De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Tussen sensor en (computer)syteem Van Analoog  DigitaalVan Analoog  Digitaal Van Digitaal  AnaloogVan Digitaal  Analoog SensorelektronicaSensorelektronica.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Tussen sensor en (computer)syteem Van Analoog  DigitaalVan Analoog  Digitaal Van Digitaal  AnaloogVan Digitaal  Analoog SensorelektronicaSensorelektronica."— Transcript van de presentatie:

1 Tussen sensor en (computer)syteem Van Analoog  DigitaalVan Analoog  Digitaal Van Digitaal  AnaloogVan Digitaal  Analoog SensorelektronicaSensorelektronica

2 Analog  Digital Conversion Properties:Properties: –Resolution & precision number of bitsnumber of bits –Conversion time max. sample frequencymax. sample frequency –Price

3 Precision Aantal bits Aantal ‘stappen’ Nauwkeurigheid % %

4 Precision Aantal bits Aantal ‘stappen’ Nauwkeurigheid % % % % % Meneer, mijn computer is 16 bits en mijn ADC maar 12 bits. Hoe nu verder?

5 Sample frequency Laagst mogelijke sample frequentie: 2 samples per periode Aliasing

6 Analoog  Digitaal Conversion PrincipesPrincipes –Successive Approximation –Flash ADC –Sigma-Delta ADC

7 Sample & Hold Amplifier

8

9 Successive Approximation

10 Flash ADC Hoeveel comparatoren zijn er nodig voor een 10-bits ADC? 5 3,5 2,5 1,5 0,

11 Sigma-Delta ADC

12 Sigma-Delta modulator

13

14 SigmA Delta Converter type HI7190 Sample frequency: 10MHz,,Sample frequency: 10MHz,, 24 - Bit, High Precision,24 - Bit, High Precision, 22 - Bits Resolution22 - Bits Resolution

15 Resolution and Bandwith

16 Digitaal  Analoog (DAC) –DAC –DAC met R – 2R weerstanden –Pulsbreedte modulatie (PWM)

17 Wet van Ohm V = I * RV = I * R I = V / RI = V / R

18 Operational Amplifier

19 Optelschakeling OpAmp 2 k 1 k 1 V Bereken V o I R = ? 0 Volt I R = ?

20 Optelschakeling OpAmp 2 k 1 k 1 V 1 mA 0.5 mA 1.5 mA -1.5 V 0 Volt

21 DAC V R opamp = 1 k I 8k = I 1k = I totaal = Bereken V 0 = LSB = onderste of bovenste weerstand? I R = ? 0 V (virtueel)

22 DAC V R opamp = 1 k I 8k = 0,5 mA I 1k = 4 mA I totaal = 4,5 mA V 0 = -4,5 V LSB = bovenste weerstand I R = ? Waarom is deze methode niet nauwkeurig? 0 V (virtueel)

23 DAC met R-2R netwerk

24 Pulse Width Modulation Digital  Analog Converter Toepassing: servo-motorregeling Duty Cycle = verhouding hoog/laag Modulation frequency

25 Pulse Width Modulation Digital  Analog Converter Toepassing: servomotorregeling Modulation frequency > 600 Hz (hangt van de traagheid van de motoras) Duty Cycle = verhouding hoog/laag Volt

26 Sensors & Data Acquisition Systems Sensors Amplifiers & Analog Filters Sample & Hold ADC Data acquisition system

27 Phenomena  ADC TransducersSensors Small Signals Signal Conditioning Wiring/Grounding

28 R = weerstand  = soortelijke weerstand L = lengte A = doorsende Voorbeeld van een sensor: rekstrookje

29 Strain Gauge

30 Applications Force sensorsForce sensors Spiro metersSpiro meters Truck weigh stationsTruck weigh stations Position sensorsPosition sensors

31 Force to Voltage: Weatstone Bridge Circuit R 1 = R 2 = R G1 = R G2 = 1000  ;  R G MAX = 10  ; V EX = 5 V

32 Strain Gauge (Rekstrookje) Dummy Gauge:Temperature compensation

33 Intermezzo on Cascaded Resistors V in V out R1R1 R2R2

34 Intermezzo on Cascaded Resistors V in V out R1R1 R2R2

35 Force to Voltage: Weatstone Bridge Circuit In rust: R 1 = R 2 = R G1 = R G2 = 1000  ;  R G MAX = 10  ; V EX = 5 V

36 Assignment: Calculate the differential input voltage for the ADC In rust: R 1 = R 2 = R G1 = R G2 = 1000  ;  R G MAX = 10  ; V EX =V in = 5 V

