Электротехника (схемотехника)

треба виміряти, на збільшеному зображенні мультіметра натиснути кнопку Ω

ікнопку перемикання в режим вимірювання постійного струму. Схема повинна мати з'єднання з землею.

3.7. Використання електронного осцилографа

Осцилограф, що імітується програмою EWB, є аналогом двохпроменевого запам'ятовуючого осцилографу. Він має дві модифікації: просту і розширену.

Вхідні затискачі осцилографа:

- верхній правий затискач – загальний (GND). Потенціал на цьому виводі є за-

- лівий і правий нижні затискачі - входи каналу А і каналу В (Channel А і Channel В). Для зручності провідники, що з'єднують ці входи зі схемою, можна виділити різним кольором – такий самий колір буде мати промінь, що відобра- жає відповідні сигнали на екрані осцилографа. Для цього подвійним натиску- ванням лівої кнопки миші треба відкрити вікно зміни параметрів провідника.

Подвійним натискуванням миші по зменшеному зображенню відкриваєть- ся передня панель простої моделі осцилографа.

Настроювання осцилографа.

Для здійснення вимірювань осцилограф потрібно настроїти. Для цього по- трібно задати:

1.Знаходження вісей, по яким відкладається сигнал;

2.Необхідний масштаб розгортки по вісям;

3.Зсув початку координат по вісям;

4.Режим роботи по входу: зачинений або відкритий;

5.Режим сінхронізації: внутрішній або зовнішній.

3.7.1.Керування масштабом часу ЕО

Поле керування горизонтальною розгорткою (масштабом часу) служить для завдання масштабу горизонтальної вісі осцилографа при спостереженні напруги на входах каналів А і В в залежності від часу. Величина одного розподілу може

бути встановлена від 0.1 нс (10-9 с) до 1 с.

- 10 -

Наприклад, для схеми, що розглядається, при частоті напруги 50 Гц (період 1/50 = 20 мс) потрібно встановити 5 мс. При цьому період зміни напруги стано- вить 4 розподіли на екрані осцилографа.

Зміна масштабу часу здійснюється натискуванням миші на кнопки “Вгору - Вниз" (більше - менше).

За допомогою поля рядка X position можна зсувати початок осцилограми за горизонтальною віссю.

На цьому ж полі розташовані три кнопки: Y/Т, А/В, В/А. При натиснутій кнопці Y/Т за вертикаллю відкладається напруга, за горизонталлю – час; при натиснутій кнопці А/В за вертикаллю відкладається амплітуда каналу А, за го- ризонталлю - амплітуда каналу В, а при натиснутій кнопці В/А, навпаки.

3.7.2. Керування каналами А і В

Для зміни масштабу напруги є два рядки для каналу А і В відповідно. Рядок Y position служить для зміщення вісі Х за вертикаллю.

Величина одного розподілу може бути встановлена від 10 мкВ/роз (mv/Div) до 5 кВ/роз (kV/Div). Масштаб для кожно- го каналу встановлюється окремо.

Наприклад, при амплітуді напруги Um= 8√ 2= 11,3 В (8 В – діюче значення напруги джерела) можна встановити масштаб 5 В/розп. При цьому амплітудно- му значенню напруги будуть відповідати 11,3 : 5= 2,26 розподіли на екрані ос- цилографа.

Три кнопки AC, 0, DC використовуються для керування станом входів:

•AC – не надходить постійна складова вхідного сигналу;

•DC – надходить як постійна, так і змінна складові;

•0 – дозволяє визначити місце розташування нульової відмітки по вісі Y (вхід вимкнено).

3.7.3. Керування синхронізацією

Верхнє праве поле керування TRIGGER визначає час відображення осци- лограми на екрані осцилографа.

Осцилограф має чотири режими синхронізації. Основним є автоматичний режим (AUTO) – запуск осцилограми починається автоматично, коли осцилог- раф підключається до схеми або коли схема вмикається.

3.7.4. Розширена модифікація осцилографа

Розширена модифікація осцилографа може бути відкрита натисненням кнопки Expand на панелі простої моделі осцилографа. Вона забезпечує більш широкі можливості для вимірювання параметрів сигналів, що спостерігаються.

На верхній межі екрану розташовані два курсори у вигляді червоних трику- тників, які позначені 1 і 2. За їх допомогою можна вимірювати миттєві значення напруг у будь-якій точці осцилограми. Для цього треба перетягнути курсори (трикутники) в необхідний стан. Значення напруги і час для кожного курсора відображаються на лівому і середньому табло панелі осцилографа. На правому табло відображається їхня різниця.

- 11 -

Лінійка прокрутки дозволяє спостерігати на екрані будь-який проміжок ча- су, починаючи з моменту моделювання, що зручно при аналізі процесів в схемі.

