صفحه 1:
99
و ۱
۱
گروه مهندسی پیوسیستم
ابزار اندازه گیری و کنترل
Instrumentation and Control
فصل ههارم:
ابزارهاى دقيق ثبت ديجيتال
مدرس:
دكتر كاوه ملازاده
صفحه 2:
0 در طی دو دهه اخیر پیشرفت زیادی در توسعه ابزار
دقیق دیجیتال صورت گرفته است. ترکیب ابزارهای
آنالوک با پردازش دیجیتال که از طریق تبدیل آنالوک به
دیجیتال صورت می گیرد. به دلیل مزایای پردازش
بیتال اطلاعات آتالوگ, ابعاد جدیدی به هر دو زمینه
تحليل مهندسی و کنترل فرایند اضافه کرده است.
3
0 سیستم GILT 9 دیجیتال از طریق اتصال
(اینترفیس)/0) با هم ارتباط برقرار می کنند. عضو
کلیدی این اتصال, که از سیستم آنالوگ اطلاعات می
كيرد و به سیستم پردازش سیگنال اطلاعات می دهد.
میدل ( مین ا2) هن Can) B/D (Barco
صفحه 3:
يك سيستم ابزار دقيق آنالوك-د
0
2 2 Processing
3 Storage
E Transmission
Process
۸0 Digital system
Analog system
interlace
صفحه 4:
0 سیستم های دیجیتال حاوی تعداد زیادی دروازه های منطقی (عسب عبس) هستند که مانند
سوییج عمل می کنند و می توانند خاموش یا روشن باشند. چون دروازه های منطقی تنها دو حالت
دارند. لذا کلمات دیمیتال از المان هاى دوتايى تشكيل شده اند كه به آنها بيت (0آ) كويند. بيتد
هايا صفرند براى حالت خاموش و يا يك هستند براى حالت روشن.
© يك كلمه ديجيتال با آرايش عا بيتى يعنى ٠١١١ را در نظر بكيريده
10۹0
mal ۳ اهمه یدنه
صفحه 5:
0۳۹
Ox x2?
4 © 0 0
1 هو ربب
صفحه 6:
۵ با تومه به جدول زیر یک کلمه ۴ بیتی به اندازه 21 یا شانزده ملات شمارش دارد. ماکزیمم
عددی که میتوان با یک کد ۴ بیتی بدست آمرد برابر ۱۵ است. در مللت کلی, ماکزیمم عددی که
می توان از یک کد ه بیتی بدست آورد برابر است باء (1 - 0627
۱ ةللذ الها Cou
0 6 + 0 + 0 0 0 0 0
۱ 6 + 060+ م 1 م0 0 0
2 + ۵ + 0 0 1 0 0
2 + 0 1 1 0 0
oO 0 0 0 0
صفحه 7:
Analog
@rrdouur t One (B/D) ۲ لح
0
Antialias Sampling Quantization
Filtering
Analog
Out
DAC Analog ee
Hold Filtering
Digital
0 ها Bocdoque (D/P) 9
,15 ,2,7,0 ماو دوه
صفحه 8:
(One anaes)
0 ولت. مترهای دیجیتال به جای اینکه با هرکت عقربه مثل حالت آنالوگ میزان ولتاژ را نشان
دهند. با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال, ولتاژ را با اعداد نوری نمایش می دهند.
0 ملت مترهای دیجیتال مزایای زیادی مثل سرعت قرائت. افزایش raw تفکیک پذیری بهتر و
توانایی انجام عمل خودکار نسبت به انواع آنالوگ دارند.
صفحه 9:
۰ سیستم های ثبت اطلاعات (دیتالاگرها) از سه بخش تشکیل شده است: 1.
ولت. متر دیجیتال (پردازنده), ۳. ثبت کننده (ثبات)
© ديتالاكرها را می تمان برای 258
خروجی تعداد زیادی مبدل (۱۰۰۰ یا
بیشتر) با نرخ نمونه برداری متناسب با
توان ولت متر دیجیتال و درجه تفکیک
مورد نیاز به کار برد.
