Практична робота №3 "Вивчення побудови ти роботи персонального налогового обчислювального комп'ютера авк-6"

1. Мета роботи: Вивчити основні прийоми роботи з аналоговим обчислювальним комп'ютером АВК-6

2. Завдання:

До практичної роботи:

• Підготувати заготовку звіту (мета роботи, завдання, ескіз розташування службових і змінних блоків в корпусі АВК-6);

На практичній роботі:

• Вивчити розташування, призначення та принцип роботи службових та змінних блоків;

• Замалювати у звіт розташування органів керування службо­вими блоками та коротко законспектувати їх функціональне призначення;

• Отримати основні навички в користуванні АВК-6.

3. Характеристика робочого місця:

3.1 Теоретична частина:

Загальний вид аналогового обчислювального комп'ютера АВК-6 показаний на рисунку 1. Це настільний прилад, який вмонтований в антресолі лабораторного стола, і об'єднує в одно­му корпусі міні ЕОМ, індикаційно-вимірювальну систему і дже­рело живлення.

Рис 1. Персональний аналоговий компаратор АВК-6 складається із:

1 - електронно-променевий індикатор; 2 - комутатор і генератор; 3 - блок осцилографічний, індикаційно-вимірювальний, блок суматорів, блок живлення низьковольтний; 4 - місце для змінних блоків; 5 - блок живлення високовольтний.

2. Схема структурна мнемонічна:

Х10 Y10

10

1

+ - - +

10

1

+ - - +

3

5

6

1

4

2

1,2 – Джерело живлення; 3,4 – Дільник напруги; 5 – Цифровий вольтметр; 6 – ЕПТ (клеми відхиляючих пластин).

2. Прилади та обладнання:

• Робоче місце №­­­­­­ ___ ;

• Персональний аналоговий комп’ютер АВК-6, №____________;

• Джерело живлення – 220В/50Гц.

4. Хід роботи:

1. Опис і призначення всіх органів керування:

1 . Електронно–променевий індикатор:

Електронно-променевий індикатор призначений для спостерігання і вимірювання електричних сигналів - напруги до 10В в частотному діапазоні від 0 до 50 кГц. Конструктивно він представляє собою закін­чений вузол, складається із кожуха з електроннопроменевою трубкою в середині і електронного блока, який оформлений у вигляді підставки Кожух і підставка зв'язані шарніром, який дозволяє піднімати екран індикатора і фіксувати його в зручному для роботи положенні. Така конструкція одночасно забезпечує захист електронних елементів від високої температури цоколя трубки при мінімальній відстані між ни­ми і трубкою.

Індикатор має два незалежних канали вертикального "Y" і гори­– зонтального "X" відхилення променя і канал керування яскравістю променя "Z". Вхідні гнізда "X", "Y" і "Z" розміщені на мнемосхемі в верхній частині службового модуля №3. Розміри робочої частини екрану 30x30 мм.

2 . Генератор синхронних сигналів ГСС–6.

Г енератор ГСС-6 є джерелом системи синхронних сигналів прямокутної, трику­тної, синусоїдної і косинусоїдної форм. Ці сигнали використовуються для форму­вання впливів на об'єкт або модель і одно­часно для формування зображень на екра­ні електронно-променевого індикатора, чим досягається стійкість зображень. Ви­бір режимів дослідження моделей здійс­нюється за допомогою перемикача 3: кла­віша 1 - безупинне інтегрування, 2 - пері­одичне інтегрування, 3 - введення почат­кових умов.

У режимі періодичного інтег­рування ГСС-6 керує роботою інтеграто­рів. Амплітуду кожного із чотирьох синх­ронних сигналів можна регулювати неза­лежно від інших у межах 0÷10 В. Діапа­зон частот від 0,1 до 1100Гц. при регулю­ванні вручну (включена перемичка 4) розбитий на чотири діапазони 0,1÷1,1Гц; 1,0÷11Гц; 10÷100Гц та 100÷1100 Гц.

3 . Електронний комутатор сигналів.

Електронний комутатор (ЕК-6) призначений для спостереження на екрані електронно-променевого індикатора одночасно декількох електричних сигналів - напруг амплітудою до 10 В.

Функціонально комутатор аналогічний перемикачу на чотири положення і три напрямки, що відбиває мнемосхема його передньої панелі. Комутатор складається з трьох каналів, має три виходи – по одному на кожний канал і дванадцять входів - по чотири входи на кожний канал. Комутатор працює на чотири такти, синхронно підключаючи за кожен такт три входи до трьох виходів. Комутація здійснюється або з фіксованою частотою 5 кГц від внутрішнього генератора ЕК-6 або з частотою генератора системи синхронних сигналів ГСС-6 комплексу. Можливість вибору частоти комутації і реєстрації результатів досліджень дозволяє використовувати як електронно-променеві індикатори,так і електромеханічні самописи, не змінюючи при переході від одного приладу, що реєструє, до іншого схему формування досліджуваних зображень

4. Службовий блок

Службовий блок призначений для об'єднання частин структурних моделей, реалізованих на змінних блоках МЕМ-6 у загальну структуру, для виконання допоміжних обчислювальних операцій при моделюванні, для настроювання і вимірів коефіцієнтів моделі, керування індикатором АВК-6 і зовнішніми приладами, що реєструють, (наприклад, двохкоординатним самописцем).

