TAU107 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä:

Esitys aiheesta: "TAU107 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä:"— Esityksen transkriptio:

1 TAU107 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä:
Virtapiirimerkintöihin liittyviä standardeja Vaasan yliopisto Maarit Vesapuisto

2 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Sisältö Standardisoimisjärjestöistä SI-järjestelmä Piirrosmerkeistä Suureiden merkitsemisestä Esimerkkejä kirjallisuudesta / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

3 Standardisointi: määritelmä
Standardisointi on yhteisten sääntöjen laatimista helpottamaan viranomaisten, elinkeinoelämän ja kuluttajien elämää. Standardeilla lisätään tuotteiden yhteensopivuutta ja turvallisuutta, suojellaan ympäristöä ja helpotetaan kotimaista ja kansainvälistä kauppaa. (SFS Käsikirja 1: 6) Standardisointi on pyrkimystä vähentää niin pitkälle kuin mahdollista teknillisesti ja kaupallisesti merkityksettömiä erilaisuuksia tuotteissa, saattaa käsitteiden määritelmät ja ilmaisutavat kaikkialla samoiksi sekä löytää kaikkien vaatimukset täyttävät tarkoituksenmukaiset menettelytavat kaikilla toiminnon aloilla. (Pere, 1996: 1-1) / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

4 Standardoinnin tarpeen syntyminen
Iso-Britanniasta alkanut ja 1800-luvulla Suomeen levinnyt teollinen tuotanto edellytti yhdenmukaisia tuotteita ja vaihto-osia, jotka tarkalleen vastasivat toisiaan. Työnjako, erikoistuminen ja alihankinta yli maan rajojen lisäsivät tarvetta yhteisten määritelmien käyttöön. Tekniikassa, tuotannossa, kuljetuksessa, kaupassa ja kulutuksessa alkoi yhteistyön aika, jossa ihmisten asuinpaikasta, kulttuurista ja kielestä riippumatta oli pystyttävä ymmärtämään toisiaan. Tarvittiin tarkasti määriteltyjä käsitteitä, merkkejä ja symboleja, joilla oli kaikille täsmälleen yhteinen merkitys. (Suomen Standardisointi ry 2002). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

5 Kansainvälisen IEC-standardisoimisjärjestön perustaminen
Ensimmäinen toimiala, jolla tarve yhteisiin määritelmiin huomattiin, oli sähkötekniikka. Vuonna 1906 perustettua International Electrotechnical Commission eli IEC-järjestöä voidaan pitää ensimmäisenä kansainvälisenä standardisoimisjärjestönä. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

6 Kansainvälisen ISO- standardisoimisjärjestön perustaminen
Myöhemmin 1920-luvulla perustettiin vastaava teknisten alojen standardisoimisjärjestö International Federation of the National Standardizing Associations (ISA), jonka toiminta kuitenkin päättyi toiseen maailmansotaan. Sodan jälkeen vuonna 1946 perustettiin uusi järjestö International Organization for Standardization (ISO), joka tällä hetkellä on kansainvälisellä tasolla laajin standardoimisjärjestö. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

7 Suomalaisen SFS-standardisoimisjärjestön perustaminen
Suomessa standardisointityö alkoi vuonna 1924, kun teollisuuden aloitteesta perustettiin Suomen Standardisoimislautakunta. Yhteistyöhön osallistuvat järjestöt perustivat vuonna 1947 Suomen Standardisoimisliitto (SFS) ry:n. Standardisoimislautakunta jatkaa edelleen toimintaansa yhtenä SFS:n toimielimenä. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

8 Standardisoimisjärjestöt
Standardisoimisjärjestöt voidaan jakaa kolmeen eri tasoon järjestön kansainvälisen laajuuden perusteella: kansainvälinen, alueellinen ja kansallinen taso. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

