3 η ΕΝΟΤΗΤΑ Ρύθμιση σήματος

Transcript

1 ΣΕΙ ΑΝΑΣΟΛΙΚΗ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗ- ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Σ.Ε. Ασςξμαςξπξίηρη Αιρθηςηοίωμ Σσρςημάςωμ 3 η ΕΝΟΤΗΤΑ Ρύθμιση σήματος Διδάρκωμ: Κωμ/μξπ Τρίκμαπ Δο. Ηλεκςοξλόγξπ Μηχαμικόπ ktsik@teiemt.gr

2 Ρύθμιση σήματος σμήθχπ, δεμ σπάουει ρσμβαςόςηςα ςχμ ηλεκςοικώμ ρημάςχμ πξσ παοάγξσμ ξι αιρθηςήοεπ με ςα ρσρςήμαςα ελέγυξσ ςχμ ρσρκεσώμ απεικόμιρηπ και καςαγοατήπ. Επξμέμχπ, απαιςξύμςαι καςάλληλεπ ςευμικέπ για ςημ ςοξπξπξίηρη (ούθμιρη) ςχμ ρημάςχμ ασςώμ καθώπ και καςάλληλη ποξραομξγή (διαρύμδερη), ώρςε η λειςξσογία αιρθηςήοχμ και ρσρκεσώμ απεικόμιρηπ και καςαγοατήπ μα είμαι ρχρςή και απξδξςική. Αιρθηςήοαπ Ποξραομξγή ήμαςξπ Απεικόμιρη Καςαγοατή Σξ ρήμα ενόδξσ εμόπ αιρθηςήοα μπξοεί μα υοειάζεςαι εμίρυσρη ή σπξβιβαρμό ώρςε μα μπξοεί μα ςξ υειοιρςεί μία ρσρκεσή απεικόμιρηπ. ε πξλλέπ πεοιπςώρειπ αοκξύμ ςευμικέπ πξσ υοηριμξπξιξύμ απξκλειρςικά παθηςικά κσκλώμαςα πξσ δεμ παοάγξσμ ιρυύ, δηλ. κσκλώμαςα πξσ απξςελξύμςαι μόμξ από παθηςικά ρςξιυεία, όπχπ αμςιρςάρειπ, πσκμχςέπ και πημία. 2

3 Ρύθμιση σήματος με ποτενσιόμετρο Σξ πξςεμριόμεςοξ είμαι κύκλχμα πξσ μαπ επιςοέπει μα λάβξσμε μία υαμηλόςεοη ςάρη από μία σφηλόςεοη ςάρη. Η ςάρη ενόδξσ ςξσ απξςελεί πξρξρςό ςηπ ςάρηπ ειρόδξσ. Εάμ η ένξδξπ εμόπ αιρθηςήοα είμαι σπεοβξλικά σφηλή, για μα υοηριμξπξιηθεί ρχρςά από μία ρσρκεσή απεικόμιρηπ ή καςαγοατήπ, ςόςε ςημ σπξβιβάζξσμε (ςη διαιοξύμε) αμάλξγα με ςη βξήθεια εμόπ πξςεμριόμεςοξσ. Εάμ ξ παοάγξμςαπ καςά ςξμ ξπξίξ σπξβιβάρςηκε η ςάρη είμαι γμχρςόπ, ςόςε μπξοξύμε μα βαθμξμξμήρξσμε ςιπ ςιμέπ πξσ εμταμίζξμςαι ρςη ρσρκεσή απεικόμιρηπ ή καςαγοατήπ με βάρη ασςόμ ςξμ παοάγξμςα. ΣΕΙ ΑΝΑΣΟΛΙΚΗ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗ- ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Σ.Ε. 3 Ασςξμαςξπξίηρη Αιρθηςηοίωμ Σσρςημάςωμ

4 Ρύθμιση σήματος με ποτενσιόμετρο (2) Εάμ ρςημ ένξδξ ςξσ πξςεμριόμεςοξσ ρσμδεθεί αμςίρςαρη τξοςίξσ (όπχπ γίμεςαι και ρςημ ποάνη με κάθε ρσρκεσή απεικόμιρηπ ή καςαγοατήπ), ηρυέρη μεςανύ ςάρηπ ειρόδξσ και ενόδξσ παύει μα ιρυύει και ςάρη ενόδξσ θα μειχθεί, ατξύ έμα πξρξρςό ςξσ οεύμαςξπ δεμ πεομάει από ςημ R0, αλλά καςεσθύμεςαι ρςημ αμςίρςαρη τξοςίξσ. R0, R1: ςμήμαςα ςηπ αμςίρςαρηπ R, ξι ςιμέπ ςχμ ξπξίχμ μεςαβάλλξμςαι όςαμ R1 R0 4

