\chapter{Úprava měřicí trati}
\section{Nová váha}
\label{kap:nova_vaha}

Z~důvodu dosažení velkých nepřesností při měření s~váhou OMEGA~LSC7000-100, která měla být použita jako referenční, bylo nutné vyzkoušet měření s~jinou váhou. 

Novou váhou se stala precizní váha pro laboratoře Kern~PCB~2500-2, která je využívána i~pro jiné aplikace. Maximální rozsah váhy dosahuje~2500~g. Její rozlišení činí~0,01~g, stejně jako reprodukovatelnost měřené hodnoty. Linearita dosahuje hodnoty~$\pm$~0,05~g.~\cite{nova_vaha_2}

\begin{figure}[!h]
    \begin{center}
        \includegraphics[scale=0.55]{obrazky/nova_vaha.png}
    \end{center}
    \caption[Váha Kern PCB 2500-2~\cite{nova_vaha_2}]{Váha Kern PCB 2500-2~\cite{nova_vaha_2}} 
    \label{obr:nova_vaha}
\end{figure}

Komunikace probíhá po sériovém portu RS-232, ovšem pro naši aplikaci byl použit převodník z RS-232 na USB port pro možnost připojení k notebooku. Váhu je možné napájet jak 9V baterií, tak i~přímo ze sítě 230~V. Navážená hmotnost se zobrazuje přímo na LCD displeji zabudovaným ve váze, ale zároveň se také může odesílat přes již zmíněný sériový port do připojeného zařízení.~\cite{nova_vaha}

Dle~manuálu dodávaného k~váze nebo dle elektronického manuálu~\cite{nova_vaha} je nutné váhu pomocí jejích tlačítek nejdříve 
nastavit. Také z něho zjistíme, jaká data může váha odesílat a jak je můžeme přijímat. Váha bude pro měření nastavena na výstup dat prostřednictvím dálkového ovládání, na váze při nastavování zobrazováno jako rE~Cr, vyčítání hodnot bude prováděno odesíláním písmene w měřicím programem do váhy, po čemž váha odešle aktuální naváženou hodnotu programu zpět.

Jelikož váha je zapotřebí pro více aplikací, není možné ji napevno umístit do systému a ani není možné odstranit původní váhu OMEGA LSC7000-100, protože bude stále využívána na původní měřicí trati. Proto byla při měření váha umístěna na stůl umístěný těsně vedle konstrukce celé měřicí aparatury, aby nebyl problém s~dosahem přepadové hadice do vážené nádoby umístěné na nové váze. 

Trať bude odvzdušňována stejně jako předtím, tedy plným otevřením regulačního ventilu nad váženou nádobou na váze OMEGA. Až po odvzdušnění bude přepadová hadice přesunuta nad novou váženou nádrž a váhu Kern. Jelikož na nové váze můžeme měřit hmotnost pouze do 2,5~kg, což určuje i objem vážené nádrže, musíme podle toho určovat čas měření, aby nám voda nepřetekla během měření z nádoby, kvůli čemuž by bylo nutné měření předčasně ukončit.


\section{Ověřovaný průtokoměr}
\subsection{Zabudování průtokoměru do měřicí tratě}

Průtokoměr, jež měl být měřen a~testován, bylo nutné do realizované měřicí tratě dodat. To bylo uděláno tak, že jím byla nahrazena nerezová trubička, která byla k~tomuto účelu do tratě dříve vložena. 

Před samotnou instalací bylo ale nutné průtokoměr dodělat. Samotná trubička s nalepeným vyhřívaným a nevyhřívaným teploměrem musela být izolována proti úniku tepla a připojena k vyhodnocovací technice. Proto byla na 3D tiskárně vyrobena plastová krabička. Do krabičky byl vyříznut tvrzený polystyren, do kterého jsou udělány drážky, aby následně vložená trubička a z ní vedoucí vývody z teploměrů napájené k vodičům vedoucím do vyhodnocovací techniky byly kvalitně obklopeny izolačním materiálem a průtokoměr tak byl dostatečně izolovaný. 

