De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Signaalverwerking 1.Verwerkers. 2.Toepassingen: IR-buitenlamp IR-buitenlamp Auto te hoog voor de tunnel Auto te hoog voor de tunnel Thermostaat Thermostaat.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Signaalverwerking 1.Verwerkers. 2.Toepassingen: IR-buitenlamp IR-buitenlamp Auto te hoog voor de tunnel Auto te hoog voor de tunnel Thermostaat Thermostaat."— Transcript van de presentatie:

1 Signaalverwerking 1.Verwerkers. 2.Toepassingen: IR-buitenlamp IR-buitenlamp Auto te hoog voor de tunnel Auto te hoog voor de tunnel Thermostaat Thermostaat 3. IJkgrafiek sensor. 4. Werking sensor. 5. AD-omzetter. 6. Geluid van analoog naar digitaal (bijv. naar CD) 7. Einde.

2 Het systeembord

3 vergelijken.Comparator. To compair betekent... 3 V 5 V U in = U ref = 2 V U uit = +_

4 1 V 0 V U in = U ref = 2 V U uit = +_ 0 V U in < U ref dan is U uit = 5 V U in > U ref dan is U uit = Comparator.

5 beide ingangen 1 zijn. De uitgang is 1 als... EN-poort. 5 V U2 =U2 =U2 =U2 = U uit = & 5 V U1 =U1 =U1 =U1 = 1 & 1 1

6 0 & & & & EN-poort.

7 0     OF-poort. De uitgang is 1 als... één of beide ingangen 1 is.

8 Invertor.1 0 To invert betekent... omkeren

9 Geheugenc el. M is... Memory M r s s is... set (onthouden) r is... reset (wissen)

10 Geheugenc el. 0 0 M rs0 1 1

11 1 0 M rs1Geheugencel1 Resetten kan niet als set = 1!

12 1 0 M rs1 1 0 Resetten kan alleen als set = 0! 0

13 00 0 0Teller. 5 V T 0 8 rtpa/u

14 1. Stuursysteem (bijv. Buitenlamp): Waarnemen (lichtsensor levert spanning) Waarnemen (lichtsensor levert spanning) Drie systemen Verwerken (invertor) Verwerken (invertor) Actie (lamp aansturen = aanzetten) Actie (lamp aansturen = aanzetten) 2. Meetsysteem (bijv. El. thermometer): Waarnemen (temperatuursensor) Waarnemen (temperatuursensor) Spanning omzetten in een getal (temperatuur.) Spanning omzetten in een getal (temperatuur.) Corrigeren bij afwijking (terugkoppelen) Corrigeren bij afwijking (terugkoppelen) Waarnemen (temperatuursensor) Waarnemen (temperatuursensor) Vergelijken met gewenste waarde (comparator) Vergelijken met gewenste waarde (comparator) 3. Regelsysteem (bijv. thermostaat)

15 Een buitenlamp met een IR-sensor moet 6 s aanblijven, gerekend vanaf het vertrek van de waargenomen persoon. sensor → een comparator achter sensor. Aanblijven → e ee een geheugencel. 6 s = 4 EN 2 → e ee een &poort. Teller gereset tot vertrek persoon.IR-buitenlamp 6 s → een klok (teller + pulsgen. op 1 Hz

16 IRS 1 Hz De IRsensor registreert een persoon De IRsensor registreert geen persoon Na sensor een comparator T resetten zolang er een persoon is M resetten bij 6 = 4 & 2 Blijven branden dus een geheugencel Bij 6 s gaat de lamp dus uit!

17 Een auto die te hoog is onderbreekt een lichtbundel waarna een geluidalarm 6 s aanblijft, gerekend vanaf het vertrek van de waargenomen auto. 2. Achter sensor moet een comparator. 5. Aanblijven dus een geheugencel s dus een klok (teller+pulsgenerator) 4. 6 s = 4 EN 2 dus een &poort. 6. Teller gereset tot vertrek auto. Te hoog voor de tunnel? 1. Actie bij laag signaal dus invertor.