5 Άρκηρη 1η ςξ πξςεμριόμεςοξ ςξσ ρυήμαςξπ, η ςάρη ειρόδξσ είμαι 12 V και η κιμηςή επατή βοίρκεςαι ρε ςέςξια θέρη ώρςε η αμςίρςαρη ρςα άκοα ςηπ ςάρηπ ενόδξσ μα είμαι 8 kω και η σπόλξιπη αμςίρςαρη 2 kω. Να ποξρδιξοίρεςε ςημ ςάρη ενόδξσ και ςξμ παοάγξμςα σπξβιβαρμξύ ςξσ πξςεμριόμεςοξσ για ασςή ςη θέρη ςηπ κιμηςήπ επατήπ. Παοάγξμςαπ σπξβιβαρμξύ: 5

6 Ρύθμιση σήματος με γέφυρα Wheatstone Πξλλά είδη αιρθηςήοχμ μεςοξύμ διάτξοεπ τσρικέπ παοαμέςοξσπ με ςη βξήθεια ςηπ αλλαγήπ μιαπ αμςίρςαρηπ. Για ςη μέςοηρη ςχμ παοαμέςοχμ ασςώμ, θα ποέπει η αλλαγή ςηπ αμςίρςαρηπ πξσ ρσμβαίμει μα βαθμξμξμείςαι χπ ποξπ ςημ παοάμεςοξ πξσ μεςοείςαι. Όςαμ αλλάζει η αμςίρςαρη εμόπ κσκλώμαςξπ, αλλάζξσμ αμαλξγικά η ςάρη και ςξ οεύμα ρε ασςό. Η γέτσοα Wheatstone είμαι κύκλχμα πξσ παοέυει μία γοαμμική ρυέρη αμάμερα ρςημ ςάρη ενόδξσ ςηπ και ςημ αλλαγή ρε μία από ςιπ αμςιρςάρειπ ςηπ, ξπόςε είμαι ιδιαίςεοα υοήριμη χπ ρύρςημα ούθμιρηπ ρημάςχμ. 6

7 Άρκηρη 2η Έμα θεομόμεςοξ αμςίρςαρηπ λεσκόυοσρξσ ρσμδέεςαι ρςξμ έμα βοαυίξμα μιαπ γέτσοαπ Wheatstone, όπχπ ταίμεςαι ρςξ ρυήμα. Οι ρςαθεοέπ αμςιρςάρειπ ςξσ κσκλώμαςξπ είμαι 200 Ω η καθεμία και η ςάρη ειρόδξσ είμαι 10 V. ςξσπ 0 βαθμξύπ ςξ θεομόμεςοξ έυει αμςίρςαρη 200 Ω. Να σπξλξγίρεςε ςη μεςαβξλή ςηπ ςάρηπ ενόδξσ εάμ η θεομξκοαρία αλλάνει καςά 1 βαθμό C. Δίμεςαι όςι για ςημ αμςίρςαρη ςξσ θεομόμεςοξσ ιρυύει η ρυέρη: όπξσ R είμαι η αμςίρςαρη ρςξσπ μηδέμ βαθμξύπ C, Ro η αμςίρςαρη ρςξσπ μηδέμ βαθμξύπ C και α είμαι ξ θεομξκοαριακόπ ρσμςελερςήπ ςξσ σλικξύ ςηπ αμςίρςαρηπ θεομξμέςοξσ, ξ ξπξίξπ για ςξμ λεσκόυοσρξ είμαι Επξμέμχπ, για κάθε βαθμό αύνηρηπ ςηπ θεομξκοαρίαπ ποξκαλείςαι μεςαβξλή 20 mv ρςημ ςάρη ενόδξσ ςηπ γέτσοαπ. 7

8 Ειραγχγή ρςα εμεογηςικά κσκλώμαςα Σα εμεογηςικά κσκλώμαςα απξςελξύμςαι από εμεογηςικά ρςξιυεία (όπχπ δίξδξι, ςοαμζίρςξο και ξλξκληοχμέμα κσκλώμαςα) ςα ξπξία μπξοξύμ μα ελέγυξσμ ςάρειπ και οεύμαςα, επξμέμχπ μπξοξύμ μα αλλάνξσμ ςξ μέγεθξπ ςάρεχμ ή οεσμάςχμ ή μα εκςελξύμ λειςξσογία διακόπςη ρςα κσκλώμαςα. Εμα ςέςξιξ εμεογό κύκλχμα είμαι ξ ςελερςικόπ εμιρυσςήπ (operational amplifier, op-amp). V out = A o (V in2 V in1 ) A o : Απολαβή ανοιχτού βρόχου του ενιςχυτή Ο εμιρυσςήπ αταιοεί ςημ ςιμή ςηπ V1 από ςημ ςιμή ςηπ V2 και εμιρυύει ςξ απξςέλερμα ςηπ αταίοερηπ. 8

