POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI ZAKŁAD METROLOGII I SYSTEMÓW POMIAROWYCH METROLOGIA Andrzej Rylski Politechnika Rzeszowska Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, ul. W. Pola Rzeszów, PRZETWORNIKI POMIAROWE

Przetworniki pomiarowe 3. Przetwornik SIGMA - DELTA 4. Przetwornik U/f 5. Aplikacja układu C520D 6. Układ scalony C520D 7. Układ C520 – parametry 8. Układ scalony,przetwornika ICL7106, 7 9. Metoda podwójnego całkowania 10. Struktura wewnętrzna układu ICL Parametry przetwornika 12. Schemat prostego woltomierza cyfrowego 13. Pomiary sygnałów niesinusoidalnych 14. Współczynnik kształtu i szczytu 15. Automatyczny miernik zniekształceń nieliniowych Literatura: 1.Rylski A., Metrologia – wybrane zagadnienia. Zadania, str , , skrypt Wydanie III, Wydawnictwa Politechniki Rzeszowskiej 2004, 2.Winiecki Wiesław: Organizacja komputerowych systemów pomiarowych. Warszawa, OWPW Gregg W. David; Podstawy telekomunikacji analogowej i cyfrowej, WNT Warszawa 1983r. 4.Sydenham P.H; Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa 1990.

Przetwornik SIGMA - DELTA PRZETWORNIK a/c w zmacniacz wejściowy o programowo ustawianym wzmocnieniu programowany filtr cyfrowy FDP sigma-delta modulator 2,5V & 200  A sterowanie pracą układu transmisją danych interfejs szeregowy wejście analogowe Rys Struktura układu AD7711

Przetwornik U/f Schemat blokowy przetwornika C520D

Aplikacja układu C520D

Układ scalony C520D Tablica 3.1. Wartości dopuszczalne parametrów układu C520D Parametr OznaczenieMinMax Napięcie zasilaniaU s [V]07 Napięcie wejściowe: -między HI a masą -między Lo a masą U iH [V] U iL-1515 Napięcie na wejściu HOLDU H [V]07 Napięcie na wyjściach cyfrowychU OH [V] 7 Temperatura otoczenia toto 070 Warunki pracy układu C520D Napięcie zasilaniaU s [V] Temperatura otoczenia toto 070 Napięcie wejściowe: -różnicowe -sumacyjne U i [V] U CM Napięcie na wejściu HOLD: -pomiar normalny -pomiar szybki -pamiętanie U H [V]

Układ C520 - parametry Tablica 3.2. Parametry charakterystyczne układu C520D (warunki pracy zgodne z tabl.3.1) Parametr Oznac zenie MinTypow y MaxUwagi Dokładność w % wart. odczytanej 1 cyfra Współczynnik temperaturowy: -zera -współczynnika konwersji - 25V/K 60ppm/ K -=900mV Współczynnik tłumienia -sygnału sumacyjnego -napięcia zasilającego CMRR PSRR - 48dB 65dB -=5V Prąd wejściowy (wejścia HI, LO) IiIi -110A-P1=50k Prąd zasilania IsIs -9mA20mA=5V Wyjścia cyfrowe: -napięcie w stanie niskim -prąd w stanie niskim -prąd w stanie wysokim U OL I OL I OH 1.6m A 150mV 3.2mA 400m V 200A I OL =1,6mA U OL =400m V Pomiar: -normalny -szybki przetworzeń na sekundę

Przetwornik ICL7106, 7 Struktura wewnętrzna układu ICL 7107 (część analogowa)

Metoda podwójnego całkowania Rys Metoda podwójnego całkowania - przebiegi czasowe

Struktura wewnętrzna układu ICL 7107 Rys Struktura wewnętrzna układu ICL 7107 (część cyfrowa)

Parametry przetwornika Jed nost ka MinTypMa x Uwagi Zakres przetwarzania mV maks. wskazanie: 1999 jednostek Czas przetwarzaniams80T=20ms Błąd liniowościLSB±0.2+1U=0,2V oraz =2V Wsółczynnik tłumienia sygnałów wspólnych CMRR dB/ V/V 86/50U=200mV Szumy (wartość szczytowa) V15U=0.2V Prąd wejściowypA110U=0V Współczynnik cieplny zmian napięcia przesunięcia zera 0.21 Współczynnik cieplny nachylenia charakterystyki przetwarzania 15

Parametry przetwornika Jed nost ka MinTypMa x Uwagi Wewnętrzne napięcie odniesienia V R1=25k Zmiany temperaturowe wewnętrznego nap. odniesienia 80R1=25k Niestabilność zasileniowa wewn. nap. odniesienia Prąd sterujący segmenty wyświetlacza LED mA58U=5V nap.segmentu U=3V Prąd sterujący segment "jedynki" mA1016U=5V nap.segmentu U=3V Prąd zasilaniamA0.81.8

Schemat prostego woltomierza cyfrowego Schemat prostego woltomierza cyfrowego o zakresie: mV

