Виртуальный вольтметр: Работа с виртуальными приборами в Circuit Design Suite

USB логарифмический вольтметр – измеритель АЧХ

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

USB логарифмический вольтметр – измеритель АЧХ

Идею разработки этого прибора подсказали участники форума сайта “РадиоКот”, которых заинтересовала моя статья USB DDS Функциональный генератор. В процессе обсуждения этого устройства, было высказано пожелание дополнить его приспособлением для автоматического измерения амплитудно-частотных характеристик. Идея показалась мне интересной и, в поиске вариантов ее реализации, я обратил внимание на микросхему AD8310 фирмы “Analog Devices”, которая представляет собой широкополосный логарифмический детектор, идеально подходящий для решения поставленной задачи: достаточно добавить АЦП и обеспечить передачу данных в компьютер. Получившийся широкополосный логарифмический вольтметр может быть использован и как самостоятельный прибор.

  • Диапазон частот выходного сигнала (по уровню 3дБ): 35Гц – 100МГц*
  • Максимальное напряжение входного сигнала: 1.
    13 В (действ.)*
  • Входное сопротивление: 1 МОм
  • Входная емкость: 10 пФ
  • Максимальная ошибка измерения уровня в полном частотном диапазоне: 3дБ*
  • Максимальная ошибка измерения уровня известной частоты: 0.4дБ*
  • Уровень шума: не более 200мкВ (действ.)
  • Форма измеряемого сигнала: синусоида, треугольник, меандр
  • Питание вольтметра осуществляется от шины USB
  • Обеспечивается гальваническая развязка измеряемой цепи

*В соответствии со справочными данными примененных микросхем.

Примечание: Максимальное напряжение входного сигнала и входное сопротивление прибора могут быть увеличены применением стандартного пассивного осциллографического щупа 10:1.

Рис.1.

Принципиальная схема вольтметра приведена на Рис.1. Входной сигнал поступает через разделительные конденсаторы C4, C7 на вход повторителя U1, обеспечивающего высокое входное сопротивление вольтметра.

Интегратор U4 компенсирует напряжение смещения входного повторителя, обеспечивая максимально возможный размах его выходного напряжения. Это напряжение поступает на вход логарифмического детектора. Сигнал с выхода детектора, через RC-фильтр нижних частот (нужный для уменьшения шума наложения) подается на вход АЦП, управляемого микроконтроллером через узел гальванической развязки. Питание входного узла также гальванически развязано от шины питания компьютера. Микроконтроллер обеспечивает сбор данных от АЦП и их передачу по шине USB. Для поддержки протокола обмена данными по шине USB использована программная библиотека V-USB, позволяющая обойтись без применения дополнительных микросхем.

Печатная плата разработана для размещения в стандартном корпусе G431 фирмы Gainta. Корпус необходимо доработать – проделать отверстия для входного разъема и разъема типа B шины USB.
Рисунки печатной платы для позитивного и негативного процессов (слой Top дан в зеркальном отображении) находятся в файле 01.

zip приложения. Там же содержатся список компонентов, принципиальная и монтажная схемы. В этом файле также находятся прошивка для микроконтроллера и картинка для пояснения правильной установки FUSE-битов.
На печатной плате, в фильтре напряжения питания измерительной цепи, предусмотрена установка как керамического чип-конденсатора (С21), так и выводного электролитического конденсатора (С29). Его номинал следует выбрать в районе 47.0 мкФ. Устанавливать оба конденсатора необходимости нет.
После проверки работоспособности устройства, на его входную часть нужно установить экран. Рисунок экрана дан в приложении. Экран можно изготовить из тонкого одностороннего фольгированного текстолита или (как сделано у меня) из куска медной луженой фольги с прокладкой из диэлектрика. В этом случае удобно распечатать рисунок экрана на листе плотной писчей бумаги, наклеить его клеящим карандашом на кусок фольги и обрезать по контуру. Экран монтируется пайкой на четыре штыря, установленные в переходные отверстия, отмеченные кружками на монтажной схеме (см.
Рис.2, 3).

Рис.2.

Рис.3.

Рис.4.

Рис.5.

Следует отметить, что принципиальная схема вольтметра была изменена в процессе первичной отладки экземпляра устройства, соответственно была изменена и печатная плата. Однако экземпляр устройства с использованием модифицированной печатной платы не изготавливался.

Внимание! Считаю необходимым предупредить, что манипуляции с шиной USB вы производите на свой страх и риск. Хотя шина USB достаточно хорошо защищена от повреждений, а устройство не содержит узлов, способных вывести используемый компьютер из строя, вероятность такого исхода все же существует. Автор не несет никакой ответственности за последствия, наступившие в результате манипуляций, связанных с отладкой и использованием устройства.

Вольтметр не содержит каких-либо узлов, требующих настройки и регулировки. При условии исправных компонентов и правильного монтажа он сразу начинает работать.

После подключения питания рекомендуется убедиться в наличии питания измерительной цепи (около 5В), а также проконтролировать опорное напряжение АЦП (~4.1В) и напряжение на выходе ОУ U1 (половина напряжения питания).
Перед первым подключением к шине USB рекомендуется запрограммировать микроконтроллер и FUSE-биты (будьте внимательны, микроконтроллер использует внутренний тактовый генератор!).
Если все сделано правильно, то после подключения к шине USB должна произойти стандартная процедура установки USB HID устройства TorLGV, при этом операционная система определяет его как USB устройство ввода.

Для работы с вольтметром в приложении 02.zip находится программа TorLGV.exe, окно которой приведено на Рис.6.

Рис.6.

Эта программа позволяет отображать измеренные значения напряжения в виде действующего значения (Vrms), децибел-милливатт на нагрузке 50 ом (dBm), децибел-милливатт на нагрузке 600 ом (dBu) и децибел-вольт (dBV) с учетом форм-фактора для синусоидального, треугольного и прямоугольного (меандр) сигнала.

Кроме того, обеспечивается возможность использования пассивного осциллографического щупа 10:1, для которого предусмотрена отдельная калибровка.

Если калибровка вольтметра не была произведена, то программа выдаст об этом сообщение. Калибровка вольтметра производится по двум значениям синусоидального напряжения, которые рекомендуется выбирать отстоящими как можно далее друг от друга. Калибровка выполняется раздельно для режима x1 (кнопка [x10] отпущена) и для режима x10 (кнопка [x10] нажата). При калибровке входное напряжение не должно превышать 1В (действ.) режиме x1 и 10В (действ.) в режиме x10. Рекомендуемое значение частоты входного напряжения – около 1КГц, форма, как уже говорилось, синусоидальная.
Для калибровки вольтметра нужно нажать (при подключенном приборе) кнопку [C] и ввести значения входного напряжения в появляющиеся последовательно диалоговые окна. В режиме калибровки программа отображает в основном окне значения АЦП в шестнадцатеричном коде. Данные калибровки сохраняются в памяти вольтметра.

Правильность сохраненных данных контролируется CRC-кодом.
Следует заметить, что калибровка вольтметра производится автоматически при подготовке к работе с программой измерения АЧХ.

Использование пассивного осциллографического щупа10:1 рекомендуется для работы с логарифмическим вольтметром. Наиболее удобен щуп, имеющий переключатель x1 – x10. Перед использованием щупа 10:1 необходимо провести процедуру его частотной компенсации. Для этого на вход предварительно откалиброванного вольтметра необходимо подать меандр известной амплитуды с частотой около 1 КГц. Выбрав форм-фактор “меандр” необходимо при помощи компенсационного конденсатора переменной емкости щупа установить показания вольтметра, равные амплитуде меандра.
Примечание. Т.к. генератор TorDDS формирует однополярные (положительные) прямоугольные импульсы, а вольтметр TorLGV отсекает постоянную составляющую входного сигнала, показания вольтметра при правильно скомпенсированном щупе будут равны половине значения амплитуды, установленной в программе TorDDS.

Основной целью разработки USB логарифмического вольтметра было его совместное использование с USB DSS функциональным генератором в составе комплекса для измерения амплитудно-частотных характеристик. В приложении 03.zip представлена предназначенная для этого программа TorFRA.exe. Для ее нормального функционирования необходимо наличие двух подключенных устройств TorDDS и TorLGV. При отсутствии какого-либо устройства программа перейдет в демо-режим.
Главное окно программы показано на Рис.7. Функциональное назначение органов управления, в основном, интуитивно понятно (надеюсь), остановлюсь лишь на некоторых особенностях.

Рис.7.

Органы управления в нижней части окна управляют разверткой по частоте и величиной выходного напряжения генератора. Диапазон развертки может быть задан как кнопками [Start] и [Stop], так и при помощи мыши. Кнопка [Lock] позволяет зафиксировать заданный диапазон от случайного изменения. Развертка может быть как непрерывная, так и однократная (задается кнопками [Auto] и [Single]), при обеих отпущенных кнопках генератор работает в режиме фиксированной частоты.


Органы управления в правой части окна предназначены для управления сбором данных и отображения результатов измерения. Группа органов Input управляет логарифмическим вольтметром. Кнопки Freq comp позволяют запомнить значение текущего измерения в специальный буфер, данные которого вычитаются из результатов последующих измерений. Действие отменяется автоматически при изменении частотного диапазона или времени развертки. При помощи кнопок Overlay значение текущего измерения можно запомнить в другом буфере, который будет отображаться на экране независимо от текущего измерения, если нажата кнопка [On]. Расположение буферов на оси частот индицируется цветом отрезка тонкой линии, разделяющей на экране график и установочную шкалу. Группа Cursors позволяет производить курсорные измерения полученной кривой АЧХ.
При помощи пункта меню <File>-<Save screen> можно сохранить изображение экрана программы в виде .bmp или .png файла, размер которого повторяет текущий размер экрана. Пункты меню <Utilities>-<Calibration> и <Utilities>-<Save calibration data> управляют калибровкой прибора (о них подробнее рассказано ниже), а при помощи <Utilities>-<Basic compensation off> можно отменить действие частотной компенсации, выполняемой в процессе калибровки.
В этом случае для всех частот будут использоваться данные калибровки для частоты 1КГц. Этот режим может быть полезен для контроля АЧХ вольтметра, влияния соединительных кабелей и частотной компенсации щупа 10:1.

Перед началом использования прибора необходимо произвести его калибровку. Предварительно рекомендуется откалибровать функциональный генератор и при необходимости занести параметры канала синуса генератора и актуальное значение тактовой частоты в конфигурационный файл TorFRA.cfg, который должен располагаться в той же папке, что и файл программы TorFRA.exe. (см. файлы Readme.txt в соответствующих архивах). Для удобства, последняя на данный момент версия программы TorDDS.exe находится в приложении 04.zip.

Для калибровки прибора необходимо подключить вольтметр к выходу канала синуса генератора, установив требуемый коэффициент деления щупа и соответственно нажав/отпустив кнопку [Probe 10:1]. Выбрав пункт меню <Utilities>-<Calibration> и нажав кнопку [OK], следует дождаться окончания калибровки. Данные, полученные в результате калибровки необходимо сохранить в памяти логарифмического вольтметра. Это действие можно выполнить и позже, выбрав пункт меню <Utilities>-<Save calibration data>. Сохраняются только вновь полученные данные. Калибровку необходимо произвести раздельно для щупа 1:1 и для щупа 10:1.

В заключение приведу пример измерения АЧХ лампового усилителя из статьи Современный ламповый ….

Рис.8.

 

 

Файлы:
Архив ZIP
Архив ZIP
Архив ZIP
Архив ZIP

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс

Книга "Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс" позволяет создать на базе IBМ - совместимого персонального компьютера систему сбора и обработки информации о различных физических процессах, тем самым ПК превращается в мощный измерительный прибор. Область применения виртуального измерительного комплекса шире, чем у обычного измерительного прибора, поскольку виртуальный комплекс можно перепрограммировать и оптимизировать для конкретных задач. В книге "Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс" рассказывается о создании системы сбора и обработки данных, состоящей из датчиков физических величин (тока, давления, температуры и т. д.), интерфейсного устройства (как правило, аналого-цифрового преобразователя) и программных средств, позволяющих обрабатывать собранную информацию. Схемы и рекомендации, приведенные в книге, позволяют собрать все рассмотренные устройства самостоятельно.

