Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"ANDRZEJ MALCHER"

Układy akwizycji sygnału z polimerowych czujników piezoelektrycznych

Czytaj za darmo! »

Działanie niektórych przetworników wielkości fizycznych polega na generowaniu ładunku elektrycznego pod wpływem odkształcenia np. wywołanego przyłożeniem siły lub ciśnieniem. Przetwornik taki, nazywany zwykle czujnikiem ładunkowym, zachowuje się jak kondensator, na którym zmiana napięcia jest wprost proporcjonalna do odkształcenia. Najpopularniejszymi przykładami tego typu przetworników są mikrofony elektretowe, a także piezoelektryczne czujniki odkształceń - w tym czujniki polimerowe bazujące na polifluorku winylidenu (PVDF) [1]. W ostatnich latach coraz więcej uwagi poświęca się właśnie tego rodzaju czujnikom ze względu na ich dużą czułość napięciową, szeroki zakres częstotliwości pracy od 10-3 Hz do 109 Hz, a także dużą trwałość i odporność na czynniki środowiskowe. Czujniki takie znajdują zastosowanie między innymi w aplikacjach medycznych takich jak analiza chodu [4], monitorowanie oddechu, tętna a także w innych obszarach - np. monitorowanie ruchu ulicznego i ważenie pojazdów w ruchu [5]. W takich aplikacjach dolna częstotliwość pasma przenoszonych sygnałów sięga setnych części herca. Model czujnika Modelem czujnika ładunkowego jest generator ładunku q(x) dołączony równolegle do pojemności CS - rys. 1a. Korzystanie z takiego modelu jest niewygodne z punktu widzenia metod analizy obwodów elektrycznych, dlatego jako model zastępczy przyjmuje się źródło napięciowe US(x) = CS·q(x) połączone szeregowo z pojemnością czujnika CS (rys. 1b) [1]. Pomiar sygnałów z czujników ładunkowych Ze względu na bardzo dużą rezystancję wewnętrzną czujnika ładunkowego, z takim czujnikiem musi współpracować wzmacniacz o odpowiednio małym prądzie polaryzacji i dużej rezystancji wejściowej. Dodatkowo układ powinien zapewniać rozładowanie ładunku statycznego pojawiającego się na zaciskach czujnika, a także minmalizować wpływ pasożytniczych pojemności i upływności. W pracy przedstawiono kilka rozwiązań układowych pozwalających na akwizycj[...]

Dynamicznie rekonfigurowalna matryca analogowa jako układ stabilizacji amplitudy w przetworniku pojemność/częstotliwość


  Wiele wielkości fizycznych zamienianych jest na postać elektryczną za pomocą czujników pojemnościowych [1]. Do najważniejszych czujników pojemnościowych zaliczyć można czujniki przemieszczeń liniowych i kątowych, czujniki poziomu, ciśnienia, czujniki zbliżeniowe, chemiczne (w tym czujniki wilgotności) oraz inne. Istnieje wiele metod konwersji pojemności na postać cyfrową. Klasyczne metody opierają się na pomiarze impedancji czujnika przy pobudzeniu sinusoidalnym [2]. Wiele współcześnie prowadzonych prac wykorzystuje metody impulsowe bazujące na układach z przełączanymi pojemnościami SC [3, 4], oparte na generatorach relaksacyjnych [5], lub wzmacniaczach ładunkowych [6]. Interesującą metodą pomiaru pojemności jest przetwarzanie jej na częstotliwość w układzie generatora sinusoidalnego RC. Metoda ta cechuje się wysoką rozdzielczością, a także nieliniową, ale zdeterminowaną funkcją przetwarzania. Chcąc uzyskać wartość pojemności na podstawie zmierzonego okresu lub częstotliwości należy dokonać pewnych operacji arytmetycznych, co w układach mikroprocesorowych nie stanowi problemu. Schemat blokowy proponowanego przetwornika wraz z układami pomocniczymi pokazano na rys. 1. Przetwornik składa się z generatora sinusoidalnego RC przestrajanego pojemnością czujnika CX, nieliniowego elementu sterowanego, układu stabilizacji oraz mikrokontrolera. W niniejszej pracy układ stabilizacji amplitudy zaimplementowano w programowalnej matrycy analogowej FPAA. Rys. 1. Schemat blokowy generacyjnego przetwornika pojemności Fig. 1. Block diagram of the oscillating capacitance converter 110 Elektronika 10/2011 Struktura generacyjna Znanych jest wiele struktur generatorów RC przestrajanych pojedynczą pojemnością [7]. Do realizacji niniejszego projektu wybrano spośród nich układ pokazany na rys. 2a. przy czym współczynnik A nosi nazwę stałej skalowania. Dla układu przedstawionego na rys. 2a łatwo można wyliczyć zastępczą admitancję wejściową: (4) P[...]

