Pytania pomocnicze - ELM.03

Montaż, uruchamianie i konserwacja urządzeń i systemów mechatronicznych

Pytania pomocnicze rozwijające tematy z pytań egzaminacyjnych. Każde pytanie ma krótką odpowiedź, która pomaga utrwalić wiedzę i przygotować się do egzaminu. Łącznie: 644.
Strona 6 z 10.

Dlaczego przy stałej objętości spadek temperatury powoduje spadek ciśnienia gazu?

Cząsteczki gazu poruszają się wolniej i słabiej uderzają w ścianki zbiornika. Skutkiem jest mniejsze ciśnienie.

Dlaczego w zależnościach gazowych należy używać temperatury w kelwinach?

Prawa gazowe odnoszą się do temperatury bezwzględnej. Użycie stopni Celsjusza może dać błędne obliczenia i wnioski.

Jak z równania p·V/T = const wyznaczyć wpływ temperatury na ciśnienie przy stałej objętości?

Przy stałym V równanie upraszcza się do p/T = const. Oznacza to, że ciśnienie zmienia się proporcjonalnie do temperatury bezwzględnej.

Jakie znaczenie ma ta zależność w układach pneumatycznych?

Pozwala przewidywać zmiany ciśnienia w zbiornikach i przewodach przy nagrzewaniu lub chłodzeniu powietrza. Jest ważna przy eksploatacji i diagnostyce instalacji.

Jak odróżnić przypadek stałej objętości od przypadku stałego ciśnienia w zadaniu egzaminacyjnym?

Trzeba uważnie sprawdzić, która wielkość jest podana jako niezmienna. Od tego zależy, czy analizujemy zmianę ciśnienia, czy objętości.

Jaką rolę pełni manometr w kontekście tego zagadnienia?

Manometr służy do pomiaru ciśnienia gazu w układzie. Dzięki niemu można zaobserwować spadek ciśnienia po obniżeniu temperatury przy stałej objętości.

Czy odpowiedź zależy od tego, czy temperatura spadnie poniżej 0°C?

Nie, sama granica 0°C nie ma tu szczególnego znaczenia. Liczy się temperatura w kelwinach i ogólna zależność: niższa temperatura przy stałej objętości oznacza niższe ciśnienie.

Co oznacza, że woltomierz w trybie AC pokazuje wartość skuteczną?

Oznacza to, że miernik podaje taką wartość napięcia przemiennego, która daje taki sam efekt energetyczny jak napięcie stałe o tej samej wartości. Nie pokazuje jednej chwilowej wartości przebiegu.

Dlaczego w pomiarach napięcia przemiennego nie używa się zwykle wartości chwilowej?

Bo wartość chwilowa cały czas się zmienia wraz z przebiegiem sinusoidalnym. Taki wynik byłby mało użyteczny do oceny pracy urządzenia.

Jaka jest różnica między wartością skuteczną a maksymalną napięcia AC?

Wartość maksymalna to najwyższa wartość osiągana przez przebieg, a skuteczna opisuje jego działanie energetyczne. Dla sinusoidy wartość maksymalna jest około 1,41 razy większa od skutecznej.

Jaką wartość napięcia ma sieć 230 V: chwilową, skuteczną czy maksymalną?

Podawane 230 V to wartość skuteczna. Wartość maksymalna tego napięcia wynosi około 325 V.

Dlaczego wartość średnia napięcia sinusoidalnego nie nadaje się do opisu napięcia sieciowego?

Ponieważ dla pełnego przebiegu sinusoidalnego dodatnia i ujemna połówka znoszą się, więc wartość średnia wynosi 0 V. Nie oddaje to rzeczywistego działania napięcia na odbiornik.

W jakich sytuacjach znajomość wartości skutecznej jest szczególnie ważna?

Przy pomiarach instalacji elektrycznych, doborze urządzeń, analizie zasilania i odczycie parametrów z dokumentacji technicznej. To podstawowa wartość używana w praktyce elektrotechnicznej.

Na jaką wielkość fizyczną reaguje czujnik magnetyczny?

Czujnik magnetyczny reaguje na pole magnetyczne, najczęściej pochodzące od magnesu trwałego. Dzięki temu może wykrywać położenie elementu bez kontaktu mechanicznego.

Gdzie w mechatronice najczęściej stosuje się czujniki magnetyczne?

Bardzo często stosuje się je w siłownikach pneumatycznych do wykrywania położenia tłoka. Używa się ich także w osłonach, drzwiach i układach sygnalizacji położenia.

