Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
Laboratorium Metrologii II. 2004/05
Grupa Data
Politechnika Rzeszowska
1& & & & & .....................
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
kierownik
Laboratorium Metrologii II
2.........................................
Ocena
Nr ćwicz.
BADANIE PRZETWORNIKA A/C
3.........................................
Z DWUKROTNYM CAA
KOWANIEM
11
4.........................................
opracował: dr hab. inż. Adam Kowalczyk
I. Cel ćwiczenia
W ćwiczeniu badane są przetworniki A/C z dwukrotnym całkowaniem wykorzystywane w
woltomierzach cyfrowych. Zakres ćwiczenia obejmuje: określenie podstawowych parametrów technicznych
na wybranym do badań zakresie przetwarzania, obserwację napięć wejściowych i wyjściowych integratora
dla zadanych napięć wejściowych przetwornika; wyznaczenie zależności współczynnika tłumienia
sinusoidalnych zakłóceń szeregowych od ich częstotliwości oraz badanie wpływu napięcia wzorcowego
przetwornika na liniowość charakterystyki przetwarzania.
II. Zagadnienia
" Podstawowe parametry metrologiczne przetwornika A/C;
" Zasada działania przetwornika A/C z dwukrotnym całkowaniem;
" Modele oddziaływania zakłóceń szeregowych i równoległych na obwody wejściowe woltomierza
napięcia stałego;
" Zdolność tłumienia zakłóceń szeregowych w przetworniku A/C z dwukrotnym całkowaniem.
III. Program ćwiczenia
3.1 Przygotowanie badań
Zapoznać się ze schematem blokowym woltomierza cyfrowego z przetwarzaniem A/C metodą
dwukrotnego całkowania. Wyjaśnić rolę poszczególnych podzespołów.
Zakresy pomiarowe woltomierzy wybrane do badań:
Woltomierz V1 Typ V-540 Woltomierz V2 Typ N1
U =1 [V] U = 2000 [mV]
p1 p2
Napięcia wzorcowe:
Uw1 = Ä…8,83 V Uw2 = Ä…1 V
Rozdzielczość:
q1 = [mV] q2 = [mV]
Charakterystyki przetwarzania:
N1 = f1(Nmax1,Uw1,U )= N2 = f2(Nmax 2,Uw2,U )=
x x
ćw. 11 / str. 1
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
Laboratorium Metrologii II. 2004/05
Dalsze badania należy przeprowadzić na wybranych zakresach pomiarowych woltomierzy.
3.2 Badanie przetwornika A/C dla Uwe = 0
Należy zewrzeć zaciski wejściowe woltomierza V1 i wyznaczyć bezwzględny błąd przesunięcia zera.
"0 = Uwy U =0 =
we
Za pomocą oscyloskopu zaobserwować przebiegi napięć we wskazanych punktach przetwornika
(1, 2, 3) gdy wejście przyrządu jest zwarte. Zaobserwowane przebiegi narysować w sprawozdaniu.
3.3 Badanie przetwornika A/C dla napięcia wejściowego stałego Uwe `" 0
Powtórzyć obserwację przebiegów w wybranych punktach przetwornika po doprowadzeniu do
zacisków wejściowych napięcia stałego o wartości Ux = 0,5Up . Narysować zaobserwowane przebiegi w
sprawozdaniu zestawiajÄ…c je parami z odpowiednimi przebiegami otrzymanymi w punkcie 3.2.
ćw. 11 / str. 2
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
Laboratorium Metrologii II. 2004/05
3.4 Badanie przetwornika A/C dla napięcia wejściowego stałego ze składową sinusoidalną
Wykorzystując zasilacz stabilizowany, generator napięcia sinusoidalnego i sumator doprowadzić do
zacisków wejściowych woltomierza napięcie stałe ze składową sinusoidalną o częstotliwości 50 Hz.
