450-0314/01 – Elektronické obvody měřicích přístrojů (EOMP)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Ludvík Koval, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Ludvík Koval, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2005/2006 | Rok zrušení | 2009/2010 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je naučit studenty používat elektronické prostředky přo návrh a realizaci měřicích obvodů. Studenti získají přehled o jejich vlastnostech a činnosti. Studenti budou mít přehled o elektronických obvodech měřicího systému, jeho struktuře, principech činnosti a možnostech minimalizace chyby při zpracování signálu v rámci měřicího sytému.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Předmět je zaměřen na elektronické obvody měřicí techniky. Podává přehled o vlastnostech analogových i digitálních obvodů pro sběr a zpracování měřených signálů a jejich vizualizaci zobrazovacími prostředky mikropočítačové techniky.
Povinná literatura:
Vedral, J., Fischer, J. : Elektronické obvody pro měřicí techniku, ČVUT 1999
Haasz, V., Sedláček, M.: Elektrická měření, ČVUT 2000
Ďaďo, S., Vedral, J.: Analogové a číslicové přístroje I, II, ČVUT 1987
Kocourek, P.: Číslicové měřicí systémy, ČVUT 1994
Doporučená literatura:
Sylaby pro předmět Elektronické obvody měřicích přístrojů.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Podmínky udělení zápočtu:
Absolvování 2 kontrolních testů (20),
Odměření a zpracování protokolů z měření (20),
Zpracování projektu (10),
Maximální bodový zisk 50,
Minimální bodový zisk 25.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Pasivní prvky a jejich vlastnosti, spínací obvody kontaktní, diodové, s tranzistory unipolárními a bipolárními, analogové multiplexery.
Operační zesilovače, jejich statické a dynamické vlastnosti, chybové signály, šumové vlastnosti. Univerzální a speciální přímo vázané OZ. OZ s nespojitou činností. Měření OZ.
Měřicí zesilovače a analogové komparátory.
Vzorkovací obvody pro digitalizaci signálu. Filtrační obvody úpravy signálu.
Analogové funkční měniče, analogové násobičky, převodníky střední, efektivní, maximální hodnoty a rozkmitu.
Napěťové a proudové reference a jejich vliv na přesnost měření. Základní typ převodu analogového signálu U/f, f/U.
Analogově digitální převodníky. Vlastnosti A/D převodníků, nejčastěji používané typy. Měření A/D převodníků.
Signální generátory. Užití fázového závěsu v měřicí technice.
Logické a paměťové obvody v měřicí technice. Paměti typu ROM, RWM.
Mikropočítačové obvody, procesor, sběrnice, hlídací obvody, V/V obvody.
Obvody mikropočítače pro styk s okolím, zobrazovací prvky LCD, LED.
Komunikační obvody mikropočítače. Komunikace přes rozhraní, připojování analogových vstupů a výstupů.
Napájecí zdroje, jejich vlastnosti a principy činnosti, napájecí zdroje pro měřicí techniku, napájecí články, potlačení rušení napájení, chlazení součástek.
Cvičení:
Operační zesilovače, měření statických a dynamických vlastností, analýza chyb měřicího zesilovače, zesilovače pro měření nízkoúrovňových signálů. Měření teploty termočlánkem. Příprava praktické měřicí úlohy č. 1 Měření vlastností přístrojových zesilovačů. Zadání projektu.
Praktická měřicí úloha č. 1 Měření vlastností přístrojových zesilovačů
Filtrační obvody, návrh pásmové propusti, simulace filtračních obvodů pomocí výpočtových prostředí, digitální filtrace FIR, IIR, LabView knihovní funkce filtrů. Příprava praktické úlohy č. 2 Návrh a měření analogových filtračních obvodů. Komunikace s měřicími přístroji přes rozhraní s využitím přístrojových driverů.
Praktická měřicí úloha č. 2 Návrh a měření analogových filtračních obvodů. Realizace filtru typu Butterworth 2. řádu, měření amplitudové a fázové charakteristiky.
Výpočet efektivní hodnoty pro různé typy signálů ve výpočtovém prostředí, chyba výpočtu efektivní hodnoty digitalizovaného signálu. Měření linearity a převodní charakteristiky U/f převodníku. Příprava praktické měřicí úlohy č. 3 Měření funkčních generátorů a referenčních zdrojů.
Praktická měřicí úloha č. 3 Měření funkčních měničů a převodníků
Funkční měniče, rozklad matematické funkce v řadu, určení chyby při rozkladu. Měření charakteristik napěťové reference v závislosti na zatížení a teplotě. Příprava praktické úlohy č. 4 Měření funkčních generátorů a referenčních zdrojů, měření analogových signálů s využitím měřicí desky s A/D a D/A převodníkem, LabView knihovní funkce pro podporu DAQ. Test č. 1.
Praktická měřicí úloha č. 4 Měření funkčních generátorů a referenčních zdrojů
A/Č převodníky, využití vlastností sigma/delta A/D převodníku při měření elektrického výkonu. Realizace virtuálního měřicího systému s sigma/delta A/D převodníkem. Měření elektrického výkonu amplitudově šířkovou násobičkou. Příprava praktické úlohy č. 5 Měření elektrického výkonu sigma/delta A/D převodníkem a modulační násobičkou.
Praktická měřicí úloha č. 5 Měření elektrického výkonu sigma/delta A/D převodníkem a modulační násobičkou.
Implementace pamětí do mikropočítačového systému. Sériová komunikace s pamětí typu FLASH, paralelní komunikace s pamětí typu SRAM. Vývojové prostředí pro tvorbu mikropočítačových aplikací.
Připojování uživatelských periférií k mikropočítačového systému, ovládání zobrazovacích prvků vybavených posuvným registrem, realizace dynamického ovládání LED zobrazovače, komunikace s LCD zobrazovacími prvky, A/D převod.
Realizace komunikace mikropočítačového systému přes rozhraní. Test č. 2.
Kontrola semestrálního projektu, zápočet.
Laboratoře:
Praktická měřicí úloha č. 1 Měření vlastností přístrojových zesilovačů
Praktická měřicí úloha č. 2 Návrh a měření analogových filtračních obvodů.
Praktická měřicí úloha č. 3 Měření funkčních měničů a převodníků.
Praktická měřicí úloha č. 4 Měření funkčních generátorů a referenčních zdrojů.
Praktická měřicí úloha č. 5 Měření elektrického výkonu sigma delta A/D převodníkem a modulační násobičkou.
Projekty:
Celosemestrální projekt realizace multimetru s A/D převodníkem
filtrace signálu
digitalizace signálu
integrace A/D převodníku do systému
zobrazení údaje na LCD displeji
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.