Czym różni się czujnik magnetyczny od czujnika indukcyjnego?

Czujnik magnetyczny wykrywa pole magnetyczne lub magnes, a indukcyjny wykrywa głównie obiekty metalowe. To dwa różne zjawiska fizyczne i różne zastosowania.

Czym różni się czujnik magnetyczny od czujnika pojemnościowego?

Czujnik magnetyczny działa dzięki polu magnetycznemu, natomiast pojemnościowy wykrywa zmianę pojemności elektrycznej w pobliżu obiektu. Pojemnościowy może wykrywać także materiały niemetalowe.

Czym różni się czujnik magnetyczny od czujnika optycznego?

Czujnik optyczny wykorzystuje światło, a magnetyczny pole magnetyczne. Optyczny wymaga drogi optycznej, natomiast magnetyczny zwykle współpracuje z magnesem.

Jakie są typowe wykonania czujników magnetycznych?

Najczęściej spotyka się kontaktrony oraz czujniki Halla. Oba rozwiązania służą do wykrywania obecności pola magnetycznego, ale różnią się budową i sposobem generowania sygnału.

Dlaczego czujnik magnetyczny jest wygodny do wykrywania położenia tłoka siłownika?

Ponieważ tłok może mieć wbudowany magnes, a czujnik montuje się na zewnątrz korpusu siłownika. Umożliwia to bezdotykowe i szybkie wykrywanie położenia.

Jak działa dzielnik napięcia złożony z dwóch jednakowych rezystorów?

Dwa jednakowe rezystory połączone szeregowo dzielą napięcie zasilania na połowę. Przy zasilaniu 10 V w punkcie środkowym otrzymujemy około 5 V.

Jak przerwa w gałęzi obwodu wpływa na napięcia i prądy?

Przerwa powoduje brak przepływu prądu w danej gałęzi. Wtedy napięcia w układzie wyznaczają tylko pozostałe, nadal połączone elementy.

Co zmienia zwarcie diody w prostym układzie rezystorowo-diodowym?

Zwarcie diody praktycznie łączy dwa punkty obwodu bez oporu. Napięcie między tymi punktami spada wtedy do wartości bliskiej 0 V.

Jak rozpoznać na podstawie napięcia, że rezystor dolny w dzielniku jest zwarty?

Jeśli dolny rezystor jest zwarty, punkt środkowy zostaje ściągnięty do potencjału dolnego bieguna. Napięcie wyjściowe będzie wtedy bliskie 0 V.

Co stanie się z napięciem w punkcie środkowym dzielnika, gdy dolny rezystor ma przerwę?

Przy przerwie w dolnym rezystorze punkt środkowy nie ma połączenia z minusem przez ten element. Jego potencjał rośnie w stronę napięcia zasilania.

Dlaczego w zadaniach egzaminacyjnych ważny jest zwrot napięcia Uwy zaznaczony strzałką?

Zwrot napięcia określa kolejność odejmowania potencjałów. Ta sama różnica potencjałów może mieć znak dodatni lub ujemny zależnie od kierunku pomiaru.

Jak bezpiecznie sprawdzić taki układ pomiarowo w praktyce?

Najpierw mierzy się napięcie zasilania, potem napięcia w węzłach względem punktu odniesienia. Dodatkowo można sprawdzić ciągłość gałęzi i stan diody przy wyłączonym zasilaniu.

Co oznacza cykl zliczania licznika?

To liczba kolejnych stanów, które licznik przyjmuje przed powrotem do stanu początkowego. Jest to inaczej moduł licznika.

Jak na podstawie przebiegów czasowych wyznaczyć cykl zliczania?

Trzeba odczytać kolejne kombinacje stanów wyjść po impulsach zegarowych i sprawdzić, po ilu stanach sekwencja zaczyna się powtarzać. Liczba tych stanów to cykl zliczania.

Dlaczego licznik z trzema wyjściami nie zawsze ma cykl 8?

Trzy wyjścia pozwalają maksymalnie na 8 stanów, ale licznik może być celowo ograniczony do mniejszej liczby stanów. Wtedy jest to licznik o skróconym cyklu, np. modulo 6.

Jaką rolę pełni sygnał wejściowy We na wykresie licznika?

We jest sygnałem zegarowym, który wyzwala zmianę stanu licznika. Każdy impuls powoduje przejście do następnego stanu.

