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 3 Analogový signál Ing. Igor Třaska 1.9.2013
Obsah ÚVOD... 1 1 ANALOGOVÝ SIGNÁL... 2 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 5 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 6 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 7
Úvod Výukový materiál vysvětluje pojem analogový signál a uvádí jeho konkrétní příklady 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 39-41- L/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
1 Analogový signál Analogový signál je signál, který se mění plynule, neboli spojitě v čase. Každá hodnota analogového signálu přenáší informaci o pozorovaném nebo měřeném ději. Každý analogový signál má určitý rozsah hodnot, ve kterém informace přiřazena každé hodnotě elektrického napětí. Příklad: Teplota chladicí kapaliny vchladicím systému vozidla se mění v rozsahu dejme tomu 10 130 C. Snímač teploty chladicí kapaliny je napájen řídící jednotkou motoru napětím 5V. Rozsah napěťového snímače je tedy 0 5V. Při postupném zahřívání spalovacího motoru se bude plynule, tedy spojitě, měnit také elektrické napětí na snímači teploty chladicí kapaliny. V motorových vozidlech se jako snímač teploty chladicí kapaliny používá polovodičový snímač, tzv. NTC snímač, který má záporný teplotní součinitel odporu. Znamená to, že s rostoucí teplotou chladicí kapaliny bude odpor, tedy i napětí na snímači klesat. Tento jev je zřejmý na průběhu napětí snímače teploty chladicí kapaliny vozidla Renault Laguna. Obrázek 1. Analogový signál ze snímače teploty chladicí kapaliny Z obrázku je zřejmé, že se signál mění plynule. Záchvěvy na měřeném průběhu jsou typické pro měření snímačů teploty chladicí kapaliny všech vozidel a jsou způsobeny rušením elektromagnetických polí vozidla. 2
Dalším příkladem analogového signálu je signál z lambda sondy. (Snímač zbytkového množství kyslíku obsaženého ve výfukových plynech spalovacího motoru). Obrázek 2. Analogový signál lambda sondy Nyní si ukážeme jeden signál, ve kterém vzniká skoková změna. Takový signál se nemění plynule v čase, je tedy nespojitý. Zároveň se jedná o ukázku vadného snímače teploty chladicí kapaliny. Obrázek 3. Vadný snímač teploty chladicí kapaliny 3
Z obrázku 3 je patrná jedna negativní vlastnost analogového signálu a tou je žádná odolnost signálu na poruchy, nebo rušivé signály z okolí. Ve 2. minutě měření se na okamžik teplota prudce sníží (signál se zvětší) a okamžitě se zase vrátí na původní hodnotu. K této změně nemůže reálně dojít. Znamenalo by to, že se chladicí okruh náhle ohladil cca. o 40 C a v zápětí se opět cca. o 40 C ohřál. Zde signál ovlivnilo rušení. Z uvedených ukázek analogového signálu lze definovat jeho základní vlastnosti: je spojitý přenáší největší množství informací, ze všech signálů je však citlivý na rušení Kontrolní otázky: Definujte základní vlastnosti analogového signálu: Co znamená, že signál je spojitý? U kterých snímačů motoru se můžeme setkat s analogovým signálem? Co znamená, že signál je nespojitý? 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 978-80-248-1523-7 5
3 Použitá literatura a zdroje 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. Jiří Tůma, Renata Wagnerová, Radim Farana, Lenka Landryová. ZÁKLADY AUTOMATIZACE, Ediční středisko VŠB TUO, Ostrava 2007. ISBN 978-80-248-1523-7 6
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1. ANALOGOVÝ SIGNÁL ZE SNÍMAČE TEPLOTY CHLADICÍ KAPALINY... 2 OBRÁZEK 2. ANALOGOVÝ SIGNÁL LAMBDA SONDY... 3 OBRÁZEK 3. VADNÝ SNÍMAČ TEPLOTY CHLADICÍ KAPALINY... 3 7