Przetwarzanie C/C
Przetwarzanie cyfrowo-cyfrowe (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).
W zależności od przyporządkowanych poziomów do stanów 0 i 1,
rozróżnia się logikę dodatnią i ujemną. Dokładne wartości
poziomów determinują technologie układów np. TTL, ECL lub
CMOS
Zapis kombinacji cyfr 0 i 1 nosi nazwę słowa cyfrowego, w którym
pierwszy bit z lewej to bit najbardziej znaczÄ…cy (MSB) a z prawej to
najmniej znaczÄ…cy (LSB).
Przetworniki C/C
Bramki logiczne: AND, OR, NOT, NOR, NAND, XOR
NAND, XOR
Przerzutniki bistabilne (pamięciowe): R-S, J-K,
D, T
Rejestry (przesuwne, szeregowe, równoległe)
Liczniki
Dekodery (np. do wyświetlaczy)
Komutatory: multipleksery i demultipleksery
Mikroprocesory (zaawansowane funkcje
2
Mierniki cyfrowe
Mierniki, których wskazania są
dyskretną funkcją wartości wielkości
mierzonej.
Realizowane głównie jako multimetry
"X
"X = "p + "d ´x =
X
Zaciski pomiarowe
a%
+: wysoki, High, Hi, Czerwony
" = X
p
100
-- : niski, Low, Lo, Czarny, Zielony,
b%
"r 1 Common, Com
"d = X = n"r ´r = =
zakr X N
100
Urządzenie odczytowe: wyświetlacz, liczba cyfr, rozdzielczość
Odczyt: bezpośrednio wartość zmierzona
Błąd wskazań: błąd podstawowy ("p) i dyskretyzacji ("d),
rozdzielczość ("r), liczba niepewnych jednostek ostatniej cyfry
3
(n)
Mierniki cyfrowe - Woltomierz cyfrowy
Schemat funkcjonalny woltomierza napięć stałych
Informacja o zakresie i biegunowości
Ux
Układ Przetwornik Dekoder Wskaz
nik
wejściowy A/C
Układ sterujący
Schemat funkcjonalny woltomierza mikroprocesorowego
Ux
Układ Przetwornik System Wskaz
nik
wejściowy A/C mikroprocesorowy
4
Mierniki cyfrowe - omomierz cyfrowy
Zamiana rezystancji na napięcie
U = RxIo
I0
Rx V
-t
Stany nieustalone
uC = Uo(1- eRC )
R
U0
uC
1 1
C
Nx = RxC = RCx
Tw Tw
Dla t=RC=Ä, otrzymujemy uC=U0(1-e-1)= U00,632.
Wystarczy zmierzyć czas od włączenia klucza do osiągnięcia
5
napięcia (U00,632), czyli czas ładowania kondensatora
Systemy pomiarowe
Budowane w celu pomiaru wartości wielu różnych wielkości
Inteligentny
czujnik -
wyposażony w
mikroprocesor i
stanowić może
odrębny
podsystem
Oprogramowanie
systemów pomiarowych
może być skupione na
jednej jednostce
komputerowej lub
rozproszone na wielu
jednostkach
6
Obiekty pomiarowe - modele i
parametry
Sygnały (prąd, napięcie)
Stałe  niezmienne w czasie.
Zmienne  zmieniające swą wartość w czasie:
Okresowe (sinusoidalne, prostokątne, trójkątne)
Nieokresowe:
" Krótkotrwałe (impulsowe, zanikające)
" Długotrwałe (prawie okresowe, losowe)
Parametry obwodów elektrycznych: impedancja (Z),
rezystancja (R), reaktancja (X), indukcyjność (L), pojemność
(C)
Moc (czynna, bierna, pozorna), energia
Pola magnetyczne
Wielkości nieelektryczne: temperatura, ciśnienie, przepływ,
wymiary geometryczne, siły i momenty, parametry ruchu
7
Obiekty pomiarowe  sygnały i ich
parametry
Sygnały (prąd, napięcie)
u(t)=U
T
U
1
0
Uśr =
t
+"u(t)dt
T
0
u(t)=Umsin(2Ä„ft)
u(t1)
T
Um Up-p
1
2
0
tf t1 t
Usk =
+"u (t)dt
T
T=1/f
0
u(t)=U0+Umsin(2 ft)
Ä„
T "! 2Ä„; t "! Õ
f
Um
U0
2Ä„
Õ = t
f
T
0
t
8
Obiekty pomiarowe - parametry
Uśr  wartość średnia (składowa stała, DC)
Usk  wartość skuteczna
Um  amplituda
Upp  wartość międzyszczytowa
u(t1)  wartość chwilowa (w danej chwili)
T - okres  czas trwania jednego pełnego cyklu
f  częstotliwość  liczba cykli na jednostkę czasu (f=1/T)
Õ - przesuniÄ™cie fazowe (tylko dla sygnałów o jednakowych
częstotliwościach)
Współczynniki: kształtu krzywej (kk), amplitudy lub szczytu (ka),
odkształcenia (kod)
Współczynnik zniekształceń nieliniowych lub zawartości
harmonicznych h, zawartości n-tej harmonicznej hn
9
Obiekty pomiarowe - parametry
Wartości skuteczne sygnałów: sinusoidalnego, trójkątnego, prostokątnego
Um Um
Uskpr = Um
Usk sin = Usktr =
2 3
Usk Um U1sk
kk = ka = kod =
Uśr Usk Usk
2 2 2 2
U2m +U3m +... U2sk +U3sk +...
h = =
2 2 2 2
U12 +U2m +U3m + ... U12 +U2sk +U3sk +...
m sk
2 2
Unm Unsk
U2sk +U3sk +...
hn = =
h1 =
U1m U1sk
10
U12
sk
Obiekty pomiarowe - modele
Model Thevenina
Modele rzeczywistych elementów R, L i C
Prawa, twierdzenia i zależności
R L
2
U
U
2
E
R =
P = UI = = I R
R
I
R
Rw
Usk
jÕ
Z = = R + jX =| Z | e
C
Isk
S = Usk Isk [VA]
2
S = P2 + Q2
P = Usk Isk cosÕ [W ]
P
cosÕ =
Q = Usk Isk sinÕ [var]
11
S
Pomiar częstotliwości
Częstościomierz - metoda bezpośrednia
ux
t
Nx
fx =
Tw
uw t
Tw=Nx/fx
1
´ = ´T + ´N = ´T +
fx
w x w
12
Nx
Pomiar okresu (czasu)
Częstościomierz - metoda pośrednia
uw
t
Tx = NxTw
ux t
Tx=NxTw
1
´T = ´T +´N = ´T +
x w x w
13
Nx
Pomiar fazy
Faza chwilowa
u1 u2
t
tx
t
Tx=NTTw
Nx
tx Nx
Õx = 360 = 360
Tx = NTTw tx = NxTw
Tx NT
14
Pomiar fazy
Faza średnia
Tx = NTTw
u1 u2
t
tx = NxTw
tx
tb = kTw = aTx
t
Tx=NTTw
Nx
tb
tb tx kTw tx Õx 360
N = aNx = = = k Ò! Õx = N
Tx Tw Tx Tw 360 k
15