3. Приклад виконання роботи

1. Пристрій "LPT_Sensor_10h" під’єднуємо до комп’ютера за допомогою стандартного кабелю принтера, вмикаємо живлення плати (напруга 4,5 В, полярність «+»). Запускаємо керуючу програму „LPT_Sensor_10s” на виконання.

2. Тумблером S2 на платі пристрою встановлюємо значення режиму „Т”, в якому сигнал на АЦП подається з термосенсора.

3. Зчитуємо два значення напруги з термосенсора командою „Зчитати_U” при розміщенні сенсора на пристрої в початковому положенні. Для кожного виміру в звіт записуємо отримані значення U_Bit, U_d та U (рис. 3.1):

U_Bit = 1001 0010 1011, U_d = 2347, U=1.4328 В.

Оскільки резистивний дільник зменшує напругу з термосенсора в k_U=2.18 разів (для пристрою „LPT_Sensor_10h_1”), тому дійсна напруга на виході термосенсора

U_T = U ∙ k_U = 1.4328  ∙ 2.18 = 3.1235 В.

На основі формули (1.3) абсолютна температура сенсора

T=U_T / k_T = 3.1235 В / 0.01 В/ºК = 312.35 ºК.

У градусах Цельсія

T_С= T – 273 = 312.35 ºК – 273 =39.35ºС.

Рис. 3.1. Фрагмент форми програми при зчитуванні значень напруги з термосенсора

4. Вимірюємо з допомогою сенсора температуру нагрівача у часі t. Тумблером S1 вмикаємо нагрівач сенсора два рази: на 1 с та 1 с, інтервал між нагріванням вибираємо рівним 1 с. Виміри проводимо при частоті дискретизації f_d = 50 Гц, відповідно час дискретизації Time_Discret=20 мс. Кількість точок Q_I =401, тобто номер виміру i=1,... ,Q_I. Отриману екранну форму з графіком напруги на вході АЦП U_N(t) вставляємо у звіт (рис. 3.2), залежність U_N(t) зберігаємо у файлі. На основі значень U_N(t) обчислюємо Q_I=401 значень дійсної напруги U_NT(t) на виході термосенсора (рис. 3.3). Враховуючи зв’язок напруги на сенсорі та його температури, розраховуємо на основі U_NТ(t) залежність T_СN(t) температури у градусах Цельсія від часу (рис. 3.4). Приклад розрахунку для перших 10 вимірів показано в таблиці 3.1.

Рис.1. Нагрів термосерсора

Рис. 3.2. Залежність напругина вході АЦП від часу U_N(t) при короткочасному нагріванні термосерсора

Рис. 3.3. Залежність напруги на виході термосенсора від часу U_NТ(t) при короткочасному нагріванні термосерсора

Рис. 3.4. Залежність температури термосенсора від часу Т_СN(t) при короткочасному нагріванні термосерсора

Таблиця 3.1

Розрахунок значень температури при короткочасному нагріванні

i	t, с	UN, В	UNT, В	TN, К	TCN, °С
1	0.00	1.3742	2.9958	299.576	26.576
2	0.02	1.3742	2.9958	299.576	26.576
3	0.04	1.3742	2.9958	299.576	26.576
4	0.06	1.3742	2.9958	299.576	26.576
5	0.08	1.3742	2.9958	299.576	26.576
6	0.10	1.3742	2.9958	299.576	26.576
7	0.12	1.3742	2.9958	299.576	26.576
8	0.14	1.3742	2.9958	299.576	26.576
9	0.16	1.3742	2.9958	299.576	26.576
10	0.18	1.3736	2.9944	299.445	26.445

5. Виміряємо за допомогою сенсора температуру нагрівача у часі t при тривалолому нагріванні. Тумблером S1 вмикаємо нагрівач сенсора через 3 с після команди „Пуск” на час t_N=35 с. Виміри проводимо при частоті дискретизації f_d = 2 Гц (кількість точок Q_I =201). Отриману екранну форму з графіком напруги на вході АЦП U_S(t) вставляємо у звіт (рис. 3.5), залежність U_S(t) зберігаємо у файлі. (Наступний порядок дій аналогічний до п.4).

6. Визначаємо основні параметри АЦП (див. п. 1.2.2).

Рис. 3.5. Залежність напругина вході АЦП від часу U_N(t) при тривалому нагріванні термосерсора

7. Визначаємо статичні характеристики пристрою на основі параметрів АЦП (розрахунки провести самостійно; спочатку записати формулу, потім підставити в неї числові значення величин, виконати обчислення і записати результат).

8. Визначаємо динамічні характеристики термосенсора на основі залежності U_N(t) (рис. 3.2) графічно, а також на основі числових значень U_N(t) (записати отримані значення t_max, t_min).

9. Для програмного моделювання сигналів встановлюємо перемикач „Simulation/ Модель”, на формі „ADC_Simulation/ АЦП_Моделювання” перемикачем S2 вибираємо режим „Т” (термосенсор). Встановлюємо згідно варіанту середнє значення вхідної напруги U_S=0.4 В, амплітуду випадкової складової напруги U_RndS=0,1 В, час дискретизації – 50 мс. Зчитуємо командою „Пуск” два графіки залежностей: U₁₀(t) та U₁₀₀(t), для 10 та 100 точок відповідно (рис. 3.6).

а)

б)

Рис. 3.6. Фрагменти форми програми з графіками, отриманими в режимі моделювання: а) U₁₀(t) ; б) U₁₀₀(t)

Отримані графіки записуємо у файли, відкриваємо їх в MS Excel і обчислюємо:

1) середні значення U_C10 = 0.39700 В; U_C100=0.39726 В;

2) середні квадратичні відхилення U_S10 =0.02685 В; U_S100.= 0.02789 В.