صفحه 10:
aed RYE (2 OCC) BCA) WEE CRT UCN)
0 سیستم های اغذ داده شبیه سیستم های ثبت داده هستند که در آن ها تعداد زیادی از مبدل های
ورودی پذیرش شده و به طور خودکار پردازش می شوند.
۵ تفاوت سیستم های اغذ داده با دیتالاگرها:
.١ سيستم های اغذ داده ها به مراتب سریع
ترند (نرغ نمونه برداری ۲۰۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰۰ نمونه
در ثانيه).
نا. سيستم هاى اخذ داده. داراى نرم افزار
اضافى و توانايى يردازش كرافيكى براى هر دو
منظور يردازش اطلاعات و كيفى كردن كزارش
نمايش كرافيكى نتايج است.
صفحه 11:
0 سیستم های اخذ داده مبتنی بر کامپیوتر, کارت ها یا مدارهایی هستند که داخل کامپیوتر قابل
نصب است و دارای اجزای زیر می باشند:
.١ مدار هماهنگ کننده سیگنال. ۲. مبدل آنالوگ به دیجیتال, ۳. میکروکنتیلر با حافظه. عا. يورت
ها (درگاه های) ارتباطی و ۵. نرم افزار (به منظور شناسایی کارت توسط کامپیوتر)
صفحه 12:
0 اسیلوسکوپ های دیجیتال علاوه بر قابلیت نمایش سیگنال. قابلیت ذفیره سازی مداوم و
پردازش سیگنال ورودی را دارا می باشد.
صفحه 13:
دانشگاه کردستان
دانشکده کشاورزی
گروه مهندسی بیوسیستم
ابزار اندازه گیری و کنترل
Instrumentation and Control
فصل چهارم:
ابزارهای دقیق ثبت دیجیتال
مدرس:
دکتر کاوه مالزاده
مقدمه
oدر ط0ی دو ده0ه اخير پيشرف0ت زيادی در توسعه ابزار
دقيق ديجيتال ص0ورت گرفت0ه اس0ت .ترکيب ابزارهای
آنالوگ ب0ا پردازش ديجيتال ک0ه از طريق تبديل آنالوگ به
ديجيتال ص0ورت م0ي گيرد ،ب0ه دليل مزايای پردازش
ديجيتال اطالعات آنالوگ ،ابعاد جديدی ب0ه ه0ر دو زمينه
تحليل مهندسی و کنترل فرايند اضافه کرده است.
oس00يستم آنالوگ و ديجيتال از ط0ريق اتصال
(اينترفيس) A/Dب0ا ه0م ارتباط برقرار م0ي کنند .عضو
کليدی اين اتص0ال ،ک0ه از س0يستم آنالوگ اطالعات مي
گيرد و ب0ه س0يستم پردازش س0يگنال اط0العات م0ي دهد،
مبدل ) A/D (Analogue to Digital Converterاست.
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
1
یک سیستم ابزار دقیق آنالوگ-دیجیتال
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
2
کدهای دیجیتال
oس0يستم های ديجيتال حاوی تعداد زيادی دروازه های منطق0ی ( )Logic gatesهس0تند ک0ه مانند
س0وييچ عم0ل م0ي کنن0د و م0ي توانن0د خاموش يا روش0ن باشند .چون دروازه های منطق0ی تنه0ا دو حالت
دارن0د ،لذا کلمات ديجيتال از المان های دوتايی تشکيل شده ان0د ک0ه ب0ه آنه0ا بيت ( )bitگويند .بيت0
ها يا صفرند برای حالت خاموش و يا يک هستند برای حالت روشن.
