električna mjerenja - old.etfbl.netold.etfbl.net/~aleksej/em/01.pdf · 3 01 uvodno predavanje o...

1

01 Uvodno predavanje

Električna mjerenja


Dr. Tanasko Tasić

Univerzitet u Banjoj Luci, Elektrotehnički fakultet

2


Dr Tanasko Tasić

Diploma 1984

Univerzitet u Banjaluci, Elektrotehnički fakultet

Magisterij 2001

Univerzitet u Ljubljani, Elektrotehnički fakultet

“Testiranje softvera za automatizaciju mjerenja”

Doktorat 2009

Univerzitet u Ljubljani, Elektrotehnički fakultet

“Posebni aspekti validacije softvera v zakonskoj metrologiji”

O predavaču

3


O predavaču

“Rudi Čajavec” Banja Luka i “Fotona” Ljubljana(namjenski elektronski instrumenti)Softver za namjenske uređaje: developer and project manager

p.p. “COMDES” (Computers & Design)Računarske animacijeProgramiranje baza podataka

Metrološki Institut Republike SlovenijeVođa sektora za IT u metrologiji

Chairman of OIML TC5Guides:

WELMEC 7.2OIML D-31EUROLAB TR

“METREL” Horjul (proizvođač mjernih instrumenata)Vođa ispitne laboratorije

Metrološki Institut Republike Slovenijev.d. direktora

Samostalni savjetnik za nacionalne metrološke institutePhysikalisch Technische Bundesanstalt (PTB)RTA Twinning project “Strenghtening metrological infrastructure of Republic of Albania”

4


Studijski program

Etaloni i fizičke jedinice, Kontrolni i radni etaloni Električni mjerni uređajiGreške pri mjerenjuAnalogni mjerni instrumenti, ampermetri, voltmetri, vatmetriMjerenje parametara električnih kolaNulte metode mjerenja, Elektronska osciloskopija i spektroskopijaPouzdanost mjernih instrumenata

Metrologijameđunarodna infrastruktura kvaliteta, međunarodna metrološka infrastrukturaAutomatizacija mjernih procesa, Softver u metrologiji, Labview, remotemeasurementsmjerna nesigurnost, sljedljivost u metrologijiOcjenjivanje usaglašenosti (conformity assessment)/ ispitivanje (testing) LVD, EMC, MDD, MID, kalibracije, ispitivanje tipa,tisko testiranje, certifikacija, validacija, verifikacija

5


Objašnjenje principa (električnih) mjerenja

Zašto se mjeri

Kome trebaju mjerenja / rezultati

Kako ih upotrebiti, “prodati”

Kvalitet mjerenja

Kako se mjeri

Da se osposobite kada dođete u industriju

Da dobijete pregled postojećih rješenja, to vam može dati

ideju za vlastita rješenja

Cilj:

Ja ne znam sve !!

Nešto morate pitati asistenta!

Nešto ćemo zajedno morati pitati nekog trećeg!!

6


Zašto trebamo mjerenja

Osnove razvoja kroz istoriju

Osnovne jedinice SI sistema

Mjerenja u praksi

– Tehnička realizacija mjernih metoda

– Organizacioni aspekti

Međunarodna infrastruktura kvaliteta

Ocjenjivanje usaglašenosti

Uticaj razvoja tehnologije na metrologiju

Budućnost, Nova područja

Sadržaj: mjerenja u savremenom društvu

7


Mjerenje

Matematička gimnazija

(8 časova matematike sedmično, 6 časova fizike)

Gimnazija vs Elektro škola

Laboratorijske vježbe

Neka znanja sa fakulteta su mi zatrebala tek nakon nekoliko godina

8


Mjerenje

Matematička gimnazija

(8 časova matematike sedmično, 6 časova fizike)

Gimnazija vs Elektro škola

Laboratorijske vježbe

Neka znanja sa fakulteta su mi zatrebala tek nakon nekoliko godina

9


Razmišljajte

RX

R1 R2

RP

I0

PX RRRR1

2

RX

R1 R2

RP

I0

E

10


Razmišljajte

RX

R1 R2

RP

I0

PX RRRR1

2

RX

R1 R2

RP

I0

E

11


Crtanje električnih shema

12


Test & Measurement

13


Bezbjednost aparata za domaćinstvo

14


Test & Measurement

15


Bezbjednost igračaka

16


Mjerenje je proces objektivnog, empiričkogdodeljivanja simbola (brojeva) atributima

predmeta ili događaja u stvarnom svijetu sa namjenom njihovog opisivanja

Mjerenje

Empirička je informacija dobijena posmatranjem, iskustvom ili eksperimetom

17


Mjerenje

Mjerenja su vezana na funkcionisanjepraktično svake aktivnosti u ljudskom životu.

