Multimeter och räknare AD-omvandling. Multimeter

Relevanta dokument
Multimeter och räknare AD-omvandling. Multimeter

Multimeter och räknare Del 2: Räknare. Räknare - varför

Multimeter och räknare Del 1: Multimetern. Multimeter

Operationsförstärkaren. Den inverterande förstärkaren. Integrerande A/D-omvandlare. Multimeter - blockschema. Integratorn. T ref *U x = -T x *U ref

Multimeter & Räknare

Multimeter och räknare

Tid- och frekvensmätning -inför laborationen-

SENSORER OCH MÄTTEKNIK

Tid- och frekvensmätning Ola Jakobsson Johan Gran, labbhandledare

Tid- och frekvensmätning - inför laborationen del 2 -

SENSORER OCH MÄTTEKNIK

Tid- och frekvensmätning - inför laborationen 2 - Ola Jakobsson Johan Gran

Innehåll forts. Mätosäkerhet Sampling Vikning (Aliasing) Principer för D/A omvandling Sammanfattning Lab-info Förberedelser och/eller övningar

Multimeter och räknare Del 1: Multimetern. Multimeter

Laborationshandledning för mätteknik

Multimeter och räknare

Mätning av elektriska storheter. Oscilloskopet

Elektroteknikens grunder Laboration 1

Lab 3. Några slides att repetera inför Lab 3. William Sandqvist

Multimeter & Räknare 2015

Räknare och impedansmätningar

A/D D/A omvandling. Lars Wallman. Lunds Universitet / LTH / Institutionen för Mätteknik och Industriell Elektroteknik

Spä nningsmä tning äv periodiskä signäler

Laborationsrapport. Kurs El- och styrteknik för tekniker ET1015. Lab nr. Laborationens namn Lik- och växelström. Kommentarer. Utförd den.

Elektronik grundkurs Laboration 1 Mätteknik

Laborationsrapport Elektroteknik grundkurs ET1002 Mätteknik

AD-DA-omvandlare. Mätteknik. Ville Jalkanen. 1

LTK010, vt 2017 Elektronik Laboration

Introduktion till fordonselektronik ET054G. Föreläsning 3

DET ÄR INGEN KONST ATT MÄTA SPÄNNING OCH STRÖM

210 manual.pdf Tables 4

Sensorer och Mätteknik 2015

Strömmätning på riktigt

Spänningsmätning av periodiska signaler

Ett urval D/A- och A/D-omvandlare

Bruksanvisning ELMA 21 LCR MULTIMETER / E:nr Göteborg 2003

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet. Lab nr 2. Laborationens namn Växelströmskretsar. Kommentarer. Utförd den.

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 6 mars 2006 SVAR

Mät kondensatorns reaktans

Förstärkning Large Signal Voltage Gain A VOL här uttryckt som 8.0 V/μV. Lägg märke till att förstärkningen är beroende av belastningsresistans.

DIGITAL MULTIMETER BRUKSANVISNING MODELL DT9201

2E1112 Elektrisk mätteknik

2E1112 Elektrisk mätteknik

Vilken voltmeter till vad?

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

Ellära 2, Tema 3. Ville Jalkanen Tillämpad fysik och elektronik, UmU. 1

AC-kretsar. Växelströmsteori. Lund University / Faculty / Department / Unit / Document / Date

Impedans och impedansmätning

Laboration - Va xelstro mskretsar

Spolens reaktans och resonanskretsar

D/A- och A/D-omvandlarmodul MOD687-31

Att fjärrstyra fysiska experiment över nätet.

Grundläggande A/D- och D/A-omvandling. 1 Inledning. 2 Digital/analog(D/A)-omvandling

Apparater på labbet. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Elektronik/JH. Personalia: Namn: Kurs: Datum:

Impedans! och! impedansmätning! Temperatur! Komponentegenskaper! Töjning! Resistivitetsmätning i jordlager!.!.!.!.!

