4. Изображение компонента «Земля» с помощью команды Rotate поверните на 90 градусов, следуя рисунку выше.

5. Открыть группу «Базовые компоненты» (Basic). Перетащить мышью на рабочее поле первые шесть компонентов верхнего ряда и первый компонент второго ряда по очереди.

Рисунок 2 – группа «Базовые компоненты» (Basic).

6. Щелкните правой кнопкой мышки по изображению компонента, в открывшемся диалоговом окне выберите команду Component Properties, во вновь открывшемся окне с помощью команд Label и Value обозначьте компоненты и установите значения их параметров согласно рисунку ниже. Вместо значения параметра, принятого всюду равным 1, проставьте Ваш номер в списке группы.

7. Открыть группу «Измерительные приборы» (Indicators). Перетащить мышью на рабочее поле первые два компонента по очереди.

Рисунок 3 – Группа «Измерительные приборы» (Indicators).

8. Щелкните правой кнопкой мышки по изображению компонента, в открывшемся диалоговом окне выберите команду Component Properties, во вновь открывшемся окне с помощью команд Label обозначьте компоненты. Вместо номеров, принятых равными 1 и 2, проставьте Ваш номер в списке группы.

Рисунок 4 – Компоненты Label.

9. Полярность компонента «Амперметр» поменять с помощью команды Rotate следуя рисунку выше.

10. Оформите отчет, сделайте выводы о проделанной работе.

4. Содержание отчёта:

   3. Тема работы.

   4. Цель работы.

   5. Приборы и оборудование.

   6. Порядок выполнения работы.

   7. Выводы.

   8. Контрольные вопросы.

5. Контрольные вопросы

   3. Какие базовые элементы программы EWB Вы знаете? Какими свойствами они обладают?

   4. Какие независимые источники напряжения и тока имеет программа EWB; как они обозначаются? Какими свойствами обладают?

   5. Какие зависимые источники напряжения и тока содержатся в программе EWB. Как они означаются и какими свойствами они обладают"?

   6. Какие ключи содержатся в программе EWB, как они обозначаются и какими свойствами обладают?

   7. Какие приборы для проведения измерений напряжения и тока содержит программа EWB, как они обозначаются и какими свойствами обладают''

   8. Как производится установка значений параметров элементов и приборов в программе EWB?

Приложение а Теоретические сведения

Описание компонентов EWB

Для операций с компонентами на общем поле Electronics Workbench выделены две области: панель компонентов и поле компонентов.

Панель компонентов состоит из пиктограмм полей компонентов. Поле компонентов - из условных изображений компонентов.

Щелчком линии на одной из одиннадцати пиктограмм полей компонентов, расположенных на панели, можно открыть соответствующее поле. Расположение элементов в полях ориентировано на частоту использования компонента. Перейдем теперь к описанию основных компонентов, которые будут использоваться при выполнении лабораторных работ по ТЭЦ или ТОЭ.

Все компоненты можно условно разбить на следующие группы: источники, базовые компоненты, приборы для проведения измерений.

1. Источники напряжения и тока

Компонент «заземление» имеет нулевое напряжение и таким образом обеспечивает исходную точку для отсчёта потенциалов. Не все схемы нуждаются в заземлении для моделирования, однако, любая схема, содержащая, операционный усилитель, трансформатор, управляемый источник; осциллограф, должна быть обязательно заземлена, иначе приборы не будут производить измерения или их показания окажутся неправильными.

Все источники в Electronics Workbench идеальные Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю, поэтому его выходное напряжение не зависит от нагрузки. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, поэтому его ток не зависит от сопротивления нагрузки.

ЭДС источника постоянного напряжения или батареи измеряется в Вольтах и задаётся производными величинами (от мкВ до кВ). Батарея в Electronics Workbench имеет внутреннее сопротивление, равное нулю, поэтому если необходимо использовать две параллельно подключённые батареи, то следует включить последовательно между ними небольшое сопротивление (например, в 1 Ом).

Ток источника постоянного тока измеряется в Амперах и задается производными величинами от мкА до кА. Ток в источнике течет от минуса к плюсу.