9 Sähköalalla vaikuttavia standardoimisjärjestöjä
Maailman laajuinen taso Euroop-palainen Kansal- linen ISO International Organization for Standardization CEN European Committee for Standardization SFS Suomen Standardoimisliitto ry Sähkötekninen ala Teleala IEC International Electrotechnical Comission CENELEC European Committee for Electrotechnical Standardization SESKO Suomen sähköteknillinen standardoimisyhdistys ITU International Telecommunication Union ETSI European Telecommunications Standards Institute VIESTINTÄ-VIRASTO / mv Huom. Yhdysvalloissa toimii American National Standards Institute (ANSI) ( Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

10 Eurooppalainen CEN-standardisointijärjestö
Keskeinen eurooppalainen standardisoimisjärjestö on vuonna 1961 perustettu European Committee for Standardization (CEN), johon kuuluvat mm. kaikki Euroopan Unionin (EU) jäsenvaltiot. Suomea CENissä edustaa SFS, joka ohjaa ja koordinoi standardisointitoimintaa Suomessa. SFS:n jäseniä ovat mm. Suomen valtio, Helsingin yliopisto sekä eräät elinkeinoelämän järjestöt. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

11 Eurooppalainen CENELEC-standardisointijärjestö
Kansainvälistä IEC-järjestöä vastaa eurooppalainen sähköalan standardisoimisjärjestö CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization), jonka jäseninä ovat mm. kaikki EU-maat. Suomea CENELECissä edustaa Suomen Sähköteknillinen Standardisoimisyhdistys SESKO ry, joka vastaa sähkö- ja elektroniikka-alan standardisoinnista Suomessa. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

12 Eurooppalainen ETSI-standardisointijärjestö
Kansainvälistä ITU-järjestöä vastaa telealan eurooppalaisen standardisoimisjärjestö ETSI (European Telecommunications Standards Institute), joka on avoin kaikille Euroopan maiden posti- ja telehallintojen yhteenliittymän CEPTin (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) jäsenmaissa rekisteröidyille yhteisöille. Suomesta ITUn ja ETSIn toimintaan osallistuu Telehallintokeskus (syyskuusta 2001 alkaen nimeltään Viestintävirasto), joka vastaa telealan kansallisesta standardoinnista Suomessa / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

13 Kansainväliset vs. kansalliset standardit
Kansainvälisiä standardeja, kuten ISO-standardeja, ei ole pakko vahvistaa kansallisesti. Usein ne kuitenkin vahvistetaan sellaisenaan tai yhteisin muutoksin eurooppalaisiksi standardeiksi. Esimerkiksi CENin EN-standardeista 40 prosenttia perustuu ISOn työhön ja sähköalan CENELECin eurooppalaisista EN-standardeista 90 prosenttia perustuu kansainvälisen IEC- järjestön standardeihin / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

14 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
SI-järjestelmä Vuonna 1960 Yleinen paino- ja mittakonferenssi CGPM (Conférence Générale des Poids et Mesures) vahvisti kansainvälisen mittayksikköjärjestelmän (Système International d’Unités = SI), jonka kehittäjänä on ollut Kansainvälinen paino- ja mittakomitea CIPM (Comité International des Poids et Mesures). Suomessa on lainsäädännöllisesti (Vakauslaki N:o 219/1965 ja Mittayksikköasetus N:o 371/1992) määritelty käytettäväksi ko. SI-järjestelmää. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

15 SI-järjestelmän perusyksiköt
Perussuure SI-perusyksikkö Nimi Nimi Tunnus pituus metri m massa kilogramma kg aika sekunti s sähkövirta ampeeri A termodynaaminen lämpötila kelvin K ainemäärä mooli mol valovoima kandela cd (SFS-ISO A1 ) / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

16 Suuretunnuksia ja -yksiköitä
Standardit: SFS 3655 (Suureet ja yksiköt, suurenimet, tunnukset ja yksiköt, 1982; perustuu standardeihin ISO 31/1-10) SFS IEC A1 (Sähköteknillinen sanasto. Osa 121: Sähkömagnetismi) SFS-ISO A1 / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

