Ацп это в строительстве

При возведении зданий часто используются асбестоцементные листы. Эти прочные и надежные материалы применяются при строительстве внутренних перегородок, монтаже опалубки для заливки бетона, отделке чернового пола, стен и потолков.

Состав и разновидности асбоцементных листовых материалов

Асбоцемент — распространенный материал, используемый десятки лет в качестве кровли. Он отличается прочностью, длительным сроком службы, устойчивостью к погодным условиям. Волнистые листы часто называют шифером. На крыше сооружается обрешетка, на которой крепится кровельный материал. Специальных знаний и инструмента работа не требует.

Асбестоцементная плита состоит из:

• асбестовых волокон;
• портландцемента;
• кварцевого песка.

Волокна асбеста повышают прочность готового изделия и служат армирующим материалом. Асбест занимает до 14% общей массы панели. Цемент марки не ниже М400 — связующее вещество в количестве 80% от веса изделия. Песок мелкой фракции является наполнителем и улучшает характеристики шифера. Допускается добавление в асбестовую смесь красителей для более привлекательного внешнего вида.

Основы ЦОС: 11. АЦП и ЦАП

Материал для кровли выпускается не только волнистыми листами, он бывает и плоским. Плоский асбоцемент производится путем прессования или без применения усилий. Прессованный и непрессованный лист различить трудно. Их отличия заключаются в характеристиках материала — прессованные плиты намного прочнее непрессованных. Размеры изделий одинаковы.

Асбестоцементные листы применяются для кровли крыш.

Листы, имеющие волнистую поверхность, давно используются для кровли. Из них возводятся крыши хозяйственных сооружений, жилых домов. Из материала изготавливают заграждения, часто обрезки листов применяются для ограждения грядок в частных огородах.

Плоские асбоцементные изделия производятся нескольких габаритов: длина — от 250 см до 360 см, ширина листов — 120-150 см, толщина — от 0,6 до 1,0 см. Волнистые листы выпускаются размерами: толщина — 5,8-7,5 мм, ширина — 98 или 113 см, длина — 175 см. Количество волн — 6, 7 или 8 при высоте 40-54 мм. Это стандартные размеры, которые иногда нарушаются, что не запрещается нормативными документами. Для облицовки стен и полов плитка выпускается габаритами 150х150х10 мм.

Цвет строительного материала — серый. С помощью добавок красящего вещества производят листы красного, зеленого и нескольких других оттенков. Пигмент продлевает сроки эксплуатации материала и улучшает его декоративные свойства.

Асбоцементный лист — технические характеристики

• прочность волновых листов — 18 МПа;
• плоских — 23 МПа;
• вес волнового материала — 1,6 г/см3;
• плоского — 1,8 г/см3;
• вязкость прессованного изделия — 2,5 кДж/м2;
• непрессованного — 2,0 кДж/м2;
• замораживание и оттаивание прессованных плит — 50 циклов;
• непрессованных — 25 циклов.

Плиты и листы устойчивы к коррозии, не боятся гниения, противостоят УФ-лучам и химическим веществам. При покрытии изделий водостойкой эмалью они приобретают устойчивость к воде. Водопоглощение сравнивается с керамической глазурованной плиткой.

Использование асбестоцементных листов при кровле крыш зданий.

Асбоцементный лист — преимущества и недостатки этого стройматериала

• прочность;
• стойкость к высоким температурам;
• длительный срок эксплуатации;
• пожаробезопасность;
• простота обработки;
• влагостойкость;
• антикоррозийные и электроизоляционные свойства;
• шумоизоляция;
• экономия денег за счет низких цен;
• стойкость к кислотам и щелочам;
• ремонтопригодность.

Прочность листа позволяет выдерживать вес взрослого человека. При воздействии солнечных лучей в летнее время шифер не нагревается. О долговечности можно судить по крышам, которым исполнилось 50 и более лет. Асбоцемент — негорючий материал, легко обрабатывается ручным инструментом: сверлится, шлифуется и пилится.

Технические характеристики крупноразмерных асбестоцементных листов.

Он надежно защищает строение от осадков в виде дождя и снега, обладает антикоррозийными свойствами, глушит звуки падающего на крышу града. Материал не реагирует на кислоты, щелочи и другие агрессивные вещества. При ремонте достаточно поменять пришедшие в негодность элементы кровли.

