View
45
Download
3
Category
Preview:
DESCRIPTION
Számítógépes mérések fizikai kísérletekben. Dr. Almási Gábor Pécsi Tudományegyetem Fizikai Intézet Fizikai Informatika Tanszék. Tartalom. Előszó: sajátos szemlélet… Számítógépes ??? Kicsi a nagy ellen! Neumann, vagy Harvard? Mérések ??? Mit is lehet megmérni? Fizikai !!! - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Számítógépes mérések fizikai kísérletekben
Dr. Almási GáborPécsi Tudományegyetem
Fizikai IntézetFizikai Informatika Tanszék
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
2
Tartalom• Előszó: sajátos szemlélet…
• Számítógépes ???– Kicsi a nagy ellen!– Neumann, vagy Harvard?
• Mérések ???– Mit is lehet megmérni?
• Fizikai !!!
• Kísérletekben ???– Mérjünk, vagy számoljunk?
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
3
Előszó
• Egy feladat a békéscsabai KÖMAL táborból
(Gnädig Péter, Varga István):
„Mekkora kilövési szög esetében távolodik folyamatosan egy lövedék a kilövés helyétől?”
MathCAD megoldás
Origin megoldás
Analitikusan majd máskor…
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
4
Számítógépes (???)
Processzor technológiaNeumann elv főbb
elemei teljesülnek
Átlapolás
megvalósítható
Nem szimmetrikusak az
ALU bemenetei
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
5
Processzor technológia
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
6
Processzor technológia
Csővezeték elv (Pipeline):
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
7
Processzor technológia Miből származnak a problémák, avagy van-e a
Moore törvénynek negatív üzenete?
•Kompatibilitás
•Erőforrások ütemezhetetlensége
•Sokszálúság
•Virtualizáció
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
8
Processzor technológia
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
9
Processzor technológia (alternatívák)
Transmeta CrusoePIC 16F84
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
10
Processzor technológia (összevetés)
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
11
Processzor technológia (alternatívák)
Vissza a kezdetekhez…(i8051 klón: ADuC816)
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
12
Érzékelők, mérőeszközök
• Idő mérése (ez nem lehet probléma, lásd később)• Feszültség és áram mérése : AD konverterek
– Egy meggyőző példa: AD9461 16bit (~80dB S/N 130MS/s!) 200$
– Egy másik véglet: AD9480 8bit (~45dB S/N 250MS/s) 20$
– És végül egy harmadik: AD7731 24bit (~125dB S/N 10kS/s) 10$
• Hőmérséklet mérése– ADT7486A (16bit 2 csatorna) 2$
• Nyomás mérése (piezo szenzor, hőmérséklettel együtt)– MS5540B felbontás 0.1 mbar, konverziós idő 30ms
mérési tartomány 10-1100mbar
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
13
Mérések(???)
Gyorsulás mérése (egy ismerős elrendezés…)
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
14
A gyorsulás közvetlen mérése• A gyorsulás közvetlenül is mérhető!
(Diákolimpia 2007)
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
15
Gyorsulás (Analog devices)
• ADIS16203 inklinométer (0.025 felbontás!)
• Sporttudományok• Vibrációanalízis• Járművek biztonsága• Termékek minősítése
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
16
Gyorsulás (Freescale)
Játékautó akadálynak ütközik
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
17
Gyorsulás (Freescale)
Sportsérülések során érzékelt gyorsulásértékek
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
18
Mágneses indukció (Hall effektus) (Analog Devices)
Szenzor nemlinearitás a mágneses tér függvényében
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
19
Fényintenzitás (Texas)
Programozható erősítés, PWM kimenet
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
20
Mérések (???), kísérletekben (???)
Mire jók a Maxwell-egyenletek?
