Информатизация инженерного образования (выпуск 5)

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ С УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ «СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ»

Авторы: Ю.В. Арбузов, А.В. Берилов, Д.С. Грузков, С.И. Маслов, И.В. Станкевич, В.Н. Стукалин

Направления для всех направлений подготовки в области техники и технологии

подготовки:

Дисциплина: основы электротехники и электроники

Адрес ресурса: http://www.pilab.ru

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: электротехнических комплексов автономных объектов,

тел. : (495) 362-7777, е-mail: csi@pilab.ru

411

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Стабилизаторы напряжения» содержит всю совокупность средств, необходимых и достаточных для самостоятельного изучения стабилизаторов постоянного напряжения:

•справку по основам теории стабилизаторов напряжения;

•набор индивидуальных заданий;

•подсистему моделирования на базе программы PSpice;

•подсистему контроля знаний;

•подсистему дистанционного доступа к лабораторному стенду;

•подсистему математической обработки результатов;

•электронный протокол.

Объектами изучения являются наиболее распространенные типы стабилизаторов постоянного напряжения (всего не менее шести объектов):

•линейный параметрический на базе стабилитрона;

•линейный с параллельным включением регулирующего элемента;

•линейный с последовательным включением регулирующего элемента;

•импульсный понижающий;

•импульсный повышающий;

•импульсный полярно-инвертирующий.

Для каждого типа стабилизатора изучается его способность поддерживать выходное напряжение при изменении нагрузки и входного напряжения в широких пределах.

Каждый учащийся в соответствии с индивидуальным заданием может самостоятельно:

•выбрать одну из шести схем стабилизатора напряжения;

•настроить ее параметры выбором номиналов всех элементов из предлагаемого набора;

•подать входные тестирующие сигналы заданной величины, частоты и формы;

•количественно оценить выходные показатели;

•сравнить результаты эксперимента и моделирования;

•провести коррекцию математической модели стабилизатора напряжения по результатам эксперимента;

•защитить результаты выполнения работы, ответив на контрольные вопросы. Авторские права защищены: свидетельство об официальной регистрации

программы для ЭВМ «Программно-технический комплекс по основам электротехники: стабилизаторы напряжения» №2005612799 от 1 сентября 2005 года.

412

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ С УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ «ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ»

Авторы: Ю.В. Арбузов, А.В. Берилов, Д.С. Грузков, С.И. Маслов, И.В. Станкевич, В.Н. Стукалин

Направления для всех направлений подготовки в области техники и технологий

подготовки:

Дисциплина: основы электротехники и электроники

Адрес ресурса: http://www.pilab.ru

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: электротехнических комплексов автономных объектов,

тел. : (495) 362-7777, е-mail: csi@pilab.ru

413

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом «Операционные усилители» содержит всю совокупность средств, необходимых

идостаточных для самостоятельного изучения операционных усилителей:

•справку по основам теории операционных усилителей;

•набор индивидуальных заданий с возможностью их тиражирования;

•подсистему моделирования на базе программы PSpice;

•подсистему контроля знаний и действий учащихся;

•подсистему дистанционного доступа к лабораторному стенду;

•подсистему математической обработки результатов;

•электронный протокол.

Объектами изучения являются широко используемые электронные схемы на основе операционного усилителя (всего не менее 15 объектов):

•усилитель инвертирующий;

•усилитель неинвертирующий;

•усилитель суммирующий;

•усилитель дифференциальный;

•усилитель логарифмический;

•интегратор инвертирующий;

•интегратор неинвертирующий;

•дифференциатор;

•компаратор;

•фильтр низкой частоты;

•фильтр высокой частоты;

•триггер Шмита;

•мультивибратор.

Каждый учащийся в соответствии с индивидуальным заданием может самостоятельно:

•выбрать одну из 15 схем операционного усилителя;

•настроить ее параметры;

•подать входные тестирующие сигналы заданной величины, частоты и формы;

•количественно оценить выходные показатели;

•сравнить результаты эксперимента и моделирования;

•провести коррекцию математической модели операционного усилителя по результатам эксперимента;

•защитить результаты выполнения работы, ответив на контрольные вопросы. Авторские права защищены: свидетельство об официальной регистрации

программы для ЭВМ «Программно-технический комплекс по основам электроники: операционные усилители» № 2003611894 от 14 августа 2003 года.

414

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ С УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ «МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ»

415

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум с удаленным доступом по сети Интернет «Микроконтроллеры» представляет собой программно-аппа- ратный комплекс, который содержит всю совокупность средств, необходимых и достаточных для самостоятельного экспериментального изучения микроконтроллеров:

•справочную информацию по структуре и характеристикам микроконтроллеров;

•набор индивидуальных заданий;

•подсистему дистанционного доступа к лабораторному комплексу;

•подсистему математической обработки результатов;

•электронный протокол результатов выполнения задания.

Объектом изучения является микроконтроллер Philips 80C552, широко используемый в системах цифрового управления различными устройствами автоматики. Обеспечивается изучение структуры микроконтроллера и возможностей его периферийных устройств:

•Порты ввода/вывода (изучаются основы функционирования портов, способы индивидуального программирования на ввод/вывод или на использование альтернативных функций);

•Блок прерываний (изучается организация и возможности обработки внешних и внутренних прерываний);

•Таймеры/счетчики (изучается принцип действия и режимы работы программируемых таймеров/счетчиков);

•Цифроаналоговый преобразователь (изучаются возможности микроконтроллера по формированию аналоговых сигналов по заданной программе с помощью внешнего ЦАП);

•Аналогоцифровой преобразователь (изучаются функциональные возможности встроенного АЦП с восьмью мультиплексированными аналоговыми входами);

•Блок ШИМ (изучаются способы формирования ШИМ-сигналов и возможности использования этих сигналов для управления устройствами).

Автоматизированный лабораторный практикум выполнен в виде автономного модуля, содержащего:

•Объектную плату, на которой расположен изучаемый МК Philips 80C552 и необходимые периферийные устройства;

•Телекоммуникационную плату, которая выполнена на базе цифрового сигнального процессора Texas Instruments TMS320LF2407 и Ethernet-контроллера Wiznet W5100, обеспечивающего аппаратную реализацией стека протоколов TCP/IP.

Авторские права защищены свидетельством об официальной регистрации программы для ЭВМ «Программно технический комплекс по основам электроники: Микроконтроллеры» №2005612800 от 28 октября 2005 г.

416

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ С ПРЯМЫМ ДОСТУПОМ ПО СЕТИ ИНТЕРНЕТ И ПОДДЕРЖКОЙ ПРОТОКОЛА TCP/IP

417

Структура, назначение и области применения

Универсальный микропроцессорный контроллер (УМПК–PIL000 V6) разработан на базе цифрового сигнального процессора (DSP) фирмы Texas Instruments – TMS320LF2407A. УМПК предназначен для управления сложными электротехническими комплексами и адаптирован к решению специфических задач в этой области. В частности, УМПК может быть использован в системах прямого цифрового управления электроприводами всех типов на базе асинхронных, синхронных, шаговых, вентильно-индукторных, коллекторных и бесколлекторных двигателей, для построения многодвигательных и многоинверторных систем и пр.

Для обеспечения дистанционного управления, мониторинга состояния, синхронизации взаимодействия отдельных подсистем в мультипроцессорных комплексах УМПК включает следующие интерфейсы:

•Интерфейс Ethernet 10/100 Мбит с поддержкой семейства протоколов TCP-IP, который позволяет повысить надежность и максимально упростить реализацию дистанционного управления от удаленных пользователей по сети Internet;

•Интерфейсы CAN (либо RS-485) обеспечивают синхронизацию работы нескольких УМПК, включенных в общую информационную сеть комплекса. Вместе с этим они могут использоваться для обмена информацией, управляющих команд, критичных по времени исполнения, а также для синхронизации запуска и приема данных из подключенных периферийных устройств между несколькими УМПК.

•Интерфейс SPI обеспечивает локальные связи с подключенными периферийными устройствами.

Наличие в структуре DSP 16 каналов формирования ШИМ-сигналов, а также сдвоенного менеджера событий обеспечивает возможность согласованного управления инверторами сразу двух преобразователей частоты, либо возможность рекуперирования энергии торможения электромеханических устройств в сеть за счет одновременного управления входным и выходным блоками преобразователя частоты и напряжения.

Подключение периферийных исполнительных устройств осуществляется через установленные на плате УМПК разъемы типа PBD, на которые выведены основные информационные и управляющие сигналы.

УМПК выполнен на четырехслойной печатной плате в формате «Европлата» (200мм*100мм) с расположенными следующими внешними разъемами, выведенными на лицевую панель: Ethernet 10/100TX (разъем RJ-45), CAN-2.0/RS-485 (разъемы типа USBA-2J).

418

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ПО КУРСУ «ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ»

Авторы: В.А. Гречихин, Л.И. Пейч, Б.П. Поллак, С.В. Пучин, Ю.К. Смирнов, Д.А. Точилин

Направление радиотехника

подготовки:

Дисциплина: основы теории цепей

Контактная 111250, Москва, ул . Красноказарменная, д. 14, МЭИ (ТУ), кафедра информация: основ радиотехники, тел. : (495) 362-7044, е-mail: GrechikhinVA@mpei.ru

419

Состав ресурса

Автоматизированный лабораторный практикум по курсу «Основы теории цепей» включает:

•универсальный лабораторный стенд «Сигнал» с генераторно-измеритель- ным блоком и панелью для сборки электрических цепей;

•персональный компьютер, оснащенный специальной интерфейсной платой;

•программное средство «Генераторно-измерительная система»;

•лабораторный практикум из восьми лабораторных работ — сборник описаний работ с заданиями на подготовку и выполнение, методическими указаниями и перечнем контрольных вопросов для самопроверки.

Виды занятий, поддерживаемые ресурсом:

проведение лабораторных работ методом автоматизированного натурного эксперимента в комплексе с математическим моделированием.

Формы обучения, поддерживаемые ресурсом

Лабораторный практикум предназначен для очной и очно-дистанционной форм обучения.

При очно-дистанционной форме обучения выполнение лабораторных работ и сдача зачета по лабораторному практикуму осуществляются в очной форме.

Методические указания по применению ресурса

Методические указания по выполнению лабораторных работ на базе данного автоматизированного комплекса содержатся в сборнике описаний лабораторных работ (в электронном виде).

Краткое описание ресурса

Лабораторный практикум включает восемь лабораторных работ:

•последовательная RC-цепь при гармоническом воздействии;

•частотные характеристики RC-цепей;

•частотные характеристики последовательного колебательного контура;

•частотные характеристики параллельного колебательного контура;

•резистивная цепь с нелинейным двухполюсником;

•переходные процессы в апериодических и колебательных цепях;

•апериодические цепи при импульсных воздействиях;

•стационарные процессы в линии передачи.

Условия применения и распространения ресурса

На базе лаборатории кафедры основ радиотехники возможно обучение студентов других вузов при условии заключения договора между вузом и МЭИ (ТУ). Образец договора высылается по запросу.

420