Рис.1.1.2 Внешний вид генератора телевизионных сигналов
1.2 Принцип работы генератора телевизионных сигналов
Генератор телевизионных измерительных сигналов предназначен для использования в комплексе аппаратуры автоматического измерения основных качественных показателей телевизионных трактов линий связи, радиопередающих телевизионных станций, трактов аппаратно-студийных комплексов, радиорелейных, тропосферных и космических линий связи цветного телевидения по испытательным сигналам, вводимым в интервал кадрового гасящего импульса, или по периодическим испытательным сигналам согласно рекомендациям международных организаций. Структурная схема генератора Г6-35 приведена на рисунке 1.2.1.
Рис 1.2.1 Структурная электрическая схема прибора
В состав структурной схемы прибора входят следующие блоки:
МК-микропроцессор, предназначенный для управления всеми режимами работы прибора посредством реализации программ, записанных в ПЗУ;
КС - устройство сопряжения, через которое осуществляется сопряжение МК со всеми цифровыми устройствами прибора;
УО - устройство отображения информации, отображающее состояния прибора при помощи цифрового табло и светодиодов.
КМУ - коммутационное устройство; предназначено для связи оператора с МК;
ФИС - формирователь импульсных сигналов; формирует все временные интервалы, определяющие длительности и местоположение элементов измерительных сигналов, подстройки генератора по внешнему ТВ сигналу, определения места введения и гашения сигналов испытательных строк, формирования длительности и местоположения импульсов синхронизации осциллографа;
СС - синхроселектор, служащий для выделения из полного ТВ сигнала синхросигналов, подстройки по ним задающего генератора и всего прибора, кадровой синхронизации ФИС, формирования сигнала срыва синхронизации при выходе из нормы параметров внешнего ТВ сигнала;
БВС - блок введения сигналов, предназначенный для суммирования формируемых прибором измерительных сигналов с внешним ТВ сигналом, поступающим на основной вход прибора, гашения определенных испытательных строк во внешнем ТВ сигнале, передачи внешнего ТВ сигнала с основного входа на основной выход прибора без искажений;
БГС - блок генераторов сигналов, предназначенный для формирования элементов измерительных сигналов и состоящий из шести функциональных узлов:
ГПЧ - генератор пакетов частот, формирующий шесть пакетов синусоидальных колебаний с частотами 0,5; 1; 2; 4; 4,8; 5,8 МГц;
ГКЧ - генератор качающейся частоты, формирующий синусоидальные сигналы качающейся частоты в диапазоне от 0,5 до 8,5 МГц;
ГГС - генератор гармонических сигналов, формирующий синусоидальные сигналы цветовой синхронизации, насадки частотой 1,2 МГц;
ГН - генератор насадок, формирующий по форме и амплитуде сигналы насадок с частотой цветовой поднесущей;
МСИ - модулятор синусквадратичных импульсов, формирующий сложные синусквадратичные импульсы с длительностью 1 и 2 мкс;
ГСИ - генератор синусквадратичных импульсов, формирующий синусквадратичные импульсы с длительностью 80 и 160 нс, а также прямоугольные импульсы с длительностью фронта и среза 80 и 160 нс;
ФК - формирователь кода, предназначенный для выбора кода сигналов опознавания;
ФС - формирователь сигналов, предназначенный для суммирования всех элементов измерительных сигналов, из ослабления при помощи встроенного аттенюатора и передачи сформированных измерительных сигналов на БВС; формирования синхросмеси и импульсов синхронизации осциллографа по форме и амплитуд.
Принцип работы прибора заключается в том, что после включения прибора МК инициирует необходимые состояния (запрограммированное в его ПЗУ) всех схем прибора. Это состояние отображается на УО. Оператор с помощью КМУ (в режиме управления «местный») устанавливает необходимые режимы, сигналы и их параметры. МК, получив запрос от КМУ, инициирует программы, соответствующие указаниям оператора, и программирует ФИС на выбранный режим работы с указанными параметрами, Фис формирует импульсные сигналы в ТТЛ-уровнях, поступающие на БГС, где происходит формирование элементов измерительных сигналов по форме и амплитуде. Затем все элементы измерительных сигналов суммируются в ФС и через измерительный аттенюатор поступают на БВС, где происходит их суммирование или с внешним ТВ сигналом (в режиме сигналов «Введение строк») или с сигналами синхросмеси, поступающими с СС. Синхронизация прибора осуществляется при помощи синхроселектора СС.
Прибор имеет следующие режимы работы:
- по управлению параметрами - местный и дистанционный;- по управлению режимом сигналов - периодический, непериодический с введением, введение синхросмеси, введение строк и обход;
- по синхронизации прибора - внешняя и внутренняя.
2. Специальная часть
2.1 Выбор контрольной измерительной аппаратуры
Контрольно-измерительные приборы -- устройства для получения информации о состоянии технологических процессов путем измерения их параметров (температур, давлений, расходов, уровней).
К контрольно-измерительным приборам относятся первичные приборы и измерительные преобразователи.