Oscyloskop Pasmo analogowe: 100, 300 lub 500 MHz Maksymalna częstość próbkowania:do 5 GS/s Ilość kanałó: 2 lub 4 rejestrujące oraz kanał wyzwalania zewnętrznego WaveAlert™ - automatyczne wykrywanie i reakcja przyrządu na anomalie sygnału Wbudowana stacja dysków (1,44MB/3.5’’) z zapisem rejestrowanych sygnałów, nastaw i zrzutów ekranu Standardowo montowane złącze CENTRONIX umożliwiające bezpośredni wydruk zobrazowania Rozdzielczość w amplitudzie: 9 bitów QuickMenu- wywoływany przez użytkownika uproszczony tryb obsługi oscyloskopu Rozbudowany system wyzwalania oraz transformata FFT standardowo we wszystkich modelach Wyzwalanie sygnałem wizyjnym TV, HDTV, SDI (opcja ) Maski telekomunikacyjne (opcja) Zaawansowana analiza matematyczna (opcja) Test parametrów granicznych sygnału (opcja) Możliwość pełnej współpracy z sondami aktywnymi, różnicowymi i prądowymi e*Scope – standardowo montowany interfejs LAN umożliwiający pracę z oscyloskopem przez przeglądarkę internetową Interfejsy komunikacyjne RS-232 i GPIB oraz złącze VGA (opcja) Oscyloskop przystosowany do sterowania głosowego oprogramowaniem VocalLink™ (opcja) Zasilanie bateryjne (opcja)

Oscyloskopy cyfrowe TDS1000 / TDS2000 Pasma: 60MHz, 100MHz i 200MHz Próbkowanie: do 2GS/s Ilość kanałów: 2 lub 4 Wyświetlacz: LCD - monochromatyczny lub kolorowy AUTOSET MENU PROBE CHECK WIZARD Pomoc kontekstowa Podwójna podstawa czasu Zaawansowane wyzwalanie 11 automatycznych pomiarów FFT standardowo we wszystkich modelach Pamięć przebiegów i nastaw

Oscyloskop - pomiar

Dane techniczne Oscyloskop Pionowo: Częstotliwość/odpowiedź -3dB DC do > 50MHz AC sprzęgnięty < 10Hz bezpośrednio < 1Hz z sondą 10:1 Czas podnoszenia < 7ns Czułość 1 mV do 100 V/ dz. Tryby kanał A, B, A odwrócony, B odwrócony A+B, A-B lub A=y & B=x Wejściowa impedancja 1MW, 25pF bezpośrednio 10 MW z sondą 10:1 Rozkład 8 Bit/D przetwornica Dokładność ± (2% + 1 pixel) Poziomo : Tryby Powrotny Pojedynczy strzał Zwojowy

Ustawienia: Powrotny 10ns do 5s/dz. Kanał podwójny zmienny10ns do 20 m s/dz. Kanał podwójny odcinający 50 m s do 5s/dz. Pojedynczy strzał 100ns do 5s/dz. Kanał podwójny zmienny 100ns do 20 m s/dz. Kanał podwójny odcinający50 m s do 5s/dz. Kanał zwojowy podwójny odcinający 10s do 60s/dz. Dokładność ±(0.1%+1 pixel) Długość zapisu 256 lub 512 próbki (pixele) na 10 lub 20 działek Spust: Źródłakanał A, B lub zewnętrzne Czułość Kanał A lub B<0.5 działki dla 10MHz <1.5 działki dla 60MHz <4 działki dla 100MHz Zewnętrzne+0.2 V lub +2 V poziomy (TTL zgodny) Wejściowa impedancja1M Ohm, 25pF bezpośrednio 10M Ohm z sondą 10:1

3.21 Pomiary sygnałów niesinusoidalnych Sygnał zmodulowany amplitudowo sygnałem wielotonowym a0, an, bn, Fn - współczynniki Fouriera 0 i n-tej harmonicznej w0 - częstotliwość podstawowa (sygnał modulowany) W - częstotliwość sygnału modulującego  (t)- przesunięcie fazy sygnału modulującego do sygnału modulowanego dla czasu t 3030 2020 00  A.  0 -  0  0 +   0 0 B.  C. 1  3  5  7  9  Rys Widmo sygnału zakłóconego: A. sygnał podstawowy zakłócony, B. sygnał podstawowy i sygnał modulujący są zakłócone

Współczynnik kształtu i szczytu (3.37)  V śr V TRUrm s Rys Układ do pomiaru współczynnika kształtu Współczynnik kształtu Współczynnik szczytu (3.39)  VmVm V TRUrm s Rys Układ do pomiaru współczynnika szczytu Współczynnik zniekształceń nieliniowych  filtr środkowo zaporowy składowej podstawowej woltomierz wartości skutecznej 1 2 Rys Metoda pomiaru współczynnika zniekształceń nieliniowych (3.41)

Automatyczny miernik zniekształceń nieliniowych Rys Schemat blokowy automatycznego miernika zniekształceń nieliniowych

Pytania: Przetwornik C520D Przetwornik ICL 7107 Sposoby opisu właściwości sygnału. Metoda opisu sygnału szeregiem Fouriera. Definicja współczynnika kształtu. Definicja współczynnika szczytu. Definicja współczynnika zniekształceń nieliniowych. Sposób pomiaru współczynnika kształtu. Sposób pomiaru współczynnika szczytu. Sposób pomiaru współczynnika zniekształceń nieliniowych. Literatura: [1]. P.D. Sydenham, Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa 1990r. [2]. A. Rylski, Sensory i przetworniki wielkości nieelektrycznych, zadania, skrypt Politechniki Rzeszowskiej 1994r. [3]. A. Rylski, Ocena przetworników pomiarowych w procesie ich uwierzytelniania, materiały IV Międzynarodowego Seminarium Metrologów Rzeszów 1997r. [4] S. Michalak, Współpraca specjalizowanych przetworników a/c z mikroprocesorowym systemem pomiarowym. ZN WSI nr 203, Opole 1994, s [5]. W.David Gregg, Podstawy telekomunikacji analogowej i cyfrowej WNT Warszawa str 88 [6]. Instrukcja obsługi miernika PMZ11, [7]. S.I.Baskakow, Sygnały i układy radiotechniczne, PWN Warszawa 1991r