Odborný výcvik ve 3. tisíciletí Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu.

Prezentace na téma: "Odborný výcvik ve 3. tisíciletí Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu."— Transkript prezentace:

1 Odborný výcvik ve 3. tisíciletí Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

2 Odborný výcvik ve 3. tisíciletí Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky MEIII - 1.3.1 A/D PŘEVODNÍKY Obor:Mechanik elektronik Ročník:3. Vypracoval:Jiří Kolář

3 Vlastnosti A/D převodníku ● Je třeba si uvědomit, že většina veličin má analogový charakter (teplota, tlak, pohyb,audio, video), proto je největší využití A/D převodníku v měřicí a regulační technice, kde je potřeba signály z čidel a senzorů převádět do číslicové podoby pro zpracování číslicovými obvody s mikroprocesory a při digitálním záznamu analogových signálů. ● Informace získané v analogové podobě je dobré zpracovávat digitálně, přenášet v digitální podobě a opětovně převádět do analogové podoby i za cenu zhoršení kvality převáděného signálu. Digitální přenos je odolný vůči rušení a dovoluje přenos více informaci najednou.

4 Princip A/D převodníku ● A/D převodníky převádí analogový (spojitý), plynule se v čase měnící signál, na číslicový (digitální) signál, nabývající pouze úrovní 0 a 1. Nejčastěji se převádí napětí, méně často proud. Výstupem je pak datové slovo o stanoveném počtu bitů. ● Základem převodu je snímání napěťových hodnot analogového signálu po sobě jdoucích velmi krátkých časových okamžicích, tj. vzorkování signály PAM. A/D převodníky potřebují po dobu převodu udržet napětí na vstupu konstantní.

5 Princip A/D převodníku ● Převod se provádí ve dvou krocích. Analogový signál se nejprve periodicky vzorkuje, tj. získává se sled úzkých impulsů, jejichž amplitudy odpovídají analogovému signálu v příslušných časových okamžicích. Ve druhém kroku jsou amplitudy jednotlivých signálů převáděny tzv. kvantováním na číslicový tvar. Kvantizace přiřazuje jednotlivým vzorkům diskrétní hodnotu => výstupní datové slovo. ● Vzorky nemají přesnou hodnotu analogového signálu, ale vždy jen nejbližší úrovně dané krokem „LSB" - Least Significant Bit - nejmenší změnou nejméně významného bitu. LSB udává rozlišení převodníku.

6 Princip A/D převodníku Princip vzorkování

7 Princip A/D převodníku Princip A/D převodu s kvantováním

8 Zásady pro kvalitní převod signálu ● Vzorkování analogového signálu musí být prováděno alespoň dvojnásobným opakovacím kmitočtem, než je nejvyšší harmonická složka snímaného analogového napětí (Nyquistův teorém). ● Vzorkovací impulsy musí být dostatečně úzké. ● Výstupní datové slovo musí mít dostatečný počet bitů. Čím je větší rozlišovací schopnost, tím je nižší rychlost převodu.

9 Typy A/D převodníků Podle způsobu činnosti: ● Synchronní - převod analogového napětí na výstupní datové slovo probíhá v určitém počtu kroků, které se uskutečňují synchronně s hodinovými impulsy. ● Asynchronních - převod je uskutečněn v několika krocích, ovšem doba trvání těchto kroků závisí výhradně na časové odezvě dílčích obvodů převodníku a na jejich zpoždění.

10 Typy A/D převodníků Podle vstupního signálu: ● Přímé - převádějí přímo vstupní analogové napětí na výstupní slovo. ● Nepřímé - vstupní analogové napětí nejprve převádí určitým obvodem na jinou analogovou veličinu (např. na dobu trvání impulsu) a dalším obvodem je teprve tato veličina převedena na výstupní datové slovo.