Iako nismo uvijek toga svjesni, svako ljudsko djelovanje je povezano sa nekim merenjem, počev od vremena buđenja, mjerenjakoličine vode potrošene u kupatilu i kuhinji, količine energije ili plina za pripremu prve jutarnje kafe, brzine našeg automobila na putu na posao, količine goriva na benzinskoj pumpi, kao i mnoga druga, uključujuci sve radnje tokom svakog dana naših života.

18


Metrologija (mjeriteljstvo)

Metrologija je nauka o mjerenju.

Nauka

Osnova tehničkog kvaliteta (kalibracija,ispitivanje, ocjena usaglašenosti)

Društveno-socijalna kategorija (fertrgovina, slobodan protok robe, zaštitačovjeka i životne sredine)

Naš cilj je izbrojati što je prebrojivo, izmjeriti što je mjerljivo i učiniti mjeljivimono što nije.

Galileo Galilei

19


Lord Kelvin

Definicije poznatih naučnika, osnivača metrologije

Tvrdim, da ako možete daizmjerite to o čemu govorite i onda to izrazite brojem, tadao tome nešto znate,ali ako to ne možete izmjeritiniti izraziti brojčano, onda je vaše znanje o tome, o čemu govorite, nezadovoljivo, iako to može biti početakrazumijevanja nekogproblema, ali nikako naučna metoda ilinaučno spoznanje samo.

20


Mjerni sistemi

Čovjek, kao kompleksni mjerni sistem ima slijedeće karakteristike:

- Izuzetno veliki broj elemenata za opažanje – senzora i komunikacijskih kanala

- Sposobnost paralelnog procesiranja

- Promenljiva struktura, prilogođavanje i učenje

- Visok stepen osjetljivosti na stimuluse (rezolucija u smislu mjerenja)

- Relativno visoka subjektivnost u percepciji (promenljivaapsolutna tačnost u mjernom smislu)

- Osjetljivost na okolne uticaje (u smislu mjerenja osjetljivosti na smetnje)

21


Sadržaj

Mjerne instrumente i sisteme odlikuju sljedeće karakteristike:

- Relativno ograničeni broj senzora

- Konačan broj komunikacionih kanala

- Princip serijskog procesiranja

- Definisana struktura

- Dobra rezolucija

- Objektivnost percepcije-konstantna apsolutna tačnost

- Kontrolabilan imunitet na smetnje.

22


Brzinska zamka 1909 (”speed trap”)

A B

Principi mjerenja se mijenjaju puno sporije od tehnologije

23


Induktivna petlja + digitalna kamera

Principi mjerenja se mijenjaju puno sporije od tehnologije

24


Mjerenja = električna mjerenja

Sva mjerenja su električna mjerenja!

Izlazna veličina senzora je napon, električna struja, električna otpornost, frekvencija, induktivnost, …

25


Merjenja su temeljna in neophodno potrebnaznanja i aktivnosti za pridobivanje i otkrivanje novihspoznanja in zakonitosti, te za kontrolu odnosno zavođenje procesov. Zahtjevi za različitim mjerenjima, a naročito za posebno tačnim, ponovljivim i reprezentativnim za određene namjene, su jedan od osnovnih zahtjeva za napredak nauke in tehnologije.

Sadržaj

"Mjerni instrument je sistem koji raširi,odredi, eliminiše i zamijeni ljudske sposobnosti zaznavanja, posmatranja, komuniciranja, računanja i kontrolisanja -vođenja".

Naučna enciklopedija McGraw-Hill

26


Ništa ne možemo uraditi bezmjerenja

Sadržaj

27


Trgovina sistem mjera i tegova

Robna razmjena

Razvoj sistema mjera i tegova kroz istoriju

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za metrologijo in kakovost

28


Mjerne jedinice

Centro Español de Metrología

29


Mjerne jedinice

Klafter

30


Postupak određivanja njemačkog mjernog štapa, Oppenheim 1575

Prosječna dužina 16 cipela slučajno izabranih ljudi postavljanih na ravnu linijuPrva statistička metoda za mjerenje dužine.

Mjerne jedinice

31


Temelj mjerenja u savremenom društvu

Francuska revolucija (1789–1799)

Ideju jedinstvenog mjernogsistema je francuskojustavodavnoj skupštini marta1790 predložio francuski biskup i državnik Talleyrand. Nazvao ga je decimalni mjernisistem.

