книги из ГПНТБ / Шилов, В. Ф. Элементы электронной автоматики учебное пособие

- 40 -

ПервМ практикум поовяцев изучен*» * практическому ос­ воению измерительных цепей. В электржчеоких измеритеиях нездектрмчеоких велкчаа во мвогвх случаях выход датчака соедиаяетоя со входом электрачеокого измерительного (индикаторного) прибора посредством измерительной цепа. В качестве измерительных цепей наиболее широко применяются мостовые схемы на постоянном а переменном токе, а также дифференци­ альные и компенсационные схемы. С названными измерительными цепями а широко распространенна! измерительна! прибором - авометром целесообразно познакомиться самостоятельно при выполнении практических работ.

Практическая работа И I проводится о авометром по изме­ рению сопротивления резяоторов, напряжения ■ силы тока раз­ личных источников и потребителей. Ореаде чем пользоваться авометром, необходимо внимательно ознакомиться о его описа­ нием и правилами эксплуатации по той инструкции, которая прилагается к каждому прибору.

§ 15. Работа Л 2

Изучение зависимости сопротивления термистора

от температуры (мостовая измерительная цепь)

(Ц е л ь р а б о т ы : установить зависимость сопротив­ ления термистора от температуры и выразить ее графически.

- 41 -

Температурный коэффициент термисторов отрицателен и его определяют по формуле:

Как известно, термисторы могут работать в двух режимах: в первом случае его температура определяется температурой окружающей среды, поэтому он может быть использован в каче­ стве датчика температуры; во втором - термистор нагревается проходящим по. нему током и используют его- в качестве дат­ чика для измерения других неэлектрических величин.

В этой работе термистор используется в качестве термо­ метра сопротивления и включается в одно из плеч моста Уитс­ тона (рис. 48). Другими плечами моста являются реостат R< и переменный резистор R* • С помощью омметра (авометра) ползунок реостата устанавливают так, чтобы сопротивления плеч Ri и Rt, были равны. Мост будет сбалансирован тогда, когда сопротивления и двух других плеч окажутся рав­ ными, т.е. Rf -Hi . Переменный резистор снабжен проградуированной шкалой и ручкой с указателем. Так как при нагревании термистора сопротивление его уменьшается, то

мост в сбалансированном состоянии удерживается плавным пово­

тивления термистора при определенной температуре. Температу­

на 13 ком, помещенный в пробирку, заполненную машинным мас­ лом; потенциометр с градуированной шкалой на 20 ком, реостат на 5 ком, микроампермётр или авометр, аккумулятор ЗЫКН-10,

-43 -

7.Вычертить график зависимости сопротивления термисто­ ра от температуры.

8.Пользуясь графиком и формулой, определить термичес­ кий коэффициент термистора для интервала температур, напри­ мер, от 30 до 35®С.

9.Написать краткий отчет, в котором привести схему,

таблицу, график, а такие расчеты температурного коэффициен­ та термистора.

§ 16. Работа Л 3

Научение зависимости сопротивления фоторезистора от освещенности

(дифференциальная измерительная цепь)

Ц е л ь р а б о т ы : изучить зависимость сопротив­ ления фохорезистора от освещенности и выразить ее графически.

Фоторезистор - полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от освещенности. С увеличением освещенности фоторезйстора его сопротивление уменьшается.

Для изучения указанной зависимости фоторезистор включа­ ют в цепь дифференциальной схемы, которая состоит из двух смежных контуров о одной общей ветвью (рис. 5Q). В каждом из контуров действует свое напряжение переменного тока. Для питания схемы используется переменный ток промышленной час­ тоты. Измерительный прибор, обычно миллиамперметр, включен­ ный в общую ветвь, реагирует на ток этой ветви. При равен­ стве напряжений Ui = U а и сопротивлении резисторов показания миллиамперметра будут нулевыми. При изменении со­ отношения величин сопротивлении Ri и Ri дифференциаль­ ная схема разбалансируется, что и регистрирует миллиампер­ метр.

Включение в одно плечо дифференциальной схемы фоторе­ зистора, а в другое - переменного резистора с градуированной шкалой и указателем, дает возможность использовать эту цепь для изучения зависимости сопротивления фоторезистора от ос-

- 44 -

вещенности. Для получения дифференциальной схемы собирают электрическую цепь из универсального школьного трансформа­ тора, миллиамперметра (авометра), фоторезистора и перемен­ ного резистора (рио. 51). Два шестивольтовых выхода вторич­ ной обмотки трансформатора и создают одинаковые напряжения на смежных контурах дифференциальной цепи. Ддя предотвраще­ ния попадания на..фоторезистор света от постороннего источ­ ника, фоторезистор и низковольтную лампочку соединяют труб­ кой в виде цилиндра, зачерненного изнутри,длиной до 50 см и диаметром 3-4 см. Трубка по образующей цилиндра имеет разрез, который служит для свободного перемещения лампочки накаливания. Трубка может быть картонной.

При освещении фотореэистора лампочкой накаливания его сопротивление уменьшается, поэтому для обеспечения баланса цепи нужно уменьшить сопротивление переменного резистора

Ri , т.е. сделать его равным сопротивлению фоторезистора.