Книга предназначена для специалистов в различных областях (радио-электроника, акустика, геофизика, термодинамика и т.д.) и радиолюбителей, а также для преподавателей физики и информатики школ, средних специальных и высших учебных заведений.

В книге "Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс" рассмотрены следующие темы:

Концепция построения виртуального измерительного комплекса

  • Роль компьютера
  • Роль интерфейсных устройств
  • Роль программного обеспечения
  • Точность и быстродействие

Аналого-цифровое преобразование сигналов

  • Новое поколение АЦП
  • 8-разрядный АЦП с последовательным интерфейсом
  • 10-разрядный АЦП с последовательным интерфейсом
  • 12-разрядный АЦП с последовательным интерфейсом
  • Надо ли выходить за пределы 12 разрядов?
  • Источники опорного напряжения
  • Относительные измерения
  • Преобразование отрицательных входных напряжений
  • Устройства нормирования сигналов

Промышленные изделия

  • Интерфейсные платы внутреннего исполнения
  • Внешние интерфейсные устройства
  • Аналого-цифровые преобразователи ADC 10 и ADC 12
  • Другие компоненты этой серии

Сборка измерительного интерфейса

  • Универсальный аналоговый интерфейс для последовательного порта
  • Версия интерфейса компании MAXIM
  • Версия интерфейса с оптронной развязкой

Программное обеспечение виртуального измерительного комплекса

  • Коммерческое программное обеспечение
  • Пакет PICOSCOPE
  • Пакет PICOLOG
  • Программное обеспечение частного применения
  • Драйверы для 8-разрядных АЦП
  • Драйверы для 10-разрядных АЦП
  • Драйверы для 12-разрядных АЦП
  • Прикладные программы
  • Цифровой вольтметр
  • Усредняющий фильтр
  • Пиковый регистратор минимумов и максимумов
  • Регистратор длительных процессов
  • Графопостроитель
  • Обеспечение точной временной развертки
  • Осциллограф
  • Возможности многоканальных измерений

Датчики и принадлежности

  • Входной усилитель
  • Датчик температуры
  • Датчик давления
  • Фотометрический датчик
  • Датчик тока

Приложения

  • Файлы, находящиеся на сервере
  • Полезные адреса
  • Импортные элементы и их отечественные аналоги

Скачать книгу с Народа

Скачать книгу с DepositFiles

Скачать книгу по прямой ссылке

Простой цифровой вольтметр от 0 до 30 вольт на 3 сегмента

Здравствуйте, уважаемые Датагорцы!
Делая разные полезные, а иногда и не очень, радиоелектронные стройства всегда нужно иметь разное по величине напряжения питание. Для контроля выходного питания блоков питания, а также других самодельных устройств нуждающихся в измерении с точностю до 0,1, предлагается эта схема. Хочу поделиться опытом изготовления цифрового вольтметра на основе микропроцессора РІС16F676. Делаю его для домашнего блока питания. Поскольку корпус не большой - разогнаться на особые «навороты» не получается. Места на стрелочные индикаторы недостаточно, да и маленькие вольтметры, как правило, военного образца либо не градуированы на необходимые напряжения либо не имеют нормального обзора шкалы.

Придумать все самому не получается – пока знаний программирования микропроцессоров не достаточно (только учусь), а отставать не хочется. Серфинг Интернета дал несколько разных вариантов как по сложности схемотехники и выполняемых функций, так и самих процессоров. Анализ ситуации на местных радиорынках и трезвый подход (покупать то что по карману; делать то, что реально сможешь, а процесс изготовления да время настройки не затянется на неограниченное время) остановил мой выбор на схеме вольтметра описанного на www. CoolCircuit.com.

Купив процессоры да индикаторы с общим анодом (делаю сразу два вольтметра на двухполярный блок питания) начал разводку печатной платы. Но далеко не «зашел» ибо оказалось что автор неверно указал распиновку процессора. Потраченные деньги заставили успокоиться и мысли направить в правильное русло – скачал даташит на этот РІС и начал разбираться что куда. Усилия не пропали и в результате все работает как надо. Дабы граждане, желающие использовать в своих разработках указанный цифровой вольтметр, не повторяли мои ошибки, решил поделиться своими мыслями.

Итак, нижеприведенная принципиальная схема уже исправлена. Прошивка осталась родная (main.HEX - приобщаю).


Индикаторы с общим анодом, можно отдельные (в паралель),
но проще - сборка вида CPD-05231UR, только ищите с ОА!

Те, кто процессоры «держит в руках часто» дальше могут не читать, а остальным, особенно кто в первый раз, расскажу, как все сделать хоть и не оптимально (да простят мне профессионалы стиль изложения), но в итоге правильно.
Итак, для справки: семейство процессоров РІC на 14 ножек имеют разную распиновку поэтому нужно проверить подходит ли имеющийся у Вас программатор с панельками под этот чип. Обратите внимание именно на 8-пиновую панельку, как правило, именно она и подходит, а крайние справа выводы просто висят. Я пользовался обычным программатором «PonyProg» .

Следует учесть при пограммировании РІС важно не затереть калибровочную константу внутреннего генератора чипа ибо внешний кварц здесь не используется. Она записана в последней ячейке (адресе) памяти процессора. Если использовать IcProg, выбрав тип МК, то в окне – «Адрес программного кода» в последней строке обозначенной адресом - 03F8 крайние справа четыре символа и есть указанная индивидуальная константа. (Если микросхема новая и ни разу не программированная то после кучи символов 3FFF – последним будет что то типа 3454 – это самое то).

Чтобы расчет показаний вольтметра соответствовал истине, все сделать правильно и понять процесс происходящего предлагаю хоть не оптимальный но надеюсь понятный алгоритм:

- перед программированием МК, необходимо в IcProg сначала дать команду «Читать все» и посмотреть на вышеуказанную ячейку памяти – там будет значится индивидуальная константа этого чипа. Ее надо переписать на бумажку ( в памяти не держать!- забудешь).
- загрузить программный файл прошивки МК – с расширением *.hex (в даном случае -"main.hex") и проверить какая константа записана в той же ячейке в данном программном продукте. Если она отличается – поставить курсор и ввести туда данные, ранее записанные на бумажке.
- нажимаем команду программировать - после появившегося вопроса типа: «использовать ли данные осцилятора из файла» – соглашаетесь. Ибо Вы уже проверили, что там то что надо.

