컴퓨터 계측 및 실습

A/D-converter

영남대학교 기계공학부

Quantization( 양자화 )

Sampling( 표본화 )

샘플링주기와 aliasing

A/D 변환기의 역할

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A/Dº¯È¯±â

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µðÁöÅÐ °ª¾Æ³¯·Î±× Àü¾Ð

A/D-Converter 의 디지탈출력

1

0

1

0

1

0

1

0

ÃàÂ÷ºñ±³Çü8ºñÆ® º´·Ä

A/D º¯È¯±â

.... ....

7

0

8ºñÆ® º´·ÄµðÁöÅÐ Ãâ·Â

ÃàÂ÷ºñ±³Çü8ºñÆ® Á÷·Ä

A/D º¯È¯±â

¾Æ³¯·Î±× ½ÅÈ£

¾Æ³¯·Î±× ½ÅÈ£

ÃÖÇÏÀ§ ÀÚ¸®ÃÖ»óÀ§ ÀÚ¸®

(a)

( b)

A/D 변환기의 종류비교형A/D변환방식 적분형

추종비교(계수)형 축차비교형 병렬비교형

변환시간 1[ms] ∼

200[ms]

0.4[μ s] ∼

200[ms]

0.4[μ s] ∼

200[μ s]

수[ns] ∼

300[ns]

변환속도 저속 저속 중속 고속

용도 계측기(비교적 낮은 주파수

를 측정하는 주파수

카운터, 디지털 전압

계)

계측기(디지털 전압계)

계측기(주파수 카운터)

센서 입력용 음성신

호의 ·통신 기록

화상신호처리

고속통신

의료용

3 bit 병렬 A/D-Converter

Successive approximation

축차비교형

Ramp A/D-converter

Dual-ramp A/D-Converter

A/D 변환기의 구성

Multiplexer

차동증폭기

Programmable Gain

Sample & Holder

- 12bit A/D Converter

- Throughput Rate : 370 KHz at 14bit Accuracy

- 8Ch 차동입력 또는 16Ch Single Ended 입력

- 입력범위 ±10, ±5, ±2, ±1, 0~10, 0~5, 0~2, 0~1

- Programmable Gain : 1, 2, 5, 10 배

14bit

A/D 변환기 레지스터

※ C : A/D Conversion 완료 체크 플래그 , 0 이면 A/D 변환중이고 1 이면 변환완료 .

Address Register Size

Bit31 ~ Bit12 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

사용안함

Register 구조

CS0+0 32 BitA/D Data (14Bit)

표 8.1 A/D 데이터 레지스터 구조 (Reading)

Address Register Size

Bit0

C

Register 구조

CS0+4 32 Bit사용안함

Bit31 ~ Bit7

표 8.2 A/D 변환 체크 레지스터 구조 (Reading)

Address Register Size

Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

P

8.3 A/D 표 컨트롤 레지스터 구조

Register 구조

CS0+12 32 Bit채널설정Gain설정사용안함

Bit31 ~ Bit7

※ P : Polarity, 0 이면 Uni-polar 이고 1 이면 Bi-polar.

☞. A/D 트리거 • A/D 컨트롤 레지스터를 설정한 후 A/D 트리거를 수행하면 A/D 변환을 수행한다 .

• A/D 트리거는 CS0+8 레지스터에 아무값이나 쓰면 된다 .

Channel 설정

Bit3 Bit2 Bit1

…13

Bit0012

001

Channel 번호

1415

0000

11

3…

1

0

1

0000

111

0101

1

……

11

10

표 8.4 A/D 컨트롤 레지스터를 이용한 채널설정

입력 범위 설정

0 0Bit3 Bit2 Bit1

0 0 10

1 10 1 0

0 ~ 1-1 ~ +1-2 ~ +2

0

1 1 0-5 ~ +51 1 1-10 ~ +10

(V)입력범위0 ~ 100 ~ 50 ~ 2

1 0 01 0 1

표 8.5 A/D 컨트롤 레지스터를 이용한 입력범위 설정

레지스터 직접 제어를 통한 A/D

시작

채널 및 입력 범위 설정A/D 컨트롤 레지스터(CS0+12) 에 채널 및 입력

.범위 설정값을 써넣는다

A/D 트리거

A/D Conversion complete ?

A/D 데이터 읽기

A/D 트리거 레지스터(CS0+8) 에 아무값이나 쓰

A/D .면 트리거가 된다

(CS0+4) 레지스터 의 값을 Bit0 . 읽어 값을 체크한다

1 .이 값이 이면 변환 완료

(CS0+0) 레지스터 의 값을 12 A/D읽어 하위 비트를

.데이터로 취한다

Y

N

이번 실험은 온도에 따라 저항이 변하는 소자인 NTC 서미스터를 사용하여 온도를 A/D 변환기를 거쳐 컴퓨터에 의해 측정하여 온도라는 물리량에 대한 디지털 계측을 합니다 .

실 험 목 적실 험 목 적

온도센서

열전쌍 (Thermocouple)- 상이한 금속으로 만들어진 두개의 전기 도체로 이루어져 있으며 , 적어도 한 곳에서 전기적으로 연결되어 있다 .

- Seebeck 효과 : Thomas Johann Seebeck 이 발견 회로내 접점의 온도차이에 기인하는 개방 열전대 회로의 전압 또는 기전력

열전쌍의 연결

서미스터 (Thermistor)Thermistror

Thermal +Transistor온도에 따라 전기저항치가 달라지는 반도체 회로소자를 이용한 온도측정기

종류 NTC (Negative Temperature Coefficient)

온도 상승과 함께 저항치가 감소가장 일반적

PTC (Positive Temperature Coefficient)온도 상승과 함께 저항치가 증가

CTC (Critical Temperature Resistor)어는 온도에서 저항치가 급히 감소

서미스터의 온도범위와 재료

NTC Thermistor- Mn, Co, Ni, Fe, Cu 등의 천이금속 산화물을 혼합해서 성형하고 1000°C 이상의 고온에서 소결한 세라믹계열의 서미스터- 온도특성치나 저항특성을 재료나 소결조건에 따라 자유로이 제어가능

273

1

273

1

00tt

B

eRR

서미스터의 결합방식

- 호환성의 문제가 있어서 소자 상호 또는 호환용 저항을 부가하여 온도특성을 균일화 하는 결합방식을 사용

서미스터 검출회로 예

이번 실험은 써미스터를 이용하여 실제의 온도를 계측하여 봄으로써 A/D 변환을 실습해 봅니다 .

실 험 목 적

회 로 도

Ontheron

Ontheroff

int m_therdata

Onloadcellon

Onloadcelloff

intm_loadcelldata

void CComPractDlg::Ontheron() void CComPractDlg::Ontheron() {{

COMI_AD_SetRange (m_hDevice, 0, 0, 10);COMI_AD_SetRange (m_hDevice, 0, 0, 10);SetTimer(0 , 100 , NULL);SetTimer(0 , 100 , NULL);

}}void CComPractDlg::Ontheroff() void CComPractDlg::Ontheroff() {{

KillTimer(0);KillTimer(0);}}

프로그램 설명

void CComPractDlg::OnTimer(UINT nIDEvent) void CComPractDlg::OnTimer(UINT nIDEvent) {{

m_therdata = m_therdata = COMI_AD_GetDigit (m_hDevice, 0)COMI_AD_GetDigit (m_hDevice, 0);;UpdateData (FALSE);UpdateData (FALSE);CDialog::OnTimer(nIDEvent);CDialog::OnTimer(nIDEvent);

}}