KWALIFIKACJA ELM3 - CZERWIEC 2008

PYTANIE NR 27.
Maksymalne napięcie na wejściu analogowym sterownika PLC jest równe 10 V DC Rozdzielczość wejścia analogowego równą około 40 mV gwarantuje zastosowanie sterownika PLC z przetwornikiem A/C
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Rozdzielczość ADC (krok LSB) liczymy jako zakres pełny/2^n. Dla wejścia 0–10 V i n=8: 10 V/256 = 0,03906 V = 39,06 mV, czyli w przybliżeniu 40 mV. Dla 16, 32 i 64 bitów krok byłby wielokrotnie mniejszy niż 40 mV, więc nie spełnia warunku z treści.

Pełne wyjaśnienie:

Wejście analogowe PLC zamienia napięcie na liczbę cyfrową za pomocą przetwornika A/C (ADC). Kluczowym parametrem ADC jest rozdzielczość, czyli najmniejsza zmiana napięcia, którą da się odróżnić w idealnym modelu kwantyzacji (krok LSB).

W typowym ujęciu rozdzielczość oblicza się ze wzoru:

rozdzielczość = zakres pełny / 2^n, gdzie n to liczba bitów przetwornika.

Dla podanego zakresu 10 V DC (pełna skala):

  • 8 bitów: 2^8 = 256 poziomów, więc 10 V / 256 = 0,0390625 V = 39,0625 mV, co jest zgodne z zapisem "około 40 mV".

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • 16-bitowym – 2^16 = 65536 poziomów, więc krok wynosi ok. 10 V / 65536 ≈ 0,0001526 V = 0,1526 mV. To rozdzielczość dużo lepsza (mniejszy krok) niż ~40 mV, więc nie pasuje do warunku liczbowego.
  • 32-bitowym – liczba poziomów jest ogromna, a krok kwantyzacji byłby ekstremalnie mały w porównaniu z 40 mV. W praktyce takie "idealne" rozdzielczości i tak ograniczają szumy, dokładność toru analogowego i parametry modułu.
  • 64-bitowym – analogicznie, krok byłby jeszcze mniejszy i nie odpowiada zadanej wartości ~40 mV; dodatkowo w realnych wejściach PLC dominują ograniczenia analogowe (szum, dryft, tolerancje).

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w zadaniu pojawia się "około", najpierw policz wynik w jednostkach (V → mV) i dopiero potem oceń, który wariant daje wartość najbliższą. Nie myl rozdzielczości z dokładnością całego pomiaru – to różne pojęcia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To najmniejsza zmiana napięcia na wejściu, która powoduje zmianę kodu cyfrowego z ADC (krok LSB). Dla zakresu 0–10 V i n bitów przybliżenie to 10 V / 2^n. Im mniejsza wartość w mV, tym drobniejsze zmiany sygnału mogą być rozróżnione (w idealnym modelu).
Użyj wzoru: LSB = zakres pełny / 2^n. Najpierw oblicz liczbę poziomów (np. 2^8 = 256), potem podziel 10 V przez tę liczbę i na końcu przelicz jednostki na mV. To standardowy sposób szacowania rozdzielczości przetwornika w PLC.
Bo 8-bitowy ADC ma 256 poziomów kodu. Dzieląc 10 V przez 256 dostajesz 0,0390625 V, czyli 39,0625 mV. W treści pojawia się "około 40 mV", co oznacza dopuszczalne zaokrąglenie wyniku do wartości wygodnej w praktyce obliczeniowej.
Nie. 16 bitów daje 65536 poziomów, więc krok kwantyzacji jest rzędu dziesiątych części mV, a nie dziesiątek mV. Taki ADC ma znacznie lepszą (mniejszy krok) rozdzielczość niż wymagana w pytaniu, więc liczbowo nie pasuje do "około 40 mV".
W praktyce spotyka się moduły o rozdzielczości rzędu 8–12 bitów w prostszych zastosowaniach oraz 16 bitów w pomiarach wymagających większej precyzji. Dobór zależy od procesu, czujnika i wymaganego progu wykrywania zmian, a nie tylko od zasady "im więcej bitów, tym lepiej".
Rozdzielczość mówi, jaki jest najmniejszy krok kodu (LSB). Dokładność uwzględnia błędy rzeczywiste: tolerancje toru analogowego, offset, nieliniowość, szum, dryft temperaturowy i kalibrację. Można mieć wysoką rozdzielczość (dużo bitów), ale gorszą dokładność całego pomiaru.
Bo rzeczywisty tor analogowy ma ograniczenia: szum elektryczny, zakłócenia EMC, niestabilność źródła odniesienia, błędy czujnika oraz błędy wejścia analogowego PLC. Jeśli szum jest większy niż krok LSB, dodatkowe bity nie poprawią użytecznej jakości danych, a mogą podnieść koszt i złożoność.
Najczęstsze to: pomylenie 2^n z 2·n, błędne wyliczenie 2^8, pominięcie przeliczenia V na mV oraz dzielenie przez 255 zamiast przez 256 (zależnie od przyjętego modelu kodowania). Na egzaminie zwykle stosuje się prosty wzór zakres/2^n i zaokrąglenie.
Gdy mierzony sygnał nie wymaga dużej czułości, np. proste poziomy sterowania, zgrubna kontrola wartości, wskaźniki trendu lub regulacja, w której i tak dominują inne tolerancje. Dla 0–10 V krok ~39 mV bywa wystarczający, jeśli proces nie wymaga wykrywania bardzo małych zmian.
Zapamiętaj: liczba poziomów rośnie wykładniczo: 8 bitów → 256, 10 bitów → 1024, 12 bitów → 4096, 16 bitów → 65536. Na tej podstawie łatwo oszacujesz rozdzielczość, dzieląc zakres (np. 10 V) przez liczbę poziomów i zaokrąglając do wygodnych jednostek.
info

Około 41% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Rozdzielczość ADC (krok LSB) liczymy jako zakres pełny/2^n."

Źródła:

  • Texas Instruments, "Analog-to-Digital Converter (ADC) Basics" (TI Precision Labs), https://www.ti.com/video/series/precision-labs/adc.html - accessed 2026-02-18
  • Analog Devices, "MT-002: What the Nyquist Criterion Means to Your Sampled Data System Design", fragmenty dot. kwantyzacji i liczby kodów 2^N, https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-002.pdf - accessed 2026-02-18
  • Wikipedia, hasło: "Analog-to-digital converter" (sekcja dot. rozdzielczości i 2^n poziomów), https://en.wikipedia.org/wiki/Analog-to-digital_converter - accessed 2026-02-18

Materiały:

  • Notatki z elektroniki cyfrowej: kwantyzacja i przetworniki A/C (LSB, zakres pełny)
  • Dokumentacje producentów modułów analogowych PLC (opisy rozdzielczości i zakresów wejściowych)
  • Materiały kursowe z automatyki: sygnały analogowe 0–10 V i ich przetwarzanie w sterownikach

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego