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Praktikumsversuch digitale Messtechnik

Freistadt, Alois (1998):
Praktikumsversuch digitale Messtechnik.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

Der Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandler stellt das Bindeglied zwischen analogen und digitalen Signalen dar. Sie finden u.a. ihren Einsatz in der digitalen Meßwerterfassung. Jedoch entstehen bei der Digitalisierung Fehler, die das Meßergebnis verfälschen können. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Praktikumsversuch aufzubauen, mit dem der Student diese Fehler erkennt. Systematische Fehler, wie Offset- und Verstärkungsfehler, integrale und differenzielle Nichtlinearität und Quantisierungsfehler, werden dem Studenten anschaulich dargestellt. Zum gezielten Herbeiführen dieser Fehler wurde ein diskreter D/A-Wandler in Form eines R-2R-Netzwerks aufgebaut. Des weiteren sollen dem Studenten Verfahren verdeutlicht werden, mit deren Hilfe man das Meßergebnis durch angepaßte Digitalisierung verbessern kann. Der Einfluß der Abtastfrequenz auf das Wandlungsergebnis wird anhand des Aliasing-Effekts und des Oversamplings verdeutlicht. Die Schaltung wurde modular aufgebaut und in einem Gehäuse untergebracht. Die Schnittstelle zum Studenten stellt ein Bedienpult dar, auf dem alle entwickelten Komponenten graphisch dargestellt und mit entsprechenden Anschlüssen versehen sind. Ergänzt wird der Aufbau durch ein praktisches Beispiel der Meßwerterfassung (Unwuchtmessung), die eine analoge, mit Störsignalen überlagerte, Meßgröße liefert. Durch geeignete Wahl der Abtastfrequenz und Einsatz der ihm zur Verfügung stehenden elektronischen Komponenten kann der Student diese Störungen eliminieren.

Technische Daten:

a) Eingangstiefpaß Bessel-Filter

* Eckfrequenzen 1, 5, 10kHz

* Flankensteilheit 40, 100, 140dB pro Dekade

b) A/D-Wandler: 12-Bit-Wandler Track und Hold-Glied

* Abtastfrequenz < 100kHz,

* Eingangsspannungsbereich: 0-5V

c) D/A-Wandler: 12-Bit-Wandler interne Referenz

d) R-2R-Netzwerk: 4-Bit-D/A-Wandler

* Ausgangsspannungsbereich: 0-5V; gezieltes Einstellen von INL und DNL möglich

e) Ausgangstiefpaß: Bessel-Filter 5.Ordnung

* Eckfrequenz 1, 5, 10kHz

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 1998
Creators: Freistadt, Alois
Title: Praktikumsversuch digitale Messtechnik
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Der Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandler stellt das Bindeglied zwischen analogen und digitalen Signalen dar. Sie finden u.a. ihren Einsatz in der digitalen Meßwerterfassung. Jedoch entstehen bei der Digitalisierung Fehler, die das Meßergebnis verfälschen können. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Praktikumsversuch aufzubauen, mit dem der Student diese Fehler erkennt. Systematische Fehler, wie Offset- und Verstärkungsfehler, integrale und differenzielle Nichtlinearität und Quantisierungsfehler, werden dem Studenten anschaulich dargestellt. Zum gezielten Herbeiführen dieser Fehler wurde ein diskreter D/A-Wandler in Form eines R-2R-Netzwerks aufgebaut. Des weiteren sollen dem Studenten Verfahren verdeutlicht werden, mit deren Hilfe man das Meßergebnis durch angepaßte Digitalisierung verbessern kann. Der Einfluß der Abtastfrequenz auf das Wandlungsergebnis wird anhand des Aliasing-Effekts und des Oversamplings verdeutlicht. Die Schaltung wurde modular aufgebaut und in einem Gehäuse untergebracht. Die Schnittstelle zum Studenten stellt ein Bedienpult dar, auf dem alle entwickelten Komponenten graphisch dargestellt und mit entsprechenden Anschlüssen versehen sind. Ergänzt wird der Aufbau durch ein praktisches Beispiel der Meßwerterfassung (Unwuchtmessung), die eine analoge, mit Störsignalen überlagerte, Meßgröße liefert. Durch geeignete Wahl der Abtastfrequenz und Einsatz der ihm zur Verfügung stehenden elektronischen Komponenten kann der Student diese Störungen eliminieren.

Technische Daten:

a) Eingangstiefpaß Bessel-Filter

* Eckfrequenzen 1, 5, 10kHz

* Flankensteilheit 40, 100, 140dB pro Dekade

b) A/D-Wandler: 12-Bit-Wandler Track und Hold-Glied

* Abtastfrequenz < 100kHz,

* Eingangsspannungsbereich: 0-5V

c) D/A-Wandler: 12-Bit-Wandler interne Referenz

d) R-2R-Netzwerk: 4-Bit-D/A-Wandler

* Ausgangsspannungsbereich: 0-5V; gezieltes Einstellen von INL und DNL möglich

e) Ausgangstiefpaß: Bessel-Filter 5.Ordnung

* Eckfrequenz 1, 5, 10kHz

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, A/D Wandler, Anti Aliasing Filter, D/A-Wandler, Didaktik für Ingenieure, Differentiale Nichtlinearität DNL, Fehler systematisch, Fehlerkorrektur, Integrale Nichtlinearität INL, Überabtastung Oversampling
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 09 Sep 2011 16:31
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1400

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 10-11-1997

Ende Datum: 25-08-1998

Querverweis: Projektseminar 18.130.4.3 S97

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKS 1400
Referees: Schäfer, Dipl.-Ing. Robert and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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