Címke: Pico

Hőelemek alkalmazástechnikája (Pico)

A hőelemek a legnépszerűbb hőmérséklet érzékelők. Olcsók, könnyen cserélhetők, szabványos csatlakozókkal rendelkeznek és széles hőmérséklet tartományban használhatók.
Fő alkalmazási korlátjuk a pontosság, 1% alatti rendszer pontosság nehezen érhető el velük.

Hogyan működnek?
1882-ben egy észt fizikus Thomas Seebeck felfedezte (véletlenül), hogy két fém csatlakozásakor hőmérsékletfüggő nagyságú feszültség keletkezik. Ez az úgynevezett Seebeck hatás, mely minden hőelem működésének alapja. Bár elvileg bármely két fém alkothatna hőelemet, csak egy adott számú szabványos hőelem használatos, amelyek előre látható feszültséget szolgáltatnak nagy hőmérséklet tartományban.

Pico műszerek listája: https://www.globalfocus.hu/termekkategoria/oszcilloszkopok/

Sajnos a feszültség méréséhez nem köthető egyszerűen egy voltmérő a hőelem kapcsaira, mivel a műszer mérővezetékei a hőelem vezetőkkel egy további, nem kívánatos hőelemet alkotnak. Pontos mérések végzéséhez ezt kompenzálni kell az u.n. hidegpont kompenzációval (CJC:Cold Junction Compensation).
Hogy miért csak egy további hőelem keletkezik, holott a mérőkörben még további különböző fémes kapcsolatok vannak, arra a közbenső fémekre vonatkozó törvény ad magyarázatot, mely kimondja, hogy ha a hőelem  körbe a két hőelem fémen kívül egy harmadik fémes szakasz iktatunk, akkor a hőelem feszültsége nem változik, feltéve, hogy a harmadik fém csatlakozási pontjai azonos hőmérsékleten vannak. A törvény a hőelem melegponti csatlakozásánál is szerepet játszik.

Elfogadott a két hőelem szál összeforrasztása, mivel ez nem változtat a kimenő feszültségen. A gyakorlatban azonban a két hőelem véget összehegesztik (jellemzően kapacitív kisütéssel), mivel így a hőelem alkalmazhatóságát nem korlátozza a forraszanyag olvadáspontja.
A hőelem táblázatok eltekintenek ettől a második csatlakozástól, feltéve, hogy az pontosan 0 0C-on van tartva. Hagyományosan ezt gondosan megtervezett jégfürdővel oldották meg, melynek fenntartása körülményes volt, ezért a műszercsatlakozási pontján lévő hőmérsékletet jegyezték fel. A hidegpont hőmérséklete a műszer bemenő kapcsával jó hőcsatolásban lévő termisztorral érzékelhető. Az itt mért hőmérsékletet felhasználva határozható meg a hőelem melegpontjának tényleges hőmérséklete. Kevésbé igényes méréseknél a CJC hőmérsékletet félvezető típusú érzékelő használatával mérik. Ennek jelét kombinálva a hőelem jelével megkapható a tényleges hőmérséklet. A hidegpont kompenzáció nem hanyagolható el: az itt elkövetett hiba a hőelem csúcs mérési hibájaként jelentkezik.

Linearizálás
A CJC –hez hasonlóan a mérőműszernek meg kell oldania a hőelem nem lineáris jelének linearizálását. A hőmérséklet és kimenő feszültség összefüggését komplex polinom egyenlet (5-ik-9-edik fokú, hőelemtől függően) írja le. Olcsóbb műszerekben a linearizációt

Analóg módszerekkel oldják meg. A Pico TC-08 –hoz hasonló nagypontosságú műszerekben ezt a hibát a hőelem karakterisztikák memóriában való tárolásával küszöbölik ki.

Hőelem típusok
A hőelemek csupasz „bead type ( gombostű fejű) ” vagy mérőfejbe épített kivitelűek. A csupasz kivitel alacsony ára és gyors válaszideje miatt kedvelt. A mérőfejbe építettből széles választék áll rendelkezésre a különböző felhasználási területeknek megfelelően (ipari, tudományos, élelmiszer, orvosi kutatási stb.). Figyelmeztetés: kiválasztáskor mindig ügyeljünk a csatlakozó kivitelére. Alapvetően két típus létezik: standard és mini(atűr).A standard érintkezői hengeresek, a minié laposak. Ez utóbbiak a népszerűbbek.

A hőelem kiválasztásnál ügyeljünk a típusra, az elszigetelésre és a mérőfej kivitelre. Mindezek hatással vannak mérhető hőmérséklet tartományra, a pontosságra és a leolvasás megbízhatóságára.

