PLOSKOVNO BREZKONTAKTNO MERJENJE TEMPERATURE

Podobni dokumenti
Microsoft Word - CNC obdelava kazalo vsebine.doc

InfrardeĊe merjenje temperature

NEVTRIN d.o.o. Podjetje za razvoj elektronike, Podgorje 42a, 1241 Kamnik, Slovenia Telefon: Faks.: in

Analiza vpliva materiala, maziva in aktuatorja na dinamiko pnevmatičnega ventila

DES

IR termometer testo 830 testo 830 hiter, za brezkontaktno merjenje površinske temperature Merjenje z laserskim pointerjem za natančno merjenje tudi na

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

Poskusi s kondenzatorji

KRMILNA OMARICA KO-0

LABORATORIJSKE VAJE IZ FIZIKE

Področje uporabe

7. VAJA A. ENAČBA ZBIRALNE LEČE

Overview

Navodila za uporabo Mini prenosna HD kamera s snemalnikom

ISOFT , računalniški inženiring

Microsoft PowerPoint - OVT_4_IzolacijskiMat_v1.pptx

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_ junij 2013_pola1 in 2

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO VISOKOŠOLSKI STROKOVNI ŠTUDIJ Elektrotehnika Močnostna elektrotehnika PO

101353_-an-01-sl-_vbodni_termometer

Univerza v Ljubljani

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_11. junij 2104

innbox_f60_navodila.indd

Univerza v Ljubljani FAKULTETA ZA RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Tržaška c. 25, 1000 Ljubljana Realizacija n-bitnega polnega seštevalnika z uporabo kvan

Upravljanje sistema COBISS Navodila za uporabo tiskalnika CITIZEN S310II V1.0 VIF-NA-27-SI

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

Poročilo za 1. del seminarske naloge- igrica Kača Opis igrice Kača (Snake) je klasična igrica, pogosto prednaložena na malce starejših mobilnih telefo

Navodila za pripravo oglasov na strani Med.Over.Net v 2.2 Statistično najboljši odziv uporabnikov je na oglase, ki hitro in neposredno prenesejo osnov

DES11_realno

Diapozitiv 1

Microsoft PowerPoint - Sirikt-SK-FV.ppt

Microsoft Word doc

Base NET.cdr

No Slide Title

DES11_vmesniki

Navodila za uporabo Mini snemalnik

RAM stroj Nataša Naglič 4. junij RAM RAM - random access machine Bralno pisalni, eno akumulatorski računalnik. Sestavljajo ga bralni in pisalni

Navodila za programsko opremo FeriX Namestitev na trdi disk Avtor navodil: Martin Terbuc Datum: December 2007 Center odprte kode Slovenije Spletna str

Naloge 1. Dva električna grelnika z ohmskima upornostma 60 Ω in 30 Ω vežemo vzporedno in priključimo na idealni enosmerni tokovni vir s tokom 10 A. Tr

Microsoft Word - EV-2-projekt.doc

Microsoft Word - M docx

OBČUTEK TOPLINE ZA DOBRO POČUTJE OLJNI RADIATORJI gorenje.si

PRILOGA II Obrazec II-A Vloga za pridobitev statusa kvalificiranega proizvajalca elektri ne energije iz obnovljivih virov energije 1.0 Splošni podatki

SLO NAVODILA ZA UPORABO IN MONTAŽO Kat. št.: NAVODILA ZA UPORABO Laserliner tester napetosti AC tive Finder Kataloška št.: 12 3

10108-Bench-mark-brochure-6pg.indd

Microsoft Word - CelotniPraktikum_2011_verZaTisk.doc

an-01-Stikalo_za_luc_za_na_stopnisce_Zamel_ASP-01.docx

PowerPointova predstavitev

Microsoft Word - CNR-BTU3_Bluetooth_vmesnik

Tehnologija poročena z obliko. Grelnik je končno postal oblikovalski predmet in postaja junak novega domačega okolja. SELECTION 2016

Poročilo o praktičnem usposabljanju z delom - PUD DIJAK: Ime in priimek: Naslov: Elektronski naslov: Telefon: Izobraževalni program (obkroži): - tehni

BeoLab 12 BeoLab 12 2 BeoLab 12 3

Document ID / Revision : 0519/1.3 ID Issuer System (sistem izdajatelja identifikacijskih oznak) Navodila za registracijo gospodarskih subjektov

an-01-sl-Temperaturni_zapisovalnik_podatkov_Tempmate.-S1.docx

NAVODILO ZA UPORABO APARATA CETI MAX MONO Monokularni biološki mikroskop Kratka navodila za rokovanje z instrumentom. Pred uporabo dobro preberi tudi

