VIK Wiki - Felhasználó közreműködései [hu]

Laboratórium 2 - 10. Mérés ellenőrző kérdései

2015-03-09T21:59:26Z

Tímár László: /* 5. Rajzolja fel az egyszer transzponált FSK vevő blokkvázlatát! Mit jelent a felső és alsó keverés? */

{{Vissza|Laboratórium 2}}
{{Vissza|Laboratórium 2 - 10. Mérés: 900 MHz-es FSK adatátviteli berendezés mérése}}

<div class="noautonum">__TOC__</div>

==1. Mi a PLL? Rajzolja fel egy PLL áramkör blokkvázlatát és tipikus zárthurkú átviteli karakterisztikáját!==

A PLL (Phase-Locked Loop) egy olyan szabályozási kör, amely kimeneti jelét egy bemeneti jelhez (referencia jelhez) képes szinkronizálni mind frekvenciában, mind fázisban. Ha a két jel szinkronban van a be- és kimeneti jelek közötti fáziskülönbség a frekvenciától függő értéket (pl. 0-t) vesz fel. Egyes alkalmazásai: FM, AM... demodulátor, szinkronizáció detektor, négyszögjel előállítás, frekvencia sokszorozó stb.

[[Fájl:Labor2 kép13.jpg]]

A tipikus zárthurkú átviteli karakterisztikát, aki tudja rajzolja fel pls! 
Az alábbi kép nem biztos, hogy helyes, google dobta ki: 
[[File:PLLclresponse.gif|400px]]

Általánosan a hurokerősítés (felnyitott PLL kör átvitele): 
<math>G(s)=K_d F(s) \frac{K_v}{s}</math> , ahol 
Kd: Fázisdetektor(PD) átviteli tényezője 
F(s): Aluláteresztő szűrő átviteli karakterisztikája 
Kv: VCO átviteli tényezője

Zárt hurok átvitele ebből: 
<math>H(s)=\frac{G(s)}{1+G(s)}</math>

==2. Mi a DDS? Rajzolja fel egy DDS blokkvázlatát! Hogyan határozható meg a DDS kimenőjelének frekvenciája?==
A DDS (direct digital synthesizer) egy olyan eszköz, ami egy fix frekvenciájú jelből (órajelből) más jeleket állít elő. (A más jelek tulajdonságai függnek a DDS megvalósításától, programozásától és programozhatóságától, stb.)

A laboron használt DDS esetén a kimenőjel frekvenciája szabályozható az A és B kódszó tartalmával (0 illetve 1 üzemmód), illetve FSK moduláció esetén a D kódszó által hordozott frekvencialökettel. A kimenő frekvencia felső határa 4 MHz, a DAC miatt megjelenő zavarójeleket kiszűrő aluláteresztő szűrő miatt. Ezért az <math>f_{CLK}/4</math> által szabott 6,5 MHz-s határ nem érdekes.

A csatolt fájlok között az alaklmazott DDS blokkvázlata is megtalálható, de itt egy egyszerűsített verziót rakok be:

[[Fájl:Labor2 kép28.jpg|800px]]

DDS kimenő frekvenciájának meghatározása

Modulálatlan esetben a DDS kimenő frekvenciája:
<math>f_s = N f_{DDS} = N \frac{DDS\_x}{2^{24}} f_{CLK}</math>, ahol

N: A PLL N osztási száma (tehát ennyivel szorozza fel a kimenő frekvenciát) 
DDS_x: "0" vagy "1" üzemmódot meghatározó kódszó, értéke "A" vagy "B" 
fCLK: 26,000 MHz 

FSK esetén: 
DEV: 0-1 (alacsony-magas) adatbitek kiadásakor hozzáadja a DDS frekvenciaregiszter tartalmához 

Felbontás:<math>\Delta f_s=N \frac{f_{CLK}}{2^{24}} \Rightarrow </math> 0 és 1 biteknek megfelelő frekvenciák: <math> f_{LOW}=N \frac{DDS\_x}{2^{24}} f_{CLK} ; f_{HIGH}=N \frac{DDS\_x + 4DEV}{2^{24}} f_{CLK}</math>

Ebből a DDS sávközépi frekvenciája: <math>f_{FSK}=\frac{f_{LOW} + f_{HIGH}}{2}</math>

Lökete pedig: <math>\Delta FSK = N \frac{DEV}{2^{23}} f_{CLK}</math>

==3. Sorolja fel egy FSK jel paramétereit!==
* <math>A</math> - Jel amplitúdója
* <math>f_v</math> - Vivőfrekvencia
* <math>f_D</math> - Frekvencialöket

==4. Rajzolja fel egy FSK adó blokkvázlatát!==

[[Fájl:Labor2 kép29.jpg]]

==5. Rajzolja fel az egyszer transzponált FSK vevő blokkvázlatát! Mit jelent a felső és alsó keverés?==

'''Feladat:''' Milyen frekvenciára kell beállítani a helyi oszcillátort felső keverés esetén, ha 915.2 MHz-en akarunk venni és a keverő utáni sávszűrő (KF szűrő) sávközépi frekvenciája 10.7 Mhz?

'''Megoldás:''' A helyi oszcillátor <math>f_0=915.2+10.7=925.9 \; MHz</math> -re kell állítani a megadott paraméterek esetén.

Felső keverés esetén a helyi oszcillátor frekvenciája a KF szűrő sávközépi frekvenciájával nagyobb mint a vételi frekvencia. Alsó keverés esetén pedig ennyivel kisebb.

Az egyszer transzponált FSK vevő blokkvázlata:

[[File:labor2_mérés10_ábra1.JPG|800px]]

==6. Rajzolja fel egy FSK demodulátor blokkvázlatát!==

Az FSK jel demodulálására itt fázistoló szorzót alkalmazunk:

[[Fájl:Labor2 kép31.jpg]]

==7. Mi az a nagylöketű FSK, és mi határozza meg ekkor az FSK jel sávszélességét?==

Frekvenciamodulációs tényező: <math>m_f={f_D \over f_m}</math>

ahol:
*<math>f_D</math> a frekvencialöket
*<math>f_m</math> pedig a moduláló jel frekvenciája

Ha <math>m_f >10</math> , akkor nagylöketű FSK jelről beszélünk.

Sávszélessége a Carson-szabály segítségével meghatározható: <math>B = 2 \cdot (f_D+f_m)</math>

==8. Ismertesse a spektrumanalizátor felépítését és működését!==

[[Fájl:Labor2 kép30.jpg]]

A bementi csillapító (attenuator) lehetővé teszi, hogy széles bemeneti tartományban működhessen a rendszer. Ezután az aluláteresztőszűrő kiszűri a működési frekvenciasávon kívűli jeleket. A keverő a VCO jelével egy középfrekvenciás jelet állít elő, ami a bemeneti jel frekvenciában való eltolásának felel meg. A VCO jelét egy fűrészjellel folyamatosan változtajuk, így végighangoljuk az egész beállított frekvenciatartományt. Az állítható szélességű sávszűrőn (Res BW Filter) csak egy keskeny frekvenciasáv kerül a detektorra. Itt a demodulált jel a képernyő Y irányú eltérítése, az X irányú eltérítés pedig a frekvenciával (fűrészgenerátor jelével) arányos. Ezért a spektrumanalizátor egy szuperheterodin vevőkészülék, mivel a bemenő frekvenciatartományt egy konstans frekvenciára hangoljuk detektálás előtt.

==9. Mi az a fázis- és a frekvenciadiszkriminátor? Rajzoljon fel egy tipikus frekvenciadiszkriminátor transzfer karakterisztikát!==

'''Feladat:''' Az FSK AÁB melyik blokkjában használják a fázisdiszkriminátort, és melyikben a frekvenciadiszkriminátort?

'''Medáldogás:''' aki nagyon vágja a témát és ért hozzá, az NE tartsa magában a megoldást! ;)

[[File:PDs.JPG]]

A fenti képen van néhány fázisdetektor, amelyből az alső 2 frekvenciadetektor is egyben.

Ez úgy lehetséges, hogy az a bizonyos alsó 2 ún. töltéspumpa szűrővel van ellátva a kimenetén, ami frekvencia eltérés esetén a PD-ből érkező egyre szélesebb \UP vagy \DOWN impulzusok miatt egyre nagyobb feszültséget ad a VCO-nak (vagy egyre kisebbet), így egy idő után "behúzza" ω2-t ω1-hez, és belockol a PLL. A felső 2 nem érzékeli a frekvenciakülönbésget, mivel nincs töltéspumpájuk, és karakterisztikájuk - mint a képen is látszik - periódikusan ismétlődik. Tehát ha 2 különböző frekvenciát adunk egy ilyen PD-re, akkor a VCO vezérlőfeszültsége, és emiatt a VCO kimeneti frekvenciája is csak oszcillálni fog egy adott frekvencia körül, de nem fog lockolni. A 3. számú PD a képen alacsony frekvencia eltérésnél szintén nem tud belockolni, ezért lassan oszcillálni fog a referenciafrekvencia körül a beállítandó ω2.

==10. Mit jelentenek a következő betűszavak: ISM, FSK, FM, RF, PLL?==
* '''ISM:''' Industrial Scientific and Medical - Szabad felhasználású (előzetes engedélyezéshez nem kötött) frekvenciasávok, (pl.: a laboron használt 900 MHz körüli sáv)
* '''FSK:''' Frequency Shift Keying (ferekvenciabillyentyűzés) - A vivő frekvenciájának két fix érték közötti kapcsolgatásával létrehozott digitális modulációs eljárás.
* '''FM:''' Frequency Modulation - Olyan modulációs eljárás, ahol a moduláló jel a vivőhullám pillanatnyi frekvenciájával áll kapcsolatban.
* '''RF:''' Radio Frequency - Rádiófrekvencia.
* '''PLL:''' Phase-Locked Loop (fáziszárt hurok) - Többek között demodulálásra is alkalmazható áramkör (szabályozási kör).

==11. Ismertessen egy egyszerű frekvenciadiszkriminátor megvalósítást!==

[[Fájl:Labor2 kép31.jpg]]

A frekvenciában modulált <math>s_{FM}(t)</math> jel egy fázistolóra jut, ami a jel pillanatnyi frekvenciájával arányos, és sávközépen -90 fok. A szorzó és aluláteresztő szűrő egy kvadratúra demodulátort alkotnak, aminek a kimenete 0 V, ha a szorzó bemenetein lévő jelek kvadratúrában vannak. (Tehát 90 fok fáziskülönbség van köztük.) -> A kimenő <math>V_0 (t)</math> arányos lesz <math>s_{FM}(t)</math> bemeneti jelnek a sávközépfrekvenciától való eltérésével (ezt az információt szerettük volna a demodulációval visszakapni).

==12. Mi az a csillapítótag? Rajzoljon fel egy asszimmetrikus csillapítótag megvalósítást!==

A csillapítótag (attenuator) egy olyan áramkör, ami a bejövő audió vagy rádiójel amplitúdóját csökkenti lehetőleg torzítás nélkül.

Legegyszerűbb megoldás egy (változtatható) ellenállásokból felépített feszültségosztó.

A kért ábra is erre vonatkozik. Asszimmetrikus - mint különböző be- és kimeneti ellenállású.

"L" tag [http://wiki.ham.hu/index.php/Csillap%C3%ADt%C3%B3 HamWiki]

[[File:Csillapito_L.gif|250px]]

Ismerünk ugyebár PI és T tagot még jelek1-ből, amik szimmetrikusak, mivel teljesen mindegy, hogy melyik oldala a bemenet, és melyik a kimenet, az szépen impedanciahelyesen leosztja a feszültséget. Az L tag viszont csak egyik irányban működik helyesen (ahogy a képen most van), ha megfordítjuk a be-kimenetet akkor már nem fogja leosztani a feszültséget. Ezért ez asszimmetrikus tag.

Előnye viszont, hogy kevesebb alkatrész kell hozzá.

Léteznek természetesen bonyolultabb kapcsolások is...

==13. Mi az a SPAN, RBW, VBW a spektrumanalizátoron?==

* '''SPAN:''' A sweep hossza, tehát az a frekvenciatartomány, amit vizsgálok. Ezt végső soron ugye a VCO-ra adott háromszögjel határozza meg.
* '''VBW:''' A spektrumanalizátor Video szűrőjének 3 dB-s sávszélessége. ''Praktikusan a függőleges felbontás.''
* '''RBW:''' A spektrumanalizátor Res BW szűrőjének 3 dB-s sávszélessége. ''Praktikusan a vízszintes felbontás.''

==14. Hogyan mérjük meg egy szinuszos jel frekvenciáját és teljesítményét spektrumanalizátorral?==

Az ideális szinuszjel spektruma egyetlen dirac impulzus azon a frekvencián, amilyen frekvenciájú a szinusz. A zajok és nemlinearitások miatt azonban a valóságban megjelennek kisebb amplitúdójú felharmonikusok és köztes komponensek is. Tehát megkeresem a legnagyobb amplitúdójú spektrumkomponens helyét és az lesz a szinusz frekvenciája.

Egy jel teljesítménye a Parseval-tétel alapján számítható az amplitúdóspektrum négyzetének integráljaként is.

==15. Hogyan mérné meg egy heterodin vevő érzékenységét és átviteli karakterisztikáját?==

Érzékenységet a bemenő jel amplitúdójának folyamatos növelésével, a kimenetet figyelve.

Átviteli karakterisztikát az amplitúdó/frekvencia növelésével, a kimenetet figyelve.

==16. Mi az a fáziszaj? Miért van fáziszaja a DDS-nek? Hogyan néz ki a fáziszajjal terhelt szinuszos jel spektruma?==

A fáziszaj a különböző zavarok (termikus zaj, sörétzaj) hatására a jelben megjelenő fázisváltozás. A DDS fáziszaja elsősorban a referenciajel fáziszajából származik, ezt a DDS a frekvenciaosztási aránynak megfelelően elnyomja. Létezik az eszköznek maradék fáziszaja is, ami ideális referenciajel esetén kapott fáziszaj lenne. Ez modern integrált áramköröknél kb. -140 dBc/Hz, 10 kHz offsetnél.

Fáziszajjal terhelt szinusz spektruma:

[[File:phase_noise01.gif]]

==17. Hogyan mérné meg egy DDS üzemi frekvenciatartományát?==
"0" üzemmódban folyamatosan növelném az "A" kódszó értékét, közben a kimenetén mérném a frekvenciát.

==18. Mit jelentenek a következő betűszavak: AM, OOK, ASK?==

* '''AM:''' Amplitude Modulation (amplitudómoduláció) - Olyan analóg moduláció, az A(t) időfüggő értéke hordozza az információt.
* '''OOK:''' ON/OFF Keying - Olyan ASK moduláció, ami a 0 továbbítandó jelhez 0 A(t)-t választ.
* '''ASK:''' Amplitude Shift Keying (amplitudóbillentyűzés) - Olyan digitális moduláció, az A(t) időfüggő értéke hordozza az információt.

==19. Ismertesse a Carson-összefüggést!==

Carson-összefüggés: <math>B=2 \cdot (f_D+B_m)</math>, ahol <math>B_m</math> a moduláló jel sávszélessége.

Ez durvább becslés, mint az egyébként szinusz esetére adott.

==20. Mit jelentenek a következő betűszavak: dBm, dBµ, dBc?==

* '''dBm:''' Az 1 mW-ra vonatkoztatott teljesítményviszony dB-ben mérve.
* '''dBµ:''' Az 1 mikroV-ra vonatkoztatott feszültségviszony dB-ben mérve.
* '''dBc:''' A vivőhullámra (carrier) vonatkoztatott jelszintviszony dB-ben mérve.

[[Kategória:Villamosmérnök]]

Alex Hudson - Rex Nelson: Útban a modern fizikához

2015-02-24T18:45:26Z

Tímár László: Tímár László átnevezte a(z) Alex Hudson - Rex Nelson: Útban a modern fizikához lapot a következő névre: Alvin Hudson - Rex Nelson: Útban a modern fizikához: Alvin Hudson az író, és nem Alex H. .....

#ÁTIRÁNYÍTÁS [[Alvin Hudson - Rex Nelson: Útban a modern fizikához]]