До складу службового блоку входять два багатовходових сума­тора, два розмножувачі сигналів, два дільники і два джерела еталонних нап­руг +1В і + 10 В.

Ц і пристрої можуть використовуватися при реалізації моделі, настроювання коефіцієнтів і не­лінійних перетворювачів, а також при вимірах змінних засобами ІВС АВК-6.

У блок винесений також пульт керування індикатором і комутатором, цифрові вольтметр і вимірювач тривалості. Відповідність дійсних значень параметрів елементів службового блоку значенн-ям, зазначеним на його передній панелі, у межах 1 %.

5. Суматори

Багатовхідні суматори (2 шт.) призначені для знаходження суми сигналів при моделюванні і для виконання допоміжних операцій при вимірюванні. Кожний суматор має вісім інвертованих і два неінверто-ваних входи. Суматор виготовлений на операційному підси-лювачі DA1 типу КР544УД2 стандартним методом.

Коефіцієнти підсилення по усіх входам, що інвертують, дорівню­ють 1. По неінвертованому входу, коефіцієнт підсилення дорівнює 1, якщо, від входу, відключені інвертуючі сигнали. При подачі сигналів на інвертовані входи, (чи при їх "заземленні"), коефіцієнт підсилення k_t по неінвертованому входу збільшується згідно співвідношенню:

k_t=l+n(Rl/(Rl+R2)),

де п - число інвертованих входів, які підключені до джерел сигналів або до "землі".

k_t=l + 0,02n

Суматор має індикацію виходу з лінійного режиму роботи на світлодіодахVD1 і VD2. Рівні індикації визначаються подільниками на резисторах R15 / R19, які підібрані таким чином, щоб світлодіоди світи­лися при виході напруги

з діапазону + 10 В.

Щоб коефіцієнти передачі суматора були одиничними, необхідне виконання співвідношень R2=R3=...=R11HR.13 і R1=R12. При викорис­танні точних резисторів, наприклад, типу С2-29В-0,125, похибка у реа­лізації одиничних коефіцієнтів не буде перевищувати 1 %. При вико­ристанні резисторів з допусками 1% і вище необхідний попередній підбір резисторів за зазначеними співвідношеннями з точністю 0,5 %.

Балансування нуля операційного підсилювача DA1 виконують стандартним методом змінним резистором RP1 з точністю до 1 мВ, при відсутності вхідних сигналів.

6 . Джерела еталонної напруги

У них використані мікросхеми типу КР1408УД2, що представляють два ОП в одному корпусі. Джерело "+1 В." виготовлене на операційному підсилювачі.

DA1.1, а джерело "+10 В." — на операційному підсилювачі DA1.2 стандартним способом. Еталонна напруга "-1 В" і " -10В" формуються з цієї напруги за допомогою інверторів на двох операційних підсилювачах, які об'єд­нані в одному корпусі мікросхеми КР1408УД2. Налагодження ета­лонних джерел полягає у встановленні точного значення еталонної напруги "+1 В.", що дорівнює +1,00В. і точного значення еталонної напруги "+10 В", що дорівнює +10,00 В.

7. Дільники

Дільники (2 шт.), відтво­рюють вхідний сигнал з коефіцієнтом передачі, регульованим у межах від 0 до 1. Дільники використовуються при налагоджуванні коефіцієнтів моделі, при вимірах нелінійних спотворень,

при формуванні регульова­ної напруги з постійної еталонної напруги, для компенсації постійної складової при точних вимірах. Обидва подільники виготовлені за схе­мою неінвертуючого повторювача. Для цього використані два операційні підсилювачі, які знаходяться у одному корпусі мікросхеми КР14084УД2. Подільники налагоджування не потребують.

8. Індикатор

На передню панель виведені входи підсилювачів-нормалізаторів каналів X і Y індикатора, вхід Z, призначений для керування яскравіс­тю променя

е лектроннопроменевої трубки і записом регістратора, а та­кож кнопка вибору режиму індикації (регістрації) сигналів, що дослід­жуються.

Виходи підсилювачів-нормалізаторів підключені до входів X та Y, а вхід Z, до схеми погашення променя.

Зміна напруги на вході Z від (- 15 ÷ +15 В.) призводить до зміни яскравості променя від максимальної до повного погашення променя, включенню і виключенню самописця.

На гнізда зправа і зліва від входу Z подаються протифазні прямо­кутні імпульси, амплітудою 15 В.