Еще раз прошу прощения у тех, кто программирует много и так не делает, но я пытаюсь донести до начинающих информацию о достаточно важном программном элементе данного микропроцессора и не потерять его из-за разных иногда совсем непонятных, а то и необъяснимых потом ситуаций. Особенно если дрожащими от волнения руками воткнул чип в только что сооруженный и впервые соединенный с компом программатор и, волнуясь, нажимаешь кнопку программировать, а оное чудо техники начинает еще и непонятные вопросы задавать – вот тут то все неприятности и начинаются.

Итак, если все этапы пройдены верно, – микросхема МК готова к использованию. Дальше дело техники.
От себя хочу добавить, что транзисторы здесь не критичные – подходят любые р-n-р структуры, в т.ч. советские, в пластмассовом корпусе. Я использовал выпаянные из импортной бытовой техники после проверки на соответствие структуры проводимости. В этом случае присущ еще один нюанс – расположение вывода базы транзистора может быть по середине корпуса или с краю. Для работы схемы это безразлично, нужно только соответственно формировать выводы при пайке. Постоянные резисторы для делителя напряжения – именно указанного номинала. Если найти импортный подстроечный резистор на 50 кОм не удастся, то советского производства желательно взять чуточку больше - 68 кОм, а 47 кОм брать не рекомендую ибо в случае одновременного совпадения пониженных номиналов - потеряется расчетное соотношение сопротивлений делителя напряжения, которое может быть трудно исправить подстоечником.

Как я уже писал у моего блока питания два плеча – поэтому сделал сразу два вольтметра на одной плате, а индикаторы вывел на отдельную плату для экономии места на лицевой панели. Развел под обычные элементы. Файлы с разводкой плат, исходник и hex прилагаются в архиве. У Вас - SMD, то переделать ее не трудно, если надо обращайтесь.

Для тех, кто захочет повторить этот вольтметр и имеет, как у меня, двухполярный блок питания с общей средней точкой - напоминаю о необходимости питания обоих вольтметров от двух отдельных (гальванически разделенных) источников. Скажем - отдельных обмоток сылового трансформатора или, как вариант – импульсный преобразователь, но обязательно с двумя обмотками по 7 Вольт (нестабилизированных ). Для тех, кто будет делать «импульсник»: ток потребления вольтметра от 70 до 100 мА в зависимости от размера и цвета индикатора. Иначе никак ибо на порт МК нельзя подавать отрицательное напряжение.
Если кому понадобится и схема преобразователя, спрашивайте на форуме, я сейчас над этим вопросом работаю.

Архив с нужными даными и печатками в SLayout-5rus:
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

 

Виртуальные приборы — Студопедия

Виртуальные приборы относятся к пятому поколению информационно-измерительных систем и строятся на базе ПК с ис­пользованием современного программного и математического обеспе­чения.

ПК оснащен аппаратными средствами ввода-вывода сигналов и соответствующего программного обеспечения, которое определяет конфигурацию и функции системы. ПК работает в режиме реально­го времени и способен выполнять все функции специализированного оборудования, сохраняя гибкость и перенастраиваемость интерфейса. Специальная плата сбора данных (ПСД), устанавливаемая в слот ISA или PCI (или внешнее устройство), и внешние интерфейсы образуют виртуальный измерительный прибор.

Виртуальные приборы на базе ПСД, устанавливаемые в системный блок ПК, уже широко используются в устройствах сбора и обработки информации, в контрольно-диагностических и измерительных систе­мах для промышленных и лабораторных приложений.

Виртуальный прибор можно успешно использовать для ре­шения целого ряда измерительных задач на одном ПК. Для это­го достаточно лишь подобрать программное обеспечение и платы сбора данных в соответствии с техническими требованиями экс­перимента. Необходимую часть виртуальных приборов составляет программа — интерфейс человека с ПК и с самим прибором. Эта программа поддерживает следующие концепции программного обеспечения:


· программный интерфейс, внешне очень похожий на операционную систему Windows и использующий се возможности;

· программа, создающая лицевую управляющую панель стационар­ного автономного прибора.

Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостатки, и фир­ма предлагает реализацию виртуальных приборов обоих видов.

Рассмотрим прибор с интерфейсом, похожим на Windows. Такой подход допустим, если компьютер должен измерять параметры внеш­них аналоговых сигналов, а оператор неплохо разбирается в подклю­чении к ПК различных нестандартных измерительных устройств. В этом случае необходимо иметь несколько плат, включаемых соот­ветствующим образом.

Программное обеспечение, поставляемое вместе с ПСД, состоит из стандартных программ, драйверов и примеров программирования. Такой набор программ позволяет решать широкий круг прикладных задач по исследованию сигналов и сбору данных с различных датчи­ков и внешних устройств. Версии для Windows обладают удобным интерфейсом и благодаря интеграции друг с другом и с другими при­ложениями Windows значительно облегчают получение результатов измерения и их документальное оформление в виде отчетов, графи­ков, диаграмм. Если этих стандартных программ недостаточно для решения конкретной задачи, то пользователь, умеющий хорошо прог­раммировать, создает более приспособленную для своей задачи прог­рамму. Здесь просто необходимы драйверы для управления платами и примеры программирования.


Существуют готовые виртуальные приборы, например осцилло­граф (рис. 7.2) и спектроанализатор (рис. 7.3) с возможностью сбора данных.

Рис. 7.2. Виртуальный осциллограф

Программа «Осциллограф» позволяет видеть сигнал, измеряемый с помощью АЦП, в реальном времени и производить спектральный анализ собранных данных. В верхней части окна программы сосредо­точены основные элементы управления ее работой и отображением данных. Большинство элементов управления снабжены всплывающи­ми подсказками. Программа обеспечивает выбор частоты дискретиза­ции, размера блока измеряемых данных и числа каналов, синхрони­зацию устройств без аппаратной синхронизации, поддержку режима аппаратной синхронизации, поддержку некоторых специфических функций устройств (кадровый сбор, включение внешней частоты дис­кретизации), сохранение файлов с данными «как есть» и в форматах ASCII и WAV, воспроизведение сохраненных данных из файлов с дан­ными «как есть» и в формате WAV.

