1. MÉRÉS Poto Board 2. mérőkártya (DTMF frekvenciák mérése) COM 3 LAB BMF-Kandó 2006
2 A mérést végezte: A mérés időpontja: A mérésvezető tanár tölti ki! Mérés vége:. Tartalom Bevezető. 3 Kezelési útmutató a Com3Lab szoftverhez.. 4 ProtoBoard 2. mérőkártya felépítése... 10 Mérési feladatok a ProtoBoard 2. mérőkártyához. 13
3 Bevezető A Proto Board 2. mérőkártya olyan áramköri egységeket tartalmaz, melyek a jelen használatos vezetékes analóg és digitális, mind pedig a GSM technikában is használatosak. Ezek a DTMF (Dual Tone Multi-Frequency) hangfrekvenciás kódok, melyek két frekvencia összegéből jönnek létre. A DTMF jelzés paramétereire a CCITT Q23 ajánlás tesz javaslatot. Elterjedése a nyomógombos telefonkészülékek bevezetése után jött létre. Előnye az volt, hogy hurokmegszakítás nélkül könnyen, gyorsan lehetett tárcsázni. Később a különböző telefonos szolgáltatások is megjelentek (üzenetrögzítő kezelés, híváskezelés, átkapcsolás, stb.), melyeket a DTMF hangok segítségével lehetett elérni.
4 Kezelési útmutató a COM3LAB-programhoz A COM3LAB mérőobjektum három fő részre bontható: Mérőkeret Mérőpanel Számítógép (PC) A mérőkeret, mely a számítógéphez csatlakozik, tartalmazza a funkciógenerátort, tápegységet, digitális multimétereket, oszcilloszkópot, logikai analizátort. A beépített műszerek kezelőfelülete nagyrészt megtalálható a mérőkereten, kimeneti, és bemeneti paraméterei beállíthatóak. Kivételt képez az oszcilloszkóp. Itt csak a bemeneti csatlakozási pontok vannak kialakítva, kezelése a számítógépes program segítségével történik. A mérőkerethez csatlakoztatható mérőpanelen a mérendő áramkörök vagy áramköri elemeken kívül, a funkciógenerátor szimmetrikus kimenetei, valamint a tápegység feszültségkimentei is megtalálhatóak. A számítógépen futó Windows alapú program segítségével könnyen beállítható minden mérőműszer bemeneti-, valamint a generátorok kimeneti paraméterei. A műszerek teljes kezelőfelülete egyetlen megfelelő ikonra kattintással előhozható, és paraméterei azonnal megváltoztathatóak. Az oszcilloszkóp képernyője tetszőleges méretben nagyítható, így megkönnyítve az ábra kiértékelését. A mért eredmény elmenthető, vagy kinyomtatható. Kezelőfelületek, mérőműszerek A képernyő jobb alsó sarkában található kezelőgombok az előre elkészített Demó felvételek lejátszására szolgálnak. A kék nyilak használata megegyezik a hagyományos magnetofonok kezelőszerveivel. Rákattintva a súgót olvashatjuk A COM3LAB program bezárása, kilépés Hangszóró ki- és bekapcsolása
5 Mérésünk során a különféle mérőműszereket, generátorokat, a bal alsó sarokban a megfelelő ikonra rákattintva tudjuk előhozni. A felső két sor a műszereket, az alsó a segédeszközöket tartalmazza. Oszcilloszkóp Az oszcilloszkóp a mérőkereten csak a csatlakozási felületeket tartalmazza. Két bemeneti pont Y1; Y2, valamint a földpontot COM. A kezeléshez szükséges összes beállítást csak a számítógép képernyőn végezhetjük el. Az oszcilloszkóp az ikonra kattintva hozható elő. Ekkor két ablak jelenik meg: Az egyik a kezelőfelületet tartalmazza, a másik az oszcilloszkóp képernyőjét. A képernyő mérete változtatható hasonló módón, mint a windows-os ablakok. (a szélét vagy a sarkát megfogva tetszés szerinti méretre húzzuk.) A kezelőablak tartalmazza a bemenetek (Y1;Y2) paramétereinek megváltoztatásához szükséges kapcsolókat : Időalap, bemeneti osztó, Y1 és Y2 görbe eltolását a 0 szinthez képest pozitív és negatív irányba, a bementek kiválasztását Y1, Y2, vagy egyszerre mind a kettő, valamint a triggerelés kiválasztását.