Alvin Hudson - Rex Nelson: Útban a modern fizikához

2015-02-24T18:45:26Z

*[[Media:Hudson-Nelson_01-Tartalom-bevezetés.pdf | 1. fejezet: Tartalomjegyzék, Bevezetés]]
*[[Media:Hudson-Nelson_02-Egyenesvonalú mozgások.pdf | 2. fejezet: Egyenesvonalú mozgások]]
*[[Media:Hudson-Nelson_03-Síkbeli és térbeli mozgások.pdf | 3. fejezet: Síkbeli és térbeli mozgások]]
*[[Media:Hudson-Nelson_04-Körmozgás.pdf | 4. fejezet: Körmozgás]]
*[[Media:Hudson-Nelson_05-Newton-féle mozgástörvények.pdf | 5. fejezet: Newton-féle mozgástörvények]]
*[[Media:Hudson-Nelson_06-Munka-energia.pdf | 6. fejezet: Munka, energia, teljesítmény]]
*[[Media:Hudson-Nelson_07-Konzervatív erők.pdf | 7. fejezet: Konzervatív erők]]
*[[Media:Hudson-Nelson_08-Impulzusmegmaradás.pdf | 8. fejezet: Impulzusmegmaradás]]
*[[Media:Hudson-Nelson_09-Ütközések.pdf | 9. fejezet: Ütközések]]
*[[Media:Hudson-Nelson_10-Forgatónyomaték.pdf | 10. fejezet: Forgatónyomaték]]
*[[Media:Hudson-Nelson 11-Merev test forg mozgásának kinematikája.pdf | 11. fejezet: Merev test forgó mozgásának kinematikája]]
*[[Media:Hudson-Nelson_12-Merev test forg dinamikája.pdf | 12. fejezet: Merev test forgó mozgásának dinamikája 1]]
*[[Media:Hudson-Nelson_13-Merev test forg dinamikája 2.pdf | 13. fejezet: Merev test forgó mozgásának dinamikája 2]]
*[[Media:Hudson-Nelson_14-_A_mozg_gyors._k.-ban.pdf | 14. fejezet: A mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, tehetetlenségi erők]]
*[[Media:Hudson-Nelson_15-Rezgések.pdf | 15. fejezet: Rezgések]]
*[[Media:Hudson-Nelson_16-Gravitáció.pdf | 16. fejezet: Gravitáció]]
*[[Media:Hudson-Nelson_17-Folyadékok.pdf | 17. fejezet: Folyadékok]]
*[[Media:Hudson-Nelson_18-Hullámmozgás.pdf | 18. fejezet: Hullámmozgás]]
*[[Media:Hudson-Nelson_19-Hőmennyiség és hőmérséklet.pdf | 19. fejezet: Hőmennyiség és hőmérséklet]]
*[[Media:Hudson-Nelson_20-Az ideális gáz és a kinetikus gázelmélet.pdf | 20. fejezet: Az ideális gáz és a kinetikus gázelmélet]]
*[[Media:Hudson-Nelson_21-A termodinamika első főtétele.pdf | 21. fejezet: A termodinamika első főtétele]]
*[[Media:Hudson-Nelson_22-A termodinamika második főtétele.pdf | 22. fejezet: A termodinamika második főtétele]]
*[[Media:Hudson-Nelson_23-Az entrópia.pdf | 23. fejezet: Az entrópia]]
*[[Media:Hudson-Nelson_24-A Coulomb törvény és az elektromos erőtér.pdf | 24. fejezet: A Coulomb törvény és az elektromos erőtér]]
*[[Media:Hudson-Nelson_25-Gauss törvénye.pdf | 25. fejezet: Gauss törvénye]]
*[[Media:Hudson-Nelson_26-Az elektromos potenciál.pdf | 26. fejezet: Az elektromos potenciál]]
*[[Media:Hudson-Nelson_27-Kondenzátor és az elektromos erőtér energiája.pdf | 27. fejezet: Kondenzátor és az elektromos erőtér energiája]]
*[[Media:Hudson-Nelson_28-Az elektromos áram és az ellenállás.pdf | 28. fejezet: Az elektromos áram és az ellenállás]]
*[[Media:Hudson-Nelson_29-Egyenáramú áramkörök.pdf | 29. fejezet: Egyenáramú áramkörök]]
*[[Media:Hudson-Nelson_30-Mágneses erőtér.pdf | 30. fejezet: Mágneses erőtér]]
*[[Media:Hudson-Nelson_31-Mágneses tér forrása.PDF | 31. fejezet: Mágneses tér forrása]]
*[[Media:Hudson-Nelson_32-Faraday törvény, induktivitás.PDF | 32. fejezet: Faraday törvény, induktivitás]]
*[[Media:Hudson-Nelson_33-Anyag mágneses tuljajdonsága.PDF | 33. fejezet: Anyag mágneses tulajdonságai]]
*[[Media:Hudson-Nelson_34-Váltakozó áramok áramkörei.PDF | 34. fejezet: Váltakozó áramok áramkörei]]
*[[Media:Hudson-Nelson_35-Elektromágneses hullámok.PDF | 35. fejezet: Elektromágneses hullámok]]
*[[Media:Hudson-Nelson_36-Geometrikai Optika 1.PDF | 36. fejezet: Geometrikai Optika 1]]
*[[Media:Hudson-Nelson_37-Geometrikai Optika 2.PDF | 37. fejezet: Geometrikai Optika 2]]
*[[Media:Hudson-Nelson_38-Fizikai Optika 1.PDF | 38. fejezet: Fizikai Optika 1]]
*[[Media:Hudson-Nelson_39-Fizikai Optika 2.PDF | 39. fejezet: Fizikai Optika 2]]
*[[Media:Hudson-Nelson_40-A poláros fény.PDF | 40. fejezet: A poláros fény]]
*[[Media:Hudson-Nelson_41-A speciális relativitáselmélet.pdf | 41. fejezet: A speciális relativitáselmélet]]
*[[Media:Hudson-Nelson_42-A sugárzás kvantumos természete.PDF | 42. fejezet: A sugárzás kvantumos természete]]
*[[Media:Hudson-Nelson_43-A részecskék hullámtermészete.PDF | 43. fejezet: A részecskék hullámtermészete]]
*[[Media:Hudson-Nelson_44-Atomfizika.PDF | 44. fejezet: Atomfizika]]
*[[Media:Hudson-Nelson_45-Atommagfizika.pdf | 45. fejezet: Atommagfizika]]

-- [[Lord_Viktor|Lord Viktor]] - 2013.01.23.

