Számítógépes Folyamatirányítás Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás 2015/16 őszi szemeszter

Folyamatjelek Irányítás szempontjából: Bemeneti jel Kimeneti jel Információfeldolgozás szempontjából: Analóg jel Digitális jel

Analóg bemeneti jelek Aktív átalakítók által Passzív átalakítók által Egyenáramú jelek 0 – 5 mA 0 – 20 mA 4 – 20 mA Egyenfeszültségű jelek Kis szintűek (1V alatti feszültségszintek) Nagy szintűek (1V feletti feszültségszintek) Passzív átalakítók által Impedancia jelek Ellenállás Kapacitás Induktivitás Frekvencia jelek Tipikus jeltartomány: 10Hz – 100kHz

Digitális bemeneti jelek Időbeli lefolyás szerint Állapotjel (statikus jel) Impulzusjel (dinamikus jel) Megjelenési forma (jelhordozó) szerint Feszültségszint Kontaktus A jel értelmezése szempontjából Független bitek Összefüggő bitcsoportok A jel funkciója szerint Ellenőrzött digitális jel Megszakításjel

Digitális és Analóg kimeneti jelek Digitális kimeneti jelek Időbeli lefolyás szerint Fenntartott jel Impulzus Megjelenési forma szerint Feszültségszint Kontaktus Értelmezés szerint Független bitek Összefüggő bitcsoport Analóg kimeneti jelek Valóságos analóg jelek Egyenfeszültség (0 – 5V, 0 – 10V) Egyenáram (0 – 5mA, 0 – 20mA, 4 – 20mA) Digitális kimeneti jelből származtatott analóg jelek Integráló jellegű beavatkozó esetén integrátorral a digitális kimenet és a beavatkozó szerv között

Irányító rendszer, mint információátviteli rendszer Zavarjelek, csatolás Irányító rendszer, mint információátviteli rendszer Konduktív csatolás  szigetelés Induktív csatolás  mágneses árnyékolás Kapacitív csatolás  elektrosztatikus árnyékolás Mérőrendszerbe bekerült zaj  szűrés

A zavarjelek típusai Időbeli változás szerint Egyenfeszültségű (kisfrekvenciás) zavarok 0−10 −3 Hz (a szabályozási folyamat kiszűri) 10 −3 −1Hz (szabályozás által nem szűrhetők) Váltakozó feszültségű zavarjelek Tipikusan hálózati jelek, vagy felharmonikusok Jól szűrhetők Tranziens (nagyfrekvenciás) zavarjelek Nagyon jól szűrhetők, könnyen leválaszthatók a hasznos jelről 10 5 − 10 7

A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint Zajmentes mérőrendszer

A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint Elsődleges ellenfázisú (soros) zavarjel

A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint Azonos fázisú zavarjel

A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint Másodlagos ellenfázisú zavarjel: Azonos fázisú zavarjelből származó ellenfázisú zavarjel

CMR Közösjel-elnyomás Common Mode Rejection, CMR CMR=20lg U AF U ef dB U EF = U 1 − U 2 U AF = U 1 + U 2 2 , ha U AF ≫ U EF

Aszimmetrikus mérőrendszert TILOS két pontban leföldelni! • Aszimmetrikus földelt jelforrás és aszimmetrikus földelt jelvevő kapcsolata U ef =U AF R be R be +𝑟+ R H R H , és 𝑟 nagyon kicsi R be nagyon nagy U ef ≈ U AF CMR=0 Aszimmetrikus mérőrendszert TILOS két pontban leföldelni!

Egy pontban földelt aszimmetrikus mérőrendszer

Egy pontban földelt aszimmetrikus mérőrendszer Z 1 = R H + 𝑟 1 Z 2 = 𝑟 2 Z 11 = 1 𝑗𝜔 C 11 𝑍 11 ≈ 𝑍 22 𝑍 1 , 𝑍 2 ≪ 𝑍 11 , 𝑍 22 Z – kapacitív, földlevezető impedanciák ∆Z – asszimetria impedanciák ∆Z= 𝑍 2 − 𝑍 1 Z 22 = 1 𝑗𝜔 C 22 CMR=20lg Z ∆Z

Egy pontban földelt aszimmetrikus mérőrendszer Törekedni kell arra, hogy több asszimetriát ne vigyünk be! !!!

Szimmetrikus, földfüggetlen jelvevő és árnyékolás

Szimmetrikus, földfüggetlen jelvevő és árnyékolás CMR=20lg Z v Z á +20lg Z ∆Z

Teljesen szimmetrikus mérőrendszer U H = U H1 − U H2  U ef =0  CMR=∞

Zavarok tipikus okai Csatlakozási potenciál Termikus potenciál Átmeneti ellenállás Átvezetés Elektromágneses indukció Elektrosztatikus kölcsönhatás Be- és kikapcsolási jelenségek Tápfeszültség változása Földpotenciál-különbség, földáramkörök

Zajcsökkentés módszerei Zajforrás megszüntetése Egyetlen pont földelése Védőárnyékolás Szimmetrikus mérőkör kialakítása Galvanikus leválasztás Repülőkondenzátoros leválasztás Transzformátoros leválasztás Optikai leválasztás Szűrés Analóg Digitális

Galvanikus Leválasztás Zajcsökkentés módszerei Galvanikus Leválasztás Repülőkondenzátoros leválasztás

Galvanikus leválasztás Zajcsökkentés módszerei Galvanikus leválasztás Transzformátoros leválasztás

Galvanikus leválasztás Zajcsökkentés módszerei Galvanikus leválasztás Optikai leválasztás

Számítógépes Folyamatirányítás Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás Köszönöm a figyelmet!