Tato diplomová práce se zabývá konstrukcí funkčního prototypu osciloskopu, vhodného pro práci s elektrickými signály v automobilovém průmyslu. V první části jsou shrnuty základní komerční nástroje, se kterými je dnes možné přijít do styku a jejich možné použití. Také je zde vysvětlen rozdíl mezi klasickým osciloskopem a přístroji používanými v automobilové diagnostice. Druhá část popisuje výběr klíčových komponent a návrh koncepce zařízení. Hlavní částí celé kapitoly je výběr vhodného A/D převodníku a dalších klíčových komponent. Ve třetí části se řeší vlastnosti a funkční principy jednotlivých elektrických zapojení. Cílem práce bylo najít optimální zapojení, tak aby vyhovovalo zadaným parametrům a nebylo příliš drahé na výrobu. Hlavní důraz byl také kladen na nízkou spotřebu, tak aby bylo možné celé zařízení napájet přímo z USB, nebo baterie. Poslední kapitoly se zabývají obvodovým řešením, konstrukcí desky, testováním zařízení a hodnocením naměřených výsledků.
Annotation in English
This diplom thesis is focused on developing functional measuring module used for work with electrical signals in automotive industry. The first part summarizes the basic commercial tools and their possible applications. There is also explained difference between traditional oscilloscope and the device used in automotive diagnostics. The second part describes search of the key components and design of the measuring concept prototype. The main part of the whole chapter is looking for a suitable A/D converter and other main components. The third part deals with the characteristics and operating principles of electrical wiring. The main objective was to find the optimal circuit and parameters which would not be too difficult to produce. The main emphasis was also placed on low power consumption, so that the device can be powered directly from USB or batteries. The last chapters deals with the design of PCB, the measured data and evaluating the measured results.
Tato diplomová práce se zabývá konstrukcí funkčního prototypu osciloskopu, vhodného pro práci s elektrickými signály v automobilovém průmyslu. V první části jsou shrnuty základní komerční nástroje, se kterými je dnes možné přijít do styku a jejich možné použití. Také je zde vysvětlen rozdíl mezi klasickým osciloskopem a přístroji používanými v automobilové diagnostice. Druhá část popisuje výběr klíčových komponent a návrh koncepce zařízení. Hlavní částí celé kapitoly je výběr vhodného A/D převodníku a dalších klíčových komponent. Ve třetí části se řeší vlastnosti a funkční principy jednotlivých elektrických zapojení. Cílem práce bylo najít optimální zapojení, tak aby vyhovovalo zadaným parametrům a nebylo příliš drahé na výrobu. Hlavní důraz byl také kladen na nízkou spotřebu, tak aby bylo možné celé zařízení napájet přímo z USB, nebo baterie. Poslední kapitoly se zabývají obvodovým řešením, konstrukcí desky, testováním zařízení a hodnocením naměřených výsledků.
Annotation in English
This diplom thesis is focused on developing functional measuring module used for work with electrical signals in automotive industry. The first part summarizes the basic commercial tools and their possible applications. There is also explained difference between traditional oscilloscope and the device used in automotive diagnostics. The second part describes search of the key components and design of the measuring concept prototype. The main part of the whole chapter is looking for a suitable A/D converter and other main components. The third part deals with the characteristics and operating principles of electrical wiring. The main objective was to find the optimal circuit and parameters which would not be too difficult to produce. The main emphasis was also placed on low power consumption, so that the device can be powered directly from USB or batteries. The last chapters deals with the design of PCB, the measured data and evaluating the measured results.
Navrhněte digitální osciloskop, jehož hlavním využitím budou diagnostické práce při servisu automobilů. Zařízení bude splňovat následující minimální požadavky:
- počet kanálů: 8
- počet bitů A/D převodníku(ů): 12
- vzorkovací frekvence (na každém z kanálů): 100 kHz
- vstupní rozsahy: +-15V, +-150V
- analogové vstupy musí vydržet přepětí až +-1kV
- vstupní impedance: 1MOhm.
Celé zařízení by mělo být napájeno ze sběrnice USB počítače třídy PC, po které budou zárověň přenášena naměřená data. Ovládání přístroje, zobrazování a analýza výsledků bude probíhat prostřednictvím software běžícího na PC.
Osnova práce:
- přehled dostupných komerčních systémů
- návrh koncepce a výběr klíčových komponent
- obvodový návrh vybraných částí přístroje
- stavba prototypu a jeho testy
- hodnocení dosažených výsledků.
Research Plan
Navrhněte digitální osciloskop, jehož hlavním využitím budou diagnostické práce při servisu automobilů. Zařízení bude splňovat následující minimální požadavky:
- počet kanálů: 8
- počet bitů A/D převodníku(ů): 12
- vzorkovací frekvence (na každém z kanálů): 100 kHz
- vstupní rozsahy: +-15V, +-150V
- analogové vstupy musí vydržet přepětí až +-1kV
- vstupní impedance: 1MOhm.
Celé zařízení by mělo být napájeno ze sběrnice USB počítače třídy PC, po které budou zárověň přenášena naměřená data. Ovládání přístroje, zobrazování a analýza výsledků bude probíhat prostřednictvím software běžícího na PC.
Osnova práce:
- přehled dostupných komerčních systémů
- návrh koncepce a výběr klíčových komponent
- obvodový návrh vybraných částí přístroje
- stavba prototypu a jeho testy
- hodnocení dosažených výsledků.
Recommended resources
Haasz, V., Sedláček, M.: Elektrická měření. Přístroje a metody. ČVUT, Praha 2003 (2. vydání)
Záhlava, V.,Metodika návrhu plošných spojů. Skriptum ČVUT, Praha 2000. ISBN 80-01-02193-9
Kester W: Mixed-signal and DSP Design Techniques, Analog Devices, 2003
Vedral,J.: Parametry A/D převodníků a metody jejich testování. Electronic Horizon, Slaboproudý obzor, vol. 57, Nov./Dec. 1997, pp.23 -28. ISSN 0037-68X
Katalogové listy, aplikační poznámky a další informace dosažitelné u výrobců použitých součástí na stránkách www
Recommended resources
Haasz, V., Sedláček, M.: Elektrická měření. Přístroje a metody. ČVUT, Praha 2003 (2. vydání)
Záhlava, V.,Metodika návrhu plošných spojů. Skriptum ČVUT, Praha 2000. ISBN 80-01-02193-9
Kester W: Mixed-signal and DSP Design Techniques, Analog Devices, 2003
Vedral,J.: Parametry A/D převodníků a metody jejich testování. Electronic Horizon, Slaboproudý obzor, vol. 57, Nov./Dec. 1997, pp.23 -28. ISSN 0037-68X
Katalogové listy, aplikační poznámky a další informace dosažitelné u výrobců použitých součástí na stránkách www
Enclosed appendices
zdrojové soubory, schémata, naměřená data, soubory pro návrh DPS
Appendices bound in thesis
illustrations, schemes
Taken from the library
No
Full text of the thesis
Appendices
Reviewer's report
Supervisor's report
Defence procedure record
Student vytvořil funkční vzorek analogové a částečně i digitální části 4-kanálového osciloskopu s požadovanými parametry pro autodiagnostiku. Pro simulaci analogové části zařízení použil program PSpice, pro zpracování číslicových výsledků byl použit simulační balík Matlab. K diplomové práci byla řada věcných připomínek ze strany členů komise i vedoucího diplomové práce, student uspokojivě dotazy zodpověděl, komise ohodnotila práci stupněm velmi dobře.