7. aprila 1795 je francuski zakonpropisao decimalni mjerni sistem inazive jedinica tog sistema:• metar za dužinu, • ar za površinu, • litar za zapreminu in • gram za masu.

32


Mjerne jedinice

20. maja 1875 su se ovlašćeni predstavnici 18 zemalja sastali u Parizu nadiplomatskoj konferenciji o metru i potpisali Metarsku konvenciju.

Zemlje potpisnice su bile Francuska, Austrija, Njemačka, Belgija, Brazil,Argentina, Danska, Španija, Sjedinjene Američke Države, Italija, Peru,Portugal, Rusija, Švedska, Norveška, Švajcarska, Osmansko carstvoi Venecuela.

Kneževina Srbija je pristupila Metarskoj konvenciji 21. septembra 1879. godine.

Kraljevina Jugoslavija je metarsku konveciju ratifikovala 25. decembra 1929.

Metarska konvencija je definisala jedinicu dužine metar i jedinicu mase kilogram u obliku pramjera ustanovila Međunarodni biro za tegove i mjere (BIPM) i Međunarodnikomitet za tegove i mjere (CIPM)

33


Mjerne jedinice

Mjerenje dužine pariskog meridijana od Denkerka do Barcelone (1791)

7 godina

23 naučnika (Francuzi, Holanđani, Švajcarci, Španci)

Izračunali su dužinu četvrtinepariskog meridijana = 5130740 klaftri

Definisali su metar kao 1/10.000.000 četvrtine pariskog meridijana

1 fathom (klaftra) 1.8288 metara

34


Fizikalne konstante – temelj moderne metrologije

mol

A

K

cd kg

m

s 3×10-15

me

masa elektrona8×10 -8

kBoltzmannova k.2×10 -6

RK-90

RK

von Klitznigova k.4×10 -9

dogovorenavon Klitznigova k.0

KJ

Josephsonova k.4×10 -8

KJ-90

dogovorenaJosephsonova k.0

eosnovni naboj4×10 -8

NA

Avogadrov broj8×10 -8

GNewtonskagravitacijska k.2×10 -3

RRydbergova k.8×10-12

Brzina svjetlosti299792458

hPlanckova k.8×10 -8

Planckova k.8×10 -8

h

hPlanckova k.8×10 -8

c0

c0

Brzina svjetlosti299792458

k. fine strukture4×10 -9

StefanBoltzmannova k.-7×10-6

StefanBoltzmannova k.-7×10 -6

Rmolarnaplinska k.2×10-6

3×10-7

4×10-8

8×10-8

1×10-4 0

1×10-12

masa ugljenika 128×10 -8

m12C

2ehRK

heKJ2

00

2

4 ce

023

0

42

60 ck

2h

hcmR e

2

2

023

0

42

60 ck

ANRk

35


JEDINICA DUŽINEJedinica dužine je metar. Metar je dužina putanje koju u vakuumu pređe svjetlost za vrijeme od 1/299 792 458 sekunde.

JEDINICA MASEJedinica mase je kilogram; on je jednak masi međunarodnog prototipa kilograma.

JEDINICA VREMENAJedinica vremena je sekunda. Sekunda je trajanje od 9 192 631 770 perioda zračenja koje odgovaraprelazu između dva hiperfina nivoa osnovnog stanja atoma cezijuma 133.

JEDINICA ELEKTRIČNE STRUJEJedinica struje je amper. Amper je stalna električna struja koja bi, kada bi se održavala u dva prava paralelna provodnika, neograničene dužine i zanemarljivo malog kružnog poprečnog preseka, koji se nalaze u vakuumu na međusobnom rastojanju od jednog metra, prouzrokovala među tim provodnicimasilu jednaku 2 x 10-7 njutna po metru dužine.

JEDINICA TERMODINAMIČKE TEMPERATUREJedinica termodinamičke temperature je kelvin. Kelvin je termodinamička temperatura koja je jednaka1/273,16 termodinamičke temperature trojne tačke vode.

JEDINICA KOLIČINE GRADIVA (SUPSTANCIJE)(1) Jedinica količine gradiva (supstancije) je mol. Mol je količina gradiva (supstancije) sistema koji sadržitoliko elementarnih jedinica koliko ima atoma u 0,012 kilograma ugljenika 12.(2) Kada se upotrebljava mol, navode se elementarne jedinke koje mogu biti atomi, molekuli, joni, elektroni i druge čestice ili određene skupine tih čestica.