Для повернення до простої модифікації осцилографа треба натиснути кно- пку REDUCE, розташовану в правом нижньому куті.

3.7.5. Приклад використання осцилографа

Схема для контролю, за допомогою осцилографа, напруги джерела і напру- ги на навантаженні (лампа розжарювання) подана на рис.3.

Рис. 3. Схема підключення осцилографа і осцилограма роботи схеми

Полегшити аналіз осцилограм може використання режиму Pause after each screen (пауза після кожного екрана). У цьому режимі розрахунок схеми зупиня- ється після того, як промінь осцилографа проходить весь екран. Щоб продов- жити розрахунок схеми, виберіть пункт Resume (Продовжити) меню Circuit або натисніть на клавіатурі F9. Щоб ввімкнути даний режим необхідно зайти в меню Analysis, вибрати пункт Analysis Options, вибрати закладку Instruments і

поставити позначку в полі Pause after each screen.

3.8. Вимірювання потужності

Програма EWB не містить прилади для вимірювання потужності, однак, останні легко створити, використовуючи компоненти, що є.

Так активна потужність Р визначається як середнє за період значення миттє- вої потужності р. Значення миттєвої потужності розраховується як результат множення миттєвих значень напруги і струму за допомогою блоку множення. На входи цього блоку надходять напруги, пропорційні струму і напрузі. Серед- нє значення миттєвої потужності – активна потужність відображається вольт-

- 12 -

дна кнопка розташована на панелі інструментів і дозволяє замінити виділений фрагмент схеми на блок з зовнішніми затискачами (Wattmetr на рис.6).

Створений блок розташовується у від- повідній бібліотеці

Favorites і може ви-

користовуватися не- одноразово. Схему блоку можна розгор- нути подвійним нати- сненням лівої кнопки миші.

Рис. 6. Схема вимірювання потужності з використанням субблоку «Wattmetr»

- 13 -

4. Порядок виконання роботи.

Перед початком роботи треба створити папку з назвою учбової групи у па- пці Мои документы. У цій папці будуть зберігатися схеми, що досліджуються, і результати роботи.

4.1. Відкрити вікно програми Electronics Workbench.

У вікні програми EWB вибрати в меню File команду Open.

На вкладці Open Circuit File відкрити папку Мои документы і далі папку

Електричні кола.

Запустити файл Шаблон.ewb.

Вибрати в меню File команду Save As і зберегти шаблон у папці своєї уч- бової групи.

Примітка. Якщо потрібно, можна відкрити електронний варіант (шаблон документу Word) опису лабораторної роботи, яка виконується. Шлях до нього:

Робочий стіл – папка Мои документы – папка Електричні кола – папка

Лабораторна робота № …(номер відповідної лабораторної роботи) – файл

Опис л.р.№…doс.

4.2. Виконати зборку та дослідження схем згідно з описом відповідної ла- бораторної роботи.

У процесі виконання роботи студенти знайомлять викладача з проміжними даними досліджень і заповнюють бланк звіту.

4.3. Після виконання роботи викладач перевіряє остаточні дані досліджень і підписує бланк звіту.

4.4. Закрити вікно програми Electronics Workbench. На запитання Save changes mode to “Circuit Шаблон.exb” (зберегти зміни у файлі Шаблон.exb.)

відповісти (натиснути клавішу) Нет. 4.5. Закрити вікно програми Word.

- 14 -

Лабораторна робота №1

"ПАРАЛЕЛЬНЕ І ПОСЛІДОВНЕ З’ЄДНАННЯ ПРИЙМАЧІВ У КОЛІ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ"

Мета роботи - ознайомитися з номінальними даними приймачів електроенергії, виявити відмінності між номінальними і фактичними режимами роботи, вста- новити особливості роботи приймачів електроенергії при паралельному і послі- довному з’єднанні.

Лабораторна робота складається з двох частин:

-домашньої підготовки;

-аудиторної роботи.

ДОМАШНЯ ПІДГОТОВКА:

а) ознайомитись з теоретичним матеріалом за поданою темою з [1]. Можна ви- вчити ці питання за будь - яким підручником;

б) вивчити ці вказівки; в) підготувати бланк звіту про лабораторну роботу.

АУДИТОРНА РОБОТА ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Каталожні дані приймачів електроенергії.

Згідно з варіантом завдання, що поданий у таблиці 1, занести вихідні данні в табл.2 звіту про лабораторну роботу і розрахувати параметри ламп EL1, EL2:

Запустити програму EWB. Відкрити файл “Шаблон”, що містить на полі компонентів Favorites субблок ватметру. Зберегти його у папці Мои докумен-

ты\Група....

2. Дослідження паралельного з’єднання приймачів.