- 45 -

фоторезистора и снова находят его сопротивление после ба­ лансировки схемы.

Как известно, освещенность при постоянной силе источ­ ника света зависит от расстояния источника света до освещав- - мой поверхности. Принимая силу света для лампочки карманно­

го фонарика (0,28 а, 3,5 в) в I ов и изменяя расстояние (Z ) между лампочкой и фоторезистором в метрах, по формуле

определяет освещенность.

О б о р у д о в а н и е (рис. 51): школьный универсаль­ ный трансформатор, фоторезистор ФС-KI на панели, перемен­ ный резистор на I мои о градуированной шкалой, миллиампер­ метр (авометр), лампочка накаливания на подставке, батарея аккумуляторов 3HKH-I0, югоч, соединительные провода, кар­ тонная или актиниевая трубка.

Порядок выполнения работы

1.Собрать цепь по схеме (см. рис. 50).

2.Включить первичную обмотку трансформатора в сеть.

3.Переменным резистором Ri установить отрелку из­ мерительного прибора (миллиамперметра) на нулевое деление.

4.Собрать цепь осветителя, состоящую из лампочки на­ каливания, ключа и аккумуляторной батарея.

5.Поместить в трубку фоторезиотор и лампочку накали­

вания.

6.Изменяя расстояние между источником света и фотореаистором, измерить эти расстояния и сопротивления фотореэистора.

7.Подсчитать освещенность фоторезистора для каждого положения лампочки и вычертить график зависимости сопротив­ ления фоторезистора от освещенности.

8.Написать краткий отчет, в котором привести схему дифференциальной цепи, таблицу, график и расчеты.

- 47 -

нометр (микроамперметр).

Рабочий ток, измеряемый миллиамперметром, протекает через резистор R< и реохорд clt и создает на каждом участке падение напряжения. Падение напряжения между точками

С (движок реохорда) и I навивается уравновешивающим, потому что вкяючено в противоположной полярности измеряемой фотоздр. Вели фотоадр. равна по величине уравновешивающему напряжению, то ток через нуль-гальванометр не пойдет. Тогда величину фотоедр, определяют по формуле:

Ел =R«< ifУ

где Ref - сопротивление реохорда, а/ - длина проволоки реохорда, сi - длина проволоки одного плеча, 3 - ток, показываемый миллиамперметром.

Путем перемещения лампочки в приборе для снятия свето­ вых характеристик фотоэлемента, изменяют освещенность его и каждый раз определяют по формуле фотоадр., а затем строят график. Освещенность фотоэлемента определяют по формуле:

световых характеристик фотоэлемента, нуль-гальванометр, миллиамперметр (авометр), реохорд, реостат на 500 он, бата­ рея аккумуляторов 3HKH-I0, ключ, соединительные провода.

Порядок выполнения работы

1.Собрать цепь осветителя, состоящего из лампочки на­ каливания, ключа и аккумуляторной батареи.

2.Собрать цепь компенсации (рис. 52) и при разомкнутом ключе К приблизить лампочку (источник света) к фотоэлементу так, чтобы показания нуль-гальванометра были наибольшими.

- 48 -

3. Замкнуть клич К и о помощью реостата R< добить­ ся нулевых показаний нудь-гальванометра.

4.Записать показания миллиамперметра и положение пол­ зунка реохорда, по формуле подсчитать фотоэдр.

5.Передвинуть источник света и онова добиться нулевых показаний нуль-гальванометра. Снять показания приборов и подсчитать фото^дс.

6.По полученным результатам измерений и вычислений

(их производят 5-6 раз) построить график зависимости э.д.с.от освещенности.

7.Составить краткий отчет, в котором привести схему

ця ш компенсации, раочеты фотощдр., освещенности и график зависимости фото э.д.с. от освещенности.

- 49 -

ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

§18. Назначение и классификация усилителей

Впредыдущей главе было показано каким образом датчики преобразуют различные физические величины в электрические. Однако эти электрические сигналы слабы и требуют усиления для того, чтобы вызвать срабатывание исполнительных устройств. Устройства, предназначенные для выполнения этой задачи, на­ зываются у с и л и т е л я м и .

Усилительные устройства являются основными узлами раз­ личной радиотехнической аппаратуры, широко используются в устройствах автоматики и телемеханики, в следящих, управляю­ щих и регулирующих системах, в счетно-решающих и вычислитель­ ных машинах, в контрольно-измерительных приборах и во мно­ гих других областях промышленности, техники и науки.

Классификация усилителей может быть произведена по не­ скольким признакам. Основным из них является диапазон частот электрических колебаний, в пределах которого данный усилитель может удовлетворительно работать.

По этому признаку усилители делятся на следующие типы:

У с и л и т е л и н и з к о й ч а с т о т ы (УНЧ), предназначенные для усиления электрических сигналов, зйуковых частот. Чаще всего электрические колебания звуковой час­ тоты получаются в результате преобразования звуковых сигна­ лов и после усиления должны быть воспроизведены в виде зву­ ков. Поэтому УНЧ широко используются в "слуховых" автоматах,