17 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Suuretunnukset = muuttuja yleensä latinalaisten tai kreikkalaisten aakkosten yksittäisiä kirjaimia [U, R, w] skalaarisuureiden tunnukset kirjoitetaan kursiivilla (vinolla kirjasinlajilla), myös alaindekseissä (UR) vektorisuureiden tunnukset kirjoitetaan lihavoidulla kursiivilla (UR) tai vektorin merkkinä voidaan käyttää kirjaintunnuksen yläpuolella olevaa nuolta / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

18 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Suuretunnukset Voimassa olevan ISO-standardin mukaan kompleksisuure merkitään kuten ”skalaarisuure” eli Z = Re Z + j Im Z = R + jX Standardissa SFS 2372 (kumottu ) oli myös merkintätapa, joka löytyy voimassa olevasta standardista IEC : Z = Re Z + j Im Z = R + jX / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

19 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
ISO 31/1-3 ISO 31/1: Avaruus ja aika (Space and time) 1-6.1 aika(väli), kesto t s ISO 31/2: Jaksolliset ilmiöt (Periodic and related phenomena) 2-1.1 jaksonaika T s 2-2.1 aikavakio (eksp.) t, (T) s 2-3.1 taajuus f, n Hz 2-4.1 kulmataajuus w rad/s ISO 31/3: Mekaniikka (Mechanics) työ W, (A)1 J energia E, (W)1 J teho P W - hyötysuhde h 1 / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

20 ISO 31/5: Sähkö ja magnetismi (Electricity and magnetism)
5-1.1 (sähkö)virta I A 5-2.1 (sähkö)varaus Q C 5-6.1 (sähkö)potentiaali V, j V 5-6.2 jännite, potentiaaliero U, (V)1 V 5-6.3 lähdejännite, E V sähkömotorinen voima / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

21 ISO 31/5: Sähkö ja magnetismi (Electricity and magnetism)
5-9.1 kapasitanssi C F induktanssi L H keskinäisinduktanssi M, L12 H resistanssi, vastus R W konduktanssi, johtokyky G S vaihe-ero, vaihesiirtymä j rad (kompleksinen) impedanssi Z W impedanssi |Z| W reaktanssi X W resistanssi R W (kompleksinen) admittanssi Y S admittanssi |Y| S suskeptanssi B S konduktanssi G S / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

22 ISO 31/5: Sähkö ja magnetismi (Electricity and magnetism)
teho P W - hetkellinen teho p W - pätöteho P W, (W)2 - näennäisteho S, (PS )1 W, (VA)2 - loisteho Q, (Pq )1 W, (var)2 - tehokerroin l 1 / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

23 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Piirrosmerkeistä Piirrosmerkin merkitys määräytyy sen muodosta ja sen sisällöstä. Yleensä koko ja viivan leveys eivät vaikuta merkitykseen, eli piirrosmerkkejä voidaan pienentää tai suurentaa sopimaan piirustuksen mittakaavaan. Piirrosmerkkien yleismuoto ja mikäli mahdollista mittasuhteet olisi säilytettävä. (Pere 1996: 2-7). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

24 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Piirrosmerkeistä IEC on julkaissut sekä piirrosmerkeistä, että piirustusjärjestelmästä ja erikoisohjeista suosituksia ja standardeja, jotka koskevat kaikkia sähkötekniikan eri sovellutusaloja. Juuri tällä hetkellä ollaan Euroopan unioniin liittymisen vuoksi yhdenmukaistamassa eurooppalaisia standardeja, ja uudet standardit tulevat löytymään kohdasta IEC DB, joka ei vielä ole täysin valmis. Tämän vuoden kesällä korvattiin uudella standardilla SFS-IEC Sähkökaavioiden piirrosmerkit (vahvistettu ) standardi SFS-EN Sähkökaavioiden piirrosmerkit (1997 – 1999). Yleisperiaate sekä IEC:n että Suomen vastaavissa standardeissa on se, että on yhdet piirrosmerkit, joita eri käyttäjäryhmät käyttävät / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

25 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Paristo (SFS-EN 60617: ) Akusto => Pariston piirrosmerkin kehitys: / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

