Aparat de măsură faradmetru numeric

1 Introducere

Importanţa aparatelor de măsură numerice. Avantaje şi dezavantaje faţă de aparatele analogice.

CI ale unui AMN lucrează cu semnale analogice, dar toate celelalte blocuri lucrează cu semnale numerice .

Semnalele analogice pot fi măsurate direct cu aparate relativ simple, însă sunt sensibile la imperfecţiunile căilor de transmisie şi de prelucrare(pierd din precizie după fiecare operaţie deoarece informaţia este grefată pe amplitudine).

Semnalele numerice sunt sub formă de impulsuri şi au informaţia grefată pe durată şi pe poziţia impulsurilor în timp(SN oferă o mai mare flexibilitate în utilizare(operaţiile de calcul, numărarea, multiplexarea, transmisia se fac mult mai comod decât în analogic, iar în cursul acestor prelucrări precizia mărimii primare se conservă).

CN(circuitele numerice) lucrează pe principiul totul sau nimic(structuri foarte simple în circuitele de bază).

Cu CN de bază(porţi, codificatoare/decodificatoare, multiplexoare, bistabile, numărătoare, registre, operatori logico-aritmetici, automate programabile, circuite de conversie a datelor) se pot construi o mare varietate de AM.

CN permit implementarea de funcţii din ce în ce mai complexe pe acelaşi cip(micşorarea gabaritului AM şi reducerea preţului de cost.

Viteza de lucru a unui procesor modern este de aproximativ 1000MHz(frecvenţă de ceas).

Concluzii:

Avantaje:

- AMN pot atinge viteze mult mai mari decât cele analogice deoarece au răspunsul independent de amplitudinea semnalului ce poartă mărimea de măsurat(x).

- AMN sunt mai robuste(rezistente la şocuri şi vibraţii).

- AMN pot funcţiona în orice poziţie.

- AMN sunt uşor integrabile în sistemele de măsurare-reglare conduse de calculator.

Dezavantaje:

-AMN nu permit sesizarea rapidă a tendinţei de evoluţie a mărimii de măsurat(x) şi nici realizarea de scări neliniare.

Circuite logice fundamentale utilizate în AMN

-AMN au elemente şi blocuri comune(FI,N,P,BC). La baza acestora stau circuite simple numite circuite logice (circuite numerice).

-Denumirea unui sistem de numeraţie se face după baza(B) utilizată.

-Sistemul de numeraţie cu B=2 se numeşte sistem binar şi este generalizat în toate sistemele numerice de calcul.

-Pe întreg lanţul de măsură al AMN precum şi pentru comunicaţiile cu echipamente periferice sau calculatoare se utilizează sistemul binar şi numai la ieşire rezultatul trebuie afişat în sistem zecimal.

-Realizarea fizică a elementelor ce utilizează sistemul binar are soluţii practice foarte simple.

-Algebra booleană atribuie cifrelor 0 şi 1 semnificaţia de fals respectiv adevărat şi în 1938 Shannon o aplică la studiul circuitelor de comutaţie.

Principalii parametri ai circuitelor logice sunt:

-Tensiunea de alimentare(Ucc(TTL)=5V;Udd(CMOS)=3..15V).

-Tensiunile de intrare şi ieşire pentru nivelele 0 şi 1 logic.

-Impedanţa de intrare(Zi) şi de ieşire(Zo).

-Timpii de propagare(timpi de întârziere). Caracterizează răspunsul circuitului la aplicarea unui semnal treaptă de intrare.

-Puterea disipată=puterea medie consumată în stările 0 şi 1 logic ale unei singure unităţi logice din capsula respectivă.

-Imunitatea la zgomote=capabilitatea circuitelor numerice de a nu suferi basculări false sub acţiunea tensiunilor perturbatoare prezente la intrare.

-FAN-IN=încărcarea produsă de intrările circuitului exprimată în unităţi convenţionale.

-FAN-AUT=numărul de intrări pe care le poate comanda ieşirea circuitului.

2.TEMA PROIECTULUI

Tema proiectului este aparat de măsură de tip cronometru(faradmetru numeric) care să măsoare capacităţi în gamele 20uF, 2uF, 20nF, 2nF cu o precizie de 0,5%.

Posibilitatea măsurării unui interval de timp pe cale numerică este exploatată şi la măsurarea unor parametri de circuit legaţi de timp, cum sunt R,L,C, sau defazajul φ.