Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
PRZYRZ
DY I PRZETWORNIKI POMIAROWE
70. Co to jest przetwornik pierwotny?
Przetwornik jest to narzędzie pomiarowe służące do zamiany wielkości pomiarowej
(analogowej) na cyfrowy sygnał pomiarowy (np.: na naturalny kod binarny). Przetwornik pomiarowy
pobiera informacjÄ™ pomiarowÄ… i przetwarza do innej postaci nadajÄ…cej siÄ™ do dalszego przetwarzania
(parametrycznie i generacyjnie). Przykłady: czujnik.
71. Wymień podstawowe parametry przetworników analogowych.
·ð Charakterystyka (statyczna) przetwarzania Y=f(x) //liniowa lub nieliniowa;
5ØQÜ5ØLÜ
·ð czuÅ‚ość 5ØFÜ = 5ØQÜ5ØKÜ //jeÅ›li czuÅ‚ość nie jest staÅ‚a => nieliniowe;
·ð StaÅ‚a przyrzÄ…du 5Ø6Ü = 1;
5ØFÜ
·ð Zakres: wskazaÅ„ (miernika), przetwarzania (przetwornika) 5ØKÜ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ-5ØKÜ5ØZÜ5ØVÜ5Ø[Ü, lub pomiarowy;
·ð Warunki znamionowe: Temperatura, wilgotność, natężenie zewnÄ™trznego pola
magnetycznego;
·ð bÅ‚Ä…d podstawowy (w warunkach znamionowych), klasa dokÅ‚adnoÅ›ci (dopuszczalna wartość
błędu podstawowego) i błędy graniczne dodatkowe (np. temperaturowe);
·ð parametry dynamiczne (zmienne czasowo): charakterystyka czasowa, bÅ‚Ä…d dynamiczny,
charakterystyka częstotliwościowa, pasmo przenoszenia;
·ð wskaz
nik klasy (kl  w skr. Klasa) liczba wyznaczająca graniczną wartość bezwzględnego błędu
|max(5ØKÜ-5ØKÜ5ØEÜ)|
podstawowego wyrażonego w [%] wartoÅ›ci umownej (najczęściej zakresu) 5Ø>Ü5ØYÜ e"
5ØKÜ5ØHÜ
72. Wyjaśnij czym jest błąd wzmocnienia(B) i czym błąd zera przetwornika(A) :
Wzmocnienie analogowego sygnału wejściowego (lub wyjściowego) to współczynnik
konwersji, który jest zazwyczaj równy współczynnikowi nachylenia wykresu wartości analogowej
względem odpowiadającej jej wartości cyfrowej. Błąd wzmocnienia to zmiana nachylenia
charakterystyki względem idealnej lub nominalnej. Błąd wzmocnienia wyraża się w procentach
wartości wejściowej (lub wyjściowej). Błąd skali jest zmianą kąta nachylenia charakterystyki
rzeczywistej względem idealnej, powoduje obcinanie bądz
zawyżanie maksymalnej wartości
wyjściowej. Błąd zera to przesunięcie charakterystyki rzeczywistej w zerze. Prosta idealna ma postać
y=ax, natomiast rzeczywista y=ax+b. Nieliniowość wyraża się stosunkiem maksymalnego odchylenia
do maksymalnej wartości dopasowanej. INACZEJ: Błąd wzmocnienia to zmiana nachylenia
17
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
charakterystyki względem idealnej lub nominalnej. Błąd zera przetwornika - jest mierzony jako
przesunięcie w stosunku do charakterystyki idealnej.
73. Wymień znane ci A/A przetworniki pomiarowe :
·ð PrÄ…d/NapiÄ™cie (I/U) np. bocznik
·ð NapiÄ™cie/PrÄ…d (U/I) np. posobnik(opornik dodatkowy)
·ð Dzielnik napiÄ™cia (rezystancyjny, pojemnoÅ›ciowy, indukcyjny)
·ð TÅ‚umik
·ð Wzmacniacz pomiarowy
·ð Wzmacniacz izolujÄ…cy
·ð PrzekÅ‚adniki: prÄ…dowe i napiÄ™ciowe
·ð Przetwornik standaryzujÄ…cy
·ð Przetworniki caÅ‚kujÄ…ce i różniczkujÄ…ce
·ð Przetwornik AC/DC -prostownikowy (wartoÅ›ci Å›redniej, wartoÅ›ci szczytowej, wartoÅ›ci
skutecznej)
·ð Przetwornik mnożący: hallotron, gaussotron, półprzewodnikowe scalone ukÅ‚ady mnożące
·ð Przetworniki mocy
74. Omów przetworniki wielkości i podaj przykłady :
REZYSTOR jako bocznik jest przetwornikiem prądu na napięcie, w wyniku przepływu prady
przez rezystor, powstaje spadek napięcia na jego zaciskach i wydzielane jest ciepło. Rezystorami są
także wszystkie przetworniki nieelektryczne na wielkości elektryczne np. Oporniki termoelektryczne.
Przykłady: Pt 100, Ni 100 Cu 100 (Pt  symbol związku, z którego wykonano opornik, 100  wartość w
w temp. 0 st. C
TERMOPARA  dwa przewody wykonane z różnych metali. Jeśli końce termopary są w
różnych temperaturach, to pojawia się NAPI
CIE TERMOSIA
STE (napięcie między końcówkami = STE).
Materiały przewodzące można ustawić w szereg termoelektryczny wg rosnących potencjałów. STE
zależy od użytych materiałów i różnicy temperatur.