Действующее значение U напряжения источника измеряется Вольтах и задаётся производными величинами (от мкВ до кВ). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы. Действующее значение связано с амплитудным формулой U= Um/

Действующее значение I переменного тока источника измеряется Амперах и задается производными величинами от мкА до кА. Имеется возможность установки частоты и начальной фазы. Действующее значение связано с амплитудным формулой I = I m/

Источник вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов. Можно регулировать амплитуду импульсов, коэффициент заполнения периода (скважность q, равную отношению периода T к длительности импульса t _и) и частоту следования. Отсчет амплитуды импульса производится от вывода «-»

Выходное напряжение ИНУН зависит от входного напряжения, приложенного к управляющим зажимам.

Отношение выходного напряжения к входному определяется коэффициентом пропорциональности К_U, который называется коэффициентом передачи напряжения и задается в мВ/В, В/В или В/мВ

Величина тока ИТУН зависит от входного напряжения, приложенного к управляющей ветви.

Отношение выходного тока к входному напряжению определяется коэффициентом пропорциональности G₂₁, называемым передаточной проводимостью и который задается в мА/В или в мили Сименсах.

Величина напряжения ИНУТ зависит от величины входного тока (тока в управляющей ветви). Отношение входного тока и выходного напряжения образует параметр, называемым передаточным сопротивлением R₂₁. Передаточное сопротивление R₂₁ имеет размерность сопротивления и задаётся в мОм, Ом, кОм.

Величина тока ИТУТ зависит от величины входного тока (тока управляющей ветви). Отношение выходного к входному току определяется коэффициентом пропорциональности K_I, который называется коэффициентом передачи тока и задается в мА/А; А/А и кА/А

2. Базовые компоненты

Этот узел применяется для соединения проводников и создания контрольных точек. К каждому узлу можно присоединить не более четырёх проводников. После того как схема собрана, можно вставить дополнительные узлы для подключения приборов. Каждому узлу может быть присвоено своё имя.

Сопротивление резистора измеряется в Омах и задаётся производными величинами (от Ом до МОм).

Положение движка резистора управляется при помощи специального элемента-стрелочки-регулятора.

В диалоговом окне можно установить сопротивление, начальное положение движка (в процентах) и шаг приращения (также в процентах). Имеется возможность изменять положение движка при помощи клавиш-ключей, которые обозначаются в квадратных скобках.

Используемые клавиши -ключи: буквы от А до Z, цифры от 0 до 9. клавиша Enter на клавиатуре, клавиша «пробел» [Space].

Для изменения положения движка необходимо нажать клавишу-ключ. Для увеличения значения положения движка необходимо одновременно нажать [Shift] и клавишу-ключ, для уменьшения - только клавишу-ключ.

Пример: движок установлен в положении 45%, шаг приращения - 5%. клавиша-ключ - пробел [Space]. Нажатием клавиши [Space] положение движка становится равным 40%. При каждом последующем нажатии на клавишу [Space] значение уменьшается на 5%. Если нажать [Space]+[Shift], то положение движка потенциометра увеличится на 5%.

Емкость конденсатора измеряется в Фарадах и задаётся производными величинами (от пФ до мкФ).

Индуктивность катушки измеряется в Генри и задаётся производными величинами (от мкГн до Гн).

Коэффициент трансформации n равен отношению напряжений на первичной и вторичной обмотках. Параметр n может быть установлен в диалоговом окне «Component Properties». Схема, содержащая трансформатор, должна быть заземлена.

Ключи. Ключи имеют два положения: выключенное (разомкнутое) и включенное (замкнутое). В выключенном состоянии они представляют собой бесконечно большое сопротивление, во включенном состоянии их сопротивление равно нулю. Ключи могут управляться клавишей, таймером, напряжением, током.

При параллельном соединении ключа с другим ключом или батареей рекомендуется последовательно с ним включать резистор с сопротивлением 1 Ом.

Ключ, может быть, замкнут или разомкнут при помощи управляющих клавиш на клавиатуре. Имя управляющей клавиши можно ввести в диалоговом окне, появляющемся после двойного щелчка мышкой на изображении ключа.

Пример, Если необходимо, чтобы состояние ключа изменялось клавишей «пробел», то следует ввести текст «Space» в диалоговое окно и нажать ОК.

Используемые клавиши – ключи: буквы от А до Z, цифры от 0 до 9, клавиша Enter на клавиатуре, клавиша Пробел (Space).

3. Приборы для проведения измерений напряжения и тока

Простейшими приборами в Electronics Workbench являются вольтметр и амперметр, расположенные в поле индикаторов (Indie), они не требуют настройки, автоматически изменяя диапазон измерения. В одной схеме можно применять несколько таких приборов одновременно, наблюдая токи в различных ветвях и напряжения на различных элементах.

Вольтметр используется для измерения постоянного и переменного напряжения Выделенная толстой линией сторона прямоугольника, изображающегося вольтметр, соответствует отрицательной клемме.

Двойным щелчком мышки на изображении вольтметра открывается диалоговое окно для изменения параметров вольтметра: вида измеряемого напряжения; величины внутреннего сопротивления.

Величина внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resistance, вид измеряемого напряжения (опция MODE) выбирается из списка При измерении переменного синусоидального напряжения вольтметр будет показывать действующее значения напряжения 1д. определяемое но формуле U= Um/ , где Um - амплитудное значение напряжения. Внутреннее сопротивление вольтметра I МОм, установленное по умолчанию, в большинстве случаев показывает пренебрежимо малое влияние на работу схемы Его значение можно изменить, однако использование вольтметра с очень высоким внутренним сопротивлением в схемах с низким выходным импедансом может привести к математической ошибке во время моделирования работы схемы

В качестве вольтметра можно использовать мультиметр.

Величина внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resistance? Вид измеряемого напряжения (опция Mode) выбирается из списка: DC -постоянный ток, AC - переменный ток.

При измерении синусоидального напряжения(АС) вольтметр будет показывать действующее значение напряжения U, определяемое по формуле U= U_m/ , где U_m- амплитудное значение напряжения.

Внутреннее сопротивление вольтметра 1Мом, установленное по умолчанию, в большинстве случаев оказывает малое влияние на работу схемы.

В качестве вольтметра можно использовать мультиметр.

Амперметр используется для измерения постоянного и переменного тока. Выделенная толстой линией сторона прямоугольника, изображающегося амперметр, соответствует отрицательной клемме.

Двойным щелчком мышки на изображении амперметра открывается диалоговое окно для изменения параметров: вида измеряемого тока; величины внутреннего сопротивления. Диалоговое окно приведено ниже на рисунке:

Величина внутреннего сопротивления вводится с клавиатуры в строке Resistance, вид измеряемого тока (опция MODE) выбирается из списка: DC - постоянный ток, AC – переменный ток.

При измерении синусоидального тока (АС) вольтметр будет показывать действующее значение тока I, определяемое по формуле I = I_m/ , где I _m- амплитудное значение тока.

Внутреннее сопротивление амперметра 1 мОм, установленное по умолчанию, в большинстве случаев оказывает малое влияние на работу схемы. Можно снизить это сопротивление, однако использование амперметра с очень низким сопротивлением в схемах с большим уровнем сопротивлений других элементов, может привести к математическим ошибкам при расчетах.

4. Установка значений элементов и приборов.

Простые аналоговые элементы, такие как различные источники, конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы, имеют один или несколько параметров. Сложные элементы имеют несколько взаимосвязанных параметров, которые вместе формируют модель конкретного элемента, Кроме заземления и соединяющего узла ( которые не имеют параметров) все элементы имеют определенные значения параметров, установленные по умолчанию, и которые можно при необходимости изменить.

Значения параметров, установленные по умолчанию, приведены в таблице ниже.

Таблица – 1. Значения параметров, установленные по умолчанию

N	Тип компонента	Параметр измерения	Величина параметра по умолчанию
1	Источник постоянного напряжения	Вольт(V)	12 В
2	Источник постоянного тока	Ампер(А)	1 А
3	Источник переменного напряжения	Вольт(V) Частота (Hz) Фаза (Grad)	1 В 1 Гц 0 град
4	Источник переменного тока	Ампер(А) Частота (Hz) Фаза (Grad)	1 А 1 Гц 0 град
5	ИНУН	Коэффициент передачи напряжения Е	1 В/В
6	ИНУТ	Передаточное сопротивление Н	1 Ом
7	ИТУН	Передаточная проводимость G	1 1/Ом
8	ИТУТ	Коэффициент передачи тока F	1 А /А
9	Резистор	Сопротивление R	1 кОм
10	Конденсатор	Емкость С	1 мкФ
11	Катушка взаимной индуктивности	Коэффициент трансформации n=W1/W2 Индуктивность рассеяния Le Индуктивность намагничивания Lm Сопротивление первичной обмотки R1 Сопротивление вторичной обмотки R2	2 0,000001 Гн 0,0001 Гн 0 Ом 0 Ом

Установка значений параметров элементов.

