Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Zapoznanie studenta z podstawowymi problemami i zadaniami występującymi w zagadnieniach pomiaru i automatyzacji technologi wykorzystujących odnawialne źródła energii.

Ogólne informacje o zajęciach: Moduł ma za zadanie przygotować studenta do rozwiązywania problemów związanych z pomiarami energetycznymi i wdrażaniem algorytmów sterowania w układach energetycznych wykorzystujących OZE.

Materiały dydaktyczne: Szewczyk M.; METROLOGIA PROCESÓW ENERGETYCZNYCH Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych - Technika sub

Inne: Prezentacje z wykładów

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	Chłędowski M.	Wykłady z automatyki	Oficyna Wydawnicza PRz, Rzeszów.	2003.
2	Dębski A.	Automatyka. Podstawy teorii	WN-T, Warszawa.	2008.
3	Piotrowski J.	Podstawy miernictwa	Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa.	2002.
4	Taylor J. R.	Taylor J. R.; Wstęp do analizy błędu pomiarowego	Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.	1999.
5	Marks-Wojciechowska Z., Pacholski K., Kulesza W.	Systemy pomiarowe	Wyd. Politechniki Łódzkiej; Łódź.	1999.

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	Madura H. red.	Pomiary termowizyjne w praktyce	Agenda Wydawnicza PAKu; Warszawa..	2004.
2	Michalski L., Eckersdorf K., Kucharski J.	Termometria –przyrządy i metody	Wyd. Pol. Łódzkiej; Łódź.	1998.
3	Oleśkowicz-Popiel C., Bogusławski L.	Czujniki strumieni ciepła	Wyd. Politechniki Poznańskiej; Poznań.	1986.

Literatura do samodzielnego studiowania

1	Pułaczewski Z.	Automatyka stosowana	WKŁ, Warszawa.	1980.
2	Brzózka J.	Regulatory cyfrowe w automatyce	MIKOM, Warszawa.	2002.
3	Taler J.	Teoria i praktyka identyfikacji procesów przepływu ciepła	Ossolineum; Wrocław.	1995.

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Wpis na semestr czwarty.

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Matematyka, Fizyka, Metrologia, Elektrotechnika z elektroniką, Informatyka, Automatyka, Mechanika płynów, Termodynamika, Wymiana ciepła na poziomie studiów technicznych I stopnia.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność pozyskiwania wiedzy z różnych źródeł; podstawowe umiejętności w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości elektrycznych i nieelektrycznych; podstawowe umiejętności programistyczne.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Bezkonfliktowa współpraca w trakcie zajęć w grupach wieloosobowych; samodyscyplina i umiejętność organizacji czasu i pracy własnej, podstawowe zrozumienie odpowiedzialności osobistej

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z PRK
01	Posiada podstawową wiedzę z zakresu stosowanych metod pomiarowych oraz przygotowywania i prowadzenia pomiarów przy użyciu automatycznych systemów pomiarowych a także podstawowe umiejętności w zakresie przygotowywania pomiaru oraz jego automatyzacji.	wykład, laboratorium problemowe, laboratorium	egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna, sprawdzian pisemny, obserwacja wykonawstwa, raport pisemny	K_W09+ K_W10+ K_W11++ K_U03++ K_U06+++ K_U16++	P7S_UW P7S_WG
02	Posiada podstawową wiedzę na temat analizy błędów pomiarowych oraz szacowania wartości niepewności pomiarowej oraz umiejętności obliczania niepewności pomiarowej.	wykład, laboratorium problemowe	egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna, sprawdzian pisemny, obserwacja wykonawstwa	K_W11++ K_U03+ K_U06++	P7S_UW P7S_WG
03	Posiada podstawową wiedzę o metodach oraz aparaturze pomiarowej stosowanej w miernictwie energetycznym oraz umiejętności ich poprawnego stosowania.	wykład, laboratorium	egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna, sprawdzian pisemny, raport pisemny	K_W10++ K_W11++ K_U03++ K_U06+++	P7S_UW P7S_WG
04	Posiada podstawową wiedzę o algorytmach sterowania stosowanych w wybranych technologiach wykorzystujących OZE oraz rozwiązaniach sprzętowych i programistycznych pozwalających na ich implementację.	wykład, laboratorium	egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna, raport pisemny	K_W09+ K_W10+ K_W11++ K_U06++	P7S_UW P7S_WG
05	Potrafi opracować algorytm sterowania stosowanych w wybranego systemu wykorzystującego OZE oraz zaproponować i zrealizować rozwiązanie sprzętowe i programistyczne pozwalające na jego implementację.	laboratorium, laboratorium problemowe	sprawdzian pisemny, raport pisemny, obserwacja wykonawstwa, prezentacja dokonań (portfolio)	K_W11++ K_U03++ K_U06+++ K_U16+++	P7S_UW P7S_WG