Слабые места в характеристике листов:

• появление мха на поверхности;
• некоторые трудности при подъеме листов на крышу;
• увеличенное давление на конструкции здания;
• хрупкость изделий.

При повышенной влажности окружающей среды на шифере появляется и растет мох. Для предотвращения его появления готовые изделия обрабатывают грунтовочными составами. Листы имеют большой вес, что доставляет неудобства при их подъеме на крышу. Покрытая крыша оказывает сильное воздействие на деревянные и сложенные из кирпича стены здания, конструктивные элементы крыши, поэтому стропила нужны более толстые и крепкие. Плиты требуют осторожности и внимания при погрузке, разгрузке и хранении в силу своей хрупкости.

Область применения прессованного и непрессованного асбоцементного материала

Листовой асбоцемент волнистых форм используется в качестве кровельного материала при возведении крыш жилых домов, сельскохозяйственных строений, цехов предприятий. Без них не обходится сооружение перегородок, ограничение габаритов огородных грядок. Плиты с ровной поверхностью применяются при облицовке стен, полов и потолков, балконов, лоджий. Элементы с ровными поверхностями используются при строительстве внутренних стенок в санузлах, изготовлении сэндвич-панелей, опалубки для бетонных работ.

При работе с волнистым или плоским материалом не рекомендуется пробивать листы гвоздями. Лучше просверлить их сверлом и закручивать метизами через резиновые или силиконовые шайбы. Нельзя ходить по шиферу, нужно прокладывать мостки из досок. После раскроя срезы следует обрабатывать акриловой краской, которая не даст плите раскрошиться. При покупке материала нужно выбирать его осознанно, консультироваться со строителями-профессионалами.

Источник: 1beton.info

АЦП (асбестоцементные плиты)

Асбестоцементные плиты с разной структурой лицевой поверхности применяются не только для монтажа кровель, но и для черновой отделки пола, внутренней и наружной отделки стен, потолков и перегородок в общественных и жилых помещениях. Характеристики асбестоцементных листов более чем положительные, поэтому как основание под финишную отделку они вполне конкурентоспособны, благодаря своей прочности, легкости в обработке и другим положительным качествам.

Свойства и характеристики АЦП

Производятся асбестоцементные плиты в виде прямоугольных листов ряда размеров: 300х120, 300х150, 120х100, 150х100 см из смеси портландцемента и особых сортов асбеста. Для напольного покрытия и настенной облицовки выпускаются плитки размером 150х150х10 мм.

Различная окраска создает возможность выбрать цветовую композицию пола в зависимости от дизайнерского замысла.

Лицевая поверхность асбестоцементных плит может быть гладкой или структурной, обычного серого цвета или окрашенной в другие цвета, а также офактуренной.

Состав невосприимчив к коррозийным процессам, гниению, химическим реагентам, УФ-излучению.

Асбестоцементные листы, покрытые водостойкими эмалями, становятся менее восприимчивыми к горячей воде. Показатель водопоглощения в этом случае сравним с показателями керамической плитки глазурованной.

Виды асбестоцементных плит

Основное различие АЦП – по методу производства. Они выпускаются прессованными (П) и непрессованными (НП). Характеристики асбестоцементных листов различные по физико-механическим показателям, но критичными эти отличия назвать нельзя.

Непрессованные менее прочные и морозостойкие, хотя для применения при внутренних отделочных работах показатели вполне достаточные.

Сравнительные характеристики прессованных и непрессованных АЦП

Различаются АЦП и по конструкции:

Плиты АП, прослоенные минеральной ватой. Отличаются малым весом и небольшой площадью покрытия.

Плиты АКП, с утеплителем, помещенным между двумя десятимиллиметровыми листами. За счет неплотной набивки теплоизолятором способны к вентиляции.

Преимущества асбестоцементных листов

Хотя АЦП известен своей устойчивостью к изгибу, разрыву и сжатию, тем не менее его легко можно сверлить, пилить и шлифовать.

Современные разработки позволяют получать цветные асбестоцементные плиты разнообразной палитры. Для этого в производстве используются химически стойкие красители.

Применение крупногабаритных асбестоцементных плит уменьшает количество стыков.

