4.3 Měřící jednotka ADDU

4.3 Měřící jednotka ADDU 4.3.1 Popis přístroje Měřící jednotka systému T-DIDACTIC sdružuje několik měřících přístrojů. Podle zvoleného režimu činnosti je možné tyto přístroje používat samostatně nebo ve skupinách. V měřící jednotce jsou implementovány následující přístroje: Dvoukanálový digitální osciloskop Generátor libovolných průběhů Logický analyzátor Generátor digitálních událostí. Dvoukanálový čítač S použitím výše uvedených přístrojů umožňuje měřící jednotka volbu následujících konfigurací měření: Měření pomocí dvoukanálového digitálního osciloskopu včetně zobrazení naměřených výsledků v souřadnicích X-Y, fázorovém zobrazení a ve frekvenční oblasti Měření pomocí generátoru libovolných průběhů a jednokanálového osciloskopu Měření frekvenčních charakteristik čtyřpólů včetně zobrazení měření pomocí Nyquistova diagramu Měření voltampérových charakteristik dvoupólů Měření pomocí logického analyzátoru Měření s použitím generátoru digitálních událostí a logického analyzátoru Měření pomocí dvoukanálového čítače Na obrázku obr. 1 je vyobrazený čelní panel přístroje s popisem funkcí připojovacích a indikačních prvků. Funkce připojovacích a indikačních prvků jsou z popisu obrázku zřejmé, pouze indikátory stavu přístroje vyžadují bližší vysvětlení. Po připojení ADDU jednotky k zapnutému počítači nebo zapnutí počítače s připojenou ADDU jednotkou se rozsvítí střední indikátor a na krátkou dobu pak i levý indikátor označený READY, což indikuje nahrávání firmware z počítače do ADDU jednotky. Po zapnutí řídícího programu v počítači se následně zkontroluje, zdali je připojené pomocné napájení centrálního modulu. Za předpokladu, že není připojené, software v počítači zahlásí chybu. Jestli ano, zasvítí indikátor READY což indikuje připravenost systému k činnosti a taky indikátor POWER což indikuje, že všechny obvody ADDU jednotky jsou napájené a napájecí napětí 5V je připojeno na pomocný konektor umístěný na zadním panelu ADDU jednotky. Střední indikátor bliká, jenom když počítač s ADDU jednotkou komunikuje. Indikátory stavu přístrojů a zvolených měření neustále slabě svítí, čímž je možné kdykoli ověřit jejich funkci. Indikátory logických úrovní (mimo indikátorů T1, T2 a EXT které při logické nule nesvítí) indikují log 0 zelenou a log 1 červenou barvou. Indikátory vstupů logického analyzátoru a výstupů generátoru logických událostí svítí jenom tehdy, když jsou přístroje aktivní. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 31 z 47

obr. 1- Čelní panel ADDU měřící jednotky Rozmístění a funkce jednotlivých konektorů je vyobrazena na obr. 2 obr. 2 - Připojovací konektory na bočním-zadním panelu přístroje ADDU měřící jednotky 4.3.2 Konfigurace řídícího počítače Centrální modul je k počítači připojitelný přes rozhraní USB 2.0 (nebo USB 1.1). Doporučená konfigurace počítače je následující: /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 32 z 47

Procesor typu Pentium nebo novější Paměť minimálně 1GB Displej s minimálním rozlišením 1024 x 768 bodů Minimálně jeden volný konektor rozhraní USB 2.0 nebo USB 1.1 Myš nebo jiné polohovací zařízení Operační systém Windows 7 4.3.3 Příprava centrálního modulu k měření Zapojením USB připojovacího kabelu do ADDU měřící jednotky a počítače, připojením externího napájecího zdroje k ADDU měřící jednotce a zapnutím počítače s obslužným software je ADDU měřící jednotka připravena k činnosti. 4.3.4 Instalace programového vybavení Na CD datovém nosiči se nachází program Tdidactic.exe. Po spuštění tohoto programu se vykoná instalace řídícího programového vybavení. Instrukce ke každému kroku jsou vypsány přímo instalátorem. Instalací se na panelu počítače vytvoří ikona s popisem Temex TDidactic, prostřednictvím které je možné program spouštět. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 33 z 47