Первичные приборы могут быть показывающими, сигнализирующими, самопишущими и с дистанционной передачей показания на расстоянии (к вторичному прибору).
К измерительным преобразователям относятся датчики и преобразователи, работающие в комплекте со вторичными или регулирующими приборами.
Вторичные приборы -- устройства, воспринимающие сигналы от первичного прибора или передающего измерительного преобразователя и преобразующие его в форму, удобную для восприятия информации диспетчером и обслуживающим персоналом. Они могут быть показывающими, регистрирующими (самопишущие, печатающие) и комбинированными. Вторичные приборы устанавливают на щитах и в шкафах в местах, наименее подверженных вибрации и влиянию электромагнитных полей.
Базовые принципы проведения измерений с помощью универсального цифрового вольтметра (ЦВ) Измерение тока, напряжения или сопротивления возможно как непосредственно измерительным прибором, так и косвенно через вычисление нужного параметра по известным формулам.
Косвенные измерения применяются в тех случаях, когда измерение непосредственно того или иного параметра технически невозможно. В частности, результат измерения сопротивления резистора, включенного в схему будет неверным, поскольку к резистору подключены другие элементы схемы (например, диоды, транзисторы, другие резисторы и т.д.). В этом случае прибор покажет величину сопротивления относительно точек подключения измерительного устройства в цепь, а не самого резистора. Рассмотрим методы проведения непосредственного и косвенного измерений тока, напряжения и сопротивления. Измерение тока
1. В режиме измерения тока ЦВ можно полагать амперметром, с малым практически не влияющим на измеряемую цепь внутренним сопротивлением. В электрическую цепь амперметр включается последовательно! Для измерения тока необходимо сделать разрыв в том месте цепи, где нужно измерить ток. Затем в точки разрыва подключить сигнальные провода ЦВ, предварительно переведя его в режим измерения тока. Поскольку внутреннее сопротивление амперметра весьма малу, точки разрыва цепи получаются вновь соединенными, и через амперметр протекает измеряемый ток.
1. Используя закон Ома, рассчитывают величину тока Ix, протекающего через резистор (конденсатор, катушку индуктивности) с известными сопротивлением R (XC, XL) и напряжением Ux на данном компоненте: x x U I R x x C U I X ; x x L U I X . Напряжение Ux определяется с помощью вольтметра. Измерение напряжения 1. В режиме измерения напряжения ЦВ имеет достаточно большое внутреннее сопротивление, чтобы не оказывать заметного влияния на электрическую цепь при измерении, т.е. представляет собой обычный вольтметр. В электрическую цепь вольтметр включается параллельно! 2. Напряжение Ux на резисторе (конденсаторе, катушке индуктивности) с известными сопротивлением R (XC, XL) и током Ix 25 определяется с помощью закона Ома: U I R x x ; U I X x x C ; U I X x x L . Ток Ix измеряется непосредственно амперметром. Измерение сопротивления. 1. В режиме измерения сопротивления ЦВ подключается к элементу таким образом, чтобы обеспечить протекание прецизионного тока прибора через него от одного конца сигнального провода к другому (рис. 20). 2. Сопротивление резистора определяется в соответствии с законом Ома: х R R U R I . Ток IR и напряжение UR на резисторе определяются с помощью измерительных приборов.
Вольтметр (вольт + гр. мефсещ измеряю) -- измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.
В данной статье мы представим еще один прибор из этой серии -- генератор телевизионных испытательных сигналов АНР-3126, предназначенный для оценки качества изображения и устранения имеющихся искажений непосредственно на экране телевизора при отображении испытательных сигналов в стандарте SECAM, поступающих на видеовход телевизора. Такой прибор незаменим при оценке качества изображения черно-белых и цветных телевизоров, а также телевизионных мониторов, особенно это актуально после проведения ремонта в процессе настройки основных параметров, таких как линейные размеры изображения, линейность изображения по горизонтали и вертикали, качество сведения лучей, статический и динамический баланс белого, правильность цветопередачи, тянущиеся продолжения, правильность настройки детекторов цветоразностных сигналов, правильность матрицирования и т. п. Конструктивно генератор АНР3126 (рис. 1) представляет собой внешний настольный модуль-приставку к ПК и выполнен на базе 12-разрядных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) с частотой тактирования 80 МГц, что позволяет обеспечить высокое качество формируемых сигналов. Связь с ПК осуществляется через интерфейс USB 1.1 или параллельный порт, работающий в EPP режиме. Генератор обеспечивает выдачу на аналоговом выходе (канал «А») одного из выбранных пользователем испытательных телевизионных сигналов, а на другом аналоговом выходе (канал «В») -- полной синхросмеси в соответствии с ГОСТ 7845-92. Для синхронизации с внешними устройствами предназначен выход «Синхронизация вход/выход», на котором после запуска генерации появляются положительные импульсы с частотой строк и уровнем TTL, синхронные со строчными синхроимпульсами на аналоговых выходах прибора. Номинальная амплитуда сигнала на аналоговых выходах на нагрузке 75 Ом или 1 МОм в соответствии с ГОСТ 18471-83 и ГОСТ 7845-92 составляет -0,3...+0,7 В. Прибор позволяет плавно регулировать амплитуду видеосигнала в пределах от 0,25 В до 1,5 В, амплитуду синхросигналов -- в пределах от 0 В до -0,5 В, а также уровень «черного» в пределах от 0 до 1 В, при этом уровень гашения составляет величину 0±0,01 В.
