Pengukuran dan Instrumentasi: soalan latihan dan soalan peperiksaan

Mengukur kuantiti fizikal dengan litar elektrik: jambatan Wheatstone, tolok terikan dan sel beban, penguat yang memampatkan isyarat penderia yang kecil, dan pembebanan pengukuran oleh instrumen.

Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.

Pek ulang kaji kilat (PDF)Lembaran formula, langkah kaedah dan soalan latihan dengan penyelesaian penuh, sedia untuk dicetak.

Topik dalam kursus ini

  1. Jambatan Wheatstone & tolok terikankeseimbangan dan voltan nod · jambatan tidak seimbang · tolok terikan dan sel bebanpengiraan
  2. Perolehan data & pensampelanNyquist, LSB dan kadar data · alias, bit dan bingkai UART · harmonik, SQNR dan reka bentuk sistempengiraan
  3. Litar op-amppenguat menyongsang · penguat tak menyongsang · penguat penambahpengiraan
  4. Perintang bersiri & selari3 perintang · 4 perintang · tangga 6 perintangpengiraan
  5. Thévenin & Nortonrangkaian pembahagi · dengan perintang bersiri dan beban · dengan sumber arus dan bebanpengiraan

Tip peperiksaan untuk Pengukuran dan Instrumentasi

  • Jambatan ialah dua pembahagi voltan: kira setiap voltan nod dan tolakkan.
  • Terikan biasanya diberi dalam mikroterikan: 500 µε ialah 0.0005.
  • Kira tolok aktif: jambatan suku, separuh atau penuh mengubah output dengan faktor 4.

Contoh penyelesaian

Jambatan Wheatstone & tolok terikanMudah
+−6 VR1​ = 250 ΩR2​ = 300 ΩR3​ = ?R4​ = 150 ΩabG0

Jambatan Wheatstone dalam rajah diseimbangkan dengan melaraskan R₃. R₁ = 250 Ω, R₂ = 300 Ω dan R₄ = 150 Ω. Cari tetapannya R3.

R1 = 250 ΩR2 = 300 ΩR4 = 150 Ω

Cari nilai R3 (Ω)

Tunjukkan petunjuk
  1. Pada keseimbangan kedua-dua pembahagi memberikan voltan yang sama: Va = Vb.
  2. R₁/R₂ = R₃/R₄.
  3. R₃ = R₁·R₄/R₂.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Jambatan Wheatstone: dua pembahagi voltan berkongsi satu bekalan Vs. Pembahagi kiri R1–R2 memberikan Va = Vs·R2/(R1 + R2) dan pembahagi kanan R3–R4 memberikan Vb = Vs·R4/(R3 + R4); outputnya ialah Vab = Va − Vb. Jambatan seimbang (Vab = 0, tiada arus dalam meter) apabila R1/R2 = R3/R4, iaitu R1·R4 = R2·R3. Dilihat dari output, jambatan ialah sumber Thévenin dengan Rth = R1∥R2 + R3∥R4.

Syarat keseimbangan

R₁·R₄ = R₂·R₃

Perintang tidak diketahui

R₃ = 250·150/300 = 125 Ω

Jawapan

R3 = 125 Ω

Voltan bekalan tidak penting pada keseimbangan.

Perolehan data & pensampelanSederhana
Vin​N = 85 V2ᴺ − 101 LSB2.125 V?

ADC 8-bit dengan julat input 0 hingga 5 V memangkas: kod outputnya ialah ⌊Vin/LSB⌋ dengan 1 LSB = VFSR/2ᴺ. Cari kod output perpuluhan D untuk input 2.125 V.

N = 8VFSR = 5 VVin = 2.125 V

Cari nilai D

Tunjukkan petunjuk
  1. Cari saiz satu LSB dahulu.
  2. 1 LSB = 5/256 = 19.53 mV.
  3. Bahagikan input dengan LSB dan kekalkan bahagian nombor bulat.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Resolusi ADC: penukar N-bit membahagikan julat skala penuh VFSR kepada 2ᴺ kod, dari 0 hingga 2ᴺ − 1. Satu langkah ialah 1 LSB = VFSR/2ᴺ: perubahan terkecil yang dapat ditunjukkan oleh penukar. ADC pemangkasan memberikan kod ⌊Vin/LSB⌋; ADC pembundaran tidak pernah lebih daripada ½ LSB daripada nilai sebenar, iaitu ralat pengkuantumannya. Setiap bit tambahan mengurangkan LSB separuh dan menambah kira-kira 6 dB pada nisbah isyarat-ke-hingar-pengkuantuman unggul SQNR = 6.02·N + 1.76 dB untuk sinus skala penuh. Untuk mencapai resolusi r pada suatu julat, pilih N terkecil dengan 2ᴺ ≥ span/r.

Saiz langkah

1 LSB = 5/28 = 19.53 mV

Kod

Vin/LSB = 2125/19.53 = 108.8
kod = ⌊108.8⌋ = 108

Jawapan

D = 108

Dalam perduaan itu ialah 01101100.

Cara latihan berfungsi

  • “Berlatih kursus ini” mencampurkan soalan daripada semua topiknya, seperti peperiksaan sebenar.
  • Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.
  • Peperiksaan percubaan adalah bermasa dan tanpa petunjuk, dan anda mendapat skor serta semakan penuh pada akhirnya.

Kalkulator untuk kursus ini

Kalkulator perintang bersiri dan selariKalkulator pembahagi voltanKalkulator gandaan op-ampKalkulator setara Thévenin dan NortonKalkulator hukum Ohm (voltan, arus, rintangan dan kuasa)Kalkulator kod warna perintang (4, 5 dan 6 jalur)

Kursus berkaitan

Analisis Litar 1Elektronik 1Latihan peperiksaan FE Elektrik dan KomputerAsas Kejuruteraan ElektrikSistem MekatronikAnalisis Litar 2: litar AUElektronik DigitalFizik 2: Elektrik dan Magnetisme
Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.