Senzorji in merilni pretvorniki

Opis predmeta

Osnove in pomen senzorjev v močnostni elektrotehniki; Pretvorniki merilnih veličin (osnovni pojmi in definicije, merilna veriga in definicija njenih sestavnih delov, idealni/realni merilni člen, statična karakteristika, dinamične lastnosti, vplivne veličine, zanesljivost in varnost);  Fizikalni opis termično-električne pretvorbe, optično-električne, mehanično-električne, magnetno-električne, kemijsko-električne pretvorbe in ostalih geometrijsko snovnih sprememb, ki se jih izkorišča v sodobnih merilnih členih; Meritve mehanskih in procesnih veličin za aplikacije v pogonskih sistemih in mehanskih konstrukcijah (merjenje veličin kot so: linearni premik, kot zasuka, število vrtljajev in kotna hitrost, debelina plasti, sile, tlaka in vrtilnega momenta in moči, mase, volumskega in masnega pretoka fluidov in sipkih materialov); Obravnava prenosa merilnega signala preko izolacijskih barier; Obravnava prilagodilnih vezij in zgradbe sodobnih merilnih sistemov.

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je študenta seznaniti s širokim naborom senzorjev, ki izkoriščajo različna snovno-geometrijske spremembe osnovnega-aktivnega materiala senzorja. Predmet vključuje merilne izzive iz različnih tehniških področij s poudarkom na aplikacijah s področja mehatronike. Študentu posreduje znanje o omejitvah obravnavanih senzorjev ter o smernicah za optimalno izbiro senzorjev ter zasnovo in oceno lastnosti merilnika neelektričnih in električnih veličin.

Metode poučevanja in učenja

Na predavanjih so podane teoretične osnove obravnavanih poglavij skupaj s prikazom postopka reševanja enostavnejših praktičnih izzivov. Študentom je na voljo študijski material s podrobno vsebino.  Praktično delo poteka v okviru laboratorijskih vaj, katerih se študentje postopoma seznanjajo s senzorji in njihovo uporabo v realnih aplikacijah.

Laboratorijski modeli omogočajo sočasno delo  dveh ali treh študentov, ki ob koncu semestra poročajo o končnih rezultatih s primerjavo izsledkov iz literature.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

• opisati delovanje posameznih senzorjev in merilnih pretvornikov,
• primerjati različne senzorje in oceniti njihove prednosti in slabosti,
• izbrati in načrtati elemente v merilni progi z izbranim senzorjem,
• analizirati vpliv motilnih veličin,
•  utemeljiti izbiro posameznega senzorja.

Reference nosilca

1. PETKOVŠEK, Marko, LEBAN, Aleš, NEMEC, Mitja, VONČINA, Danijel, ZAJEC, Peter. Series active power filter for high-voltage synchronous generators, Informacije MIDEM, ISSN 0352-9045, Dec. 2013, vol. 43, no. 4, str. 228-234.
2. FLISAR, Uroš, VONČINA, Danijel, ZAJEC, Peter. Voltage sag independent operation of induction motor based on Z-source inverter, Compel, ISSN 0332-1649, 2012, vol. 31, no. 6, str. 1931-1944.
3. RUPAR, Uroš, LAHAJNAR, Franci, ZAJEC, Peter. Iterative-learning-based torque-ripple compensation in a transverse flux motor, IET control theory & applications, ISSN 1751-8644, 2012, vol. 6, no. 3, str. 341-348.
4. PETKOVŠEK, Marko, KOSMATIN, Peter, ZEVNIK, Ciril, VONČINA, Danijel, ZAJEC, Peter. Measurement system for testing of bipolar plates for PEM electrolyzers, Informacije MIDEM, ISSN 0352-9045, mar. 2012, letn. 42, št. 1, str. 60-67.
5. OSTROŽNIK, Simon, BAJEC, Primož, ZAJEC, Peter. A study of a hybrid filter, IEEE transactions on industrial electronics, ISSN 0278-0046, Mar. 2010, vol. 57, no. 3, str. 935-942.

Temeljni viri in literatura

1. D. Fefer, A. Jeglič: Senzorji in pretvorniki, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, 2006.
2. P.Zajec, zapiski predavanj
3. J. Turner, Automotive Sensors. Momentum Press, 2009.
4. E. Ramsden, Hall-Effect Sensors: Theory and Application. Newnes, 2011.
5. P. P. L. Regtien, Sensors for Mechatronics. Elsevier, 2012.
6. R.Pallás-Areny, J.G.Webster: Sensors and signal conditioning, New York, Wiley, 2001.
7. H. Bernstein: Sensoren und Messelektronik, München, Pflaum, 1998.