Національний авіаційний університет Кафедра інформаційно – вимірювальних систем Курсова робота

на тему:

«Вольтметр амплітудних значень»

Виконала:

Студент ІІДС 312

Левандовська Марія

Прийняв:

Куц Ю.В.

Київ 2012

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра інформаційно-вимірювальних систем

ЗАВДАННЯ

на виконання курсової роботи

студентки Левандовської Марії

Тема курсової роботи :Вимірювач часових інтервалів

1. Термін виконання проекту: з __.___.2012 до 20.12.2012р.

2. Вихідні дані до роботи: діапазон вимірювання – 100мВ – 1В

похибка – 5%

частота вхідного сигналу 100кГц

3. Етапи роботи над курсовим проектом:

• розробка функціональної схеми

• розробка принципових схем функціональних вузлів пристрою ;

• моделювання і дослідження функціональних вузлів в середовищі Multisim 11

- розробка повної принципової схеми пристрою

- оформлення пояснювальної записки та креслень

4. Перелік обов'язкового графічного матеріалу:

• функціональна схема пристрою;

• повна принципова схема пристрою.

5. Завдання видав ______________ ___________ ( Куц Ю. В. )

(підпис керівника) (П.І.Б. керівника)

“ ”____________2012р

6. Завдання прийняв до виконання

(підпис студента)

Курсову роботу захищено з оцінкою

Голова комісії: _______________ _________________________________

Члени комісії: _______________ _________________________________

Вступ

Курсова робота (КР) виконується з метою удосконалення та закріплення теоретичних умінь в процесі засвоєння всього учбового матеріалу дисципліни в області побудови та використання функціональних вузлів електронної техніки на дискретних компонентах та ІМС.

КР є важливим етапом у здобутті навичок при роботі з довідковою та науково-технічною літературою в процесі пошуку необхідних елементів пристрою, дозволяє краще оволодіти та вдосконалити вміння працювати в середовищі “Multisim 10.1 “.

Неперервне вдосконалення характеристик інтегральних мікросхем – збільшення функціональної складності, підвищення швидкодії, зниження споживаної потужності, покращення якості та надійності – дозволяє підвищити технічний рівень та якість продукції машинного будівництва, засобів автоматизації та приладів, значно піднімає економність та продуктивність техніки, її надійність.

Реферат

Визначення і класифікація. Електронним вольтметром називається прилад свідчення якого викликаються струмом електронних приладів, т. е. енергією джерела живлення вольтметра. Вимірювана напруга управляє струмом електронних приладів, завдяки чому вхідний опір електронних вольтметрів досягає вельми великих значень і вони допускають значні перевантаження. Електронні вольтметри діляться на аналогових і дискретних. У аналогових вольтметрах вимірювана напруга перетвориться в пропорційне значення постійного струму, вимірюване магнітоелектричним мікроамперметром, шкала якого градуюється в одиницях напруги (вольти, мілівольти мікровольти). У дискретних вольтметрах вимірювана напруга піддається ряду перетворень, в результаті яких аналогова вимірювана величина перетвориться в дискретний сигнал, значення якого відображується на індикаторному пристрої у вигляді цифр, що світяться . Аналогові і дискретні вольтметри часто називають стрілочними і цифровими відповідно. По роду струму електронні вольтметри діляться на вольтметри постійного напруги, змінної напруги, Універсальні і імпульсні. Крім того є вольтметри з частотно-вибірковими властивостями - селективні. При розробці електронних вольтметрів враховуються наступні основні технічні вимоги: висока чутливість; широкі межі вимірюваної напруги; широкий діапазон робочих частот; велике вхідне опір і мала вхідна ємкість; мала погрішність; відома залежність свідчень від форми кривої вимірюваної напруги. Перераховані вимоги не можна задовольнити в одному приладі, тому випускаються вольтметри з разными структурними схемами.

Вольтметри змінної напруги. Електронний вольтметр змінної напруги складається з перетворювача змінної напруги в постійне, підсилювача і магнітоелектричного індикатора. Часто на вході вольтметра встановлюється дільник напруги, що калібрується. за допомогою якого збільшується верхня межа вимірюваної напруги. Залежно від виду перетворення свідчення вольтметра може бути пропорційне амплітудному (піковому), средневыпрямленному або среднеквадратическому значенню вимірюваної напруги.

