TEHNIČKA ŠKOLA RUĐERA BOŠKOVIĆA

ZAGREB

ZAVRŠNI RAD

ISPITIVANJE OSNOVNIH SPOJEVA POMOĆU NI myDAQ USB SABIRNICE

Učenik: Bruno ErcegRazred: 4. DPodručje rada: ElektrotehnikaZanimanje: Tehničar za elektronikuŠk.god: 2014./ 15. Mentor: Damir Mileta dipl.ing.

Zagreb, 18. travnja 2015.

Uvod:

Cilj ovog završnog rad je pružiti učenicima i nastavnicima elektroničkih predmeta alat koji

im je potreban za učenje i poučavanje osnovnih sklopova s operacijskim pojačalom korištenjem

laptop i National Instruments NI myDAQ kao laboratorija za generiranje ulaznih signala i mjerenje

izlaznih signala.

Zahtjevi

PC računalo sa slobodnim USB host priključkom

Ni myDAQ i odgovarajući software instaliran na PC (Labview i Elvis).

Maketa sa osnovnim spojevima operacijskog pojačala.

Labview upravljački software.

Sadržaj1. myDAQ uvod.............................................................................................................4

1.1 MyDAQ Priključci....................................................................................................5

a) USB............................................................................................................................5

b) Audio ulaz/izlaz:..........................................................................................................5

c) Napajanje:...................................................................................................................5

d) Analogni ulazi/izlazi:....................................................................................................6

e) Digitalni ulazi/izlazi:....................................................................................................6

f) Digitalni multimetar:....................................................................................................6

2.1 myDAQ sklopovi......................................................................................................6

2. Eksperimentalna pločica...............................................................................................8

2.1 MyDAQ Software:....................................................................................................8

2.1 Program:..................................................................................................................9

1. Zaključak.................................................................................................................12

2. Literatura.................................................................................................................13

1. 1stranica myDAQ uvod

NI myDAQ je jeftini prenosni uređaj za prikupljanje podataka (DAQ) koji koristi virtualne

instrumente zasnovane na NI LabVIEW grafičkom programskom jeziku koji omogučavaju mjerenje i

analiziranje signala iz realnog svijeta.

NI myDAQ je idealan za istraživanje elektroničkih sklopova i mjerenja pomoću senzora. U

kombinaciji s NI LabVIEW na osobnom računalu učenici mogu analizirati i obraditi dobivene signale te

upravljati jednostavnim procesima bilo kada i bilo gdje.

1.2 MyDAQ Priključci

a) USB

1. USB – priključak

2. Plavi LED indikator

b) Audio ulaz/izlaz:

1. Audio ulaz

2. Audio izlaz

c) Napajanje:

1. 15V (napajanje 15V)

2. -15V (-napajanje 15V)

3. GND (masa)

d) Analogni ulazi/izlazi:

1. AO0: analogni izlaz

2. AO1: analogni izlaz

3. GND ( masa izlaza)

4. AI0 +: analogni ulaz 0, (pozitivni)

5. AI0 -: analogni ulaz 1, (negativni)

6. AI1 +: analogni ulaz 0, (pozitivni)

7. AI1 -: analogni ulaz 1, (negativni)

e) Digitalni ulazi/izlazi:

DIO: Digitalni ulaz/izlaz

1. GND (masa)

2. 5V: 5V (napajanje)

f) Digitalni multimetar:

1. HI: priključak za mjerenje napona i otpora (najviše 60V)

2. COM: (masa)

3. HI: priključak za mjerenje struje (najviše 1A)

2.2 myDAQ sklopovi

NI myDAQ ostvaruje funkcije analognog ulaza (AI), analognog izlaza (AO), digitalnog

ulaza i izlaza (DIO), audio, napona napajanja i digitalnog multimetra (DMM) u kompaktnom USB

uređaju.

a) Analogni ulaz (AI):

NI myDAQ ima dva ulaz kanala koja mogu biti konfigurirani ili kao visokoimpedancijski

diferencijalni naponski ulazi ili audio ulazi opće primjene. Samo jedan analogno digitalni konverter

(ADC) se koristi za uzorkovanje oba kanala, što znači, da su analogni ulazi multipleksirani.

