home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga MA Magazine 1997 #3 / amigamamagazinepolishissue03-1 / ma_1995 / 09 / ami918.txt < prev    next >
Text File  |  1997-04-07  |  6KB  |  130 lines
  1. AMIGOWE MIARKOWANIE 
  2.  
  3. <lead>Czas na kolejny odcinek serii o wykorzystaniu Amig w
  4. technikach pomiarowych. Dziô teû kolejne przystawki pomiarowe dla
  5. elektroników!
  6.  
  7. <a>Stanisîaw Szczygieî (Stanley)
  8.  
  9. <txt>W poprzednim odcinku zaznajomiliômy sië z formami
  10. przedstawiania danych: w postaci zapisu analogowego i cyfrowego.
  11. Zaprezentowaîem takûe sztuczkë, jak za pomocâ sygnaîów cyfrowych
  12. przekazywaê wartoôci analogowe. Skoro teorië mamy za sobâ,
  13. najwyûszy czas powróciê do praktyki: choê tak naprawdë
  14. technologia pomiarów nie zawsze moûe sië bez niej obejôê.
  15.  
  16. <sr>Analogowo czy cyfrowo?
  17.  
  18. <txt>Powiâzanie czasu trwania impulsu z wartoôciâ mierzonego
  19. parametru daje po prostu sygnaî zmienny o okreôlonej
  20. czëstotliwoôci. Wynika to z wzoru fizycznego: czëstotliwoôê jest
  21. odwrotnoôciâ okresu zmiennoôci sygnaîu. Inaczej mówiâc, jeôli
  22. chcemy wartoôê (np. napiëcie) zmierzyê, stosowna przystawka musi
  23. zamieniê owo napiëcie na czëstotliwoôê! Aby takâ zamianë
  24. uproôciê, zostaîy zaprojektowane specjalne ukîady scalone,
  25. nazywane powszechnie przetwornikami napiëcie-czëstotliwoôê. Ich
  26. zadaniem jest odzwierciedlenie, podanego na wejôcie, napiëcia na
  27. sygnaî zmienny o okreôlonej -- w sposób liniowy --
  28. czëstotliwoôci. Liniowo, to znaczy na przykîad, ûe dwukrotnie
  29. wiëkszemu napiëciu towarzyszy dwukrotnie wyûsza czëstotliwoôê,
  30. trzykrotnie wiëkszemu -- trzykrotnie wyûsza czëstotliwoôê itd.
  31. Czy jednak zawsze czëstotliwoôê bëdzie tak proporcjonalna do
  32. sygnaîu wejôciowego?
  33.  
  34. Wszystko zaleûy od sposobu dokonywnia owej przemiany. Najczëôciej
  35. jednak odbywa sië ona na drodze kwantyzacji napiëcia wejôciowego,
  36. a wówczas charakterystyka takiego przetwornika wyglâda nieco
  37. inaczej: wystarczy zresztâ spojrzeê na rysunek. Oczywiôcie wpîywa
  38. to na dokîadnoôê pomiarów -- o tym rozmawialiômy w poprzednim
  39. odcinku. Zapewnienie odpowiedniej precyzji pomiarów umoûliwia
  40. duûa liczba poziomów kwantyzacji, a co za tym idzie, liczba bitów
  41. przetwornika. Jest jeszcze inny minus takiego przetwarzania: musi
  42. ono pewien czas trwaê. Moûna wiëc zapytaê: dlaczego nie stosuje
  43. sië w peîni analogowych przetworników i nie operuje stricte
  44. analogowymi wartoôciami? Bo takie "kwantujâce" przetworniki sâ
  45. znacznie taïsze i îatwiejsza jest ich produkcja, a poza tym
  46. ukîady liniowe sâ znacznie wraûliwsze na zakîócenia.
  47.  
  48. Kwantowanie wartoôci pomiarowej nie jest zresztâ wcale takie zîe.
  49. Przy pomiarach bowiem nigdy nie unikniemy pewnego bîëdu. Jeôli
  50. bîâd kwantyzacji bëdzie sië mieôciî w zaîoûonej dokîadnoôci
  51. pomiaru, to czort z nim. Tak samo z czasem pomiaru -- skoro mamy
  52. na wyjôciu sygnaî o okreôlonej czëstotliwoôci, to mniejsza z tym,
  53. jak do tego dochodzi, byle tylko wszystko dziaîaîo poprawnie,
  54. czyli w granicach zaîoûonych bîëdów pomiaru. Nie zawsze jest tak
  55. dobrze. Gdy z czasem dobrniemy do pomiarów w peîni cyfrowych i
  56. cyfrowego interfejsu do komputera, sprawa ta nabierze nieco
  57. wiëkszego znaczenia. Póki co, nie musimy sië tym przejmowaê.