Microsoft Word - NAVODILA ZA UPORABO.docx

SLO NAVODILA ZA UPORABO IN MONTAŽO Kat. št.: NAVODILA ZA UPORABO Merilnik ogljikovega monoksida Testo Kataloška št.: 10 1

Spoznajmo PowerPoint 2013

Poročilo projekta : Učinkovita raba energije Primerjava klasične sončne elektrarne z sončno elektrarno ki sledi soncu. Cilj projekta: Cilj našega proj

MB_Studenci

PodroĊje uporabe

Uporaba OVE v stavbah

NAVODILA ZA UPORABO K01-WIFI Hvala, ker ste se odločili za nakup našega izdelka. Pred uporabo enote skrbno preberite ta Navodila za uporabo in jih shr

Vostro 430 Informacijski tehnični list o namestitvi in funkcijah

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Tomaž Bratuša MERJENJE IN PRIKAZOVANJE DELOVNIH PARAMETROV MOTORNEGA KOL

Microsoft Word - PREDMETNIK_1_2_3_2015.doc

Diapozitiv 1

STAVKI _5_

seminarska_naloga_za_ev

VAJE RID 1 (4), program PTI, šol

DCS-2330L_A1_QIG_v1.00(EU).indd

M-Tel

Microsoft Word - CNR-MPV2 Quick Guide_SI

VIDEOANALIZA GIBANJ Za kratke projektne naloge lahko dijaki z domačimi digitalnimi fotoaparati posnamejo nekaj sekundne videofilme poljubnih gibanj. U

10. Meritev šumnega števila ojačevalnika Vsako radijsko zvezo načrtujemo za zahtevano razmerje signal/šum. Šum ima vsaj dva izvora: naravni šum T A, k

MERJENJE GORIŠČNE RAZDALJE LEČE

Microsoft Word doc

Microsoft Word doc

UPS naprave Socomec Netys PL (Plug in) UPS naprava Socomec Netys PL moč: 600VA/360W; tehnologija: off-line delovanje; vhod: 1-fazni šuko 230VAC; izhod

ELEKTRONIKA ŠTUDIJ ELEKTRONIKE

Microsoft Word - A-3-Dezelak-SLO.doc

INFORMATOR BIROKRAT 1/2011

NETGEAR R6100 WiFi Router Installation Guide

MJK je specializiran proizvajalec merilne in nadzorne opreme za vodovode in čistilne naprave. Z izkušnjami, ki jih jamči 35 letna tradicija in z osred

Turingov stroj in programiranje Barbara Strniša Opis in definicija Definirajmo nekaj oznak: Σ abeceda... končna neprazna množica simbolo

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

Microsoft PowerPoint - DPN_II__05__Zanesljivost.ppt [Compatibility Mode]

AME 110 NL / AME 120 NL

Microsoft Word doc

Prekinitveni način delovanja PLK Glavni program (OB1; MAIN) se izvaja ciklično Prekinitev začasno ustavi izvajanje glavnega programa in zažene izvajan

Excel 2016

Logični modul LOGO!

ŠTEVCI PROMETA IN NJIHOVA UPORABA ZA NAMENE STATISTIK ČRT GRAHONJA

PowerPointova predstavitev

SLO NAVODILA ZA UPORABO IN MONTAŽO Kat. št.: NAVODILA ZA UPORABO Avtomobilska kamera Prestigio Roadrunner 300 Kataloška št.: 1

Gospodarjenje z energijo

Orodje za izvoz podatkov

Šolski center celje

Vaja 2 Virtualizacija fizičnih strežnikov in virtualni PC A. Strežnik Vmware ESX Namestitev strežnika VMware ESX 3.5 na fizični strežnik 2. Nas

Transkripcija:

Jožef Plavec PLOSKOVNO BREZKONTAKTNO MERJENJE TEMPERATURE Diplomsko delo Maribor, september 2010

I Diplomsko delo univerzitetnega strokovnega študijskega programa PLOSKOVNO BREZKONTAKTNO MERJENJE TEMPERATURE Študent: Študijski program: Smer: Mentor: Somentor: Joţef Plavec UN ŠP Elektrotehnika Elektronika doc. dr. Iztok Kramberger doc. dr. Mitja Solar Maribor, september 2010

II

III ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Iztoku Krambergerju za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela. Prav tako se zahvaljujem somentorju doc. dr. Mitju Solarju. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij.