• Двойным щелчком мыши по изображению элемента открыть диалоговое окно свойств элемента. Это можно сделать также щелчком по правой кнопке мыши и выбором команды «Открыть»

• В открывшемся окне изменить значения параметров элемента.

• Установив новые значения, нажать кнопку ОК для подтверждения и возврата к схеме.

Изменение единиц измерения

• Двойным щелчком мыши по изображению элемента открыть диалоговое окно свойств элемента

• При помощи кнопок «стрелка вверх» и «стрелка вниз» изменить единицы измерения

• Установив новые значения, нажать кнопку ОК для подтверждения и возврата к схеме.

5. Сохранение схемы в формате Word и на бумажном носителе

Для сохранения схемы или её компонентов в формате Word следует выбрать в меню Edit команду Copy at Bitmap и выделить контуром с помощью курсора нужную схему или компонент. Затем на странице в формате Word следует показать курсором нужное для вставки изображения место. Нажатием правой клавиши мышки следует вызвать диалоговое меню и выбрать команду «Вставить».

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

   1. Закрепление навыков операций: выделения, копирования и размещения на рабочем поле компонентов, а также установки значений их параметров.

   2. Освоение операций соединения компонентов схемы проводниками, подключения к схеме измерительных приборов и запуска схемы в работу.

2. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

   1. ПЭВМ IBM PC.

   2. Пакет EWB 5.12.

   3. MS Word.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

   1. Ознакомиться с моделированием схем на основе программы EWB согласно Приложению А.

   2. Запустить программу EWB и собрать схему для измерения внешней характеристики источника постоянного напряжения 12 В согласно рисунка 1. Установить режим работы вольтметра и амперметра: DC – постоянный ток.

Рисунок 1 – схема для измерения внешней характеристики источника постоянного напряжения 12 В.

3. Запустить схему в работу и записать показания вольтметра и амперметра при значениях переменного сопротивления R 0, 10, 30 и 50% от максимальной величины.

   R, %	0	10	30	50
   V, Вольт	0	7.995V	10.28V	10.90V
   I, миллиампер	12mA	4.005mA	1.723mA	1.101mA

4. Собрать схему для измерения напряжения и тока на сопротивлении 1 кОм согласно рисунку 2.

5. Сопротивление с маленьким значением параметра 1 Ом введено для измерения тока. Напряжение на нем, выраженное в мВ, равно значению тока, выраженного в миллиамперах.

Рисунок 2 – Схема для измерения напряжения и тока на сопротивлении 1 кОм.

6. Осциллограф является третьим компонентом в группе «Инструменты» (Instruments).

7. Дважды щелкнув мышкой по изображению осциллографа открыть его панель управления. Для обоих каналов выбрать режим работы: АС – переменный ток.

8. Следует найти на панели осциллографа кнопку [Expand] и щёлкнуть по ней левой клавишей мышки. После чего образуется расширенная передняя панель осциллографа, которая займёт почти весь экран дисплея монитора.

9. Панель управления расширенной модели осциллографа в отличие от простой модели расположена под экраном и дополнена тремя информационными табло, на которые выводятся результаты измерений. Кроме того, непосредственно под экраном осциллографа находится линейка прокрутки, позволяющая наблюдать любой временной отрезок процесса от момента включения до момента выключения схемы.

10. Запустить схему в работу. Остановить бегущие осциллограммы можно путем нажатия кнопки «Пауза» (Pause), расположенной в правом верхнем углу окна программы. Если осциллограммы занимают не весь экран, а только его часть, то положение можно исправить, изменяя масштаб времени с помощью табло Time base или используя линию прокрутки внизу экрана.

11. Установить, используя кнопки 0 и АС на табло канала А (Channel A), какая из осциллограмм относится к току (канал В) и какая к напряжению (канал А).

12. Измерить действующие значения напряжения и тока, используя формулы:

U= [Вольт] , I= [миллиампер],

где и - выраженные в делениях экрана значения амплитуд синусоидальных напряжений, поступающих на входы каналов А и В;

и цены делений по оси «y» соответственно для каналов А и В (указаны внизу табло Channel A и Channel В соответственно).

13. Результаты измерений внести в таблицу

Канал А		Канал В
делений		делений
В/деление		мВ/деление
U Вольт		I миллиампер