Röntgen lézer energiatároló kondenzátorának meghatározása
Mérőeszköz:
FLEXPDE (www.pdesolutions.com)
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
21
Alkalmazás I. (PPLN)
Periodikusan polarizált LiNbO3 (PPLN) kristályok és ezeken alapuló nemlineáris optikai eszközök (frekvenciakétszerezők, optikai parametrikus oszcillátorok és erősítők) előállítása
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
22
Alkalmazás I. (PPLN)
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
23
Alkalmazás I. (PPLN)
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
Title
Number RevisionSize
B
Date: 11-Sep-2002 Sheet of File: E:\Munkak\Linbo\PCB\Linbo.Ddb Drawn By:
BUSY1
FRSTDATA2
CO
NV
ST3
CS4
RD5
WR6
SL1
7SL
28
SL3
9SL
410
H/S
SE
L11
AGND12
AGND17
VIN4B13VIN4A
14 VIN3B15
VIN3A16
VIN2B18VIN2A
19VIN1B20VIN1A
21
STBY22
VR
EFG
ND
23V
RE
F24
AV
DD
25
AG
ND
26
INT
/EX
T C
LK
27
CL
KIN
28
DB1129
DB10 30
DB931
DB8 32
DB733
DB634
DV
DD
35
VD
RIV
E36
DG
ND
37
DB538
DB439
DB3 40
DB241
DB1 42
DB043
EOC44
U6
AD7864
D1/D9 1
D2/D102
D3/D11 3
D44
D5 5
D66
D77
A0 8
A19
WR 10
CS11
DG
ND
12
REFIN13
AG
ND
14
CLR15
LDAC16
RE
FGN
D17
REFOUT18
VSS
19
VOUT20
RFB21
ROFS22
VD
D23
D0/D824
U10
MAX530
OC1
C11
1D2
1Q19
2D3
2Q18
3D4
3Q17
4D5
4Q 16
5D6
5Q15
6D7
6Q 14
7D8
7Q13
8D9
8Q12
U3
SN74HC573
A010
A19
A28
A37
A46
A55
A64
A73
A825
A924
A1021
A1123
A122
CS120
CS226 WE27
OE22
D011
D112
D213
D3 15
D416
D5 17
D618
D719
U4
6164
Vin1
GN
D2
+5V3
U57805
VCC
D0D1D2D3D4D5D6D7
D0D1D2D3D4D5D6D7
Vin2
GN
D1
-5V3
U87905
C1+1
C1-3
C2+4
C2-5
Vs+2
Vs-6
VCC16
GND 15
T1IN11
T1OUT14
T2IN10 T2OUT 7
R1OUT12
R1IN13
R2OUT9 R2IN 8
U12
MAX232
OC1
CLK11
1D2
1Q19
2D3
2Q18
3D4
3Q 17
4D5
4Q16
5D6
5Q 15
6D7
6Q14
7D8
7Q13
8D9
8Q12
U2
SN74HC574
4
56 U1B
SN74HC32
12
1311 U1D
SN74HC32
VIN8
FDBK7
SHTDN3
TAP6
SENS 2
VOUT1
ERR5
U9
SN74HC08
PB0(T0)1
PB1(T1)2
PB2(AIN0)3
PB3(AIN1)4
PB4(SS)5
PB5(MOSI)6
PB6(MISO)7
PB7(SCK)8
RESET9
PD0(RXD)10
PD1(TXD)11
PD2(INT0)12
PD3(INT1)13
PD414
PD5(OC1A)15
PD6(WR)16
PD7(RD)17
XTAL218
XTAL119
(A8)PC021
(A9)PC1 22(A10)PC2
23(A11)PC324
(A12)PC425(A13)PC526
(A14)PC6 27(A15)PC7
28
OC1B29
ALE30
ICP31
(AD7)PA732(AD6)PA633
(AD5)PA534(AD4)PA435
(AD3)PA3 36(AD2)PA2
37(AD1)PA1 38(AD0)PA0
39U7
AT90S4414(40)
1
23U11A
SN74HC004
56U11B
SN74HC00
9
108 U11C
SN74HC009
108 U1C
SN74HC32
1
23 U1A
SN74HC32
GNDA0
D0D1D2D3D4D5D6D7
D0D1D2D3
A0
VCC
VCC
VCC
GND
GND
VEE
VCC
C184,7uF
C174,7uF
C1910uF
C2110uF
C20
10uF
VCC
VCCGND
GND
162738495
J2
DB9
X1
7,37
28M
Hz
C1022pF
C922pF
C15100nF
C27100nF
C4100nF
C5100nF
C8
100nF
C2
100nF
C7
100nF
C23100nF
C13
100nF
C25
100nF
C6100nF
C16100uF
C28100uF
C14100uF
C26100uF
C3
10uF
C110uF
C2210uF
C12
10uF
C24
10uF
R2
10
R110k
GND
VCC
VEE
+12V
-12V
+12V
GND
GND
GND
GND
GND
GND
D0D1D2D3D4D5D6D7
A0
VCC
CONV
LDAC
LDACCONV
GND
GND
RXDTXD
GNDVCCRES
U13
MCP130DGND VCC
C11
100nF
GND
GND
VCC
TXD
RXD
GND
123
J4
POWER
12
J1
Ain
12
J3
Aout
EO
C
EOCFRST
FRST
R3
10k
123456789
10
J5
PROG
GND
VCC
RESET
RESET
5 67
U14BNE5532
3
21
84
U14ANE5532
VEE
VCC
PecsBesenyo 1/47627
V 1.00
HK-TRONIK
Linbo waveform generator
1
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
24
Alkalmazás II.(Automatikus Drift Kompenzáció)
Alternatív mérési lehetőség: Idő-amplitúdó konverzió szubnanoszekundumos felbontással
2008.03.30 51. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét
25
„A macskákkal töltött idő soha nem haszontalan.” Sigmund Freud
Bizonyítandó:
„A fizikával töltött idő soha nem haszontalan.”Ismeretlen szerző
Recommended