[[Kategória:Villamosmérnök]]
[[Kategória:Mérnök informatikus]]

Laboratórium 2 - 11. Mérés ellenőrző kérdései

2015-02-24T18:35:31Z

Tímár László: /* 3. Mit jelent az, hogy a PLC programfeldolgozása ciklikus működésű? Ismertesse a PLC ciklikus programvezérlésének a lépéseit! */

{{Vissza|Laboratórium 2}}
{{Vissza|Laboratórium 2 - 11. Mérés: Logikai vezérlők alkalmazástechnikája}}

<div class="noautonum">__TOC__</div>

==1. Mi a PLC és mire lehet használni?==
A PLC egy olyan számítógép, amelyet architektúráját, működési rendszerét, programozási nyelvét és konstrukcióját tekintve gyártási folyamatok vezérlésére illetve szabályozására fejlesztettek ki. A PLC analóg és digitális jelekkel csatlakozik a folyamathoz, programozása speciális programozó készülékkel vagy hagyományos PC-vel történik.
==2. Rajzolja fel a mérési elrendezés blokkvázlatát!==

[[File:Labor2_mérés11_ábra1.JPG|600px]]

==3. Mit jelent az, hogy a PLC programfeldolgozása ciklikus működésű? Ismertesse a PLC ciklikus programvezérlésének a lépéseit!==

A PLC-k programfeldolgozása ciklikus működésű. A ciklus mindig egy startup
blokkal (OB100 vagy OB101) indul, ami RUN állapotba való átkapcsoláskor vagy
újraindításkor hívódik meg. A blokk törli a belső változókat, a megfelelő memóriákat és
megszakítás kéréseket.

Egy programciklus az alábbi részekből áll:
*A ciklusidő-figyelés újraindítása
*A kimeneti értékek táblájának (PIQ) kiírása a kimeneti kártyákra
*A bemeneti jelek állapotának lekérdezése és a bemeneti értékek táblájának (PII) aktualizálása
*A felhasználói program végrehajtása a benne lévő utasításokkal (azaz az OB1 blokk meghívása).

==4. Milyen jelszintűek a PLC analóg ki- és bemenetei és ezek milyen funkciót látnak el a mérési elrendezésben?==

Az illesztő kártya analóg ki- és bemenetei mindkét irányban 0-10 V-os jelszintűek. A
bemenetek bemeneti ellenállása 100 kOhm. A kimenetek maximális terhelő árama 10 mA.

Ellátott funkciók:
*Analóg kimenet:
**Fűtés vezérlése (PLC1)
**Ventilátor vezérlése (PLC2)
*Analóg bemenet:
**Tranzisztor hőmérséklet (PLC1)
**Hűtőtönk hőmérséklet (PLC1)

==5. Mivel mérjük a hűtőtönk hőmérsékletét? Hogyan tudjuk növelni illetve csökkenteni a hűtőtönk hőmérsékletét?==

A hűtőtönk hőmérsékletét illetve a teljesítmény tranzisztor tok-hőmérsékletét egy-egy
hőmérséklet-érzékelővel mérjük. A hűtőtönk hőmérsékletét egy teljesítmény-tranzisztorral
lehet növelni. A termikus folyamat gyorsítása érdekében kényszerhűtést alkalmazunk.

==6. Milyen funkciókat valósít meg a mérési elrendezésben a WinCC operációs rendszer?==

A WinCC operációs rendszer a folyamatirányítási feladatok ember-gép kapcsolati
felületét (HMI = Human Machine Interface) hivatott megvalósítani. Grafikus felülete
lehetőséget biztosít, hogy elemenként tetszőlegesen építsük fel az operátori felületet.
Lehetőséget nyújt egy folyamat jeleinek megjelenítésére, vezérlésére. A WinCC változók
segítségével kapcsolódik a PLC-k paramétereit és mérési adatait tartalmazó blokkhoz.

Funkciók:
*Szabályozásra vonatkozó beállítások, szabályozó típusának kiválasztása, szabályozási paraméterek
*A kézi beavatkozójel, az alapjel és a hőtıventilátor jelének beállítása
*Hiba nyugtázása
*Human Machine Interface

==7. Milyen funkciókat valósít meg a mérési elrendezésben a Simatic Manager?==

A Siemens S7-300-as típusú PLC-khez szükséges programokat a Simatic Manager
szoftver segítségével tudjuk megírni, szimulálni, a PLC-t felprogramozni. A szoftver
kezelőfelülete a Simatic Manager, mely használatával képesek vagyunk beállítások,
konfigurációk, fejlesztések, szimulációk és sok más dolog elvégzésére. A STEP7 szoftver
több, alacsonyabb és magasabb szintű programozási nyelvet ismer.

==8. Adja meg az egytárolós arányos tag átviteli függvényét és ábrázolja az ugrásválaszát!==

Az egytárolós tag átviteli függvénye - '''Vigyázat:''' Az sem szabad elfelejteni, hogy van egy ''A'' erősítése is!