  58.  
  59. Do zaprezentowania dwu sposobów uzyskiwania sygnaîu pomiarowego
  60. do naszego interfejsu posîuûâ dwa ukîady. Pierwszy z nich to
  61. miernik pojemnoôci kondensatorów, bëdâcy w peîni konstrukcjâ
  62. analogowâ.
  63.  
  64. <sr>Miernik pojemnoôci
  65.  
  66. <txt>Jak widaê ze schematu, jest on zbliûony konstrukcjâ do
  67. niedawno prezentowanego ukîadu miernika rezystancji. Wynika to ze
  68. sposobu pracy ukîadu. Jest to po prostu sterowany mierzonâ
  69. wielkoôciâ (pojemnoôciâ) generator! Pozostaîe elementy
  70. elektroniczne umoûliwiajâ nam jedynie matematyczne powiâzanie
  71. uzyskiwanej czëstotliwoôci sygnaîu z wartoôciâ mierzonâ. Ukîad
  72. jest w peîni analogowy -- najmniejsze nawet wahniëcie pojemnoôci
  73. wpîywa natychmiast i bezpoôrednio na sygnaî wyjôciowy. A oto
  74. wzory:
  75.  
  76. czas rozîadowania = 0.69 x R2 x C
  77.  
  78. czas îadowania = 0.69 x (R1 + R2) x C
  79.  
  80. Jak widaê, zarówno czas îadowania, jak i rozîadowania tak samo
  81. (liniowo) zaleûâ od pojemnoôci, nie pojawia sië wiëc wâtpliwoôê,
  82. który mierzyê interfejsem. Dla uîatwienia podam, ûe dla wartoôci
  83. elementów:
  84.  
  85. R1 = 1 k
  86.  
  87. R2 = 440
  88.  
  89. kondensator o pojemnoôci 1uF bëdzie sië îadowaî dokîadnie jednâ
  90. milisekundë. Precyzja pomiarów na ukîadzie NE555 oscyluje okoîo
  91. 5--10% przy stabilnoôci temperaturowej 90 ppm/stopieï Celsjusza,
  92. lub ok. 50 ppm dla tego ukîadu w wersji CMOS (nie polecam nie
  93. zaawansowanym -- bardzo îatwo uszkodziê!).
  94.  
  95. Jeôli chcemy zmieniê zakres pomiarowy na np. nanofarady --
  96. rezystory powinny mieê odpowiednio wartoôê 1 M i 440 k. Sygnaî z
  97. generatora moûna podaê bezpiecznie do pomiarów nawet bezpoôrednio
  98. na komputer (choê ja doradzam raczej przedstawiony wczeôniej
  99. interfejs).
  100.  
  101. <sr>Woltomierz
  102.  
  103. <txt>Drugim przykîadem jest przystawka woltomierza: najprostsza,
  104. jakâ moûna wymyôliê, czyli po prostu ukîad przetwornika
  105. napiëcie-czëstotliwoôê. Zastosowany zostaî ukîad scalony LM-331
  106. (Natinal Semiconductor). Dla parametrów dobranych na rysunku
  107. napiëciu 1 V odpowiada czëstotliwoôê 1 kHz. Analogicznie napiëciu
  108. 1 mV odpowiada czëstotliwoôê 1 Hz... Taka teû jest dokîadnoôê
  109. mierzenia naszego przetwornika. Ukîad jest zasilany îatwo dla nas
  110. osiâgalnym z komputera napiëciem 5 V. Za pomocâ opisanego ukîadu
  111. moûemy z powodzeniem mierzyê napiëcie rzëdu kilku woltów.
  112.  
  113. Ukîad scalony pracuje na zasadzie zbliûonej do caîkujâcego
  114. przetwornika analogowo-cyfrowego. Kwantowanie osiâga sië przez
  115. impulsowe doprowadzanie napiëcia odniesienia. Szczegóîy pracy
  116. konwertera -- w odpowiedniej literaturze.
  117.  
  118. Ten drugi ukîad jest dla nas szczególnie ciekawy. Istnieje bowiem
  119. wiele elementów elektronicznych, których parametry sâ bezpoôrenio
  120. zaleûne od róûnego rodzaju czynników zewnëtrznych: temperatury,
  121. jasnoôci oôwietlenia itp. Sâ to fototranzystory, termistory,
  122. fotooporniki... Tworzâc w oparciu o nie ukîady wejôciowe dla
  123. opisanej przystawki, przy staîym napiëciu wejôciowym z îatwoôciâ
  124. moûna mierzyê wielkoôci inne od elektrycznych! Przykîady
  125. rozwiâzaï przedstawië za miesiâc w kolejnym odcinku serii.
  126.  
  127.  
  128.  
  129.  
  130.