Alábbiakban közreadunk egyfajta kiválasztási útmutatót:

K típus (Kromel/Alumel-Nikkelkróm/Nikkel) 
Általános célú hőelem. Olcsó és népszerűségének köszönhetően széles mérőfej választékban kapható. A hőmérséklet tartomány: -2000C…+12000C.Az érzékenység kb.41 μV /0C. Használjuk ezt a típust, ha nincs jó okunk arra, hogy ne tegyük.

E típus (Kromel/Konstantán)
Ez a típus nagy kimenő feszültséget ( 68μV/0C ) szolgáltat, ami alacsony hőmérsékleteken való használatra (cryogenic) is alkalmassá teszi. Másik jellemzője, hogy egyik szál sem mágnesezhető.

J típus (Vas/Konstantán)
A korlátozott hőmérséklet tartomány (-40…+750 0C) miatt a K típusnál kevésbé kedvelt típus. Fő felhasználási területe a régebbi műszerek, melyekhez nem csatlakoztatható modern hőelem. A J típus nem használható 7600C fölött, ahol hirtelen mágneses változás miatt kalibrálhatatlanná válik.

N típus (Nikrosil/Nisil)
Nagy stabilitás és magas hőmérséklet állóság miatt alkalmas magas hőmérsékletek mérésére , anélkül, hogy a platina árát (B,R,S típusok) meg kellene fizetni. ”Javított” K típusként egyre népszerűbb.
A B,R és S típusok nemesfémet használó típusok egymáshoz  hasonló karakterisztikával Ezek a legstabilabb hőelemek ,de alacsony érzékenységük miatt (10μV/0C) csak magas hőmérsékletekhez használatosak ( >3000C).

B típus (Platina/Ródium)
Magas hőmérsékleten, 1800 0C-ig használható hőelem. 500C alatt nem használható, mivel 0 és 42 0C-on ugyanazt a feszültséget szolgáltatja.

R típus (Platina/Ródium)
1600 0C-ig használható hőelem. Alacsony érzékenysége (10μV/0C) és magas ára miatt nem használható általános célra.

S típus (Platina/Ródium)
1600 0C-ig használható hőelem. Alacsony érzékenysége (10μV/0C) és magas ára miatt nem használható általános célra.  Nagy stabilitása miatt etalonként használják az arany olvadáspontjának kalibrálásánál (1064,3 0C).

Hőelem választásnál győződjünk meg arról, hogy mérőeszközünk nem korlátozza-e a mérhető hőmérsékletet. Az alábbi táblázatban a Pico TC-08-al mérhető hőmérséklet tartományok találhatók. Látható, hogy az alacsony érzékenységű hőelemek (B,R és S) felbontása is alacsony.

Hőelem típus

Tartomány °C

0.1°C felbontás

0.025°C felbontás

B

20 to 1820

150 to 1820

600 to 1820

E

-270 to 910

-270 to 910

-260 to 910

J

-210 to 1200

-210 to 1200

-210 to 1200

K

-270 to 1370

-270 to 1370

-250 to 1370

N

-270 to 1300

-260 to 1300

-230 to 1300

R

-50 to 1760

-50 to 1760

20 to 1760

S

-50 to 1760

-50 to 1760

20 to 1760

T

-270 to 400

-270 to 400

-250 to 400

  

Elővigyázatosság és szempontok hőelemek alkalmazásánál
A legtöbb mérési probléma a hőelem működés kellő megértésének hiányára vezethető vissza. Az alábbiakban felsorolunk néhányat a leggyakoribb elkerülendő hibákból és csapdákból.

Összekötési problémák. Sok mérési problémát okoznak a szándékolatlan hőelem képződések. Emlékezzünk arra, hogy két különböző fém összekötése hőelemet képez. A hőelem vezetékek meghosszabbításához a hőelem típussal azonos vezetéket kell használni. A csatlakozó dugók és aljzatok a hőelemnek megfelelő anyagúak és polaritásúak legyenek.

Hozzávezetési ellenállás. A hőhidak elkerülése és a válaszidő csökkentése céljából a hőelem szálakat kis keresztmetszetű vezetőkből készítik(platina hőelem esetén az ár miatt is).Emiatt a hőelem ellenállása viszonylag nagy lesz, ami zajérzékenységet és a mérőműszerhez való illesztésnél hibaforrást eredményez. Egy csupasz hőelem tipikus átmérője 0,25 mm, ami kb. 15 ohm/m ellenállást eredményez. A Pico TC-08 bemeneti impedanciája 2 Mohm, ami kevesebb , mint 0,01 %-os hibát eredményez 12 m hosszú ilyen vezeték esetén. Ha vékonyszálú hőelemre, vagy hosszú hozzávezetésre van szükség, akkor érdemes a hőelem vezetéket rövidre hagyni és hőelem hosszabbító vezetéket használni (ennek nagyobb a keresztmetszete és ezért kisebb az ellenállása) a hőelem és a mérőműszer között. Használat előtt célszerű megmérni a hőelem kör ellenállását.

