MRE (3. letnik)

MERITVE V ELEKTROTEHNIKI

Uvod - osnovni pojmi

Cilji:

Meja napake (1)

Cilji:

Vaja 1

Izračunajte absolutno in realtivno mejo napake opravljene na neki meritvi z danima analognima inštrumentoma. 

Ustrezno odčitajte:

Za izračun uporabite enačbe:

Naloga 1

Na enosmerni vir napajanja (24 V) priključite žarnico ter analogna A- in V-meter (jih sami izberete v kabinetu iz omarce). Bodite pozorni na vrsto vezave (zaporedna/vzporedna), izbira priključkov ter merilno območje in polariteto inštrumenta. Celotno vezje smete priključiti šele takrat, ko ga učitelj pregleda.
KAJ MERITE? Merite tok iz napajanja in napetost na žarnici. 

Narišite:

Izmerite/izračunajte (najprej v zvezek): 

Fotografirajte vaša merilna inštrumenta. 

Izdelajte: po skupinah izdelajte tehnično dokumentacijo (v WORD-u), ki vsebuje: naslov naloge, predmet, imena in priimke dijakov, tekst/navodila naloge, vezalno shemo (EasyEDA ali drugi program), postopek računanja iskanih veličin, fotografije inštrumentov (predvsem kaj kaže skala na inštrumentu ter vidno mora biti merilno območje). Upoštevajte pravila za zapis veličin!

Čas za izdelavo naloge: 2 šolski uri. Pripomočki: Analogni inštrumenti, žarnice, napajanje, vezice, računalnik (Word, Teams), pisala, zvezek, kalkulator, telefon za zajem fotografij.  Delo po skupinah (cca. 4 do 5 skupin!).

Meja napake (2)

Cilji:

Vaja 2

Izračunajte absolutno in realtivno mejo napake opravljene na neki meritvi z danima digitalnima inštrumentoma. 

Ustrezno odčitajte:

Za izračun absolutne meje napake uporabite enačbe, ki so podane v vaših specifikacijah merilnega inštrumenta! (VOLTCRAFT VC820 ...) Za relativno mejo napake pa uporabite splošno enačbo!

Naloga 2

Na enosmerni vir napajanja (24 V) priključite žarnico ter digitalna A- in V-meter (jih sami izberete iz škatle). Bodite pozorni na vrsto vezave (zaporedna/vzporedna), izbira priključkov ter merilno območje in polariteto inštrumenta. Napajanje samega vezja smete priključiti šele takrat, ko ga učitelj pregleda.

Narišite:

Izmerite/izračunajte: 

Izdelajte: po skupinah tehnično dokumentacijo (v WORD-u), ki vsebuje: naslov naloge, predmet, imena in priimke dijakov, tekst/navodila naloge, vezalno shemo (EasyEDA ali drugi program), postopek računanja iskanih veličin, fotografije inštrumentov (predvsem kaj kaže skala na inštrumentu ter vidno mora biti merilno območje). Upoštevajte pravila za zapis veličin!

Čas za izdelavo naloge: 2 šolski uri. Pripomočki: Digitalni inštrumenti, žarnice, napajanje, vezice, računalnik (Word, Teams), pisala, zvezek, kalkulator, telefon za zajem fotografij. Delo po skupinah (cca. 4 do 5 skupin!).

Podajanje merilnih rezultatov

Cilji:

Vaja 3

Izmerjenim vrednostim vaje 1 in 2  analgonima in digitalnima A- in V-metra zapišite merilni rezultat (V ZVEZEK) kot:

a) (zaokrožena) izmerjena vrednost +/- negotovost,
b) v obliki intervala.

Postopek: 

1. določite merilno negotovost U ,
2. usterzno zaokrožite izmerjeno vrednost xi ,
3. zapišite merilni rezultat kot vsota/razlika (+/-) zaokrožene izmerjene vrednosti in negotovosti,
4. zapišite isti merilni rezultat v obliki intervala.

(vse korake ponovite še za preostale 3 merilne inštrumente). POMOČ: Rešen primer

Naloga 3

Na enosmerni vir napajanja (24 V) priključite žarnico in merite napetost na njej z digitalnim V-meterom ter tok iz napajanja z analognim A-metrom (jih sami izberete iz škatle). Bodite pozorni na vrsto vezave (zaporedna/vzporedna), izbira priključkov ter merilno območje in polariteto inštrumenta. Napajanje smete priključiti šele takrat, ko učitelj pregleda sestavljeno merilno vezje.

Narišite:

Izmerite/izračunajte: 

Izdelajte: po skupinah tehnično dokumentacijo (v WORD-u), ki vsebuje: naslov naloge, predmet, imena in priimke dijakov, tekst/navodila naloge, vezalno shemo (EasyEDA ali drugi program), postopek računanja iskanih veličin, fotografije inštrumentov (predvsem kaj kaže skala na inštrumentu ter vidno mora biti merilno območje). Upoštevajte pravila za zapis veličin!

Čas za izdelavo naloge: 2 šolski uri. Pripomočki: Digitalni in analogni inštrumenti, žarnice, napajanje, vezice, računalnik (Word, Teams), pisala, zvezek, kalkulator, telefon za zajem fotografij. Delo po skupinah (cca. 4 do 5 skupin!).

Historgram

Cilji:

Naloga 4

Izmerjenim vrednostim iz nalog 1, 2 in 3 izdelajte:

a) tabeli frekvenc za TOK in NAPETOST,
b) in histograma za TOK in NAPETOST.

Postopek: 

1. svoje meritve vnesite v spletno tabelo,
2. ko so vse skupine napisale svoje meritve, zapišite tabelo izmerjenijh vrednosti, posebej za napetost in posebej za tok;
2. v zvezke zapišite najmanjšo in največjo vrednost pri obeh meritvah (za napetost in tok),
3. območje med tema vrednostima razdelite na določeno število razredov (med 5 in 7 razredov, sami si izberete),
4. zapišite tabeli frekvenc,
5. narišite histograma iz tabeli frekvenc. 

Najprej nalogo rešite v zvezek, šele nato izdelate dokumentacijo (uporaba WORD-a in EXCEL-a!) ter oddate kot PDF datoteko v TEAMS-e. Samostojno delo.

Merjenje upornosti po UI in IU metodi

Cilji:

Št. ur za snov: 6 šolskih ur. Način dela: v skupinah. Oblika ure: pisna navodila, menorstvo.

Naloga 5 (1. del)

Za opravljanje naloge potrebujete: 2 upora (en med 50E in 200E, drugi med 10K in 200K), digitalni V-meter, analogni A-meter, dodatni V-meter (poljubna izvedba), enosmerno napajanje 5 V, vezice, zvezek, kalkulator, pisalo.

Natančna navodila: TUKAJ.

Naloga 5 (2. del)

Za opravljanje naloge potrebujete: 2 upora (en med 50E in 200E, drugi med 10K in 200K), digitalni V-meter, analogni A-meter, dodatni A-meter (poljubna izvedba), enosmerno napajanje 5 V, vezice, zvezek, kalkulator, pisalo.

Natančna navodila: TUKAJ.

Merjenje moči, induktivnosti in kapacitivnosti

Cilji:

Št. ur za snov: 10 šolskih ur

Način dela: v skupinah

Oblika ure: pisna navodila, menorstvo, delo na učnih pripomočkih.

Pripomočki: Glej podrobna navodila naloga 6 (spodaj) za posamezno meritev. 

Naloga 6

Izvedite zahtevane meritve za posamezno veličino (moč, induktivnost, kapacitivnost) ter dokumentacije v PDF obliki. 

Naloge: MAPA.

Dokumentacija vsebuje:

Merjenje napetosti z Arduino

Cilji:

Št. ur za snov: 6 šolskih ur.
Način dela: v skupinah.
Oblika ure: pisna navodila, menorstvo, reševanje v zvezkih, pisanje teh. dokumentacije.
Pripomočki: Arduino UNO, potenciometer, upori, vezice, V-meter. 

