Описание лабораторного стенда
В состав лабораторного стенда (рисунок 2.3) входят LabVIEW компьютерные модели следующих устройств:
- универсальный источник питания (УИП) с регулируемым стабилизированным напряжением постоянного тока;
- магазин сопротивлений, используемый в качестве многозначной меры электрического сопротивления;
- коммутационное устройство (КУ), обеспечивающее поочередное подключение входов вольтметров к выходу источника измеряемого напряжения;
- цифровой мультиметр (в качестве вольтметра) для измерения постоянного напряжения;
- стрелочный магнитоэлектрический вольтамперметр для измерения постоянного напряжения.
Рисунок 2.3 – Лабораторный стенд работы № 1.2
Магазин сопротивлений совместно с УИП имитируют источник постоянного напряжения, обладающий переменным внутренним сопротивлением (рисунок 2.4). Напряжение на выходе («Кл. 9» магазина сопротивлений и «–» УИП) данного источника измеряется одним из вольтметров. Внутреннее сопротивление полученного источника напряжения равно сумме установленного сопротивления магазина и внутреннего сопротивления УИП (0,3 Ом).
Параметры магнитоэлектрического вольтметра:
- ток полного отклонения 0,5 мА на пределе 15 В; 1 мА на пределе 30 В;
- класс точности 0,5.
Параметры цифрового мультиметра:
- входное сопротивление при измерении напряжения постоянного тока
1000 МОм;
- пределы основной относительной (инструментальной) погрешности при измерении напряжения постоянного тока, % :
(2.11)
где Uк – верхнее значение предела измерений (100 мВ; 1 В; 10 В; 100 В; 1 кВ);
Uх – показания вольтметра, В.
Рисунок 2.4 – Схема соединения приборов при выполнении работы 1.2
Программа работы
1. Измерить напряжение на выходе УИП магнитоэлектрическим вольтметром при различных сопротивлениях магазина сопротивлений (различных выходных сопротивлениях УИП). Измерения провести на пределах 15 В и 30 В.
2. Выполнить аналогичные измерения цифровым мультиметром.
Указания к выполнению работы
1. Запустите программу лабораторной работы № 1.2. На экране компьютера появится изображение лабораторного стенда (рисунок 2.3). Установите переключатель КУ в положение 2, при этом к выходу УИП подключается магнитоэлектрический вольтметр.
У магнитоэлектрического вольтметра установите предел измерения 15 В (7,5 В ×2). Включите универсальный источник питания тумблером «СЕТЬ», переключатель диапазонов установите в положение «0 – 15 В», по индикатору УИП ручкой «ПЛАВНО» установите на его выходе напряжение около 14,5 В.
2. Устанавливайте последовательно значения сопротивления магазина равными 0 Ом; 30 Ом; 300 Ом; 3 кОм; 30 кОм. При каждом значении сопротивления снимите показание магнитоэлектрического вольтметра, результаты запишите в таблицу 2.1.
3. Не изменяя напряжение УИП, установите у магнитоэлектрического вольтметра предел измерения 30 В (7,5 В ×4). Выполните операции, описанные в п. 2.
4. Не изменяя напряжение на выходе УИП, переведите переключатель КУ в положение 1. При этом к выходу УИП подключается цифровой мультиметр (в режиме вольтметра). Включите цифровой мультиметр, кнопкой «U=» выберите режим измерения постоянного напряжения, кнопкой «АВП» установите автоматический выбор пределов измерения. Устанавливая последовательно те же значения сопротивления магазина, что и в п. 2, снимите показания цифрового мультиметра. Результаты запишите в таблицу 2.2.
5. Используя полученные экспериментальные данные и сведения о классе точности магнитоэлектрического вольтметра и цифрового мультиметра, заполните таблицы 2.1 (для пределов 15 и 30 В), 2.2. Расчетные формулы либо ссылки на них даны в шапках таблиц. Входное сопротивление RВХ магнитоэлектрического вольтметра рассчитывается как отношение предела измерения по напряжению к току полного отклонения.
Таблица 2.1 – Измерение постоянного напряжения магнитоэлектрическим вольтметром, диапазон измерений______
Сопротивление магазина, Ом |
Показания вольтметра, Ux, В |
Метод. погреш., ∆м, В; ф-ла (2.2) |
Исправленные показания, Uиспр.= Ux+∆м, В |
Инструм. погреш., ∆инс, В; ф-ла (2.7) |
Неисключ. метод. погреш., Δм.ост = 0,01Δм, В |
Погреш. измерения, ∆изм, В; ф-ла (2.9) |
Погреш. измерения, δизм, %; ф-ла (2.10) |
Результат измерения, Uиспр.± ∆изм,В |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 – Измерение постоянного напряжения цифровым мультиметром
Сопротивление магазина, Ом |
Показания вольтметра, Ux, В |
Инструм. погреш., δинс, %; ф-ла (2.11) |
Инструм. погреш., ∆инс, В; ф-ла (2.7) |
Погреш. измерения, ∆изм, В; ф-ла (2.9) |
Результат измерения, Ux± ∆изм, В |
0 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
|
30000 |
|
|
|
|
|