Prístrojové vybavenie: typy a charakteristiky, klasifikácia a prevádzka

Rozvoj ľudskej civilizácie, túžba a potreba človeka pretvárať životné prostredie ho nútia neustále niečo porovnávať, merať, vážiť či počítať. Na uľahčenie a vykonávanie pravidelne sa vyskytujúcich podobných úloh začali vyvíjať prístrojové vybavenie alebo prístrojové vybavenie. Spočiatku boli tieto zariadenia jednoduché, vyrobené z improvizovaných prostriedkov, ale časom sa zmenili na zložité štrukturálne a elektronické mechanizmy.

Vymedzenie pojmu meracie prístroje

Štúdiom prírodných javov ľudstvo spustilo rôzne technologické procesy, ktoré je potrebné sledovať a merať. To si vyžaduje špeciálne zariadenia, ktoré dokážu nepretržite monitorovať a kontrolovať rôzne technologické procesy.

Ľudia sa dokázali naučiť riadiť životné prostredie a umelo vytvorené technológie. Priemyselná automatizácia si vynútila vývoj meracích zariadení a civilizácia sa posunula na novú etapu svojho vývoja.

Merač je zariadenie, ktorého hlavným účelom je porovnávať nameranú hodnotu so všeobecne akceptovanou jednotkou merania. Tieto zariadenia merajú fyzikálne veličiny, rôzne procesy, technické parametre. Existujú mechanické a elektrické. Princíp činnosti druhého je založený na skutočnosti, že prakticky akýkoľvek fyzikálny parameter môže byť prevedený na elektrický signál, ktorý sa dá ľahko spracovať a analyzovať.

Na základe získaných údajov možno vyvodiť závery o stave životného prostredia, o vyskytujúcich sa fyzikálnych javoch, parametroch a veličinách vlastných meranej oblasti.

V súčasnosti sa merania vykonávajú nielen vo vedeckých laboratóriách a vo veľkých podnikoch, ale aj v malých dielňach a každodennom živote, aj keď sú tieto zariadenia na prvý pohľad neviditeľné. Sú široko používané v domácich spotrebičoch a bežných domácich predmetoch.

Nepozorný prístup k údajom o meraniach, slabé školenie odborníkov vedie k chybám vo výrobe, získavaniu nekvalitných výrobkov a ohrozuje bezpečnosť ľudí.

Klasifikácia a typy prístrojového vybavenia

Klasifikácia meračov nie je komplikovaná, ale veľmi rozsiahla. Mnohé kategórie sú rozdelené do niekoľkých typov, ktoré sa tiež rozvetvujú na menšie typy. Väčšina týchto zariadení sa líši typom meraného parametra, presnosťou a účelom.

V prvom rade možno prístrojové vybavenie rozdeliť do troch globálnych kategórií:

• Analógové prístroje, ktoré sú schopné nepretržite ukazovať zmenu meraného parametra. Typickými príkladmi sú domáci ortuťový teplomer, ktorý sa nachádza v každej domácnosti a manometer, zariadenie na odčítanie tlaku. Tlakomer sa používa ako v priemysle, tak aj v každodennom živote.
• Digitálne zariadenia. Prevádzajú prijaté alebo namerané údaje na digitálny signál. Jedným z takýchto zariadení je elektronický merač tlaku. Na jeho digitálnej obrazovke sa zobrazujú hodnoty tlaku a pulzu osoby.
• Najjednoduchšie mechanické merače. Sú známe každému z detstva. Toto je obyčajné pravítko, uhlomer, kompasy, mechanické váhy pre domácnosť. Remeselníci často používajú posuvné meradlo.

Každá kategória môže byť rozdelená podľa ďalších kritérií:

• Podľa typu meranej hodnoty.
• Podľa spôsobu počítania.
• Podľa navrhovanej triedy presnosti merania.
• Podľa hlavného účelu.

Namerané hodnoty

Každé zariadenie je navrhnuté pre svoje vlastné jasne definované úlohy a je navrhnuté pre celý rad špecifických prevádzkových podmienok. Podľa typu meranej hodnoty sú meradlá:

• Meranie teploty. Sú to všetky druhy teplomerov a termočlánkov.
• Indikátory tlaku alebo vákua (vákuum).
• Kontrola hladiny kvapalín alebo sypkých látok.
• Kontrola množstva a spotreby rôznych prvkov. Môže ísť o kvapaliny aj pary, plyny alebo pevné látky.
• Vykonávanie meraní kvality. Napríklad hustota, zloženie zmesi alebo obsah vlhkosti.