Kalibrációs változás. Ez a hőelem vezeték jellemzőinek megváltozása a légkörből bediffundáló részecskék és szélsőséges hőmérsékletek következtében. További ok a szennyeződések és vegyi anyagok bediffundálása a hőelem szigetelő burkolatából. Magas hőmérsékleten való alkalmazáskor ellenőrizzük a mérőfej szigetelés specifikációját.

Zaj. A hőelemek feszültsége kis jelnek számít, ezért különösen alkalmas zaj felvételére. A legtöbb mérőműszer (pl a TC-08) kizárja a közös módusú (mindkét vezetéken érkező azonos) zajt, ezért a zaj minimalizálható a két vezető összecsavarásával (így azok ugyanazt a zajt veszik fel). Ezen kívül a TC-08 integráló A/D konvertere kiátlagolja a maradék zajt. Ha erősen zajos környezetben kell mérni célszerű árnyékolt hosszabbító vezetéket használni. Zaj felvétele esetén kapcsoljuk ki az esetleges zajforrásokat és nézzük meg, hogy van-e változás.

Közös módusú feszültség. A kis hőelem feszültség mellett a műszer kapcsain jóval nagyobb feszültségek is előfordulnak.Ilyen például az induktív úton (motorok mérésekor), vagy a „földelt csatlakozásokról” felszedett feszültség ez utóbbi létrejöhet pl. melegvízcsövek szigeteletlen hőelemes mérésekor. Ezek a feszültségek a zajhoz hasonlóan nem okoznak gondot, ha bizonyos érték alatt maradnak.Ez a küszöb a TC-08-nál +/- 4 V.Ha a feszültség ennél nagyobb mérési hiba keletkezhet. A hibát a zajhoz hasonló módon és szigetelt hőelem használatával lehet elkerülni.

Hőhidak. Minden hőelemnek van bizonyos tömege. Ennek felmelegítéséhez energiára van szükség, ami befolyásolja a mérést. Csőben lévő folyadék mérésekor egyrészt a hőelem által kivezetett hő a környezetbe távozik, másrészt, ha a hőelem nem merül elég mélyen a folyadékba, akkor a környező levegő lehűti azt és más lesz a folyadék és a melegpont hőmérséklete. A megoldás vékonyszálú hőelem és nagyobb keresztmetszetű hosszabbító vezeték használata lehet.

PicoScope műszerek széles választéka: https://www.globalfocus.hu/

https://www.globalfocus.hu/termekkategoria/oszcilloszkopok/

EKG mérés DrDAQ Data Logger felhasználásával

Az EKG (Elektro-Kardiographie) szívbetegségek vizsgálatához való  első alkalmazása a brit A.D. Waller nevéhez fűződik. A feltaláló nem fűzött túlzott  reményeket az eljárás széleskörű elterjedéséhez, de tévedett:13 évvel később az orvosi Nobel díjat a holland W. Einthoven azért kapta, mert az eszközt máig is használatos nélkülözhetetlen klinikai regisztráló készülékké fejlesztette.  

Az Einthoven féle regisztrálás (un. három vezetékes rendszer) a két csuklóra ill. a mellkasra erősített elektróda közötti feszültség különbséget használja az EKG hullám létrehozásához, a harmadik (a bokára erősített) elektróda képezi az emberi test és a regisztráló eszköz (oszcilloszkóp) közös földpontját.

16651756_1341263515932387_882278491_n


Adatgyűjtés

Az adatgyűjtő inerfészt a DrDAQ logger képezi az  ECG áramkör és a PC között.

A DrDAQ csomag adagyűjtő kártyából ( digitalizáló bemenetek: fény, hang, hőmérséklet és feszültség jel) áll, mely a PC bármelyik párhuzamos portjára csatlakoztatható (a táplálást is innen kapja). A digitalizált adatok Windows alapú szoftverrel jeleníthetők meg idő alapú formátumban, ahogy az oszcilloszkópon megjelennének. A DAQ kártya 10 bites ADC-vel és maximum 15000 S/s digitalizálási sebességgel rendelkezik, így a felbontás több mint elég az adott feladathoz és potenciálisan jobb a használt monitor pixel felbontásánál.