75. Omów przetworniki sygnałów
18
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
Przetworniki sygnałów - przetwornik zmieniający sygnał wejściowy lub jego wartości (na
slajdzie powyżej  zmienia wartość sygnału wejściowego na moduł jego wartości na wyjściu)
76. Jakim przetwornikiem jest miernik analogowy ?
Przyrząd analogowy jest to miernik, którego wskazania są ciągłą funkcją wartości mierzonej.
(Ew. Miernik analogowy jest to przyrząd, którego wskazania są ciągłą funkcją wartości mierzonej).
77. Co to jest ustrój przyrządu analogowego ?
Ustrój przyrządu analogowego - część miernika odpowiadająca za wskazywanie wartości,
składa się z elementu nieruchomego i ruchomego zwanego organem ruchomym, do którego
przymocowana jest wskazówka. Do ustroju doprowadzana jest wielkość elektryczna Y(np. prąd),
zamieniana na siłę F przesuwającą część ruchomą łącznie ze wskazówką względem części
nieruchomej na drodze F. Jeżeli nie można doprowadzić bezpośrednio wielkości mierzonej do ustroju
ruchomego stosujemy układy pomiarowe miernika. Do układu pomiarowego miernika
doprowadzamy wielkość mierzoną X, układ przetwarza ją w wielkość Y, działającą bezpośrednio na
ustrój. Ustrój z kolei przetwarza wielkość Y na przesunięcie organu ruchomego.
78. Jak dzielimy przyrządy analogowe ze względu na strukturę ?
·ð O dziaÅ‚aniu poÅ›rednim(elektroniczne);
·ð O dziaÅ‚aniu bezpoÅ›rednim;
Amperomierz służy do bezpośredniego pomiaru natężenia prądu elektrycznego, co oznacza,
że wynik pomiaru jest odczytywany bezpośrednio ze wskazania miernika. W celu pomiaru natężenia
prądu w określonej gałęzi obwodu włącza się szeregowo amperomierz (przerywając obwód). Jeżeli do
pomiaru użyje się amperomierza wskazówkowego(analogowego), to najpierw należy dobrać zakres
pomiarowy, a następnie dla tego zakresu i określonej podziałki wyznaczyć wartość natężenia prądu
elektrycznego.
Jeżeli tym samym analogowym amperomierzem chcielibyśmy wyznaczyć spadek napięcia na
badanym elemencie, musimy znać jego rezystancję (przy prądzie zmiennym  impedancję) i
skorzystać z prawa Ohma: spadek napięcia na badanym elemencie jest to wartość prądu
przepływającego przez element pomnożony przez wartość rezystancji (impedancji).
79. Jak dzielimy przyrządy analogowe ze względu na rodzaj ustroju (podaj piktogramy ustrojów) :
·ð magnetoelektryczne (z przetwornikami)
·ð elektromagnetyczne
·ð elektrodynamiczne i ferrodynamiczne ( )
80. Omów urządzenie odczytowe, sposób odczytu wartości mierzonej i wyznaczania względnego i
bezwzględnego błędu wskazań przyrządów analogowych.
Urządzenie odczytowe: podzielnia (skala) z podziałką (równomierną lub nierównomierną),
wskazówka i lustro.
19
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
Odczyt: działka elementarna, długość podziałki, błąd paralaksy.
Aby odczytać wartość wskazania miernika analogowego, należy odczytać: wychylenie
D 5ØüÞ5ØgÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø_Ü
wskazówki Ä…[w dziaÅ‚kach], staÅ‚Ä… miernika 5Ø6Ü5ØgÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø_Ü=5ØKÜ5ØgÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø_Ü , gdzie: 5ØKÜ5ØgÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø_Ü to zakres, na jakim
wykonywany byÅ‚ pomiar, a 5ØüÞ5ØgÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø_Ü = 5ØüÞ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ czyli ilość wszystkich dziaÅ‚ek na skali. MajÄ…c te dane, Å‚atwo
z powyższego wzoru można obliczyć wartość mierzonej wielkości. Błąd bezwzględny ( z
5ØXÜ5ØYÜ " 5ØKÜ5ØgÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø_ÜD 5ØXÜ5ØYÜ " 5ØKÜ5ØgÜ5ØNÜ5ØXÜ5Ø_ÜD = "5ØKÜ " 100D
uwzglÄ™dnieniem znaku) to "5ØKÜ =
100, bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny to 5ØÿÞ5ØKÜ = 5ØKÜ 5ØKÜ.
Warto zwrócić uwagę na błędy odczytu: zwłaszcza błąd paralaksy, wynikający z niedokładności
ludzkiego oka, i błędnego przypisania odchylenia wskazówki do jakiejś wartości na skali, nie
odzwierciedlającej poprawnej wartości zmierzonej. Aby mu zapobiec, w miernikach analogowych
stosuje siÄ™ lustro.
81. Co to jest galwanometr i multimetr?
Galwanometr (statyczny)  miernik o bardzo dużej czułości, przeznaczony do wykrywania
zaniku lub pomiaru małych prądów i napięć stałych. Służy głównie do sprawdzenia, czy układ jest
zrównoważony, przy kompensacyjnej metodzie pomiaru.
Multimetr  uniwersalny miernik wielofunkcyjny, pozwalający mierzyć wartości elektrycznych
wielkości, i parametrów obwodów elektrycznych. Najczęściej multimetry są przeznaczone do
pomiarów napięć stałych i zmiennych, rezystancji, pojemności i częstotliwości.
