Μαθήματα

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ – ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΗΧΑΝΩΝ

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

Το θεωρητικό μέρος του μαθήματος περιλαμβάνει:
➢ Εισαγωγή στους αισθητήρες και στα συστήματα μέτρησης και ελέγχου, συστήματα μέτρησης,
συστήματα ελέγχου ανοικτού και κλειστού βρόγχου.
➢ Χαρακτηριστικά αισθητήρων και συστημάτων μέτρησης (ακρίβεια, σφάλματα, βαθμονόμηση,
νεκρή ζώνη, ολίσθηση, υστέρηση, χρόνος, εύρος λειτουργίας, γραμμικότητα, αξιοπιστία,
απόκριση, διακριτική ικανότητα, ευαισθησία).
➢ Ρύθμιση σημάτων και προσαρμογή με τεχνικές παθητικών κυκλωμάτων: ρύθμιση και
προσαρμογή σήματος, ρύθμιση σήματος με ποτενσιόμετρο, ρύθμιση σήματος με γέφυρα
Wheatstone, προσαρμογή για μέγιστη μεταφορά τάσης, προσαρμογή για μέγιστη μεταφορά
ισχύος με ή χωρίς μετασχηματιστή.
➢ Ρύθμιση σημάτων και προσαρμογή με τεχνικές ενεργητικών κυκλωμάτων Ι: ενεργητικά
κυκλώματα, τελεστικός ενισχυτής, ενισχυτής αντιστροφής και μη αντιστροφής, απομονωτής,
ενισχυτής άθροισης και διαφοράς, ενισχυτής οργανολογίας.
➢ Ρύθμιση σημάτων και προσαρμογή με τεχνικές ενεργητικών κυκλωμάτων ΙΙ: ολοκληρωτής,
διαφοριστής, μετατροπέας ρεύματος σε τάση και τάσης σε ρεύμα, συγκριτής τάσης,
μετατροπέας ψηφιακού σήματος σε αναλογικό, μετατροπέας αναλογικού σήματος σε ψηφιακό.
➢ Μέτρηση θερμοκρασίας: θερμόμετρα διαστολής υγρού και μετάλλου, διμεταλλικό θερμόμετρο,
διμεταλλικός θερμοστάτης, θερμόμετρο ηλεκτρικής αντίστασης (RTD), θερμίστορ,
θερμοηλεκτρικό φαινόμενο και θερμοζεύγος, θερμόμετρα ακτινοβολίας, οπτικό πυρόμετρο
νήματος, πυρόμετρο υπέρυθρου.
➢ Μέτρηση κίνησης Ι: Εισαγωγή στη μέτρηση παραμέτρων κίνησης (μετατόπιση, προσέγγιση,
ταχύτητα, επιτάχυνση, μηχανική τάση, βάρος), μέτρηση γραμμικής μετατόπισης (ωρολογιακό
μικρόμετρο, γραμμικό ποτενσιόμετρο, γραμμικός διαφορικός μεταβλητός μετασχηματιστής –
