Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электроснабжение транспорта»

А. С. Низов А. Н. Штин К. Г. Шумаков

Электроника

Учебно-лабораторный комплекс

Екатеринбург Издательство УрГУПС

2011

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электроснабжение транспорта»

А. С. Низов А. Н. Штин К. Г. Шумаков

Электроника

Учебно-лабораторный комплекс

Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности

190401– «Электроснабжение железных дорог»

Екатеринбург Издательство УрГУПС

2011

УДК 621.382.2/.3 Н61

Низов, А. С.

Н61 Электроника. Учебно-лабораторный комплекс: метод. указания / А. С. Низов, А. Н. Штин, К. Г. Шумаков. – Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2011. – 45 с.

Методические указания содержат необходимый материал для выполнения курса лабораторных работ по дисциплине «Электроника».

Приведено подробное описание учебно-лабораторного комплекса с фотографиями основных его блоков.

Предназначены для студентов специальности190401 – «Электроснабжение железных дорог» всех форм обучения.

УДК 621.382.2/.3

Рекомендованы к редакционно-издательским советом университета.

Авторы: А. С. Низов – профессор кафедры «Электроснабжение транспорта», канд. техн. наук, УрГУПС

А. Н. Штин – доцент кафедры «Электроснабжение транспорта», канд. техн. наук, УрГУПС

К. Г. Шумаков – ассистент кафедры «Электроснабжение транспорта», УрГУПС

Рецензенты: Б.С. Кулаков – доцент кафедры «Электрическая тяга», канд. техн. наук, УрГУПС

И. А. Пятецкий – начальник дорожной электротехнической лаборатории Свердловской железной дороги – филиала ОАО «РЖД».

©Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2011

3

Правила работы с учебно-лабораторным комплексом

1При сборке схемы запрещается:

-включать схему без проверки ее преподавателем;

-собирать и разбирать схему, подключать и отключать приборы при по-

данном напряжении;

-прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

-производить какие-либо работы навнутренних сторонах щитов лабо-

раторных установок.

2Собирать схему следует, начиная от источника по направлению протекания тока.

3Вначале соединять последовательные элементы, затем – параллельные.

4Вольтметры включать в схему в последнюю очередь.

5После сборки схемы необходимо расчетным путем определить максимально возможные значения напряжений и токов в местах включения измерительных приборов, выбрать пределы измерений и установить их на соответствующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП) модуля «Коннектор».

6Запустить программу «Электроника».

7На панели «Приборы I» настроить виртуальные приборы согласно включенным в схему АЦП.

8Если в схеме используется осциллограф, то на панели «Осциллограф» настроить входные каналы согласно включенным в схему АЦП.

9Перед включением схемы поворотом против часовой стрелки установить«в ноль» все регулируемые источники питания.

10По окончании каждого опыта следует, не отключая схемы, вывести «в ноль» все регулируемые источники питания и сообщить об этом преподавателю.

11В конце занятия необходимо:

-ничего не сохраняя на жестком диске, закрыть всё программное обеспечение на ПК;

-отключить все источники питания;

-разобрать схему, аккуратно сложив провода и миниблоки в стол;

-сдать учебно-лабораторный комплекс преподавателю.

4

1 Ознакомление с учебно-лабораторным комплексом. Снятие вольт-амперной характеристики резистора

1.1 Цель работы: ознакомление с лабораторными стендами, изучение правил работы с прикладной программой «Электроника» и получение навыков в сборке простейших схем на наборной панели.

1.2 Учебно-лабораторный комплекс

1.2.1 Устройство лабораторного стенда

Каждый лабораторный стенд состоит из трех столов, на которых установлены неподвижные металлические рамы, со специальными пазами для размещения модулей с электромеханическими и электронными устройствами. Каждый модуль имеет свой код, который указан на его лицевой панели в правом нижнем углу.

Для проведения лабораторных работ по курсу«Электроника» используется компьютерный стол, на котором установлен компьютер. В среднем столе имеются два выдвижных ящика. В верхнем ящике находятся незащищенные провода различной длины (красного, синего и черного цвета) и перемычки (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Провода и перемычки

В нижнем ящике находится набор миниблоков– коробочек из органического стекла (код 600), внутри которых установлены различные резисторы, конденсаторы, индуктивности, диоды, транзисторы, тиристоры и другие электронные элементы (рисунок 1.2).

5

Рисунок 1.2 – Набор миниблоков

Модули на металлических рамах правого стола располагаются в два ряда. Для проведения лабораторных работ по курсу«Электроника» из верхнего ряда используются модули «Блок генераторов напряжений» (код 212.2), «Коннектор» (код 335.1), «Наборная панель» (код 305), «Блок мультиметров» (код 509.2) и «Регулируемый автотрансформатор» (код 318.1). Рассмотрим их подробно.

Модуль «Блок генераторов напряжений» (рисунок 1.3) включает в себя:

1)генератор синусоидальных напряжений частотой 50 Гц, состоящий из однофазного источника (UН = 24 В; IН = 0,2 A) и трехфазного источника (UФ = 7 В;

IН = 0,2 A);

2)генератор напряжений специальной формы, с возможностью изменения формы (синусоидальная, прямоугольная, импульсная), амплитуды (от 0 до 10 В) и частоты (от 0,2 до 20 кГц);

3)генератор постоянных напряжений, состоящий из двух нерегулируемых ис-

точников (UН = 15 В; IН = 0,2 A), и одного регулируемого(U = 0…15 B; IН = 0,2 A). На каждом из них расположен тумблер, который позволяет при необходимости зашунтировать источник. Благодаря этому при последовательном включении всех источников можно получить регулируемое напряжение от 0 до 45 В.

6

Рисунок 1.3 – Модуль «Блок генераторов напряжения»

Все генераторы снабжены защитой от перегрузки. При ее срабатывании источники питания отключаются и загорается индикатор. В этом случае необходимо отключить модуль «Блок генераторов напряжения», проверить собранную схему и вновь включить модуль.

Питание на модуль «Блок генераторов напряжения» подается включением клавиши «Сеть», расположенной выше генератора синусоидальных напряжений.

Модуль «Коннектор» (рисунок 1.4) состоит:

1)из двух аналого-цифровых преобразователей(АЦП) – V0 и V1, которые предназначены для измерения напряжений;

2)четырёх АЦП – A1, A2, A3 и A4, которые предназначены для измерения токов. Из них одновременно могут работать только два: A1 или A2; A3 или A4. Светящийся индикатор указывает, какой из приборов в данный момент работает. Переключение между приборами производится нажатием правой кнопки (красного цвета);

3)разъема «К компьютеру», при помощи которого специальным шлейфом производится подключение аналогого АЦП к персональному компьютеру.

7

Рисунок 1.4 – Модуль «Коннектор»

Каждый АЦП имеет кнопки для переключения пределов измерения. Так прибор V0 имеет пределы 5, 20,100 В, V1 – 1, 5, 20 В, а все приборы, предназначенные для измерения тока, – 5, 20, 100, 500 мА.

Питание на модуль«Коннектор» подается одновременно с включением компьютера.

Модуль «Наборная панель» (рисунок 1.5) служит для сборки электронных схем. Он состоит из 14 рядов гнезд. Гнезда различных рядов по-разному (по 2 или по 4) соединены между собой. Это позволяет легко собирать как простые, так и сложные схемы.

8

Рисунок 1.5 – Модуль «Наборная панель»

Модуль «Регулируемый автотрансформатор» (рисунок 1.6) содержит ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) с предохранителями в первичной (5А) и вторичной (2А) обмотках. Он позволяет регулировать напряжение от0 до 240 В. Включается автотрансформатор кнопкой «Сеть».

Модуль «Блок мультиметров» (рисунок 1.7) состоит из двух цифровых тестеров, которые позволяют замерять постоянное и переменное напряжение и ток, активное сопротивление, а также определять параметры маломощных транзисторов. Так как данные приборы имеют различные гнезда для измерения тока величиной до 2 А и от 2 до 10 А, то каждый из них имеет два предохранителя на 2 А и 10 А. Питание мультиметры получают от специального блока, напряжение на который подается при помощи кнопки«Сеть». Включение того или другого прибора осуществляется нажатием кнопки, расположенной слева под экраном тестера.

9