Архив Галактики

Практикум по NI myDAQ. #10

Копосов Д.Г. / 10.07.2015

Данным постом мы продолжаем знакомство с практикумом, который позволит использовать NI myDAQ в качестве методического инструмента учителя.
...предыдущая часть...

4.3. Гибридные (смешанные) схемы
Конечно, практически все электронные устройства сегодня представляют собой гибридные схемы, т.е. смешанные цифровые и аналоговые. Устройство myDAQ использует именно гибридные электронные цепи. Вы можете внимательно посмотреть на общую схему устройства, напечатанную на верхней крышке myDAQ, особенно на «Analog-to-Digital Converter» (аналого-цифровой преобразователь) и «Digital-to-Analog Converter» (цифро-аналоговый преобразователь).

Задание 108. Соберите указанную схему и составьте программу (аналогичную заданию 105), изображенные на рисунках. Исследуйте работу схемы. Какое преобразование вы можете наблюдать: цифрового сигнала в аналоговый или наоборот?



4.4. ЦАП
Из курса информатики вам уже знаком основной принцип хранения информации в памяти компьютера — принцип дискретности: любые данные в памяти компьютера хранятся в виде цепочек битов, т. е. последовательностей нулей и единиц (дискретная форма). Таким образом, любая программа в компьютере имеет форму двоичного кода. Чтобы она превратилась в физическое воздействие на управляемый объект (в нашем случае это будет светодиод), необходимо преобразовать код в электрический сигнал. Такое преобразование называют цифро-аналоговым преобразованием, а устройство, его выполняющее, называется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП).

Задание 109. Составьте схему и программу, изображенную рисунке. Исследуйте пример ЦАП.




4.5. АЦП
Приборы, которые дают информацию о состоянии объекта управления, о внешней среде, называются датчиками. Они представляют информацию, например, о температуре, влажности, расстоянии, давлении, деформации, наличие магнитного поля и др. в виде электрических сигналов. Если такие данные датчики передают в аналоговой форме (электрический ток или напряжение), то они должны быть преобразованы в двоичную цифровую форму. Такое преобразование называется аналого-цифровым, а прибор, его выполняющий, — аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
При преобразовании аналогового сигнала в цифровом устройстве АЦП много раз в секунду производит измерение амплитуды аналогового сигнала и выдает результаты этих измерений в виде чисел. Представление сигнала рядом своих отсчетов (samples), взятых через равные промежутки времени, называется дискретизацией. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП. У myDAQ максимальное значение этой частоты равно 200 кГц, т.е. 200000 значений за 1 секунду.
Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе, и измеряется в битах. Например, двоичный 8-ми разрядный АЦП, способен выдать 256 значений (от 0 до 255).
Разрядность двоичного АЦП у прибора myDAQ составляет 16 бит, т.е. 216 = 65536 различных значений (их также называют "уровни квантования").

Задание 110. Проект «Восход». Необходимо, чтобы при низкой освещенности светодиод был выключен, а при высокой освещенности — включен. Составьте схему и программу, изображенные на рисунках. Исследуйте пример АЦП.
Придумайте несколько примеров, где мог бы использоваться такой алгоритм (или где вы уже видели его в работе).



Фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, создал Александр Григорьевич Столетов в конце XIX века.
Солнечная батарея — несколько объединенных фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Фотовольтаика — метод выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество.


По прогнозам Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA) к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 ? за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 ? за кВт·ч для установок в жилых зданиях.
Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.

Задание 111. Проект «Прототип системы контроля освещения». Используя логическую операцию Отрицание («Не», Not), составьте программу, включающую светодиод только при низкой освещенности помещения.



Задание 112. Вы использовали солнечную батарею в качестве датчика освещенности. Как просто, но это необычное решение. Найдите в Интернете с помощью языка запросов аналогичную идею использования солнечных батарей в качестве датчика.

Задание 113. Соберите схему и составьте программу таким образом, чтобы яркость светодиода зависела от освещенности в помещении.

... продолжение следует...