SZEGEDI TUDOMÁNYEGYETEM Trmészudományi Kar Kísérli Fiziai Tanszé Informaius - Fizia DIPLOMAMUNKA Impdancia-mérő fjlszés Csngri Aila Témavző: Dr. Gingl Zolán Szgd 2007 1/43
Taralomjgyzé: TARTALOMJEGYZÉK:... 2 1. BEVEZETÉS... 5 1.1 Céliűzés... 6 2. VALÓS ELEKTRONIKAI ALKATRÉSZEK... 6 2.1 Az llnálláso... 6 2.2 Az induiviáso... 8 2.3 Kondnzáor... 9 3 AZ IMPEDANCIA... 10 3. 1 Dfiníció... 10 3. 2 A Fourir ranszformáció... 10 3. 3 Komplx impdancia... 11 3. 4 Impdancia mérési módszri [3]... 14 3.4. 1Hídapcsolás... 14 3.4.2 Oszcilláor módszr... 15 3.4.3 Áram fszülség módszr... 15 3.4.4 Hálóza analízis módszr... 15 3.4.5 Auomaius igynsúlyozo hídmódszr (Auo balancing bridg mhod)... 16 4 JELEK MINTAVÉTELEZÉSE... 16 4.1 Ampliúdóbli és időbli vanálás:... 16 4.2 Minavéli él... 17 2/43
4. 3. A minavéli él mgsérésén övzményi... 18 4. 4. Minavéli (ani-aliasing) szűröről... 20 4. 5 Jl ompnzációjána mamaiai alapja... 21 4. 5. 1. A forgaás és nagyíás márixa... 22 4. 5. 2. Szofvrs mgvalósíása... 22 5 A MIKROVEZÉRLŐ... 23 6 INTELLIGENS MŰSZER MEGVALÓSÍTÁSA... 25 6. 1. A válaszo mérési lv, és indolása... 25 6. 2 A mérőlronia... 26 6.3 A szinuszos jl lőállíása DA onvrr sgíségévl... 27 6.4 A minavélzés... 28 6.5 Diszré Fourir ranszformáció mgvalósíása... 29 6. 6. A számolás... 30 6.7 Méréshaár válás:... 31 6.8 Egyéb rész:... 34 6.9 Számíógéps apcsola... 35 6.8 A ijlző zlő algorimuso... 36 6.9 A nyomógombzlés... 36 6.10 Mnü mgvalósíása... 36 6.11 Hibá szofvrs javíása... Hiba! A önyvjlző nm lézi. 6.12 A mérés mn... 38 7. ÖSSZEFOGLALÁS... 39 3/43
7. 1. Erdmény... 39 7. 2. Továbblépési lhőség... 40 8 IRODALOMJEGYZÉK... 40 9 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS... 42 10 NYILATKOZAT... 43 4/43
1. Bvzés Impdancia gy fonos paramér az lronia áramörön. Az áramörö mgoldásához szüségün van, hogy ismrjü mindn pillanaban a fszülség és áramo éréé. Ez özö apcsolao llnállásonál az Ohm-örvény rm, ami gy algbrai gynl. A rcs és ondnzáoronál viszon diffrnciálgynl rmn apcsolao a é éré özö. Az impdancia az a mnnyiség, amly sgí nün abban, hogy gy ado frvncián a ondnzáoroa és az induiviásoa aralmazó áramörö is puszán algbrai gynl sgíségévl mgoldhaóa lgyn. Ha a jl nm idő függvényébn, hanm frvnciafüggőn nézzü aor az ingrál, diffrnciál gynl gyszrű algbrai gynlr gyszrűsödn. Ezn gynl omplx gynl, mlybn a ondnzáorna és az induiviásna puszán épzs impdanciá flélzün. A valóságban a ondnzáorona és az llnállásona is, van valós llnállásu, amly ismrnün ll gys riius alalmazáso rvzés során. (Pl: az lroli ondnzáorna jlnős valós llnállása is van.) Az hogy gy áramöri lmn mora a valós llnállása a épzshz éps gy bizonyos frvncián (ál. 1-10 Hz)- az a angns dla adja mg. A piacon alálhaó szözö viszon vés százaléa adja mg z az éré, holo a mérési ljárás során m éré is mghaározásra rül. Ezér mrül fl a gondola hogy észísün gy olyan mérőműszr, mly mindn éré mgjlníi éps ill. szofvrs műödés folyán mindn ésőbb flmrülő igény is éps ilégíni. (Pl. Egy rmiszor jlé vszi, és a ijlzőjén már a hőmérsél jlníi mg.). A mási lvárás a műszrl apcsolaban a számíógéppl való ommuniáció. Mára a számíáschnia fjlség olyan szinn áll, hogy gyszrű gy műszr PC-hz való csalaozaásá mgoldani. Így ifjlszésr rülő szöz nm csupán gyszrű ézműszr, hanm adagyűjő rndszr is. Mly so udományos ísérlbn fl lh használni. (pl.: vzőépsség mérésér ülönböző émiai nagyonál). Az impdancia mghaározására ddig drága Loc-in rősíő használa. Mly ign prcíz műszr, és számíógéphz is öhő, d prcíz udásura a lgöbb fladaor nincsn szüség. Ezér az álalam fjlszndő szöz is használhaó olyan hlyr, ahol ddig drága szözö használa. Ugyanaor árban jócsán lmarad őlü. Sofaja műszr lézi az llnállás, ondnzáor és induiviás éréén a mgmérésér. Ez özö alálhaó olcsó, nm úl ponosa, ugyanaor nagy aszali öbb 1000$-os műszr is, mly ign ponosa. A mai mirolronia olyan szinn áll, hogy önnyn és olcsón észíhün olyan műszr, mly árua inv olcsó, 5/43
és ljsíményü inv jóna móndhaó. A vrjlű mirovzérlőb so olyan áramör ingrálna mly sgíségévl gy a mi fladaun jóformán csa programozói flada. Az ilyn áramöri lapához már csa lőrősíőr és jlonvráló lroniára van szüség., és gy nagyon jól használhaó műszrhz juun. Egy ilyn szöz ifjlszés uán az slgs flmrülő xra igény is önnydén fiziai válozaása nélül ljsíhő. Így az ilyn műszr rngg rüln alalmazhaó. 1.1 Céliűzés Célom gy olyan ézi-műszr fjlszés, szofvrén és hardvrén lészíés, amly szofvrs flépíés mia önnyn ovábbfjlszhő és flvszi a vrsny a piacon aphaó RLC műszrl, ovábbá póolja azo hiányosságai, és ponosságá inv léri a özépagóriás műszr. 2. Elroniai alarész A dolgoza lső flébn szó j a rsdlmi forgalomban aphaó lroniai alarészről. 2.1 Az llnálláso Az idális impdanciáju llnálláso van. D csa a valós valóságban llnállásona is van gy icsi, d nm lhanyagolhaó épzs llnállása. A piacon aphaó llnállásoa éfélépn észíi l. A nagyobb ljsíményű llnálláso huzalból észüln. A huzal porclán csőr rcsli, és a végé bilinccsl rögzíi. A sziglő la bvona a rcs mnin a mozgásá is gáolja, és a orrózióól is védi az llnállás. Nagyobb hőmérsél visln l a cmn bvonaú huzalllnálláso. 1. ábra llnállás fajá 6/43