11 Typy A/D převodníků ● Paralelní A/D převodník - nejrychlejší a současně principiálně nejjednodušším typem přímého A/D převodníku. ● S postupnou aproximací – jednoduchá konstrukce s využitím mikroprocesoru, nevýhodou je doba převodu, která je přímo úměrná počtu bitů výstupního datového slova. ● S dvojitou integrací - poměrně malá rychlost převodu s velkou přesností, obvodová jednoduchost bez větších nároků na přesnost součástek. ● Sigma-delta – v současné době velice rozšířené. Jádrem tohoto synchronního převodníku je integrátor a komparátor, který generuje sled impulsů, jejichž počet za určitý interval odpovídá vstupnímu napětí.

12 Ověření funkce A/D převodníku Ověřit si funkci A/D převodníku lze např. na jednoduchém testeru olověných akumulátorů. Po připojení testru na olověný akumulátor, LED diody začnou signalizovat stav nabití akumulátoru. Jestliže svítí červená, žlutá i zelená LED dioda, akumulátor je plně nabitý na 14,4V. Pokud zelená Led dioda nesvítí akumulátor má napětí pod 12,5V a je třeba ho nabít. Svítí-li pouze červená LED dioda, akumulátor se musí ihned nabít. Při poklesu napětí akumulátoru pod 10V hrozí zničeni akumulátoru.

13 Schéma Testru olověných akumulátorů

14 Rozpiska součástek R1 – 1,8kΩ / M1206C1 – 100nF / C1206 R2 – 100kΩ / M1206D1 – Zen. 5V6 / SOD 80 R3 – 15kΩ / M1206IO – LM393 R4 – 82kΩ / M1206LED – R, G, B / Chipled1206 R5 – 470R / M1206

15 Popis funkce Základem zapojení je dvojitý komparátor LM 393. Napájecí napětí zmenšené děličem R2, R3 a R4 se porovnává s napětím Zenerovy diody, která je napájena přes R1. Přístroj rozliší tři napěťové úrovně. S uvedenými součástkami jsou to napětí: do 11V (svítí LED červená), od 11V do 13V (svítí LED červená a žlutá) a při napětí větším než 13V svítí všechny LED. Pro jiná napětí je třeba změnit odpory rezistorů děliče, případně pro indikaci podstatně jiných úrovní vyměnit Zenerovu diodu.

16 Návrh plošného spoje P ohled ze strany součástekPohled na stranu spojů

17 Výroba a oživení ● Zapojení musí být obzvlášť pečlivě vyrobeno, protože při provozu v autě je vystaveno otřesům, prachu, vlhkosti a výkyvům teplot. Odzkoušený plošný spoj je po nastavení dobré izolovat proti vlhkosti. Se stavbou nebývají žádné potíže, zařízení obvykle funguje na první pokus. ● Zkontrolujeme, případně pomocí R2, R3 a R4 nastavíme komparační napětí. Je dobré si ověřit posun indikovaných napětí vlivem teploty. ● Při nefunkčnosti zařízení je potřeba zkontrolovat: provedení a kvalitu návrhu DPS, správnost osazení DPS součástkami, prověřit funkčnost součástek a zkrat v obvodu. Dále zkontrolujeme správnost zapojení IO. Změříme napájecí napětí mezi vývody 8 a 4 IO1, napětí na Zenerově diodě a napětí v bodech děliče R2 a R4, polaritu LED.

18 Měření parametrů Zkontrolujte, případně nastavte rozhodovací úrovně pro LED červenou, žlutou a zelenou.

19 Hotový Tester

20 Použitá literatura ● http://elektro.fs.cvut.cz/ZS/2141504.pdf/13_operacni_zesilova ce_a_da_prevodniky.pdf ● http://home.zcu.cz/~msadilek/TCHP1/Materi%C3%9Fly/1008 55881-20a.pdf ● http://cs.wikipedia.org/wiki/A/D_p%C5%99evodn%C3%ADk ● http://www.umel.feec.vutbr.cz/MTVP/prednasky/AD_DA_scri pta.pdf ● www.tzb- info.cz/download.py?file=docu/texty/0001/000102_da_ad_pre vodniky.pdf ● http://intranet.ssinte- karvina.cz/download/raszykova/%C4%8Ct/MZ%20otazky/P% C5%99evodn%C3%ADky%20DA1.doc

21 Děkuji Vám za pozornost Jiří Kolář Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010