\begin{figure}[!h]
    \begin{center}
        \includegraphics[scale=0.11]{obrazky/trubicka.jpg}
    \end{center}
    \caption[Trubička s nalepenými teploměry]{Trubička s nalepenými teploměry} 
    \label{obr:trubicka}
\end{figure}

Na obr.~\ref{obr:trubicka} je vyfocena nerezová trubička s nalepeným vyhřívaným (vlevo) a nevyhřívaným (vpravo) teploměrem, ke kterým jsou již napájeny vodiče pro připojení vyhodnocovací elektroniky a také jsou na trubičce navlečeny šroubovací matice pro přichycení a utěsnění senzoru do měřicí tratě. 

Následně byla trubička v krabičce připevněna proti pohybu, aby se neodtrhli vývody z teploměrů nebo se neodlepili teploměry od trubičky. Poté byla již trubička zaklopena druhou polovinou krabičky, kde je také vložen tvrzený polystyren s vybroušenou drážkou pro trubičku. Na obr.~\ref{obr:krabicka} se nachází fotografie průtokoměru zaizolovaného v krabičce tak, jak je připraven k instalaci do měřicí tratě a připojení vyhodnocovací elektroniky.

\begin{figure}[!h]
    \begin{center}
        \includegraphics[scale=0.17]{obrazky/krabicka.jpg}
    \end{center}
    \caption[Připravená krabička s průtokoměrem k instalaci]{Připravená krabička s průtokoměrem k instalaci} 
    \label{obr:krabicka}
\end{figure}

Takto připravený průtokoměr byl připevněn do měřicí tratě, kde mohlo začít proměřování jeho charakteristik. Jelikož předchozí prázdná nerezová trubička měla stejné rozměry i připevňovací matice, bylo přemontování a uchycení jednoduché.


\subsection{Elektronika pro tepelný průtokoměr}

Vyhodnocovací technika byla pro měření poskytnuta již hotová z průtokoměru umístěného na původní měřicí trati. Nebylo tedy nutné se elektronikou příliš zabývat. Byly o ní zjištěny pouze základní informace.

Elektronika je ve skutečnosti umístěna nad vytištěnou krabičkou a připojena k průtokoměru čtyřmi vodiči, které z krabičky vystupují. Dalšími dvěma vodiči se elektronika připojuje k napájecímu zdroji 12~V. Její fotografie se nachází na obr.~\ref{obr:elektronika}.

Snímače teploty jsou připojeny v můstkovém zapojení. Rezistory jsou napájeny pulsně šířkovou modulací (PWM), čímž se zajišťuje maximální úbytek napětí na odporu v okamžik měření a také menší výkonová ztráta na spínaných prvcích. To je vhodné pro co nejpřesnější měření a snížení spotřeby el. energie. Pomocí PWM se také reguluje teplota  na vyhřívaném teploměru. Měření můstků je realizováno diferenčním AD převodníkem MCP3302/04-B. Měří se jak diferenční napětí můstku, tak napětí na vybraném odporu můstku.~\cite{BcpraceMlcoch}

Data z AD převodníku zpracovává procesor ATmega328p. Tento procesor je součástí desky Arduino Nano, která umí komunikovat s AD převodníkem i počítačem (PC). Připojením Arduina USB kabelem k PC se tedy jednoduše můžou přijímat měřená data a na jejich základě vyhodnocovací program upravovat. Upravený program se může rovnou nahrávat do desky Arduino pomocí nainstalovaného softwaru Arduino IDE.~\cite{BcpraceMlcoch}

Veškeré součástky jsou napájeny na plošném spoji, který je umístěn co nejblíže krabičce s průtokoměrem, aby se co nejvíce omezil indukovaný šum.~\cite{BcpraceMlcoch}. 

\begin{figure}[!h]
    \begin{center}
        \includegraphics[scale=0.17]{obrazky/elektronika.jpg}
    \end{center}
    \caption[Elektronika pro tepelný průtokoměr]{Elektronika pro tepelný průtokoměr} 
    \label{obr:elektronika}
\end{figure}