Нельзя забывать и про ценные свойства самого асбеста, про его высокую механическую прочность, эластичность, термостойкость.

Демократичная цена – тоже одно из немаловажных достоинств асбоцемента.

К положительным качествам асбоцемента относят и хорошую звукоизоляцию, температурную устойчивость, абсолютную пожаробезопасность, стойкость к коррозии, теплопроводность, водонепроницаемость и диэлектричность.

• Асбестоцемент не поддерживает процесс горения, не деформируется при высокой температуре.
• Устойчив к гниению и коррозии.
• Асбестоцементные плиты легко поддаются механической обработке инструментом.
• Асбестоцемент обладает звуко- и влагонепроницаемостью, морозостойкостью.
• Устойчив к кислотно-щелочным воздействиям и агрессивным средам.
• Наличие мельчайших волокон асбеста увеличивает прочность асбоцементных плит и снижает их теплопроводность.
• Плиты из асбоцемента имеют хорошие электроизоляционные свойства.

К недостаткам асбестоцемента с некоторых пор начали причислять неэколгичность.

По каким-то причинам асбест с конца прошлого века начал вдруг считаться ненатуральным материалом. Но в России не запрещено использовать изделия из асбестоцемента. Напротив, ведутся активные разработки по его применению.

Рекомендации по монтажу

Так как асбестоцемент относится к категории хрупких материалов, его не стоит пробивать гвоздями – целесообразнее сначала просверлить отверстия, после чего скреплять плиты метизами с резиновой шайбой.

По этой же причине не следует топтаться по укладываемым листам. Для передвижения можно уложить дощатые мостки.

Все срезы рекомендуется покрывать акриловой краской во избежание разрушения.

Асбестоцемент – современный строительный и отделочный материал, обладающий уникальными свойствами. Характеристики асбестоцементных листов отвечают международным и российским стандартам качества, при этом материал вдвое дешевле любых аналогов.

Источник: otdelkadom-surgut.ru

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП): назначение, устройство, применение.

Что такое АЦП?
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) — это устройства, предназначенные для преобразования аналоговых сигналов в цифровые. Для такого преобразования необходимо осуществить квантование аналогового сигнала, т. е. мгновенные значения аналогового сигнала ограничить определенными уровнями, называемыми уровнями квантования.

Характеристика идеального квантования имеет вид, приведенный на рис. 3.92.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Квантование представляет собой округление аналоговой величины до ближайшего уровня квантования, т. е. максимальная погрешность квантования равна ±0,5h (h — шаг квантования).

К основным характеристикам АЦП относят число разрядов, время преобразования, нелинейность и др. Число разрядов — количество разрядов кода, связанного с аналоговой величиной, которое может вырабатывать АЦП.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Часто говорят о разрешающей способности АЦП, которую определяют величиной, обратной максимальному числу кодовых комбинаций на выходе АЦП. Так, 10-разрядный АЦП имеет разрешающую способность (210 = 1024)−1, т. е. при шкале АЦП, соответствующей 10В, абсолютное значение шага квантования не превышает 10мВ. Время преобразования tпp — интервал времени от момента заданного изменения сигнала на входе АЦП до появления на его выходе соответствующего устойчивого кода.

Характерными методами преобразования являются следующие: параллельного преобразования аналоговой величины и последовательного преобразования.

Определение

Прежде чем рассматривать принцип работы АЦП, давайте узнаем, что это за устройство. Аналого-цифровые преобразователи являются приборами, которые физическую величину превращают в соответствующее числовое представление.

В качестве начального параметра может выступать практически всё что угодно – ток, напряжение, емкость, сопротивление, угол поворота вала, частота импульсов и так далее. Но чтобы иметь определённость, мы будем работать только с одним преобразованием. Это «напряжение-код». Выбор такого формата работы не случаен.

Ведь АЦП (принцип работы этого устройства) и его особенности в значительной мере зависят от того, какое понятие измерения используется. Под этим понимают процесс сравнения определённой величины с ранее установленным эталоном.

Что такое частота выборки?

Скорость, с которой сигналы преобразуются из аналоговых в цифровые, называется частотой выборки или частотой дискретизации. Оне не бывает плохой или хорошей — все зависит от сферы применения. Например, атмосферное давление за несколько минут или часов почти не меняется, а значит нет и необходимости измерять его более одного раза в секунду. С другой стороны, если вы пытаетесь измерить радиолокационную заметность, ваша частота выборки — сотни миллионов или даже миллиардов выборок в секунду.