A mási módszr isbb ljsíményű llnállásonál használjá. Ez porclán csőr párologao fémrégből észíi. Az llnállás éréén növlés céljából a fémrég spirális pálya mnén böszörüli. Így az llnállás olyan, minha gy a porclán csőr gy lhlvéony fémszalago rcsl volna. A cső é végér présl fémsapa bizosíja az lromos onaus, a fémrég és a ivző huzal özö. Nagyobb éréű llnállásohoz nagyobb fajlagos llnállású spciális övöz használna. Régbbn irjdn alalmaza fémoxidoa, ill. polirisályos szénrég is. Zaj és 2. ábra llnállás hlysíő apcsolása hőmérsélfüggés szmponjából lgjobba a huzalllnálláso, a lgrosszabba a szénrég llnálláso. A rális llnállás gy sorba apcsol induiviás és gy idális llnállás rdőjén inhő. 2. ábra Z r R + jl R(1 + j ) 1. ) 0 Ahol 0 R / L 3. ábra llnállás impdanciája. Az induiviás éré huzalllnállásonál aár 10µH is lh. Az induiviás csönés mia a hilsíési célora gyáro huzalllnállásoa bifillárisan rcsli. A öszörül fémrég llnálláso induiviása ph-nh nagyságrndb si, zér lhanyagolhaóa. 7/43
2.2 Az induiviáso Az induiviáso észíésénél álalában valamilyn vző frromágnss anyagra csévéln. A vasmagos induiviáso szrp az lroniában másodrndű. Ez főlg dvzőln nm lináris ulajdonságaival magyarázhaó. Közps frvncián főlg frriből észül fazévasmagos 4. ábra induiviáso induiviásoa használna. Egy ado maggal észíhő induiviás éré: L A n 2 [ nh ] 2. ) L Ahol AL a frrimagra jllmző ada. Mivl a flrcsl vző valamilyn sziglőanyaggal van örbvév, és magána a huzalna is van llnállása zér: a valódi rcs gy idális soros llnállással és gy idális párhuzamos ondnzáorral hlysíhő. 5. ábra. 5. ábra rcs hlysíő apcsolása 1 Z 1 R + jl jc 3. ) A rzonanciafrvnciáig 0 1 LC az induiviás dominál, d az lérv már a rcs apaciív haása dominál. 8/43
Nagy ljsíményű rcs sébn - mior számolnun ll a vasmag ríődésévl-: a vszség gy párhuzamos llnállással vhjü figylmb. 7. ábra L Rs Rp Cp 7. ábra valóságos rcs hlysíő ép 6. ábra rcs impdanciája jl R p C p jl + R p Z + R jl R p + C p jl + R p s 4. ) 2.3 Kondnzáor A ondnzáoronál alalmazo diliumo polarizációja ésv övi az lromos r Enn övzébn a ondnzáorra apcsol válófszülség haására gy olyan áramomponns is fllép, minha a ondnzáor ávzn. A ondnzáor alalmazása szmponjából lsősorban nagy frvncián nm hanyagolhaó l a vzé 8. ábra ondnzáoro induiviása sm. A valóságos ondnzáor ado frvncián a 10. ábrával hlysíhő: 9/43
10. ábra ondnzáor hlysíő ép R Z + p c + j L R s 1 + j C p R 5. ) p A áalagos éré gδ10-2 9. ábra ondnzáor impdanciája Az Rs éré álalában icsi párhuzamosé mg nagy. Azonban a diliumo vszségi ényzőj frvnciafüggő így a hlysíő apcsolásban az Rs és az Rp éré is. 3 Az Impdancia 3. 1 Dfiníció Az impdanciá válaozó áramú hálózaoban érlmzzü. Ellnállás jllgű mnnyiség, vagyis az muaja, hogy az ado válaozó áramú hálózara apcsol llm milyn mérébn aadályozza az áramo. Az impdanciána fázisa is van, mly az áram és a fszülség özöi fázisülönbségből származi. 3. 2 A Fourir ranszformáció Elromos jl vizsgálaánál rndszrin az áramörr priodius fszülség apcsolun. A priodius jl haásána lmzésé mgönnyíi a gnráor fszülségén Fourir sorba fjés. Az analízisből ismrs hogy a priodius függvény bizonyos flél ljsülés sén ifjzhő harmonius függvény szuprpozíciójával. Jlölj f() a függvény és T a priódusidő. Az π 0 2 6. ) T frvnciá nvzzü alap örfrvnciána. Az f() függvény lőállíhaó az álalában végln számú agszámú harmonius sorral: f ) a + a cos( ) + b sin( ) + a cos(2 ) + b sin(2 ) + a cos(3 ) + b sin(3 )K 7. ) ( 0 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 Vagyis, rövidn: 10/43
11/43 + + 1 0 0 0 )) sin( ) cos( ( ) ( b a a f Az gyühaó az T T T d f T b d f T a d f T a 0 0 0 0 0 0 ) )sin( ( 2 ) )cos( ( 2 ) ( 1 8. ) összfüggésből iszámíhaó. 3. 3 Komplx impdancia Az analízisből ismrs, hogy az xp(jφ) függvény a omplx számsíon gy gységnyi hosszúságú vorral ábrázolhaó, amly φ növdésévl a poziív forgásirányna mgfllőn örbforog. Ez fjzi i az Eulr formula is: xp(jφ)cos φ + j sinφ Ebből: 2 ) ( sin 2 cos ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ j j j j j 9. ) Ezn paramérl flírva a Fourir sorfjés: + + + + 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 ) ( j j j j j j jb a jb a a jb a a f 10. ) Bvzv a
a jb > 0 2 C a0 0 11. ) a + jb < 0 2 Komplx gyühaóa mly az f()-ből is iszámíhaó C T 1 T j 0 0 f ( ) d Mos zn összfüggés ürébn insün gy épóluspár mlyn bmnér gy U 1 () fszülség apcsolun. Lgyn az U 1 (.) a Fourir-sorána -adi omponns. U j( 0+ϕ 1) 1(, ) U 1, 12. ) 13. ) A imnn fllépő fszülség jlöljü U 2 ()-vl és a -adi omponnsé U 2 (.)- vl Enn frvnciája lináris áramör sén- mggyzi, ampliúdója és fázisa lér: 2 j( 0+ϕ21) 2, U (, ) U 14. ) Ha az U 1 (.) és U 2 (.) omponns a omplx számsíon ábrázolju, aor z örbforgó voro lszn. A örbforgás frvnciája mggyzi, d a é vor gymással φ 1 -φ 2 szög zár b. A é vor gymással összöv forog. 11. ábra é fszülség fázis ülönbséggl A Fourir-sor lhővé szi az induiviáso és apaciáso fázisviszonyaina az gyszrű lírásá. Ismrs hogy az induiviáson ső fszülség: di U l L 15. ) d Az induiviáson áfolyó áram Fourir során gy szőlgs omponns: I ( j +ϕ ) (, ) I 16. ) Ehhz az áramomponnshz arozó részösszfüggés alaja a övző: 12/43
13/43 ), ( ), ( ), ( ) ( ) ( LI j I Lj d di L d di L U j j L ϕ ϕ + + 17. ) Ez az összfüggés mléz Ohm örvényér. Ha az induiviásna L j Z L éréű impdanciá ulajdoníun aor az gynl inhjü Ohm örvény irjszésén. Az impdancia épzs vola éppn az áram és a fszülség özöi fázislérés fjzi i. Thá a valós fszülség és áram ampliúdó hányadosa: L I U L, és az áram és a fszülség özöi fázisülönbség π/2.a apaciás sarain fllépő részfszülség a ölés éré haározza mg: C d I C U 0,, ) ( 1 ) ( 18. ) Ha a ondnzáor olyan áramörbn alálhaó, amlyr a priodius fszülség apcsolun, aor a ranzins ago lcsngés uán-az Uc() ás az I() mnnyiség is priodius és mindé mnnyiség Fourir-sorba fjhő. + + + + + + j j j j C jc I d I C U ] [ 1 ), * ( 0, ) ( ) ( ϕ ϕ ϕ ϕ 19. ) Az gynl fnnállásána szüségs flél, hogy az időfüggő rész mggyzzn, z pdig csa aor lhségs, ha az azonos frvnciájú omponns mggyzn. ] [ 1 ) * ( ) ( j j j C I jc U ϕ ϕ ϕ + + 20. ) Amlyből j C I C j U ϕ ϕ 1 ) ( * 21. ) Ami úgyszinén az Ohm örvény álalánosíásána inhő.
Z c 1 22. ) j C Impdancia sgíségévl az áram és a fszülség apcsolaa U (, ) Z I(, ) 23. ) c alaban irhaó. A mos bvz Zl és Zc impdanciáal ugyanúgy számolhaun, min ahogyan llnálláso sén mgszou. 3. 4 Impdancia mérési módszri [3] 3.4. 1Hídapcsolás 12. ábra hídapcsolás Lényg hogy vszün gy érzény műszr és a híd gy lmé válozaju addig amddig a műszr nm jlz áramo. És bből az ismrln impdancia iszámolhaó. Előny is ölség nagy ponossága (0.1%) széls frvncia arományban használhaó. Háránya, hogy auomaius műszrbn mgvalósíani örülménys 14/43
3.4.2 Oszcilláor módszr A lényg hogy épíün gy rzonáor mlybn a apaciás éréé válozani, udju. 13. ábra oszcilláor módszr 14. ábra 3.4.3 Áram fszülség módszr Az ismrln lmn mgérjü a sarain mérhő fszülség és mghaározzu a raja folyó áramo. Háránya hogy fszülség föld függlnül ll mérnün. 15. ábra áram fszülség módszr 3.4.4 Hálóza analízis módszr A lényg hogy összhasonlíju a báplál jl és a visszavr jl. Ez főlg nagy frvncián használhaó 16. ábra hálóza analizáor 15/43
3.4.5 Auomaius igynsúlyozo hídmódszr (Auo balancing bridg mhod) Ez a apcsolás aralmaz gy R llnállás amly mia az L pon viruális földpon lsz, zér a apcsolás az R igyn súlyozása mia fszülség áram onvrr (áramgnráor) lsz. Így az R ismrébn a Zx mgaphaó ZxV 2 /V 1 *R 17. ábra hídmódszr 4 Jl minavélzés [6] Mára a méréschniában szin gyduralodóvá váli a digiális jlfldolgozás. Ez lsősorban az indoolja, hogy a digializál jl soal rugalmasabban zlhő, min az analóg chniában, miözbn nm marad l ponosságban az analóg módszről. Térhódíása abban rjli, hogy új mérési fladahoz lég csa a szofvr mgválozani, és nm ll új áramör rvzni. Egy adasoron öbb fldolgozás végzhő miözbn, a mér adao minőség már nm válozi. Bizonyos érénél a sofwar opimalizálhaja is a mérő lroniá. Ugyanaor az analóg arományból a digiálisra való áérés néhány új szmpono és problémalhőség vz b, amlyr mindig inl ll lnnün. Ezről szólo az alábbiaban: 4.1 Ampliúdóbli és időbli vanálás: Ampliúdóbli vanálás A digiális arományban mindn mnnyiség diszré számoal rprználun, ami lvilg is csa végs fölbonás sz lhővé, d a gyaorlaban z a fölbonás az áalaíásra használ szözö (az analóg-digiális [A/D] onvrr) ovább orláozzá. Az analóg jl digializálása há szüségéppn magába foglalja a jl ampliúdóbli vanálásá, amly információvszéssl jár. Ez az információvszés a vanálási hibával lh jllmzni; a vanálási hiba (és a övzményén föllépő vanálási zaj ) az A/D-onvrr fölbonásána növlésévl 16/43
csönhő, és a ma lérhő fölbonáso mll lgöbbször nm ooz számovő hibá. Kvanálási zaj az idális A/D-onvrrn is föllép; a valóságos onvrrnél, hhz hozzáadódi anna a haása, hogy a valóságban sosm bizosíhaó az ampliúdóvanumo ljs gyzőség. Enn övzményén alaulha i a harmonius orzíás jlnség, mlyn során a minavélzndő harmonius jlbn a öbbiől lérő vanum nagyság a jln mindig azonos fázisára si, így a lgöbbször szélssávú vanálási zajjal llnébn flharmoniuso mgjlnésé oozhaja. Ez főén o jln problémá, ahol ülönböző jl vanna gymásra vrv, min például a ávözlésbn. Időbli vanálás A digiális rprznáció sajáosságaiból az is övzi, hogy az időbli fölbonás is szüségszrűn végs (ülönbn véglnül nagy árhlyr lnn szüség), azaz az analóg jl időarományban is vanálnun ll digializálásor. Az időarománybli vanálásor a jl éréi diszré időpillanaoban rögzíjü, z minavélzésn is szoás nvzni. A minavélzés özöi időaram a lgöbb mérési fladanál állandó, ilynor bszélhün minavéli frvnciáról, amly a minavél özöi időaram rciproa. Míg az ampliúdó-arománybli vanálás haásai lgöbbször lhanyagolhaó, az időarománybli vanálás olyan problémáa v föl, amlyr mindig gondolnun ll digiális mérés mgrvzésor. Az ampliúdóvanálással szmbn az időarománybli vanálás nm szüségszrűn jár gyü információvszséggl, viszon ha az információ vszség lrüléséhz szüségs fölél nm ljsüln, mgévsző mérési arfaumo léphn föl. Ez a érdés aglalja a Claud E Shannon álal 1949-bn bizonyío minavéli él, amly az alábbiaban árgyalo. 4.2 Minavéli él Ha gy x() időfüggő jl Fourir - ranszformálja az fm minavéli frvncia flénél nagyobb vagy gynlő frvnciáon, az x() jl információvszség, és orzulás nélül ronsruálhaó, az gynlő ( 1/f m ) időözönén minavélz x( ) éréiből. A apcsolao a folyonos x() jl és minavélz x( ) éréi özö az alábbi formula adja mg: 17/43
24. ) 4. 3. A minavéli él mgsérésén övzményi Tinsün lőször gy x() szinusz jl f frvnciával, mlyr f < fm/2. Eor a minavélz éré: 25. ) Lgyn y() szinén szinusz jl, d f + fm (> fm/2) frvnciával, ami már nm fll mg a minavéli él fölélén: 26. ) Eor az f + fm frvnciájú y() jl minavélz alaja mindn minavélzési ponban mggyzi az f frvnciájú x() jl minavélz alajával, azaz a mina vélz rprznáció nm sz ülönbség az gymásól fm frvnciaérél lérő frvnciájú jl özö (lásd 1.1. ábra). A minavéli él f < fm/2 fölélén mgsérésé alul minavélzésn, a övzményéppn ialauló sprális összmosás jlnségé aliasing-n nvzzü; az uóbbi lnvzésn magyar mgfllőj z idig nm honosodo mg. Az aliasing jlnségé lvilg úgy is iüszöbölhnén, hogy a jlbn szrplő maximális frvncia észrsénél nagyobb minavéli frvnciá válaszun, a gyaorlaban azonban z ign rián valósíhaó mg: vagy azér nm, mr nm udun llőn nagy 18/43
18. ábra Az aliasing jlnség. Egy 10Hz-s szinusz jl (véony, folyonos vonal) 0,11 cilusonén, azaz 9,09Hz-cl minavélzün. A minavél időponjai csúcsura állío is négyz jlépzi; a blőlü irajzolódó alulminavélz jl vasag, szaggao vonal jlöli. Láhaó, hogy az alulminavélz jl 10Hz-s szinusz hly gy 10Hz -9,09Hz 0,91Hz frvnciájú, azaz 1,1 s priódusidjű szinusz minavéli frvnciá bizosíani, vagy pdig azér nm, mr nm ismrjü a minavélzndő jl fölső haárfrvnciájá. Ezér lgöbbször az a mgoldás válaszju, hogy a minavélzés lő gy alulársző minavéli (ani-aliasing) szűrővl orláozzu a jl fölső haárfrvnciájá. Ez rmészsn isbb-nagyobb mérébn mindig orzíja a jl, ami mindn digiális mérési fladanál inb ll vnnün. Az aliasing jlnség nmcsa minavélzéss mérés, hanm numrius szimuláció sén is fllép. Az aliasing folyán mgválozha a sprumban a jl és a zaj ljsíménysűrűségén viszonya (hiszn a minavéli frvncia flénél nagyobb frvnciájú zajomponns ljsíménysűrűség alacsonyabb frvnciára így például a jlfrvncia özléb ranszformálódi), ami ljsn mghamisíhaja rdményin. Ezér ülönösn fonos a minavéli szűrő vagy a mgfllő numrius ljáráso alalmazása. 19. ábra 19/43
4. 4. Minavéli (ani-aliasing) szűröről A minavéli él barása szmponjából, szüségün van gy alulársző szűrőr. A lggyszrűbb szűrő az RC ag. Ami valójában gy ingráló ag. Mivl U U + U 27. ) b R C És U U 28. ) i Így - rhlés nélül U i Thá a U b U C Z C R + Z b C 1 U jcr + 1 b 1 1+ j p 29. ) i ( ) 30. ) U 1 1+ jcr 1 Ahol p CR A fázisszög iszámíásához írju a(- a övző alaba: 1 j p a( ) 31. ) 2 1+ 2 p Így önnyn flismrhő a épzs és a valós rész: Im gϕ R [ a( ) ] p [ a( ) ] 1 p 32. ) R C Az RC ag há min az a 11 ábráról láhaó az p alai frvnciáa ángdi és az a fölöi 20 db/dád mrdséggl vágja l. Ez a szűrő 20. ábra alul-ársző szűrő 20/43
lsőfoú szűrőn nvzzü. Ha mrdbb csillapíásra van szüségün, aor nagyobb foszú szűrör van szüségün. Mivl zn szűrő imn nm rhlhő, így gymásuán ljsímény illszés nélül nm öhün b öbb. A övző (Salln-Ky alapag)[7] apcsolás: Ui 21. ábra Salln-Ky alapag A apcsolásban a művli rősíő gy gyszrs rősíőén szrpl, mlyn fladaa a ljsímény lválaszása. Az áramör F 1 2πRC frvncia fl 40dB/ dád mrdséggl vág. Mivl a szűrő imn gy művli rősíő imn is gybn zér az áramör rlhő. 4. 5 A szűrő álal bvi hiba ompnzációjána mamaiai alapja Az alalmazo szűrő nm csa a nm ívánaos frvnciaomponnsr hana, hanm is mérébn a mér frvncián is fázisolás és csillapíás viszn b a rndszrb, zér z figylmb ll vnnün a számolás során. Mivl a szűrön álalában lináris az ávilü, így a márixo ign jól használhaó lináris rndszr lírására. Thá, a szűrő haásá az ampliúdóra és a fázisra gy 2x2-s márixszal önnydén mgadhaju. A márix invrzé használva az ado frvnciájú omponnsr visszaaphaju az rdi ampliúdó és fázis éréé. A márixo szorzása jól algorimizálhaó és zn algorimuso fuásidj lég icsi. A szűrő valójában a omplx voron é alapvő ranszformáció hajana végr gy forgaás és gy nyújás (zsugoríás). 21/43
4. 5. 1. A forgaás és nagyíás márixa Ezn ranszformáció márixa a övző: φ-vl való forgaás : cos( ϕ) sin( ϕ) sin( ϕ) cos( ϕ) És az n szrs nagyíás: n 0 0 n 33. ) 34. ) A é márix szorzaa: ncos( ϕ) nsin( ϕ) 35. ) nsin( ϕ) ncos( ϕ) Láhaó, hogy a márix 4 lm nm soban ülönbözi gymásól. Valójában csa é függln lm van. Ezn lm a nagyíás és a fogaás ódoljá. Ha az ado márixo használni aarju, aor mg ll szoroznun az ado valós és épzs részből aloo vorral. [ R( x) Im( x) ] ncos( ϕ) nsin( ϕ) n sin( ϕ) ncos( ϕ) [ R( x) ncos( ϕ) + Im( x) nsin( ϕ) R( x) n szin( ϕ) + Im( x) ncos( ϕ) ] 4. 5. 2. Szofvrs mgvalósíás Az ado márix lm még a programozás során iszámíhaó, így a márixszorzás négy szorzásra és 2 összadásra orláozódi. Bvzv a: m1n cos(φ); m2n sin(φ); onsansoa. U[1]m1*V[1]+m2*V[2]; U[2]m1*V[2]-m2*V[1]; Ahol V az rdi éré és U a már ompnzál. 36. ) 22/43
5 A mirovzérlő A modrn mérőműszr mára szin ivél nélül digiálisa, és min ilyn aralmazna gy özponi digiális jlfldolgozó gység. Ez lh aár gy számíógép is. Ugyanaor nagyszámban aphaó viszonylag olcsóér- pár zr forinér- un. vrjlű mirovzérlő A mirovzérlő valójában gy programozhaó digiális művl-végrhajó gység. Egy mini számíógép, mly álalában flash mmóriában aralmazza a programo. Ellnébn a szmélyi számíógépl i a programo és adao nm gy hlyn árolódna. Így azo nm vrdhn, és zér csély mérébn sabilabba is a PC-nél. A lapában álalában mindn gyb ingrálna; blső mmóriá a program adaaina, arimiai és logiai gység a számíási lvégzéséhz, poróa a ülvilággal örénő ommuniációhoz, időzíő áramörö, soros-poro, a számíógéppl örénő összapcsolásra. Némlyi varcrisály és fszülség-sabilizáor a műödéséhz, valamin ülső mmóriá is, mlybn viszonylag öbb ada árolhaó (4-64by). Egys lapáa úgynvz vrjlű áramörö, mly analóg áramörö is aralmazna. A 8051/8052 alapú miro-vzérlő 8 bis procsszoro. Uasíásai özö szrpln az alap (8 bis) arimiai és logiai uasíáso, valamin az adamozgaó és vzérlő uasíáso. Műödésé inv hasonlaosa a PC-hz. A mmóriában árol uasíásoa a procsszor gymás uán hajja vér, amlyn címé a program-counr (PC) árolja abban az sbn mior gy inrup (mgszaíás) gnrálódi, a program fuaása abbamarad, és a procsszor az ado mg szaíászlő programrész hajja vér. So mindn gnrálha mgszaíás pl.: gy gomb mgnyomása vagy gy bizonyos idő ll. A mgszaíáso pl., flhasználhao a jl éréin bizonyos időözönén való iadására. A lapá fő magja már programozhaó magas színű nylvn is (pl. C) így a önnyn fjlszhő a program rajun. Egy ismr programnylv a Small Dvicc C compair (SDCC).[1] Ezn fordíó programönyváraiban mgoldáso alálhaó bizonyos gyszrűbb fladao lvégzésér. (Pl.: lbgőponos számíáso) Ezér nagymérébn mgönnyíi a fjlszési muná, mr pl. a 8051 alapú miro-vzérlő nm aralmazna lbgőponos arimiá. A mag alapvőn 8 bis archiura. Ezn a 8 bis számoon éps művl végrhajani. (lézi 1-2 é 16 bis uasíás is pl. szorzás, d alapvőn 8 bis) Így ha gy művl rdmény nagyobb, min 256 aor vissza ll vzni 8 bis (256 alai) számo özöi művlr. Ez a magas szinű 23/43
nylv lvégzi a programozó hly. Ezér a magas szinű programozási nylv mglé nagyban sgí a vl végz muná. A műszrhz Silicon Laboraoris C8051F410 z chipjé használam fl, mly vzérlőn ívül rngg bépí áramör aralmaz, mlyből főlg a Digial-analog (a szinusz jl lőállíásához) és analog-digial (a jl visszaméréséhz) áalaíóa használam. 22. ábra a mirovzérlő blosémája A lapa szin mindn paramér szofvrsn állíhaó, így éps szin az összs lábán mind analóg mind digiális jl üldni és fogadni. ADC ből a lapa csa 1- aralmaz így gyszrr (szimulán) minavélzni nm udun. Az hogy éppn mlyi lába öjü a bépí ADC bmnér, szofvrsn gy analóg muliplxr sgíségévl állíju b. A muliplxr áapcsolásaor számolnun ll azzal, hogy a fszülség nm éps olyan gyorsan válozni, min amilyn gyorsan éps vagyun áapcsolni, így ha öbb ülönböző jln minavélzün gymás uán, aor a é minavélzés özö gy csély időn l ll lni. Az mlí procsszor lőnyén mlíhő, hogy a hozzáado fjlsző szözö révén fjlszés vl gyszrű, számíógépről önnyn programozhaó, a programozáshoz a chip- nm ll lávolíani az áramörből. A hozzá ado fjlszőörnyz sgíségévl a program fuása llnőrizhő (dbugolhaó). A 24/43
program lláhaó un. Wachdog Timr-l mly ha a program lfagyna aor auomaiusan újraindul. 6 Inlligns műszr mgvalósíása A mérőműszr fő rész a mirovzérlő mly vzérli a ülönböző lroniáa. A műszr 4 nyomógomb sgíségévl lh zlni. Mly az LCD ijlzőn mgjlnő mnü vzérli. A miroonrollr a ijlző és a nyomógombo gy panln rül lhlyzésr, azér, hogy az slgs ovábbfjlszés önnybb lgyn. 23. ábra a műszr blo-sémája 6. 1. A válaszo mérési lv, és indolása Az szözhöz a igynsúlyozo hídmódszr válaszoam, mr a lgöbb orszrű mérőműszrbn z a módszr használjá. Előny, hogy jól használhaó programozhaó műszrbn (llnbn a hídmódszrrl). Széls frvncia és mérési arományban használhaó. (A mérés 1Hz-n végzzü.). Az lv ulajdonéppn gy áramgnráoros apcsolás, mlyn a mérndő áramöri lmr gy szinuszosan válaozó fszülség apcsolun. A mérndő lm áramorláozó haása folyán gy rá jllmző áramo állí lő, mly gy rfrncia llnálláson bocsáun rszül és zn mérjü a fszülség. A apcsolás lőny, hogy a ialauló áram nm 25/43
függvény a rfrncia llnállásna, így bármilyn éréű lh. A műszrbn használ lrndzésbn z az llnállás gy analóg muliplxr sgíségévl állíani lh. 6. 2 A mérőlronia A mérőlronia 6 db művli rősíő aralmaz. Az lső (IC1A) a szinuszjl lőállíására használam fl. Ez az rősíő a vzérlő chip rfrnciafszülségéből ivonja az DAC ( a vzérlő 1. áramgnráora (IDAC0)) árama álal az R5 llnálláson ső fszülségé. [4] Mivl z a mirovzérlő digiál-analog áalaíója áramimnű, zér anna áramá az R5 llnálláson árgv apun fszülség. Tinl arra, hogy z az áramimn csa a vzérlő ápfszülségén bizonyos hányadáig ud fszülségbn lmnni (U-1,2V),[4] zér a rfrncia 24. ábra a mérőáramör 26/43
fszülség az R19 és R22 llnállás oszja flér. Majd z a fszülség az IC1B ámásolja az IC1A nmfordíó bmnér. Ez a fszülség az R5 és R18 llnálláso arányában (ponosabban (1+R5/R182) arányában) rül a imnér. Így az IC1A imn a 0,5..1,5V özöi arományon szinuszosan válozi. Mivl az IC1A imnén mgjlnő jl alaja még éls válásoal rhl, zér z a lépcső az IC3A és IC3B-ből épí 4-d foú szűről simíju. 25. ábra a 4 d foú szűrés uáni jl 26. ábra a még lépcsöl rhl jl Az így már nagy bizonsággal szinusz jln inhő. Ez a fszülség az R6 llnálláson rszül a mérndő impdanciára apcsolju. Az impdancia IC2A flöli lábá a apcsolás az IDAC1-l bállíhaó érén arja. Ha a mérndő lm impdanciája icsi, aor úl nagy áram indulna b, zér a rfrncia fszülség gy soros llnálláson rszül (R6) apcsolju az áramgnráorén használ művli-rősíő bmnér (IC2A) így anna árama nm haladja mg a 150 ma.[8] A visszamér rfrncia ampliúdójá és fázisá há nm a ráado fszülség, hanm az ado impdancia abszolú éré és az R6 llnállás hányadosa adja. Az impdancián áhaladó áram gy muliplxr sgíségévl ülönböző llnállásoon bocsáhaó á, így ülönböző arományoban mérhő az impdancia éré. Az áram álal lérjövő fszülség ivonódi az IDAC1 árama álal az R15 ön lérjövő fszülségből, amir az gyápú fszülség mia van szüség. Ez a jl végzül, gy másodfoú szűrőn ángdv a miro vzérlő sgíségévl hasonlóan a visszamér rfrnciához digializálju. A muliplxr a miro vzérlővl apcsolgahaju. 6.3 A szinuszos jl lőállíása DA onvrr sgíségévl A szinusz jl gy a vzérlőb ég szinusz-ábla sgíségévl állíju lő. 27/43
Flhasználva a mirovzérlő gy időzíőjé, arra hogy bizonyos időözönén gy mgszaíás gnráljon, így a mgszaíás alalmával a ábla soron övző éréé iadom a bépí DAC-r. Ezuán z a jl gy 4-d foú szűrővl mgszűrjü. A iado jl így gy 1000Hz-s szinusz jl, mly 32 ponból áll lő, így a nm ívánaos négyszögjl alapfrvnciája 32Hz. Ezn a frvncián a szűrő csillapíása b. 66db. A szűrő gy csély mérébn mgválozajá a jl ampliúdójá és fázisá is (még 1Hz-n is). Ez a szofvrs műödésn hála, önnyn ompnzálni lh. Azér, hogy n mérjü a ranzins jl, a műszr a szinusz jl folyamaosan iadja. A szűrő Bod diagramja. T 0.00 Ampliúdó [db] -30.00-60.00-90.00 100 1 10 Frvncia [Hz] 100.00 0.00 Fázis [dg] -100.00-200.00-300.00 27. ábra a szürő csillapíása és frvnciaolása (numrius szimuláció rdmény) 6.4 A minavélzés A minavélzés a chip-bn lévő ADC-vl öréni, amly gy 12 bis 200 sps SAR (succssiv-approximaion-rgisr) analog-digial onvrr [4]. Abban a pillanaban vagyis ugyanabban a mgszaíás-zlő alprogramban -, mior iadju a jl, aor lmnjü a mmóriába a ADC auális éréé. A rfrncia és a hasznos jl is mgmérjü, mivl a chip csa 1 ADC- aralmaz zér a jl nm szimulán, hanm gymás uán mérjü mg. Az áapcsolási ranzins mia a é jl özö 4 priódus 28/43
várun. Mindé jl 512 ponban minavélzzü, így 16 priódus álagolun. A jl 1 éré 16 bis mlyn flső 4 bij 0- bből van 1024, ami 2048 by, 2by. Ami a mirovzérlő ülső mmóriájában (XRAM) árolun l-ami pon 2 by-os [4]. Végzül a mmóriában árol adaora végrhajju a Fourir- algorimus. 6.5 Diszré Fourir ranszformáció mgvalósíása A mgvalósíása gy 8051-s ípusú miroonrollrn öréni, amly C nylvn lh programozni. A Fourir ranszformáció csa az ado mérési frvnciára számolom i. (Így nincs szüség gyors Fourir ranszformációra.) Ez valójában csa a szorzao összadása. A gyorsabb számolás érdébn gy ábláza sgíségévl haározom mg a szinusz és, ill. oszinusz éréé. Miszrin az gyi a másihoz éps 90-os lérés mua. (cos si) 29/43
A mgvalósíás folyamaábrája: 28. ábra A diszré Fourir ranszformáló algorimus folyamaábrája DFT épzs rész DFT épzs rész A ranszformáció fuásidj há a mérési pono számána lináris függvény. 6.6 Hibá szofvrs javíása A szűrő a rndszrb bviszn gy bizonyos mindig jlnlévő hibá, mly ísérlilg mghaározhaó, és mivl z gy lináris hiba, így gy márixszorzással ompnzálhaó. A 4. 5-ös fjzbn árgyala szrin. A márix lmi ísérli úon mghaározhaó, amlyhz gy Labviw-bn ir program is észül. Így Fourir számíása uán mér jlr 30/43
(vagyis az ábrán az Ui val jlöl jlr) z a márixszorzás lvégzzü. Az lőző éré így flülírju. 6. 7. A számolás A Fourir ranszformáció lvégzés uán már rndlzésünr állna az Uz vagyis az impdanciára apcsol fszülség, és Ui az impdancián áfolyó árammal arányos fszülség. Mly ismrébn a 37 s épl alapján a rsndő impdancia mghaározhaó. U z Z Rrf 37. ) U i A 37.-s éplbn az U i és az U z fszülség omplx éré. Ezér bvzv a U U i z a + jb 38. ) c + jd hlysíés. A övző gynlhz juhaun. ac + db ad cb Z R rf + j 2 2 2 2 39. ) a + b a + b Amly már a mirovzérlő számára is mgoldhaó. 6.8 Méréshaár válás: A ülönböző éréű impdanciá mérésé gy muliplxr szi lhővé. Ez a muliplxr (ADG708)[5] 8 ülönböző éré özül válogaha. Amly 3 címbil válaszhaun i. Ez a mirovzérlő P1_3, P0_7és P0_6 lábra csalaozna. A ülönböző éréű alarésznél a méréshaárá úgy érdms mgválaszanun, hogy a mind a rfrncia mind a mér jl ampliúdója llőéppn nagy lgyn. Ez úgy érhjü, hogy a muliplxr álal apcsol llnállás éré ugyanabba a nagyságrndb ssn, min a mérndő alarész impdanciája. Az sbn, hogyha a mér alarész impdanciája isbb, min a rfrnciaén használ llnállás, aor a mér jl maximális éréi ilógna a méréshaárból és így a számolás hamis adao ad, z láhaó a 29-s ábrán. 31/43
29. ábra a fszülség és az áram, mior a Z úl icsi. Az ábrán a Tim és az ampliúdó ponban érndő. Abban az sbn mior a mérndő alarész impdanciája úlságosan nagy, aor a mér jl ampliúdója már olyan icsi, hogy nm ülöníhő l a zajból. (30-as ábra.) Így mgin érélhln adaohoz juun. 32/43
30. ábra a fszülség és az áram mior a Z úl nagy Az ábrán a Tim és az ampliúdó ponban érndő. Abban az sbn mior a lgisbb méréshaárra válun és a mér alarész impdanciája 100 ohm-nál jóval isbb. Aor az áramorláozó llnállásna hála.(r6) A visszamér rfrncia jl ampliúdója özl nullává váli és z a jl visszarősív apun Ui jl. Így lhőségün nyíli 100 ohm-nál isbb impdanciá mérésér is. (31-s ábra) 33/43
31. ábra a fszülség és az áram a lgisbb méréshaárnál, mior a Z özl 0. Az ábrán a Tim és az ampliúdó ponban érndő. Mérés aromány 0-1KΩ 1-10KΩ 10-100KΩ A rfrnciaén használ llnállás éré 100Ω 1KΩ 10KΩ 1. Tábláza 6.9 Egyéb rész: Egy özös panln apa hly a nyomógombo, a ijlző, a számíógéps csaalaozási lhőség és özponi procsszor. Az LCD ijlző háérvilágíásána i/bapcsolására is lhőség van. Így a műszr áramflvél csönhő. Ami gy ranziszor apcsolásával oldhaó mg. A műszr államlláása bármilyn 7 volnál nagyobb gynáramo adó ápgységről mgoldhaó. Ezér zn a panln apo hly gy 7805-ös fszülségsabilizáló áramör is. 34/43
6.10 Számíógéps apcsola A számíógéphz való öésér is lhőség van, amly gy szinávivő sgíségévl lh mgnni. A mirovzérlő lapába ingrál soros pori vzérlő (UART) 0..5V fszülségszin használ a ommuniációra. A számíógép szabványos soros por-ja llnébn ±10-15 V jlszin övl. Az ilyn fladao mgoldására a rsdlmbn sofél áramör aphaó. Közöü alálhaó olyan áramörö is mly nm soros porra hanm USB r is öhő. A sz során az FTDI USB o UART chip-jé használam. Mllyl, a műszr a számíógép USB porjára csalaozahaó. Az szözn a övző uasíáso adhao i: Parancs Haása m Haására a műszr lvégzi az adagyűjés és flüldi a számíógépr. r a Haására a műszr lvégzi a mmóriába lévő adaoon a Fourir ranszformáció. És a é fszülségéré flüldi a gépr. Haására a műszr lvégzi a mmóriába lévő adaoon a Fourir ranszformáció. Majd ompnzálja a mgado onsansoal. Ezuán mér fszülségéré, flüldi a gépr. Haására a műszr lvégzi a mérés és visszaadja a végrdmény 2db floa rprznációjú számban. Mgy az impdancia valós és épzs rész 2. Tábláza A műszr ommuniációjána szlésér észím gy Labviw-bn mgir programo, amibn lhőség van az adao mgjlníésér. A Labviw-bn mgir program sgíségévl a ompnzációs márix gyühaóina mghaározása nagymérébn lgyszrűsödi. 35/43
6.8 A ijlző zlő algorimuso A ijlző főén a C- nylvb bépí ruinoal használom, ruino főén a ararlánco zlésé lájá l. A ijlzőhöz rndlzésmr ál gy C-s hadr fil mly aralmazza a, ijlzőr öréni íráshoz használaos ruinoa. A ijlző zlésén lv, hogy 4 dróon rszül párhuzamosan visszü á az adaoa. A ijlző írás lő alapállapoba ll hozni. Az írásor mg ll mondanun, hogy honna zdjü írni a ijlzőr és azuán a ijlző alfanumrius arar ódjá ll csa lüldni a 4 vzén. Ezn vzé a ijlző gy-gy lábára vanna öv. 6.9 A nyomógombzlés A nyomógombo gy-gy lábhoz vanna öv, és z mior záródna, aor földr húzzá az ado por-o. Ez a lnyomás és visszangdés ll figylnün. A nyomógombonál álalában lőforduló jlnség az, mior épp az érinzés haárán arju. Ilynor hol összzár, hol pdig inyi. Ez a jlnség nvzzü prgésn. A jlnség iüszöböléséhz gy rc ago is használun. Mlybn gy ondnzáor sün i a gombo, és z a ondnzáor gy llnálláson rszül ölődi fl újra. D a bizonság dvéér, mgadun gy minimális időéré, amin ha blül öréni a gomb újra lnyomása aor, az nm minősül újbóli lnyomásna. Ez az éré 200 ms. 6.10 Mnü mgvalósíása A műszr mnüvzérl, mly a 4 gombbal zlhün. A mnü zlés gy állapogép lvén valósíoam mg, vagyis lárolom a miro-vzérlő mmóriájában gy by-on, hogy épp mlyi állapoban van. Mindn állapoban a gombo másépp visldn, vagy mási állapoba hozzá a 32. ábra a műszr lőlapja rndszr, vagy művl hajana végr pl. gy mérés vagy méréshaár válás. Mnüpon A ijlző 1 A ijlző A jl A jl A jl 36/43
Száma sora 2. sor haására haására haására 0 Főmnü Mérés 13 mnüponra lép 1 mnüponra lép Mérés és 3 mnüponra lép 1 Főmnü Opció 0 mnüponra lép 13 mnüponra lép 2 mnüponra lép 2 Opció Méréshaár 11 mnüponra lép 9 mnüponra lép 8 mnüponra lép 3 Erdmény Az auális 4 Újramér rdmény valós épzs mnüponra lép rprznációban 4 Ellnállás Ellnállás 5 3 Újramér muaása mnüponra lép mnüponra lép 5 Kondnzáor Az ado 6 4 Újramér rdmény mnüponra mnüponra ondnzáorra iszámolva lép lép 6 Trcs Az ado 7 5 Újramér rdmény mnüponra mnüponra Induiviásra iszámolva lép lép 7 Fázisszög A fázisszög 6 Újramér iszámíása. (1000Hz) mnüponra lép 8 Méréshaár Auális Méréshaár 1 l fl. Méréshaár l 0 mnüponra lép 9 Opció Pon bállíás 2 11 10 37/43
mnüponra lép mnüponra lép 10 Pon Pon + - bállíás 11 Opció Kijlző világíás 9 2 mnüponra mnüponra lép lép 12 Kijlző Ki vagy b. B Ki világíás 13 Fő mnü Folyamaos 1 0 mérés mnüponra mnüponra lép lép 14 Mérés Az auális 15 rdmény valós mnüponra épzs lép rprznációban 15 Mérés Ellnállás 16 14 Ellnállás muaása mnüponra mnüponra lép lép 16 Kondnzáor Az ado 17 15 rdmény mnüponra mnüponra ondnzáorra lép lép iszámolva 17 Trcs Az ado 16 rdmény mnüponra Induiviásra lép iszámolva mnüponra lép 12 mnüponra lép 14 mnüponra lép 6. 12. A mérés mn A műszr éps gy mérés gombnyomásra végrhajani, ugyanaor folyamaosan 1s-os időözén mérés végrhajani. ( folyamaos mérés ) A műszr a mér éré ülönböző félééppn hozhaja udomásunra. Mgadhaja az rdmény a valós és 38/43
épzs rész formában. Csa valós (llnállás), vagy ondnzáor ill. rcs éréén. Ez özö a formá özö, a fl- lnyilall, válaszhaju i, a nün éppn mgfllő. Amior gy mérés érün a műszről, a műszr lőször gy minavélzés haj végr. Majd mghaározza a Fourir algorimus sgíségévl az ado rfrncia és mér ampliúdóa. Ezuán a jl ompnzálju. Majd mgjlníjü. Az gys részfladaoa PC-ről ülön- ülön is lvégzhjü a műszrrl. Lhőségün van ovábbá lérni az ado ponsorozao éréé is. 7. Összfoglalás Célom vol gy számíógéphz öhő műszr ifjlszés. Mly önálló ézműszrén is mgállja a hlyé. Mly a udományos vizsgálao lvégzésébn, sgíhi a uaoa. Főén azér, mr számíógéps apcsolaa álal auomaizál mérés lvégzésér is használhaó. Ugyanaor mér és ompasága mia használhaó számíógép nélül gyszrű ézi műszrén is. 7. 1. Erdmény Munám során sirül gy mnüvzérl műszr ifjlszni. A szüségs sofwar és hardwar lmi lészíni, és gy Labviw programo írni. A műszr éps mind az llnálláso mind a ondnzáoro és rcs mgmérésér. A fjlszés során öbb probléma mgoldásra rül. Ez özé arozo: Egy szinusz lőállíása mirovzérlő sgíségévl. A jl szűrésén mgvalósíása, 4foú analóg szözöl. A jl minavélzés. Minavéli szűrő alalmazása, a mirovzérlő időzíőjén, és ADC-én használásával. A minavélz adao fldolgozása; Diszré Fourir ranszformáció, impdancia számíása, az áramör drminiszius hibájána szofvrs úon örénő iüszöbölés. Az rdmény mgjlníés LCD ijlzőn. Valós épzs rész, llnállás, ondnzáor rcs, és angns dla. A műszr mnüjén mgrvzés és mgvalósíása. 3 szinű mnü mly 4 nyomógombbal lh vzérlni, mly 17 mnü ponal rndlzi. 39/43
A műszr és számíógép özöi ommuniáció mgvalósíása. A számíógépn gy dmo Labviw program írása mly a mér adaoa mgjlníni éps. A fladao lvégzéséhz a céláramörö mgrvzés, és ivilzés. A dolgoza lső flébn összfoglalam a piacon aphaó passzív lroniai alarész lgjllmzőbb ulajdonságai. Majd az impdancia mghaározásána lgismrbb módszri. Végzül az álalam észí műszr műödésé, és a fjlszés özbn flmrül problémá mgoldásá ismrm. 7. 2. Továbblépési lhőség. A műszr számos hlyn alalmazhaó és zér so dologban spcializálhaó. A műszr jlnlg adaprről üzmlhő. Egyi ovább fjlsési lhőség az lmről örénő műödés. Ezér érdms ágondolni a mérőlronia fogyaszásá és anna iapcsolási lhőségé. (Már mos is lhőség van a ijlző háérvilágíásána iapcsolására.) A másodi probléma mivl a ondnzáoro nagy fszülségn is használhaó, és az ilyn nagyfszülségű áramöröből való lávolíásu uán is marad bnnü nrgia, ami a műszr énys lroniájá önrhi. Ezér a műszr lláhaó gy rlévl, mly csa abban az sbn nyi i, mior mér, és így az slgs ondnzáoroban árol ölés a műszrr való flhlyzésor a rlén rszül isül. A műszr slg ovábbfjlszhő lhn ranszformáoro ulajdonságaina a mghaározására is. Eslg a méréshaár és ponossága is javulhana azálal, hogy nm 12 bis hanm 16 bis DAC- használun. Valamin a méréshaárban lfl is mhnén azálal, hogy a mérőlroniába még gy rősíőfoozao blianán. 8 Irodalomjgyzé [1] hp://sdcc.sourcforg.n/ [2] Törö Milós Elronia [3] hp://cp.liraur.agiln.com/liwb/pdf/5950-3000.pdf [4] www.silabs.com [5] www.analogdvics.com [6] Mészáros Ágns: Minavélzés mérés és sprális analízis, szadolgoza, Szgdi udománygym Kísérli Fizia Tanszé, 1998 [7] U. Tiz, Ch. Schn: Analóg és digiális áramörö, Műszai Könyviadó, Budaps, 1990 40/43
[8] LMC6482 CMOS Dual Rail-To-Rail Inpu and Oupu Opraional Amplifir daash 41/43
9. Köszönnyilváníás Ez a dolgoza a Szgdi Tudománygym Trmészudományi Karána Kísérli Fizia Tanszéén Készül. Köszönm fjzm i émavzőmn, Dr. Gingl Zolánna a dolgoza émájána ijlöléséér, és az lészíés során flmrül problémá mgoldásában nyújo sgíségér; valamin a Kísérli Fizia Tanszé vzésén, hogy lhővé é számomra a anszén munáma. Köszönl arozom a zajlaborban dolgozó hallgaóna, valamin az lromos műhly dolgozóina a munámban nyújo sgíség és a hasznos anácsoa. 42/43
10 Nyilaoza Alulíro Csngri Aila informaius fizia szaos hallgaó, ijlnm, hogy a diplomadolgozaban foglala sajá munám rdményi, és csa a hivaozo forrásoa (szairodalom, szözö, sb.) használam fl. Tudomásul vszm az, hogy diplomamunáma a Szgdi Tudománygym önyvárában, a ölcsönözhő önyv özö hlyzi l. 2007.05.10.... aláírás 43/43