4.3.5 Popis ovládání centrálního modulu Po spuštění řídícího programu se na monitoru objeví (pokud je správně připojená ADDU měřící jednotka) úvodní obrazovka, která umožní volbu měření (obr. 3) obr. 3 - Úvodní obrazovka obslužného software /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 34 z 47

4.3.5.1 Dvoukanálový osciloskop Obrazovka dvoukanálového osciloskopu s popisem funkcí jednotlivých ovládacích prvků je na obr. 4. obr. 4 Dvoukanálový osciloskop Funkce většiny ovládacích a zobrazovacích prvků je zřejmá z popisu obrázku. Vysvětleme si teda jenom funkce některých prvků. Nastavení prahové úrovně je možné pouze zapsáním příslušné hodnoty do okénka a potvrzením zápisu klávesou ENTER. Indikátor stavu sběru dat má následující funkci. Rudá barva indikuje, že ještě nenastala trigrovací událost. Zelená indikuje výskyt trigrovací události a teda započetí sběru dat. Osciloskop je možné nastavit do jednoho ze dvou režimů sběru dat. V režimu s označením NOR se sběr dat spouští vždy po vzniku trigrovací události. V režimu označeném jako SNG musí před každým sběrem dat obsluha opět kliknout na tlačítko START. Sběr dat se spustí po výskytu trigrovací události. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 35 z 47

obr. 5 Zobrazení X-Y Pomocná obrazovka může zobrazovat jednu ze tří možných informací. Na obr. 5 je znázorněna pomocná obrazovka při zobrazení naměřených průběhů v režimu X-Y, kde průběh naměřený kanálem A je zobrazován na ose X a průběh naměřený kanálem B na ose. Fázorové zobrazení má význam jen při měření harmonických signálů. Fázový posun průběhů je počítán od vzniku trigrovací události. Pomocná obrazovka zobrazující fázory je na obrázku obr. 6 obr. 6 Zobrazení fázorů Pokud zvolíme zobrazení výsledků Fourierovy transformace, rozšíří se počet ovládacích tlačítek. Na obr. 7. je pomocná obrazovka s výsledky Fourierovy transformace naměřených průběhů. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 36 z 47

obr. 7 Fourierova transformace Tlačítkem Ampl/Phase se volí, který z parametrů analýzy bude zobrazován (fáze nebo amplituda harmonických). Tlačítko Lin/Log slouží na volbu způsobu cejchování vertikální osy zobrazování amplitudy. Při nastavení Lin je stupnice lineární, přičemž hodnotu 1 má vždy harmonická s největší amplitudou. Při nastavení Log je vertikální osa cejchována v decibelech, přičemž má harmonická s maximální amplitudou úroveň 0 db. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 37 z 47

4.3.5.2 Jednokanálový osciloskop a generátor libovolných průběhů Obrazovka jednokanálového osciloskopu a generátoru s popisem funkcí jednotlivých ovládacích prvků je na obr. 8. Funkce většiny ovládacích prvků je zřejmá. Vysvětleme opět funkce jenom některých z nich. V režimu společného nastavení časů se časová základna osciloskopu a obrazovky generátoru přepínají synchronně. Také generování a zobrazování naměřeného signálu je synchronní, protože osciloskop je synchronizován počátkem generováni průběhu generátoru. Standardní průběhy nejsou editovatelné. Je však možné nastavit jejich parametr, jako amplitudu, jednosměrný posun, periodu a časové zpoždění. Když je však zvolen průběh arbitrary (libovolný průběh), není možné jeho parametry nastavovat, ale je možné editovat jeho tvar. Na obr. 9 je obrazovka kombinovaného přístroje při generování libovolného průběhu. Zvláštní funkci má tlačítko CPY, kterým je možné nakopírovat na obrazovku generátoru libovolný ze standardních průběhů a pak jej editovat. Postup kopírováni je následující: po kliknutí na tlačítko CPY je třeba kliknout na tlačítko toho průběhu, kterého kopii chceme získat. obr. 8 Osciloskop s generátorem /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 38 z 47

obr. 9 Generování průběhu libovolného tvaru /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 39 z 47

4.3.5.3 Měření frekvenčních charakteristik Obrazovka měření frekvenčních charakteristik s popisem funkcí jednotlivých ovládacích prvků je na obr. 10. obr. 10 Měření frekvenčních charakteristik Při měření frekvenčních charakteristik je nutné zapojit měřený čtyřpól dle obrázku. obr. 11 Schéma zapojení měření frekvenčních charakteristik Při měření se citlivost osciloskopu nastavuje automaticky na optimální hodnotu. V případě, že velikost signálu na výstupu měřeného čtyřpólu neumožní správné nastavení osciloskopu a naměřená data mohou být zatížena chybou, programové vybavení indikuje tuto skutečnost pomocí indikace nevhodného nastavení parametrů měření. Rudé zabarvení indikátoru Overflow indikuje příliš vysokou úroveň výstupu měřeného čtyrpólu. Rudé zabarveni indikátoru Underflow indikuje příliš nízkou úroveň. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 40 z 47

Naměřená data je možné také zobrazit v komplexní rovině. Na obr. 12 je obrazovka měření frekvenčních charakteristik se zobrazením Nyquistova diagramu naměřených dat. obr. 12 Frekvenční charakteristika včetně zobrazení průběhu v komplexní rovině 4.3.5.4 Měření voltampérových charakteristik Voltampérová charakteristika je závislost napětí dvojpólu na proudu, který jím protéká. Zapojení pro měření voltampérové charakteristiky je na obr. 11. Odpor R slouží pro transformaci proudu, který protéká dvojpólem, na napětí měřitelné osciloskopem. Programové vybavení předpokládá, že hodnota odporu bude jedna z následujících hodnot: 1 Ohm, 10 Ohm, 100 Ohm, 1 kohm, 10 kohm. Před měřením je nutné zvolit stejnou hodnotu, která je použitá v měřícím zapojení. Vzhled obrazovky měření voltampérových charakteristik spolu s popisem funkcí ovládacích a signalizačních prvků je na obr. 14 Obr. 13 - Zapojení pro měření voltampérových charakteristik /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 41 z 47

obr. 14 Měření voltampérových charakteristik Tvar měřícího napětí je možné volit ze dvou průběhů. Lineárně narůstající napětí (RMP), nebo napětí, které lineárně roste z nejnižší nastavené hodnoty až po nejvyšší nastavenou hodnotu a pak opět klesá na nejnižší hodnotu (TRI). Technické vybavení centrálního modulu systému T-DIDACTIC dovoluje použití proudů do hodnoty 200 ma. Nad tuto hodnotu je nutné použít řízený výkonový zesilovač. Při měření proudy většími jak 20 ma se nedoporučuje nastavit čas měření delší jak 10sekund. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 42 z 47

4.3.5.5 Logický analyzátor Vzhled obrazovky logického analyzátoru s popisem indikačních a ovládacích prvků je vyobrazen na obr. 15 obr. 15 Ovládání logického analyzátoru Sběr dat je možné spouštět pomocí volby externího zdroje synchronizace EXT, kdy dojde ke spuštění sběru dat na náběžnou hranu signálu, nebo volbou interního zdroje synchronizace INT kdy je platnou spouštěcí událostí vznik spouštěcího slova, které je možné nastavit pomocí tlačítek. Každý měřený bit může být při tvorbě spouštěcího slova zohledněn. V tom případě má tlačítko nastavenou hodnotu 1, nebo 0, což je zároveň hodnota jeho očekávané spouštěcí úrovně. Když je hodnota příslušného bitu pro tvorbu spouštěcího slova nezajímavá, je na tlačítku nastavený znak X. Všechna naměřená data jsou zobrazována na pracovní obrazovce analyzátoru. Kdykoli je možné obsah pracovní obrazovky překopírovat do pomocné obrazovky. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 43 z 47

4.3.5.6 Generátor digitálních událostí a logický analyzátor EN ISO 9001 obr. 16 Generátor digitálních událostí a logický analyzátor Logický analyzátor je spouštěný z generátoru digitálních událostí. Ke spuštění sběru dat logického analyzátoru dochází vždy, když generátor startuje generování sekvence událostí. Tyto přístroje tedy fungují synchronně. Po spuštění programu jsou všechny signály generované generátorem nastaveny na konstantní úroveň log 0. Jejich editaci je možné uskutečnit třemi způsoby: Nastavit hodnotu každého bitu v daném časovém úseku pomocí myši na hodnotu log 0 respektive 1. Tento způsob editace se volí kliknutím na tlačítko BIT. Při editaci je zobrazován časový údaj související s polohou editujícího kurzoru. Tento způsob editace je zobrazen na obr. 17 Nastavit hodnotu celého osmibitového slova (bajtu). Tento způsob editace se volí kliknutím na tlačítko BYTE. Nastavení jednotlivých bitů je možné volit pomocí kliků na tlačítka a časový rozsah platnosti nastavovaného slova se určuje opět tak, jako v případě editace bitu kurzorem. obr. 18. ilustruje tento způsob editace. Nastavit impulzy pro libovolný bit generovaného slova. Impulzy jsou generovány vždy od začátku do konce, přičemž je možné volit počáteční hodnotu impulzu (log 0, nebo log 1) a jeho periodu. Tento způsob editace se volí kliknutím na tlačitko CLK. Je zobrazen na obr. 19 /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 44 z 47

obr. 17 Editace bitu obr. 18 Editace bajtu obr. 19 Generování impulzů /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 45 z 47

4.3.5.7 Dvoukanálový čítač 4.3.6 Technická specifikace přístrojů Osciloskop Počet měřících kanálů 2 Rozlišení převodníků 12 bit Typ vstupního propojení Diferenciální Diferenciální vstupní odpor 10 MOhm Rozsah součtového napětí -12 až +12V Bipolární měřící rozsahy 50mV/div až 5V/div v sekvenci 1-2-5 ( 200mVfs až 20Vfs) Unipolární měříci rozsahy 25mV/div až 2.5V/div (100mVfs až 10Vfs) Statická chyba ±1% Frekvenční rozsah [±0.1 db] 0 až 10 khz Rozsah vzorkovací frekvence 1 S/s až 1 MS/s Metoda synchronizace Digitální Zdroj synchronizace Kanály A, B nebo Externí synchronizační vstup Kapacita vyrovnávací paměti 500 bodů pro každý kanál Ochrana vstupů V rozsahu ±50V neomezeně Logický analyzátor Počet vstupních kanálů 8 Prahová úroveň Pevná cca +1.6 V Kompatibilita TTL, CMOS 3,3V Vstupní odpor > 1 MOhm (do napětí 3.3V), > 20 kohm (nad 3.3V do 5V) Ochrana vstupů V rozsahu ± 15 V neomezeně Rozsah vzorkovací frekvence 1 S/s až 1 MS/s Synchronizace Externí, nebo binární slovo volitelně Kapacita vyrovnávací paměti 500 bodů pro každý kanál Generátor libovolných průběhů (AWG) Počet výstupních kanálů 1 Rozsah výstupních napětí 100mVš až 10Vš (200mVšš až 20Všš) Výstupní odpor < 0.1 Ohm Rozlišení převodníku 10 bit Rozsah vzorkovací frekvence 1S/s až 1.4 MS/s Generátor digitálních událostí Počet výstupních kanálů 8 Výstupní úroveň TTL Kapacita vyrovnávací paměti 500 bodů Rozsah vzorkovací frekvence 1 S/s až 1 MS/s Odolnost proti externímu napětí -5V až +10V neomezeně, -10V až +15V v trvání 2s /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 46 z 47

4.3.7 Specifikace základních parametrů měření Měření frekvenčních charakteristik Rozsah frekvencí 10 Hz až 10 khz Rozsah zesílení -50 db až +50 db Rozsah fáze -180 až +180 Rozsah budícího napětí Sinus 100mVš až 10Vš (200mVšš až 20Všš) Měření voltampérových charakteristik Max. rozsah měřícího napětí -10V až +10V Rozsah zobrazovaného napětí 50mV/div až 5V/div (±100mV až ±10V) Rozsah zobrazovaného proudu 5uA/div až 5A/div (± 10uA až ±10A) Čas měření Nastavitelný od 0.5ms do 500s 4.3.8 Návod na údržbu a doporučení k provozu Měřící jednotku systému T-DIDACTIC není nutné pravidelně udržovat. V případe znečištění povrchu používejte k čištění výhradně vlhký hadřík tak, aby vlhkost nemohla vniknout do přístroje. Použití organických a jiných rozpouštědel se nedoporučuje. Mohou vážně poškodit povrch a konektory přístroje. Při provozu přístroje proto dodržujte následující zásady!!! Přístroj napájejte výhradně ze zdroje, který byl dodán výrobcem. Na připojení k počítači používejte dodaný připojovací USB kabel. Přístroj neotevírejte. V případě poruchy zašlete přístroj na opravu výrobci. /katalog/produkty-a-sluzby/didacticka-stavebnice-t-didactic Strana 47 z 47