26 Ideaalilähteet (SFS-EN 60617)
Jännitelähde ( ); virtalähde ( ) Kirjallisuudessa esiintyviä piirrosmerkkejä / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

27 Passiiviset komponentit (SFS-EN 60617)
vastus (yleismerkki); resistanssi kondensaattori (yleismerkki); kapasitanssi käämi (yleismerkki); induktanssi / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

28 Passiiviset komponentit (vanhat)
vastus (yleismerkki); resistanssi kondensaattori (yleismerkki); kapasitanssi käämi (yleismerkki); induktanssi / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

29 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Sähkövirta Historiallisista syistä (käsite sähkövirta oli käytössä huomattavasti aikaisemmin kuin tiedettiin atomin koostuvan elektroneista, protoneista ja neutroneista) yleisesti on sovittu, että positiivisen virran suunta vastaa positiivisten varauksen kuljettajien liikesuuntaa ja on vastakkainen negatiivisten varauksenkuljettajien liikesuunnalle. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

30 Referenssivirta (SFS 4987)
Piirissä, jossa pisteiden a ja b välillä on useita reittejä, täytyy valita yksikäsitteinen merkintätapa. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

31 Referenssivirta (IEC 60375 )
Suositeltavat merkintätavat ovat a) ja b) Jos kahden pisteen välillä on vain yksi haara, voidaan virran suunta merkitä (ilman nuolta) käyttämällä suureen symbolissa alaindeksiä, esim. iab. Tällöinkin on kuitenkin suositeltavaa käyttää myös nuolisymbolia ja yllä olevassa kuvassa esitettyjä tapoja a) ja b). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

32 Referenssijännite (SFS 4987)
Nuolen takaosa (vastaavasti plusmerkki) kohdistetaan pisteeseen, jolla on korkeampi potentiaali. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

33 Referenssijännite (IEC 60375 )
Jännitteen referenssisuunnan merkitseminen suoralla tai kaarevalla viivalla, joka on varustettu (miinus- ja) plusmerk(e)illä. Jännitteen referenssisuunnan merkitseminen nuolella. Jännitteen referenssisuunnan merkitseminen solmupisteiden nimiä käyttäen. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

34 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Lähdejännitteen suunnan merkitseminen ideaaliseen jännitelähteeseen (IEC 60375). Vain esitystapa a) on standardin IEC (1996) mukainen. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

35 Virran suunnan merkitseminen ideaaliseen virtalähteeseen (IEC 60375).
Vain esitystapa a) on standardin IEC (1996) mukainen. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

36 Referenssivirta ja -jännite
Virran ja jännitteen suuntien merkintätavoista seuraa, että samoilla referenssisuunnilla resistiivisen kaksinavan läpi kulkeva virta ja yli vaikuttava jännite saavat samat merkit. (SFS 4987) / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

37 Esimerkkejä kirjallisuudesta (yläaste)
Referenssivirran suunnan merkitseminen virtapiiriin Elektroniikka omaksi (Lavonen, Lindh, Autio ja Antila, 1998) Yläasteen valinnaiselle fysiikan kurssille suunnattu oppikirja / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

38 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssijännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Elektroniikka omaksi (Lavonen, Lindh, Autio ja Antila, 1998) Yläasteen valinnaiselle fysiikan kurssille suunnattu oppikirja / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

39 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssivirran suunnan merkitseminen virtapiiriin Sähköilmiöt fysiikassa (Makkonen, Meisalo ja Suokko, 1996) Lukioasteen fysiikan oppikirjasarjan Atomista avaruuteen / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

40 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssijännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Sähköilmiöt fysiikassa (Makkonen, Meisalo ja Suokko, 1996) Lukioasteen fysiikan oppikirjasarjan Atomista avaruuteen / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