82. Omów zasadę działania miernika analogowego na przykładzie ustroju magnetoelektrycznego.
Sam ustrój stanowi  serce mikroamperomierza prądu stałego. Budowa miernika
magnetoelektrycznego: magnes stały, ruchoma cewka (ramka) umocowana na sprężynach,
wskazówka połączona z ramką. Prąd płynący przez cewkę w polu magnetycznym powoduje jej obrót.
(z Prawa Biota-Savarta-Laplace a) Ogólnie równanie przetwarzania: ą=Si (S  czułość przetwornika; i-
20
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
prÄ…d).
83. Mając dany ustrój analogowy mierzący prąd stały, jak zrobić aby miał on inny zakres, mierzył
napięcie na kilku zakresach ?
Na przykładzie amperomierza: jego ustrój stanowi mikroamperomierz prądu stałego, natomiast:
·ð doÅ‚Ä…czajÄ…c do niego (do obwodu: równolegle) bocznik 5ØEÜ5ØOÜ, zmieniamy zakres;
·ð doÅ‚Ä…czajÄ…c posobnik 5ØEÜ5ØQÜ (szeregowo), tworzymy woltomierz;
·ð dodajÄ…c przetwornik prostownikowy tworzymy woltomierz napięć zmiennych;
·ð (wzmacniacze, dzielniki, rezystory dodatkowo zwiÄ™kszajÄ… możliwoÅ›ci)
84. W jakiej postaci podawane są dla przyrządów analogowych takich jak amperomierz i woltomierz
rezystancje wewnętrzne oraz jak wyznaczamy faktyczne wartości tych parametrów ?
Amperomierz: Rezystancja wewnÄ™trzna 5ØEÜ5Ø4Ü czÄ™sto jest podawana poÅ›rednio przez spadek napiÄ™cia na
amperomierzu 5ØHÜ5Ø4Ü . Spadek napiÄ™cia 5ØHÜ5Ø4Ü podany jako parametr okreÅ›la napiÄ™cie na zaciskach
21
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
amperomierza w momencie, gdy pÅ‚ynie przez niego prÄ…d 5Ø<Ü5ØMÜ o wartoÅ›ci odpowiadajÄ…cej zakresowi
amperomierza. 5ØEÜ5Ø4Ü = 5ØHÜ5Ø4Ü.
5Ø<Ü5ØMÜ
Woltomierz: Dla użytkownika ważna jest wartość rezystancji wewnÄ™trznej 5ØEÜ5ØcÜ. Dla każdego zakresu
5ØEÜ5ØcÜ jest inne; Dla woltomierzy magnetoelektrycznych wielozakresowych podawana jest rezystancja
©
charakterystyczna 5ØEÜ5ØPÜ!2 [w: ]. Wtedy, by okreÅ›lić wartość rezystancji, przemnażamy zmierzone
5ØIÜ
5ØÅ›Þ
napiÄ™cie przez rezystancjÄ™ charakterystycznÄ…: 5ØEÜ5ØcÜ = 5ØHÜ5ØgÜ " 5ØEÜ5ØPÜ!2 [5ØIÜ " = 5ØÅ›Þ]. DziÄ™ki temu producent nie
5ØIÜ
musi podawać dla każdego zakresu wartości rezystancji wewnętrznej.
85. Zadanie z miernikiem analogowym: odczyt błędy i rezystancja wewnętrzna :
Przykładowe zadanie:
Wykonano pomiar woltomierzem magnetoelektrycznym o parametrach (zakres 10V, max. liczba
dziaÅ‚ek 5ØüÞ5ØZÜ5ØNÜ5ØeÜ = 50 dz, klasa 0,5). Podać wartość pomiaru napiÄ™cia, jeżeli wskazówka wychyliÅ‚a siÄ™ o
30 dz. Podać niepewność pomiaru względną i bezwzględną wskazania.
PRZETWARZANIE A/C I C/A
86. Wymień i krótko wyjaśnij etapy przetwarzania A/C :
Przetwarzanie analogowo-cyfrowe (A/C) i cyfrowo-analogowe (C/A) jest pomostem pomiędzy
 światem analogowym a  światem cyfrowym .
Przetwarzanie A/C można podzielić na:
żð Próbkowanie  dyskretyzacja osi czasu  podziaÅ‚ osi czasu na N odcinków, i przypisanie do
nich próbek z sygnału analogowego:
o Równomierne ,
o Nierównomierne ;
żð Kwantowanie  dyskretyzacja osi wartoÅ›ci  podziaÅ‚ osi wartoÅ›ci na N odcinków, i przypisanie
do nich próbek z sygnału analogowego.
żð Kodowanie  przyporzÄ…dkowanie każdemu poziomowi kodu cyfrowego, przykÅ‚adowo:
o Naturalny kod binarny (dwójkowy)
o Binarny kod dziesiętny (BCD)
87. Próbkowanie: na czym polega, o czym należy pamiętać, jakie mamy rodzaje próbkowania, na
czym polega próbkowanie rzeczywiste, co to jest okno czasowe, co to jest warunek Shannona-
Kotielnikowa i co on określa, jak można go zapisać dla pojedynczego sygnału sinusoidalnego ?
Próbkowanie (dyskretyzacja, kwantowanie w czasie) - proces tworzenia sygnału dyskretnego,
reprezentującego sygnał ciągły za pomocą ciągu wartości nazywanych próbkami. Zwykle jest jednym
22
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
z etapów przetwarzania sygnału analogowego na cyfrowy. Od strony praktycznej wygląda to tak, że w
ustalonych odstępach czasu (impulsowanie) mierzona jest wartość chwilowa sygnału i na jej
podstawie tworzone są tzw. próbki. Sygnał przekształcony do postaci spróbkowanej nazywa się
sygnaÅ‚em dyskretnym. Okres próbkowania 5ØGÜ5Ø`Ü to odstÄ™p czasu pomiÄ™dzy pobieraniem kolejnych
próbek. CzÄ™stotliwość próbkowania, czyli ilość peÅ‚nych sygnałów w okresie czasu 5ØGÜ5Ø`Ü to odwrotność
1
okresu próbkowania: 5ØSÜ5Ø`Ü = . Aby spróbkowany sygnaÅ‚ z postaci cyfrowej daÅ‚o siÄ™ przeksztaÅ‚cić bez
5ØGÜ5Ø`Ü
straty informacji z powrotem do postaci analogowej, musi być spełnione twierdzenie Kotielnikowa-
Shannona o próbkowaniu:5ØSÜ5Ø]Ü = 2 " 5ØSÜ5Ø`Ü. Mówi ono, że czÄ™stotliwość próbkowania nie może być
mniejsza niż podwojona szerokość pasma sygnału. Jeśli ten warunek nie jest spełniony, wówczas
występuje zjawisko aliasingu (nakładania się widm sygnału). Warunek Shannona-Kotielnikowa na
1
przykładzie: okres T funkcji sinus ma wartość 2Ą, a częstotliwość f= . Warunek mówi, że
25Øß
1 1
czÄ™stotliwość próbkowania musi być co najmniej 2 razy wiÄ™ksza (2 " = . ).//Thanks for SenthyJð
25Øß 5Øß
W praktyce, czÄ™stotliwoÅ›c musi być dużo wiÄ™ksza (5ØSÜ5Ø]Ü k" 2 " 5ØSÜ5Ø`Ü).
88. Kwantowanie: na czym polega, charakterystyka, parametry i błędy
Kwantyzacja to nieodwracalne nieliniowe odwzorowanie statyczne zmniejszające dokładność
danych przez ograniczenie ich zbioru wartości. Zbiór wartości wejściowych dzielony jest na rozłączne
przedziały. Każda wartość wejściowa wypadająca w określonym przedziale jest w wyniku kwantyzacji
odwzorowana na jedną wartość wyjściową przypisaną temu przedziałowi, czyli tak zwany poziom
reprezentacji. W rozumieniu potocznym proces kwantyzacji można przyrównać do "zaokrąglania"
wartości do określonej skali.
23
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
Sygnał analogowy (np. napięcie, prąd) może przyjmować dowolne wartości, systemy cyfrowe
natomiast są w stanie przetwarzać tylko sygnały reprezentowane słowami o skończonej liczbie bitów.
Taka reprezentacja wymaga zatem skończonej liczby poziomów reprezentacji. W tym przypadku
kwantyzacja to proces polegający na przypisaniu wartości analogowych do najbliższych poziomów
reprezentacji, co wiąże się z nieuniknioną i nieodwracalną utratą informacji.
W procesie analogowo-cyfrowego przetwarzania sygnału, czyli zamiany analogowego na
cyfrowy, kwantyzacja jest najczęściej etapem następującym po próbkowaniu).Wejściowy sygnał
analogowy jest zatem aproksymowany poziomami reprezentacji, a różnica pomiędzy wartością
skwantowaną i oryginalną jest nazywana błędem kwantyzacji. Rozmieszczenie i liczba poziomów
kwantyzacji oraz rozmieszczenie poziomów decyzyjnych determinują dokładność.
89. Kodowanie: na czym polega, co to jest liczba dziesiętna, binarna, na czym polega zamiana liczby w
zapisie dziesiętnym na zapis binarny, kod NKB i ułamkowy NKB, parametry związane z kodowaniem:
liczba bitów, rozdzielczość. Czym różni się wartość maksymalna od wartości pełnej skali, co to jest LSB
i MSB. Jaki jest związek pomiędzy ilością bitów, ziarnem przetwarzania, LSB i wartością pełnej skali w
ułamkowym NKB. Jakie znasz inne kody poza NKB opisz pokrótce:
"5ØVÜ=5Ø[Ü
Kodowanie  (wzór: 5ØdÜ5ØVÜ " 5Ø]Ü5ØVÜ gdzie: w-waga, i-pozycje, p-podstawaa" 5ØdÜ5ØVÜ " 5Ø]Ü5ØVÜ + 5ØdÜ5ØVÜ-1 "
5ØVÜ=0
5Ø]Ü5ØVÜ-1 + ï" + 5ØdÜ0 " 5Ø]Ü0.Np 15210 = 12 " 102 + 51 " 101 + 20 " 100) polega na zmianie zapisu tej samej
liczby przy różnych podstawach (np. 1510 = 11112). Dziesiętny system liczbowy, zwany też
systemem decymalnym lub arabskim to pozycyjny system liczbowy, w którym podstawą pozycji są
kolejne potęgi liczby 10. Do zapisu liczb potrzebne jest więc w nim 10 cyfr: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9.
24
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
Dwójkowy system liczbowy (inaczej binarny) to pozycyjny system liczbowy, w którym
podstawą jest liczba 2. Do zapisu liczb potrzebne są więc tylko dwie cyfry: 0 i 1. Powszechnie używany
w elektronice cyfrowej, gdzie minimalizacja (do dwóch) liczby stanów pozwala na zminimalizowanie
przekłamań danych. Co za tym idzie, przyjął się też w informatyce. Jak w każdym pozycyjnym
systemie liczbowym, liczby zapisuje się tu jako ciągi cyfr, z których każda jest mnożnikiem kolejnej
potęgi podstawy systemu. Zamiana liczb zapisanych w systemie dziesiętnym polega na kolejnym
dzieleniu zadanej liczby przez podstawę innego zapisu, a następnie zapisaniu reszt z dzielenia w
odwrotnej kolejnoÅ›ci do ich wystÄ™powania (np. 3010 = 5ØeÜ2. 30/2 = 15, r. 0; 15/2 = 7,r. 1; 7/2 = 3 r. 1;
3/2 = 1 r. 1; ½= 0 r. 1; wynik: 11110. Spr: 1 " 24+1 " 23 + 1 " 22 + 1 " 21 + 0 " 20 = 16 + 8 + 4 + 2 +
0 = 30.
Naturalny kod binarny NKB  liczbÄ™ 25Ø[Ü można minimalnie zapisać na 0 bitach, a max. na 25Ø[Ü -
1 bitach. UÅ‚amkowy kod binarny  liczbÄ™ 25Ø[Ü można min. Zapisać na 0 bitach, a max. na 1-2-5Ø[Übitach.
Wzór na uÅ‚amkowy NKB: "5ØVÜ=5Ø[Ü 5ØNÜ5ØVÜ " 2-5ØVÜ = 5ØNÜ0 " 20 + 5ØNÜ1 " 2-1 + ï" + 5ØNÜ5Ø[Ü " 2-5Ø[Ü. Np.:
5ØVÜ=0
. Liczba bitów jest to
zakres, na jakim można zapisać liczbę binarną (np. 1110 = 10112na 4 bitach, lub 000010112na 8
bitach. Rozdzielczość przetwornika określa liczbę dyskretnych wartości jakie może on wytworzyć.
Zwykle wyraża się ją w bitach. Przykładowo, przetwornik A/C, który potrafi przetworzyć próbkę
sygnału na jedną z 256 wartości liczbowych posiada rozdzielczość równą 8 bitów, ponieważ 28 = 256.
MSB  pierwszy bit z lewej, najbardziej znaczÄ…cy; LSB  pierwszy bit z prawej, najmniej znaczÄ…cy.
Ziarno przetwarzania - nominalna wartość napięcia przyporządkowanego najmniej znaczącemu
bitowi (LSB) słowa sterującego . Inny sposób definiowania rozdzielczości polega na podaniu wartości
2n, gdzie n jest liczbą bitów słowa sterującego (inaczej n- bitowy przetwornik).Kod uzupełnień do
dwóch (U2)  najpopularniejsza metoda przedstawiania liczb całkowitych w arytmetyce bitowej,
określa się wzorem . Dla 8 bitów można zapisać liczby z zakresu od -
128 do 127. Wartość maksymalna: przetwornik może przyjąć maks. 2N stanów; wartość pełnej skali:
najczęściej skalę rozpoczynamy od 0, i aby był spełniony warunek, że możemy obstawić 2N stanów,
mamy do obstawienia poziomy od 0 do 2N-1 dla N-bitowego przetwornika.
Kod Graya, zwany również kodem refleksyjnym, jest dwójkowym kodem bezwagowym
niepozycyjnym, który charakteryzuje się tym, że dwa kolejne słowa kodowe różnią się tylko stanem
jednego bitu. Jest również kodem cyklicznym, bowiem ostatni i pierwszy wyraz tego kodu także
spełniają w/w zasadę. Kod 3-bitowy:
000
001
011
010
110
111
101
100
Inne rodzaje systemy liczbowe: kod szesnastkowy opiera siÄ™ na podobnej zasadzie do kodu
dziesiętnego, z tym że zamiast wartości dwucyfrowych mamy litery(10-A,11-B,& ,15-F). Zapis także
odbywa siÄ™ na podobnej zasadzie: 5ØdÜ5ØVÜ " 165ØVÜ + 5ØdÜ5ØVÜ-1 " 165ØVÜ-1 + ï" + 5ØdÜ0 " 160. ZaletÄ… tego kodu jest fakt,
że na 4  bitach można zapisać 65536 wartości(164). Kod ósemkowy: w zasadzie nic nowego nie
wnosi. W tym kodzie używa siÄ™ tylko cyfr od 0 do 8. 5ØdÜ5ØVÜ " 85ØVÜ + 5ØdÜ5ØVÜ-1 " 85ØVÜ-1 + ï" + 5ØdÜ0 " 80.
25
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
90. Jaka jest zasada działania przetwornika C/A?
Słowem cyfrowym (0 lub 1) decydujemy o analogowej wartości wyjściowej.
91. Jaka jest rola/zastosowanie przetworników C/A?
Fizyczną realizacją słowa cyfrowego (0 lub 1) jest np. :
·ð sterowane z
ródło napięcia,
·ð generacja sygnaÅ‚u o żądanym ksztaÅ‚cie,
·ð rekonstrukcja sygnaÅ‚u analogowego.
92. Wymień rodzaje przetworników A/C (przetwarzają wartość analogową na sygnał cyfrowy):
·ð przetworniki bezpoÅ›rednie:
üð z kompensacjÄ… równomiernÄ…,
üð z kompensacjÄ… wagowÄ…,
üð z bezpoÅ›rednim porównaniem;
·ð przetworniki poÅ›rednie:
üð napiÄ™cie  czas,
üð napiÄ™cie  czÄ™stotliwość.
93. Jaką wartość sygnału wejściowego przetwarzają bezpośrednie przetworniki A/C?
Przetwornik o przetwarzaniu bezpośrednim działa na zasadzie bezpośredniego i zazwyczaj
jednoczesnego porównania wartości napięcia wejściowego z szeregiem napięć odniesienia,
reprezentujących poszczególne poziomy kwantowania za pomocą szeregu komparatorów
analogowych (zaletą jest szybkość działania)  przetwarzają sygnał analogowy na cyfrowy sygnał
pomiarowy.
Jaka jest zasada działania przetwornika A/C?
Przetwornik A/C to układ służący do zamiany sygnału analogowego (ciągłego) na sygnał
cyfrowy. Dzięki temu możliwe jest przetwarzanie ich w urządzeniach elektronicznych opartych o
architekturę zero-jedynkową. Proces ten polega na uproszczeniu sygnału analogowego do postaci
skwantowanej (dyskretnej), czyli zastąpieniu wartości zmieniających się płynnie do wartości
zmieniajÄ…cych siÄ™ skokowo w odpowiedniej skali odwzorowania. Przetwarzanie A/C tworzÄ… 3 etapy:
próbkowanie, kwantyzacja (dyskretyzacja) i kodowanie. Działanie przeciwne do wyżej wymienionego
wykonuje przetwornik cyfrowo-analogowy C/A.
94. Jaką wartość sygnału wejściowego przetwarzają pośrednie przetworniki A/C?
Jaka jest zasada działania przetwornika pośredniego czasowo-impulsowego?
26
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
Przetworniki pośrednie można podzielić na przetworniki napięcie-przedział czasu (o
przetwarzaniu impulsowo-czasowym lub z wielokrotnym całkowaniem) i przetworniki napięcie-
częstotliwość. Metoda przetwarzania A/C czasowo-impulsowa z podwójnym całkowaniem jest
średnio dokładna i wolna (czas odpowiedzi zależy od wartości napięcia mierzonego). Metoda ta
przetwarza wartości średnie wejściowego przebiegu analogowego (czas uśredniania jest zmienny,
zależny od wartości napicia).
95. Wymień parametry przetworników A/C:
·ð N  liczba bitów (dÅ‚ugość sÅ‚owa);
·ð Zdolność rozdzielcza q (odlegÅ‚ość miÄ™dzy dwoma przedziaÅ‚ami);
·ð Liczba przedziałów kwantowania 25ØAÜ - 1;
·ð Nominalny zakres przetwarzania 5Ø^Ü " 25ØAÜ;
·ð Rzeczywisty zakres przetwarzania 5Ø^Ü " (25ØAÜ - 1);
5Ø^Ü
·ð BÅ‚Ä…d kwantowania Ä… ;
2
·ð BÅ‚Ä…d (dokÅ‚adność) przetwarzania;
·ð Parametry dynamiczne: czas przetwarzania, max. czÄ™stotliwość pracy, czas ustalania,
szybkość narostu, wartość przepięcia.
96. Jakie przetworniki A/C stosowane są najczęściej w aparaturze pomiarowej?
Większość przetworników pomiarowych stanowią przetworniki pomiarowe elektryczne, czyli
takie, w których przynajmniej jeden z sygnałów (wejściowy lub wyjściowy) jest sygnałem
elektrycznym; dzielą się one na: przetworniki pomiarowe sygnałów elektrycznych na elektryczne (np.
napięcia przemiennego na natężenia prądu stałego) i przetworniki pomiarowe sygnałów
nieelektrycznych na elektryczne (np. przetworniki fotoelektryczne, termoelektryczne, rezystancyjne,
położenia itp.). Przetworniki pomiarowe, podobnie jak czujniki, można również podzielić na
generacyjne i parametryczne. Pod pojęciem przetwornika (pomiarowego) standaryzującego
rozumiemy przetwornik posiadający znormalizowany sygnał wyjściowy.
97. Wymień przetworniki C/C:
·ð bramki logiczne : AND, OR, NOT, NOR, NAND, XOR;
·ð przerzutniki bistabilne (pamiÄ™ciowe): R-S, J-K, D, T;
·ð rejestry ( przesuwane, szeregowe, równolegÅ‚e);
·ð liczniki;
·ð dekodery (np. do wyÅ›wietlaczy);
·ð komutatory: multipleksery i demultipleksery;
·ð mikroprocesory (zawansowane funkcje przetwarzania);
·ð interfejsy: IEC-625 (GPIB, HP-IB),UART (RS-232), TCP-IP(LAN), USB;
98. Omów komutatory:
Multiplekser - układ kombinacyjny, najczęściej cyfrowy. Multiplekser jest układem
komutacyjnym (przełączającym, wybierającym), posiadającym k wejść informacyjnych (zwanych też
wejściami danych), n wejść adresowych (sterujących) (zazwyczaj k=2n) i jedno wyjście y. Posiada też
wejście sterujące działaniem układu oznaczane S (ang. strobe) lub e (ang. enable). Jego działanie
27
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
polega na połączeniu jednego z wejść x z wyjściem y. Numer wejścia jest określany przez podanie
i
jego numeru na linie adresowe A. Jeśli na wejście strobujące (blokujące) S podane zostanie logiczne
zero, to wyjście y przyjmuje określony stan logiczny (zazwyczaj zero), niezależny od stanu wejść X i A.
Multiplekser można zbudować z dekodera o takiej liczbie wejść, ile wejść adresowych posiada dany
multiplekser oraz bramek AND. Do jednego wejścia każdej bramki AND należy podłączyć
odpowiednie wyjście dekodera, do drugiego - odpowiednia linię wejściową. Wyjścia wszystkich
bramek AND należy podłączyć do wejść bramki OR.