18 1 Hz L LS

19 3. Actie: Iets aansturen = aan/uit zetten (lamp aan/uit) 1. Waarnemen (lichtsensor) 2. Zonodig sensorsignaal verwerken (comparator, invertor) Stuursysteem (bijv. ‘dievenlamp’) 2. Sensorspanning omzetten in de grootheid (temperatuur) m.b.v. ijkgrafiek m.b.v. ijkgrafiek Meetsysteem (bijv. thermometer ) 1. Waarnemen (temperatuursensor) Doel: Iets aan/uit zetten (lamp) Doel: Een grootheid meten (temperatuur) Regelsysteem (bijv. thermostaat ) 1. Waarnemen (temperatuursensor) Doel: Een grootheid constant houden (temperatuur) 2. Sensorsignaal vergelijken met ingestelde U ref van comparator (invertor) (invertor) 3. Actie leidt tot correctie bij afwijking (verwarming aan/uit) Trefwoord: Aan/uit zetten Trefwoord:meten Trefwoord: Vergelijken en corrigeren ( terugkoppeling)

20 TSV 230V Wasmachinethermostaat U ref = 2V 1 V 0 1 2,1 1 0 aanuit Na sensor een comparator! Temp.sensor Verwar-ming Actie bij laag signaal dus invertor! dichtopen

21 De ijkgrafiek geeft het verband weerDe ijkgrafiek geeft het verband weer tussen de sensorspanning U (vertikaal) tussen de sensorspanning U (vertikaal) en de te meten grootheid (horizontaal) en de te meten grootheid (horizontaal) De oorzaak staat langs de x-as IJkgrafiek en gevoeligheid van een sensor Het gevolg staat langs de y-as Bijv.: Oorzaak is temperatuurstijging Gevolg is stijging van sensorspanning.

22 Gevoeligheid S = IJkgrafiek U in V T in °C r.c. =4,0 V/120 °C =0,033 V/°C 4,0 V 120 °C S= 0,10V/°C, meetbereik = 0→40 °C Meetbereik is -20→100 °C Oorzaak horizontaal: temperatuur Gevolg verticaal: sensorspanning

23 Bereken de sensorspanning U1 Rv = I = Ub/Rv = U1 = I.R1 = De werking van een temperatuursensor = 5000  5/5000 = 0,0010 A 0, = 4,0 V 4000  1000  5,0 V U1U1U1U1 U2U2U2U2 NTC: als T stijgt neemt R af Serieschakeling!

24 De temperatuur stijgt dus R 2.. Bereken de sensorspanning U 1Bereken de sensorspanning U 1 Rv =Rv = I = U b /R v =I = U b /R v = U 1 = I.R 1 =U 1 = I.R 1 = = 5000  5/5000 = 0,0010 A 0, = 4,0 V ,0011 0,0011 4,4 U1 was 4,0 V 4000  1000  5,0 V U1U1U1U1 U2U2U2U2daalt.

25 1Warm water (havo her 1994 – 4) Pierre meet de temperatuur van water met behulp van een temperatuursensor. Van deze sensor heeft hij eerst een ijkgrafiek gemaakt. Zie figuur 1. aBepaal de gevoeligheid van deze sensor

26 Pierre gebruikt de temperatuursensor om de temperatuur van het water in zijn aquarium te meten. Deze temperatuur moet tussen 15 en 25 o C blijven. Pierre wil een schakeling maken die ervoor zorgt dat er een lampje gaat branden als de temperatuur buiten dit gebied ligt. De verwerkers waarover hij beschikt, zijn in figuur 2 weergegeven. Het lampje brandt alleen bij een hoog signaal. b Teken in figuur 2 de verbindingslijnen die nodig zijn om aan de gestelde eisen te voldoen. Als je comparators gebruikt, moet je aangeven op welke referentiespanning deze moeten worden ingesteld.

27 Aflezen in ijkgrafiek: Comp.1 staat bij 25 o C op 2,5 V en Comp.2 bij 15 o C op 2,1 V. b Sensor gaat naar comparator 1 en 2. Comparator 1 naar OF-poort, comparator 2 via invertor naar OF-poort en de OF-poort naar het lampje.

28 De ingang van een AD-omzetter magDe ingang van een AD-omzetter mag varieren van varieren van AD-omzetter (Analoog naar Digitaal omzetter) AD U in 5 V 0 tot 15 0 t/m tot 0 tot 5 V De uitgang van een 4 bits AD-omzetter mag varieren vanDe uitgang van een 4 bits AD-omzetter mag varieren van 0 t/m 15 (1111)

29 AD-omzetter van het systeembord AD- omzetter Digitaal uit van 0000 t/m t/m 1111 U in van 0 tot 5 V

30 0,0 V in AD 4 bits AD-omzetter (ADC = Analoog Digitaal Convertor) U in = 0,0 tot 5,0 V en dec. uit = 0 t/m 15 stapgrootte = U in = 1,8 V = 1,8/0,3125 = 5,8 stappen 1,8 V ,0 V/16 = 0,3125 V binair 0000 t/m ,0 V ,7 4,0 V = 4,0/0,3125 = 12,8 stappen 4,7 V = 4,7/0,3125 = 15 stappen

31 4 bits AD-omzetter (Analoog in, digitaal uit) Stapgrootte = 5,0 V/16 = 0,3125 V U in (V) (stappe n) stappe n binair 0,0000 tot 0, tot ,3125 tot 0, tot ,6250 tot 0, tot ,9375 tot 1, tot ,3750 tot 4, tot ,6875 tot 5, tot