Elektroteknikens grunder Laboration 3. OP-förstärkare

Analog till Digitalomvandling

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

Växelström K O M P E N D I U M 2 ELEKTRO

Analog till Digitalomvandling

A/D- och D/A- omvandlare

Enchipsdatorns gränssnitt mot den analoga omvärlden

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

2E1112 Elektrisk mätteknik

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 16 dec 2008 klockan 8:00 13:00.

Tentamen i Elektronik - ETIA01

ETE115 Ellära och elektronik, vt 2015 Laboration 1

Enchipsdatorns gränssnitt mot den analoga omvärlden

Ulrik Söderström 20 Jan Signaler & Signalanalys

DN-SERIEN 5.00 (1/2) E - Ed 1. Icke-bindande dokument

Ulrik Söderström 19 Jan Signalanalys

Ellära. Laboration 4 Mätning och simulering. Växelströmsnät.

Mätteknik för E & D Tid- och frekvensmätning Laborationshandledning Institutionen för biomedicinsk teknik LTH

5 OP-förstärkare och filter

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

Digitala kretsars dynamiska egenskaper

Mätteknik för E & D Laborationshandledning Tid & frekvens Institutionen för biomedicinsk teknik LTH

VÄXELSTRÖM SPÄNNINGSDELNING

Experiment med schmittrigger

Signalbehandling, förstärkare och filter F9, MF1016

Grundläggande ellära Induktiv och kapacitiv krets. Förberedelseuppgifter. Labuppgifter U 1 U R I 1 I 2 U C U L + + IEA Lab 1:1 - ETG 1

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Ville Jalkanen mfl Laboration Tema OP. Analog elektronik för Elkraft 7.

2E1112 Elektrisk mätteknik

Spänningsmätning K O M P E N D I U M 1 ELEKTRO

VÄXELSTRÖM SPÄNNINGSDELNING

Laborationshandledning för mätteknik

Sensorer och mätteknik Laborationshandledning

Mät spänning med ett oscilloskop

Tentamen i Elektronik fk 5hp

Fluke 170-serien Digitala multimetrar med sann RMS

Laboration 1 Elektriska kretsar Online fjärrstyrd laborationsplats Blekinge Tekniska Högskola (BTH)

Sensorer och Mätteknik 2014

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet ET1013. Lab nr 4 ver 1.5. Laborationens namn Trefas växelström. Kommentarer.

Elektronik. Viktor Öwall, Digital ASIC Group, Dept. of Electroscience, Lund University, Sweden-

Digitala multimetrar Modell: ,

Grundläggande signalbehandling

APPARATER PÅ ELEKTRONIKLABBET

TSKS06 Linjära system för kommunikation Lab2 : Aktivt filter

AD-/DA-omvandlare. Digitala signaler, Sampling och Sample-Hold

Transkript:

Multimeter och räknare AD-omvandling 1 Multimeter 2 1

Praktiskt prov E:1325 Tre stationer för övning Anmälan på lista 3 Upplägg Multimeter Grundprincip Inre resistans Spänningsmätning Resistansmätning Strömmätning Räknare Grundprincip Konventionell räknare Reciprok räknare Mätmetoder Upplösning Lite information kring laborationen 4 2

Begrepp Vp: Toppvärde Vpp: Topp till toppvärde V RMS : Effektivvärde V: Likriktat medelvärde Offset: Överlagrad likspänning 5 Multimeter - blockschema 6 3

Multimeter 7 AD-omvandling U A D 0, 1 0, 1 0, 1 0, 1 8 4

Binära tal BCD-kod, Binary Coded Decimal 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 9 Gray-kod 0 0000 1 0001 2 0011 3 0010 4 0110 5 0111 6 0101 7 0100 8 1100 9 1101 10 1111 11 1110 12 1010 13 1011 14 1001 15 1000 10 5

