1. Мета роботи.

2. Схеми вмикання ТС (рис.4.1 і 4.2) і висновки до них.

3. Схеми експериментів (рис.4.3 і 4.4) і таблицю 4.1.

4. С

   

   Рис. 4.5. Схема для дослідження впливу опору

   Навантаження на похибки тс

   хему експерименту (рис.4.5) і таблицю вимірювань (табл..4.2)

5. Графік залежності γ = f(Z₂) і висновки про вплив опору навантаження у вторинній обмотці на похибки ТС.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ЦИФРОВІ ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ (ЦВП)

І ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ ПРИ ВИМІРЮВАННІ

ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА НЕЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН.

Мета роботи

Вивчити будову і принцип роботи ЦВП. Навчитись виконувати вимірювання з їх застосуванням.

Студент повинен

з н а т и: принцип роботи та функціональні схеми цифрових вимірювальних вольтметрів, частотомірів, мету, зміст, порядок виконання роботи.

в м і т и: виконувати вимірювання частоти та напруги при допомозі цифрових вимірювальних приладів, обчислювати похибки при вимірюванні.

При виконанні лабораторної роботи використовуються: цифровий частотомір Ч3-32; цифровий вольтметр В7-27; електромеханічний частотомір Е8004; диференційно–трансформаторний перетворювач ДТП, частотний перетворювач ПГ, електронно-променевий осцилограф С1-1.

Література

Л1. §§9.1–9.4, с. 193-198, с. 201-204, с. 208-216.

Л2. §§8.1–8.7, с. 212-227, с. 228-256.

Л3. §§7.1-7.8, с. 328-366.

Л4. §10.1-10.6, с. 151-171.

Контрольні питання

1.Назвіть основні блоки узагальненої структурної схеми ЦВП і їх призначення.

2.Які методи перетворення аналогових величин в ряд дискретних значень застосовуються в ЦВП?

3. Яке призначення вхідного пристрою ЦВП?

4. Назвіть типи ЦВП і аналого-цифрових перетворювачів (АЦП) по способу перетворення аналогової величини в код.

5. Поясніть принцип роботи частотоміра, вольтметрів часо-імпульсного та інтегруючого типів. Чим пояснюються похибки цих приладів?

6. Як визначаються похибки цифрових вимірювальних вольтметрів?

7. Назвіть основні переваги ЦВП перед аналоговими.

8. Як впливають на похибки ЦВП операції квантування та дискретизації?

9. Які переваги цифрових вимірювальних вольтметрів (ЦВВ) з двотактним інтегруванням?

10. Які принципи визначення невідомої частоти можуть бути використані в цифрових частотомірах?

Порядок виконання роботи

1. Вивчення принципу дії і функціональних схем ЦВП.

По підручнику і інструкціям ознайомитися з принципом дії і функціональними схемами ЦВП.

У лабораторній роботі використовуються цифровий частотомір Ч3-32 і цифровий вольтметр В7-27.

Короткі відомості про прилади.

1.1 Частотомір Ч3-32 призначений для автоматичного вимірювання частоти і періоду електричних коливань, інтервалів часу між імпульсами, тривалості імпульсів, відношення частот, безперервного рахунку кількості імпульсів. Живлення частотоміра здійснюється від мережі змінного струму напругою U = (220 ± 22) В при f = (50 ± 0,5) Гц. Вхідні опір і ємність частотоміра складають відповідно (50 – 100) кОм і (10 – 60) пФ. Прилад споживає потужність від джерела живлення (45÷80) В∙А.

Прилад відображає результати вимірювання на восьмирозрядному цифровому табло в десятковому коді.

Принцип дії цифрового частотоміра оснований на методі підрахунку числа імпульсів сформованих з напруги частоти, що вимірюється, за відомий високоточний відрізок часу, званий часом вимірювання. На рис. 5.1,а приведена спрощена структурна схема цифрового частотоміра, принцип дії якої пояснюється часовими діаграмами сигналів в деяких її точках.