32 U in van 4,6875 tot 5 V: 15 tot 16 → 15 stappen = 1111 U in van1,5625 tot 1,8750 V: U in van 1,5625 tot 1,8750 V: 5 tot 6 → 5 stappen = 0101 U in van tot 0,3125 V: U in van 0 tot 0,3125 V: 0 tot 1 = 0 stappen → 0000 U in van tot 0,625 V: U in van 0,3125 tot 0,625 V: 1 tot 2 → 1 stap = 0001

33 Een temperatuursensor heeft eenEen temperatuursensor heeft een gevoeligheid van 0,050 V/°C. gevoeligheid van 0,050 V/°C. Hij is op een 8 bits AD-omzetter aangesloten. Hoeveel moet de temperatuur stijgen zodat de uitgang van de AD-omzetter stijgt met 1. Temperatuursensor en AD-omzetter

34 De uitgang van de AD- omzetter kan oplopen van 0 tot De stapgrootte van de 8 bits AD omzetter berekenen.De stapgrootte van de 8 bits AD omzetter berekenen. De ingang kan van 0 tot 5 V oplopen. Stap 1. De stapgrootte is5V/256 = 0,020V/bit 2 8 – 1 = 255 Dat zijn 256 combinaties

35 De stapgrootte is 0,020 V/bitDe stapgrootte is 0,020 V/bit De ingang van de AD-omzetter moet stijgen metDe ingang van de AD-omzetter moet stijgen met De temperatuursensor heeft eenDe temperatuursensor heeft een gevoeligheid van 0,050 V/°C. gevoeligheid van 0,050 V/°C. Stap 2. De temperatuur moet stijgen met 0,020V / 0,050V/°C = 0,020 V 0,40°C

36 De temperatuursensor kan van 0 tot 100 °C meten waarbij de spanning oploopt van 0 tot 5 V.De temperatuursensor kan van 0 tot 100 °C meten waarbij de spanning oploopt van 0 tot 5 V.Thermometer 30 °C 0,020V/bit ADTS 0,050V/°C 1,5 V = ,050 1,5/0,020 rc=5V/100°C 5V/256

37 De temperatuur stijgt nu met 0,40 °CThermometer0,050 V/°C 30 °C 0,020 V/bit ADTS 1,5 V = ,4.0,050 1,52/0,020 30,4°C1,52V

38 Einde voor Havo opgave 2 exvb.

39 Figuur 1

40

41

42

43 N.B.: Sample-hold schakeling Geluid (analoog signaal) naar (digiaal) (1) Tussen 0 en 5 V, bijv. uit microfoon Electronische schakelaar (10 6 keer per sec open/dicht) 10 6 keer per sec gaat digitaal getal naar CD/harde schijf, of naar zender Onthoud-schakeling onthoudt de gemeten waarde AD 0,02 V/bit Analoog signaal H

44 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,100,12 t in  s U in in V Signaal naar AD- omzetter Aantal stappen, max 255 max Geluid (analoog signaal) naar (digiaal) (2) Stap- grootte AD is 0,020 V/bit V/bit Signaal uit microfoon Signaal uit AD- omzetter Aantal stappen Deze getallen digitaal vastleggen of verzenden!

45 U in V 5 t in  s digitaal verzenden: 3 is digitaal is digitaal is digitaal

46 LS LS Lichtsensor ontvangt licht: Registreert 1 Lichtsensor ontvangt geen licht: Registreert Stukje CD met “bobbeltjes” Laserstraal

47 N.B.: Sample/hold time is 1  s 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,100, t in  s U in in V Verbeteringen door? Nadelen van deze verbeteringen? Analoog signaal uit microfoo n Digitaal signaal uit AD 1. Meer bits AD. 2. Frequenter meten (sampelen), bijv. elke 0,1  s i.p.v. elke  s). 3. Filteren. 1. Grotere getallen op CD (meer geheugenruimte nodig). 2. Grotere ”verwerkingstijd” (conversietijd)

48 Een ADomzetter maakt van een Analoog signaal een Digitaal signaal 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,100, t in  s U in in V Analoog signaal uit microfoo n Digitaal signaal uit AD Een DAomzetter maakt van een Digitaal signaal een Analoog signaal. Analoog signaal uit DA naar luidspreker

49 Einde voor VWO


Download ppt "Signaalverwerking 1.Verwerkers. 2.Toepassingen: IR-buitenlamp IR-buitenlamp Auto te hoog voor de tunnel Auto te hoog voor de tunnel Thermostaat Thermostaat."

Verwante presentaties


Ads door Google