6 A mérendő jelalak megjelenítése (futtatása). Ekkor a mintavételezés megindul és a bemenetre kerülő jelalak képe megjelenik az oszcilloszkóp ablakban. A jelalak futásának megállítása tároló üzemmód. A jelalak kiértékeléséhez, vagy nyomtatásához célszerű megállítani a mintavételezést. Ekkor az utolsó mintavételezett jelalak a képernyőn kimerevítve megmarad. Ebben az esetben használható a nagyítás, nyomtatás. A jelalak nagyítása: Rákattintva az ikonra kinagyíthatunk kisebb részleteket. Az egér bal gombjának megnyomásával kijelöljük a nagyítandó terület egyik sarkát, majd folyamatos nyomva tartás mellett a másik, átellenes pontját is. Ekkor a kiválasztott terület nagyobb méretben jelenik meg. Az oszcilloszkóp képernyőjének vágólapra helyezése: Az ikonra kattintva az éppen aktuális szkóp ábrát ún. vágólapra helyezzük, melyet a Windows grafikus programjai kezelni tudnak. A kivágott ábrát felhasználhatjuk más célokra is. Pl. beiktathatjuk szöveges dokumentációk, közé vagy kinyomtathatjuk. Ha rákattintunk a vágólap ikonra, és utána a főmenü printer ikonjára, a nyomtatás azonnal megkezdődik. (ekkor csak a szkóp ablakot nyomtatja ki.) Súgó: Információt kapunk a kezeléshez szükséges ikonokról, kezelőfelületekről.
7 Markerjelek: Az oszcilloszkóp ablak négy oldaláról markereket húzhatunk be a kíván helyre, ezzel megkönnyítve az ábra kiértékelését. Az egér bal gombjának megnyomásával, és nyomva tartásával, a keret széléről behúzzuk a markert a kívánt helyre. És leolvassuk a számszerűen megjelenített értéket Technikai adatok: Időalap: Bemenet Y1, Y2: Triggerelés: 10μs 500ms /osztás 20mV 5V / osztás (mintavételezés 8bit) Y1,Y2, külső, automatikus Digitális analizátor Frekvenciamérő A frekvenciamérő a digitális analizátor bemenetére kerülő jelet vagy az oszcilloszkóp Y1, Y2 vagy a triggerbemenetére érkező jelet mutatja. R gomb a számláló nullázása, az M gomb a frekvenciamérőt és az impulzusmérőt váltja.
8 Bitbox Digitális multiméter A mérőkeretben két teljesen megegyező digitális multiméter található: Multiméter 1 és multiméter 2. Ezek egymástól teljesen független működésűek Bemeneti paraméterei tetszés szerint beállítható a mérőkereten és a számítógépen is. Számítógépes megjelenítése lehet digitális vagy analóg kijelzésű. Technikai adatok: Feszültség mérés: Áramerőség mérés: Ellenállásmérés: 2V és 20V méréshatár, vagy beállítása automatikus. 200mA és 2A méréshatár, vagy beállítása automatikus. 2kΩ, 20kΩ, 200kΩ, 2MΩ méréshatár, Vagy automatikus.
9 Funkciógenerátor Hasonló képen a beállításokat elvégezhetjük a mérőkereten a kezelőgombok segítségével, vagy a számítógépen a Funkciógenerátor ablakban. Csatlakozási felületek a mérőkereten +Uout; COM, valamint a mérőpanelen szimmetrikus kimenet (+Uout; -Uout ; és COM). Beállítható a kívánt frekvencia Kimeneti szint (V) Jelalak típusa Az ablakban a jelalak kiválasztását: a jelalak melletti gombra klikkelve választjuk ki, a különböző beállításokat numerikus adatként is beírhatjuk, de a mellette elhelyezett gördítő sávon, az egér segítségével jobbra ill. balra mozgatással is elvégezhetjük. Technikai adatok: Kimeneti frekvencia: Kimeneti szint: Áramszint: Jelalak: 0,5Hz 100kHz max. 10V, szimmetrikus kimenet esetén ±10V (20V) max. 250mA Szinusz, Négyszög, Háromszög, Egyen