oيک کلمه ديجيتال با آرايش 4بيتی يعنی 1011را در نظر بگيريد:
1011
)Least significant bit (LSB
)Most significant bit (MSB
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
3
کدهای دیجیتال
3
2
0
2
1 0 1 1
1
2
2m 1
2
2
=Weight of MSB
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
4
کدهای دیجیتال
4
oب0ا توج0ه ب0ه جدول زی0ر يک کلم0ه 4بيت0ی ب0ه اندازه 2يا شانزده حال0ت شمارش دارد .ماکزيمم
عددی ک0ه ميتوان ب0ا يک ک0د 4بيت0ی بدس0ت آورد برابر 15اس0ت .در حال0ت کل0ی ،ماکزيم0م عددی که
مي توان از يک کد nبيتی بدست آورد برابر است باC (2n 1) :
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
5
فرآیندهای تبدیل سیگنال
Analogue to Digital (A/D)
conversion
Digital to Analogue (D/A)
conversion
6
– دانشگاه کردستان0 گروه مهندسی بیوسیستم- ابزار اندازه گیری و کنترل
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
ولت مترهای دیجیتال ()Digital voltmeters
oول0ت 0مترهای دیجیتال ب0ه جای اینک0ه ب0ا حرک0ت عقرب0ه مث0ل حالت آنالوگ میزان ولت0اژ را نشان
دهند ،با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال ،ولتاژ را با اعداد نوری نمایش می دهند.
oول0ت مترهای دیجی0تال مزایای زیادی مث0ل س0رعت قرائ0ت ،افزای0ش ص0حت ،0تفکی0ک پذیری بهتر و
توانایی انجام عمل خودکار نسبت 0به انواع آنالوگ دارند.
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
7
سیستم های ثبت اطالعات ()Data loggers
oس0یستم های ثب0ت اط0العات (دیتاالگره0ا) از س0ه بخ0ش تشکی0ل شده اس0ت .1 :اس0کنر ی0ا پویشگر.2 ،
ولت 0متر دیجیتال (پردازنده) .3 ،ثبت کننده (ثبات)
oدیتاالگره0ا را م0ی توان برای ثبت0
خروج00ی تعداد زیادی مبدل ( 1000یا
بیشت0ر) ب0ا نرخ نمون0ه برداری متناس0ب با
توان ول0ت مت0ر دیجیتال و درج0ه تفکیک
مورد نیاز ،به کار برد.
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
8
سیستم های اخذ (تحصیل) داده ()Data acquisition systems
oس0یستم های اخ0ذ داده شبی0ه س0یستم های ثب0ت داده هس0تند ک0ه در آ0ن ها تعداد زیادی از مبدل های
ورودی پذیرش شده و به طور خودکار پردازش می شوند.
oتفاوت سیستم های اخذ داده با دیتاالگرها:
.1س0یستم های اخ0ذ داده ه0ا ب0ه مرات0ب سریع
ترن0د (نرخ نمون0ه برداری 20000ت0ا 250000نمونه
در ثانیه).
.2س0یستم های اخذ داده ،دارای نرم افزار
اضاف0ی و توانای0ی پردازش گرافیک0ی برای هر دو
منظور پردازش اطالعات و کیفی کردن گزارش
نمایش گرافی0کی نتایج است.
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
9
سیستم های اخذ داده مبتنی بر کامپیوتر ()PC-based data acquisition systems
oسیستم های اخ0ذ داده مبتنی بر کامپیوتر ،کارت ها یا مدارهایی هس0تند ک0ه داخ0ل کامپیوتر قابل
نصب است و دارای اجزای زیر می باشند:
.1مدار هماهن0گ کننده س0یگنال .2 ،مبدل آنالوگ ب0ه دیجیتال .3 ،میکروک0نترل0ر ب0ا حافظه .4 ،پورت
ها (درگاه های) ارتباطی و .5نرم افزار (به منظور شناسایی کارت توسط کامپیوتر)
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
10
اسیلوسکوپ های دیجیتال ()Digital oscilloscopes
oاس0یلوسکوپ های دیجیتال عالوه بر قابلی0ت نمای0ش س0یگنال ،قابلی0ت ذخیره سازی مداوم و
پردازش سی0گنال ورودی را دارا می باشد.
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade
11
ابزار اندازه گیری و کنترل -گروه مهندسی بیوسیستم –0دانشگاه کردستان
http://agri.uok.ac.ir/kmollazade