Szükség esetén lehetőség van más oszcilloszkóp alapú Pico Technology termék használatára is a DrDAQ helyett.

A testről érkező alacsony jelszint és az erősítő zajfelvevő képessége miatt a test és az áramkör közötti vezetékezésnek a lehető legrövidebbnek és jól árnyékoltnak kell lennie. A bemenetre kötött diódák a csatolt eszközökből (PC, oszcilloszkóp) hiba esetén érkező túlfeszültségek levezetésére szolgálnak. A biztonságot  opto leválasztó áramkör beépítésével tovább növelhetjük..A +9 és -9 V tápfeszültséget két elem szolgáltatja. A táp kapcsolható.

 Földelés és zajcsökkentés.

Az áramkör és a be- és kimenő vezeték árnyékolása a csatlakoztatott hálózati készülékek védő csatlakozását használja földelésre. Biztonsági szempontból előnyösebb lenne akkumulátorról üzemeltetett laptop használata, ekkor azonban lebegő föld keletkezne és ez rengeteg zaj felszedésével járna, ami a használatot lehetetlenné tenné. Ha a megfelelő földelés hálózati készülék nélkül is megoldható, akkor használhatunk akkumulátoros PC-t. A zaj tovább csökkenthető a bemenő vezeték erek egymáshoz közel való vezetésével.

A készüléket ne használjuk vihar (villámlás) esetén.

A készülék megépítését csak villamosan szakképzett, orvosi műszertechnikában jártas szakemberek számára ajánljuk.

Forrás: www.picotech.hu

Minden, amit a PC alapú méréstechnikáról tudunk. 

Költséghatékony autódiagnosztika: modern gépjárművek számítógépes hibakeresése PC-s oszcilloszkóppal

Az elmúlt bő két évtizedben a járműgyártók jelentős fejlesztéseket vittek véghez, melyekkel javították járműveik biztonságát, teljesítményét, megbízhatóságát, üzemanyag felhasználását. Ezek a fejlesztések mind megkövetelték az elektronikus rendszerek minél kiterjedtebb felhasználását a gépjárművekben. Az elektronikai alkatrészek folyamatosan javuló megbízhatósága mellett is előforduló meghibásodások esetén az elektronikus vezérlő egységgel (ECM / ECU) felszerelt autó diagnosztizálása komoly feladat. A gyári felszereléssel rendelkező márkaszervizek általában rendelkeznek az adott gyártmányhoz megfelelő high-tech eszközökkel, amelyek segítik a hiba okának feltárását. Szerencsére a független szervizek, mobil autószerelők számára is van egy költséghatékony, mégis eredményesen használható eszköz, az oszcilloszkóp.

Egy egyszerű oszcilloszkóp képes a modern járművekben használt jelek és hullámformák nagy részének – pl. gyújtás, air-flow, lambda szonda, ABS jeladók – a mérésére és rögzítésére. A mért jelek kiértékelésével, a rendellenességek kiszűrésével közelebb kerülhetünk a probléma megoldásához.

Az 1. ábra a gyújtás szekunder feszültségét mutatja, egy elektronikus gyújtással működő motoron. A mérést PC-s oszcilloszkóppal és kapacitív szekunder gyújtás szondával végeztük. A jelalak megmutatja annak feszültségnek a kialakulását (kb. 13kV), amely a gyújtógyertya pólusai közötti áthúzáshoz szükséges, valamint leolvasható az az idő (kb. 1ms), ameddig a pólusok közötti ívben áram folyik. Ez idő alatt a feszültség 3kV, ami később az ív megszakadásával élesen lezuhan, majd a transzformátor által okozott hullámokkal elsimul.

1. ábra


1. ábra

Egy ilyen mérés elvégzésével a számszerűen leolvasható adatok mellett egyéb információhoz is juthatunk. Például, ha a ciklus végén a gyújtótekercs kevesebb, mint négy feszültséghullámot okoz, az a tekercs közeli meghibásodását jelzi előre, ezért a csere indokolt.

PC-s méréstechnika

Az autódiagnosztikai környezet komoly kihívások elé állítja a méréstechnikai eszközöket, hiszen a mérendő feszültség és áramerősség tartományok nagyon szélesek, ezért mindig kéznél kell lenniük a megfelelő mérőfejeknek és adaptereknek, különben könnyen tönkretehetjük a műszereinket. Az 1. ábrán látható nagyfeszültségű jelet például nem lehet közvetlen galvanikus kapcsolaton keresztül rögzíteni, ezért a célszerszámokhoz hasonlóan az autódiagnosztikában egy sor speciális mérőfej, szonda és adapter használatára van szükség. Fontos szerep jut a lakatfogóknak, melyekkel az áramkör megbontása nélkül mérhetünk indító áramot, a generátor által leadott áramot, valamint végezhetünk relatív kompressziómérést.

A méréstechnikai kiegészítők nagy száma miatt praktikus választás lehet egy előre összeállított hibakereső készlet megvásárlása, mint amilyen például az angol Pico Technology autódiagnosztikai készlete. A mérőfejek és szondák mellett egy ilyen készlet lelke a benne található oszcilloszkóp. A cikkben található mérések Pico 3223 PC-s oszcilloszkóppal készültek, amely a mellékelt autódiagnosztikai szoftverrel az asztali vagy hordozható számítógépet egy könnyen kezelhető oszcilloszkóppá alakítják. A készletnek része egy 600A lakatfogó, pl. indító áram méréséhez, valamint egy 60A lakatfogó kisebb áram méréséhez, amilyen például az injektorok, üzemanyagpumpák áramfelvétele. A többi kiegészítő mellett a készlet tartalmaz egy kétvezetékes mérőkábelt is, amely szabványos csatlakozóival beilleszthető különböző szenzorok és a vezérlő elektronika közé, így üzem közben teszi mérhetővé az előforduló feszültségváltozásokat.

2. ábra

Jelalak adatbázis az Interneten

A számítógép méréstechnikai alkalmazásával sokat lehet profitálni az autódiagnosztikában is. Az egyik előny, hogy a Windows alapú szoftverek kezelése általában egyszerűbb, jobban áttekinthető, mint a hagyományos asztali műszereké. Másik fontos tulajdonság, hogy egyszerre több jelalakot is megjeleníthetünk a kijelzőn, ami megkönnyíti a friss mérés összehasonlítását egy korábban eltárolt etalonméréssel. Az eltárolt jelalakok számára a Pico Technology fenntart a honlapján egy nyilvános tárhelyet, ahonnan letölthetik a felhasználók a munkájukhoz szükséges mintaméréseket, és feltölthetik saját méréseiket, amelyeket meg szeretnének osztani nyilvánosan. A mérések jelforrás szerint sorba rendezve böngészhetők, megtalálhatók közöttük a legelterjedtebb személygépkocsiktól egészen a speciális gépeken rögzített jelalakokig mind üzemszerű, mind hibás állapotban végzett mérések. A meghibásodás alatt végzett mérések mellet rövid megjegyzések térnek ki a hiba okára, annak elhárításának lehetőségeire, mivel pusztán a normálistól eltérő jel detektálása nem mindig vezet el a hiba valódi okához. A diagrammok mellett fotók segítik a mérés előkészítését, melyek segítséget nyújtanak a szondák, lakatfogók elhelyezéséhez. Jelenleg több mint 130 elmentett mérés között böngészhetünk, melyek mind Pico Autódiagnosztikai Készlettel készültek, amely a töredékébe kerül egy klasszikus motor analizátornak vagy oszcilloszkópnak. A készletben az oszcilloszkóp és a kiegészítők masszív hordtáskában kapnak helyet, így tárolásuk, szállításuk nem igényel nagyobb figyelmet más szerszámokénál.

A járművek bonyolultabbá válásával a technikusoknak egyre több elektronikus alkatrészt, jelformát kell ismerniük, így a mindennapi munkát jelentősen megkönnyítik a megfelelő célműszerek. A Pico Autódiagnosztikai Készlet kiegészítve az internetes jelalak-könyvtárral lecsökkenti a szükséges mérések számát és felgyorsítja a hibafeltárást, valamint lehetőséget nyújt egy saját méréseket tartalmazó jelalak és mérésadatbázis létrehozásához. A számítógépek árának csökkenésével pedig nem szükséges megerőltető befektetés egy PC-s mérőrendszer összeállításához.

PC alapú méréstechnikáról minden egy helyen

https://www.globalfocus.hu/termekkategoria/pc-s-merestechnika/

Tud majd együtt dolgozni a Pico oszcilloszkópom, vagy adatgyűjtőm egy USB C-típusú porttal ?

Igen!  Használhatja bármelyik Pico oszcilloszkópot, vagy adatgyűjtőt egy USB C-típusú porttal. Csatlakoztassa az  oszcilloszkóppal együtt szállított, kék színű Pico USB kábelt a Pico TA285  USB Type-C Standard A (anya) adapteren keresztül.

letöltés (1)

PicoScope csatlakoztatása USB-C-hez TA 285  adapterrel

letöltés (2)

  PicoScope 2208 B csatlakoztatása USB C-hez

Nem született minden adapter és kábel egyenlőnek!

A tesztelés során megfigyeltük, hogy a kábel és adapter gyártók helytelenül rendre megrövidítik a kábel földelő árnyékolását a táplálás visszatérő vezetékének mindkét végén a vonal ellenállás kellően alacsony értéken való tartásához és ,hogy a 3 A névleges áram elérhető legyen. Ez műszereinknél problémát vet fel. Az árnyékolás és a földelés megrövidítése a visszatérő táp mindkét végén létrehoz egy kis potenciált (a kábelen átfolyó áramnak köszönhetően) a PC port földje és a szkóp BNC-je között. Ez azt jelenti, hogy valaminek a mérésekor, ami összefügg a port földjével, feszültség eltolás léphet fel. Ezért itt a Pico Technology-nál bevizsgáltunk és specifikáltunk egy adaptert a Pico Scope-okkal való használatra, hogy biztosítsuk a minőség fenntartását és a mérés sérthetetlenségét megőrizzük.

Ezért is kötelező az együtt szállított Pico kék USB kábel használata, melynél nincs megrövidítve az árnyékolás mindkét végen.

USB kommunikációs protokollfejlesztések

Amikor az USB kommunikációs szabvány legutóbbi változata, az USB 3.1 megjelent 2013-ban, felváltva az USB 3.0-t, akkor az inkább egy gyakorlatnak tűnt, mely kaput kíván nyitni az elkövetkező változatoknak, köztük a több utas adat vonalaknak. Az USB 3.0 gyakorlatilag azonos az USB 3.1 első generációval, mindkettő 5 Gb/s maximális átvitelű volt, ami SuperSpeed (SS) –ként ismertünk. A gyorsabb, második generációs USB 3.1, ami szintén ma is kapható kétszeres,10 Gb/s adatsebességgel SuperSpeed Plus (SS+)- ként ismert.

Szabad tér az USB csatlakozók és kábelek fejlesztéséhez

Míg az USB 3.0/3.1 meghatározta az USB szabvány adatátviteli sebesség területén nagyon szükséges fejlesztéseit, ezután szükségessé vált a csatlakozókkal és tápellátással kapcsolatos hozzáállás újragondolása. A létező és öröklött csatlakozások a gazdától az USB eszközig zavarba ejtő mennyiségű dugótól dugóig kombinációban kaphatók, beleértve a Standard-A és B csatlakozókat, Mini-A és B, Mikro -A és B és legutóbb a C típust. Mindegyik kapható USB 2.0 és USB 3.1 kommunikációs standard szerinti kivitelben bár nem mind támogatják az SS és SS+ kommunikációkat.

USB-Connector-Types

USB 2.0 és 3.1 csatlakozó típusok

USB C típus: mi ez az egész felhajtás ?

A C- típus jövője íróasztalunk rendbetételéről szól, és ha Önnek annyi eszköze van, mint nekünk akkor a rendbetétel az életünkre is vonatkozik! A töltés, SS+ adatátvitel és táplálás egy kábelben való kombinálásával a C-típus ígérete, hogy ez lesz az egyetlen interfész kábel és csatlakozó, amire szüksége lesz telefonhoz, monitorhoz, laptophoz és perifériákhoz, komolyan egyszerűsítve az interfészt és a táplálás csatlakoztathatóságát. Elegendően kompakt ahhoz, hogy gyorsítsa a fogyasztói elektronika miniatürizálását, fenntartva bizonyos mértékű robusztusságot az ipari felhasználáshoz. Pillanatnyilag azonban azt kell mondanunk, hogy messze vagyunk még attól, hogy a C-típus legyen az egyetlen kábel/csatlakozó megoldás az asztalon. Egyelőre hagyományos USB eszközeinket akarjuk C-típusú portokhoz csatlakoztatni, ehhez várjuk, hogy a piacon megjelenjen az adapterek bőséges kínálata.

A C-típus nem definiál kommunikációs, vagy protokoll szabványt. Ez csupán egy kábel/csatlakozó fizikai eszköz.

letöltés (3)

TA285 USB Type-C → Type-A adapter

A C típusú USB kulcsfontosságú előnyei
A C típusú USB kábelek a következő jelentős előnyökkel rendelkeznek elődeikhez képest
  • A C típus a kábel mindkét végén ugyanazt a megfordítható csatlakozót használja, minimalizálva ezzel a felhasználó kábel iránnyal kapcsolatos kétségeit.
  • A C típusú csatlakozó új kialakítású. Egyszerre karcsú és robusztus, szükségtelenné téve a háromféle kivitelt (standard,, mini és mikro).
  • A C típusú kábelekre vonatkozó egyetlen szabványosított követelmény a minimum 3 A  terhelhetőség. Ez egy nagy lépés az USB 2.0 500 mA-éhez és az USB 3.1 900 mA-éhez képest. Az elektronikai besorolású kábelek 5 A-ig terhelhetők.
  • A C típus alapú eszközfelismerésbe beletartozik a korábbi csatlakozások támogatása (visszafelé kompatibilis USB 2.0-val és 3.1-el)
  • A Type-C ecosystem rendszerek támogatják a teljes megfelelőségű C típusú eszközöket 100 W-ig USB PD (power delivery) használatával

A szabványon belül néhány kulcsfontosságú terminológia megváltozott. Például a Host és Device definiciók Downward Facing Port DFP) illetve Upward Facing Port (UFP) elnevezést kaptak, támogatva ezzel olyan új jellemzőket, mint készülékérzékelés (device detection) és interfészkonfigurálás egyúttal eltávolítva a zavaró „kábelirány” és „csatlakozó típus” kifejezéseket az USB ecosystem-ből.

C típusú USB teljesítmény lehetőségei

Az összes C típusú kábel és csatlakozó terhelhetősége 20V, 3 A kell, hogy legyen.

A C típus a teljesítményszállítást is támogatja (USB PD) a legfeljebb 100 W teljesítményű és független USB alapú kommunikációk USB eszközeinek táplálásával Az USB PD  CC (konfigurációs csatorna) vonalat használ a teljesítményszállítás intézésére. Az USB PD-vel a tápfeszültség 20 V-ig konfigurálható, Azt követően, hogy a PD eszköz táplálást kért a PD nem szolgáltat 3 A-nél nagyobb áramot a kábel elektronikus beazonosítása nélkül

Megjegyzés: Az USB táplálású PicoScope-ok remekül dolgoznak bármelyik C típusú porttal, függetlenül az USB PD kompatibilitástól.

  1. Táblázat: USB teljesítmény adatok és opciók

Működési mód

Névleges feszültség

Legnagyobb áram

Mejegyzés

USB 2.0

5 V

500 mA

Alapáram, alap specifikáció alapján

USB 3.1

5 V

900 mA

Alapáram, alap specifikáció alapján

USB BC 1.2

5 V

max 1,5 A

Megelőző töltés

USB PD

Konfigurálható

 20 V-ig

Konfigurálható

5 A-ig

Irányvezérlés és teljesítmény szint kezelés

C típusú USB

Áram@ 1,5 A

5 V

1,5 A

Nagyobb teljesítményű eszközöket támogat

C típusú USB

Áram@ 3,0 A

5 V

3 A

Nagyobb teljesítményű eszközöket támogat


<<Pico termékek a műszerház kínálatában. >>


A gyújtás primer áramköre

A gyújtás primer áramkörében kezdődik a benzinmotorok gyújtási folyamata, mivel a primer áramkör adja az alapot a szekunder áramkör nagyfeszültségű szikrájához.

A primer áramkör komoly fejlődésen ment keresztül a korábbi mechanikus – kondenzátoros rendszertől a mai motoroknál használt elosztó nélküli, hengerenkénti tekercses gyújtásig. Ezen rendszerek működésének alapja a mágneses indukció jelensége.

A primer tekercs körül mágneses mező jön létre a benne folyó áram hatására azáltal, hogy a megszakító vagy az erősítő zárja a primer áramkört. Ilyenkor a mágneses erőtér teljesen telítetté válik. A gyújtás meghatározott pillanatában a primer tekercs testelése megszakad, és a mágneses mező hirtelen megszűnik a tekercs 250-350 menete körül, ami 200-350 V feszültséget indukál a tekercsben.

Az indukált feszültség nagyságát a következő tényezők határozzák meg:

  • a primer tekercs menetszáma
  • a mágneses mező erőssége
  • a mező megszűnésének sebessége, ami az áramkör bontásának gyorsaságától függ

A primer tekercs menetszámát a gyártó határozza meg, így a mágneses mező erősségét érdemes mérni, ami egyenesen arányos a primer tekercsben folyó árammal, valamint a mért görbéről leolvasható az áramkör bontásának sebessége is.


1. ábra

Az 1. ábrán látható primer áramköri áramerősség hirtelen elkezd emelkedni 6 A-ig, majd ez az érték marad egészen az áramkör bontásáig. A megszakítási sebesség leolvasható a görbe függőlegesbe hajlásáról. Bármilyen késedelem vagy lassú megszakítás lejtős görbeként jelenne meg, ami alacsony gyújtófeszültséget eredményez, míg az áramkör megfelelő bontása függőleges görbét mutat.

A következő ábra (2.) az indukált feszültség görbéjét mutatja, amely ebben az esetben 326 V-nál éri el a maximumát. Ez a feszültség a primer tekercs körül hirtelen összeomló mágneses erőtérnek a következménye. A mérés elvégzése azért fontos, mert az alacsony primer feszültség nem hoz létre megfelelő gyújtószikrát.


2. ábra

A zárásszög

A zárásszög hagyományos mechanikus gyújtás esetén azt az elfordulást jelenti, ameddig az elosztófej zárt kapcsolatban tartja a kalapácsot és az üllőt. Négyhengeres motornál ez általában 45 fok, ami a fele az egy hengerre jutó osztófej elfordulásnak.


3. ábra

A mechanikus gyújtás egyik hátrányos tulajdonsága, hogy a fordulatszám emelésével nem marad elég idő a tekercs körüli mágneses mező teljes létrejöttére. A 3. ábrán a fordulatszám 1000 fordulat/perc, az megszakító 16,3 ms-ra van zárva. A mért primer feszültség 286,3 V. Ahogy a motor sebessége 3000 fordulat/percre növekszik (4. ábra), a megszakító fordítottan arányosan rövidebb ideig van zárva, így a tekercs körüli mágneses mező nem tud tökéletesen felépülni. Ebben az esetben a primer tekercs 5,6 ms-ig van áram alatt, az indukált feszültség 275,4 V, ami a szekunder tekercsben létrejövő feszültséget is arányosan csökkenti.


4. ábra

Elektronikusan vezérelt gyújtású motornál a zárásidőt egy a primer áramot vezérlő áramkör szabályozza, ami az erősítőbe vagy az elektronikus vezérlő modulba (ECM) van beépítve. A motor felpörgésével a zárásidő arányosan megnövekszik, így a fordulatszámtól függetlenül mindig ugyanannyi ideig van áram alatt a primer tekercs. Az ilyen rendszert Variable DwellSystem-nek vagy Constant Energy System-nek nevezik.

Az “állandó energia” kifejezés a tekercsben fordulatszámtól függetlenül közel azonos indukált feszültségre utal, ami kiküszöböli a mechanikus gyújtás egyik fő hiányosságát, a változó zárásidőt. A tekercs feltöltési ideje az 5. ábrán látható, a fordulatszámtól függetlenül 3ms. Ez jóval rövidebb, mint a mechanikus rendszereknél akár magas fordulatszámon, de a megnövelt feszültség és a tekercs kisebb ellenállása miatt így is erősebb áram halad át a tekercsen, erősebb mágneses teret kialakítva maga körül.


5. ábra

Mint minden áramkörnél, a primer tekercs és tesztelése esetében is az átvizsgálást végző technikusnak meg kell győződnie annak sértetlenségéről, megfelelő vezetőképességéről. Ehhez nem elegendő egy egyszerű multiméter, hiszen az megtört, elfeslett vezetékek esetén is közel 0Ω ellenállást mér, nagyobb áramot adott esetben mégsem tud a vezeték továbbítani. Ez a példa is mutatja, hogy minden kapcsoló áramkört szükséges oszcilloszkóppal is megvizsgálni. Ideális testelés esetén egy egyenes vonalat látnánk, de gyakorlatban a feszültség ingadozhat 0,3V-ot. Egy áramkör negatív oldalán megengedhető akár 0,5V veszteség is, de a test oldalon a veszteségnek 0,25V alatt kell maradnia, így mindenképp a tesztelés ellenállásának minimalizálására kell törekedni.


6. ábra

A 6. ábra a primer áramkör tesztelésének feszültségveszteségét mutatja.  Látható, hogy zárt áramkörnél a feszültségveszteség folyamatosan emelkedik növekvő áramerősség mellett, egészen az áramkör megszakításáig. Elöregedett, rossz állapotú tesztelés esetén a feszültségveszteség-görbén az emelkedő szakaszok meredekebbé válnak, ami a vezeték átvizsgálásának, cseréjének a szükségességét mutatja.

A vizsgálatok az alábbi műszerekkel készültek: https://www.globalfocus.hu/termekkategoria/pc-s-merestechnika/

Videók a műszerek használatáról: https://www.youtube.com/channel/UCsdnmAAyDHova8PVM9dWOvQ/videos

Eredeti publikáció: The Institute of the Motor Industry, Nagy-Britannia