İÇİNDEKİLER

İÇİNDEKİLER
ÖN SÖZ ........................................................................................................ İİİ
İÇİNDEKİLER .................................................................................................. V
BÖLÜM 1: DİJİTAL ÖLÇME TEKNİKLERİ ........................................................... 1
GENEL AÇIKLAMALAR TEMEL KARAKTERİSTİKLER ..................................................................... 1
1. GİRİŞ.................................................................................................................................... 1
2. DİJİTAL ÖLÇME CİHAZLARINI FARKLANDIRAN TEMEL BELİRTİLER ...................................... 4
3. SÜREKLİ BÜYÜKLÜKLERİN AYRIK İŞARETLERE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ ...................................... 6
4. DİJİTAL ÖLÇME CİHAZLARININ SINIFLANDIRILMASI .......................................................... 10
5. DİJİTAL-ANALOG DÖNÜŞÜMÜ .......................................................................................... 12
6. ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞÜMÜ .......................................................................................... 16
7. DİJİTAL CİHAZLARIN TEMEL TEKNİK KARAKTERİSTİKLERİ .................................................. 17
7.1. Rezolüsyon .............................................................................................................. 17
7.2. Doğruluk .................................................................................................................. 19
7.2.1. Kuantalama Hatası ......................................................................................... 19
7.2.2. Alet Hataları ................................................................................................... 22
7.2.3. Çalışma Hızı .................................................................................................... 32
8. DİJİTAL ÖLÇME CİHAZLARINDA KULLANILAN KODLAR ...................................................... 33
BÖLÜM 2: DİJİTAL FREKANSMETRELER VE FAZMETRELER ............................ 43
1. ZAMAN ARALIĞININ VE FREKANSIN ÖLÇÜLME PRENSİPLERİ ............................................ 43
1.1. Zaman Aralığının Ölçülmesi ..................................................................................... 43
1.2. Frekansın Ölçülmesi................................................................................................. 44
2. DİJİTAL FREKANSMETRELER .............................................................................................. 46
2.1. Orta Frekans Frekansmetreleri ................................................................................ 46
2.2. İki Frekans Oranının Ölçülmesi ................................................................................ 50
2.3. Yüzde Frekansmetreler............................................................................................ 51
3. DİJİTAL KRONOMETRELER................................................................................................. 52
4. GENİŞ BANTLI VE YÜKSEK DOĞRULUKLU DİJİTAL FREKANSMETRE ................................... 57
5. ÜNİVERSAL DİJİTAL FREKANSMETRELER - KRONOMETRELER ........................................... 61
vi
Dijital ve Modern Ölçme Teknikleri
6. DİJİTAL FAZMETRELER....................................................................................................... 62
6.1. Dijital Fazmetrelerin Sınıflandırılması ...................................................................... 62
6.2. Kompanzasyonlu Dijital Fazmetreler ....................................................................... 63
6.3. Direkt Dönüştürmeli Fazmetreler ............................................................................ 63
6.3.1. Ani Değer Fazmetreleri .................................................................................. 64
6.3.2. Ortalama Değer Fazmetreleri ......................................................................... 68
6.4. Mikroişlemcili Fazmetre .......................................................................................... 73
BÖLÜM 3: DİJİTAL - ANALOG DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ........................................ 77
1. KOD - GERİLİM DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİNİN MİMARİSİ .......................................................... 77
1.1. Temel Bilgiler ........................................................................................................... 77
1.2. Seri Darbeli Kodun Gerilime Dönüştürülmesi .......................................................... 81
1.3. Paralel (veya Ardışıl) Kodun Gerilime Dönüştürülmesi ............................................ 83
1.3.1. Ardışıl Bölücüler ............................................................................................. 84
1.3.2. Paralel Bölücüler ............................................................................................ 86
1.3.3. R-2R Merdiven Devresi................................................................................... 91
1.3.4. Çarpıcı Dijital-Analog Dönüştürücüler ............................................................ 96