_
Składowa stała napięcia U = V
Składowa zmienna napięcia Um = V
W czasie badania należy utrzymywać stałe wartości składowej stałej i amplitudy składowej zmiennej
napięcia wejściowego. Dla częstotliwości 50 Hz, 25 Hz, 100 Hz i 150 Hz oraz w ich otoczeniach (ą5 Hz)
notować wskazania woltomierza, rozrzut wskazań ("Uw max = Uw max -Uw min ) i obserwować przy
wykorzystaniu oscyloskopu przebiegi napięć w wybranych punktach przetwornika A/C.
Należy obliczyć i narysować przebieg współczynnika tłumienia zakłóceń szeregowych
Um
SMRR = f (fz Å"T1)= 20lg
"Uw max
( fz - częstotliwość zakłóceń, T1 - czas pierwszego całkowania) oraz sformułować wnioski.
Tabela 1
fz [Hz] 45 50 55 20 25 30 95 100 105 145 150 155
Uwmax
[V]
Uw min
[V]
"Uw max
[V]
SMRR
[dB]
ćw. 11 / str. 3
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
Laboratorium Metrologii II. 2004/05
3.5 Formowanie nieliniowej funkcji przetwarzania przetwornika A/C z dwukrotnym
całkowaniem wpływem zmian napięcia wzorcowego
Dla badanego woltomierza V2 należy określić:
1. Zakres napięć wejściowych Umin = [V], Umax = [V];
2. Wartość nominalną napięcia wzorcowego Uw = [V];
3. Zakres zmian napięcia wzorcowego regulowanego
Uw min = - [mV]
Uw max = - [mV]
Rys. 2. Tor pomiarowy z cyfrowym wskazaniem przemieszczenia.
Dla toru pomiarowego z cyfrowym wskazaniem przemieszczenia jak na rys. 2 dla charakterystyki
statycznej przetwornika x U o równaniu
x
Ux[mV]= 22,361 [mV mm] x1,5 [mm]
należy wyznaczyć dla zadanych w tabeli 2 wartości x[mm] - wartości U i Nx1
x
a następnie narysować przebieg charakterystyki Nx1 = f (x).
Tabela 2
x[mm] 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 2000
U [mV ]
x
0 2000
Nx1
ćw. 11 / str. 4
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
Laboratorium Metrologii II. 2004/05
Rys. 3. Charakterystyki przetwarzania
Następnie należy wyznaczyć doświadczalnie wartości napięcia wzorcowego Uw[V] dla zadanych w
tabeli 3 wartości x[mm] zapewniające liniowy przebieg charakterystyki
1
Nx2 =100 îÅ‚ Å‚Å‚ [mm].
ïÅ‚mmśł x
ðÅ‚ ûÅ‚
Tabela 3
x[mm] 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Nx2
Uw[V]
ćw. 11 / str. 5
Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych
Laboratorium Metrologii II. 2004/05
Rys. 4. Charakterystyka Uw(x)
Narysować charakterystykę Nx2(x) a także zależności Uw(x).
Wyznaczyć obliczeniowo i narysować charakterystykę Nx2(U ) oraz sformułować wnioski.
x
IV. Wnioski
V. Pytania kontrolne
1. Podstawowe parametry metrologiczne przetwornika A/C.
2. Omówić charakterystyki błędu kwantowania.
3. Zasada działania przetwornika A/C z dwukrotnym całkowaniem.
4. Tłumienie zakłóceń szeregowych w przetworniku A/C z dwukrotnym całkowaniem.
5. Scharakteryzować łącznie dokładność i szybkość przetwarzania przetwornika A/C z dwukrotnym
całkowaniem.
6. Omówić zastosowanie nieliniowego przetwornika A/C z dwukrotnym całkowaniem do linearyzacji
statycznej funkcji przetwarzania toru pomiarowego.
VI. Literatura
1. Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna. WNT. Warszawa 1994.
2. Kulka Z., LiburaA., Nadachowski A.; Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. WKiA
.
Warszawa 1987.
3. Marcyniuk A.: Podstawy miernictwa elektrycznego dla kierunku elektronika. Wydawnictwo
Politechniki ÅšlÄ…skiej. Gliwice 2002.
4. Oliver B.M., Cage J.M.: Pomiary i przyrzÄ…dy elektroniczne. WKiA
. Warszawa 1978.
ćw. 11 / str. 6