Analogni ulazi mogu raditi na dva načina, u načinu za opću primjenu u kojem se mogu mjeriti

naponi do ±10 V signala i u audio načinu u kojem su ta dva kanala lijevi i desni stereo ulazi. Razina

ulaznog napona odgovara razini ulaza line zvučne kartice. Budući da analogni ulazi mogu biti

uzorkovani do 200 kS/s po kanalu mogu se koristiti i za uzorkovanje valnih oblika.

b) Analogni izlaz (AO):

NI myDAQ ima dva izlazni kanala koja mogu biti konfigurirani ili kao visokoimpedancijski

diferencijalni naponski ulazi opće primjene ili audio ulazi. Samo jedan analogno digitalni konverter

(ADC) se koristi za uzorkovanje oba kanala, što znači, da su analogni izlazi multipleksirani.

Analogni izlazi mogu raditi na dva načina, u načinu za opću primjenu u kojem se mogu generirati

naponi do ±10 V signala i u audio načinu u kojem su ta dva kanala lijevi i desni stereo izlazi. Budući

da analogni ulazi mogu biti uzorkovani do 200 kS/s po kanalu mogu se koristiti i za generiranje

valnih oblika.

c) Digital ulaz i izlaz (DIO):

NI myDAQ ima osam digitalnih ulaza and izlaza. Svaka linija može biti konfigurirani kao

programirani digital ulaz ili izlaz za opću primjenu ili se mogu ponašati kao ulaz ili izlaz s

posebnom primjenom za digitalna brojila koje tako tvore Programmable Function Interface (PFI).

d) Izvori napajanja:

NI myDAQ daje tri izvora napajanja: -15V, +15V i 5V. Izvori +15 V i –15 V se mogu

koristiti za napajanje analognih komponenti kao što su operacijska pojačala i linearni regulatori.

Izvor +5V se može koristiti za napajanje digitalnih komponenti kao što su logički sklopovi.

e) Digitalni multimetar (DMM):

Omogučava mjerenje napona (DC i AC), struje (DC i AC), otpora i pada otpora na diodi.

2. Eksperimentalna pločica

2.1 MyDAQ Software:

Driver koji podržava NI MyDAQ je NI ELVISmx koji koristi LabVIEW virtualni instrument

koji kontrolira NI MyDAQ uređaj.

1.2 Sučelje eksperomentalne pločice

Priključak za spajanje elemenata na NI MyDAQ sabirnicu.

Opis električne sheme:

Ulazno pojačalo U2B u spoju naponskog sljedila služi kao odvojno pojačalo čiji je ulaz

priključen na analogni izlaz (AO0) MyDAQ kartice. To pojačalo pobuđuje istivremeno oba sljedeća

operacijska pojačaja, U1A koje je pojačalo u neinvertirajućem spoju i pojačalo U1B koje je pojačalo

u invertirajućem spoju. Otpornikom R2 se mijenja pojačanje pojačala u neinvertirajućem spoju u

rasponu 1 do 11 a otpornikom R2b se mijenja pojačanje pojačala u invertirajućem spoju u rasponu 0

do -10.

2.1 Program:

Program je realiziran u grafičkom programskom jeziku LabVIEW I sučelje virtualnog

instrumenta ja prikazano an slici

Kod programa složen je pomoću blok dijagrama virtualnog instrumenta prema slici

Koraci programa

1. Kreiranje analognih ulaznih I izlaznih naponski kanala.

2. Pozivanje Start VI.

3. Piše jednu po jednu po jednu vrijednost podataka iz polja vrijednosti dok korisnik ne

pritisne tipku Stop ili dok ne nastupi pogreška. Simultano se izlazni posaci čitaju.

Vrijeme petlje je postavljeno na 100 ms.

4. Poziva Clear Task VI za brisanje zadatka. (Task)

5. Koristi skočni dijaloški prozor za prikaz pogreške ukoliko se neka pojavi.

3. Postupak ispitivanaja

3.1 Rad s programom za ispitivanje

Spojite ekaperimentalnu pločicu (PCB) na myDAQ karticu pomoću

konektora

Uključite myDAQ karticu spajajući USB kabl na PC.