Demultiplekser jest układem posiadającym jedno wejście x, n wejść adresowych, oraz k wyjść
(zazwyczaj k=2n). Jego działanie polega na połączeniu wejścia x do jednego z wyjść y . Numer wyjścia
i
jest określany przez podanie jego numeru na linie adresowe a ... a . Na pozostałych wyjściach
0 n-1
panuje stan zera logicznego. W praktyce spotykane są jedynie demultipleksery w wyjściach
zanegowanych, czyli na wybranym wyjściu jest stan ~X a na wszystkich pozostałych 1 logiczna. Jeśli na
wejście strobujące (blokujące) S (ang. strobe) podane zostanie logiczne zero, to wyjścia y przyjmują
i
określony stan logiczny (zwykle zero), niezależny ani od stanu wejścia x, ani wejść adresowych.
99. Moc w obwodach prÄ…du zmiennego (?):
Moc prądu zmiennego. Przy rozpatrywaniu procesów energetycznych w obwodach prądu
zmiennego wygodne jest posługiwanie się różnymi rodzajami mocy. Moc chwilowa jest równa
iloczynowi chwilowych wartości prądu i napięcia na części obwodu:
5ØHÜ5ØZÜ  amplituda sygnaÅ‚u zmiennego, 5Øß  pulsacja, 5Øß = 25Øß5ØSÜ, 5Øß  kÄ…t przesuniÄ™cia fazowego.
28
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
100. Co to jest kąt przesunięcia fazowego?
Przesunięcie fazowe jest to różnica pomiędzy wartościami fazy dwóch okresowych ruchów
drgajÄ…cych (np. fali lub dowolnego innego okresowego przebiegu czasowego), ale o takiej samej
pulsacji. Ponieważ faza fali zazwyczaj podawana jest w radianach lub w stopniach kątowych również i
przesunięcie fazowe wyrażone jest w tych samych jednostkach. W niektórych przypadkach
przesunięcie fazowe może być wyrażone również w jednostkach czasu lub częściach okresu.
Czyli: Kąt przesunięcia fazowego jest to różnica pomiędzy dwoma funkcjami, o takiej samej pulsacji
(inaczej częstotliwości czy okresie). A
atwo to sprawdzić na wykresie, na którym znajdują się obie
funkcje: przesunięcie fazowe jest to różnica między charakterystycznymi punktami.
101. Co to jest impedancja i admitancja?
Impedancja, (opór całkowity, zawada, ozn. Z)  wielkość opisująca elementy w obwodach
prądu zmiennego. Impedancja jest rozszerzeniem pojęcia rezystancja z obwodów elektrycznych
prądu stałego, umożliwia rozszerzenie prawa Ohma na obwody prądu zmiennego. Jednostką
impedancji w układzie SI jest 1 om. Impedancja Z elementu obwodu prądu przemiennego jest
definiowana jako
gdzie:
·ð U  napiÄ™cie elektryczne,
r
·ð I  natężenie prÄ…du przemiennego.
r
Jest wypadkową oporu czynnego (rezystancji) R i biernego (reaktancji) X. TU: Z jako moduł
impedancji:
Zapis na liczbach zespolonych: (j jako jednostka urojona)
Admitancja (drożność) to odwrotność impedancji, całkowita przewodność elektryczna w obwodach
1
prÄ…du przemiennego. Jednostka: Simens [1 S=5ØÅ›Þ].
gdzie: Y  admitancja, wyrażona w simensach, Z  impedancja, wyrażona w omach
Admitancja jest liczbą zespoloną, jej część rzeczywista to konduktancja (G), a urojona to susceptancja
(B):
Moduł admitancji określa wzór:
Przyjmując, że obwód prądu stałego jest szczególnym przypadkiem obwodu prądu
przemiennego admitancja może być używana też w obwodach prądu stałego, wówczas jej składowa
urojona jest równa zero, a składowa rzeczywista odpowiada przewodności elektrycznej.
102(110). Omów bezpośredni pomiar napięcia zmiennego
Zagadnienie omówione szczegółowo na slajdach 141-145 pliku MateriaÅ‚y dla studentów Jð
29
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
RESZTA ZAGADNIEC
:
Co to jest przetwarzanie C/C?
Przetwarzanie C/C realizowane jest poprzez układy cyfrowe (od elementarnych po
mikroprocesorowe), które operują sygnałami cyfrowymi zarówno na wejściu jak i na wyjściu. Sygnały
cyfrowe są najczęściej dwuwartościowe czyli dwójkowe (binarne).
Ważne pojęcia:
Bajt - jednostka służąca do mierzenia ilości informacji. Jeden bajt składa się z 8 bitów. 8 bitów
to liczby w systemie binarnym od 00000000 do 11111111, czyli od 00 do FF w szesnastkowym, czyli
od 0 do 255 w dziesiętnym. Stąd w jednym bajcie możliwe jest zapisanie jednego z 256 znaków.
SÅ‚owo cyfrowe - zapis kombinacji cyfr 0 i 1.
MSB - najbardziej znaczący bit w słowie cyfrowym, pierwszy bit z lewej.
LSB - najmniej znaczący bit w słowie cyfrowym, pierwszy bit z prawej.
Logika dodatnia - inaczej "0".
Logika ujemna - inaczej "1".
TTL - transistor-transistor logic klasa cyfrowych układów scalonych opartych na
tranzystorach bipolarnych.
CMOS  technologia wytwarzania układów scalonych, głównie cyfrowych,
składających się z tranzystorów MOS o przeciwnym typie przewodnictwa i
połączonych w taki sposób, że w ustalonym stanie logicznym przewodzi tylko
jeden z nich.
