Seadmed: tüübid ja omadused, klassifikatsioon ja tööpõhimõte

Inimtsivilisatsiooni areng, inimese soov ja vajadus keskkonda muuta paneb teda pidevalt midagi võrdlema, mõõtma, kaaluma või loendama. Regulaarselt tekkivate sama tüüpi ülesannete hõlbustamiseks ja täitmiseks hakkasid nad välja töötama mõõteriistasid või instrumente. Alguses olid need seadmed lihtsad, valmistatud improviseeritud vahenditest, kuid aja jooksul muutusid need keerukateks struktuurseteks ja elektroonilisteks mehhanismideks.

Mõõtevahendite mõiste definitsioon

Loodusnähtuste uurimisega on inimkond käivitanud erinevaid tehnoloogilisi protsesse, mida tuleb kontrollida ja mõõta. Selleks on vaja spetsiaalseid seadmeid, mis suudavad erinevate tehnoloogiliste protsesside ajal pidevalt jälgida ja juhtida.

Inimesed on suutnud õppida keskkonda haldama ja kunstlikult loodud tehnoloogiaid. Tööstusautomaatika sundis välja töötama mõõteseadmeid ja tsivilisatsioon liikus oma arengus uude etappi.

Arvesti on seade, mille põhieesmärk on võrrelda mõõdetud väärtust üldtunnustatud mõõtühikuga. Need seadmed mõõdavad füüsilisi suurusi, erinevaid protsesse, tehnilisi parameetreid. On mehaanilisi ja elektrilisi. Viimase tööpõhimõte põhineb sellel, et praktiliselt iga füüsikalist parameetrit on võimalik muuta elektrisignaaliks, mida on lihtne töödelda ja analüüsida.

Saadud andmete põhjal saab teha järeldusi keskkonnaseisundi, mõõdetavale alale omaste esinevate füüsikaliste nähtuste, parameetrite ja suuruste kohta.

Praegu ei tehta mõõtmisi mitte ainult teaduslaborites ja suurettevõtetes, vaid ka väikestes töökodades ja igapäevaelus, isegi kui need seadmed on esmapilgul nähtamatud. Neid kasutatakse laialdaselt kodumasinates ja tavalistes majapidamistarvetes.

Tähelepanematu suhtumine mõõtmiste näitude suhtes, spetsialistide halb väljaõpe põhjustab vigu tootmises, madala kvaliteediga toodete saamist ja ohustab inimeste ohutust.

Instrumentide klassifikatsioon ja liigid

Arvestite klassifikatsioon pole keeruline, kuid väga ulatuslik. Paljud kategooriad on jagatud mitmeks tüübiks, mis hargnevad ka väiksemateks tüüpideks. Suurem osa neist seadmetest erinevad mõõdetud parameetri tüübi, täpsuse ja eesmärgi poolest.

Esiteks võib mõõteriistad jagada kolme ülemaailmsesse kategooriasse:

• Analooginstrumendid, mis on võimelised pidevalt näitama mõõdetud parameetri muutust. Tüüpilised näited on majapidamises kasutatav elavhõbedatermomeeter, mida leidub igas kodus, ja manomeeter, seade rõhu lugemiseks. Manomeetrit kasutatakse nii tööstuses kui ka igapäevaelus.
• Digitaalsed seadmed. Need muudavad vastuvõetud või mõõdetud andmed digitaalseks signaaliks. Üks selline seade on elektrooniline rõhumõõtur. Selle digitaalsel ekraanil kuvatakse inimese rõhu ja pulsi väärtused.
• Kõige lihtsamad mehaanilised arvestid. Nad on kõigile tuttavad lapsepõlvest. See on tavaline joonlaud, nurgamõõtja, kompassid, majapidamises kasutatavad mehaanilised kaalud. Käsitöölised kasutavad sageli noonuse nihikut.

Iga kategooria võib jagada muude kriteeriumide järgi:

• Mõõdetud väärtuse tüübi järgi.
• Loendamise teel.
• Vastavalt kavandatud mõõtmistäpsuse klassile.
• Vastavalt põhieesmärgile.