<math>W(s)={A \over 1 +sT}</math>

Az egytárolós tag ugrásválasza:

<math>v(t)=L^{-1} \left\{ {A \over s \cdot (1+sT)} \right\} = A \cdot \left( 1 - e^{- {t / \tau }} \right) \cdot \varepsilon (t)</math>

Az egytárolós tag ugrásválaszának ábrázolása:

[[File:Labor2_mérés11_ábra2.JPG|600px]]

==9. Adja meg a folytonos PI szabályzó átviteli függvényét! Hány paramétere van a szabályzónak és ezeket hogyan választjuk meg?==

A PI típusú szabályzó átviteli függvénye:

<math>W_{PI}(s)=A_P \cdot \left( 1 + {1 \over sT_i}\right) = {A_P \over T_i} \cdot {1 + sT_i\over s}</math>

A szabályozó <math>A_P</math> erősítése és <math>T_i</math> integrálási időállandója pozitív számok.

A szabályzó a körerősítést <math>{A_P \over T_i}</math> -szeresére változtatja, a szabályozási kör típusszámát pedig eggyel növeli.

A szabályzó egy <math>- {1 \over T_i}</math> zérust is bevisz a felnyitott kör átviteli függvényébe.

Paraméterek:
*<math>A_P:</math> Így tudunk előírt fázistartalékra tervezni.
*<math>T_i:</math> Ezzel kiejthetjük a szakasz leglassabb pólusát, biztosítva így a gyorsabb működést.

==10. Mit nevezünk a rendszer típusszámának? Milyen hibával követi az egységugrás alapjelet egy 0 illetve egy 1 típusú rendszer?==

A szakasz átviteli függvénye: <math>W_P(s)</math>

A felnyitott kör függvény átviteli függvénye soros kompenzátor és egységnyi merev negatív visszacsatolás esetén:

<math>W_0(s)=W_C(s) \cdot W_P(s) = {K \over s^i} \cdot W_{01}(s)</math>

Ahol <math>W_{01}(0)=1</math> , <math>K</math> a körerősítés és <math>i</math> a szabályozási kör típusszáma. Tehát a típusszám a szabályozási körben található integrátorok száma.

Statikus/maradó hiba:
*<math>i=0</math> esetén <math>e_{\infty}={1 \over 1+K}</math>
*<math>i=1</math> esetén <math>e_{\infty}=0</math>

==11. Milyen tervezési (minőségi) előírásokat ismer egy zárt szabályozási kör jellemzésére?==

*Statikus hiba
*Túllövés
*Beállási idő (5%-os tartományba kerülésig eltelt idő)
*Felfutási idő
*Fázistartalék
*Vágási (metszési) körfrekvencia
*A beavatkozójel maximális értéke adott alapjel esetén

==12. Mikor stabilis egy folytonos illetve egy mintavételes lineáris rendszer?==

*Folytonos lineáris rendszer stabilis: A zárt kör minden sajátértéke a bal oldali félsíkon van: Re{s}<0
*Mintavételes lineáris rendszer stabilis: A zárt kör minden sajátértéke a komplex számsíkon az egységkörön belül van: |z|<1

==13. Adja meg az integrátor tulajdonságait!==

Átviteli függvénye: <math>{K \over s}</math>

Átmeneti függvénye: <math>v(t)=K \cdot t \cdot \varepsilon (t)</math>

Amplitúdó spektruma: <math>M(\omega)={K \over |\omega|}</math>

Fázisfüggvénye: <math>-90^{\circ}</math>

Jellemzői:
*Dinamikus tag - Kimenő jele a bemenő jelének idő szerinti integrálja.
*Kimenő jele időben lineárisan változik, ha a bemenő jele állandó.
*Kimenő jele csak akkor állandó, ha a bemenő jele 0.
*A kimenő jel véges bemenő jel eseten nem ugorhat.
*Memória tulajdonsága van.

==14. Adja meg egy diszkrét PID szabályzó impulzusátviteli függvényét és differencia egyenletét!==

A diszkrét PID szabályzó impulzusátviteli függvénye - T a mintavételi periódusidő, ''s'' operátor közelítése BWD-vel, ''1/s'' operátor közelítése RSR-rel:

<math>D_{PID}(z)= A_P + {A_P \over T_i} \cdot {T \over 1-z^{-1}} + A_P \cdot T_D \cdot {1 - z^{-1} \over T}</math>

Differencia egyenlete - u[k] a beavatkozó jel, e[k] pedig a hibajel:

<math>u[k]=b_0 \cdot e[k] + b_1 \cdot e[k-1] + b_2 \cdot e[k-2] + u[k-1]</math>

A három paraméter pedig, könnyen meghatározható, ha a JR2-ből tanult módszerrel az átviteli karakterisztikából felírjuk a rendszeregyenletet:

<math>b_0 = A_P \cdot \left( 1 + {T \over T_i} + {T_D \over T} \right)</math>

<math>b_1 = - A_P \cdot \left( 1 + 2 \cdot {T_D \over T}\right)</math>

<math>b_2 = A_P \cdot {T_D \over T}</math>

==15. Adja meg egy folytonos PID szabályzó átvitel függvényét soros és párhuzamos realizációban!==

Ideális PID szabályzó átviteli függvénye (párhuzamos realizációban):

<math>W_{PID}(s)=A_P \cdot \left( 1 + {1 \over sT_i} + sT_D \right) = {A_P \over T_i} \cdot {1 + sT_i + s^2 T_i T_D \over s }</math>

Mivel ez a gyakorlatban nem realizálható, ezért közelítő PID szabályzót alkalmazunk:

<math>W_{PID}(s)=A_P \cdot \left( 1 + {1 \over sT_i} + {sT_D \over 1 +sT_C} \right) =
{A_P \over T_i} \cdot {1 + s(T_i + T_C) + s^2 T_i( T_D +T_C) \over s \cdot (1+sT_C) }</math>

==16. Hogyan befolyásolja a beavatkozójel korlátozása a szabályozási kör működését?==

Ha korlátozzuk a beavatkozó jelet, akkor később áll be a szabályozási kör. Tehát nő a beállási
tranziens, a beállás lengő jellegű lesz. A túllövés mértéke is növekedhet.

==17. Hogyan valósítható meg pont-pont összeköttetés feltételes bevitellel, lazán csatolt rendszerekben?==

Van két független eszköz, amelynek vannak közös perifériái.

Például a mérésünk keretei között azt akarjuk, hogy az egyik eszköz tudjon a másikkal kommunikálni, mert szeretnénk, ha az a PLC, amelyet programozni tudunk (PLC1), tudja vezérelni a ventilátorhűtést (amit viszont a PLC0 végez).

Egy közös perifériát használunk a kommunikációra.

PLC1 fogja magát, beír valamit ebbe a perifériába (képzeld el úgy, mint egy I/O write). A PLC0 ezt észreveszi, hogy küldtek neki valamit, kiveszi az üzenetet és értelmezi.

A nyalánkságok: Hogyan veszi észre PLC0, hogy üzenetet kapott? Például úgy, hogy van egy másik periféria (set-reset jellegű), amit ha üzenetet küldesz, akkor 1-be billented, amikor elveszed az üzenetet, akkor 0-ba.

[[File:Labor2_mérés11_ábra3.JPG|600px]]

==18. Milyen memóriaszegmensei vannak a Siemens 314C-2DP kompakt PLC-nek?==

A PLC-ben rendelkezésre álló memória alapvetően három részre osztható:
*A memóriakártyán (MMC) található részben tárolódik minden programkód, az adatblokkok és a konfigurációs adatok.
*A RAM memória tartalmazza a mindenkori futó programot és annak adatait.
*A rendszer memória további konfigurációs adatokat, valamint a be- és kimenetek aktuális értékeit tárolja.

==19. Adja meg az ARX modell kifejezését!==

Legyen egy mintavételezett diszkrét idejő folyamat differenciaegyenlete a következő:

<math>y[k]+a_1y[k-1]+...+a_{na}y[k-na]=b_1u[k-1-nd]+...+b_{nb}u[k-nb-nd]</math>

Ahol <math>k=0,1,2,3...</math> a diszkrét időpontokat jelöli, <math>y[k]</math> a folyamat kimenőjele, <math>u[k]</math> a bemenőjele, <math>nd</math> a holtidő, továbbá <math>\left\{a_i,b_i \right\}</math> a folyamat modelljének paraméterei.

A fenti összefüggés átírható az úgynevezett ARX alakra:

<math>y[k]={B\left( z^{-1} \right) \over A\left( z^{-1} \right)} \cdot u[k-nd]</math>

==20. Milyen költségfüggvényt használ a Matlab ''arx'' utasítás?==

Az ''arx'' utasítás a legkisebb négyzetes (LS = Least Squares) költségfüggvényt használja.

A legkisebb négyzetek módszerének alkalmazásakor a rendelkezésre álló <math>t=1...N</math> bemeneti-kimeneti mintapár ismeretében keressük az <math>\left\{ \hat{a}_i, \hat{b}_i\right\}</math> becsült paramétereket olyan formában, hogy a modell kimenete és a tényleges mért kimenet közötti <math>e(t)</math> eltérések négyzetének <math>J</math> összege (más szóval veszteségfüggvény) minimális legyen:

<math>J=\sum_{t=na+nk+1}^N\limits \left[ e(t) \right]^2</math>

[[Kategória:Villamosmérnök]]