Рис.1. Структурна схема ана­логового| електронного вольтметра з|із| амплітудним перетворювачем

Проте|однак| слід мати на увазі, що шкалу будь-якого електронного вольтметра градуюють в середньоквадратичних| (що діють) значеннях напруг синусоїдальної форми. Виняток становлять імпульсні| вольтметри, шкалу яких градуюють в амплітудних| значеннях.

Вольтметр амплітудного (пікового) значення (рис.1) складається з амплітудного перетворювача Апр, підсилювача постійного струму УПТ і магнітоелектричного індикатора, градуйованого у вольтах. На вході вольтметра інколи передбачається дільник напруги ДН. Амплітудний перетворювач виконують по схемі з відкритим або закритим входом.

Амплітудний перетворювач з відкритим входом (рис.2, а) є послідовним з'єднанням вакуумного діода Д з паралельно сполученими резистором Л? і конденсатором С. Еслі до затисків 1—2 прикладена напруга u = Um sint від джерела з внутрішнім опором ri, то конденсатор через діод заряджає до деякого значення Uc, яке прикладене до електродів діода так, що він велику частку періоду закритий, тобто працює в режимі відсічення (мал. 2, би). Протягом кожного періоду діод відкривається на деякий проміжок часу 't1 _{- '}t2 тоді и>Uc і конденсатор зарядив імпульсом струму iД до напруги Uc • постійна часу заряду з = (Ri +RД ) З, де RД — опір відкритого діода. Потім діод закривається і конденсатор розряджається через резистор R протягом інтервалу t2 - 't1 _{постійна} часу розряду p = RC.

Постійні часу повинні відповідати наступним умовам: _з < 1/fв і _p > I/fн де fв і fн — межі частотного діапазону вольтметра. Очевидно, що _{з <}< _p і R >> Ri +R_Д. У широкодіапазонних вольтметрах нерівність: _з < 1/fв виконати не удається, і тому на високих частотах процес встановлення триває протягом декількох періодів вимірюваної напруги.

1 Д

U~ R_i + C R U_пик

2

а) б)

Рис.2. Амплітудний перетворювач з|із| відкритим|відчиняти| входом

Результатом амплітудного перетворення є середнє значення слабопульсирующего напруги Uc, яка на відміну від Um називають піковим значенням Uпик.

Uпик = Umcos

Де ( - кут|куток| відсічення|відсічки| діода.

Напруга Uпик поступає на вхід підсилювача постійного струму, вхідний опір якого великий, а вихідне — мале. УПТ служить для узгодження вихідного опору перетворювача з опором індикатора і для підвищення чутливості вольтметра.

Амплітудний перетворювач із закритим входів (мал. 3) є послідовним з'єднанням конденсатора постійної ємності Із з паралельно сполученими діодом Д і резистором R. Процес перетворення змінної напруги в постійне Uпик аналогічний тому, що розгледів вище, з тією відмінністю, що на затисках 3—4 є значні пульсації напруги, для згладжування яких передбачений фільтр.

1 С 3 R_ф

R_д

U~ Д R С_Ф U_пик

2 4

Рис. 3. Принципова схема амплітудного перетворювача| із|із| закритим|зачиняти| входом

Процеси перетворення пульсуючої напруги перетворювачем з відкритим і закритим входом різні і залежать від полярності підключення до вхідних затисків /—2 постійної складової пульсуючої напруги. Якщо на вхід амплітудного перетворювача з відкритим входом включена пульсуюча напруга так

Мал. 4. Діаграми напрузі в амплітудних перетворювачах: а—с відкритим входом; би — із закритим входом

що «+» постійної складової прикладений до аноду| діода, то вихідна напруга UпикUmax=U0+Um+, де Uo — постійна складова, а Um+ — амплітуда позитивного напівперіоду змінної складової (рис.4, а). Якщо до анода діода прикладений «— » постійної складової, то діод закритий весь час і перетворення немає. Якщо до анода амплітудного перетворювача із закритим входом прикладена пульсуюча напруга, то конденсатор Із заряджений постійній складовій U0 перетворювач реагує тільки на змінну складову. якщо до анода діода прикладений «+», то вихідна напруга Uпик Um+, а якщо «— », то Uпик Um- (мал. 4, би). Це корисна властивість вольтметрів із закритим входом вимірювати окремо значення напруги позитивного або негативного напівперіодів широко використовується для визначення симетричності амплітудної модуляції, наявність обмеження сигналів і так далі Амплітудні (пікові вольтметри характеризуються невисокою чутливістю (поріг чутливості 0.1В) і широкою смугою частот (до 1 Ггц).