Które wyjście licznika zmienia się zwykle najczęściej?

Najczęściej zmienia się wyjście QA, ponieważ zwykle odpowiada najmłodszemu bitowi. Kolejne wyjścia zmieniają się coraz rzadziej.

Po czym poznać na wykresie, że licznik wrócił do początku sekwencji?

Wszystkie wyjścia przyjmują ponownie tę samą kombinację stanów, od której rozpoczęto analizę. Od tego momentu przebiegi zaczynają się powtarzać.

Jaki błąd najczęściej popełnia się przy rozwiązywaniu takich zadań?

Najczęściej myli się liczbę impulsów wejściowych z cyklem zliczania. Poprawnie należy liczyć unikalne stany wyjść, a nie same impulsy.

Co oznacza rozdzielczość wejścia analogowego PLC?

Oznacza najmniejszą zmianę sygnału analogowego, np. napięcia, którą sterownik PLC może rozróżnić po przetworzeniu na wartość cyfrową.

Jak obliczyć liczbę poziomów przetwornika A/C?

Liczbę poziomów oblicza się ze wzoru 2^n, gdzie n to liczba bitów przetwornika. Dla 8 bitów jest to 256 poziomów.

Dlaczego przetwornik 8-bitowy daje rozdzielczość około 40 mV przy zakresie 0–10 V?

Zakres 10 V dzieli się przez 256 poziomów. Wynik to około 0,039 V, czyli 39 mV, co zaokrągla się do około 40 mV.

Jak rozpoznać z treści zadania, ile bitów ma przetwornik A/C?

Należy podzielić maksymalny zakres sygnału przez podaną rozdzielczość. Otrzymaną liczbę poziomów porównuje się z potęgami liczby 2.

Co się stanie z rozdzielczością napięciową, gdy liczba bitów przetwornika wzrośnie?

Rozdzielczość napięciowa będzie mniejsza, czyli przetwornik będzie dokładniej rozróżniał małe zmiany napięcia.

Jaka jest różnica między sygnałem analogowym a cyfrowym w PLC?

Sygnał analogowy może przyjmować płynnie zmieniające się wartości, np. 0–10 V. Sygnał cyfrowy jest reprezentowany jako liczba zapisana w bitach.

Na czym polega tryb X/Y w oscyloskopie?

W trybie X/Y oscyloskop przedstawia zależność jednego sygnału od drugiego, a nie od czasu. Jeden kanał steruje osią poziomą, drugi osią pionową.

Dlaczego charakterystykę I = f(U) diody mierzy się w trybie X/Y?

Ponieważ potrzebny jest wykres prądu w funkcji napięcia. Tryb X/Y pozwala przedstawić dwie wielkości elektryczne względem siebie bez osi czasu.

Czym różni się tryb X/T od trybu X/Y?

W trybie X/T oś pozioma oznacza czas, a ekran pokazuje przebieg czasowy. W trybie X/Y oś pozioma jest sterowana sygnałem z jednego kanału, a pionowa z drugiego.

Jak można uzyskać sygnał proporcjonalny do prądu diody?

Najczęściej mierzy się spadek napięcia na rezystorze szeregowym. Z prawa Ohma wynika, że napięcie na tym rezystorze jest proporcjonalne do prądu.

Co oznacza charakterystyka I = f(U)?

Oznacza zależność natężenia prądu I od napięcia U. Dla diody pokazuje, jak zmienia się prąd przy zmianie napięcia w kierunku przewodzenia lub zaporowym.

Dlaczego dioda ma charakterystykę nieliniową?

Dioda nie spełnia prawa Ohma w prosty sposób jak rezystor. Po przekroczeniu napięcia progowego jej prąd rośnie bardzo szybko.

Do czego służą tryby AC i DC w oscyloskopie?

Tryby AC i DC dotyczą sprzężenia wejścia oscyloskopu. DC pokazuje składową stałą i zmienną, a AC odcina składową stałą, ale nie służy do tworzenia charakterystyki I = f(U).

Czym jest składowa stała napięcia?

Składowa stała to część napięcia, która nie zmienia się w czasie lub stanowi średni poziom przebiegu. Na oscyloskopie objawia się jako przesunięcie przebiegu względem poziomu 0 V.

Czym jest składowa zmienna napięcia?

Składowa zmienna to część napięcia, która zmienia się w czasie, np. sinusoidalnie. Może być nałożona na napięcie stałe.

