Matavimai ir prietaisai: uždaviniai ir egzamino klausimai

Fizikinių dydžių matavimas elektros grandinėmis: Vitstouno tiltai, tenzojutikliai ir apkrovos jutikliai, stiprintuvai, apdorojantys mažus jutiklių signalus, ir matavimo apkrovimas prietaisu.

Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.

Pasiruošimo paketas (PDF)Formulių lapai, metodų žingsniai ir uždaviniai su pilnais sprendimais, paruošti spausdinti.

Šio kurso temos

  1. Vitstouno tiltas ir tenzojutikliaipusiausvyra ir mazgų įtampos · nesubalansuoti tiltai · tenzojutikliai ir apkrovos jutikliaiskaičiavimai
  2. Duomenų kaupimas ir diskretizavimasNaikvistas, LSB ir duomenų spartos · persiklojimas, bitai ir UART kadrai · harmonikos, SQNR ir sistemos projektavimasskaičiavimai
  3. Operacinių stiprintuvų grandinėsinvertuojantysis stiprintuvas · neinvertuojantysis stiprintuvas · sumuojantysis stiprintuvasskaičiavimai
  4. Nuoseklūs ir lygiagretūs rezistoriai3 rezistoriai · 4 rezistoriai · 6 rezistorių kopėčiosskaičiavimai
  5. Teveninas ir Nortonasdaliklio tinklas · su nuosekliu rezistoriumi ir apkrova · su srovės šaltiniu ir apkrovaskaičiavimai

Egzamino patarimai: Matavimai ir prietaisai

  • Tiltas yra du įtampos dalikliai: apskaičiuokite kiekvieno mazgo įtampą ir atimkite.
  • Deformacija dažniausiai nurodoma mikrodeformacijomis: 500 µε yra 0,0005.
  • Suskaičiuokite aktyvius jutiklius: ketvirtinis, pusinis ar pilnas tiltas keičia išėjimą 4 kartus.

Išspręsti pavyzdžiai

Vitstouno tiltas ir tenzojutikliaiLengvas
+−6 VR1​ = 250 ΩR2​ = 300 ΩR3​ = ?R4​ = 150 ΩabG0

Schemoje pavaizduotas Vitstouno tiltas subalansuojamas keičiant R₃. R₁ = 250 Ω, R₂ = 300 Ω ir R₄ = 150 Ω. Raskite nustatymą R3.

R1 = 250 ΩR2 = 300 ΩR4 = 150 Ω

Raskite R3 (Ω)

Rodyti užuominas
  1. Esant pusiausvyrai abu dalikliai duoda tą pačią įtampą: Va = Vb.
  2. R₁/R₂ = R₃/R₄.
  3. R₃ = R₁·R₄/R₂.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Vitstouno tiltas: du įtampos dalikliai maitinami iš to paties šaltinio Vs. Kairysis daliklis R1–R2 duoda Va = Vs·R2/(R1 + R2), o dešinysis daliklis R3–R4 duoda Vb = Vs·R4/(R3 + R4); išėjimas yra Vab = Va − Vb. Tiltas yra subalansuotas (Vab = 0, prietaisu srovė neteka), kai R1/R2 = R3/R4, t. y. R1·R4 = R2·R3. Žiūrint nuo išėjimo, tiltas yra Tevenino šaltinis, kurio Rth = R1∥R2 + R3∥R4.

Pusiausvyros sąlyga

R₁·R₄ = R₂·R₃

Nežinomas rezistorius

R₃ = 250·150/300 = 125 Ω

Atsakymas

R3 = 125 Ω

Esant pusiausvyrai maitinimo įtampa neturi reikšmės.

Duomenų kaupimas ir diskretizavimasVidutinis
Vin​N = 85 V2ᴺ − 101 LSB2,125 V?

8 bitų ADC, kurio įėjimo ruožas nuo 0 iki 5 V, nupjauna: jo išėjimo kodas yra ⌊Vin/LSB⌋, kai 1 LSB = VFSR/2ᴺ. Raskite dešimtainį išėjimo kodą D, kai įėjimo įtampa yra 2,125 V.

N = 8VFSR = 5 VVin = 2,125 V

Raskite D

Rodyti užuominas
  1. Pirmiausia raskite vieno LSB dydį.
  2. 1 LSB = 5/256 = 19,53 mV.
  3. Įėjimo įtampą padalykite iš LSB ir pasilikite sveikąją dalį.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

ADC skiriamoji geba: N bitų keitiklis pilnos skalės ruožą VFSR padalija į 2ᴺ kodų – nuo 0 iki 2ᴺ − 1. Vienas žingsnis yra 1 LSB = VFSR/2ᴺ: mažiausias pokytis, kurį keitiklis gali parodyti. Nupjaunantis ADC duoda kodą ⌊Vin/LSB⌋; apvalinantis ADC nuo tikrosios vertės niekada nenukrypsta daugiau kaip ½ LSB – tai jo kvantavimo paklaida. Kiekvienas papildomas bitas perpus sumažina LSB ir maždaug 6 dB padidina idealų signalo ir kvantavimo triukšmo santykį SQNR = 6,02·N + 1,76 dB pilnos skalės sinusui. Norėdami pasiekti skiriamąją gebą r per ruožą, rinkitės mažiausią N, su kuriuo 2ᴺ ≥ ruožas/r.

Žingsnio dydis

1 LSB = 5/28 = 19,53 mV

Kodas

Vin/LSB = 2125/19,53 = 108,8
kodas = ⌊108,8⌋ = 108

Atsakymas

D = 108

Dvejetainiu pavidalu tai yra 01101100.

Kaip vyksta praktika

  • „Praktikuotis šiame kurse“ maišo uždavinius iš visų kurso temų, kaip tikrame egzamine.
  • Kiekviename uždavinyje naujos reikšmės, todėl išmokstate metodą, o ne atsakymą.
  • Strigote? Pirmiausia atverkite nedidelę užuominą, o visą paaiškinimą – tik kai jo prireiks.
  • Bandomieji egzaminai yra riboto laiko ir be užuominų, o pabaigoje gaunate rezultatą ir išsamią peržiūrą.

Šio kurso skaičiuoklės

Nuoseklaus ir lygiagretaus rezistorių jungimo skaičiuoklėĮtampos daliklio skaičiuoklėOperacinio stiprintuvo stiprinimo skaičiuoklėTevenino ir Norton ekvivalento skaičiuoklėOmo dėsnio skaičiuoklė (įtampa, srovė, varža ir galia)Rezistoriaus spalvų kodo skaičiuoklė (4, 5 ir 6 juostų)

Susiję kursai

Elektros grandinių teorija 1Elektronika 1FE Electrical and Computer egzamino praktikaElektrotechnikos pagrindaiMechatroninės sistemosElektros grandinių teorija 2: kintamosios srovės grandinėsSkaitmeninė elektronikaFizika 2: elektra ir magnetizmas
Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.