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
4	TK01	Systemy pomiarowe: architektura; człony i zespoły funkcjonalne systemów pomiarowych; podstawowe konfiguracje systemów pomiarowych; wirtualne systemy pomiarowe; modułowe systemy pomiarowe; układy autonomiczne; sterowniki; oprogramowanie układu pomiarowego, automatyzacja pomiaru; przykładowa implementacja - system pomiarowy F020-Lab: elementy składowe, relacja sprzęt – oprogramowanie – program sterujący – pulpit sterujący, oprogramowanie Fmsp, Lab-View, język programowania, elementy pulpitu.	W01, L01, L02	MEK01 MEK03
4	TK02	Tor pomiarowy: tor pomiarowy a kanał pomiarowy; elementy składowe toru pomiarowego, podstawowe konfiguracje torów wejściowych i wyjściowych, przetwornik pomiarowy i jego właściwości, przetwornik wielkości fizycznej – czujnik pomiarowy – przetwornik pomiarowy, rodzaje przetworników pomiarowych, elementy analogowe toru pomiarowego, przetwornik A/C i jego właściwości; zniekształcenia i zakłócenia sygnałów pomiarowych; kalibracja i wzorcowanie toru pomiarowego, etalony i wzorce, wzorcowanie bezpośrednie i pośrednie.	W02, L03, L04	MEK01 MEK03
4	TK03	Analiza błędu pomiarowego: źródła i rodzaje błędów pomiarowych, podstawowe źródła błędów bezpośrednich, błąd a niepewność, wielkości bezpośrednie i pośrednie, rozkład normalny, prawo propagacji błędu.	W03, L03, L04	MEK02
4	TK04	Niepewność pomiaru: niepewność pomiarowa wg metodyki ISO, efektywna ilość stopni swobody; odchylenie standardowe, wartości graniczne rozkładu Studenta; równanie propagacji niepewności pomiarowej; niepewność przypadkowa, systematyczna i całkowita; niepewność systematyczna wielkości bezpośredniej, niepewności skorelowane; metodyka określania niepewności przypadkowej wielkości bezpośredniej i pośredniej - test pojedynczy i wielokrotny; zastosowanie analizy błędu pomiarowego do planowania pomiaru.	W04, L03, L04	MEK02
4	TK05	Metody pomiarowe: modelowanie zjawisk fizycznych, analiza kryterialna, liczby podobieństwa, podobieństwo zjawisk fizycznych, modelowanie metodą bezpośrednią i analogową; analogowe techniki pomiarowe w badaniach wymiany ciepła, implementacja techniki sublimacji naftalenu.	W05	MEK01
4	TK06	Elektryczne pomiary temperatury: termometry termoelektryczne, termometry rezystancyjne, termometry krzemowe, termometry kwarcowe; termometry ultradźwiękowe; pomiar temperatury ciał stałych; pomiar temperatury płynów.	W06, L05, L06	MEK03
4	TK07	Pomiary przepływu masy i ciepła: wagi automatyczne, liczniki komorowe, liczniki wirnikowe, przepływomierze zwężkowe, przepływomierze pływakowe, pomiar przepływu w kanałach otwartych, mierniki ciepła, podzielniki ciepła.	W07, L05, L06	MEK03
4	TK08	Pomiary promieniowania: detektory termiczne – termoelementy, bolometry, detektory piroelektryczne; detektory fotonowe – fotorezystory, fotodiody, fotoogniwa, detektory fotoemisyjne.	W08	MEK03
4	TK09	Bezstykowe pomiary temperatury: podstawowe wiadomości o bezstykowych pomiarach temperatury; charakterystyka pirometrów: monochromatycznego, dwubarwnego, całkowitego promieniowania, fotoelektrycznego, wielopasmowego; budowa, parametry oraz zastosowanie kamer termowizyjnych; emisyjność, wyznaczanie emisyjności obiektu; przepuszczanie, promieniowania przez atmosferę-model matematyczny pomiaru kamerą termowizyjną, błędy pomiarów termowizyjnych.	W09, W10, L07, L08, L11, L12	MEK03
4	TK10	Pomiary gęstości strumienia ciepła: klasyfikacja metod pomiaru gęstości strumienia ciepła; czujniki przewodnościowe, elektryczne, entalpowe, tarczowe Gardona, Schmidta-Boeltera; niestacjonarne metody pomiaru strumienia ciepła; czujniki inercyjne, cienkowarstwowe oraz grubowarstwowe; błędy pomiarów strumienia ciepła.	W11, L09-L12	MEK03
4	TK11	Przegląd procesów wykorzystywanych przy pozyskiwaniu energii z alternatywnych źródeł ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień metrologicznych, sterowania, blokad i zabezpieczeń.	W12, L13-L14	MEK04
4	TK12	Automatyzacja pracy turbin wodnych.	W13	MEK04
4	TK13	Automatyzacja pracy turbin wiatrowych.	W14, L15, L16	MEK04
4	TK14	Układy ekstremalne sterowania kolektorem słonecznym. Sterowanie współpracą modułów fotowoltaicznych.	W15, L17, L18	MEK04
4	TK15	Zagadnienia związane z eksploatacją obiektu zasilanego różnymi rodzajami energii.	W16	MEK04
4	TK16	Programowanie systemów pomiarowych: kodowanie algorytmu sterowania pomiarem, projektowanie interfejsu użytkownika.	L01, L02	MEK01
4	TK17	Bezpośrednie i pośrednie wzorcowanie torów wyjściowych i wyjściowych – tory pomiarowe termopar. Analiza torów pomiarowego wielkości bezpośredniej– lokalizacja źródeł błędów elementarnych, opracowanie metodyki pomiaru niepewności i oszacowanie ich wartości.	L03, L04	MEK01
4	TK18	Pomiar przepływu i temperatury czynnika roboczego w rurociągach, określanie uchybu pomiaru liczników ciepła.	L05, L06	MEK03
4	TK19	Pomiary promieniowania i bezstykowe pomiary temperatury – fotometria, pirometria, termografia ciekłokrystaliczna – kalibracja, właściwości promieniste ciał szarych.	L07, L08	MEK03
4	TK20	Pomiar strat ciepła przez przegrody budowlane za pomocą miernika typu ścianka pomocnicza. Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła U przez przegrodę.	L09, L10	MEK03
4	TK21	Wyznaczanie współczynnika przejmowania ciepła i emisyjności w warunkach konwekcji swobodnej.	L11, L12	MEK03
4	TK22	Wprowadzenie do modelowania procesów energetycznych. Matlab, Scilab.	L13-L14	MEK05
4	TK23	Opracowanie modelu turbiny wiatrowej jako obiektu sterowania i przeprowadzenie jego badań.	L15, L16	MEK05
4	TK24	Opracowanie modelu kolektora słonecznego (wraz z układem jego ustawiania) jako obiektu sterowania i przeprowadzenie jego badań.	L17, L18	MEK05