Funktor (bramka) logiczny  układ scalony realizujący fizycznie pewną
funkcję logiczną, której argumentami są 0 i 1, oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch
wartości, np. 0 lub 1. Podstawowymi elementami logicznymi, stosowanymi powszechnie w budowie
układów logicznych, są elementy realizujące funkcje logiczne: sumy (alternatywy), iloczynu
(koniunkcji) i negacji. (OR, AND i NOT). Bramki NAND (negacja koniunkcji), oraz NOR (negacja sumy
logicznej) nazywa się funkcjonalnie pełnymi ponieważ przy ich użyciu (tzn. samych NAND lub samych
NOR) można zbudować układ realizujący dowolną funkcję logiczną. Bramkę logiczną XOR
(alternatywa rozłączna) często wykorzystujemy w układach arytmetyki takich jak sumatory(układ
dodający) czy subtraktory(układ odejmujący).
Interfejsy pomiarowe  nie jestem pewien ale zapewne chodzi o systemy pomiarowe:
budowane w celu pomiaru wartości wielu różnych wielkości. (slajd 137, dwa rysunki kiepskiej
jakości). System pomiarowy  to odpowiednio zorganizowany zestaw elementów stanowiący całość
organizacyjną i objęty wspólnym sterowaniem, przeznaczony do wydobycia informacji pomiarowej z
obiektu badanego i przekazania jej obserwatorowi w użytecznej formie. Przykłady: IEC-625 (GPIB, HP-
IB),UART (RS-232), TCP-IP(LAN), USB.
Licznik cyfrowy - licznikiem nazywany jest sekwencyjny układ cyfrowy służący do zliczania i
pamiętania liczby impulsów podawanych w określonym przedziale czasu na jego wejście zliczające.
30
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl
Miernictwo 1  opracowane zagadnienia
Ogólnie licznik zawiera pewną liczbę n przerzutników odpowiednio ze sobą połączonych. Liczba n
przerzutników określa maksymalną (pełną pojemność licznika równą 2n. Zapełnienie licznika kończy
cykl pracy licznika, po czym wraca on do stanu poczÄ…tkowego. IstniejÄ… liczniki synchroniczne
(synchronizowane przez sygnał wewnętrznego zegara, stan licznika zmienia się po upływie
określonego czasu), oraz asynchroniczne (liczniki, których stan zmienia się poprzez zliczanie ciągu
kolejnych wartości). Liczniki mogą być pozytywne (kolejny stan jest wyższy od poprzedniego, np. liczy
od 0 do 9 i wraca do 0), lub negatywne (kolejny stan niższy od poprzedniego, np. liczy od 9 do 0 i
wraca do 9).
Reaktancja (opór bierny) to wielkość charakteryzująca obwód elektryczny zawierający
element o charakterze pojemnościowym (np. kondensator) lub element o charakterze indukcyjnym
(np. cewkę). Jednostką reaktancji jest om. Reaktancję oznacza się na ogół symbolem X. Gdy przez
cewkę lub kondensator płynie prąd przemienny, wtedy część energii magazynowana jest w polu,
odpowiednio magnetycznym lub elektrycznym. Wywołuje to spadek napięcia wprost proporcjonalny
do iloczynu prądu i reaktancji. W przypadku obwodów prądu stałego nie mówi się o reaktancji,
bowiem (pomijajÄ…c stan nieustalony) cewka stanowi zwarcie, zaÅ› kondensator przerwÄ™ w obwodzie.
Reaktancja idealnej cewki i kondensatora jest równa co do wartości bezwzględnej ich impedancji.
Napięcie i prąd w takich elementach są przesunięte w fazie o 90 stopni względem siebie. Znak liczby
zależy od tego, czy prąd wyprzedza napięcie, czy napięcie wyprzedza w fazie prąd.
Susceptancja (podatność) to część urojona admitancji, czyli przewodność bierna. Oznaczenie
B, jednostka simens.
Y = G + jB, gdzie Y to admitancja, Re(Y) = G to konduktancja, Im(Y) = B to susceptancja, j to
jednostka urojona
Rezystancja (opór, oporność) jest miarą oporu czynnego, z jakim element przeciwstawia się
przepływowi prądu elektrycznego. Zwyczajowo rezystancję oznacza się symbolem R. Jednostką
rezystancji w ukÅ‚adzie SI jest om, której symbolem jest ©. Dla wiÄ™kszoÅ›ci materiałów rezystancja nie
zależy od natężenia prądu, wówczas natężenie prądu jest proporcjonalne do przyłożonego napięcia.
Zależność ta znana jest jako prawo Ohma:
Gdzie I  natężenie prądu elektrycznego, U  napięcie elektryczne.
Konduktancja (przewodność elektryczna) jest odwrotnością rezystancji. Jest więc miarą
podatności elementu na przepływ prądu elektrycznego. Zwyczajowo konduktancję oznacza się
symbolem G . Jednostką konduktancji w układzie SI jest simens (1 S).
Zagadnienia takie jak: 106, 108, 109, 111, 112, 113, 114 i 115 nie pojawiły się na wykładzie (lub było
tylko napomniane o nich)
Od autora: Opracowanie zostało trochę uzupełnione i poprawione, o wiedzę zdobytą na wyższych
semestrach, i na innych przedmiotach Jð Zakres zagadnieÅ„ z miernictwa elektronicznego wkracza w
dziedziny szczegółowo omawiane na przedmiotach takich jak: Technika analogowa, Technika
cyfrowa, Teoria sygnałów, Statystyka, Teoria Pola Elektromagnetycznego. To, co nie jest jasne teraz,
być może wyjaśni się póz
niej :D
31
Opracował: the_slash www.eit.coijak.pwr.wroc.pl