5.1 Introducere

Un sistem mecatronic constă într-o integrare a mai multor componente, cum ar fi senzori, traductoare, dispozitive de condiționare/ modificare a semnalului, controllere și o varietate de alte echipamente electronice și digitale. În proiectarea, selecția și prescrierea acestor componente, cerințele de performanță ale acestora trebuie specificate sau stabilite în cadrul nevoilor funcționale ale sistemului mecatronic general. Parametrii tehnici pentru specificațiile de performanță pot fi definiți fie în domeniul-timp, fie în domeniul-frecvență. Evaluările instrumentale ale produselor comerciale sunt deseori dezvoltate pe baza acestor parametri tehnici. Acest capitol abordează aceste aspecte și aspecte conexe ale specificării performanței.

Un senzor detectează (simte) cantitatea care este măsurată (măsurand). Traductorul convertește măsurandul detectat într-o formă convenabilă pentru utilizarea ulterioară (înregistrare, control, acționare etc.). Semnalul traductorului poate fi filtrat, amplificat și modificat corespunzător înainte de aceasta. Lățimea de bandă joacă un rol important în specificarea și caracterizarea acestor componente și a altor componente ale unui sistem mecatronic. În special, gama de frecvență utilă, lățimea de bandă de operare și lățimea de bandă de control sunt considerente importante în sistemele mecatronice. În acest capitol, vom studia câteva subiecte importante legate de lățimea de bandă a sistemului.

În orice sistem multicomponent, eroarea generală depinde de eroarea componentului. O eroare componentă degradează performanța unui sistem mecatronic. Acest lucru este valabil în special pentru senzori și traductoarei, deoarece eroarea lor se manifestă direct ca variabile și parametri de sistem incorect-cunoscuți în sistem. Deoarece o eroare poate fi separată într-o parte sistematică (sau deterministă) și o parte aleatoare (sau stocastică), considerațiile statistice sunt importante în analiza erorilor. Acest capitol tratează, de asemenea, asemenea considerente de analiză a erorilor.

5.1.1 Parametri pentru specificațiile de performanță

Toate dispozitivele care ajută la funcțiile unui sistem mecatronic pot fi interpretate ca componente ale sistemului. Selecția componentelor disponibile pentru o anumită aplicație sau proiectarea componentelor noi ar trebui să se bazeze foarte mult pe specificațiile de performanță pentru aceste componente. Majoritatea evaluărilor instrumentelor furnizate de producători sunt sub formă de parametri statici. În aplicațiile mecatronice, specificațiile dinamice de performanță sunt de asemenea foarte importante, despre care vom discuta într-un capitol separat de control. În acest capitol, vom studia evaluările instrumentelor și parametrii pentru specificarea performanței instrumentelor.

5.1.2 Dispozitiv perfect de măsurare

Luați în considerare un dispozitiv de măsurare a unui sistem mecatronic, de exemplu. Un dispozitiv perfect de măsurare poate fi definit ca unul care are următoarele caracteristici:

1. Ieșirea dispozitivului de măsurare atinge imediat valoarea măsurată (răspuns rapid).

2. Ieșirea traductorului este suficient de mare (câștig mare, impedanță de ieșire scăzută, sensibilitate ridicată).

3. Ieșirea dispozitivului rămâne la valoarea măsurată (fără derivă sau afectată de efecte ale mediului și de alte perturbări și zgomote nedorite), cu excepția cazului în care măsurandul (adică, ceea ce este măsurat) variază în sine (stabilitate și robustețe).

4. Nivelul semnalului de ieșire al traductorului variază proporțional cu nivelul semnalului măsurandului (liniaritate statică).

5. Conexiunea unui dispozitiv de măsurare nu denaturează măsurandul în sine (efectele de încărcare sunt absente și impedanțele sunt adaptate; a se vedea capitolul 4).

6. Consumul de energie este mic (impedanță mare de intrare; vezi Capitolul 4).

Toate aceste proprietăți se bazează pe caracteristici dinamice și, prin urmare, pot fi explicate în raport cu comportamentul dinamic al dispozitivului de măsurare. În special, subiectele 1 ... 4 pot fi specificate în funcție de răspunsului dispozitivului, fie în domeniu-timp, fie în domeniu-frecvență. Subiectele 2, 5 și 6 pot fi specificate folosind caracteristicile impedanței dispozitivului.

5.2 Linearitate