IV PLOSKOVNO BREZKONTAKTNO MERJENJE TEMPERATURE Ključne besede: merjenje temperature, infrardeče, senzorji, koordinatni sistem, koračni motor, računalniški vmesnik UDK: 536.5:004.451.25(043.2) Povzetek V diplomskem delu je opisana izgradnja in delovanje ploskovnega merilnika temperature. Ta merilnik temperature se bo uporabljal za zajem temperaturnih slik elektronskih vezij. Za merjenje temperature je bil uporabljen brezkontaktni infrardeči (IR) merilnik temperature. Opisano je delovanje in uporaba takih merilnikov. Izdelan je bil krmilni sistem za premikanje dvoosnega koordinatnega pogonskega sistema. Ta krmilni sistem temelji na Atmel-ovem mikrokrmilniku in integriranem vezju za kontrolo koračnih motorčkov podjetja Texas Instruments. Za ta krmilni sistem se je napisala programska koda. Za vodenje, prikaz in shranjevanje meritev, je bil izdelan uporabniški vmesnik za osebni računalnik.

V SURFACE NON-CONTACT TEMPERATURE MEASUREMENT Key words: temperature measurement, infrared, sensors, coordinate system, stepping motor, computer interface UDK: 536.5:004.451.25(043.2) Abstract The diploma work describes the construction and operation of a device for surface temperature measurement. This device will be used for capturing temperature images of electronic circuits. For measuring the temperature a non-contact infrared (IR) temperature sensor was used. The operation and use of such sensors is described. We have developed a control system for moving a biaxial coordinate propulsion system. This control system is based on an Atmel microcontroller and an integrated circuit for controlling stepper motors by Texas Instruments. A software code was written for this control system. For the management, presentation and storage of measurements, a user interface was designed for a personal computer.

VI VSEBINA 1 UVOD... 1 2 BREZKONTAKTNO MERJENJE TEMPERATURE... 2 2.1 PRINCIP DELOVANJA... 2 2.2 ZAZNAVNO PODROČJE MERJENJA... 2 2.3 PROBLEMI INFRARDEČEGA MERJENJA TEMPERATURE... 3 2.4 DEFINICIJA SEVALNOSTI... 4 2.5 PRIMERI UPORABE... 4 3 OPIS SISTEMA... 5 3.1 MEHANSKI DEL SISTEMA... 5 3.2 KRMILNO VEZJE KOORDINATNEGA SISTEMA... 6 3.3 BREZKONTAKTNI MERILNIK TEMPERATURE CT-SF22-C3... 7 3.4 PROGRAMSKA KODA KRMILNEGA VEZJA... 9 3.5 RAČUNALNIŠKI VMESNIK... 10 4 MERITVE IN REZULTATI... 13 4.1 MERITEV TEMPERATURE MERILNE PLOSKVE... 13 4.2 ČAS ZAJEMA CELOTNE TEMPERATURNE SLIKE... 15 4.3 MERITEV RAZLOČLJIVOSTI... 15 4.4 PORABA ENERGIJE SISTEMA... 16 5 SKLEP... 17 6 LITERATURA... 18 7 PRILOGE... 19 7.1 VEZALNA SHEMA KRMILNEGA VEZJA... 19 7.2 TISKANINA KRMILNEGA VEZJA... 20 7.3 SEZNAM SLIK... 21 7.4 NASLOV ŠTUDENTA... 21 7.5 KRATEK ŢIVLJENJEPIS... 22

VII UPORABLJENE KRATICE IR infrardeče (Infrared) IC integrirano vezje (Integratec Circuit) PC osebni računalnik (Personal Computer) USB univerzalni zaporedni vmesnik (Universal Serial Bus) UART univerzalni asinhroni sprejemnik/oddajnik (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) CSV ločeno z vejico (Comma Separated Values) JPEG rastrski slikovni format (Joint Photographic Experts Group) 1WIRE komunikacija preko ene linije

