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 26 PL Zkoumání digitálního signálu Ing. Igor Třaska 1.9.2013
Obsah ÚVOD... 1 1 PL - ZKOUMÁNÍ DIGITÁLNÍHO SIGNÁLU... 2 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 5 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 6 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 7
Úvod Výukový materiál tvoří pracovní list, který obsahuje měření orientované na zkoumání digitálního signálu. Při měření se využívá elektrotechnický měřící panel. Výukový materiál je doplněn o 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 PL - Zkoumání digitálního signálu Účelem pracovního listu je seznámit se s generováním a následným zpracováním binárního digitálního signálu. V automobilovém průmyslu se binární signál využívá zejména pro přenos dat mezi jednotlivými řídícími jednotkami vozidla. Je to také typický signál z Hallova snímače otáček. V popisovaném zapojení se využívá elektrotechnický měřící panel, který vmaximální míře napodobňuje činnost reálných komponentů ve vozidle a zároveň umožňuje jejich měření v podmínkách učebny. Pracovní list pokrývá oblast digitální a měřící techniky. Pro úspěšné zvládnutí měřicích úloh je nezbytná dostatečná teoretická příprava studentů v elektrotechnických odborných předmětech, zejména v předmětu Elektronika a elektrotechnika. Cílem měření je detailně prozkoumat elektrický obvod, uvědomit si jeho funkci, vlastnosti a procvičit si základní elektrická měření. Zadání: Sestavte elektrický obvod podle obrázku. Obrázek 1. Zkoumání digitálního signálu 2
Základ obvodu tvoří programovatelný logický obvod, jehož funkce bude předmětem zkoumání obvodu. Vstupní signál budeme generovat spínačem S0, který budeme střídavě připojovat na úroveň log 1 a úroveň log 0. To znamená, že vstupní napětí U E bude buď 0V, nebo 5V. Napájení programovatelného integrovaného obvodu ULN2803 je konstrukčně zajištěno výrobcem stavebnice (jinak by IO potřeboval napájení +5V, GND). Na výstup č.18 integrovaného obvodu ULN2803 připojíme LED diodu. LED dioda nám bude signalizovat výstup zkoumaného obvodu. Naměřené hodnoty zapište do tabulky : Přepínač Napětí U E [V] Úroveň signálu vysoká / nízká LED D13 nesvítí / svítí Nahoře Dole Kontrolní otázky: Pozorně si prostudujte schéma zapojení a rozhodněte, při jaké hodnotě výstupu č.18 z integrovaného obvodu ULN2803 se LED dioda rozsvítí? a) Když je na výstupu hodnota log 0 (0V) b) Když je na výstupu hodnota log 1 (5V) Při jaké úrovni vstupního signálu svítí LED dioda? a) Vysoká úroveň, log 1 (5V) b) Nízká úroveň, log 0 (0V) Co se stane na vstupu integrovaného obvodu ULN2803, když je přepínač S0 nahoře? Co se stane na vstupu integrovaného obvodu ULN2803, když je přepínač S0 dole? 3
Dle naměřených hodnot určete, jakou logickou funkci vykonává integrovaný obvodu ULN2803? Jaká je základní podmínka pro rozsvícení LED diody? Proč se sériově s LED diodou vždy zapojuje rezistor? 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. ZKOUMÁNÍ DIGITÁLNÍHO SIGNÁLU... 2 7