1.3.5. Darbe-Genişlik Modülasyonlu Kod-Gerilim Dönüştürücüsü ........................... 99
1.3.6. Stokastik Kod - Gerilim Dönüştürücüsü ........................................................ 100
2. KOD - DİRENÇ (İLETKENLİK) DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ........................................................... 101
3. KOD - ZAMAN ARALIĞI DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ................................................................... 103
4. KOD - DÖNME AÇISI DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ....................................................................... 104
BÖLÜM 4: LİNEER ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ............................ 107
1. GERİBESLEMESİZ ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ................................................. 107
1.1. Tek Eğimli Analog-Dijital Dönüştürücüler .............................................................. 107
1.2. İki Eğimli Analog-Dijital Dönüştürücüler ................................................................ 112
1.2.1. İki Eğimli ADC'lerin Mimarisi ........................................................................ 112
1.2.2. İki Eğimli ADC'lerin Hata Kaynakları ve Çalışma Hızı ..................................... 120
1.3. Gerilim-Frekans Dönüştürücülü ADC'ler ................................................................ 121
1.3.1. Gerilim-Frekans Dönüştürücülü ADC'lerin Mimarisi..................................... 121
1.3.2. Gerilim-Frekans Dönüştürücüleri ................................................................. 126
2. GERİBESLEMELİ ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ................................................... 141
2.1. GERIBESLEMELI ANALOG-DIJITAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLERIN TEMEL
PRENSIBI ................................................................................................................ 141
2.2. Basamak Eğimli ADC'ler ......................................................................................... 142
2.2.1. ADC'nin Rezolüsyonu ve Doğruluğu ............................................................. 145
2.2.2. Ortalama Dönüşüm Zamanı ......................................................................... 145
2.3. İzleyen ADC'ler....................................................................................................... 149
2.4. Ardışıl Yaklaşımlı ADC'ler ....................................................................................... 152
2.5. Paralel ve Ardışıl-Paralel ADC'ler ........................................................................... 158
2.5.1. Paralel ADC'ler.............................................................................................. 158
2.5.2. Ardışıl-Paralel ADC'ler .................................................................................. 162
3. DELTA-SİGMA ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ...................................................... 164
İçindekiler vii
BÖLÜM 5: FONKSİYONEL ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ................. 167
1. FONKSİYONEL ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİN TEMEL PRENSİPLERİ ................. 167
2. FONKSİYONEL GERİLİM-KOD DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ......................................................... 169
3. LOGARİTMİK ANALOG - DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ...................................................... 176
3.1. Logaritmik Amplifikatörler ..................................................................................... 176
3.2. RC Deşarjlı Logaritmik Dönüştürücü ...................................................................... 182
3.3. Dijital Logaritmik Dönüştürücülü ADC'ler .............................................................. 183
3.4. Lineer-Logaritmik ADC'ler ...................................................................................... 183
BÖLÜM 6: DİJİTAL VOLTMETRELER ............................................................ 185
1. TEMEL BİLGİLER .............................................................................................................. 185
2. DİJİTAL VOLTMETRELERDE GÜRÜLTÜLERE KARŞI DAYANIKLILIK .................................... 187
2.1. Genel Açıklamalar .................................................................................................. 187
2.2. Ortak Mod Gürültülerden Korunma Yöntemleri ................................................... 193
2.2.1. Simetrik Giriş ................................................................................................ 193
2.2.2. Simetrik Giriş ve Ekranlama.......................................................................... 196
2.3. Normal Mod Gürültülerden Korunma Yöntemleri................................................. 198
2.3.1. Filtreleme ..................................................................................................... 198
2.3.2. İntegrallama ................................................................................................. 201