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 1 1 UVOD Brezkontaktni infrardeči (IR) merilniki temperature se uporabljajo na področjih, kjer z običajnimi merilniki temperature ne moremo dostopati. Ti merilniki omogočajo merjenje temperature na daljavo. V današnjem času so ţe na voljo taki merilniki, kateri merijo temperaturo celotnih ploskev in to prikaţejo na zaslonu, kot raznobarvno sliko. Take naprave se imenujejo termokamere. Odločili smo se, da bomo sami naredili sistem za ploskovno merjenje temperature. Za ta namen bomo uporabili IR senzor, ki meri temperaturo samo na eni točki merjenega objekta. Senzor bomo morali premikali po določenem območju. Za ta namen bomo uporabili dvoosni koordinatni pogonski sistem. Za pogonski sistem bo potrebno izdelati krmilno vezje in ga sprogramirati. Ustvariti se bo moral računalniški vmesnik, ki bo moral omogočati vodenje, prikaz in shranjevanje meritev. V drugem poglavju je naveden princip delovanja IR merilnikov temperature in nekaj splošnih informacij o njih. Tretje poglavje obsega celoten opis sistema od montaţe mehanskega dela preko načrtovanja in izdelave krmilnega vezja, ki bo pomikal senzor, do pisanja programske kode za krmilje in računalniški vmesnik. Četrto poglavje je najpomembnejše, saj vsebuje rezultate izvedenih meritev na sistemu. Izmerili bomo temperaturo ploskve, kar je glavni namen izdelave tega diplomskega dela. Izmerili bomo tudi razločljivost pomika koračnih motorjev, porabo, itd. V zadnjem poglavju bo navedeno, kaj smo storili in kakšne so moţnosti izboljšave sistema.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 2 2 BREZKONTAKTNO MERJENJE TEMPERATURE 2.1 Princip delovanja Toplota je elektromagnetno valovanje, katerega valovne dolţine se nahajajo nad vidnim spektrom svetlobe, imenovanim infrardeči spekter. Vsa telesa, ki imajo temperaturo višjo od absolutne ničle (0 K), sevajo toploto. Višja je temperatura nekega telesa, večje je njegovo sevanje v infrardečem (IR) spektru elektromagnetnega valovanja in manjše so najbolj zastopane valovne dolţine. Zaradi tega je človek zmoţen videti snovi, ki imajo visoko temperaturo (primer talina ţeleza). Telo, ki seva toploto, ima pri neki valovni dolţini v IR spektru svoj maksimum. Ta valovna dolţina (λ m ) je odvisna od temperature in produkt teh dveh je konstanten. To zvezo podaja Wienov zakon: 2.2 Zaznavno področje merjenja Zaznavno področje nam podaja velikost pike na merjenem objektu, v kateri se meri temperatura. Velikost pike je odvisna od uporabljenega infrardečega temperaturnega tipala. Ta vrednost je podana kot razmerje med oddaljenostjo tipala od merjenega objekta (D) in premerom pike (S).

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 3 Primer zaznavnega področja: Pomen: na razdalji 20mm od objekta ima pika premer 10mm Slika 2.1: Zaznavno področje IR senzorja temperature 2.3 Problemi infrardečega merjenja temperature Merjenje temperature je eno najzahtevnejših merjen. Pri merjenju moramo upoštevati razne okoljske dejavnike in med izvajanjem meritev zagotoviti njihovo stabilnost. Kvalitetni infrardeči senzorji temperature dosegajo ločljivosti med 0,1 in 0,2 C, najkvalitetnejši doseţejo ločljivosti pod 0,03 C. Sevanje, ki ga zazna tako tipalo, je posledica dejanske temperature merjenega objekta, atmosferskih vplivov, drugih absorbcijsko sevalnih lastnosti objekta ter parametrov okolice. Izmerjena temperatura je odvisna še od nekaterih drugih parametrov, kot so oddaljenost objekta od tipala, projekcijskega kota, vlaţnosti, temperature okolice na strani objekta in tipala ter lastnosti optike tipala.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 4 2.4 Definicija sevalnosti Sevalnost materiala je odvisna od njegove temperature in oddajne sposobnosti elektomagnetnega valovanja. Podaja se v razponu od 0 do 100%. Črno telo je idealen vir sevanja, zato ima sevalnost 1,0. Ogledalo ima sevalnost nekje okrog 0,1. Če na IR merilniku temperature nastavimo preveliko vrednost sevalnosti, bo ta pokazal temperaturo objekta niţjo, kot jo dejansko ima. Pri tem je predpostavka, da ima objekt višjo temperaturo od okolice. Ko pa je nastavljena sevalnost prenizka, začne na prikazano temperaturo vplivati sevanje iz okolice. Iz teh razlogov moramo biti previdni pri nastavljanju sevalnosti. 2.5 Primeri uporabe Infrardeča tipala temperature se uporabljajo na najrazličnejših področjih. Nekatera področja uporabe: - merjenje toplotnih izgub stavb, - iskanje toplotnih mostov in vlaţnih mest, - ugotavljanje kakovosti izolacijskih materialov, - proizvodnja in distribucija električne energije - pregledi in nadzorovanje generatorjev, napetostnih regulatorjev, relejev, transformatorjev, stikališč, toplotnih izmenjevalcev, hladilnih stolpov, visoko in nizkonapetostnih linij, kablov, - proizvodnja v ţelezarnah, v plavţih, vroče valjanje, - iskanje preţivelih v elementarnih nesrečah in v gorečih stavbah, itd.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 5 3 OPIS SISTEMA Sistem smo razčlenili na pet podpoglavij. Prva tri zajemajo predstavitev mehanskega dela sistema, načrtovanje in izdelavo krmilnega vezja ter opis uporabljenega brezkontaktnega IR merilnika temperature. Zadnji dve podpoglavji predstavita programsko kodo, katera je bila napisana za krmilno vezje, in izdelan uporabniški vmesnik za osebni računalnik. 3.1 Mehanski del sistema Mehanski del sistema je sestavljen iz koordinatnega pogonskega sistema risalnika, dveh končnih stikal za zaznavanje začetne pozicije in pritrdilnega mesta za IR temperaturni senzor. Prej navedene sestavne dele smo pritrdili na ploščo pleksi stekla. Do vseh komponent smo napeljali dovodne in odvodne povezave. Koračna motorčka in končni stikali sta priključeni na krmilno vezje. Temperaturni senzor uporablja za delovanje svojo elektroniko. Na spodnji sliki je prikazan mehanski del sistema. Slika 3.1: Zgradba dvoosnega koordinatnega pogonskega sistema

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 6 3.2 Krmilno vezje koordinatnega sistema Krmilno vezje smo sami načrtovali in izdelali. Slika 3.2: Krmilno vezje Napajanje 8-38V K1 Končni stikali K2 *1 DRV8811 M1 PC računalnik USB USB to USART FT232RL USART Mikrokrmilnik ATMega8 Koračna motorčka *1 DRV8811 M2 Napajanje 5V iz USB 1WIRE Krmilnika za koračne motorčke Koordinatni sistem KRMILNO VEZJE Temperaturni senzor DS1820 *1: STEP, DIR, ENABLE Slika 3.3: Blokovna shema krmilnega vezja Za mikrokrmilnik smo izbrali Atmel-ov mikrokrmilnik ATMega8. Ta krmilnik zadošča našim potrebam za izvedbo tega sistema. Za komunikacijo z osebnim računalnikom smo izbrali zaporedno vodilo UART (Universal asynchronous receiver/transmitter). Ker večina

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 7 današnjih osebnih računalnikov več nima zaporednega vmesnika, smo na vezje dodali integrirano vezje (IC) FT232RL. To vezje omogoča pretvorbo med USB (Universal Serial Bus) in UART vodilom. Za vodenje koračnih motorčkov smo izbrali IC podjetja Texas Instruments DRV8811. Ta IC omogoča enostavno vodenje koračnih motorčkov, ker za delovanje potrebuje samo tri kontrolne signale korakaj (STEP), smer (DIRECTION) in omogočitev (ENABLE). Na tiskano vezje je moţen priklop temperaturnega senzorja DS1820, kateri uporablja za komunikacijo z mikrokrmilnikom samo en signal (1WIRE). Logika vezja se napaja preko 5V napajanja USB-ja. Za napajanje koračnih motorjev moramo priklopiti ločeno napajanje, ki je lahko med 8 in 38V. 3.3 Brezkontaktni merilnik temperature CT-SF22-C3 Proizvajalec IR senzorja temperature CT-FS22-C3 je podjetje Micro-Epsilon. Senzor spada v CT serijo. Ta serija ima zelo široko temperaturno območje merjenja. Slika 3.4: IR senzor temperature in njegova elektronika

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 8 Lastnosti senzorja CT-SF22: - temperaturno območje: -50 975 C - spektralno območje: 8 14µm - optična razločljivost: 22:1 - natančnost: ±1 C - razločljivost: 0,1 C - odzivni čas: 150ms Slika 3.5: Zaznavno področje senzorja CT-SF22-C3 Senzorju se lahko spreminjajo nastavitve preko vgrajenih programskih tipk ali preko zaporednega vmesnika. Za nastavljanje nastavitev preko zaporednega vmesnika so podani naslednji ukazi v šestnajstiški obliki: - branje temperature objekta: 0x01 - branje temperature glave senzorja: 0x02 - branje nastavljene sevalnosti : 0x04 - branje nastavljene transmisije 1 : 0x05 - nastavitev sevalnosti: 0x84 - nastavitev transmisije: 0x85 Ko pošljemo ukaz za nastavitev sevalnosti ali transmisije sledi ukazu dvozloţna vrednost le te. Primer nastavitve sevalnosti: 1 Prepustnost svetlobe skozi nek objekt

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 9 3.4 Programska koda krmilnega vezja Za krmilno vezje smo napisali programsko kodo, ki omogoča komunikacijo z osebnim računalnikom in kontrolo koračnih motorjev. Za pisanje kode smo izbrali programski paket WinAVR. Koda je napisana v programskem jeziku C. START BRANJE UKAZA»r«DA PREMIK V ZAČETNO LEGO NE»p«DA BRANJE TOČKE POMIK NA TOČKO NE»t«DA POŠLJI TEMPERATURO NE Slika 3.6: Delni diagram potega programa krmilnega vezja Ko se program zaţene, čaka na vnos ukaza preko UART-a. Po sprejetem ukazu začne z izvajanje akcije, za katero je dobil ukaz. Če program dobi ukaz»r«, začne gibati obe osi koordinatnega sistema proti izhodiščni legi. Izhodišče se zazna preko končnih stikal. Pri ukazu»p«, ki pomeni postavitev na določeno točko, program najprej prebere iz UART-a koordinate točke. Po sprejetju teh koordinat pomakne koordinatni sistem na tisto pozicijo. Ob sprejetju ukaza»t«program vrne prebrano temperaturo iz senzorja DS1820.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 10 Programska koda omogoča: - postavitev koordinatnega sistema v začetno lego, - premik na vneseno točko, - premik grede na vneseno spremembo pozicije, - premik obeh osi naprej in nazaj po celotni dolţini, - branje trenutne pozicije, - branje temperature z DS1820. Znaki ukazov za izvedbo določene akcije: -»r«postavitev koordinatnega sistema v začetno lego, -»p«premik glede na vneseno točko, -»d«premik glede na vnos delte, -»x«premik osi X po celotni dolţini naprej od začetne pozicije, -»w«premik osi X po celotni dolţini nazaj do začetne pozicije, -»y«premik osi Y po celotni dolţini naprej od začetne pozicije, -»q«premik osi Y po celotni dolţini nazaj do začetne pozicije, -»a«branje trenutne pozicije, -»t«branje temperature. Krmilno vezje po premiku koordinatnega sistema vedno odvrne»\0«. Za vnos točke ali delte se vedno prebereta 2 zloga za vsako koordinato. Številka točke ali delte pomeni število korakov, ki jih naj naredi koračni motor. 3.5 Računalniški vmesnik Za osebni računalnik smo izdelali uporabniški vmesnik, kateri bo uporabljen za delo s tem merilnim sistemom. Vmesnik omogoča prikaz meritev, njihovo obdelavo in shranitev. Vmesnik je bil zasnovan v programskem paketu Microsoft Visual Studio 2008, v C# programskem jeziku. Za laţje delo ima vmesnik grafično podobo, katera omogoča enostavno delo s sistemom. Spodaj je prikazano glavno okno tega vmesnika.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 11 Slika 3.7: Glavno okno uporabniškega vmesnika Strojna oprema komunicira z uporabniškim vmesnikom preko zaporednega vmesnika, ki je izveden preko USB povezave. Vmesnik omogoča premikanje koordinatnega sistema na več načinov. Premikamo ga lahko z vnosom koordinat mesta kam ga ţelimo postaviti, ali s preprostim klikom na ţeleno mesto v oknu prikaza temperaturne slike. Za potrebe meritev je moţno nastaviti razločljivost, s katero ţelimo meriti. Nastavimo lahko tudi povprečenje, kar pomeni, da izvedemo več meritev na enem mestu in nato prikaţemo povprečno vrednost teh meritev. Meritev začnemo izvajati s klikom na gumb Start. Ko sistem konča merjenje temperature celotne ploskve, prikaţe rezultat kot sliko na zaslonu. Merilne podatke shranjuje kot tabelo. Primer prikaza rezultata meritve je viden na zgornji sliki glavnega okna vmesnika. Desno spodaj v vmesniku spreminjamo temperaturno skalo, katero program uporablja za risanje temperaturne slike ploskve.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 12 Merilne rezultate lahko shranimo in ponovno odpremo. Program shranjuje rezultate v datoteko končnice CSV, kar pomeni ločeno z vejico (Comma Separated Values). Odpiranje takih datotek omogoča enostavna beleţnica ali program Microsoft Office Excel. V Excelu je moţna analiza podatkov kot na primer računanje povprečja, določanje maksimalne ali minimalne temperatur, itd.. Program shranjuje tudi prikazano temperaturno sliko kot JPEG slikovno datoteko. Spodnja slika prikazuje shranjene merilne podatke kot CSV datoteko, odprto v programu Excel. Slika 3.8: Oblika shranitve merilnih rezultatov

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 13 4 MERITVE IN REZULTATI 4.1 Meritev temperature merilne ploskve Izmerili smo temperaturno sliko elektro-keramične kuhalne plošče, ker je to lep primer različno porazdeljene temperature po ploskvi. Razločljivost je bila nastavljena na 5mm. Prva meritev je bila izvedena na hladni površini. Slika 4.1: Hladno stanje kuhalne plošče

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 14 Nastavljeni meji prikazane temperature sta: zgornja meja: 30 C spodnja meja: 20 C Kot vidimo na sliki je skoraj celotna ploskev enake temperature nekje 22 C. Druga meritev je bila izvedena po predhodnem vklopu kuhalne plošče. Slika 4.2: Segreto stanje kuhalne plošče Nastavljeni meji prikazane temperature sta: zgornja meja: 150 C spodnja meja: 20 C Na sliki je lepo vidna različna porazdelitev temperature. Na najhladnejšem mestu je temperature okrog 20 C, na najbolj vročem mestu, direktno nad keramično ploščo, je temperatura 150 C.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 15 4.2 Čas zajema celotne temperaturne slike Za meritev časa zajema smo v grafičnem vmesniku dodali kodo, katera nam je zabeleţila časa za začetek in konec izvajanja meritve. Hitrost zajema celotne slike smo izmerili pri razločljivosti 5mm na ploskvi velikosti 37cm krat 26cm. Ta razločljivost pomeni razliko med posameznimi merilnimi točkami na merilni ploskvi. Čas potreben za zajem celotne slike: Čas, ki bi ga potrebovali za meritev na ploskvi velikosti je. 4.3 Meritev razločljivosti Kot meritev razločljivosti smo izmerili moţnosti premikanja koračnih motorjev. Najprej smo izmerili dolţini, za koliko se lahko pomikata obe osi. Nato smo za krmilno vezje napisali naslednjo rutino, s katero smo prešteli, koliko korakov lahko naredita posamezna koračna motorja po svoji dolţini premika. START ŠTEVEC = 0 STIKALO ODPRTO NE DA NAREDI KORAK PRIKAŽI ŠTEVEC ŠTEVEC++ STOP Slika 4.3: Rutina za štetje korakov

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 16 Koordinatni sistem smo morali postaviti v maksimalno pozicijo in nato smo sproţili zgornjo rutino. Rutina pomika premično os do začetne lege, dokler se ne sproţi končno stikalo. Za vsak korak, katerega naredi koračni motor, se spremenljivka»števec«poveča za 1. Ta spremenljivka nam nato pove, koliko korakov lahko naredi posamezni motor. Dolţini premika osi: X os: Y os: Število moţnih korakov: po X osi: po Y osi: Izračunana razločljivost pomika po obeh oseh: 4.4 Poraba energije sistema Porabo energije smo izmerili za krmilno vezje, elektroniko senzorja in za oba aktivna koračna motorja. Poraba elektronike senzorja: Poraba logike krmilnega vezja: Poraba obeh aktivnih koračnih motorjev:

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 17 5 SKLEP Namen diplomske naloge je bil izdelati sistem, s katerim bomo brezkontaktno merili temperaturne razmere tiskanih vezij. V ta namen smo preučili delovanje brezkontaktnih IR merilnikov temperature. Sestavili smo sistem, ki premika IR temperaturni senzor po ploskvi. Za pogonski sistem smo izdelali krmilno vezje in zanj napisali programsko kodo v C programskem jeziku. V programskem paketu Microsoft Visual Studio 2008, smo izdelali uporabniški vmesnik v C# programske jeziku, ki omogoča vodenje, prikaz in shranjevanje meritev pridobljenih s tem merilnim sistemom. Z gotovim sistemom smo izmerili temperaturo ploskve. Na sistemu smo opravili meritve razločljivosti, časa zajetja celotne temperaturne slike ter njegove porabe. V takem stanju, kot je sistem sedaj, ni primeren za merjenje temperaturnih razmer tiskanih vezij z majhnimi elementi, ker leča IR senzorja ne omogoča tako majhne razločljivosti. V ta namen bi bilo potrebno uporabiti lečo, ki ima manjšo razločljivost.

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 18 6 LITERATURA [1] M. Solar, Meritve v elektroniki, 2. Izdaja, Zaloţništvo FERI, Maribor, 2007 [3] Texas Instruments, Stepper Motor Controller IC, DRV8811[Splet]. (Citirano: 09.09.2010) Dostopno na: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/drv8811.pdf [4] Atmel Corporation, AVR 8-bit Microcontroller, ATMega8[Splet]. (Citirano: 09.09.2010) Dostopno na: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2486.pdf [2] M. Lukeţič, Brezkontaktno merjenje temperature ter termovizija [Splet]. (Citirano: 09.09.2010) Dostopno na spletnem naslovu: [http://www.fkkt.unilj.si/attachments/dsk3544/brezkontaktno_merjenje_temp.pdf] [5] Micro-Epsilon, Infrared Sensors, CT-SF22-C3[Splet]. (Citirano: 09.09.2010) Dostopno na: http://www.micro-epsilon.com/download/manuals/man--thermometer- CT--en.pdf [6] Microsoft MSDN. Dostopno na: http://msdn.microsoft.com/en-us/default.aspx

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 19 7 PRILOGE 7.1 Vezalna shema krmilnega vezja Slika 7.1: Vezalna shema prvi del

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 20 Slika 7.2: Vezalna shema drugi del 7.2 Tiskanina krmilnega vezja Slika 7.3: Tiskanina krmilnega vezja

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 21 7.3 Seznam slik SLIKA 2.1: ZAZNAVNO PODROČJE IR SENZORJA TEMPERATURE... 3 SLIKA 3.1: ZGRADBA DVOOSNEGA KOORDINATNEGA POGONSKEGA SISTEMA... 5 SLIKA 3.2: KRMILNO VEZJE... 6 SLIKA 3.3: BLOKOVNA SHEMA KRMILNEGA VEZJA... 6 SLIKA 3.4: IR SENZOR TEMPERATURE IN NJEGOVA ELEKTRONIKA... 7 SLIKA 3.5: ZAZNAVNO PODROČJE SENZORJA CT-SF22-C3... 8 SLIKA 3.6: DELNI DIAGRAM POTEGA PROGRAMA KRMILNEGA VEZJA... 9 SLIKA 3.7: GLAVNO OKNO UPORABNIŠKEGA VMESNIKA... 11 SLIKA 3.8: OBLIKA SHRANITVE MERILNIH REZULTATOV... 12 SLIKA 4.1: HLADNO STANJE KUHALNE PLOŠČE... 13 SLIKA 4.2: SEGRETO STANJE KUHALNE PLOŠČE... 14 SLIKA 4.3: RUTINA ZA ŠTETJE KORAKOV... 15 SLIKA 7.1: VEZALNA SHEMA PRVI DEL... 19 SLIKA 7.2: VEZALNA SHEMA DRUGI DEL... 20 SLIKA 7.3: TISKANINA KRMILNEGA VEZJA... 20 7.4 Naslov študenta Ime in priimek: Naslov: Joţef Plavec Pušenci 41a, 2270 Ormoţ GSM: 041 503 807 e-mail: plavec.jozef@gmail.com

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 22 7.5 Kratek življenjepis Datum rojstva: 17. 04. 1988 Kraj rojstva: Ptuj Šolanje Osnovna šola: OŠ Ormoţ Srednja šola: Program: Smer: Šolski center Ptuj, Poklicna in tehniška elektro šola Elektrotehnika elektronika Fakulteta: Program: Smer: Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Maribor 1. stopnja, UN Elektrotehnika elektronika

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 23

Ploskovno brezkontaktno merjenje temperature Stran 24