Системы сбора данных служат для измерения напряжения и силы переменного тока, ударов и вибрации, температуры, деформации, давления и тому подобного. Сигналам и датчикам в диапазоне постоянного тока требуется частота выборки в среднем до 200 тысяч в секунду (200 квыб./с) а иногда и до миллиона (1 Мвыб./с).

Частота выборки обычно называется осью измерения T (время) или X.

Характеристики АЦП

Основными можно назвать разрядность и частоту преобразования. Первую выражают в битах, а вторую — в отсчетах на секунду. Современные аналого-цифровые преобразователи могут обладать разрядностью 24 бита или скоростью преобразования, которая доходит до единиц GSPS. Обратите внимание, что АЦП может одновременно предоставлять вам в использование только одну свою характеристику.

Чем большие их показатели, тем сложнее работать с устройством, да и оно само стоит дороже. Но благо можно получить необходимые показатели разрядности, пожертвовав скоростью работы прибора.

Типы АЦП

Принцип работы разнится у различных групп устройств. Мы рассмотрим следующие типы:

1. С прямым преобразованием.
2. С последовательным приближением.
3. С параллельным преобразованием.
4. Аналого-цифровой преобразователь с балансировкой заряда (дельта-сигма).
5. Интегрирующие АЦП.

Есть много других конвейерных и комбинированных типов, которые обладают своими особенными характеристиками с разной архитектурой. Но те образцы, которые будут рассматриваться в рамках статьи, представляют интерес благодаря тому, что они играют показательную роль в своей нише устройств такой специфики. Поэтому давайте будем изучать принцип работы АЦП, а также его зависимость от физического устройства.

Пять основных технологий АЦП

В настоящее время используются пять основных типов АЦП. Каждый занимает свою нишу соответственно битовому разрешению и частоте выборки. Рассмотрим каждый тип подробнее, включая принципы работы и применение.

Сравнение основных типов АЦП

Тип АЦП	Преимущества	Недостатки	Макс. разрешение	Макс. частота выборки	Сферы применения
Последовательного приближения (РПП)	Хорошее соотношение скорости и разрешения	Отсутствие внутренней защиты от искажения	18 бит	10 МГц	Сбор данных
Дельта-сигма (ΔΣ)	Высокая динамическая производительность, встроенная защита от искажения	Отставание на искусственных сигналах	32 бита	1 МГц	Сбор данных, шум и вибрация, аудио
Сдвоенный	Точный, недорогой	Низкая скорость	20 бит	100 Гц	Вольтметры
Конвейерный	Очень быстрый	Ограниченное разрешение	16 бит	1 ГГц	Осциллоскопы
Параллельный	Самый быстрый	Низкое битовое разрешение	12 бит	10 ГГц	Осциллоскопы

Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки и, следовательно, пригоден для решения определенных задач. Рассмотрим каждый:

Прямые аналого-цифровые преобразователи

Они стали весьма популярными в 60-70-х годах прошлого столетия. В виде интегральных схем производятся с 80-х гг. Это весьма простые, даже примитивные устройства, которые не могут похвастаться значительными показателями. Их разрядность обычно составляет 6-8 бит, а скорость редко превышает 1 GSPS.

Принцип работы АЦП данного типа таков: на плюсовые входы компараторов одновременно поступает входной сигнал. На минусовые выводы подается напряжение определённой величины. А затем устройство определяет свой режим работы. Это делается благодаря опорному напряжению. Допустим, что у нас есть устройство, где 8 компараторов.

При подаче ½ опорного напряжения будет включено только 4 из них. Приоритетным шифратором сформируется двоичный код, который и зафиксируется выходным регистром. Относительно достоинств и недостатков можно сказать, что такой принцип работы позволяет создавать быстродействующие устройства. Но для получения необходимой разрядности приходится сильно попотеть.

Общая формула количества компараторов выглядит таким образом: 2^N. Под N необходимо поставить количество разрядов. Рассматриваемый ранее пример можно использовать ещё раз: 2^3=8. Итого для получения третьего разряда необходимо 8 компараторов. Таков принцип работы АЦП, которые были созданы первыми.