41 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Lukioasteen fysiikan oppikirjasarjan Atomista avaruuteen osasta Sähkömagnetismi fysiikassa (Makkonen, Meisalo ja Suokko, 1996) löytyy vain kaksi virtapiiriä, joihin on merkitty virran tai jännitteen suuntanuolia (ks. esimerkki elektroniputkesta sivulla 59 ja esimerkki sähköisestä värähtelypiiristä sivulla 82). Itse virtapiirejä em. oppikirjasta löytyy kyllä useitakin. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

42 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Lukioasteen fysiikan opiskeluun tarkoitettu Galilei -oppikirjasarjan osat 6 Sähkö ja osa 7 Sähkömagnetismi (Lavonen, Kurki-Suonio ja Hakulinen, 1999) / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

43 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Lukioasteen fysiikan opiskeluun tarkoitettu Galilei -oppikirjasarjan osat 6 Sähkö ja osa 7 Sähkömagnetismi (Lavonen, Kurki-Suonio ja Hakulinen, 1999) / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

44 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Lukion sähkö ja elektroniikka (Lavonen, Blinikka ja Antila, 1999) Tarkoitettu lukion fysiikan syventäville ja soveltaville kursseille tukemaan kokeellista työskentelyä / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

45 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Fysiikka-sarjan osassa 4 Sähköä ja sähkömagnetismia (Lehto ja Luoma, 1999: 95). Lukio-opiskeluun tarkoitetussa / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

46 Esimerkkejä kirjallisuudesta (lukio)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Fysiikka-sarjan osassa 4 Sähköä ja sähkömagnetismia (Lehto ja Luoma, 1999: 95). Lukio-opiskeluun tarkoitetussa / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

47 Esimerkkejä kirjallisuudesta (yliopisto fysiikka)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Physics (Ohanian, 1988). Huom! tasasähköpiireissä jännitteitä ei ole lainkaan merkitty piireihin. Vaihtosähköpiireissä virtoja ja jännitteitä ei ole merkitty piireihin. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

48 Esimerkkejä kirjallisuudesta (yliopisto fysiikka)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Physics With Modern Physics. (Wolfson and Pasachoff, 1999.) Vaihtosähkössä ei jännitteen tai virran suuntaa merkitä lainkaan kuvioihin. / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

49 Esimerkkejä kirjallisuudesta (yliopisto fysiikka)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Understanding Physics (Mansfield, 1998). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

50 Esimerkkejä kirjallisuudesta (piirianalyysi)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Electric Circuits. Sixth Edition (Nilsson and Riedel, 2001). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

51 Esimerkkejä kirjallisuudesta (piirianalyysi)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Schaum’s outline of theory and problems of basic electrical engineering (Cathey and Nasar, 1997). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

52 Esimerkkejä kirjallisuudesta (piirianalyysi)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Schaum’s outline of theory and problems of basic electrical engineering (Cathey and Nasar, 1997). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

53 Esimerkkejä kirjallisuudesta (piirianalyysi)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Engineering Circuit Analysis (Hayt, Kemmerly, Durbin, 2002). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

54 Esimerkkejä kirjallisuudesta (piirianalyysi)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Virtapiirit ja verkot (Voipio, 1972) / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

55 Esimerkkejä kirjallisuudesta (piirianalyysi)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Fysiikka korkeakouluja varten (Simons, Lennart, 1946) / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

56 Esimerkkejä kirjallisuudesta (opisto/amk)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Sähkötekniikan oppikirja teknillistä opetusta ja omin päin opiskelua varten (Paavola, 1979). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

57 Esimerkkejä kirjallisuudesta (opisto/amk)
Referenssivirran ja -jännitteen suunnan merkitseminen virtapiiriin Sähkötekniikan oppikirja teknillistä opetusta ja omin päin opiskelua varten (Paavola, 1979). / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

58 Esimerkkejä virhetulkinnoista
/ mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

59 Esimerkkejä virhetulkinnoista
/ mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

60 Esimerkkejä virhetulkinnoista
/ mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä

61 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä
Animaatioesimerkki Mitkä komponentit tuottavat ja mitkä kuluttavat tehoa??? Ratkaisu / mv Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä