Praktikumsversuch digitale Messtechnik

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, 10kH