LABORATORIUM MIERNICTWA
KOMPUTEROWEGO
Ćwiczenie nr 3
Przetwornik ADC - pomiary napięcia i prądu
LABORATORIUM MIERNICTWA
KOMPUTEROWEGO
Ćwiczenie nr 3
Przetwornik ADC - pomiary napięcia i prądu
KARTA PRZETWORNIKA A/C
PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI KARTY
Karta przetwornika analogowo-cyfrowego NI USB-5133 jest modułem pomiarowym
firmy National Instruments. Głównym zadaniem karty jest przetwarzanie napięciowego
sygnału analogowego na postać cyfrową. Podstawowe cechy karty to:
⇒
Dwa kanały
⇒
Rozdzielczość 8 bitów
⇒
Szybkość przetwarzania do 100 MSPS (milionów próbek na sekundę)
⇒
Wewnętrzny bufor danych 4 MB/kanał
⇒
Zakresy napięć wejściowych od ±40mV do ±40V
⇒
Wejście DC lub AC
⇒
Impedancja wejściowa 1MΩ
⇒
Układ wyzwalania (trigger)
⇒ Interfejs USB
⇒ Obsługa za pomocą NI-SCOPE lub programu w LabVIEW
Pomiar wartości skutecznej przebiegów odkształconych napięcia i prądu.
Wartość skuteczną ( rms ) dowolnego przebiegu okresowego f(x) wyznacza się z zależności :
( )
[
]
F
T
f x
dx
sk
T
=
∫
1
2
0
W pewnych szczególnych przypadkach wartość skuteczną napięcia lub prądu można
wyznaczyć na podstawie pomiaru wartości średniej i szczytowej przebiegów.
1. Przebieg sinusoidalny ze składową stałą.
Napięcie
[ V ]
0
50
100
150
200
250
300
1,0
1,5
2,0
2,5
przebieg sinusoidalny ze składową stałą
N
a
p
ię
c
ie
[
V
]
Czas [ s ]
Napięcie szczytowe ( maksymalne ) wynosi
U
V
m
=
2 7
,
, napięcie średnie
U
V
0
1 7
= ,
.
Wartość napięcia skutecznego można wyliczyć z zależności :
(
)
(
)
( )
U
U
U
U
V
sk
m
=
+
−
=
+
=
0
2
0
2
2
2
1 7
0 5
1 84
,
,
,
.
2. Przebieg prostokątny.
Wartość napięcia skutecznego można obliczyć z zależności :
(
)
(
)
U
T
U
dt
U
U
dt
sk
m
m
t
T
t
=
+
−
∫
∫
1
2
2
0
2
0
0
0
,
całkując, otrzymamy zależność :
(
)
(
)
U
U
U
t U
T
U
U
sk
m
m
=
−
+
−
2
4
0
2
0
0
0
.
W przypadku szczególnym, kiedy współczynnik wypełnienia jest równy 1/2, (czyli t
0
= T / 2 )
zależność upraszcza się do postaci :
(
)
(
)
U
U
U
U
sk
m
=
+
−
0
2
0
2
.
3. Przebieg trójkątny.
W tym przypadku wartość skuteczną napięcia obliczamy z zależności :
(
)
(
)
U
T
U
U
U
T
t
dt
U
U
U
U
T
t
dt
sk
m
m
m
m
T
T
T
=
+
−
+
−
+
−
∫
∫
1
4
4
3
4
0
2
0
0
2
2
0
2
.
Po scałkowaniu otrzymamy :
(
)
(
)
U
U
U
U
sk
m
=
+
−
0
2
0
2
3
.
PROGRAM NI-SCOPE
Uruchomienie programu NI-SCOPE
Link do programu znajduje się na dysku D w katalogu:
D:\eurolab\prog\
Jeśli program nie wykryje modułu wówczas pojawi się okno widoczne poniżej:
Wówczas należy sprawdzić, czy moduł podłączony jest do komputera i po
podłączeniu wykonać Rescan.
Po uruchomieniu program przypomina w użytkowaniu oscyloskop.
Wybranie w lewym dolnym rogu przycisku Auto Setup wstępnie konfiguruje moduł.
Zapis do pliku:
Z menu File wybieramy Save Data...
i wybieramy miejsce gdzie plik ma być zapisany. W naszym wypadku na dysku
D:\users\<katalog użytkownika>. Pojawi się okno widoczne poniżej:
W okienku Channels to Save zaznaczamy, z którego kanału dane mają być zapisane
w pliku (wybrany będzie na niebiesko, aby wybrać oba przytrzymujemy z klawiszem SHIFT).
W okienku File Type
wybieramy LVM (text) – aby dane zostały zapisane w formacie tekstowym. Na koniec
wciskamy OK.