метод, дослідницький метод. Поточний контроль – виконання та захист лабораторних робіт, виконаних за індивідуальним завданням із застосуванням програм середовища MATLAB
УМ15. Оцінювати отримані результати та аргументовано захищати прийняті рішення. Лабораторні заняття – інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод; самостійна робота – репродуктивний метод, частково-пошуковий метод, дослідницький метод. Поточний контроль – виконання та захист лабораторних робіт, виконаних за індивідуальним завданням із застосуванням програм середовища MATLAB
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: № з/п Пререквізити Кореквізити
1. Електротехніка та електроніка Цифрова схемотехніка
2. Комп’ютерна електроніка Аналогова схемотехніка
Короткий зміст навчальної програми: Мета викладання дисципліни полягає у засвоєнні знань теорії і практики використання промислових контролерів, чутливих елементів (сенсорів) і виконавчих механізмів для потреб вимірювання, контролю, технічної діагностики та в системах автоматики. Метою є також застосування набутих знань в інженерній практиці в різних галузях промисловості, науки і техніки, в медицині, побуті. Розглядається постановка задачі при побудові вимірювальних перетворювачів. Класифікація чутливих елементів (сенсорів), метрологічні характеристики сенсорів. Використання сенсорів та схем спряження в якості вимірювальних перетворювачів. Виконавчі механізми в системах автоматики, їх призначення. Двигуни постійного струму. Асинхронні двигуни. Крокові двигуни. Магнітні муфти та електромагнітні виконавчі механізми. Вибір необхідної потужності виконавчого механізму.
Промислові контролери представляють собою велику групу мікропроцесорних компонентів автоматизованої системи управління , які здійснюють збір інформації з датчиків , її послідовну обробку та наступну передачу сигналів управління на виконавчі пристрої . Таким чином , промислове обладнання здатне функціонувати згідно заданими програмами , без участі людини.
Опис: Вступ. Промислові контролери представляють собою велику групу мікропроцесорних компонентів автоматизованої системи управління , які здійснюють збір інформації з датчиків , її послідовну обробку та наступну передачу сигналів управління на виконавчі пристрої . Таким чином , промислове обладнання здатне функціонувати згідно заданими програмами , без участі людини.
Визначення елемента системи автоматики, їх загальна класифікація. Статичні та динамічні характеристики. Основні метрологічні характеристики. Коефіцієнт перетворення, чутливість, поріг чутливості, точність, види похибок.
Сенсори систем автоматики, класифікація сенсорів. Давачі переміщення, контактні давачі, резистивні реостатні давачі, Вплив опору навантаження. Індуктивні давачі, Диференціальний реверсивний давач. Трансформаторні давачі, диференціальний трансформаторний давач. Сельсини, способи включення. Вихрострумові перетворювачі.
Теплові сенсори. Терморезистивні сенсори, термістори, термоелектричні сенсори, кварцові сенсори температури. Ємнісні сенсори, принцип роботи, способи включення.
Мікросенсори, загальні відомості. Мікромеханічні гіроскопи.
Типи мікросенсорів.
Електромагнітні виконавчі механізми. Область застосування. Конструкції. Тягова і механічна характеристики. Динамічні властивості електромагнітів. Особливості ЕМ змінного струму. Електромагнітні реле постійного струму. Контактні системи, магнітопроводи і обмотки. Основні характеристики. Поляризовані реле. Реле змінного струму. Електродинамічні і індукційні реле. Магнітні пускачі.
Електричні двигуни постійного струму, конструктивне виконання. Способи збудження двигунів постійного струму.
Двигун постійного струму з незалежним збудженням, його рівняння. Механічні характеристики двигуна постійного струму з незалежним збудженням, їх побудова.
Конструктивні сталі двигуна з незалежним збудженням, їх визначення.
Електричні двигуни змінного струму, їх типи порівняльні характеристики. Асинхронний двофазний виконавчий двигун, способи керування. Розрахунок параметрів та рівняння асинхронного виконавчого двигуна.
Механічні характеристики асинхронного виконавчого двигуна.