Princípy činnosti meracích zariadení sú prakticky rovnaké. Meraný prvok pôsobí na primárny prevodník, po ktorom ide signál do merania prvok, ktorý premení náraz na pohyb referenčného uzla a namerané hodnoty sa prenesú do stupnice zariadenie.

Najjednoduchšie meranie názorne demonštruje činnosť tlakomeru. Tlak meraného média pôsobí na ohnutú medenú rúrku cez špeciálnu armatúru. Rúrka sa snaží narovnať určité množstvo. Táto akcia sa prenesie na os so šípkou. Samotná os je odpružená a má tendenciu vrátiť sa k nulovej značke, ale pôsobením neohýbajúcej sa rúrky sa vychyľuje a ukazuje aktuálny tlak.

Metódy odpočítavania

Tieto zariadenia musia mať jednotku na zobrazenie výsledkov. Podľa spôsobu počítania sú zariadenia rozdelené do niekoľkých typov:

• Zariadenia s manuálnym zameriavaním.
• Indikačné zariadenia.
• rekordéry.
• Sumárne signály.
• Signalizačné zariadenia.

Komparátory alebo prístroje s manuálnym zameriavaním sú prístroje, ktoré pri meraní veličín vyžadujú ľudskú asistenciu. Môže to byť váha alebo optický pyrometer.

Indikačné zariadenia majú ukazovateľ vo forme šípky, ktorá sa pohybuje po stupnici hodnôt. Niekedy môže byť ukazovateľ nehybný a číselník sa pohybuje alebo otáča okolo ruky. Podľa návrhu sú takéto zariadenia prenosné alebo stacionárne. Stacionárne zariadenia zvyčajne merajú dynamické veličiny nepretržite. Ak je potrebné z času na čas vykonať merania alebo príležitostne monitorovať stacionárne merače, potom sa používajú prenosné PI.

Samozáznamové zariadenia nezávisle zaznamenávajú výsledky kontinuálnych meraní na médium. Nosičom môže byť disk, flash karta alebo „nekonečný“ papierový pás. Záznam je diagram zobrazujúci zmenu skúmaného objektu za určitý čas. Takýto záznam môže zabrániť nehode vo výrobe, čo naznačuje poruchu v prevádzke konkrétneho uzla.

Počítadlá alebo sčítacie zariadenia odrážajú hodnoty počítacieho mechanizmu a zobrazujú súčet nameraných hodnôt na obrazovke. Takéto integrátory počítajú spotrebu vody, plynu, energie.

Signalizačné zariadenia vydávajú rôzne signály: svetelné alebo zvukové, akonáhle nameraná hodnota dosiahne vopred stanovenú hodnotu. Tiež upozornia, keď nastane určitá udalosť. Medzi tieto zariadenia patria rôzne poplašné zariadenia: bezpečnostné, protipožiarne atď.

Oddelenie podľa účelu

Meracie prvky sú podľa účelu určenia prevádzkové (alebo technické), laboratórne, vzorové, kontrolné a štandardné.

Operačné zariadenia sú široko používané v priemysle a výrobe. Ide o pracovné kópie, ktoré riadia celý výrobný cyklus. Zvyčajne ľahko ovládateľný, spoľahlivý s intuitívnou stupnicou a veľkými číslicami.

Laboratórne a kontrolné zariadenia sú určené na testovanie a kontrolu iných zariadení alebo pri odlaďovacích prácach vo výrobe. Vyznačujú sa zvýšenou triedou presnosti. Laboratórne prístroje sa využívajú najmä v laboratóriách, technické prístroje sa využívajú v oblasti iných testovaných prístrojov.

Hlavnou úlohou referenčných a vzorových zariadení je uchovávanie a reprodukcia referenčných údajov, pomocou ktorých sa porovnávajú ukazovatele iných meracích zariadení. Ak referenčné zariadenia iba ukladajú údaje, potom úlohou referenčných zariadení je čo najpresnejšie prenášať údaje z referenčných zariadení do iných meracích zariadení.