Не очень удобно, поэтому в последующем появились другие архитектуры.

Аналого-цифровые преобразователи последовательного приближения

Здесь используется алгори. Сокращенно устройства, работающие по такой методике, называют просто АЦП последовательного счета. Принцип работы таков: устройством измеряется величина входного сигнала, а потом она сравнивается с числами, которые генерируются по определённой методике:

1. Устанавливается половина возможного опорного напряжения.
2. Если сигнал преодолел предел величины из пункта №1, то сравнивается с числом, которое лежит посредине между оставшимся значением. Так, в нашем случае это будет ¾ опорного напряжения. Если опорный сигнал не дотягивает до этого показателя, то сравнение будет проводиться с другой частью интервала по такому же принципу. В данном примере это ¼ опорного напряжения.
3. Шаг 2 необходимо повторить Н раз, что даст нам Н бит результата. Это благодаря проведению Н количества сравнений.

Данный принцип работы позволяет получать устройства с относительной высокой скоростью преобразования, которыми и являются АЦП последовательного приближения. Принцип работы, как видите, прост, и данные приборы отлично подходят для различных случаев.

Подключение

Чтобы измерить напряжение на батарейке, мы должны подключить её к нашей Arduino всего двумя контактами. Для примера используем щелочную батарейку на 1.5 Вольта.

Теперь откроем окно COM-монитора в Arduino IDE, и посмотрим какие значение выдает нам АЦП:

Что означает число 314? Вспомним, что 10-битный АЦП разбивает диапазон от 0 до 5 вольт на 1024 части. Значит точность 10-битного АЦП — 5/1024. Зная точность, мы можем записать формулу для преобразования показаний АЦП к вольтам:

где V — измеренное напряжение на батарейке; ADC — результат работы функции analogRead.

Подставим эту формулу в программу и снова попробуем измерить заряд батарейки!

Уже больше похоже на правду.

Параллельные аналого-цифровые преобразователи

Они работают подобно последовательным устройствам. Формула расчета – (2^Н)-1. Для рассматриваемого ранее случая нам понадобится (2^3)-1 компараторов. Для работы используется определённый массив этих устройств, каждое из которых может сравнивать входное и индивидуальное опорное напряжение. Параллельные аналого-цифровые преобразователи являются довольно быстрыми приборами.

Но принцип построения этих устройств таков, что для поддержки их работоспособности необходима значительная мощность. Поэтому использовать их при батарейном питании нецелесообразно.

Аналого-цифровой преобразователь с поразрядным уравновешиванием

Он действует по похожей схеме, что и предыдущее устройство. Поэтому чтобы объяснить функционирование АЦП поразрядного уравновешивания, принцип работы для начинающих будет рассмотрен буквально на пальцах. В основе данных устройств лежит явление дихотомии. Иными словами, проводится последовательное сравнение измеряемой величины с определённой частью максимального значения.

Могут браться значения в ½, 1/8, 1/16 и так далее. Поэтому аналого-цифровой преобразователь может выполнить весь процесс за Н итераций (последовательных шагов). Причем Н равняется разрядности АЦП (посмотрите на ранее приведённые формулы). Таким образом, мы имеем значительный выигрыш во времени, если особенно важным является быстродействие техники. Несмотря на значительную скорость, эти устройства также характеризуются низкой статической погрешностью.

Аналого-цифровые преобразователи с балансировкой заряда (дельта-сигма)

Это самый интересный тип устройства, не в последнюю очередь благодаря своему принципу работы. Он заключается в том, что происходит сравнение входного напряжения с тем, что накопилось интегратором. На вход подаются импульсы с отрицательной или положительной полярностью (всё зависит от результата предыдущей операции).

Таким образом, можно сказать, что подобный аналого-цифровой преобразователь является простой следящей системой. Но это только как пример для сравнения, чтобы вы могли понимать, что такое дельта-сигма АЦП. Принцип работы системный, но для результативного функционирования этого аналого-цифрового преобразователя мало.

Конечным результатом является нескончаемый поток единиц и нулей, который идёт через цифровой ФНЧ. Из них формируется определённая битная последовательность. Различают АЦП-преобразователи первого и второго порядков.