Naloga 7

Natančna navodila: TUKAJ.

Tehnično dokumentacijo (PDF, video) oddate v TEAMS-e.

Merjenje temperature z Arduino

Cilji:

Št. ur za snov: 6 šolskih ur.
Način dela: v skupinah.
Oblika ure: pisna navodila, menorstvo, reševanje v zvezkih, pisanje teh. dokumentacije.
Pripomočki: Arduino UNO, NTC upori, upori, vezice, V-meter. 

Naloga 8

Natančna navodila: 1. del, 2. del in 3. del.

Merjenje toka, elektrine in el. energije z Arduino

Cilji:

Št. ur za snov: 6 šolskih ur.
Način dela: v skupinah.
Oblika ure: pisna navodila, menorstvo, reševanje v zvezkih, pisanje teh. dokumentacije.
Pripomočki: Arduino UNO, shunt upor, upori, vezice, V-meter in A-meter.

Naloga 9

Natančna navodila: TUKAJ.

Galvansko ločevanje signalov

Cilji:

Št. ur za snov: 6 šolskih ur.
Način dela: v skupinah.
Oblika ure: pisna navodila, menorstvo, reševanje v zvezkih, pisanje teh. dokumentacije.
Pripomočki: Arduino UNO, 4- in 8- pinski optični sklopnik, upori, vezice, LED dioda, V-meter.

Naloga 10

Natančna navodila TUKAJ.

Izdelava samostojne merilne naprave*

Cilji:
- izbrano fizikalno veličino meriti z ustreznim senzorjem,
- pretvorjeno fizikalno veličino umeriti v programski kodi (C++),
- izdelati prikaz fizikalne veličine (OLED, LCD, LED diode, 8-seg. prikazovalnik ...),
- izdelati prijektno dokumentacijo v GITHUB spletni platformi,
- ovrednotiti in umeriti merilno napravo z referenčno precizno merilno napravo.

Čas za izdelavo naloge: 3 mesece; metodologija dela: projektno* delo; učni pripomočki: Arduino Uno, senzorji, protoboard, prikazovalniki, programsko orodje Arduino IDE, splet, PC.

Projektna naloga - NAVODILA

S pomočjo Arduina in ustreznih senzorjev ter vezja skonstruirajte samostojno napravo za merjenje in prikaz izbrane fizikalne veličine:

a) Temperatura in vlago(v °C in %)
b) Sila (v N)
c) Tlak v tekočini (v Bar),
d) Vlažnost zemlje/zraka (v %),
e) Osvetljenost/svetilnost (v Lux),
f) Jakost mag. polja (B, H),
g) Detekcijo kovine/snovi (da/ne),
h) Hitrost/smer vetra (km/h, m/s, vozlov),
i) Razdalja (cm),
j) Pospeška (g, 2g, 4g, 8g),
k) Kota (v °).
l) drugo ...

Veličine se morajo izpisati na primernem LCD zaslonu ali OLED prikazovalniku v realnem času in imeti usterzne enote. 

V spletno bazo GitHub kreirajte REPOZITOR z imenom projekta (npr. Arduino merjenje tlaka):

1. V README.md zapišite kratek opis delovanja/koncepta meritve in naprave [5%]
2. V README.md vpišite kosovnico (seznam VSEH uporabljenih materialov in komponent). [15%]
3. V repozitor prenesite sliko vezalne sheme (Fritzing ali EasyEDA --> shematic!). [20%]
4. V repozitor vstavite PDF datoteko (word, enačba) za izračune za posamezne komponente elektronskega vezja (za upore, tranzistorje, releje itd). [10%]
5. V repozitor vstavite datoteko .ino (vašo končno C++ kodo programa) .[10%]
6. V repozitor vstavite videoposnetek delovanja merilne naprave. [20%]
7. Komentar na delovanje in ocena natančnosti delovanja (glede na referenčne vrednosti izmerjene z drugimi napravami), predlagane izboljšave, postopek kalibracije senzorja itd. vnesite še na koncu datoteke README.md [20%]