Presnosť meraní

Každé zariadenie má svoju presnosť merania alebo rozsah chýb. Pomýliť sa môže každé zariadenie, aj to referenčné. Presnosť môže byť špecifikovaná číslom od nuly do jedna. Čím vyššie je číslo presnosti zariadenia, tým horšie sú jeho hodnoty.

Citlivosť meracieho zariadenia je dôležitým ukazovateľom, ktorý ovplyvňuje správnu interpretáciu získaných údajov. Citlivosť sa rovná pomeru hodnoty pohybu ukazovateľa zariadenia (šípky alebo pera) k veľkosti zmeny nameraných údajov, ktorá tento pohyb vyvolala.

Citlivosť sa najčastejšie prejavuje v mierke prístroja. Napríklad, ak má teplomer stupnicu 100 dielikov a je navrhnutý pre maximálnu nameranú teplotu 50 stupňov Celzia, potom sa priemerná citlivosť rovná pomeru 100 ku 50. To znamená, že citlivosť prístroja (cena jedného dielika) zodpovedá dvom stupňom Celzia.

Chyby počas prevádzky

V akejkoľvek práci sú možné chyby a omyly. Meracie prístroje nie sú výnimkou z pravidla. Pri rôznych meraniach sa vyskytujú rôzne chyby. Je to spôsobené niektorými konvenciami prijatými pri meraniach a nedokonalosťou výskumných metód a chybami pri používaní meracieho prístroja.

Zvyčajne sa rozlišujú tieto typy chýb:

• Absolútna. Ide o hodnotu rovnajúcu sa rozdielu medzi údajmi referenčného prístroja a údajmi použitými za rovnakých podmienok merania.
• Relatívna alebo nepriama. Hodnota pomeru absolútnej chyby k aktuálnej nameranej hodnote.
• Relatívne znížené. Pomer absolútnej hodnoty k rozdielu medzi maximálnymi a minimálnymi limitmi stupnice meracieho zariadenia.

Chyby sú tiež náhodné, systematické a chýbajú. Náhodné chyby nie sú spojené so žiadnou pravidelnosťou, ale závisia od náhodného rušenia a rôznych vonkajších podmienok. Systematické zodpovedajú niektorým pravidlám a v ich prejave možno identifikovať vzor. Často závisia od technického stavu samotného meracieho zariadenia. Chyby výrazne vyčnievajú z logickej a zamýšľanej série výpočtov. Pri analýze dostatočného množstva údajov sa dajú ľahko sledovať a vymazať.

Servis meracích prístrojov

Niekedy veľa závisí od kvality prístrojového vybavenia, takže tieto zariadenia musia mať také vlastnosti, ako je spoľahlivosť, trvanlivosť, spoľahlivosť a musia byť k dispozícii na opravu.

Aby sa predišlo chybám v meraniach, prístrojové vybavenie vyžaduje včasnú preventívnu údržbu a pravidelné kontroly spoľahlivosti indikátorov. Majster musí vždy sledovať stav a skladovacie podmienky meracích prístrojov, utierať ciferníky, stupnice a objímky snímačov signálu suchou handričkou.

Pred začatím práce sa musíte uistiť, že spoje sú tesné a je vhodné vykonať kontrolné meranie. Chybné zariadenia je potrebné včas vymeniť za nové alebo opraviť.

Vo veľkých podnikoch existujú celé tímy a oddelenia inžinierov a inštalatérov prístrojov, ktorí sledujú stav a prevádzkyschopnosť prístrojov a automatizácie.

Na úrovni domácnosti sa často stretávajú s rôznymi meracími prístrojmi. Stali sa známymi a bežnými, no vyžadujú aj správnu manipuláciu a dodržiavanie bezpečnostných pravidiel. Najjednoduchší senzor v práčke môže spôsobiť veľa problémov, ak sa pokazí. Snímač teploty na žehličkách pre domácnosť je umiestnený na vyhrievanom povrchu a v prípade bežného znečistenia poskytne nepresné údaje.

Pri správnej starostlivosti a skladovaní kontrolných a meracích prístrojov sa každý život, oprava, odpočinok stáva jednoduchším a príjemnejším.