Список ранее опубликованных глав

1. Способ прямого согласования входа АЦП ПП (SAR) без буферного усилителя
2. Измерения с использованием датчиков малой мощности: 12-битная несимметричная схема с двумя источниками питания на 3,3 В при 1 ksps
3. Измерения с использованием датчиков малой мощности: 12-битная, несимметричная схема с одним источником питания на 3,3 В, 1 ksps
4. Цепь контроля высоковольтной аккумуляторной батареи на основе 18-разрядного дифференциального АЦП
5. Схема преобразователя несимметричного сигнала в дифференциальный с использованием дифференциального усилителя
6. Схема истинно дифференциального аттенюатора аналогового входного блока с высокоимпедансным входом для SAR АЦП
7. Схема расширения диапазона входных напряжений на встроенном аналоговом входном блоке (AFE) SAR АЦП

Перевел Александр Русу по заказу АО КОМПЭЛ

Интегрирующие аналого-цифровые преобразователи

Это последний частный случай, который будет рассмотрен в рамках статьи. Далее мы будем описывать принцип работы данных устройств, но уже на общем уровне. Этот АЦП является аналого-цифровым преобразователем с двухтактным интегрированием. Встретить подобное устройство можно в цифровом мультиметре. И это не удивительно, ведь они обеспечивают высокую точность и одновременно хорошо подавляют помехи.

Теперь давайте сосредоточимся на его принципе работы. Он заключается в том, что входным сигналом заряжается конденсатор на протяжении фиксированного времени. Как правило, этот период составляет единицу частоты сети, которая питает устройство (50 Гц или 60 Гц). Также он может быть кратным. Таким образом, подавляются высокочастотные помехи.

Одновременно нивелируется влияние нестабильного напряжения сетевого источника получения электроэнергии на точность полученного результата.

Когда оканчивается время заряда аналого-цифрового преобразователя, конденсатор начинает разряжаться с определённой фиксированной скоростью. Внутренний счетчик устройства считает количество тактовых импульсов, которые формируются во время этого процесса. Таким образом, чем больше временной промежуток, тем значительнее показатели.

АЦП двухтактного интегрирования обладают высокой точностью и разрешающей способностью. Благодаря этому, а также сравнительно простой структуре построения они выполняются как микросхемы. Основной недостаток такого принципа работы – зависимость от показателя сети. Помните, что его возможности привязаны к длительности частотного периода источника питания.

Вот как устроен АЦП двойного интегрирования. Принцип работы данного устройства хотя и является довольно сложным, но он обеспечивает качественные показатели. В некоторых случаях такое бывает просто необходимым.

Что такое битовое разрешение и почему оно важно?

Частота выборки, рассмотренная в предыдущем разделе, отображается осью времени (T или X) цифрового потока данных, а битовое разрешение — осью амплитуды (Y).

В эпоху зарождения сбора данных 8-битные АЦП были обычным явлением. На момент написания этой статьи 24-битные АЦП являются стандартом для большинства систем сбора данных, предназначенных для проведения динамических измерений, а 16 бит считаются минимальным разрешением для сигналов в целом. Существует ряд бюджетных систем, использующих 12-битные АЦП.

Поскольку каждый бит разрешения эффективно удваивает разрешение преобразования, системы с 24-битными АЦП обеспечивают 2^24 = 16 777 216. Таким образом входной одновольтный сигнал можно разделить на более чем 16 миллионов шагов по оси Y.

16 777 216 шагов для 24-битного АЦП значительно лучше, чем максимальные теоретические 65 656 шагов для 16-битного АЦП. Таким образом, чем выше разрешение, тем лучше форма и точность волновых функций. То же самое применимо и к оси времени.

Сравните 24-битное разрешение (оранжевый) и 16-битное (серый)

Выбираем АПЦ с необходимым нам принципом работы

Допустим, перед нами стоит определенная задача. Какое выбрать устройство, чтобы оно могло удовлетворить все наши запросы? Для начала давайте поговорим про разрешающую способность и точность. Очень часто их путают, хотя на практике они очень слабо зависят один от второго. Запомните, что 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь может иметь меньшую точность, чем 8-разрядный.

В этом случае разрешение – это мера того, какое количество сегментов может быть выделено с входного диапазона измеряемого сигнала. Так, 8-разрядные АЦП обладают 28=256 такими единицами.

Точность – это суммарное отклонение полученного результата преобразования от идеального значения, которое должно быть при данном входном напряжении. То есть первый параметр характеризует потенциальные возможности, которые имеет АЦП, а второй показывает, что же мы имеем на практике. Поэтому нам может подойти и более простой тип (например, прямые аналого-цифровые преобразователи), который позволит удовлетворить потребности благодаря высокой точности.

Чтобы иметь представление о том, что нужно, для начала необходимо просчитать физические параметры и построить математическую формулу взаимодействия. Важными в них являются статические и динамические погрешности, ведь при использовании различных компонентов и принципов построение устройства они будут по-разному влиять на его характеристики. Более детальную информацию можно обнаружить в технической документации, которую предлагает производитель каждого конкретного прибора.

Почему важна частота выборки?

Понимание характера сигналов и их максимально возможных частот является важной частью точных измерений. Предположим, мы хотим измерить выходной сигнал акселерометра.

Если мы ожидаем, что он будет испытывать колебания с максимальной частотой 100 Гц, мы должны установить частоту выборки по крайней мере в два раза больше (принцип Найквиста). На практике же для получения качественного сигнала лучше устанавливать частоту выборки в 10 раз больше. Поэтому в этом случае мы устанавливаем частоту выборки 1000 Гц и выполняем измерение.

Теоретически все как надо, но что, если частота сигнала при высокой амплитуде не увеличилась? Если это так, то наша система не сможет точно измерить или преобразовать сигнал. Кроме того, измеренные значения могут оказаться вовсе неверными.

Чтобы представить себе искажения из-за недостаточной частоты выборки, посмотрите старый фильм про проезжающий вагон, когда камеры еще снимали со скоростью 24 кадра в секунду: при разных скоростях это может выглядеть так, как будто колеса вращаются назад или же вообще не двигаются.

Это своего рода стробоскопический визуальный эффект, вызванный гармонической зависимостью между частотой вращения колеса и скоростью съемки камеры. Возможно, вам попадались видео, где кажется, что вертолет висит в воздухе, а его лопасти вообще не двигаются. Это происходит, если выдержка камеры была синхронизирована со скоростью вращения лопастей вертолета.

Это несущественно для кинематографии, но если мы занимаемся наукой, для нас невозможно серьезно полагать, что колеса автомобиля вращаются назад, а быстро вращающиеся лопасти вертолета не двигаются.

При оцифровке АЦП сигналов напряжения важна точная установка частоты выборки. Если задать слишком высокое значение, мы потратим впустую вычислительную мощность и в конечном итоге получим файлы данных, которые слишком велики и неудобны для анализа. Слишком низкая частота выборки, в свою очередь, порождает две проблемы:

1. утрата важных компонентов динамического сигнала;
2. получение ложных («паразитных») сигналов (если в системе не применяется фильтрация-сглаживание).

Наглядный пример слишком низкой частоты выборки: исходный сигнал и результат (в черном цвете) — ложный сигнал (шум). [Изображение из открытого источника]

Пример

Давайте рассмотрим АЦП SC9711. Принцип работы данного устройства сложен ввиду его размера и возможностей. Кстати, говоря о последних, необходимо заметить, что они по-настоящему разнообразные. Так, к примеру, частота возможной работы колеблется от 10 Гц до 10 МГц. Иными словами, оно может делать 10 млн отсчетов в секунду!

Да и само устройство не является чем-то цельным, а имеет модульную структуру построения. Но используется оно, как правило, в сложной технике, где необходимо работать с большим количеством сигналов.

Итак, мы разобрались с весьма сложной и важной темой в мире электроники. АЦП используется повсеместно, и в робототехнике без этого устройства уж точно не обойтись. Для понимания окружающего мира роботам как-то нужно переводить аналоговые ощущения в числа.

На нашем портале можно найти несколько уроков, выполнение которых зависит от понимания темы АЦП: датчик температуры, ёмкостный датчик, фоторезистор, потенциометр и аналоговый джойстик. А в совокупности с еще одной важной темой — ШИМ, применение АЦП позволит создать диммер светодиодной лампы и регулятор хода двигателя. Успехов!

Источник: rentps3.ru