Как любое измерительное устройство, программа «Осциллограф» снабжена осями (шкалами). Вертикальная ось слева градуирована в единицах младшего значащего разряда АЦП или вольтах, которые отображаются в левом верхнем углу окна осциллографа. Нижняя гори­зонтальная ось может быть градуирована по числу измеренных точек или в единицах времени (секундах, милли-, микро-, наносекундах). Единица измерения горизонтальной оси приводится в левом нижнем углу окна осциллографа. На осях подписываются значения, соответ­ствующие текущему активному каналу. При этом надписи па верхней горизонтальной оси соответствуют точкам в районе курсора. Значе­ние в точке, над которой расположен курсор, подсвечивается прямоу­гольником того же цвета, что и текущий активный канал. Для удобства оценки промежуточных значений оси, кроме крупных клеток, имеют­ся по девять засечек на каждую такую клетку.

Рис. 7.3. Окно спектроанализатора (а) и спектр квазигармонического сигнала (б)

Графическая часть — основная для Осциллографа, и там отобража­ется в реальном времени график сигнала, подаваемого на вход или вхо­ды платы. Графическая часть может быть разделена по горизонтали на две части двойным щелчком мыши. В верхней части графики сигналов отображаются в нормальном виде, а в нижней — в увеличенном. При этом в зону увеличенного просмотра попадает та часть графика, ко­торая находится внутри выделенного квадратика. Его размер можно изменять, передвигая мышь и удерживая нажатой ее правую кнопку, а положение — перемещая мышь и удерживая нажатой ее левую кноп­ку. Двойное нажатие левой кнопки мыши возвращает окно осцилло­графа в нормальный режим.

В режиме анализа спектра сигнала горизонтальная ось градуирует­ся в килогерцах, вертикальная — в децибелах. Для просмотра парамет­ров спектра квазигармонического сигнала (см. рис. 7.3, б) необходимо маркерами Ml и М2 выделить участок спектра, содержащий, напри­мер, основную гармонику.

Программа «Генератор» предназначена для управления платой аналогового вывода ЛА-ЦАПн 10 и совместно с ней образует виртуаль­ный прибор, который по своим функциональным возможностям соот­ветствует приборам класса генераторов сигналов специальной фор­мы (группа Г6). Генератор позволяет формировать синусоидальные, прямоугольные, треугольные и более сложные выходные сигналы. Сигналы генерируются за счет последовательного вывода временных отсчетов сигналов, записанных в циклический буфер памяти платы. Взаимодействие с программой происходит только в моменты измене­ния этого буфера при записи в него нового сигнала, считываемого из файла и формируемого программно.

Режим генерации канала изменяется только тогда, когда изменяется состояние какого-либо относящегося к нему управляющего элемента. После запуска генератора открывается его главное окно, графически выполненное в виде приборной панели (рис. 7.4). Управление генера­тором осуществляется через это окно, а также через дополнительные диалоговые окна, открывающиеся через меню главного окна.

Примерами виртуальных вольтметров с Windows-интерфейсом (рис. 7.5) могут служить программы для управления платами ЛА-н10 и ЛА-и24. Эти виртуальные приборы предназначены для измерения среднеквадратичного значения напряжения в диапазоне частот до 50 МГц в двухканальном режиме и 1 кГц — в трехканальном.

Рис. 7.4. Виртуальный генератор сигналов специальной формы

Рис. 7.4. Вольтметр с Windows-интерфейсом

Все описанные виртуальные приборы удобны и просты в кправлении для тех, кто постоянно работает с компьютером. Для начинающих пользователей компьютеров созданы стандартные измерительныне приборы, подключать и применять которые не сложнее, чем обыч­ные стандартные устройства. Примером могут служить виртуальные приборы, имеющие прототипы среди стационарных приборов и очень похожий программный интерфейс: осциллограф, спектроанализатор и вольтметр.

Виртуальные приборы максимально просты в управлении и имеют те же панели, расположенные в тех же местах, те же органы управления, что и обычные приборы-аналоги. Графический интерфейс программы создает переднюю панель известного измерительного прибора. В прог­рамме вольтметра стандартного типа (рис. 7.6) с платой ЛА-н10 для начала работы необходимо только установить переключатели в нуж­ное положение и начать измерять входные сигналы по двум каналам.

Рис. 7.6. Виртуальный вольтметр стандартного типа

Таким образом, наличие двойного подхода к программному интер­фейсу виртуальных приборов позволяет пользователям с разной ква­лификации полностью использовать возможности устройств с АЦП, ЦАП или цифровыми входами-выходами для решения измеритель­ных задач.

Достоинством виртуальных приборов по сравнению с микропро­цессорными является доступ пользователя к обширным объемам при­кладных программ, возможность использовать внешнюю память большой емкости и различные устройства документирования результатов измерений. Кроме того, использование виртуальных приборов эконо­мически эффективно, так как любая ПСД и программное обеспечение обработки измерительной информации дешевле любого измеритель­ного прибора.

Виртуальный вольтметр

Скачать бесплатно для Windows

158 Microsoft 23 808 Бесплатное ПО

Эмуляция и настройка полноценной виртуальной машины!

2,449 Atomix Productions 420 896 Условно-бесплатное ПО

Создавайте, микшируйте, воспроизводите и транслируйте аудио с помощью программного и аппаратного DJ.

1 Корпорация Майкрософт 185 Бесплатное ПО

Virtual Server легко интегрируется с другими вашими серверными инфраструктурами.

44 H + H Software GmbH 11 790 Условно-бесплатное ПО

Создавайте виртуальные приводы, которые копируют информацию с CD, DVD, Blu-Rays.

15 Андрей Кох 2 722 Условно-бесплатное ПО

Небольшая, но мощная многоязычная программа для набора текста с помощью компьютерной мыши.

3 Университет Колорадо, факультет физики 46 Бесплатное ПО

Позволяет строить схемы с резисторами, лампочками, батареями и т. Д.

2 Virtins Technology 1,077 Условно-бесплатное ПО

Набор инструментов, включая осциллограф, генератор сигналов и мультиметр.

71 Virtins Technology 13 Условно-бесплатное ПО

Звуковая карта, осциллограф, анализатор спектра, генератор сигналов, мультиметр, счетчик.

459 Next Generation Software, Inc. 17 354 Условно-бесплатное ПО

Новое определение программного обеспечения для диджеев и караоке на ПК.

12 J. A. Associates 206 Условно-бесплатное ПО

Virtual Drive Creator - это инструмент для модификации системного каталога.

17 Eltima Software 8 256 Условно-бесплатное ПО

Драйвер виртуального последовательного порта

позволяет создавать пары виртуальных последовательных портов на ПК.

138 MagicISO, Inc. 9 929 Бесплатное ПО

MagicDisc может создавать виртуальные приводы CD / DVD и использовать виртуальные образы CD / DVD на ПК.

NetWrix Corporation Бесплатное ПО

Продукт сообщает обо всех изменениях, внесенных в вашу виртуальную инфраструктуру, включая виртуальное оборудование, ES....

6 ELTIMA Software GmbH 85 Условно-бесплатное ПО

Драйвер виртуального последовательного порта

создает виртуальные последовательные порты.

1 Fly3 Software, Inc. 81 год Условно-бесплатное ПО

Active Virtual Desktop позволяет создавать до девяти виртуальных рабочих столов.

1 Eltima Software 174 Условно-бесплатное ПО

Virtual Modem PRO полностью эмулирует стандартные аппаратные модемы.Создает программные виртуальные IP-модемы и ....

2 Программное обеспечение Axe 61

Бесплатная игра с виртуальным питомцем. Ухаживайте за виртуальным питомцем, кормите его и играйте в игры.

46 ActMask Co., Ltd 7 Условно-бесплатное ПО

Виртуальный драйвер принтера

ActMask основан на технологии виртуальной печати.

94 SysDevSoftware 44

Создание / редактирование / управление виртуальными машинами; создавать, управлять, конвертировать виртуальные диски.

1 Включить Software Pty Ltd 8

enable Virtual Desktop - это новое поколение менеджеров виртуальных рабочих столов.

Виртуальный вольтметр

Скачать бесплатно для Windows

158 Microsoft 23 808 Бесплатное ПО

Эмуляция и настройка полноценной виртуальной машины!

2,449 Atomix Productions 420 896 Условно-бесплатное ПО

Создавайте, микшируйте, воспроизводите и транслируйте аудио с помощью программного и аппаратного DJ.

1 Корпорация Майкрософт 185 Бесплатное ПО

Virtual Server легко интегрируется с другими вашими серверными инфраструктурами.

44 H + H Software GmbH 11 790 Условно-бесплатное ПО

Создавайте виртуальные приводы, которые копируют информацию с CD, DVD, Blu-Rays.

15 Андрей Кох 2 722 Условно-бесплатное ПО

Небольшая, но мощная многоязычная программа для набора текста с помощью компьютерной мыши.

3 Университет Колорадо, факультет физики 46 Бесплатное ПО

Позволяет строить схемы с резисторами, лампочками, батареями и т. Д.

2 Virtins Technology 1,077 Условно-бесплатное ПО

Набор инструментов, включая осциллограф, генератор сигналов и мультиметр.

71 Virtins Technology 13 Условно-бесплатное ПО

Звуковая карта, осциллограф, анализатор спектра, генератор сигналов, мультиметр, счетчик.

459 Next Generation Software, Inc. 17 354 Условно-бесплатное ПО

Новое определение программного обеспечения для диджеев и караоке на ПК.

12 J. A. Associates 206 Условно-бесплатное ПО

Virtual Drive Creator - это инструмент для модификации системного каталога.

17 Eltima Software 8 256 Условно-бесплатное ПО

Драйвер виртуального последовательного порта

позволяет создавать пары виртуальных последовательных портов на ПК.

138 MagicISO, Inc. 9 929 Бесплатное ПО

MagicDisc может создавать виртуальные приводы CD / DVD и использовать виртуальные образы CD / DVD на ПК.

NetWrix Corporation Бесплатное ПО

Продукт сообщает обо всех изменениях, внесенных в вашу виртуальную инфраструктуру, включая виртуальное оборудование, ES....

6 ELTIMA Software GmbH 85 Условно-бесплатное ПО

Драйвер виртуального последовательного порта

создает виртуальные последовательные порты.

1 Fly3 Software, Inc. 81 год Условно-бесплатное ПО

Active Virtual Desktop позволяет создавать до девяти виртуальных рабочих столов.

1 Eltima Software 174 Условно-бесплатное ПО

Virtual Modem PRO полностью эмулирует стандартные аппаратные модемы.Создает программные виртуальные IP-модемы и ....

2 Программное обеспечение Axe 61

Бесплатная игра с виртуальным питомцем. Ухаживайте за виртуальным питомцем, кормите его и играйте в игры.

46 ActMask Co., Ltd 7 Условно-бесплатное ПО

Виртуальный драйвер принтера

ActMask основан на технологии виртуальной печати.

94 SysDevSoftware 44

Создание / редактирование / управление виртуальными машинами; создавать, управлять, конвертировать виртуальные диски.

1 Включить Software Pty Ltd 8

enable Virtual Desktop - это новое поколение менеджеров виртуальных рабочих столов.

Конструкция виртуального вольтметра

Скачать бесплатно для Windows

3 Продукты ETCAI 173 Условно-бесплатное ПО

Научите студентов анализировать проводку и устранять неисправности в цепях с помощью цифрового вольтметра.

4 @ Последнее программное обеспечение 53 Бесплатное ПО

Дополнительные конструктивные аксессуары к библиотеке для Google Sketchup.

24 Bethesda Softworks LLC 3 933 Условно-бесплатное ПО

Construction Set позволяет создавать собственный контент для Oblivion.

5 ООО «Хроник Логик» 49 Условно-бесплатное ПО

Проектируйте и возводите мосты с помощью Bridge Construction Set.

2 Программные решения Insight 83 Условно-бесплатное ПО

Crossword Construction Kit позволяет пользователям создавать профессиональные головоломки.

Программное обеспечение Vico 1 Бесплатное ПО

Программное обеспечение для согласования вариантов проектирования и расписания.