9 Εμιρυσςήπ αμςιρςοξτήπ σμήθχπ η απξλαβή Α είμαι πξλύ σφηλή (ποακςικά άπειοη), αλλά ξ ςελερςικόπ δε υοηριμξπξιείςαι υχοίπ αμαςοξτξδόςηρη. 9

10 Αρκηρη 3η Έμαπ εμιρυσςήπ αμςιρςοξτήπ (με ΙΣΕ) καλείςαι μα εμιρυύρει 50 τξοέπ ςξ ρήμα πξσ παοάγει έμαπ εμεογόπ αιρθηςήοαπ. Ο αιρθηςήοαπ μπξοεί μα παοαρςαθεί από έμα ιρξδύμαμξ κύκλχμα ςξ ξπξίξ απξςελείςαι από μία πηγή ςάρηπ 100 mv ρε ρειοά με μία αμςίρςαρη 2 kω. Η πηγή(αιρθηςήοαπ) μπξοεί μα απξδώρει μέγιρςξ οεύμα 10 μα. Ζηςείςαι μα επιλεγξύμ ξι ςιμέπ ςηπ αμςίρςαρηπ ειρόδξσ Rin και αμαςοξτξδόςηρηπ Rf ςξσ εμιρυσςή, ξι ξπξίεπ εναρταλίζξσμ ςημ επιθσμηςή εμίρυσρη. Ποξκειμέμξσ ςξ οεύμα ειρόδξσ ςξσ εμιρυσςή μα είμαι μικοόςεοξ από ςξ μέγιρςξ οεύμα πξσ μπξοεί μα απξδώρει ξ αιρθηςήοαπ, ποέπει: Επιλέγξσμε αμςίρςαρη Rin = 10 kω, ώρςε μα μημ σπεοτξοςώμεςαι ξ αιρθηςήοαπ. 10

11 Αρκηρη 3 η (ρσμέυεια) Από ςη ρυέρη πξσ μαπ δίμει ςημ απξλαβή (εμίρυσρη) ςξσ εμιρυσςή αμςιρςοξτήπ μπξοξύμε πλέξμ εύκξλα μα σπξλξγίρξσμε ςημ ςιμή ςηπ αμςίρςαρηπ αμαςοξτξδόςηρηπ, ατξύ βέβαια λάβξσμε σπόφη ρςξ κύκλχμα και ςημ αμςίρςαρη ςηπ πηγήπ πξσ ποξρςίθεςαι ρςημ αμςίρςαρη ειρόδξσ ςξσ εμιρυσςή: 11

12 Μεςαςοξπέαπ οεύμαςξπ ρε ςάρη Μεοικά ρσρςήμαςα μέςοηρηπ παοάγξσμ ρήμαςα ενόδξσ ρςα ξπξία η μεςαβξλή ςξσ οεύμαςξπ είμαι αμάλξγη ςηπ μεςαβξλήπ ςηπ μεςοξύμεμηπ παοαμέςοξσ. Παοάδειγμα απξςελξύμ ςα ρσρςήμαςα μέςοηρηπ πξσ πεοιλαμβάμξσμ τχςξδιόδξσπ, ξι ξπξίεπ παοάγξσμ οεύμα αμάλξγξ ςηπ τχςειμήπ έμςαρηπ πξσ ποξρπίπςει ρε ασςέπ. ςξμ μεςαςοξπέα οεύμαςξπ ρε ςάρη, όλξ ςξ παοευόμεμξ οεύμα από ςημ πηγή οεύμαςξπ πεομά μέρα από ςημ αμςίρςαρη αμαςοξτξδόςηρηπ ατξύ η αμςιρςοέτξσρα είρξδξπ ρσμπεοιτέοεςαι χπ εικξμική γη λόγχ ςηπ ιδιόςηςαπ αμςιγοατήπ ςάρεχμ ςξσ ςελερςικξύ εμιρυσςή 12

13 Εμιρυσςήπ μη αμςιρςοξτήπ Εμιρυύει ςημ ςάρη ειρόδξσ, υχοίπ μα αμςιρςοέτει ςημ πξλικόςηςά ςηπ. Η ςιμή ςηπ ςάρηπ ενόδξσ διπλαριάζεςαι όςαμ η αμςίρςαρη αμαςοξτξδόςηρηπ είμαι όμξια με ςημ αμςίρςαρη ειρόδξσ. 13