3. DİJİTAL VOLTMETRELERDE DİJİT SAYISI VE KADEME İÇİ GENİŞLETME ............................ 208
4. İKİ EĞİMLİ DİJİTAL VOLTMETRELER ................................................................................. 209
5. EFEKTİF DEĞER ÖLÇEN DİJİTAL VOLTMETRELER ............................................................. 212
5.1. Efektif Değer - DC Dönüştürücülü Dijital Voltmetreler .......................................... 213
5.2. Karesel Gerilim - Frekans Dönüştürücülü Dijital Voltmetreler............................... 216
6. DİJİTAL MULTİMETRELER ................................................................................................ 218
6.1. Dijital Multimetrelerin Temel Mimarisi ................................................................. 218
6.1.1. Akım-Gerilim Dönüşümü .............................................................................. 219
6.1.2. Direnç-Gerilim Dönüşümü............................................................................ 222
6.1.3. AC-DC Dönüşümü ......................................................................................... 224
6.2. MİKROİŞLEMCİLİ DİJİTAL MULTİMETRE ................................................................. 226
7. ÇOK FONKSİYONLU DİJİTAL ÖLÇME CİHAZI..................................................................... 231
BÖLÜM 7: DEVRE ELEMANLARININ DİJİTAL YÖNTEMLERLE ÖLÇÜLMESİ ..... 239
1. GİRİŞ................................................................................................................................ 239
2. DC DEVRELERİNDE ELEMAN ÖLÇÜMÜ ............................................................................ 240
2.1. Direncin Ölçülmesi ................................................................................................. 240
2.1.1. Direnç-Gerilim Dönüştürücüleri ................................................................... 240
2.1.2. Direnç-Frekans Dönüştürücüleri .................................................................. 247
2.1.3. Direnç-Zaman Aralığı-Kod Dönüştürücüleri.................................................. 248
2.2. Self ve Kapasitenin Ölçülmesi ................................................................................ 253
2.2.1. Self ve Kapasitenin Gerilime Dönüştürülmesi .............................................. 253
2.2.2. Self ve Kapasitenin Koda Dönüştürülmesi .................................................... 254
2.2.3. RLC Parametrelerinin Frekansa Dönüştürülmesi .......................................... 255
2.3. Dijital Köprüler....................................................................................................... 259
2.3.1. Dijital Köprülerin Mimarisi ........................................................................... 259
2.3.2. Kod-Direnç Dönüştürücülü Köprü ................................................................ 261
viii
Dijital ve Modern Ölçme Teknikleri
2.3.3. Kod-İletkenlik Dönüştürücülü Köprü ............................................................ 262
3. AC DEVRELERİNDE ELEMAN ÖLÇÜMÜ ............................................................................ 263
3.1. Empedans Parametrelerinin Gerilime Dönüştürülmesi ......................................... 263
3.2. Empedans Parametrelerinin Koda Dönüştürülmesi .............................................. 268
3.2.1. AC Dijital Köprü Devreleri ............................................................................. 268
3.2.2. Faz Duyar Detektörlü Empedansmetreler .................................................... 274
3.3. Mikroişlemcili Empedansmetreler ......................................................................... 277
3.3.1. Empedans-Gerilim Dönüştürücülü Mikroişlemci Sistemi ............................. 277
3.3.2. Empedans Köprü Devreli Mikroişlemci Sistemi ............................................ 281
BÖLÜM 8: GÜCÜN DİJİTAL YÖNTEMLERLE ÖLÇÜLMESİ ............................... 283
1. DC VE AC DEVRELERİNDE GÜÇ ........................................................................................ 283
2. GÜCÜN DOĞRUDAN VE DOLAYLI ÖLÇÜMÜ .................................................................... 285
2.1. Gücün Dolaylı Yolla Ölçülmesi ............................................................................... 286
2.2. Gücün Doğrudan Ölçülmesi ................................................................................... 287
3. GÜÇ ÖLÇME DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİNİN TEMEL YAPILARI .................................................. 289
3.1. Giriş İşaretlerinin Lineer Dönüşümüne Dayalı Güç Ölçme
Dönüştürücüleri ..................................................................................................... 289
3.2. Giriş İşaretlerinin Fonksiyonel Dönüşümüne Dayalı Güç Ölçme
Dönüştürücüleri ..................................................................................................... 291
3.3. Giriş İşaretlerinin Modülasyonuna Bağlı Güç Ölçme Dönüştürücüleri................... 293
3.4. Dijital Wattmetrelerin Yapım Prensipleri............................................................... 297
BÖLÜM 9: DİJİTAL YER DEĞİŞİM DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ................................ 301
1.