37 Assignment: Calculate the differential input voltage for the ADC In rust: R 1 = R 2 = R G1 = R G2 = 1000  ;  R G MAX = 10  ; V EX =V in = 5 V

38 ADC Amplifier Weatstone bridge Sensor, Amplifier & ADC mV/bit? + - A

39 Assignment: Specify the gain of the amplifier Input range of the ADC = 5 V The ADC = 12 bit

40 The ideal Amplifier 1. Gain--infinite 2. Input impedance--infinite 3. Output impedance—zero 4. Bandwidth--infinite

41 Assignment: Design the amplifier Voor Weatstone bridge: versterker met differentiële ingangen nodig. Dus geen van beide signaalingangen mag met de aarde worden verbonden

42 V sensor Sensor ADC V ADC R sensor R ADC Algemene beschrijving van een systeem bestaande uit en sensor, aangesloten op een ADC

43 Measurement errors - t.g.v. mismatch sensor-output- ADC-input- resistance -t.g.v. aardlussen -t.g.v. te lage “CMRR”

44 Sensor output resistance Strain Gauge V s = 50 mV; R s = 1000  Thermocouple R s < 20  pH Electrode R s = 100 M 

45 Assignment: Determine the measurement error as a result of the mismatch sensor- resistance and the ADC input-resistance R sensor R ADC Error (%) 10 k  1 M  1 1 k  100 k   100 k  3 50 k  Sevo motor potmeter 10 k  ADC PIC’s 16F876 4

46 Assignment: Determine the measurement error as a result of the mismatch sensor- resistance and the ADC input-resistance R sensor R ADC Error (%) 10 k  1 M  11% 1 k  100 k  21% 100  100 k  31‰ 50 k  Sevo motor potmeter 10 k  ADC PIC’s 16F %

47 Measurement error t.g.v. mismatch sensor-output-ADC input- resistance Stel: 10 bits ADC - Wat is de resolutie? - Bij welke van de 4 sensoren is de fout > 1 bit? - Zijn de berekende errors absoluut of relatief? - Hoe kunnen deze fouten opgelost worden? - Hardwarematig ….? - Softwarematig …..?

48 Measurement error t.g.v. mismatch sensor-output-ADC input- resistance Stel: 10 bits ADC - Wat is de resolutie? 1 : De berekende errors zijn relatief? - Hoe kunnen deze fouten opgelost worden? -Softwarematig Ja!

49 Bij welke van de 4 sensoren is de fout > 1 bit? R sensor R ADC Error (%) 10 k  1 M  1 1% = 3 bits 1 k  100 k  2 1% = 3 bits 100  100 k  3 1‰ = 1 bit 50 k  Sevo motor potmeter 10 k  ADC PIC’s 16F %

50 Measurement errors - t.g.v. mismatch sensor-output- ADC input- resistance -t.g.v. aardlussen -t.g.v. te lage “CMRR”

51 Ground-Referenced Floating Signal Source

52 Grounded Measurement System

53 Floating / Differential Input Measurement System

54 Grounded Signal source Grounded Measurement System  aardlus

55 Grounded Signal Source Floating Measurement System

56 Floating Source/ Floating Measurement System R 1 = R 2 (10k  < R < 100k  )

57 Instrumentation Amp.

58 Common mode & Differential mode V V A = V Common mode = 2.5 V Differential mode = 50 mV 5 V

59 Common Mode Rejection Ratio (CMRR)Beter 20 log ingangsbereik ADC = 0 – 5 Volt; Versterkingsfactor 200; 12 bits ADC Eis: fout mag max. 1 bit zijn. 12 bits ADC  1 : 4096; 1 LSB = 5000 mV/4096 =  1,25 mV. Bij ingang versterker is dit 1,25/200 = 6,25  V CMRR (dB) = 20 log (Differential mode/ Common Mode) = 20 log ( 6,25  V / 10V)  100 dB. (factor 10000) 20 dB = factor 10

60 Toepassing Unshielded Twisted PairUnshielded Twisted Pair EMS

61 No comment


Download ppt "Tussen sensor en (computer)syteem Van Analoog  DigitaalVan Analoog  Digitaal Van Digitaal  AnaloogVan Digitaal  Analoog SensorelektronicaSensorelektronica."

Verwante presentaties


Ads door Google