Ölçme ve Enstrümantasyon: alıştırma soruları ve sınav soruları

Fiziksel büyüklükleri elektrik devreleriyle ölçme: Wheatstone köprüleri, gerinim ölçerler ve yük hücreleri, küçük sensör işaretlerini hazırlayan yükselteçler ve ölçümün enstrüman tarafından yüklenmesi.

Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.

Hızlı tekrar paketi (PDF)Formül kâğıtları, yöntem adımları ve tam çözümlü alıştırma soruları, yazdırmaya hazır.

Bu dersteki konular

  1. Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerdenge ve düğüm gerilimleri · dengesiz köprüler · gerinim ölçerler ve yük hücrelerihesaplamalar
  2. Veri toplama ve örneklemeNyquist, LSB ve veri hızları · örtüşme, bitler ve UART çerçeveleri · harmonikler, SQNR ve sistem tasarımıhesaplamalar
  3. Op-amp devrelerieviren yükselteç · evirmeyen yükselteç · toplayıcı yükselteçhesaplamalar
  4. Seri ve paralel dirençler3 direnç · 4 direnç · 6 dirençli merdivenhesaplamalar
  5. Thévenin ve Nortonbölücü ağ · seri direnç ve yük ile · akım kaynağı ve yük ilehesaplamalar

Ölçme ve Enstrümantasyon için sınav ipuçları

  • Bir köprü iki gerilim bölücüdür: her düğüm gerilimini bulun ve çıkarın.
  • Gerinim genellikle mikrogerinim olarak verilir: 500 µε, 0.0005’tir.
  • Etkin gerinim ölçerleri sayın: çeyrek, yarım veya tam köprü çıkışı 4 katsayısı kadar değiştirir.

Çözümlü örnekler

Wheatstone köprüsü ve gerinim ölçerlerKolay
+−6 VR1​ = 250 ΩR2​ = 300 ΩR3​ = ?R4​ = 150 ΩabG0

Şemadaki Wheatstone köprüsü R₃ ayarlanarak dengelenmiştir. R₁ = 250 Ω, R₂ = 300 Ω ve R₄ = 150 Ω’dur. Ayar değerini (R3) bulun.

R1 = 250 ΩR2 = 300 ΩR4 = 150 Ω

İstenen: R3 (Ω)

İpuçlarını göster
  1. Dengede her iki bölücü de aynı gerilimi verir: Va = Vb.
  2. R₁/R₂ = R₃/R₄.
  3. R₃ = R₁·R₄/R₂.
Cevabı ve adım adım çözümü göster

Wheatstone köprüsü: iki gerilim bölücü tek bir Vs kaynağını paylaşır. Soldaki R1–R2 bölücüsü Va = Vs·R2/(R1 + R2), sağdaki R3–R4 bölücüsü Vb = Vs·R4/(R3 + R4) verir; çıkış Vab = Va − Vb’dir. Köprü, R1/R2 = R3/R4, yani R1·R4 = R2·R3 olduğunda dengededir (Vab = 0, ölçü aletinden akım geçmez). Çıkıştan bakıldığında köprü, Rth = R1∥R2 + R3∥R4 olan bir Thévenin kaynağıdır.

Denge koşulu

R₁·R₄ = R₂·R₃

Bilinmeyen direnç

R₃ = 250·150/300 = 125 Ω

Cevap

R3 = 125 Ω

Dengede besleme gerilimi önemli değildir.

Veri toplama ve örneklemeOrta
Vin​N = 85 V2ᴺ − 101 LSB2,125 V?

Giriş aralığı 0 ile 5 V arasında olan 8 bitlik bir ADC keser: çıkış kodu, 1 LSB = VFSR/2ᴺ olmak üzere ⌊Vin/LSB⌋’dir. 2,125 V’luk bir giriş için onlu sistemdeki çıkış kodunu D bulun.

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

İstenen: D

İpuçlarını göster
  1. Önce bir LSB’nin büyüklüğünü bulun.
  2. 1 LSB = 5/256 = 19,53 mV.
  3. Girişi LSB’ye bölün ve tam kısmı alın.
Cevabı ve adım adım çözümü göster

ADC çözünürlüğü: N bitlik bir dönüştürücü, tam ölçek aralığı VFSR’yi 0’dan 2ᴺ − 1’e kadar 2ᴺ koda böler. Bir adım 1 LSB = VFSR/2ᴺ’dir: dönüştürücünün gösterebildiği en küçük değişim. Kesen bir ADC ⌊Vin/LSB⌋ kodunu verir; yuvarlayan bir ADC gerçek değerden hiçbir zaman ½ LSB’den fazla uzak olmaz, bu onun kuantalama hatasıdır. Her ek bit LSB’yi yarıya indirir ve tam ölçekli bir sinüs için ideal sinyal-kuantalama gürültüsü oranına SQNR = 6,02·N + 1,76 dB yaklaşık 6 dB ekler. Bir aralık üzerinde r çözünürlüğüne ulaşmak için 2ᴺ ≥ aralık/r koşulunu sağlayan en küçük N’yi seçin.

Adım büyüklüğü

1 LSB = 5/28 = 19,53 mV

Kod

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

Cevap

D = 108

İkili sistemde bu 01101100’dır.

Çalışma nasıl işler

  • “Bu dersi çalış”, gerçek bir sınavdaki gibi tüm konulardan karışık sorular getirir.
  • Her soruda yeni değerler olur; böylece bir cevabı değil, yöntemi öğrenirsiniz.
  • Takıldınız mı? Önce küçük bir ipucu açın, tam açıklamayı ise yalnızca gerektiğinde.
  • Deneme sınavları süreli ve ipuçsuzdur; sonunda puanınızı ve tam bir değerlendirmeyi görürsünüz.

Bu dersin hesaplayıcıları

Seri ve paralel direnç hesaplayıcıGerilim bölücü hesaplayıcıİşlemsel yükselteç kazanç hesaplayıcıThévenin ve Norton eşdeğeri hesaplayıcıOhm yasası hesap makinesi (gerilim, akım, direnç ve güç)Direnç renk kodu hesap makinesi (4, 5 ve 6 bant)

İlgili dersler

Devre Analizi 1Elektronik 1FE Electrical and Computer sınav hazırlığıElektrik Mühendisliğinin TemelleriMekatronik SistemlerDevre Analizi 2: AC devreleriSayısal ElektronikFizik 2: Elektrik ve Manyetizma
Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.