Синхронні двигуни змінного струму, їх особливості.
Крокові двигуни, їх типи, способи включення.
П’єзоелектричні виконавчі двигуни.
Лінійні двигуни, їх особливості.
Вибір потужності виконавчих двигунів.
Електромагнітні муфти, їх типи, конструктивне виконання.
Гідравлічні виконавчі механізми, їх конструктивне виконання.
Пневматичні виконавчі механізми, їх конструктивне виконання.
Методи та критерії оцінювання: Перевірка готовності та виконання лабораторних робіт, перевірка виконання індивідуального домашнього завдання, проведення усної та письмової компонент
екзаменаційного контролю.
Критерії оцінювання результатів навчання: Екзамен письмова компонента - 50
Перевірка виконання індивідуального домашнього завдання, екзамен.
Максимальна оцінка в балах
Поточний контроль (ПК) Екзаменаційний контроль Разом за дисципліну
Виконання індивідуального домашнього завдання (10)
Виконання лабораторних робіт (20)
Разом за ПК - 30 усна компонента - 20
Разом за дисципліну - 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Конспект лекцій з курсу «Сенсори і виконавчі механізми».(подано у ВНС).
2. Вимірювальні перетворювачі (Сенсори). За редакцією професора Є.С. Поліщука та професора В.М. Ванька. Львів 2015- 584с.
3. ДСТУ 2708-94 ДСЗЄВ. Повірка засобів вимірювань. Організація і порядок проведення, - К.: Держстандарт України, 1995, 16 с.
4. Обозовський С.С. Теоретичні основи інформаційно-вимірювальної техніки (Загальні питання і теорія похибок) - К.: НМК ВО, 1991, 223 с.
5. ДСТУ 2389-94. Технічне діагностування та контроль технічного стану. - К.: Держстандарт України, 1994, 36 с.
6. Готра З.Ю., Чайковський О.І. Давачі. – Л. : Каменяр, 1994. 256с.
7. Агейкин Д.И., Кос¬ти¬на Е.Н., Куз¬не¬цо¬ва Н.Н. Дат¬чи¬ки кон¬тро¬ля и ре¬гу¬ли¬ро¬ва¬ния. – М.: Ма¬ши¬нос¬тро¬ение, 1965. – 928 с.
8. Ар¬тю¬хов В.Г., Буд¬няк А.А., Ла¬пий В.Ю., и др. Про¬ек¬ти¬ро¬ва¬ние мик¬роп¬ро¬цес¬сор¬ной элек¬трон¬но-вы¬чес¬ли¬тель¬ной ап¬па¬ра¬ту¬ри: Спра¬воч¬ник – К.: Тэх¬ни¬ка, 1988. – 263 с.
9. Електронні пристрої автоматики / Г.В.Корольов. - М.: Вища школа, 1983.
10. Автоматичні вимірювання і прилади (аналогові і цифрові) / П.П.Орнатський - К.: Вища школа, 1986.
Допоміжна
1. Полищук Е.С. Измерительные преобразователи. - К.: Вища школа, 1981, 29 с.
2. J.W.Gardner. Microsensors. Principles and Applications. - John Wiley & Sons - New York, Toronto, 1994, 331 p.
3. Метрологія та вимірювальна техніка. Під ред. Є.С. Поліщука. – Київ, «Бескид Біт», 2003. – 543с.
4. Мікропроцесори і однокристальні мікро-ЕОМ: Номенклатура і функціональні можливості / А.С.Басманов, Ю.Ф.Широков - М.: Енергоатоміздат, 1988.
5. Проектування цифрових пристроїв на однокристальних мікроконтролерах / В.В.Сташин, А.В.Ірусов, О.Ф.Мологонцева. - М.: Енергоатоміздат, 1990.
6. Анолого-цифрові мікропроцесорні пристрої. - М.: Видавництво МАИ, 1991.
7. Застосування прецизійних аналогових мікросхем / А.Г.Алексеєнко, Е.А.Коломбет, Г.І.Стародуб. - М.: Радіо і зв'язок, 1985.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).