Analiza wybranych właściwości symetryzatorów napięcia zrealizowanych w oparciu o wzmacniacze operacyjne DOI:10.15199/48.2015.11.73

Czytaj za darmo! »

W artykule zaprezentowano analizę działania wybranych układów symetryzatorów napięcia. Przeprowadzona analiza stałoprądowa i małosygnałowa pozwoliła na sformułowanie szeregu wniosków, dotyczących takich zagadnień jak wpływ tolerancji użytych rezystorów na dokładność układu, możliwość korekcji wartości wzmocnień, wpływ parametrów wzmacniacza operacyjnego na charakterystyki częstotliwościowe. Porównano również poszczególne układy pod kątem cech istotnych z punktu widzenia możliwości ich praktycznego zastosowania. Abstract. The paper presents an analysis of operation of a selected single-ended to differential converters based on operational amplifiers. The performed DC and AC analysis provides insight into a variety of issues including effect of resistor tolerances on circuit accuracy, possibility of the parameters adjustment, impact of operational amplifier parameters on frequency response and comparison of circuits with respect to practical design consideration. (Analysis of selected properties of single-ended to differential converters based on operational amplifiers). Słowa kluczowe: symetryzator napięcia, wzmacniacz operacyjny, kondycjonowanie sygnałów, przetworniki analogowo-cyfrowe. Keywords: single-ended to differential converter, operational amplifier, signal conditioning, analog-to-digital converters Wstęp W zagadnieniach związanych z kondycjonowaniem sygnałów analogowych bardzo często spotykamy się z problemem dopasowania poziomów napięcia źródła sygnału, a także jego typu, do wymagań wynikających z zastosowanego przetwornika analogowo-cyfrowego [1], [2]. Należy podkreślić fakt, iż współczesne przetworniki analogowo-cyfrowe o najlepszych parametrach posiadają wejście różnicowe. Mimo, że pozwalają one zwykle na bezpośrednią współpracę ze źródłami generującymi napięcie niesymetryczne, to jednak dopiero sterowanie w pełni różnicowe oferuje szereg korzyści, takich jak efektywne tłumienie sygnału zakłócającego sumacyjnego, redukcj[...]

Sterowanie szybkimi procesami przemysłowymi z wykorzystaniem zintegrowanych funkcji sterownika S7‑200

Czytaj za darmo! »

Sterowniki programowalne (ang. PLC) należą do podstawowych narzędzi automatyzacji nowoczesnych procesów produkcyjnych. Automatyzacja procesów produkcyjnych stanowi podstawę nowoczesnych systemów wytwarzania i głównie dzięki niej uzyskuje się wysoką jakość wyrobów oraz minimalizację kosztów produkcji [1]. Ze względu na specyfikę działania sterowników PLC, niektóre aplikacje wymagają użycia specjalizowanych funkcji tych urządzeń. W przypadku sterowników modułowych, do kontroli szybkich procesów wykorzystuje się dedykowane moduły rozszerzeń. Alternatywą jest stosowanie sterowników kompaktowych, których zintegrowane funkcje pozwalają na realizację podobnych algorytmów bez konieczności rozbudowy systemu. Szybki proces przemysłowy Aby określić, jaki proces można nazwać szybkim, w odniesieniu do sterowników PLC, należy zapoznać się ze specyfiką działania tych urządzeń. Działanie sterowników PLC polega na cyklicznym wykonywaniu szeregu zadań, którego częścią jest wykonanie programu użytkownika. Cykl pracy sterownika S7‑200 składa się z następujących etapów: 1) Odczyt wejść - stany fizycznych cyfrowych wejść sterownika są kopiowane do wewnętrznej pamięci (ang. Process Image Input). 2) Wykonywanie programu użytkownika - na podstawie danych z rejestru wejściowego i danych zachowanych w pamięci, obliczane są nowe stany wyjść i inne wartości zapisywane w różnych obszarach pamięci. 3) Obsługa żądań komunikacji - komunikacja z komputerem PC, inteligentnymi modułami wejść/wyjść lub innymi urządzeniami przez wbudowany port komunikacyjny. 4) Diagnostyka sterownika - sprawdzanie poprawności działania firmware, pamięci programu i modułów rozszerzeń w celu zapewnienia poprawnego działania systemu. 5) Zapis wyjść - zawartość pamięci wyjść (ang. Process Image Output), zmodyfikowana podczas cyklu programowego, kopiowana jest do fizycznych wyjść sterownika. Ponieważ w ramach normalnego cyklu pracy, kontakt sterownika z obiektem sterowania[...]

