LABORATORIUM MIERNICTWA

KOMPUTEROWEGO

Ćwiczenie nr 3

Przetwornik ADC - pomiary napięcia i prądu

KARTA PRZETWORNIKA A/C

PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI KARTY

Karta przetwornika analogowo-cyfrowego NI USB-5133 jest modułem pomiarowym

firmy National Instruments. Głównym zadaniem karty jest przetwarzanie napięciowego

sygnału analogowego na postać cyfrową. Podstawowe cechy karty to:

⇒

Dwa kanały

⇒

Rozdzielczość 8 bitów

⇒

Szybkość przetwarzania do 100 MSPS (milionów próbek na sekundę)

⇒

Wewnętrzny bufor danych 4 MB/kanał

⇒

Zakresy napięć wejściowych od ±40mV do ±40V

⇒

Wejście DC lub AC

⇒

Impedancja wejściowa 1MΩ

⇒

Układ wyzwalania (trigger)

⇒ Interfejs USB

⇒ Obsługa za pomocą NI-SCOPE lub programu w LabVIEW

Pomiar wartości skutecznej przebiegów odkształconych napięcia i prądu.

Wartość skuteczną ( rms ) dowolnego przebiegu okresowego f(x) wyznacza się z zależności :

( )

[

]

F

T

f x

dx

sk

T

=

∫

1

2

0

W pewnych szczególnych przypadkach wartość skuteczną napięcia lub prądu można
wyznaczyć na podstawie pomiaru wartości średniej i szczytowej przebiegów.

1. Przebieg sinusoidalny ze składową stałą.

Napięcie

[ V ]

0

50

100

150

200

250

300

1,0

1,5

2,0

2,5

przebieg sinusoidalny ze składową stałą

N

a

p

ię

c

ie

[

V

]

Czas [ s ]

Napięcie szczytowe ( maksymalne ) wynosi

U

V

m

=

2 7

,

, napięcie średnie

U

V

0

1 7

= ,

.

Wartość napięcia skutecznego można wyliczyć z zależności :

(

)

(

)

( )

U

U

U

U

V

sk

m

=

+

−

=

+

=

0

2

0

2

2

2

1 7

0 5

1 84

,

,

,

.

2. Przebieg prostokątny.

Wartość napięcia skutecznego można obliczyć z zależności :

(

)

(

)

U

T

U

dt

U

U

dt

sk

m

m

t

T

t

=

+

−













∫

∫

1

2

2

0

2

0

0

0

,

całkując, otrzymamy zależność :

(

)

(

)

U

U

U

t U

T

U

U

sk

m

m

=

−

+

−

2

4

0

2

0

0

0

.

W przypadku szczególnym, kiedy współczynnik wypełnienia jest równy 1/2, (czyli t

0

= T / 2 )

zależność upraszcza się do postaci :

(

)

(

)

U

U

U

U

sk

m

=

+

−

0

2

0

2

.

3. Przebieg trójkątny.

W tym przypadku wartość skuteczną napięcia obliczamy z zależności :

(

)

(

)

U

T

U

U

U

T

t

dt

U

U

U

U

T

t

dt

sk

m

m

m

m

T

T

T

=

+

−













+

−

+

−



























∫

∫

1

4

4

3

4

0

2

0

0

2

2

0

2

.

Po scałkowaniu otrzymamy :

(

)

(

)

U

U

U

U

sk

m

=

+

−

0

2

0

2

3

.

PROGRAM NI-SCOPE

Uruchomienie programu NI-SCOPE

Link do programu znajduje się na dysku D w katalogu:

D:\eurolab\prog\

Jeśli program nie wykryje modułu wówczas pojawi się okno widoczne poniżej:

Wówczas należy sprawdzić, czy moduł podłączony jest do komputera i po

podłączeniu wykonać Rescan.

Po uruchomieniu program przypomina w użytkowaniu oscyloskop.

Wybranie w lewym dolnym rogu przycisku Auto Setup wstępnie konfiguruje moduł.

Zapis do pliku:

Z menu File wybieramy Save Data...

i wybieramy miejsce gdzie plik ma być zapisany. W naszym wypadku na dysku

D:\users\<katalog użytkownika>. Pojawi się okno widoczne poniżej:

W okienku Channels to Save zaznaczamy, z którego kanału dane mają być zapisane

w pliku (wybrany będzie na niebiesko, aby wybrać oba przytrzymujemy z klawiszem SHIFT).

W okienku File Type

wybieramy LVM (text) – aby dane zostały zapisane w formacie tekstowym. Na koniec

wciskamy OK.