2.
3.
4.
GİRİŞ................................................................................................................................ 301
KUANTALARIN SAYILMASI PRENSİPLİ ADC'LER ............................................................... 302
KOD LEVHALI YER DEĞİŞİM ADC'LERİ .............................................................................. 307
SENKRO ADC'LER............................................................................................................. 311
4.1. Senkro ve Resolver İşaret Formatları..................................................................... 314
4.1.1. Senkro İşaretler Formatı............................................................................... 314
4.1.2. Resolver İşaretler Formatı ............................................................................ 315
4.2. Senkro/Resolver-Dijital Dönüştürücüler ................................................................ 317
4.3. Dijital-Resolver Dönüştürücüler ............................................................................ 321
5. LİNEER (DAİRESEL) DEĞİŞİMLİ DİFERANSİYEL TRANSFORMATÖRLÜ
KOD DÖNÜŞTÜRÜCÜ DEVRELERİ .................................................................................... 323
5.1. LVDT-DC Dönüştürücüleri ...................................................................................... 323
5.2. LVDT (RVDT) Kod Dönüştürücüleri ........................................................................ 327
BÖLÜM 10: BİLGİ TOPLAMA SİSTEMLERİ.................................................... 331
1.
2.
3.
4.
BİLGİ TOPLAMA SİSTEMLERİNİN TEMEL PRENSİPLERİ .................................................... 331
ENTEGRE DEVRE BİLGİ TOPLAMA SİSTEMLERİ ................................................................ 336
DİJİTAL-ANALOG MÜLTİPLEKSLEME................................................................................ 341
BİLGİ TOPLAMA SİSTEMLERİNDE ELEKTRİKSEL VE ELEKTRİKSEL OLMAYAN
İŞARETLERİN ÖLÇÜMÜNDE ÇÖZÜLEBİLECEK PROBLEMLER ............................................ 344
5. BİLGİ TOPLAMA SİSTEMLERİNDE MİKROİŞLEMCİLERİN FONKSİYONLARI ....................... 346
İçindekiler ix
BÖLÜM 11: DİJİTAL ÖLÇMELERDEKİ HATALARIN DÜZELTİLMESİ ................. 349
1. GİRİŞ................................................................................................................................ 349
2. OFFSET VE KAZANÇ HATALARININ OTOMATİK OLARAK YOK EDİLMESİ
YÖNTEMİ ......................................................................................................................... 354
3. BASAMAK YAKLAŞIM YÖNTEMİ ...................................................................................... 357
4. PARÇA PARÇA YAKLAŞIM YÖNTEMİ ................................................................................ 359
5. FARK YÖNTEMİ ............................................................................................................... 360
6. REFERANS ARTIMLAR YÖNTEMİ...................................................................................... 366
7. YERİNE KOYMA YÖNTEMİ ............................................................................................... 370
8. İTERASYON ÖLÇME YÖNTEMİ ......................................................................................... 371
8.1. Genelleştirilmiş İterasyon Algoritması ................................................................... 371
8.2. İterasyon Algoritmasında Doğruluğu Sınırlayan Faktörler ..................................... 374
8.3. Başlangıç Yaklaşımının Seçilmesi ........................................................................... 375
8.4. İterasyon Algoritmasının Çeşitleri.......................................................................... 376
8.5. Değişken İşeret Parametrelerinin Analog İterasyon Ölçme
Dönüştürücüleri ..................................................................................................... 378
8.6. Çok Fonksiyonlu İterativ Analog Ölçme Dönüştürücüleri ...................................... 381
8.7. Frekans Çıkışlı İterasyon Analog Ölçme Dönüştürücüleri ...................................... 382
8.8. Yüksek Doğruluklu ve Gürültülere Karşı Dayanıklı Dijital Voltmetre...................... 385
9. KOMPANZASYON YÖNTEMİ ............................................................................................ 392
BÖLÜM 12: MODERN ÖLÇME TEKNİKLERİ .................................................. 395
1. ELEKTRONİK ANALOG ÖLÇME DEVRELERİ....................................................................... 395
1.1. AMPERMETRELER .................................................................................................. 395
1.2. VOLTMETRELER ..................................................................................................... 399
1.3. OHMMETRELER ..................................................................................................... 402
2. TEPE DETEKTÖRLERİ VE AC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ....................................................... 405
2.1. TEPE DETEKTÖRLERİ .............................................................................................. 405
2.2. AC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER .................................................................................... 409
3. GERÇEK RMS - DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ .......................................................................... 413
4. GERİLİM-FREKANS VE FREKANS-GERİLİM DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ...................................... 422
4.1. GERİLİM-FREKANS DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ................................................................ 422
4.2. FREKANS-GERİLİM DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ................................................................ 429
4.3. ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ................................................................... 430
4.4. UZUN ZAMAN SÜRELİ DİJİTAL İNTEGRATÖR .......................................................... 433
5. ÖLÇME AMPLİFİKATÖRLERİ............................................................................................. 434
6. "DAC "LI ÖLÇME VE HESAPLAMA DEVRELERİ.................................................................. 441
6.1. DİJİTAL-GERİLİM (AKIM) DÖNÜŞTÜRME DEVRELERİ ................................................ 441
6.2. HESAPLAMA DEVRELERİ ........................................................................................... 445
7. ANALOG - DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER .............................................................................. 449
7.1. 8-BİT’Lİ ADC (AD670) ............................................................................................. 451
7.2. 10-BİT'li AD579 ve 12-BİT'li AD578 ........................................................................ 455
7.3. BCD ÇIKIŞLI 31/2 DİJİTLİ ADC ................................................................................. 459
7.4. BCD ÇIKIŞLI 41/2 DİJİTLİ ADC ................................................................................. 461
7.5. ANALOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİN ELEMANTER OLARAK
GERÇEKLEŞTİRİLMESİ ............................................................................................. 462
8. MEKANİK GERİLME, KUVVET, MOMENT VE BASINÇ ÖLÇÜMÜ ....................................... 464
x
Dijital ve Modern Ölçme Teknikleri
9. PİEZOELEKTRİK ÖLÇME DEVRELERİ ................................................................................. 483
9.1. GERİLİM TAKİPÇİLİ DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ................................................................. 484
9.2. ŞARJ AMPLİFİKATÖRLÜ DÖNÜŞTÜRÜCÜLER.......................................................... 487
10. SICAKLIĞIN ÖLÇÜLMESİ .................................................................................................. 491
10.1. ENTEGRE DEVRE SICAKLIK TRANSDÜSERİ .............................................................. 491
10.2. TERMOÇİFTLER İLE SICAKLIK ÖLÇÜMÜ .................................................................. 498
10.2.1. Sıcaklığın Gerilime Dönüştürülmesi .............................................................. 499
10.2.2. Sıcaklığın Frekansa Dönüştürülmesi ............................................................. 506
10.3. REZİSTİF SICAKLIK DETEKTÖRÜ İLE ÖLÇMELER ...................................................... 507
10.3.1. RTD’lerin Direnç-Gerilim (Akım) Dönüştürme Devrelerine Bağlanması ....... 507
10.3.2. RTD’lerin Köprü Ölçme Devrelerine Bağlanması .......................................... 515
10.3.3. TRANSDÜSER ÇIKIŞININ LİNEERLEŞTİRİLMESİ............................................... 518
10.3.4. RTD’NİN ÇIKIŞ İŞARETİNİN KODA DÖNÜŞTÜRÜLMESİ .................................. 519
10.4. TERMİSTÖRLÜ SICAKLIK ÖLÇME DEVRESİ .............................................................. 520
11. BAĞIL NEM ÖLÇÜMÜ ..................................................................................................... 521
KAYNAKLAR .............................................................................................. 525