Układ detekcji zespołów QRS w sygnale EKG do synchronizacji sztucznej komory wspomagania pracy serca


  Ze względu na liczne funkcje układu krwionośnego, choroby serca należą do najgroźniejszych chorób ludzkiego organizmu. Jedną z metod leczenia chorób serca jest zastosowanie pozaustrojowego wspomagania pracy serca. Urządzenia te są wykorzystywane do wspomagania pracy serca przez okres od kilku dni do kilkunastu tygodni. W Polsce od 1995 roku stosowane są klinicznie polskie sztuczne komory serca opracowane w Zabrzu [1], które w ponad kilkuset przypadkach ratowały życie chorych. Komory te są stosowane zarówno jako pomost do przeszczepu serca, jak i czasowe wspomaganie pracy serca w celu jego regeneracji. Polski system wspomagania pracy serca [1] składa się z membranowej pompy wspomagania, która napędzana jest pneumatyczną falą ciśnienia wytwarzaną przez jednostkę sterującą. Urządzenie może pracować w dwóch trybach: asynchronicznym lub synchronicznym, w którym praca komór jest zsynchronizowana z załamkiem R zespołu QRS, występującym w sygnale EKG (elektrokardiogramu) pacjenta. Istotnym zadaniem w urządzeniach wspomagających pracę serca jest detekcja zespołów QRS w sygnale elektrokardiograficznym (EKG) w czasie rzeczywistym. Dopuszczalne opóźnienie sygnału synchronizującego od szczytu załamka R nie powinno przekraczać 40 ms. Wymaganie to wynika z faktu, że urządzenia pneumatyczne i hydrauliczne jednostki wspomagającej powinny zadziałać w określonej fazie naturalnego rytmu pracy serca. Ogólny opis systemu W systemie wspomagania pracy komór serca znajduje zastosowanie moduł uniwersalnego wzmacniacza sygnału EKG. Zrealizowany układ wzmacniacza pozwala na pracę z elektrodami powierzchniowymi, nasercowymi, jak i wewnątrzsercowymi (amplituda sygnału 1…20 mV) oraz ze standaryzowanym (1 V/mV) analogowym wyjściem sygnału EKG np. z kardiomonitora. Dla zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa pacjenta i spełnienia wymagań norm przedmiotowych [2], system wyposażony jest w barierę galwaniczną, pozwalającą na odseparowanie części[...]

Generacja zależności czasowych w sterownikach programowalnych


  W systemach automatycznego sterowania odmierzanie zadanych odcinków czasu należy, obok realizacji funkcji logicznych, do najważniejszych funkcjonalności. Funkcję odmierzania czasu realizują w sterownikach PLC (ang. Programmable Logic Controllers) najczęściej obiekty programowe zwane czasomierzami (ang. Timers). Producenci sterowników programowalnych, choć szczegółowo specyfikują parametry modułów wejść i wyjść sygnałowych, zwykle bardzo niewiele piszą o właściwościach metrologicznych czasomierzy. Tymczasem w wielu zastosowaniach dokładność odmierzania interwałów czasowych jest nie mniej ważna, niż dokładność pomiaru prądów i napięć. Celem niniejszego artykułu jest usystematyzowanie informacji na temat sposobu realizacji czasomierzy w sterownikach PLC oraz powiązanie właściwości metrologicznych czasomierzy z mechanizmami ich aktualizacji i cyklem programu. Autorzy przedstawili proponowane przez siebie klasyfikacje na przykładzie sterowników firmy Siemens, ponieważ sterowniki tej firmy są najbardziej popularne w naszym kraju i w związku z tym zapewne też najszerzej znane. Poza tym konstruktorzy firmy Siemens, zapewne poszukując optymalnego sposobu realizacji czasomierzy, począwszy od najstarszej rodziny Simatic S5 [1], poprzez sterowniki S7-200 [2] oraz S7-300 [3], a na najnowszych sterownikach z rodziny S7-1200 kończąc [4], zaimplementowali prawdopodobnie wszystkie możliwe mechanizmy aktualizacji. Zrozumienie tych mechanizmów i ich wpływu na dokładność odmierzanego czasu pozwala na wyciągnięcie wniosków, które dotyczyć będą także sterowników innych producentów. Informacje przedstawione w tym artykule w znacznej części nie pochodzą z dokumentacji producenta. Wiele z nich uzyskano na drodze eksperymentalnej, poprzez opracowywanie algorytmów testowania, pisanie testowych programów i analizę ich działania. Określenie czasomierza Przez czasomierz rozumiemy obiekt (programowy, sprzętowy lub mieszany), który w odpowiedzi na określ[...]

 Strona 1