Gray-kod 11 Flash-omvandlare 12 6

Integrerande omvandlare 13 Integrerande omvandlare 14 7

Successiv approximation 15 Successiv approximation 16 8

Sample and hold 17 Jämförelse 18 9

DA-omvandling 19 Multimeter - bakgrund Klarar av att mäta många storheter Numera nästan alltid digitala Mäter spänning, resistans, ström, kortslutning, temperatur mm. Handhållen, billig med låg noggrannhet Stationär, dyr med hög noggrannhet 20 10

Multimeter - instrument HP 3478 bänkmultimeter Hög noggrannhet, GPIB-möjligheter Fluke 75 handhållen multimeter Billig, enkel, låg upplösning, enklare att ha i fickan 21 Multimeter - bakgrund Viktigt att veta vad mätinstrumentet har för inre resistans. Vilken mätprincip använder instrumentet? Hur påverkar mätinställningarna noggrannheten? 22 11

Multimeter inre resistans Spänningsmätning Hög inre resistans Låg resistans ger spänningsdelning mätfel Strömmätning Låg inre resistans Hög resistans påverkar strömmen i kretsen 23 Multimeter - blockschema 24 12

Multimeter - mätmetoder För att mäta ström, resistans och växelspänning måste dessa konvertas till en DC-spänning först 25 Multimeter - resistansmätning Två olika metoder att omvandla en resistans till en spänning Konstantströmmetoden Kvotmetoden 26 13

Multimeter - resistansmätning Konstantströmmetoden Kvotmetoden 27 Multimeter - resistansmätning Tvåtrådsmätning Fyrtrådsmätning 28 14

Multimeter - instrument HP 3478 bänkmultimeter Hög noggrannhet, GPIB-möjligheter Fluke 75 handhållen multimeter Billig, enkel, låg upplösning, enklare att ha i fickan 29 Multimeter - strömmätning Viktigt att R inte är stort för att undvika att påverka kretsen man mäter på. 30 15

Multimeter - spänningsmätning En multimeter mäter alltid likspänning. Andra storheter omvandlas till likspänning innan mätning Växelspänning kan omvandlas på ett par olika sätt. 31 Multimeter - växelspänning Vanligaste omvandlingssättet helvågslikriktning. Alla negativa perioder vänds till positiva istället. Likriktat medelvärde: U Oftast inte intressant i sig 1 = T T! 0 U( t)dt 32 16

Likriktare 33 Multimeter - växelspänning Effektivvärdet mest intressant Den växelspänning som utvecklar samma effekt i en komponent som en likspänning med samma storlek. U 2 EFF = 1 T T! 0 U 2 ( t) dt 34 17

Multimeter - växelspänning Formfaktorn och toppfaktorn beskriver hur amplituden förhåller sig till effektivvärdet. formfaktorn U = U EFF toppfaktorn = Uˆ U EFF 35 Multimeter - växelspänning Hur mäter man effektivvärdet? Enkelt och billigt: Mät likriktat medelvärde och räkna om till effektivvärde mha formfaktorn Ger bara rätt värden för sinussignal Mer avancerade instrument: Mäter sant effektivvärde 36 18

Multimeter - växelspänning Effektivvärdet 37 Jämförelse 38 19

Integrerande omvandlare 39 Multimeter - störningar Integrerande AD-omvandling vanlig Styrning av integrationstiden möjliggör undertryckning av störning Alla frekvenser med ett helt antal våglängder inom integrationstiden kommer undertryckas 40 20

Räknare - varför Ett oscilloskop har normalt 3 4 siffors noggrannhet som bäst En räknare kan ha upp till 9 siffor 41 Räknare - frekvens Frekvens anger hur många gånger en signal repeteras per sekund. Periodtidens inverterade värde, f = 1/T = N/TN Periodtid för två olika signaler 42 21

Räknare - puls 43 Räknare - konventionell Mäter antalet ingångscykler N under en viss mättid, typiskt 1 sekund. Fyrkantspuls 44 22

Räknare - upplösning Mätosäkerhet då man kan få med delar av perioder, ± 1 insignalscykel (relativt fel). Kvantiseringsfel (absolut fel) = 1 / Mättiden 10 sekunder ger t. ex. upplösningen 1/10= 0.1 Hz 45 Räknare - tidmätning Genom att byta plats på ingångsteget och oscillatorn får man en tidräknare. 46 23

Räknare - reciprok Klarar av att mäta frekvens enligt f = N / TN 2 separata räknarsteg som ser till att mäta över ett helt antal perioder 47 Räknare - upplösning Hög upplösning även vid låga frekvenser Relativa felet är nu ± 1 klockcykel men det absoluta felet är oförändrat 48 24

Räknare - interpolation Genom att hålla koll på var i klockpulserna man startar mätningen kan man få ännu högre noggrannhet En interpolatorkrets mäter fasläget på klockpulsen 49 Räknare - tidmätning 50 25

Räknare - tidintervall SR-vippa öppnar och stänger OCH-grinden 51 Räknare - tidintervall Ingen synkning av start/stop och klockan ger en upplösning som är 1 klockpuls 10 MHz tidbasoscillator => 100 ns upplösning 52 26

Räknare tidmätning Mätosäkerhet på ± 1 klockcykel För att höja noggrannheten kan man Öka klockfrekvensen Interpolera Använda medelvärdesbildning 53 Räknare - ingångssteg 1 MΩ, frekvensberoende ok för < 100 MHz mindre belastning på objektet x1 eller x10 Frekvensoberoende dämpning 50 Ω för HF system 54 27

Räknare - ingångssteg Övre gränsfrekvens AC-kopplingskondensator ofta 50-100 khz Vars kapacitans reducerar brus bestämmer den undre gränsfrekvensen för ingången, vanligen 10-50 Hz Det dynamiska området är typiskt -5V / +5V. Kan gå upptill -50 /+50V med 10x dämpningen. Över det kapar dioderna topparna för att skydda instrumentet. 55 Räknare - komparatorn Jämför inssignalen med en triggnivå och slår om när triggnivån passeras 56 28

Räknaren - hysteresband Skillnaden mellan triggpunkten och återställningspunkten kallas hysteresband 57 Räknare - hysteresband Smalt Brett Hysteresbandets förhållande till insignalen kan varieras genom en ställbar komparator eller genom att dämpa insignalen. Lågpassfilter samt ställbar hysteres => bra brusundertryckning 58 29

Räknare triggnivå Med AC-kopplingen ligger triggnivån på 0V och därmed ligger även hysteresbandet kring 0V. För en osymmetrisk signal kan därför triggvillkoret bli fel 59 Räknare - triggnivå 60 30

Räknare - skillnader Skillnader mellan tid och frekvensmätningar 61 Tidbasoscillatorn Vanligast är kvartskristall (SiO 2 ) Bygger på piezoelektrisk effekt Resonansfrekvensen beror bl.a. tjockleken, ytan och massan Problem; åldring, gravitation, stötar 62 31

Tidbasoscillatorn Tre olika typer av kristalloscillatorer för olika krav Standardoscillatorer (UCXO = uncompensated x-tal oscillator) 10 ppm frekvensändring 0-50 C (ca 100Hz) Temperaturkompenserade oscillatorer (TCXO) en termistor styr en fintrimmningskondensator 1 ppm frekvensändring 0-50 C (ca 10Hz) Ugnsstabiliserade oscillatorer (OCXO) kristallen sitter i ett hölje/ugn som hålls vid konstant temperatur (70 C ± 0,01 ) av effekttransistorer 0,1-0,002 ppm frekvensändring 0-50 C (ca 1-0,02 Hz) 63 Mätosäkerheten De vanligaste osäkerhetsfaktorerna för frekvens- och tidintervallmätning är: Mätningens upplösning Triggerfel p.g.a. brus Tidbasoscillatorns osäkerhet Triggerpunktens inställningsosäkerhet Skillnader mellan ingångskanaler 64 32