Лабораторный практикум / 1-ая физическая лаборатория / 133 - Измерение реактивных сопротивлений мостовой схемой / Программный тренажёр балансировки мостовой схемы / Мост тренажер для работы №133

мост переменного тока

дополнительное задание

Лабораторная работа N 133

Это задание оформлено в виде компьютерной игры, играть в которую рекомендуется перед выполнением лабораторной работы N 133, но после того, как вы прочитали её описание.

Цель задания - освоить технику балансировки моста переменного тока.

Постановка задачи

На ЭВМ моделируется мост переменного тока, собранный по схеме, изображенной на рис. 1.

рис.1.

На рисунке:

L_х - неизвестная индуктивность (катушка)

L_е - эталонная индуктивность (магазин индуктивностей)

r_х - активное сопротивление неизвестной катушки

r_е - активное сопротивление эталона индуктивности

R_e, R_x, r_d - активные сопротивления (магазины)

о ~ о - источник переменного тока

о\ о - переключатель

х - х и у – у - точки подключения индикатора (осциллографа)

Требуется:

а) Сбалансировать мост

б) Определить L_х

в) Определить погрешность L_x

г) Получить возможно более точное значение L_х наиболее ко­ротким путем (за наименьшее число шагов).

Условия работы.

1. Ниже приводится численные характеристики элементов схе­мы. Значения, фигурирующие в вашем варианте игры, могут быть другими. В этом случае вы увидите их на экране дисплея.

2. Напряжение источника тока постоянно.

3. Внутреннее сопротивление индикатора равно бесконечности.

4. Значение r_е постоянно и равно 55 Ом (точное значение).

5. Частота переменного тока f выбирается вами в начале игры. Она должна лежать в диапазоне 50  f  1500 герц.

6. Значения L_х и r_х задаются машиной и вам неизвестны или задаются вами (вы можете выбрать любой вариант).

7. Если L_х и r_х задаются машиной, то они лежат в пределах

10  L_х  150 миллигенри,

5  r_х  100 Ом

8. Значения L_e, R_x, R_e, r_d (в дальнейшем - номинальные пара­метры) и положение переключателя выбираются вами в процессе балансировки.

9. Возможны следующие значения номинальных параметров: 0  R_x, R_e, r_d  9999.99 Ом с шагом 0.01 Ом

0  L_e  9999.99 миллигенри с шагом 0.01 Ом

10. Класс точности всех магазинов - 0.02

11. Реальные параметры моста - те, по которым ведется расчет, отличаются от номинальных параметров из-за приборных ошибок. Величина этих ошибок вам неизвестна, однако известно, что она соответствует классу точности магазинов.

Правила игры.

12. Балансировка производится поэтапно. На каждом этапе ("шаге") игрок меняет один или несколько параметров (включая и положение ключа), задавая их новые значения, и наблюдает результат балансировки. Число шагов считает специальный счетчик.

13. При изменении параметров сохраняется (печатается справа от вводимого параметра) значение этого параметра при предыдущем шаге балансировки.

14. Результат каждого шага балансировки выводится на экран дисплея в виде сигнала индикатора. Вы видите изображение экра­на осциллографа, у которого Х- и У- пластины включены, как показано на схеме. Сигнал имеет вид эллипса.

15. Изображение эллипса можно увеличивать по оси У. Изме­нение увеличения не считается шагом, его можно менять сколько угодно раз. Если окажется, что мост сбалансирован при каком-то увеличении, то можно продолжить балансировку, взяв большее уве­личение.

16. Одновременно с эллипсом на экран дисплея выводится спра­вочная информация: число сделанных ходов и значения L_х и r_х, вы­численные по формулам так, как если бы мост был сбалансирован, а параметры моста имели бы свои номинальные значения.

17. По вашему требованию на экран выводится векторная диа­грамма моста, так что балансировку можно проводить, наблюдая за изменениями векторной диаграммы. Однако нужно помнить, что при этом оценка результата (см. пункт 20) будет ниже, так как каждое включение диаграммы считается шагом.

18. Когда вы решите, что окончили балансировку, сообщите об этом машине. Она запросит ваши результаты: полученное значение индуктивности и определенную вами погрешность, проверит ваш результат и сообщит итог.

19.В конце игры на экран выводится итог:

- "истинные" (т.е. заданные машиной в начале игры) значения L_ист и r_ист

- Полученное вами значение L_х и погрешность L_x

- Точность, ваших "измерений" т.е. L_x/L_х * 100%

- Реально достигнутая точность, т.е. (L_х- L_ист)/ L_ист * 100%

- Число сделанных шагов

- Оценка вашей работы

20. Оценка вашей работы определяется так: если вы правильно задали погрешность, так что

L_x - L_x  L_ист  L_x + L_x,

то ваша оценка равна

оценка=7/8(1/(L_x/L_x (N + 1))

где N - число шагов.

Если же заданная вами погрешность занижена, так что L_ист лежит вне промежутка L_x L_x, то оценка равна 0.

Обратите внимание: оценку, равную единице, вы можете получить, не начиная игры - для этого достаточно положить L_х = 80, L_x = 70.

Учтите также, что задавать слишком большую точность (маленькое L_x) опасно: из-за приборных ошибок вы можете просчи­таться и получить нулевую оценку.

21. Результат вашей игры записывается в файл “Most.dat”.

Просмотрев содержание этого файла, вы можете сравнить свой результат с результатами других игроков.