JEDINICA SVJETLOSNE JAČINE (JAČINE SVJETLOSTI)Jedinica svjetlosne jačine (jačine svjetlosti) je kandela. Kandela je svjetlosna jačina (jačina svjetlosti), u određenom pravcu, izvora koji emituje monohromatsko zračenje frekvencije 540 x 1012 herca i čija je jačina zračenja u tom pravcu 1/683 vata po steradijanu.

Mjerne jedinice – trenutna definicija za osnovne veličine

36


Metrologija je od fundamentalnog značaja za industriju i trgovinu - ne samo sa tačke gledišta potrošača, već i za one koji su uključeni i proizvodnju. Obe grupe treba da imaju povjerenje u tačnost i pouzdanost mjerenja od kojih sami zavise.

U okviru proizvodnog procesa, za obezbjeđenje tačnosti mjernihinstrumenata, neophodno je da oni budu periodično kalibrisanietalonima više tačnosti, čija kalibracija mora biti sljedljiva prema joštačnijim (nacionalnim) etalonima.

Kada su ovi različiti nivoi kalibracija pravilno dokumentovani, govorimo o uspostavljenom lancu (nizu) sljedljivih kalibracija.

Sljedljivost u metrologiji

37


Sljedljivost u metrologiji

Realizacija veličine

Primarni etalon (nacionalni)

Referentnietalon

Radni etalon

Mjerilo u upotrebi

Mje

rna

nesi

gurn

ost

Sledljivost je osobina rezultata mjerenja ilivrijednosti etalona koji se mogu povezati saodređenim referencama preko neprekinutog niza poređenja, koja sva imaju definisane nesigurnosti.

Koncept sljedljivosti je važan pošto omogucava poređenje tačnosti mjerenja na nivou cijelog svijeta pomoću standardizovanog postupka određivanja mjerne nesigurnosti.

Mjerna nesigurnost je numerički podatak koji nam govori kako kvalitetno je mjerenje izvršeno.

Rezultat se uvijek piše kao:

U = 80,5 V ± 0,01 V

Mjerna nesigurnost veoma zavisi od kvaliteta i mjernog instrumenta, ali i od više drugih faktora.

38


Mjerne jedinice – zapis

Kako obezbijedtiti da 1 kg u laboratoriji A u Sloveniji bude jednakkilogramu u laboratoriji B u Njemačkoj?

39


Međunarodna metrološka infrastruktura

The task of the BIPM is to ensure world-wide uniformity of measurements and their traceability to the International System of Units (SI).

International Bureau of Weights and Measures (BIPM),

European Association of National Metrology Institutes (EURAMET)

Coordinates the cooperation of National Metrology Institutes (NMI) of Europe…research in metrology, traceability of measurements to the SI units, international recognition of national measurement standards and of the Calibration and Measurement Capabilities (CMC) of its members

40


Međunarodna metrološka infrastruktura (zakonska metrologija)

The task of the OIMLM is to ensure global harmonization of legal metrology procedures

International Organization of Legal Metrology (OIML)

European Legal Metrology Cooperation (WELMEC)

The principal aim of WELMEC is to establish a harmonised and consistent approach to European legal metrology

41


Međunarodna metrološka infrastruktura

International Bureau of Weights and Measures (BIPM)

42


BIPM

Regionalna ključna poređenja

CIPM ključna međulaboratorijska poređenja

Nacionalni metrološki instituti, koji učestvuju u

= CIPM “ključnim poređenjima”

= regionalnim “ključnim poređenjima”

= CIPM i regionalnim “ključnim poređenjima”

= BIPM “ključnim poređenjima”

= Bilateralnim “ključnim poređenjima”

Međunarodne organizacije potpisnice MRA




Ključna poređenja – provjera kvaliteta mjerenja na najvišem svjetskom nivou

43


The Boeing procedure for approving calibration suppliers cites the CIPM MRA, using it as a means of identifying qualified calibration capability

The Boeing procedure for approving calibration suppliers cites the ILAC MRA, using it as a means of identifying qualified calibration laboratories

The CIPM Mutual Recognition Arrangement (CIPM MRA), managed by theBIPM, is a wonderful development for measurement, particularly for Boeing

Calibration costs are reduced

Measurement solutions are more accessible

Recognized calibrations are now possible in more of our customer’s world

It is, in fact, a welcome developmentand result of the Treaty of the Meter originally signed by Governments in 1875, adapted to serve worldmetrology outside the national measurement institutes in a practical anduseful way

Copyright © 2009 Boeing

Da li Boeing koristi usluge laboratorija u Rusiji? DA!

44


ILAC G8:03/2009 Guidelines on the Reporting of Compliance with Specification


Mjerna nesigurnost i odluke

45


Range of conformity

Low

er li

mit

Upp

er li

mit

Case 1

Case 2

Case 3

Case 412

12

12

12

12

12

12

X1

X2 X'

2

X3 X'

3

X4

X'4


Mjerna nesigurnost i odluke

46


Measurement costs

measurement uncertainty

cost

sProduction

costs

Totalcosts

Minimum totalcosts

Mjerna nesigurnost i troškovi


47


Aktivnosti, kojima se neposredno ili posredno pokazuje, da postupak, proizvod, proces, sistem, osoba ili tijelo ispunjava specificirane (standardom ili na drugi način definisane) zahtjeve zajedničkim imenom se nazivaju“ocjenjivanje usaglašenosti“:

• Ispitivanje (Testing), • Nadzor (Surveillance), • Inspekcija (Inspection), • Revizija (Auditing), • Sertifikacija (Certification), • Registracija (Registration), • Akreditacija (Accreditation).

Ispitivanje (testing) ISO/IEC 17025

Utvrđivanje jedne ili više karakteristika objekta ocenjivanja usaglašenosti, u skladu sa procedurom, metodologijom ili zahtjevom.

Često se događa, da korisnici ne definišu zahtjeve.

Razlog: ne znaju, prebacivanjeodgovornosti, ne da im se….

“ ’ajde vidi, jel to u redu…”

Ocjenjivanje usaglašenosti (Conformity assessment)

48


Standardizacija

Akreditacija

Međunarodna infrastruktura kvaliteta

Metrologija

49


Kvalitet proizvoda (primjer mjernog instrumenta)

Državne institucije (inspekcije)

Laboratorija proizvođača, laboratorija trećestrane, tijelo za ocjenuusaglašenosti

Korisnik toga nijesvjestan jer se podrazumijeva, osim u slučaju otkaza saozbiljnim posljedicama

Osnovni zahtjevi, kojiproizilaze iz propisa(bezbjednost, zaštitaokoline, bitne metrološke osobine)

Zakoni tržištaLaboratorija proizvođača, laboratorija trećestrane

Podrazumijeva seIspunjavanje tehničkespecifikacije

Zakoni tržištaLaboratorija proizvođača, laboratorija trećestrane

VelikDodatna funkcionalnost, prikladnost za upotrebu, mogućnost održavanja

NadzorOcjenjivanjeusaglašenosti izvodi

Direktan značaj za korisnika

Zahtjevi kvaliteta

EMC

LVD RoHS

MID

(inspekcijskiorgani)

50


Prvo ovjeravanje(F)

Odobrenje tipa (B)

Životni ciklus mjernog instrumenta – zakonski mjerni instrumenti

Proizvodnja

Redovna & vanredna

ovjeravanja

održavanje

Ispitivanje tipa

Tehnička mapa

Razvoj, konstrukcija

NAWI, MID Nacionalni propisi

Upotreba instrumenta

Aktivnosti do plasiranja na tržište

vrijeme

H1

nadzor

Proizvođač

Organi zakonske metrologije

51


Rezultat:• 8 sistemskih / organizacionih propisa• 26 “čistih” metroloških propisa (36 vrsta instrumenata)• Odredba o mjernim jedinicama• Odredba dozvoljenim izuzecima upotrebe mjernih jedinica (Nuklearnaelektrana Krško)• 5 uputstava

Optimizacija regulisanog područja (zakonske metrologije), iskustvo Slovenije

170 metroloških pravilnika do 25.3.2002 !!!

Cilj:Regulisati samo ona područja kvaliteta života građana i rada javnogsektora gdje je rizik falsifikovanih i netačnih mjerenja natprosječan, a njihove posljedice po stanovništvo ozbiljneUskladiti sa pravnim redom EU i OIML Međunarodnim preporukama.

Opšti trend je harmonizacija zakonodavstva sa modernim evropskim pristupom, smanjenje broja mjernih instrumentatapod zakonskim nadzorom

Srbija - 38Crna Gora - 43

52


Direktive“novog pristupa”

53


Zašto je to potrebno – primjer

54


Mars Climate Orbiter crash

(NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA )

“lack of complete end-to-end verification of navigation software”

ftp://ftp.hq.nasa.gov/pub/pao/reports/1999/MCO_report.pdf

1 lbf (“pound force”) = 4,45 N

Angular Momentum Desaturation (AMD)

SM_FORCES

[N]

[lbf]

Mishap Investigation Board:

Zašto je potrebno?

55


Conditio sine qua non - Propisi:

▪ LVD directiva

▪ EMC directiva

▪ MID directiva

▪ RoHS directiva

▪ …

Fukcionalni zahtjevi:

▪ Mjerna funkcionalnost – standardi (npr. IEC 61557-x, VDE 404-x)

▪ Generiški “state-of-the art” tehnički standardi i najbolja praksa

▪ Dodatni zahtjevi kupca (npr. žuto kućište)

Dokazi o ispunjavanju zahtjeva standarda:

• Bezbjednost (safety): IEC 61010-1, -031, -032; IEC 61557-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, 12;

• EMC: EN 61326, -1, -2; IEC 61000-4-1, -2, -3, -4, -5, -6, -8, -11;

• Funkcionalnost: IEC 61557-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, 12; VDE 404-1, 2; VDE 0701, 0702, …

• SW: IEC 9126, IEC 12119

Zahtjevi zakonske metrologije:

• Odobrenje tipa

• Prvo ovjeravanje

• Redovna, vanredna ovjeravanjaOsposobljenost laboratorija / kontrolnih organa:

Standardi:

• ISO/IEC 17025: Opšti zahtjevi za kompetentnost laboratorija za ispitivanje i laboratorija za etaloniranje ,

• IEC 17020: Opšti kriterijumi za rad različitih vrsta tijela kojaobavljaju kontrolisanje

• ispitivanje: akreditacija, CB-shema: nadzirano ispitivanje

Aktivnosti zahtijevane sistemom kvaliteta (ISO 9001:2008)

Aktivnosti proizvođača za ispunjavanje zahtjeva

56


Razvoj mjerne tehnike (tehnološki)

Izazovi moderne nauke o mjerenju

• tehnološke promjene (virtualniinstrumenti,Kompjuterski podržana analiza i dizajn, senzori, kompjuterski podršanjo spremanjepodataka)

• sociološke in političke promjene(globalizacija,komercializacija, zahtevi za kvalitet)

57



EU klasifikacijaMetrologija kot izrazito “demand driven science”• Metrologija (v EU Test&Measurement) v industrijskim procesima.

Metrologija (v EU Metrology) u nauci za potvrđivanje naučnih hipoteza ilirazvoj novih saznanja

• Metrologija kao temelj tehničke harmonizacije, koja je preduslov za slobodan promet robe i usluga, zaštitu človjeka i okoline (nacionalnaetalonska baza,ispitivanje - testing, ocjenjivanje usaglašenosti – conformity assessment, tehnički zakoni i propisi).

Nekad:

Z mjerenje, kontrolu i ispitivanje

Sad:

Poboljšanja, razvoj nauke, inovacije

58



Fuel Service Stations yesterday …...

The “ Iron “ [mechanical] age

The Electronic age

Fuel Service Station today and tomorrow

The Software age

Market Trends vs. Technology Innovations

The Communication age

59



The “Iron” age

Electromechanical Equipment

Attended Fuel Stations

No other services but Refuelling

Cash payment

No remote Connections

Metrological RelevanceA yesterday fuel station

Kalibracija, mjerenja, cijena, indikacija i sve druge metrološke funkcije realizovane mehaničkim alatima;

Za zloupotrebu nisu bila potreba specijalna znanja;

Ništa se nije moglo promijeniti bez prethodnog uklanjanja fizičkih/mehaničkih žigova;

Zloupotrebe je bilo moguće otkriti prilikom inspekcije iliovjeravanja;

60



The Communication age

Customer Display

Advertisement

e-pay Site Controller

EPS

Remote AccessRemote Accesscontrollercontroller

*

PrintersCash Register

Bar Code reader

F

Client TerminalPOS or BackOfficeF

m - payment

0,8520,9311,046

Bancomat Car WashInfo Screen

Oil Companies Headquarters

TLG

Inside a today Fuel Service Station….

Price Pole

Kalibracija, mjerenja, cijena, indikacija i sve druge metrološke funkcije realizovane u hardveru i softveru; Za zloupotrebe potrebna visoka specijalna znanja; Fizički/mehanički žigovi nisu prikladni za zaštitu pred mijenjanjemkarakteristika; Dostup do metroloških parametara je moguć i sa udaljenjelokacije,ali može biti kontrolisan i praćen uređajima elektronske zaštite (kriptografije, potpisa, …); Hardver i softver omogućavaju odvajanje mjernog dijela od “ostatka svijeta”; Na raspolaganju su sredstva za praćenje djelovanja servisne stanice u cjelini (uključujući mjerni dio).

