Kwalifikacja: ELM.06 - Eksploatacja i programowanie urządzeń i systemów mechatronicznych
Zawód: Technik mechatronik
Jaka jest minimalna liczba bitów przetwornika A/C, która powinna być użyta w układzie, aby dla zakresu pomiarowego 0 mA ÷ 20 mA uzyskać rozdzielczość równą 0,01 mA?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Odpowiedź 11-bitowa jest poprawna, ponieważ aby osiągnąć wymaganą rozdzielczość 0,01 mA w zakresie 0-20 mA, musimy najpierw obliczyć liczbę poziomów kwantyzacji. Zakres pomiarowy wynoszący 20 mA podzielony przez rozdzielczość 0,01 mA daje nam 2000 poziomów. Następnie, aby określić wymaganą liczbę bitów w przetworniku A/C, stosujemy wzór 2^n ≥ 2000. Logarytm z podstawą 2 z 2000 wynosi około 10,97, co po zaokrągleniu w górę daje 11. Przetwornik 11-bitowy, oferując 2048 poziomów, spełnia wymogi co do rozdzielczości, ponieważ zapewnia wystarczającą ilość poziomów do uchwycenia zmian w sygnale. W praktyce przetworniki o takiej rozdzielczości są powszechnie stosowane w systemach automatyki przemysłowej, gdzie precyzyjny pomiar prądu jest kluczowy dla monitorowania i kontrolowania procesów. Dobrą praktyką jest również użycie przetworników A/C zgodnych z normami IEC 61000, które zapewniają wysoką jakość pomiarów w trudnych warunkach przemysłowych.
Wybór niepoprawnych odpowiedzi może wynikać z nieporozumienia dotyczącego koncepcji rozdzielczości przetworników A/C oraz ich związków z liczbą bitów. Na przykład, wybierając 12-bitowy przetwornik, można sądzić, że zapewni on wystarczającą rozdzielczość. Jednak 12-bitowy przetwornik, oferujący 4096 poziomów, jest nadmiarem w tym kontekście. Podobnie, wybór 10-bitowego przetwornika, który dysponuje jedynie 1024 poziomami, jest niewystarczający dla wymaganej rozdzielczości 0,01 mA. Ponadto, 11-bitowy przetwornik, oferując 2048 poziomów, stanowi idealne rozwiązanie, co pokazuje, że kluczowe jest zrozumienie, jak obliczenia kwantyzacji i liczba poziomów oddziałują ze sobą. Współczesne aplikacje wymagają często precyzyjnych pomiarów, a błędne podejście może prowadzić do niewłaściwych decyzji w projektach inżynieryjnych. Ważne jest, aby zawsze analizować wymagania dotyczące pomiarów i dopasowywać odpowiednie rozwiązania technologiczne, aby uniknąć sytuacji, w których nieodpowiedni wybór przetwornika wpływa na jakość zbieranych danych.