10 A mérőkártya felépítése. Tápegység A mérőkeretbe helyezhető ProtoBoard 2. mérőpanel három féle fix feszültségszintet szolgáltat a különböző aktív áramkörök, ill. áramköri elemek tápellátásához. +15V ; +5V ; -15V. A mérőpanelen elhelyezett aktív áramkörök tápellátása a folyamatos, külön tápcsatlakoztatást nem igényelnek. Funkciógenerátor A funkciógenerátor kimenetei megtalálhatóak a mérőpanelen is. Technikai paramétereiben csak az (+Uki ) feszültségkimenet változott meg. +Uki = Uki/30 DTMF kódadó DTMF kódvevő Sáváteresztő szűrő Oszcillátor 1-3. Frekvenciaösszegző Hangfrekvenciás erősítő A mérőkártya felépítése Tápegység kimenetek Funkciógenerátor kimenetek DTMF Kódadó DTMF kódvevő Sáváteresztő szűrő Hangfrekvenciás erősítő Frekvencia - összegző Oszcillátorok
11 A Mérőpanel áramkörei Sáváteresztő szűrő Ki +5V 100n 100n D2912A 100n 100n 22p Be -5V Frekvenciaösszegző Be1 Be2 47k 47k 47k +5V TL071 Ki 47k -5V Hangfrekvenciás erősítő Be 10μ +5V LM386 47μ 47μ GND
12 Oszcillátor 1-3 15,8k 17,6k 6,8n +5V TL071 Ki -5V 6,8n 20k 4,7k 2,7k 1,5k GND DTMF kódadó 100n Ki UM86088 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 0 # 22p 22p DTMF Kódvevő Be +5V DM74154 100k 100k CM8870 1 18 9 10 300k 100n 24 18 19 1 2 3 1 2 3 4 4 5 5 6 6 20 7 7 21 8 8 9 9 21 23 10 * 11 # 12 13
13 Mérési feladatok 1. Oszcillátorok mérése Mérje le a három oszcillátor frekvenciáját frekvenciamérő segítségével, valamint határozza meg a jelek (p-p) amplitúdóját! (A frekvenciamérő bemenete a mérőkereten megegyezik az oszcilloszkóp Y1-es bemenetével.) Wien-hidas Oszcillátor Digitális frekimérő 1234567 Hz Frekvencia (Hz) Amplitúdó (V) 1. Oszcillátor 2. Oszcillátor 3. Oszcillátor Határozza meg az Oszcillátorok frekvenciáját frekvenciaüttetéses módszerrel, úgy, hogy a az ismeretlen frekvenciájú oszcillátor jelét, valamint a funkciógenerátor mérőkereten lévő (Uki) kimenetén levett ismert frekvenciájú jelet belevezeti a frekvenciaösszegzőbe. A frekvenciaösszegző kimenetét kösse össze a hangfrekvenciás erősítővel, majd változtassa a funkciógenerátor frekvenciáját, addig, míg a két frekvencia megegyező nem lesz. Amennyiben a két frekvencia azonos, abban az esetben hallható lesz, hogy nem egy kevert frekvenciájú jelet hall, hanem egy tiszta pulzálás-mentes jelet. (Méréskor jusson eszébe a Lissajou görbe előállítása) Ügyeljen arra, hogy a funkciógenerátorról levett jel szintje megegyezzen az általunk ismeretlen frekvencia szintjével! Oszcillátor 1-3 Frekvencia összegző HF erősítő Funkciógenerátor
14 Frekvencia (Hz) 1. Oszcillátor 2. Oszcillátor 3. Oszcillátor 2. DTMF kódadó mérése Mérje meg a DTMF kódadó sor (alacsony fa) illetve oszlop (magas ff) alapfrekvenciáit, az előző mérésnél ismertetett frekvencia-üttetéses módszerrel. DTMF kódadó Frekvencia összegző HF erősítő Funkciógenerátor ff1 Hz ff2 Hz ff3 Hz fa1 Hz 1 2 3 fa2 Hz 4 5 6 fa3 Hz fa4 Hz 7 8 9 * 0 # 3. DTMF kódvevő mérése Állítson be a funkciógenerátor amplitúdó szabályzója segítségével +Uki kimenetén 500 mv effektív feszültséget. A feszültség-méréshez használja a digitális multimétert.
15 Válasszon ki egy oszcillátort a három közül, majd állítsa össze a következő kapcsolást Oszcillátor Frekvencia összegző DTMF kódvevő Funkciógenerátor A frekvenciaösszegző segítségével keverje össze a kiválasztott oszcillátor és a funkciógenerátor jelét, majd vezesse a DTMF kódvevő bemenetére. Keresse meg azokat a frekvenciákat, melyeknél a LED-ek aktivizálódnak (kigyulladnak). Foglalja táblázatba. Oszcillátor.. fa1 (Hz) fa2 (Hz) fa3 (Hz) fa4 (Hz) A funkciógenerátor frekvenciájának változtatásával állapítsa meg valamelyik pozíció meghúzási, és elengedési frekvenciáját, valamint sávszélességét. (a pozíció kiválasztásához kérje a tanár segítségét!) Meghúzási frekvencia (Hz) Elengedési frekvencia (Hz)... Pozició Számolja ki az előzőekben lemért sávszélesség közepes frekvenciáját és állítsa be a funkciógenerátoron. Csökkentse az amplitúdót, és mérje meg a meghúzási, valamint az elengedési feszültség effektív értékét..