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Aufbau eines Laborübungssystems zur Simulation von ADC Wandlern mit Hilfe von Mikrocontrollern

Klaus Raggl

Klaus Raggl

Andreas Kofler

Andreas Kofler

In dieser Projektseminararbeit wurde ein Praktikumsaufbau für das Praktikum "Elektrische Messtechnik und Sensorik“ entwickelt.

Dieser Aufbau umfasst verschiedene AD-Umsetzer Arten:

  • Flash-Konverter (Parallelumsetzer)
  • Sukzessives Approximations Verfahren (Wägeverfahren)
  • Dual-Slope Umsetzer

Diese drei Umsetzertypen wurden elementweise mit Mikrokontrollern aufgebaut, und ihre Funktion kann während des Praktikums durch Verkabelung der einzelnen Komponenten realisiert werden. Aus diesem Grund musste beim Aufbau darauf geachtet werden, dass eine ordnungsgemäße Funktionsweise nur bei korrekter Verkabelung gewährleistet ist. Allerdings dürfen durch falsche Verbindungen keine Schäden an den Schaltungen entstehen.
Diese Bedingungen wurden durch gezielte Abfragen in der Software und durch
schaltungstechnische Erweiterungen, wie der Einsatz von Pull-up oder Pull-down Widerständen, Dimensionierung von Schutzbeschaltungen, Einfügen von Invertierern und dergleichen erfüllt.
Analog-Digital-Umsetzer spielen im heutigen digitalen Zeitalter eine wichtige Rolle.
AD-Umsetzer (englisch ADC für Analog-to-Digital-Converter) wandeln analoge Eingangssignale
in digitale Daten bzw. einen Datenstrom um, die dann auf digitalem Wege weiterverarbeitet oder gespeichert werden können.
Ziel dieser Arbeit ist es, einen Praktikumsaufbau zu konstruieren, welcher die wichtigsten und am meisten angewendeten Arten der Umsetzer leicht verständlich und nachvollziehbar demonstriert.
Dem Studenten soll durch interaktives Arbeiten die Methodik der verschiedenen Verfahren nähergebracht werden. Das Hauptaugenmerk lag darin, einen robusten und stabilen Aufbau zu realisieren. Das Verhalten der Umsetzer und deren Fehlerverhalten werden dabei mittels Mikrokontroller emuliert.
Der Aufbau besteht im Wesentlichen aus einer soliden Alubox. Sämtliche Ein- und Ausgänge sind gut und übersichtlich gekennzeichnet auf der Box angebracht und können mit Kabel mit handelsüblichen Bananensteckern verkabelt werden.
Es sind der Flash-Umsetzer, das Wägeverfahren und das Dual-Slope-Verfahren realisiert.

November 2004