Запитання для самоперевірки

1. На чому основана дія електричних фільтрів?

2. Що таке низькочастотний електричний фільтр?

3. За якими схемами будують низькочастотні фільтри?

4. Як визначити характеристичний погоджений опір?

5. За якою формулою можна розрахувати резонансну частоту?

6. Що таке коефіцієнт затухання?

7. В яких одиницях виміряється коефіцієнт затухання?

8. Як визначити коефіцієнт фази?

9. Як одержати на екрані осцилографа фігури Лісажу?

10. Як за допомогою фігур Лісажу визначають коефіцієнт фази?

5. «Дослідження цифрового вимірювального приладу» Мета роботи

1. Вивчити принцип роботи цифрових вимірювальних приладів.

2. Познайомитись з структурною схемою і конструкцією цифрового приладу з аналогово-цифровим перетворювачем подвійного інтегрування, побудованим на великій інтегральній мікросхемі.

3. Провести порівняння вимірювань напруги, струму й опорів аналоговими й цифровими приладами.

Основні теоретичні положення

Цифровий вимірювальний прилад автоматично перетворює неперервну вимірювальну величину в дискретну й представляє покази на цифровому індикаторі. Він має два обов'язкових функціональних вузли: аналогово- цифровий перетворювач (АЦП) і цифровий індикатор. АЦП будується за деякими загальними принципами. В мультиметрах, тобто універсальних приладах, що виміряють напругу, струм та опір, завжди використовують АЦП, основані на двохтактному інтегруванні із заданою тривалістю такту, (рис. 5.1).

Рис. 5.13 – Структурна схема АЦП двохтактного інтегрування із заданою тривалістю такту

При надходженні на вхід пристрою управління ПУІ, запускаючого імпульсу напруги U₂(рис. 5.2) , замикається ключ К2 (рис. 5.1). Вимірювана напруга U₄ подається на вхід інтегратора І. Одночасно відкривається ключ К3 і імпульси з частотою f₀ від генератора імпульсів П поступають на вхід подільника частоти ПЧ. Через час T₀= t₂–t₁ на виході подільника частоти з'являється сигнал, керуючий пристроєм ПУІ. Останній розмикає ключ К2, закінчуючи тим самим перший такт t₀ інтегрування вимірювальної напругиU_x. Одночасно пристроєм ПУ2 замикається ключ Kl, який підключає на вхід інтегратора І опорну напругу U₀, протилежної полярності напрузі U_x. Виконується другий такт інтегрування на ділянці T_x(рис. 5.2). В момент часу t₃, коли напруга на виході інтегратора U_i=0, спрацьовує пристрій порівняння ПП, повертаючи пристрій управління ПУ2 в початковий стан. Ключ розмикається й інтегрування закінчується. Вихідний сигнал ПУ2 на час T_x (рис. 5.2) замикає ключ К4 і імпульси генератора П з частотою f₀ поступають на лічильник ЛІЧ і далі на індикатор IH. Кількість імпульсів при цьому:

пропорційна вимірювання напрузі U_x.

Для вимірювання змінної напруги використовують перетворювачі на основі одно- і двонапівперіодних випрямлячів.

Перетворювачі для вимірювання постійного і змінного струмів виконуються у вигляді шунтів, спад напруги на яких пропорційний величинам, що виміряються.

При вимірюванні опору визначають цифровим вольтметром спад напруги на вимірюваному опорі. В цифровому мультиметрі може бути використана інтегральна мікросхема КР572ПВ2, (рис. 5.3) аналогова частина якої містить повторювач напруги A1, інтегратор А2 з елементами поза мікросхемою R1, C1, С2, компаратор A3 здійснюючий порівняння напруги, що вимірюється U_x з опорною U₀, вузол формування загального потенціалу на операційному посилювачі А4, систему аналогових ключів S1...S6, комутуючих напруги U_x, U₀ і S01...S05, здійснюючих такт автокорекції похибки. Резистор R2 і конденсатор С4 визначають частоту тактового генератора. Елементи R3, С5 – являють собою фільтр нижніх частот, який згладжує пульсації вхідної напруги U_x. Конденсатор СЗ фіксує опорні напруги U₀.

На першому такті інтегрування тривалістю T₀=1000 тактових імпульсів замикаються ключі S1, S2 (рис. 5.3) і інтегрується вимірювана напруга U_x. В залежності від знака U_xв другому такті інтегрування замикаються ключі S3, S4або S5,S6, і також S04.Таким чином в другому такті інтегрується опорна напруга U₀знака, протилежного U_x.Тривалість другого такту визначається часом, за який напруга на виході інтегратора А2 знижується до нуля. Спрацюванням компаратора A3 закінчується подача тактових імпульсів в цифрову частину мікросхеми і на цифровий індикатор.Число цих імпульсів пропорційне вхідній напрузі U_x:

N=N₁(U_x/U₀),

де N₁– число тактових імпульсів першого такту інтегрування.

27

Рис. 5.14 – Схема аналогової частини мікросхеми КР572ПВ2

Тактові імпульси виробляються діленням частоти тактового генератора мікросхеми на чотири f_T=f₀/4.Загальна тривалість циклу перетворювання АЦП складає f_T=4000періодів тактових імпульсів. Частота тактового генератора дорівнює f₀=40...200 кГц. Якщо цикл продовжується 0,4 с, то перший такт інтегрування складає T₀=0,1 c, другий T_x=0...0,2 с і автокорекція 0,3...0,1 c.Потрібно встановлювати таку частоту генератора f₀,при якій тривалість першого такту кратна періоду напруги кола (Тс = 20 мс). При цьому АЦП нечутливий до перешкод мережі.