Рис.2.1.1 Генератор измерительных телевизионных сигналов
Программное обеспечение генератора АНР-3126 совместимо с любой операционной системой Windows -- от Windows 98 до Windows XP. При этом компьютер, к которому он подключен, должен иметь не менее 10 Мбайт свободного дискового пространства, не менее 8 Мбайт оперативной памяти (без учета памяти, необходимой для работы самой операционной системы), а также интерфейсы USB 1.1 или LPT в режиме EPP. Для использования звуковых сообщений в процессе работы программы подойдет любая Windows-совместимая аудиосистема. В принципе, программа будет нормально работать на компьютере с любым процессором семейства Pentium, но для ускорения процесса загрузки данных целесообразнее использовать процессор с частотой не менее 400 МГц. Мы не станем подробно останавливаться на преимуществах виртуальных приборов по сравнению с автономными -- они хорошо известны: это мобильность, большой экран с хорошим разрешением, неограниченные ресурсы по обработке результатов измерений и т. п. Программное обеспечение (ПО) генератора АНР-3126 обеспечивает простое, интуитивно понятное управление прибором. Так, для выбора нужного сигнала достаточно нажать мышью кнопку с символическим рисунком соответствующего сигнала. При этом по желанию пользователя возможен выбор режима работы, при котором выход из программы и отключение от компьютера по интерфейсу не приводит к исчезновению сигналов на выходах прибора. Для облегчения освоения работы с прибором программа снабжена «всплывающими подсказками» -- краткими текстовыми пояснениями по использованию каждого элемента управления, а также полноценной помощью в стиле «Windows». Главное окно программы приведено на рис. 2. Его основным элементом является набор кнопок с символическими изображениями доступных стандартных испытательных сигналов.
Рис.2.1.2 Главное окно программы измерения сигналов
Управление генератором сводится к выбору необходимого сигнала нажатием кнопки мыши на кнопке с изображением выбираемого сигнала, загрузки в память прибора и запуска генерации с помощью кнопок «Загрузить» и «Запустить». После этого на выходе «Канал А» вырабатывается видеосигнал, на выход «Канал В» подается стандартная синхросмесь, а на выход синхронизации -- синхроимпульсы с частой строк и уровнем ТТЛ. В любой момент времени пользователь может остановить и запустить генерацию повторно без перезагрузки сигнала. В строке состояния главного окна программы постоянно отображается информация о выбранном в данный момент сигнале и интерфейсе, используемом для связи прибора с ПК. Программная регулировка амплитудных параметров сигнала осуществляется с помощью панели «Управление». Пользователь может регулировать амплитуду видеосигнала (уровень «белого») и синхронизирующих импульсов, а также уровень «черного». Допускается включение и исключение из сигнала цветовой поднесущей, а также выбор вида цветовой синхронизации из предусмотренных в ГОСТ 7845-92.
Рис.2.1.3 Панель «Просмотр осциллограммы»
«Осциллограмму» результирующего сигнала целиком и построчно можно просмотреть с помощью панели «Просмотр осциллограммы» (рис. 3). Эта функция особенно удобна для визуального наблюдения результатов регулировки амплитудных параметров сигнала. С помощью команд всплывающего меню панели просмотра осциллограммы испытательные сигналы, используемые в программе, могут быть сохранены в ПК в численном виде или в виде изображений («осциллограмм»). Численные данные сохраняются в универсальном формате электронных таблиц «CSV», которые можно обрабатывать в стандартных текстовых (типа «Блокнот») и табличных (типа MS Excel) редакторах. При этом пользователь, в случае необходимости, может изучить сигнал значительно подробнее, чем на осциллограмме в штатной программе прибора. Изображения сигналов могут сохраняться в растровом формате BMP или в векторных форматах WMF или EMF. Кроме того, пользователь имеет возможность распечатать на цветном или черно-белом принтере весь сигнал целиком или выбранную его часть. Программное обеспечение прибора предоставляет широкие возможности по настройке пользовательского интерфейса. Оператор может менять цвета элементов графиков, включать и отключать озвучивание событий, всплывающие подсказки, настраивать параметры соединения, печати, работы программы. Можно загрузить произвольный рисунок в качестве фона рабочих панелей, при этом программа, пожеланию пользователя, может подстроить цветовую гамму рисунка в соответствии с системным цветом окон, или наоборот -- поправить системный цвет в соответствии с загруженным рисунком. Специальные возможности рабочих окон программы -- «сворачивание» и «разворачивание» (окно остается на месте, но его высота уменьшается до высоты строки заголовка), «прилипание» (окна передвигаются по экрану как единое целое) и «плавающая панель» (окно всегда изображается поверх других окон) -- позволяют оптимально использовать пространство рабочего стола.