LVDT, πυκνωτής μεταβλητού εμβαδού), μέτρηση γωνιακής μετατόπισης (περιστροφικό
ποτενσιόμετρο, αυξητικός και απόλυτος οπτικός κωδικοποιητής).
➢ Μέτρηση κίνησης ΙΙ: Ταχομετρικές γεννήτριες, μέτρηση προσέγγισης (μικροδιακόπτες,
αισθητήρας μεταβλητής μαγνητικής αντίστασης, ανιχνευτής φαινομένου Hall, οπτικοί
αισθητήρες προσέγγισης), μέτρηση επιτάχυνσης (επιταχυνσιόμετρο σεισμικής μάζας,
πιεζοηλεκτρικό επιταχυνσιόμετρο), μετρητής μηχανικής τάσης, μέτρηση βάρους (κυψελίδα
φόρτισης, ζυγοί ισορροπίας, ζυγός ελατηρίου με γραμμικό ποτενσιόμετρο.
➢ Μέτρηση στάθμης: μέτρηση στάθμης, δοχείο παρατήρησης, ράβδος βυθομέτρησης, μηχανικός
και ηλεκτρικός μετρητής πλωτήρα, βελόνα χωρητικότητας και αγωγιμότητας, μετρητής
υπερήχων, μετρητής φυσαλίδων, μέτρηση στάθμης με αισθητήρες πίεσης.
➢ Μέτρηση πίεσης: μέτρηση πίεσης, μανόμετρα υγρού, σωλήνας Bourdon, φυσητήρας με
ποτενσιόμετρο ή LVDT, χωρητικοί και πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες πίεσης, αισθητήρες πίεσης
με πιεζοαντιστάσεις και μετρητές μηχανικής τάσης, βαρόμετρα.
➢ Απεικόνιση και καταγραφή δεδομένων μετρήσεων: αναλογικές συσκευές απεικόνισης,
μετρητής (όργανο) κινητού πηνίου, μετρητής αντίστασης, μετρητής κινητού οπλισμού,
παλμογράφος, ψηφιακές συσκευές απεικόνισης με διόδους φωτοεκπομπής (LED) και υγρούς
κρυστάλλους (LCD).
➢ Συστήματα συλλογής και επεξεργασίας μετρήσεων Ι: βασικές έννοιες συστημάτων συλλογής και
επεξεργασίας δεδομένων μετρήσεων, συστήματα μετάδοσης μετρήσεων, δειγματοληψία,
κυκλώματα δειγματοληψίας και συγκράτησης, πολυπλεξία και πολυπλέκτες.
➢ Συστήματα συλλογής και επεξεργασίας μετρήσεων ΙΙ: σειριακή και παράλληλη διασύνδεση
συστημάτων μέτρησης με υπολογιστή, απευθείας διασύνδεση, πρότυπα ΙΕΕΕ και RS232,
αναλογικές και ψηφιακές κάρτες εισόδου-εξόδου, συλλογή μετρήσεων σε ηλεκτρονικό
υπολογιστή, εργαλεία λογισμικού για συλλογή μετρήσεων σε βιομηχανικό περιβάλλον
επεξεργασίας και έλεγχο παραγωγής.

Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος (ανά 3 εβδομάδες) περιλαμβάνει τις ακόλουθες ασκήσεις:
Μελέτη οργάνου κινητού πηνίου (μέτρηση χαρακτηριστικών στοιχείων, επέκταση κλίμακας μέτρησης,
υλοποίηση ομόμετρου, κ.ά.), Μελέτη χαρακτηριστικών αισθητήρων θερμοκρασίας (θερμοζεύγος,
θερμίστορ, RTD), Μελέτη γραμμικού μεταβλητού διαφορικού μετασχηματιστή (LVDT) και
πιεζοαντίστασης (μετρητή μηχανικής τάσης), Μελέτη μετατροπέων αναλογικού σήματος σε ψηφιακό
και αντιστρόφως (A/D, D/A converters), Πρακτικές ασκήσεις που αποσκοπούν στην εξοικείωση με το
εργαλείο λογισμικού Lab-View, προγραμματισμό σε γραφικό περιβάλλον και εικονικά όργανα (virtual
instruments), κάρτες συλλογής δεδομένων μετρήσεων (DAQ).

Μαθησιακοί Στόχοι

Μετά την επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος, αναμένεται πως οι φοιτητές θα είναι σε θέση:

  •  Να είναι εξοικειωμένοι με συστήματα βιομηχανικών μετρήσεων και με συστήματα αυτομάτου
    ελέγχου.
  •  Να γνωρίζουν και να ελέγχουν τις παραμέτρους για διάφορες μετρήσεις με χρήση αισθητήρων
    καθώς και την εφαρμογή τους σε ολοκληρωμένα συστήματα ελέγχου παραγωγής και
    βιομηχανικού αυτοματισμού.
  •  Έχουν κατανοήσει τα βασικά χαρακτηριστικά των συστημάτων μέτρησης και των αισθητήρων.
  • Έχουν κατανοήσει τη λειτουργία και την χρησιμότητα των παθητικών και ενεργητικών
    κυκλωμάτων ρύθμισης και προσαρμογής σημάτων που προέρχονται από αισθητήρες.
  •  Έχουν κατανοήσει τη λειτουργία και την αναγκαιότητα κυκλωμάτων μετατροπής μεταξύ
    αναλογικών και ψηφιακών σημάτων.
  •  Έχουν κατανοήσει τις αρχές λειτουργίας και την τεχνολογία κατασκευής διαφόρων αισθητήρων
    μέτρησης παραμέτρων (θερμοκρασίας, μετατόπισης, προσέγγισης, ταχύτητας, επιτάχυνσης,
    μηχανικής τάσης, βάρους, όγκου, στάθμης, πίεσης) και θα έχει εξοικειωθεί με βασικές
    εφαρμογές τους.
  • Έχουν εξοικειωθεί με βασικές μεθόδους και συστήματα απεικόνισης και καταγραφής
    δεδομένων μετρήσεων, συστήματα μετάδοσης μετρήσεων, κυκλώματα δειγματοληψίας και
    συγκράτησης, καθώς και μεθόδους / κυκλώματα πολυπλεξίας δεδομένων μετρήσεων.
  •  Να γνωρίζουν τις μεθόδους και τα πρότυπα διασύνδεσης συστημάτων μέτρησης και
    υπολογιστή, με αναλογικές και ψηφιακές κάρτες εισόδου-εξόδου, καθώς και με εργαλεία
    λογισμικού για συλλογή και επεξεργασία μετρήσεων σε βιομηχανικό περιβάλλον

Γενικές Ικανότητες

➢ Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών από βιβλιογραφία
➢ Διαχείριση έργου (εργασιών)
➢ Ατομική εργασία
➢ Ομαδική εργασία
➢ Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
➢ Λήψη αποφάσεων
➢ Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο, στην αίθουσα διδασκαλίας και σε ομάδες
εργασίας

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

– Χρήση του Συστήματος Ηλεκτρονικής Εκπαίδευσης της
Πανεπιστημιούπολης Σερρών (http://elearning.teicm.gr/)
– Οπτικοακουστικό υλικό και πολυμεσικές εφαρμογές
– Επικοινωνία με τους φοιτητές μέσω e-mail
– Χρήση εξειδικευμένου Λογισμικού Μετρήσεων και Ανάλυσης σημάτων
(LabView)

Οργάνωση Διδασκαλίας

ΔραστηριότηταΦόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις117
Ασκήσεις Πράξης13
Σύνολο130

Αξιολόγηση Φοιτητών

Τελική γραπτή εξέταση στην ύλη των Διαλέξεων – ποσοστό 70% επί
της τελικής βαθμολογίας – η οποία περιλαμβάνει:
• Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης
• Επίλυση Προβλημάτων
Η βαθμολογία του εργαστηριακού μέρους με βαρύτητα 30%
καθορίζεται από:
• Τη διεξαγωγή εργαστηριακών ασκήσεων και την παράδοση
ατομικών εργασιών.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

1. Κ. Καλοβρέκτη, Ν. Κατέβα, Αισθητήρες μέτρησης και ελέγχου, Εκδόσεις Τζιόλα, 2018.
2. P. Elgar, Αισθητήρες μέτρησης και ελέγχου, Εκδόσεις Τζιόλα, 2003.
3. Σ. Μπουλταδάκη, Ι. Καλόμοιρου, Υλικό και λογισμικό μετρήσεων: Παραδείγματα και εφαρμογές,
Εκδόσεις Τζιόλα, 2009.
4. Κ. Καλοβρέκτη, Labview για μηχανικούς: Προγραμματισμός συστημάτων DAQ, Εκδόσεις Τζιόλα,
2007
5. K. Καλαϊτζάκη, Ε. Κουτρούλη, Ηλεκτρικές μετρήσεις και αισθητήρες, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2010.