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 4)		Godziny kontaktowe: 16.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 10.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 30.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 4)	Przygotowanie do laboratorium: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 18.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 12.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 4)	Przygotowanie do konsultacji: 2.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 4)	Przygotowanie do egzaminu: 15.00 godz./sem.	Egzamin pisemny: 2.00 godz./sem. Egzamin ustny: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Obecność na wykładach jest obowiązkowa i może być sprawdzana.
Laboratorium	Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. Do ćwiczenia laboratoryjnych student jest zobowiązany przygotować się z materiału, którego zakres odpowiada treści kształcenia przyporządkowanej do numeru godziny zajęć laboratoryjnych, został podany w instrukcji do ćwiczenia laboratoryjnego lub przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne na poprzednich zajęciach. Przygotowanie do ćwiczeń może być sprawdzone przed ćwiczeniem w formie kilkuminutowego sprawdzianu (od 1 do 10 pytań opisowych lub testowych) ocenianego w skali od 0 do 20 punktów. Zaliczenie sprawdzianu wymaga uzyskania minimum 8 punktów. Ocenę maksymalną uzyskać można od minimum 18 punktów, a pomiędzy 8 i 18 punktami stosowana jest skala liniowa. Rażąca niewiedza może skutkować niedopuszczeniem do ćwiczenia. Każdy sprawdzian musi być zaliczony, a każde laboratorium odrobione. Z każdego ćwiczenia grupa, podgrupa, lub student (w zależności od tematyki ćwiczenia) zobowiązani są sporządzić sprawozdanie, którego zakres określa prowadzący po wykonaniu ćwiczenia. Sprawozdanie zostanie przyjęte, jeżeli będzie poprawne pod względem formalnym, a jego zawartość merytoryczna zostanie przedstawiona w zadowalający sposób. Sprawozdanie jest oceniane w skali od –3 do +3 punktów sumowanych z oceną ze sprawdzianu. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych nastąpi po zaliczeniu wszystkich sprawdzianów i oddaniu wszystkich sprawozdań. Ocena końcowa z zaliczenia jest średnią z wszystkich ocen uzyskanych w trakcie semestru.
Ocena końcowa	Egzamin składa się z dwóch części testowej i ustnej. W trakcie części testowej wypełniany jest dwuczęściowy test wielokrotnego wyboru (pierwsza dotyczy TKO1 - TK10 druga TK11 - TK15). W każdej części występuje po 20 stwierdzeń/pytań z czterema możliwościami do wyboru z których każda może być prawidłowa łub błędna. Każde ze stwierdzeń/pytań jest oceniane w skali liniowej od -1 do 1. Z każdej części testu należy uzyskać minimum 7 punktów a sumarycznie z obu testów minimum 20 punktów. 35 i więcej punktów oznacza ocenę najwyższą, a pomiędzy 21 i 35 punktami stosowana jest skala liniowa. Zaliczenie części testowej upoważnia do przystąpienia do części ustnej w trakcie której na podstawie odpowiedzi na trzy z czterech wylosowanych pytań sprawdzane jest zrozumienie treści kształcenia modułu. Aby zaliczyć tę część egzaminu należy wykazać się dobrym zrozumieniem co najmniej dwóch z wylosowanych zagadnień. Ocena końcowa jest średnią ważoną wszystkich ocen z wagami odpowiednio: 30% część ustna egzaminu, 30% część testowa egzaminu, 40% laboratorium.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1	U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk	Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem	2021
2	R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk	Urządzenia energetyczne: laboratorium	2020
3	U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk	Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem	2019