Mõõdetud väärtused

Iga seade on loodud oma selgelt määratletud ülesannete täitmiseks ja on mõeldud erinevatele konkreetsetele töötingimustele. Mõõdetud väärtuse tüübi järgi on mõõteriistad järgmised:

• Temperatuuri mõõtmine. Need on igasugused termomeetrid ja termopaarid.
• Rõhu või vaakumi indikaatorid (vaakum).
• Vedelike või tahkete ainete taseme kontrollimine.
• Erinevate elementide koguse ja tarbimise kontrollimine. See võib olla nii vedelik kui ka aurud, gaasid või tahked ained.
• Kvaliteedimõõtmiste läbiviimine. Näiteks tihedus, segu koostis või niiskusesisaldus.

Mõõteseadmete tööpõhimõtted on praktiliselt samad. Mõõdetav element mõjub primaarmuundurile, misjärel läheb signaal mõõtmisele element, mis muudab löögi võrdlussõlme liikumiseks ja näidud kantakse üle skaalale seade.

Kõige lihtsamat mõõtmist näitab selgelt manomeetri töö. Mõõdetava keskkonna rõhk mõjub spetsiaalse liitmiku kaudu painutatud vasktorule. Toru püüab teatud kogust välja sirutada. See toiming kantakse nooleotsaga teljele. Telg ise on vedruga ja kipub naasma nullmärgini, kuid painduva toru toimel kaldub see kõrvale ja näitab hetkerõhku.

Loendusmeetodid

Nendel seadmetel peab olema tulemuste kuvamise seade. Vastavalt loendusmeetodile jagunevad seadmed mitut tüüpi:

• Käsitsi sihtimisega seadmed.
• Näiduseadmed.
• Salvestid.
• Signaalide summeerimine.
• Signaalseadmed.

Võrdlusseadmed ehk käsitsi sihtimisega seadmed on seadmed, mis vajavad koguste mõõtmisel inimese abi. See võib olla kaal või optiline püromeeter.

Näiduseadmetel on noolekujuline osuti, mis liigub mööda väärtuste skaalat. Mõnikord võib osuti olla paigal ja sihverplaat liigub või pöörleb ümber käe. Disaini järgi on sellised seadmed kaasaskantavad või statsionaarsed. Statsionaarsed seadmed mõõdavad tavaliselt dünaamilisi suurusi pidevalt. Kui on vaja aeg-ajalt mõõtmisi teha või aeg-ajalt jälgida statsionaarseid arvestiid, siis kasutatakse kaasaskantavaid PI-sid.

Isesalvestusseadmed salvestavad iseseisvalt pidevate mõõtmiste tulemused kandjale. Kandjaks võib olla ketas, välkmälukaart või "lõputu" pabervõrk. Kirje on diagramm, mis näitab uuritava objekti muutust teatud aja jooksul. Selline kirje võib ära hoida tootmisõnnetuse, mis viitab tõrkele konkreetse sõlme töös.

Loendurid või summeerimisseadmed kajastavad loendusmehhanismi näitu ja kuvavad ekraanil mõõdetud väärtuse summa. Sellised integraatorid arvutavad vee, gaasi, energia tarbimise.

Signaalseadmed kiirgavad erinevaid signaale: valgust või heli, niipea kui mõõdetud väärtus jõuab etteantud väärtuseni. Samuti teavitavad nad teatud sündmuse toimumisest. Nende seadmete hulka kuuluvad erinevad signalisatsiooniseadmed: valve, tulekahju jne.

Eraldamine eesmärgi järgi

Mõõteelemendid on vastavalt kasutusotstarbele töö- (või tehnilised), laboratoorsed, näidis-, kontroll- ja standardsed.

Tööstusseadmeid kasutatakse laialdaselt tööstuses ja tootmises. Need on töökoopiad, mis kontrollivad kogu tootmistsüklit. Tavaliselt lihtne kasutada, intuitiivse skaala ja suurte numbritega töökindel.

Laboratoorsed ja kontrollseadmed on mõeldud teiste seadmete testimiseks ja kontrollimiseks või tootmises toimuvate silumistööde käigus. Neid eristab kõrgem täpsusklass. Laboriinstrumente kasutatakse peamiselt laborites, tehnilisi instrumente aga muude testitud seadmete valdkonnas.

Etalon- ja näidisseadmete põhiülesanne on võrdlusandmete salvestamine ja taasesitamine, mille abil võrreldakse teiste mõõteseadmete näitajaid. Kui referentsseadmed ainult salvestavad andmeid, siis referentsseadmete ülesanne on edastada andmed referentsseadmetelt võimalikult täpselt teistele mõõteseadmetele.

Mõõtmiste täpsus

Igal seadmel on oma mõõtmistäpsus või veavahemik. Iga seade, isegi võrdlusseade, võib teha vea. Täpsust saab määrata numbriga nullist üheni. Mida suurem on seadme täpsusarv, seda halvemad on selle näidud.

Mõõteseadme tundlikkus on oluline näitaja, mis mõjutab saadud andmete õiget tõlgendamist. Tundlikkus võrdub seadme osuti (nool või pliiats) liikumise väärtuse ja selle liikumise esile kutsunud mõõdetud andmete muutuse hulga suhtega.

Tundlikkus kajastub kõige sagedamini instrumendi skaalas. Näiteks kui termomeetri skaala on 100 jaotusega ja see on ette nähtud maksimaalseks mõõdetud temperatuuriks 50 kraadi Celsiuse järgi, siis keskmine tundlikkus on võrdne suhtega 100:50. See tähendab, et seadme tundlikkus (ühe jaotuse hind) vastab kahele kraadile Celsiuse järgi.

Vead töö ajal

Igas töös on vigu ja vigu võimalik. Mõõteriistad ei ole erand reeglist. Erinevate mõõtmiste tegemisel tekivad erinevad vead. Selle põhjuseks on mõned mõõtmisel kasutatud kokkulepped, uurimismeetodite ebatäiuslikkus ja arvesti kasutamisel esinevad vead.

Tavaliselt eristatakse järgmist tüüpi vigu:

• Absoluutne. See on väärtus, mis võrdub võrdlusinstrumendi ja samades mõõtmistingimustes kasutatud näitude erinevusega.
• Suhteline või kaudne. Absoluutvea ja praeguse mõõdetud väärtuse suhte väärtus.
• Suhteline vähendatud. Absoluutväärtuse suhe mõõteseadme maksimaalse ja minimaalse skaala piirväärtuste erinevusse.

Vead on samuti juhuslikud, süstemaatilised ja eksivad. Juhuslikud vead ei ole seotud mingi regulaarsusega, vaid sõltuvad juhuslikest häiretest ja erinevatest välistingimustest. Süstemaatilised vastavad mõnele reeglile ja nende avaldumises saab tuvastada mustri. Sageli sõltuvad need mõõteseadme enda tehnilisest seisukorrast. Loogilisest ja sihipärasest arvutusreast paistavad möödalaskmised tugevalt silma. Neid on lihtne jälgida ja piisavalt andmete analüüsimisel kustutada.

Mõõteseadmete teenindus

Mõnikord sõltub palju mõõteriistade kvaliteedist, nii et neil seadmetel peavad olema sellised omadused nagu töökindlus, vastupidavus, töökindlus ja need peavad olema remondiks kättesaadavad.

Mõõtmisvigade vältimiseks nõuavad mõõteriistad õigeaegset ennetavat hooldust ja regulaarset indikaatorite usaldusväärsuse kontrolli. Töödejuhataja peab alati jälgima mõõteseadmete seisukorda ja hoiutingimusi, pühkima sihverplaate, kaalusid ja signaaliandurite pesasid kuiva lapiga.

Enne töö alustamist peate veenduma, et ühendused on tihedad ja on soovitatav teha kontrollmõõtmine. Defektsed seadmed tuleb õigel ajal uutega asendada või õigeaegselt parandada.

Suurtes ettevõtetes on terved inseneride ja mõõteriistade paigaldajate meeskonnad ja osakonnad, kes jälgivad instrumentide ja automaatika seisukorda ja töökõlblikkust.

Leibkonna tasandil kohtab sageli erinevaid mõõteseadmeid. Need on saanud tuttavaks ja igapäevaseks, kuid nõuavad ka korralikku käsitsemist ja ohutusreeglite järgimist. Pesumasina lihtsaim andur võib talitlushäirete korral palju probleeme tekitada. Majapidamises kasutatavate triikraudade temperatuuriandur asub kuumutatud pinnal ja tavalise mustuse korral annab ebatäpseid andmeid.

Juhtimis- ja mõõteseadmete õige hoolduse ja hoidmisega muutub igasugune elu, remont, puhkamine lihtsamaks ja nauditavamaks.