-4-

2 Zdroj konstantního proudu

Zdrojů konstantního proudu existuje spousta typů, ale konstrukce pro 15 čidel je specifická tím, že musíme teoreticky brát v úvahu rovnoměrnost fázového posunu (24°) mezi jednotlivými čidly. Pokud 1 čidlo může detekovat víření o frekvenci až 50 kHz, tak 15 čidel dává kmitočet 750 kHz. Toto je minimální kmitočet, který proudový zdroj musí zvládnout. Pokud by byl frekvenční rozsah menší, nestačil by dolaďovat jemné změny čidel a proud by nebyl konstantní. Tím by došlo ke zkreslení měřeného napětí u všech patnácti čidel. Z tohoto předpokladu je zřejmé, že nejkritičtější problém při návrhu proudového zdroje spočívá v zapojení elektroniky a též v uspořádání plošného spoje. Kritické součástky jako je výkonový člen (tranzistor) a jeho budič (operační zesilovač) musejí svým kmitočtovým rozsahem (šířkou pásma) značně převyšovat 750 kHz. Dalším neméně významným parametrem proudového zdroje je minimalizace vlastního šumu. Ten by mohl negativně ovlivnit výsledky měření, jelikož napěťové změny signálu z čidel (drátků) budou řádově milivoltové.

Z těchto důvodů byl zvolen typ proudového zdroje s „uzemněnou zátěží". Zem (GND) zdroje proudu sice pro propojení s ústřednou sběru dat není nezbytně nutná, jelikož moduly měřící napětí jsou galvanicky odděleny a nemají tudíž žádný společný potenciál, ale tato zem lze využít pro případnou nutnost propojení stínění měřicích kabelů.

R-6542

-5-

3 Amplitudová modulace konstantního proudu

Tento prvek byl převzat ze zapojení, které se používá u profesionálních anemometrů s konstantní teplotou. Tam je měřicí čidlo (drátek) zapojeno v můstku, který je „rozvažován" přivedeným externím elektrickým signálem. Tento signál může mít různý tvar - obdélník, sinus, trojúhelník, pila. Amplituda je nastavitelná a závisí na výkonu (max. proudu) měřicího čidla.

Amplitudová modulace konstantního proudu (i konstantní teploty) se používá pouze pro změření frekvenčních charakteristik čidel a jejich časových konstant. To jsou nezbytné parametry, které jsou potřebné pro vyhodnocení naměřených hodnot napětí jednotlivých čidel.

a) Modulace sinusovým signálem:

Tato modulace se používá pro zjištění frekvenčního limitu čidla. Původně byl zdroj

proudu navržen pro tuto modulaci a modulace obdélníkem byla dodatečně vestavěna. Oba typy modulace lze po demontáži víka přístroje snadno vyměnit.

Zdroj napětí sinusového průběhu byl získán z generátoru funkcí DDS 3.O od firmy Martin Olejár - www.elweb.cz. (http://www.elweb.cz/clanky.php?c1anek=97). Regulátor „hlasitosti" umístěný vlevo nad displejem byl nastaven přibližně na 50% a signál se propojil BNC kabelem z analogového výstupu generátoru do vstupního konektoru BNC_X2 na zdroji konstantního proudu. Velikost amplitudy se při kalibraci nastavuje potenciometrem P2 (pravý). Otáčením ve směru hodinových ručiček se amplituda zvyšuje. Při nastavování velikosti modulace musí být jako první nastavena velikost konstantního proudu, teprve potom se nastavuje velikost amplitudy modulace. Nejvýhodnější řešení je připojit osciloskop nebo 1 kanál sběru dat do výstupního konektoru BNC_X4 na přístroji a odečítat velikost proudu, kmitočet a současně kontrolovat tvar sinusoidy. Při vysokých kmitočtech se může objevit jak zkreslení při průchodu „nulou" , tak i „oříznutí" vrcholů půlperiod nebo se tvar začne blížit trojúhelníku. Amplitudová modulace sinusovým signálem je symetrická, to znamená, že nastavený konstantní proud (např. 90 mA) je kladnou půlperiodou zvýšen (např. 100 mA) a zápornou snížen ( 80 mA) o stejnou velikost. Tato vlastnost je způsobena kondenzátorem připojeným do konektoru X3, který odděluje stejnosměrnou složku a propouští pouze střídavé napětí. Pokud před vrcholem kladné půlperiody dochází k strmému poklesu proudu až téměř na nulovou hodnotu a po několika milisekundách opět k jeho strmému nárůstu, tak to je způsobeno nadproudovou pojistkou. Potom je nutné zmenšit buď velikost konstantního proudu nebo amplitudu modulačního napětí potenciometry na čelní straně přístroje. Generátor DDS 3.0 je v plastové krabičce o rozměrech 94 x 46 x 134 mm a napájen externím zdrojem 230V AC/ 9VAC.

b) Modulace obdélníkovým signálem:

Tato modulace se použije pro zjištění časové konstanty čidla - odezvy na jednotkový

skok. K tomu je nutný signál s velkou strmostí hran, což splňují logické signály. Nejobvyklejší takovýto signál je v elektronice signál TTL s amplitudou (napájením) 5V. Pokud by se použil pro modulaci takovýto signál, tak by byla obtížná volba amplitudy a též spojení zemí (nulových potenciálů) by pravděpodobně bylo důsledkem generování rušivých signálů (šumy, brum, rozkmitání ... ). Z tohoto důvodu je vstup TTL modulátoru galvanicky oddělen optočlenem a napájen z elektroniky proudového zdroje. Tím odpadá nutnost použít k