12 Колорадский университет 410 Бесплатное ПО

Создавайте схемы с резисторами, лампочками, батареями и переключателями.

17 Колорадский университет 94 Бесплатное ПО

Веселое, интерактивное моделирование физических явлений на основе исследований.

8 G5 Entertainment 1 Условно-бесплатное ПО

Virtual City 2: Paradise Resort - продолжение Virtual City.

1 Heulab 126 Демо

Fun with Construction - лучший выбор для студентов.

1 USEPA 188 Бесплатное ПО

Это программный пакет, предназначенный для построения моделей MLR для конкретных участков.

Виртуальные программные решения, ООО. 5 Условно-бесплатное ПО

Virtual Intercom - это программа для внутренней служебной связи.

1 Гипервизуальный 45 Условно-бесплатное ПО

Удивительная виртуальная игрушка-конструктор, открывающая безграничные возможности строительства.

Formative Software, Inc.Условно-бесплатное ПО

Construction Advantage - ценный инструмент для профессионалов строительства.

138 MagicISO, Inc. 9 929 Бесплатное ПО

MagicDisc может создавать виртуальные приводы CD / DVD и использовать виртуальные образы CD / DVD на ПК.

1 Игры Jarhead 268 Коммерческий

Вы должны предотвратить строительство и запуск ядерной ракеты.

6 Maxis, Inc. 104 Коммерческий

SimSafari - игра-симулятор строительства и управления.

5 Maxis Software Inc. / Electronic Arts 467 Коммерческий

Веселая игра-симулятор строительства города для всех возрастов!

NetWrix Corporation Бесплатное ПО

Продукт сообщает обо всех изменениях, внесенных в вашу виртуальную инфраструктуру, включая виртуальное оборудование, ES....

3 Александр Самсонов 20 Бесплатное ПО

GeoHTML - программа для построения клиентских карт изображений.

17 Eltima Software 8 256 Условно-бесплатное ПО

Драйвер виртуального последовательного порта

позволяет создавать пары виртуальных последовательных портов на ПК.

3 Одинокий волк Развитие 310 Условно-бесплатное ПО

Список брендов

Army Builder - это строительный инструмент, столь же важный, как клей и краска.

Калибровка вольтметра, амперметра и ваттметра с помощью потенциометра

Калибровка - это процесс проверки точности результата путем сравнения его со стандартным значением. Другими словами, калибровка проверяет правильность прибора, сравнивая его с эталонным стандартом. Он помогает нам определить ошибку, возникающую при считывании, и регулирует напряжения для получения идеальных показаний.

Калибровка вольтметра

Схема калибровки вольтметра показана на рисунке ниже.

Для схемы требуются два реостата: один для управления напряжением, а другой - для регулировки. Блок соотношения напряжений используется для понижения напряжения до подходящего значения. Точное значение вольтметра определяется путем измерения значения напряжения в максимально возможном диапазоне потенциометра.

Потенциометр измеряет максимально возможное значение напряжений. Отрицательная и положительная ошибка возникает в показаниях вольтметра, если показания потенциометра и вольтметра не равны.

Калибровка амперметра

На рисунке ниже показана схема калибровки амперметра.

Стандартное сопротивление подключается последовательно с калибруемым амперметром. Потенциометр используется для измерения напряжения на стандартном резисторе. Приведенная ниже формула определяет ток через стандартное сопротивление.

Где,
В с - напряжение на стандартном резисторе, показанное потенциометром.
S - сопротивление штатного резистора

Этот метод калибровки амперметра очень точен, поскольку в этом методе значение стандартного сопротивления и напряжение на потенциометре точно известны прибору.

Калибровка ваттметра

На рисунке ниже показана схема, используемая для калибровки ваттметра.

Стандартное сопротивление подключается последовательно с ваттметром, который необходимо калибровать. Низкое напряжение подается на токовую катушку ваттметра.Реостат соединен последовательно с катушкой для регулировки величины тока.

Цепь потенциала запитана от источника питания. Коробка соотношения напряжений используется для понижения напряжения, чтобы потенциометр мог легко считывать напряжение. Фактическое значение фактического значения напряжения и тока измеряется с помощью двухполюсного двухпозиционного переключателя. Сравнивается точное значение VI и значение ваттметра.

Что такое цифровой вольтметр? Блок-схема, работа, типы и применение цифрового вольтметра

Определение : Цифровой вольтметр - это устройство, чувствительное к напряжению .Он измеряет напряжение переменного тока или постоянного тока , а отображает значение непосредственно в числовой форме вместо отклонения указателя. DVM - это аббревиатура от Digital Voltmeter . DVM был впервые изобретен в 1954 Эндрю Кей .

Существует множество факторов, влияющих на точность измерения цифрового вольтметра (DVM). В основном это температура, входное сопротивление, изменение напряжения питания и т. Д.

Как мы знаем, аналоговый прибор дает результаты по отклонению стрелки на в непрерывной шкале. Напротив, цифровой прибор выдает результаты в виде дискретных цифр . Таким образом обеспечивается точность и универсальность.

Входной диапазон DVM может варьироваться от ± 1 В до 1000 В . Precision DVM предлагает входное сопротивление из 1 ГОм или высокое для диапазона напряжений менее 20 В .

Блок-схема цифрового вольтметра

На рисунке ниже показана блок-схема типичного цифрового вольтметра.

Как мы видим, блок-схема состоит из аттенюатора с аналого-цифровым преобразователем после него. Этот блок АЦП в основном различает различные типы цифровых вольтметров, которые мы обсудим позже.

Секция счетчика также используется в схеме, которая обычно представляет собой декадный счетчик . Система считывания используется для отображения цифрового напряжения входного сигнала.

Работа цифрового вольтметра

Давайте теперь посмотрим на подробную схему цифрового вольтметра. Рисунок ниже поможет вам понять работу DVM.

Секция аттенюатора состоит из последовательного сопротивления, которое ослабляет входной сигнал. Напряжение в точке A будет точно таким же, как входное напряжение V в .

По правилу деления напряжения ясно, что напряжение на B будет меньше, чем напряжение на A.Точно так же напряжение в точке C определенно будет меньше, чем напряжение в обеих точках A и B. Таким образом, работает секция аттенюатора.