61


Funkcionalnost Funkcionalnost kojukojuomoguomoguććavaava tehnologijatehnologija

LAN mreže Digitalne telekomunikacionetehnologije Mobilna telefonija Wireless povezivanje Čip - kartice Beskontaktni uređaji za identifikaciju High bandwidth linije Internet Novi, moćniji operacioni sistemi Nove, fleksibilne softverskeplatforme i jezici

Potrebe Potrebe zbogzbog zahtjevazahtjevatrtržžiišštata

Multi POS Sistemi Plaćanje na mjestu točenja goriva Daljinsko održavanje m/e - tržište Smanjenje troškova instalacije Poboljšanje sigurnosti plaćanja Brzo punjenje rezervoara Daljinska kontrola Sakupljanje podataka Ekran sa informacijama Reklame Multimedija Servisne stanice bez posade

Tržišni trendovi i razvoj tehnologije

62


Podrška velikoj preciznosti, tačnosti, pouzdanosti, ponovljivosti i obnovljivosti mjerenja;

• Podrška pouzdanosti, sigurnosti i dostupnosti rezultata mjerenja;

• Istovremena primenjena raznovrsnih inženjerskih tehnologija i komponenti različitih proizvođača;

• Minimiziranje troškova puštanja u rad instrumenata i njihovog naknadnog održavanja (daljinsko preuzimanje popravljenih verzija softvera mjerila u upotrebi);

• Podrška novim učesnicima u djelovanju mjernih sistema (procesiranje mjernih podataka);

• Neophodnost podrške za softverske komponente koje su razvili metrolozi(koji nisu eksperti za softverske tehnologije);

• Podrška postupcima zakonske metrologije – ovjeravanje mjerila i nadzora;

Specifike primjene i uticaj softvera i IT na metrologiju

63


Zakoni & standardiazcija

EU - Measuring instruments directive, MID

Nacionalni metrološki propisi

OIML documeni (R, D, ...)

Standardi (posebno bezbjednosni – “safety”)

Tržne zakonitosti

Gubitak tržišta

Odgovornost i posljediceuzrokovani neispravnimproizvodom

Zainteresovane su različite grupe korisnika

Validacija metrolškog softvera

64


ŠTAMPAČ

MREŽA(DATABASE)

VANJSKI UREĐAJI(KALIBRACIJA)

POKAZIVAČ

ŠTAMPAČ

SOFTVER U VAGI

m [kg] = G [N] / g [m/s2]

SENZOR DETEKTUJE SILUG !

“g”

Specifike softvera u zakonskoj metrologiji

65


9,792

9,794

9,796

9,798

9,800

9,802

9,804

9,806

9,808

g [m/s2]

Nadmorska visina h [m]

45,5

01000

20003000

47

Geo. širina φ [°]

g = 9,78032·(1+0,005302sin2φ –6·10-6sin22φ – 3,08·10-6h)

Vrijednost ubrzanja zemljine teže “g” u Sloveniji

U našim krajevima cca 0,1 %

U EU do 0,2 %

Na svijetu do 0,7 %

66


Specifike softvera u zakonskoj metrologiji (risk)

5 10 15 20

“izmjerena”(obračunata) količina

Dobavljena količina

“California case”

Linearno odstupanje; otkriva se kalibracijom/ovjerjavanjem/nadzorom

Eksponencijalno odstupanje; otkriva se kalibracijom /ovjerjavanjem/nadzorom

Softverski kontrolisanoodstupanje, ne može se otkriti uobičajenomkalibracijom/ovjerjavanjem/nadzorom

67


Funkcionalnosti koje omogućava Internet

Distribuirani mjerni sistemi

Daljinsko upravljanje mjernih instrumenata

Potpuno daljinske kalibracije

Kalibracije podržane internetom

Dostupnost aplikacija za validaciju metrološkog softvera

Dostupnost opštih metroloških informacija

Specifike primjene i uticaj softvera i IT na (zakonsku) metrologiju

68


Control of reference signal generator

LAN Server

Reference signal generator

RS 485

RS 485

RS 232,USB

TCP/IP

MI4100

MI4100

User monitoringaplication

Measuring results database server

Measuring instrumentserver

System under test

Reference sygnals (voltage, current)

RS 232

Remote monitoring workstation

VPN tunnel

LAN protection

INTERNET

Factory LAN

Factory junction station

69


Control of reference signal generator

LAN Server

Reference signal generator

RS 485

RS 485

RS 232,USB

TCP/IP

MI4100

MI4100

User monitoringaplication

Measuring results database server

Measuring instrumentserver

System under test

Reference sygnals (voltage, current)

RS 232

Remote monitoring workstation

VPN tunnel

LAN protection

INTERNET

Factory LAN

Factory junction station

70


Elektro-distribucija

Plinara

Vodovod

Toplana

Kablovska mreža (javna)

Posrednik mjerenja(Metering provider)

Električna mreža

Co&CoGSM

modem

Co&Co

GSM modem

CoInt

CoIntCoInt CoInt

Korisnici

€

Brojilo el. struje

Plinomjer

Vodomjer (TV)

Vodomjer (HV)

Daljinsko upravljanje zakonskih mjerila

Brojilo el. struje

Plinomjer

Vodomjer (TV)

Vodomjer (HV)

71


Elektro-distribucija

Plinara

Vodovod

Toplana

Kablovska mreža (javna)

Posrednik mjerenja(Metering provider)

Električna mreža

Co&CoGSM

modem

Co&Co

GSM modem

CoInt

CoIntCoInt CoInt

Uporabniki

€

Brojilo el. struje

Plinomer

Vodomjer (TV)

Vodomjer (HV)

Brojilo el. struje

Plinomer

Vodomjer (TV)

Vodomjer (HV)

Mogući napadači i njihove akcije

“hekeri”

Vlasnici mjerila

Konkurencija

Prekid komunikacijske linijeGenerisanje lažnog prometaPresretanje podatkovMijenjanje podatkovGenerisanje podatkov

72


A BInternet

GPS

Kalibracije (etaloniranje) & Internet

73


Kalibracije (etaloniranje) & Internet

74


Daljinske kalibracije (etaloniranje)

Nedostaci klasičnog pristupa:- Instrument je dugo izvan matične laboratorije (van upotrebe) - Troškovi prevoza,- Kalibracija instrumenta u uslovima koji se razlikuju of uslova redovne upotrebe (npr. drugo osoblje, instrumentacijsko okruženje, klimatski uslovi),- Rizik oštecenja tokom transporta Prednosti daljinske kalibracije:

- Smanjenje troškova,- Nema potrebe za transportovanjem etalona,- Etaloni se kalibrišu u normalnim uslovima korišćenja (u domaćim laboratorijama), - Znatno smanjenje vremena neoperativnosti,

- “on-line” računanje i mogućnost pregleda nesigurnosti i kontrola međurezultata,- Uputstva i postupci rada mogu se prenositi internetom,- Uslovi (npr. okoline, drugi upotrebljeni instrumenti, postupci operatera) kalibracije mogu se snimiti video kamerom,- Može se izvoditi 24 sata dnevno.

75


Metrološke baze podataka – šta treba javnosti

76


Metrološke baze podataka – šta treba javnosti

77


Područja mjerenja aktuelna u evropskom prostoru - EMRP

78


EMRP

Characteristics of call Metrology for environment (1)

• pollution of water, air and soil

• waste management (including radioactive waste)

• radiation measurement and protection (including electromagnetic and

ionising radiation, and acoustic noise)

• atmospheric parameters including constituents, contaminations and

transport properties

• emission control including measurement of gases with effect on the

climate and related to EU emission trading schemes; CO2

sequestration

• oceanic parameters including pH, temperature, density and flow

profiles

79


Metrolog

PTB Technical cooperation

Metrolog Mora imati odlično znanje elektrotehnike Mora imati širinu poznavanja drugih tehničkih i prirodnihnauka Mora dobro poznavati računarsku tehniku i informacione tehnologije Mora poznavati postupke ocjenjivanja usaglašenosti…

80


Metrologija nas prati kroz čitav život


Od rođenja - trenutka prvog mjerenja i tokom čitavograzvoja djetetaTokom svakog dana naših života pri svakoj našojaktivnostiU trenucima, kada trebamo ljekarsku pomoć….

Zato je od izuzetnog značaja za čovječanstvo

81


Mjerenja su osnova za odluke


82


Metrologija nas prati kroz čitav život


Literatura:

Zapisi sa predavanjaV. Bego: Mjerenja u elektrotehniciLj. Golubović

Kontakt:[email protected]

83


Hvala na pažnji!

električna mjerenja - old.etfbl.netold.etfbl.net/~aleksej/em/01.pdf · 3 01 uvodno predavanje o...

Documents