Poktenite program

Odaberite mjesto na računalu gdje će biti pospremljeni mjerni podatci u TXT

format.

Mijenjajte vrijednosti ulaznog napona i promatrajte na grafičkom prikazu

promjenu izlazne vrijednosti napona u odnosu na promjenljive vrijednosti

ulaznog napona.

Ukoliko želite imati sistematizirani prikaz promjene izlaznog napona o

promijeni ulaznog napona mijenjalte ulazni napon slijedno u istim koracima

rzine napona.

Vrijedenost koraka treba ovisiti o iznosu pojačanja

o Npr. A=1 korak naponske razine 1 V

A=10 korak naponske razine 0,1 V

A=100 korak naponske razine 0,01 V

4.1 Obrada mjernih podataka u EXCELu

Otvortite spremljenu datoteku u EXCEL programu

Iz tablice podataka detaljno očitajte vrijednosti izlaznog napona uz određeni

ulazni napon

Pitanje: Zbog čega se vrijednost izlaznog napona mijenja uz nepromijenjeni ulazni

napon?

Za svaku skup vrijednosti izlaznog nona uz nepromijenjeni ulazni napon

izraćunajte srednu vrijednost napona.

Prokažite grafički ovisnost izlaznog o ulaznom naponu za različite vrijednosti

Pojačanja pojačala.

Odredite vrijednost pojačanja iz nastalog grafa.

Odredite vrijednost izlaznog napona pomaka.

Odredite vrijednost ulaznog napona pomaka.

Pitanje: Zbog čega nastaje napon pomaka ?

Izvršite korekciju mjerenih vrijednosti za napon pomaka.

Nactajte korigiranu statičku karakteristiku.

Odredite pogrešku usled nelinearnosti.

4. Mjerni razultati za neinvertirajući spoj pojačala

4.1 Mjerni razultati za neinvertirajući spoj pojačala

a) Prikaz sučelja tijekom mjerenja

b) Tablica mjernih vrijednosti

c) Grafički prikaz mjernih vrijenosti

B c

d) Prikaz mjernih vrijednosti izmjeren automatiziranim virtualnim instrumentom za mjerenje statičkih karakteristika

1. A = 20

2. A = 50

e) Prikaz mjernih podataka u EXCELu

Pojačalo pojačanja A=20

Vrijednosti dijela automatitiranih mjernih podataka prikazane u EXCELu izgledaju ovako

Ukoliko se eliminiraju podatci pri kojima je nastupilo zasičenje na izlazu pojačala tada se iz

dobivenog grafikona može odrediti pojačanja I napon pomaka pojačala.

Na osnovi jednadžbe linije trenda prikazane u EXCELu lako se vidi da je:

Pojačanje pojačala A = 19,7

Izlazni napon pomaka Uoffiz=28 mV

Ulazni napon pomaka je dakle Uoff ul=Uoff ul

A=28mV

19,7 = 1,4 mV.

Izračunate su vrijednosti unutar tolarancija tvorničkih karakteristika tog pojačala.

Pojačalo pojačanja A=50

Vrijednosti dijela automatitiranih mjernih podataka prikazane u EXCELu izgledaju ovako

Ukoliko se eliminiraju podatci pri kojima je nastupilo zasičenje na izlazu pojačala tada se iz

dobivenog grafikona može odrediti pojačanja i napon pomaka pojačala.

Na osnovi jednadžbe linije trenda prikazane u EXCELu lako se vidi da je:

Pojačanje pojačala A = 48,7

Izlazni napon pomaka Uoffiz= 74 mV

Ulazni napon pomaka je dakle Uoff ul=Uoff iz

A=74mV

48,7 = 1,5 mV.

Usporadbom s predhodnim mjerenjima uočava se da se izlazni napon pomaka povečao za

oko 2,5 puta jer je toliko puta povečalo pojačaanje pojačala dak se ulazni napon pomaka neznatno

povrćao što je u skladu s očekivanjima.

1. Zaključak

2. Literatura

Naziv

Izdavač godina izdanja ili link na internet