Dlaczego do pomiaru składowej stałej należy wybrać tryb DC?

Tryb DC przepuszcza zarówno składową stałą, jak i zmienną. Dzięki temu można odczytać rzeczywisty poziom napięcia względem zera.

Co dzieje się z sygnałem w trybie AC oscyloskopu?

W trybie AC składowa stała jest odcinana przez kondensator wejściowy. Na ekranie pozostaje głównie składowa zmienna sygnału.

Do czego służy tryb GND w oscyloskopie?

Tryb GND służy do ustawienia poziomu odniesienia 0 V na ekranie. Nie służy do pomiaru badanego napięcia.

Czym różni się tryb ADD od trybów AC, DC i GND?

ADD to funkcja matematyczna dodająca przebiegi z dwóch kanałów oscyloskopu. Nie określa sposobu sprzężenia wejścia z mierzonym sygnałem.

Jak wygląda przebieg sinusoidalny z dodaną składową stałą?

Taki przebieg ma kształt sinusoidy, ale jest przesunięty w górę lub w dół względem osi 0 V. Wartość przesunięcia odpowiada składowej stałej.

Po czym najłatwiej rozpoznać połączenie śrubowe na rysunku technicznym?

Połączenie śrubowe rozpoznaje się po obecności śruby, łba śruby, trzpienia oraz często nakrętki i podkładek. Charakterystyczne jest to, że element gwintowany przechodzi przez łączone części.

Dlaczego połączenie śrubowe zalicza się do połączeń rozłącznych?

Ponieważ można je rozkręcić i ponownie zmontować bez niszczenia łączonych elementów. Wystarczy odkręcić nakrętkę lub śrubę.

Czym różni się połączenie śrubowe od nitowanego?

W połączeniu śrubowym występuje gwint i najczęściej nakrętka, a połączenie można rozłączyć. Połączenie nitowane jest zwykle nierozłączne, a nit jest zakuwany.

Czym różni się połączenie śrubowe od spawanego?

Połączenie śrubowe wykonuje się za pomocą elementów gwintowanych, natomiast spawane przez miejscowe stopienie materiału. Połączenie spawane jest zazwyczaj nierozłączne.

Po co stosuje się podkładki w połączeniach śrubowych?

Podkładki rozkładają nacisk śruby lub nakrętki na większą powierzchnię. Mogą też chronić powierzchnię elementu i zabezpieczać połączenie przed luzowaniem.

Jak można zabezpieczyć połączenie śrubowe przed samoczynnym odkręceniem?

Stosuje się m.in. nakrętki samohamowne, podkładki sprężyste, zawleczki, przeciwnakrętki albo kleje do gwintów. Dobór zabezpieczenia zależy od drgań i warunków pracy.

Dlaczego elementy CMOS są wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne?

Elementy CMOS mają bardzo cienkie warstwy izolacyjne, które mogą zostać przebite przez niewielki ładunek elektrostatyczny. Uszkodzenie może nastąpić nawet wtedy, gdy człowiek nie odczuje wyładowania.

Do czego służy opaska uziemiająca podczas pracy z elektroniką?

Opaska uziemiająca odprowadza ładunki elektrostatyczne z ciała pracownika do ziemi. Chroni wrażliwe elementy elektroniczne przed uszkodzeniem ESD.

Czy buty z izolowaną podeszwą chronią układy CMOS przed ESD?

Nie. Buty z izolowaną podeszwą mogą ograniczać przepływ prądu przez ciało człowieka, ale nie zapewniają kontrolowanego odprowadzenia ładunków elektrostatycznych z ciała.

Jaka jest różnica między ochroną pracownika a ochroną elementu elektronicznego?

Ochrona pracownika ma zapobiec urazom, np. porażeniu lub uszkodzeniu wzroku. Ochrona ESD ma przede wszystkim zabezpieczyć element elektroniczny przed uszkodzeniem przez ładunki elektrostatyczne.

Kiedy należy stosować zabezpieczenia ESD?

Zabezpieczenia ESD stosuje się podczas montażu, demontażu, lutowania, transportu i przechowywania wrażliwych elementów elektronicznych, zwłaszcza układów CMOS i modułów PLC.

Jakie mogą być skutki uszkodzenia ESD w sterowniku PLC?

Uszkodzenie może spowodować całkowitą awarię wyjścia, niestabilną pracę sterownika lub usterkę ujawniającą się dopiero po pewnym czasie eksploatacji.