Прийняті умовні позначення:

ВП – вхідний пристрій, ФП₁ – формуючий пристрій, Л – лічильник ( підрахунковий пристрій), ЦД – цифровий дисплей (відліковий пристрій), Тр – тригер, ГІЗТ – генератор імпульсів заданої тривалості, К – ключ.

Напруга, частота f_x якої вимірюється, подається на вхідний пристрій ВП, який посилює або обмежує вхідні сигнали. На виході ВП напруга U_x постійної амплітуди незалежно від амплітуди вхідного сигналу (рис. 5-1, б).

Формуючий пристрій ФП₁ (формувач імпульсів) перетворює синусоїдну (періодичну) напругу в послідовність коротких імпульсів, частота проходження яких дорівнює частоті підведеної напруги f_x (рис.5-1, в)

ГІЗТ – генератор імпульсів заданої тривалості складається з кварцового генератора, подільника частоти і формуючого пристрою ФП₂ (на схемі не показаний). Кварцовий генератор створює (генерує) стабільні імпульси, частота яких прийнята за еталонну. ФП₂ виробляє опорні імпульси t₁ і t_2, що відповідають початку і кінцю імпульсу T_N (рис.5.1, г).

ГІЗТ через тригер Тр відкриває ключ К першим імпульсом t₁ і закриває другим імпульсом t_2. На протязі фіксованого відрізка часу T_N = (t₂ - t₁) (часу рахунку) ключ відкритий і на лічильник проходять імпульси напруги частоти, що вимірюється. За час T_N лічильник підрахує N імпульсів. Якщо T_x – період частоти f_x, (T_x = 1/f_x), то число N дорівнює числу періодів T_x, що встигли пройти через ключ К за час T_N.

N = T_N / T_x= T_N  f_x ; при T_N = 1с, N = f_x, (рис.5.1, д).

При вимірюванні частоти кожен раз після закінчення часу T_N відбувається автоматичне скидання показань лічильника і рахунок починається с початку. Тобто частотомір вимірює середню частоту за період T_N .

Межі основної відносної похибки цифрового частотоміра не перевищують значень

, (1)

де δ₀ – відносна похибка початкової установки опорної частини кварцового генератора в нормальних умовах; на протязі доби δ₀ ≤ ± 6∙10^-6 (%);

T

Рис. 5.1 Функціональна схема та часові діаграми цифрового

частотоміра.

_N – час вимірювання, с;

f_x – вимірювана частота, Гц.

1.2. Цифровий вольтметр (універсальний) В7-27(В7-27А, В7-27А/1) призначений для вимірювання постійної і змінної напруги, опору, струму і температури.

Нормальні умови роботи:

f = (50 ± 0,5) Гц, U = (220 ± 4,4) В; t° = (20 ± 5)°С, відносна вологість v = (65 ± 15)%.

Вольтметр забезпечує вимірювання постійної напруги позитивної і негативної полярності в діапазоні 100 мВ – 1000 В.

Вхідний опір R_вх = (10⁷± 5%) Ом. Коефіцієнт придушення перешкод нормального виду К_нв = 40 дБ при частоті перешкод f = 50 Гц, і перешкод загального виду К_зв = 60 дБ.

Межі основної похибки вимірювання постійної напруги для U ≤ 100 мВ

для напруг 100 мВ ≤ U ≤ 1000 В

де U_k – номінальне значення діапазону вимірювання;

U – дійсне значення вимірюваної величини.

Цифровий вольтметр забезпечує вимірювання середньоквадратичного значення напруги синусоїдальної форми в діапазоні від 100 мВ до 1000 В при частотному діапазоні f = (10 Гц ÷ 100 кГц). Вхідний опір R_вх = 10⁶ Ом, вхідна шунтувальна ємність С_вх = 45 пФ.

Межа основної похибки для вищеназваних діапазонів

.

Потужність, споживана вольтметром з мережі 220 В, не перевищує 35 В∙А. У вольтметрі передбачена можливість видачі інформації на зовнішній реєструючий пристрій.