Anglicky v odborných předmětech"Support of teaching technical subjects in English“

Výukový program: Mechanik elektrotechnik

Název programu: II. ročník Číslicová technika Analogová a číselná reprezentace veličin

Vypracoval: Mgr. Holman Pavel

Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/04.0002

je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem

České republiky.

Číselné soustavy

Analogová a číselná reprezentace veličin

Úvodem si dovolím provést srovnání analogové a číslicové techniky.

Pokud si budeme vybírat mezi analogovým (ručkovým) měřícím přístrojem a digitálním měřícím přístrojem? Který si zřejmě vybereme?

Vybereme si digitální,protože má nesporné výhody. Pokud budeme měřit např. el. proud, bude ručka analogového ampérmetru úměrná měřenému napětí.

Pokud chceme údaj změřit, musíme porovnat polohu ručky se stupnicí.

Analogová a číselná reprezentace veličin

Stupnice je rozdělena na dílky, které odpovídají určité části rozsahu přístroje. Jeden dílek odpovídá určité hodnotě (např. 1 dílek = 100mA).

Proto musíme skutečnou hodnotu měření veličiny jenom odhadnout.

Pokud bude stejný údaj měřit někdo jiný, muže odhadnout na stupnici jinou hodnotu.

Pokud však změříme el. proud číslicovým ampérmetrem, údaj o hodnotě proudu je dán skupinou číslic na displeji digitálního přístroje.

Zobrazení je tedy jednoznačné a ať naměřený údaj přečte kdokoliv, údaj bude stále stejný. Další výhodou číslicových měřicích přístrojů bývá automatické nastavení nejvýhodnějšího pracovního rozsahu a správné zobrazení znaménka měřené veličiny.

Analogová a číselná reprezentace veličin

Lze konstatovat, že číslicové zobrazení měřené veličiny je přesnější.

Analogový údaj proti tomu mnohdy rychleji vnímáme a posuzujeme. Např. údaj o čase na ručičkových hodinkách vyhodnocujeme často snadněji než na hodinkách s číslicovým displejem.

Analogové veličiny jsou spojitou funkcí času (např. el. napětí).To znamená, že každá analogová veličina může v libovolném intervalu nabývat nekonečného množství hodnot. Při zpracování analogového signálu dochází vlivem nedokonalosti materiálů a vnějšího prostředí ke zkreslení či jiné degradaci signálu. Hlavní je, že se hodnota nemění skokově a má v každém okamžiku konečnou hodnotu.

Analogové veličiny se měří a zpracovávají pomocí analogových obvodu. Analogové veličiny (el. napětí, el. proud). lze měřit číslicovými přístroji.

Analogový signál se musí uvnitř přístroje převést na číslicový signál a ten dále zpracovat.

Analogové a číslicové zobrazení signálu

Měřené fyzikální veličiny, které se vyskytují v našem okolí jsou téměř vždy analogové (teplota, tlak, el. napětí, el. proud).

Obvody, které zpracovávají signály, dělíme na dvě základní skupiny:1. Analogové obvody.2. Číslicové obvody.

Analogové obvody. Zpracovávají signály, které jsou funkcemi času a v čase jsou spojité, tzn. Že se mění plynule. Jsou to např. zvukové vlny, světelná záření, teplota okolí, nebo třeba již zmiňovaný napěťový signál jako funkce času, který je také analogový.

Spojitý analogový signál

2. Číslicové obvody. Zpracovávají nejčastěji signály dvouhodnotové. Tyto signály nazývámedvojkové, binární nebo také logické.

Dvojkový signál je dán kombinací takového poctu bitu, aby bylo možné s dostatečnou přesností analogový signál reprezentovat signálem číslicovým.

Na obrázku je znázorněn příklad dvojkového signálu pomocí čtyř bitů. Vidíme, že existuje konečný počet úrovní, reprezentovaný skupinou nul a jedniček k zobrazení hodnot napětí.

Příklad číslicového úrovňového signálu

Analogové a číslicové zobrazení signálu

Rozdělení analogových měřicích přístrojů

Podle veličiny, kterou měřicí přístroje měří, rozlišujeme:

voltmetry – měří elektrické napětí,ampérmetry – měří elektrický proud,ohmmetry – měří elektrický odpor,wattmetry – měří elektrický výkon,elektroměry – měří práci (energii) elektrického proudu,kmitoměry – měří kmitočet elektrického proudu,fázoměry – měří účiník (cos Φ),galvanometry – měří velmi malé proudy, napětí a náboje.

Podle způsobu měření rozdělujeme na přístroje měřicí:

jednu elektrickou veličinu v ustáleném stavu (např. proud, napětí, ...),

součet a rozdíl elektrických veličin (např. trojfázový elektroměr, rozdílový voltmetr, ...),

součin elektrických veličin (např. wattmetr),

podíl elektrických veličin (např. ohmmetr),

časový integrál elektrických veličin (např. elektroměr).

Podle použití rozlišujeme měřicí přístroje:

Rozváděčové – jsou trvale namontovány v rozváděčích, rozvodnách či velínech. Slouží k nepřetržitému měření.Přenosné (montážní) – užívají se k dílenskému měření, zpravidla se konstruují jako univerzální (měří více veličin).Laboratorní – slouží k přesnému měření v laboratořích a zkušebnách.Etalony – jsou nejpřesnější přístroje, používají se k ověřování laboratorních přístrojů.

Podle provedení měřicího ústrojí :magnetoelektrické,feromagnetické,elektrodynamické a ferodynamické,indukční,elektrostatické,tepelné,vibrační.Podle typu ukazatele :ručkové – výchylka je ukazována ručkou – jsou nejběžnější,se světelnou stopou – na stupnici dopadá světelný paprsek odražený od zrcátka umístěného na otočném ústrojí,zapisovací (registrační) – výchylka je graficky zaznamenávána perem na pás papíru,vibrační – výchylka je realizována rozkmitáním ocelových jazýčků.

Rozdělení analogových měřicích přístrojů

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 1 000 Kč

Jaký přístroj měří elektrické napětí?

a) Ampérmetr

b) Ohmmetr

c) Voltmetr

d) Fázoměr

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 2 000 Kč

Jaká je základní jednotka elektrického proudu?

a) Ampér

b) Ohm

c) Volt

d) Watt

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 3 000 KčPři zpracování jakého signálu dochází

vlivem vnějších podmínek ke zkreslení či jiné jeho degradaci?

a) Číslicového

b) Binárního

c) Digitálního

d) Analogového

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 5000 Kč

Číslicové obvody zpracovávají nejčastěji signály

a) Desítkové

b) Analogové

c) Dvojkové

d) Šedesátkové

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 10 000 Kč

Převeďte: 100 mA = ??? A

a) 1,0 A

b) 0,1 A

c) 10 A

d) 0,01 A

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 20 000 Kč

Jaké měřící přístroje slouží k nepřetržitému měření?

a) Etalony

b) Rozvaděčové

c) Laboratorní

d) Přenosné

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 50 000 Kč

Podíl elektrických veličin měří

a) Voltmetr

b) Ohmmetr

c) Wattmetr

d) Ampérmetr

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 100 000 Kč

Měřené fyzikální veličiny, které se vyskytují v našem okolí jsou

a) Analogové

b) Číslicové

c) digitální

d) Logické

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 200 000 Kč

Jaké měřící přístroje jsou nejpřesnější?

a) Etalony

b) Rozvaděčové

c) Laboratorní

d) Přenosné

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 500 000 Kč

Jaké měřící přístroje měří velmi malé proudy, napětí a náboje?

a) Wattmetry

b) Fázoměry

c) Galvanometry

d) Kmitoměry

Aktivita pro žáky – Milionář

Otázka za 1 000 000 Kč

U kterých analogických měřících přístrojů je výchylka graficky zaznamenávána perem na pás papíru?a) u ručkových měřících přístrojů

b) U měřících přístrojů se světelnou stopou

c) U registračníchd) U vibračních

KONEC HRY

Aktivita pro žáky – povinné dva snímkyÚkol, test, otázky … .

Mužík, J. Management ve vzdělávání dospělých. Praha: EUROLEX BOHEMIA, 2000. ISBN 80-7361-269-7.

Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost, ESF 2007 – 2013. Dostupné na: http://

www.msmt.cz/eu/provadeci-dokument-k-op-vzdelavani-pro-konkurenceschopnost ANTOŠOVÁ,M., DAVÍDEK. V. Císlicová technika.Ceské Budejovice: KOPP, 2004. ISBN 80-7232-206-0. JANSEN, H., ROTTER, A. A KOL. Informacní a telekomunikacní technika. Praha: EUROPA- SOBOTÁLES cz.,2004. ISBN 80-86706-08-7. Pecina, J. Ing. PaedDr. CSc.; Pecina, P. Mgr. Ph.d. Základy císlicové techniky. Brno:

Použitá literatura