Теперь нам приходит в голову, что нужно для этого аттенюатора в начале схемы?

Причина этого в том, что размещенный здесь аттенюатор минимизирует избыточное напряжение, которое может повредить другие компоненты устройства. По сути, это предопределенная резистивная сеть , которая выполняет ослабление для защиты цепи.

Здесь затухание называется декадным затуханием, поскольку это цифровой вольтметр, и нам требуется десятичный счетчик . Это означает, что если произойдет затухание, оно будет в степени 10 .

Итак, на входе АЦП у нас будет входное напряжение Vin / N.

: N = 1, 10, 100, 1000

Используемый в схеме АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, чтобы обеспечить цифровой выход. Цифровой сигнал - это сигнал, имеющий 2 уровня i.е., 0 и 1 .

Итак, вход на ADC V в / N преобразуется в цифровой сигнал. Это даст нам последовательность цифровых импульсов. Один импульс на 1 мВ, поскольку на АЦП мы приняли разрешение 1 мВ / шаг.

Эти цифровые импульсы затем поступают в счетчик. Здесь мы использовали декадный счетчик . Десятичный счетчик считает в десятичном виде, несмотря на двоичную.

Счетчик в целом состоит из трехдесячных счетчиков , соединенных каскадом.Эти декадные счетчики могут вести отсчет от 0-9 , то есть 10 отсчетов . Следовательно, эти три будут считать до 1000.

DC 7447 преобразует значение BCD в 7-сегментный дисплей . Это означает, что теперь введенное значение будет отображаться здесь в цифровом формате. Селектор десятичной точки в конце цепи выберет позицию десятичной точки в соответствии с величиной напряжения.

Типы цифровых вольтметров

Классификация DVM основана на различных методах преобразования АЦП -

  1. Тип рампы DVM

В цифровом вольтметре линейного типа работа в основном зависит от измерения времени.Время, в течение которого линейное напряжение изменяется от уровня входного напряжения до нулевого или наоборот. Электронный счетчик временного интервала используется для измерения временного интервала, и счет отображается цифрами как выходной сигнал вольтметра.

Рассмотрим блок-схему и принцип работы цифрового вольтметра рампы.

Здесь, как видно на рисунке ниже, показано отрицательное линейное напряжение. Это линейное напряжение сравнивается с неизвестным напряжением.Входной компаратор, используемый в схеме, генерирует импульс, когда линейное напряжение становится равным измеряемому напряжению.

Теперь линейное напряжение падает до нулевого значения. Компаратор заземления, используемый в схеме, генерирует стоп-импульс. Этот стоп-импульс закрывает ворота.

Время открытия затвора равно , пропорциональному значению входного напряжения . Используемый здесь мультивибратор частоты дискретизации используется для определения скорости, с которой начинается цикл измерения.

2. Двухканальный интегрирующий тип DVM

На рисунке ниже показана блок-схема DVM с двухканальной интеграцией.

В течение фиксированного интервала времени аналоговый вход подается на интегратор через переключатель S. Уровень входного напряжения повышается в компараторе до некоторого желаемого положительного значения, как это видно на рисунке ниже.

В конце фиксированного интервала времени скорость увеличения напряжения будет пропорциональна входному напряжению.

В это время счетчик установлен в 0, а переключатель получает сдвинут до опорного напряжения. Теперь, выход интегратора начнет снижаться и падает, пока она не достигнет ниже опорного напряжения компаратора. В это время управляющая логика получит сигнал, чтобы остановить счет .

Счетчик, показываемый счетчиком, который пропорционален входному напряжению, будет измеренным значением и, следовательно, будет отображаться на цифровом считывании.

3. Интегрирующий тип DVM

В этой категории цифровых вольтметров истинное значение входного напряжения измеряется в течение фиксированного времени измерения.

Здесь используется метод интегрирования, который использует преобразование напряжения в частоту . Этот преобразователь напряжения в частоту действует как система управления с обратной связью. Это в основном определяет скорость генерации импульсов, пропорциональную величине приложенного входного напряжения.

В технике преобразования напряжения в частоту генерируется последовательность из импульсов .Частота этих импульсов зависит от измеряемого напряжения.

Затем подсчитываются эти импульсы, появляющиеся через определенный промежуток времени. В конце концов, частота импульсов является функцией входного напряжения, а количество импульсов является показателем входного напряжения.

4. Последовательное приближение DVM

В этой категории DVM используемый АЦП использует преобразователь последовательного приближения . Таким образом он назван так. Они способны производить 1000 чтений в секунду.

Вначале пусковой импульс подается на мультивибратор старт / стоп. Из-за этого старший бит регистра управления устанавливается на высокий уровень, а все остальные биты на низкий. Итак, для 8-битного управляющего регистра показание будет 10000000.

Таким образом, в результате чего

выхода ЦАП равной половина опорного напряжения.

Теперь компаратор сравнивает выход преобразователя с входным напряжением и выдает выходной сигнал, который заставит регистр управления сохранить 1 в своем старшем разряде.

Кольцевой преобразователь, используемый в схеме, продвигается вперед на один счет, таким образом сдвигая 1 во втором. Это приведет к тому, что старший бит регистра управления и его чтение будут равны 11000000.

Таким образом, ЦАП увеличивает свое задание на один шаг, и происходит еще одно сравнение входного напряжения с эталонным. Таким образом, через последовательное приближение продолжается цикл измерения. По достижении последнего отсчета цикл измерения останавливается.

Выходной сигнал в цифровом формате в регистре управления показывает окончательное приближение входного напряжения.

Преимущества цифрового вольтметра

  1. DVM обеспечивает числовые показания, которые устраняют ошибки наблюдения . Таким образом обеспечивается лучшая читаемость .
  2. DVM предлагает лучшую точность и универсальность по сравнению с аналоговыми вольтметрами.
  3. DVM имеет на большую скорость снятия показаний напряжения по сравнению с аналоговыми приборами.
  4. Выходной сигнал DVM может быть передан в устройства памяти для дальнейших вычислений.
  5. Уменьшение размера DVM увеличивает портативность прибора.

DVM обеспечивает точность 0,5% + 1 разряда, а диапазон рабочих температур составляет от от -5 C до 55 ⁰C .

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *