Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.1 Logické obvody Kapitola 6 Vazba mezi jednotlivými signály Ing. Igor Třaska 1.9.2013
Obsah ÚVOD... 1 1 VAZBA MEZI JEDNOTLIVÝMI SIGNÁLY... 2 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 5 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 6 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 7
Úvod Výukový materiál se zabývá vzájemným vztahem mezi signálem analogovým, diskrétním a binárním. Výukový materiál uvádí vlastnosti těchto signálů a konkrétní příklady jejich využití v automobilu. Výukový materiál je doplněn o pracovní list, který je zaměřen na kontrolní otázky k probíranému tématu. Výukový materiál je přednostně určen studentům 4. ročníku vzdělávacího oboru 39-41L/01 Autotronik a vzdělávacího oboru 23-45-M/01 Dopravní prostředky. Vzdělávací materiál pokrývá nejdůležitější obsahovou část odborných předmětů Automatizace, Aplikovaná elektronika a Odborný výcvik. Každý pracovní list (dále jen PL) provede studenta probíranou tématikou ve formě praktického zapojování, měření a výpočtu, kdy si student sám ověří platnost probírané problematiky. Pro úspěšné zvládnutí měřicích úloh je nezbytná dostatečná teoretická příprava studentů v elektrotechnických odborných předmětech, zejména v předmětu Elektronika a elektrotechnika a Automatizace. 1
Vazba mezi jednotlivými signály 1 Na konkrétním příkladu si uvedeme, jakým způsobem vzniká z analogového signálu signál digitální a následně signál binární. Obrázek 1. Vazba mezi signály 2
Obrázek budeme zkoumat postupně shora dolů. Nejvýše je na obrázku umístěn analogový signál, vyjadřující časovou závislost teploty nějakého děje. Z grafu funkce jsou patrné základní vlastnosti analogového signálu. Křivka funkce je spojitá (plynule se měnící). Abychom si mohli objasnit vznik diskrétního signálu, který se nachází uprostřed zkoumaného obrázku, musíme si nejprve definovat podmínku vzniku tohoto signálu. Takováto podmínka může být stanovena takto: Diskrétní signál bude vyhodnocovat měřenou teplotu po 20 C Hodnota funkce se změní pouze tehdy, jakmile teplota přesáhne sledovanou úroveň. Hodnoty signálu mezi jednotlivými sledovanými úrovněmi jsou tímto ztraceny. Vznikne diskrétní signál, který se mění skokově. Oproti původnímu analogovému signálu přenáší v daném případě pouze 6 hodnot (0 C, 20 C, 40 C, 60 C, 80 C a 100 C). Pokud by na tento signál působilo rušení, které by změnilo měřený signál např. o 10 C, diskrétní signál to nezmění, protože je odolný proti rušení až do 20 C. Podobným způsobem vzniká z diskrétního signálu signál binární. Nejprve si opět musíme definovat podmínku vzniku binárního signálu, např. takto: Binární signál bude vyhodnocovat, zda měřená teplota přesáhla 100 C Hodnota funkce se změní pouze tehdy, jakmile teplota přesáhne sledovanou úroveň. Hodnoty signálu mezi jednotlivými sledovanými úrovněmi jsou opět ztraceny. Vznikne binární signál, který se opět mění skokově. Oproti původnímu analogovému signálu přenáší v daném případě pouze 2 hodnoty (0 C, nad 100 C). Pokud by na tento signál působilo rušení, které by změnilo měřený signál např. o 50 C, binární signál to nezmění, protože je odolný proti rušení až do 100 C. Z podrobné analýzy jednotlivých signálů jsou jasně vidět rozdíly mezi analogovým, diskrétním a binárním signálem. Ve výkladu byl uveden pouze jeden ze způsobů převodu analogového signálu na signál diskrétní a poté na binární signál. V praxi může být pro převod signálu stanoveny různé podmínky. Princip převodu však zůstává zachován. 3
Kontrolní otázky: Který signál přenáší největší množství informací? a) analogový b) diskrétní c) binární Který signál je nejodolnější proti rušení? a) analogový b) diskrétní c) binární Jak velké rušení diskrétního signálu je v uvedeném příkladu přípustné? a) 20 C b) 19 C c) do 20 C 4
2 Doporučená literatura 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY: Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY: Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-13-1. 3. Gscheidle, Rolf a kol. Příručka pro automechanika. Praha : SOBOTÁLES, 2002. ISBN 80-85920-83-2. 4. Maťátko, Ján. ELEKTRONIKA, Praha : IDEA SERVIS., 2007. ISBN 978-80-85970-64-7. 5. Jiří Tůma, Renata Wagnerová, Radim Farana, Lenka Landryová. ZÁKLADY AUTOMATIZACE, Ediční středisko VŠB TUO, Ostrava 2007. ISBN 97880-248-1523-7 5
Použitá literatura a zdroje 3 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-13-1. Jiří Tůma, Renata Wagnerová, Radim Farana, Lenka Landryová. ZÁKLADY AUTOMATIZACE, Ediční středisko VŠB TUO, Ostrava 2007. ISBN 97880-248-1523-7 2. 3. 6
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1. VAZBA MEZI SIGNÁLY... 2 7