Підсилювачів-нормалізатори виготовлені на швидкодіючих опера­ційних підсилювачах типу 544УД2А, з метою отримання широкої по­лоси пропускання (до 100 КГц.) і передачі сигналів з виходу електрон­ного комутатора на вхід підсилювачів відхилення променя електронно-променевої трубки без спотворень.

9. Вольтметр

Вольтметр призначений для вимірювання напруги у діапазоні (- 19,99 ÷ + 19,99 В.) з похибкою не більшою за 0,1% індикації ви­мірювання у цифровому виді.

10. Вимірювач тривалості

Вимірювач тривалості призначений для вимірювання періоду коли­вань генератора АВК-6, часових інтервалів і фаз сигналів.

Результати вимірювань подаються у цифровому виді. Діапазон вимірювання три­валості 0,5÷5000мс, похибка вимірювання — 1%.

Під час розглядання на індикаторі більшості осцилограм час спос­терігання складає половину періоду коливань генератора АВК-6. Саме цей час (Т/2) вимірює вимірювач тривалості. Принцип його роботи оснований на підрахунку числа імпульсів від високостабільного генератора за проміжок часу, який вимірюється Т/2.

Сигнал дозволу відліку імпульсів, дорівнює за часом тривалості сиг­налу, який вимірюється. Блок формування сигналів керування із фор­мує із прямокутних імпульсів - сигнали запису і установки в нуль. По­хибці перетворювання (1%) відповідає втрата одного імпульсу при під­рахунку їх 4-декадним лічильником. Так як тривалість напівперіоду генератора вимірюється у межах 0,5 ÷ 5000 мс, то для індикації усього цього інтервалу у 4-декадному лічильнику застосоване автоматичне переключення піддіапазонів.

11. Лінійний блок

Biн призначений для інтегрування в часі вхідних сигналів – напрузі амплітудою до 10 В. На фальш-панелі блоку відтворений структурний варіант лінійних моделей.

Передбачено три режими роботи блоку – уведення початкових умов, неперервне інтегрування і періодичне інтегрування з установкою початкових умов. Діапазон зміни початкових умов: від -10 В до +10 В, діапазон часу інтегрування: від 10ֿ³ з до 100 с.

Коефіцієнт передачі інтегратора (величина, зворотна постійної інтегрування) може бути обраний рівним 1ֿ¹ з , 10ֿ¹ з чи 100ֿ¹ з у з алежності від положення відповідної перемички. Діапазон зміни коефіцієнтів А і С від -1 до +1, коефіцієнта k – від 0 до 1 чи від 0 до 10. Інтегрування не супроводжується паразитною інверсією вихідного сигналу інтегратора.

Відповідність дійсних значень коефіцієнтів розподілам шкал на передній панелі в крайніх положеннях ручок настроювання – у межах погрішності 1%. Точне настроювання коефіцієнтів здійснюється за допомогою ИОС АВК-6. Після настроювання, відхилення коефіцієнтів від установлених значень не перевищують 0,5% при нормальних умовах експлуатації. Блок обладнаний світловими індикаторами виходу перетворювачів з лінійного діапазону роботи. Відповідність пере-творень електричних сигналів (напруг) позначенням на фальшпанелі досягнуто твердим мікропрограмуванням таких елементарних для аналогової техніки операцій, як інтегрування суми з інверсією, інвертування, множення сигналу на регульований коефіцієнт. Щоб виключити паразитну інверсію вихідного сигналу інтегруючогс перетворювача, до виходу ОУ1 підключений інвертор на ОУ2. Включення потенціометрів RP4 і RP5 між виходами ОУ1 і ОУ2 забезпечує плавне регулювання коефіцієнтів А і С у діапазоні від -1 до +1. Вихідний сигнал перетворювачів А і С одержують із движків цих потенціометрів. ИИС комплексу АВК-6 дозволяє проводити вимір параметрів процесів у досліджуваній моделі без їхнього переривання, що дуже зручно при моделюванні. Можливість проведення контролю моделі, що не руйнує, засобами ИИС АВК-6 дозволяє з чотирьох традиційних режимів роботи блоків інтегрування: уведення початкових умов, інтегрування, установка і розрив зв'язків відмовитися від двох останніх, призначення яких – настроювання і виміри при використанні традиційних міні-ABM і засобів виміру.

12. Блок живлення

Блок живлення вмонтований з правого боку корпуса АВК-6.

Він забезпечує усі блоки АВК-6 необхідною для роботи напругою. Конструктивно він виготовлений у вигляді закінченого модуля, закри­того передньою панелью, на яку виведена кнопка "Сеть" і світловий індикатор включення. На передній панелі модуля подана коротка таб­лиця — довідка про основні прийоми роботи з комп'ютером.

Живлення здійснюється від джерела змінного струму напругою 220 ± 10 В, частотою 50 -г- 60 Гц.

2. Схема розміщення блоків в корпусі АВК-6