а) За допомогою мультіметра провести вимірювання опорів R1, R2 ламп EL1, EL2 і кола в цілому – Rекв. Для цього:

- зібрати наведене коло; - встановити параметри еле-

ментів; - загальним вимикачем схеми

запустити процес моделювання; - після появи значення опору

на мультіметрі зробити паузу в

- 15 -

роботі схеми; - результати занести до табл.3 звіту про лабораторну роботу.

Вказівка. Для вимірювання опорів R1, R2 залишити у схемі лампу EL1 або

EL2.

б) Провести вимірювання напруги, струмів і потужностей, як окремих ламп, так і кола в цілому. Для цього:

- зібрати коло за принциповою схемою рис.1 звіту. Унаслідок збирання отримуємо схему для дослідження паралельного з’єднання приймачів, що наве- дена нижче.

Запобіжник FU знаходиться у панелі компонентів Miscellaneous.

-за каталожними даними приймачів (табл. 2), виходячи з Uном, вибрати на- пругу джерела живлення для забезпечення безаварійної роботи ламп;

-встановити параметри елементів та приладів.

Прийняти: джерело напруги – ідеальне (внутрішний опір джерела дорів-

нює 0); струм запобіжника Imax ≥ (1,1…1,2)·Iном, де Iном= I1ном + I2ном – загальна величина струму ламп EL1 і EL2;

-увімкнути коло (вимикач QF) і вимикачі SA1, SA2;

-загальним вимикачем схеми запустити процес моделювання на час доста- тній для установлення показань приладів;

-зробити паузу в роботі схеми і записати показання приладів в табл.3 звіту про лабораторну роботу.

Вказівка. Для вимірювання потужностей Р1 і Р2 ламп EL1 і EL2 відключи- ти спочатку ключ SA2 (ключ SA1 замкнений), а потім SA1 (SA2 замкнений).

-вимкнути загальний вимикач схеми.

3.Дослідження послідовного з’єднання приймачів.

а) Провести вимірювання опору кола - Rекв. Для цього:

-зібрати коло, що наведене нижче;

-встановити параметри елементів;

-16 -

- запустити процес моделювання; - після установлення значення опору

на мультіметрі зробити паузу в роботі схеми;

- результати занести до табл.4 звіту про лабораторну роботу.

б) Провести вимірювання струму, на- пруг і потужностей, як окремих ламп, так

ікола в цілому. Для цього:

-зібрати коло за принциповою схе- мою рис.2. Унаслідок збирання отримує-

мо схему для дослідження послідовного з’єднання приймачів, що наведена ни- жче.

- встановити параметри елементів та приладів, що використовуються в схемі. Прийняти струм запобіжника Imax ≥ (1,1…1,2)·I, де I = U/(R1ном + R2ном);

-увімкнути схему, на час достатній для установлення показань приладів;

-зробити паузу в роботі схеми;

-показання приладів записати в табл.4;

-виміряти по черзі напруги U1 і U2 (на затискачах ламп EL1 і EL2) за допо- могою мультіметра або додаткового вольтметра;

-виміряти потужність лампи EL1. Для цього затискач U ватметра з’єднати

зточкою 1 кола;

-виміряти потужність лампи EL2. Для цього ватметр перенести до точки 1,

айого затискач U з’єднати з точкою 2 кола.

-вимкнути загальний вимикач схеми.

ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ

а) За вибраним значенням напруги джерела живлення виконати розрахунок параметрів електричного кола за схемами рис.1 та рис.2 бланка звіту, викорис- товуючи відомі співвідношення. Результати обчислювання занести в табл.3 і табл.4 звіту про лабораторну роботу.

б) Порівняти результати розрахунку та вимірювань.

в) Письмово відповісти на питання наведені в бланку звіту.

- 17 -

ЗВІТ про лабораторну роботу № 1

«ПАРАЛЕЛЬНЕ І ПОСЛІДОВНЕ З’ЄДНАННЯ ПРИЙМАЧІВ У КОЛІ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ»

1. Визначення номінальних даних приймачів, що досліджуються.

Рис. 1. Принципова схема кола при паралельному з’єднанні приймачів

Таблиця 3

Результати вимірювання при паралельному з’єднанні приймачів

Результати розрахунку параметрів кола

- 18 -

3. Дослідження послідовного з’єднання приймачів.

Рис. 2. Принципова схема кола при послідовному з’єднанні приймачів

Таблиця 4

Результати вимірювання при послідовному з’єднанні приймачів

Результати розрахунку параметрів кола

Відповісти на питання:

1.Якою повинна бути напруга мережі U, щоб лампи працювали в номіна- льному режимі?

2.Яке з’єднання, послідовне або паралельне, необхідно застосовувати для забезпечення незалежної роботи приймачів?

3.Чому при паралельному з’єднані потужність однієї з ламп змінилась?

4.Як і чому змінились потужності ламп при послідовному з’єднані? Відпо- відь пояснити.

- 19 -