Образец оформления титульного листа

Министерство образования РФ

Московский Государственный Технический Университет

«МАМИ»

Кафедра

«Электротехника и компьютеризированные

электромеханические системы»

Лабораторная работа № 17

Исследование разветвлённой цепи постоянного тока

Выполнил студ. Белов К. Н.

Группа 3ФЭ 9

Принял Николаев В.Ф.

Москва 2000 г.

Образцы изображения электрических схем, векторных и топографических диаграмм

Образец изображения электрической схемы

Образец изображения топографической диаграммы

Номиналы пассивных элементов стендов

Таблица 1

Стенд №	Lн, мГн	La. мГн	Lb, мГн	Ld=LfмГн	Ca, нФ	Сн, мкФ	Ск, нФ	RD=RF Ом
1	46,5	34	22,5	43	28,5	0,22	1,2	8
2	47,3	37,5	25	44	29	0,23	1,2		9
3	46,2	35,4	24,7	43	45	0,25	1,3		8
4	40,5	33	24	43	32	0,26	1,2		8
5	46	36	24,5	43	31,5	0,25	1,3		8
6	49,5	38,5	24	43	29	0,22	1,2		8
7	46,5	32,5	23,5	43	28	0,23	1,2		8
8	71	64	50	66	29	0,22	1,2		18
9	47	36,3	27,8	43	28,8	0,24	1,2		8

ВвЕдение Знакомство с универсальным лабораторным стендом лктц

1. Цель работы

• Ознакомление с устройством стенда, работой отдельных блоков и особенностями измерительных приборов.

• Освоение методики измерений при использовании вольтметров и осциллографа.

2. Рабочее задание

Ознакомиться с устройством лабораторного стенда, обратить особое внимание на вопросы измерения сигналов с помощью вольтметров и осциллографа.

3. Краткое описание стенда

Конструктивно стенд состоит из двух частей - вертикальной и наклонной (рис. 1.1) и предназначен для исследования процессов в электрических цепях, изучаемых в курсе ТОЭ.

Простейшая электрическая цепь состоит из источников энергии, приемников (нагрузки) и проводов, соединяющих источники и приемники. В цепях предусматриваются также измерительные приборы для измерения заданных величин.

В вертикальной части стенда расположены: блоки генератора, осциллографа, умножения частоты, а также анализатор спектра и измерительные приборы - вольтметры V2, V3.

На наклонной части стенда расположены панели активных и пассивных элементов, а также указаны номиналы резистивных элементов R.

Блок генератора. Блок генератора вырабатывает переменные напряжения с мгновенными значениями, изменяющимися по различным законам. Генератор потребляет энергию, поступающую от промышленной сети, и преобразовывает эту энергию к напряжения разнообразных форм, в зависимости от положений регуляторов, на передней панели стенда. В стендах ЛКТЦ генератор размещен в левой верхней части стенда.

Важным является частный случай, при котором напряжения (токи) остаются неизменными во времени. Такие напряжения (токи) называются постоянными.

Генератор состоит из трех плат - Г1, Г2, ГЗ (рис. 1.1).

На плате Г1 (рис. 1.2,а) находится переключатель диапазонов частот, регулятор плавною изменения частоты, электронный частотомер стрелочного типа, переключатель «Генератор» с позициями «Внешн.» и «Внутр.», выходные гнезда синусоидальногои прямоугольного напряжения.

Все устройства, входящие в стенд, тем или иным образом соединяются с генератором, соответствующих форм сигналов.

На плате Г2 (рис. 1.2,б) размещены переключатель вида сигналов «Пф» и два регулятора, изменяющие параметры сигналов, называемые «Подстройка I» (верхний) и «Подстройка 2» (нижний).

Переключатель формы сигналов «Пф» имеет 11 позиций. В позиции « ~f-var» генерируются напряжения синусоидальной формы с переменной частотой от 20 Гц до 200 кГц в зависимости от положений переключателя диапазонов и плавного регуляторачастоты, размещенных на плате Г1: первый диапазон 20—200Гц (периоды 50—0,5 мс); второй диапазон 0,2—2 кГц (5—0.5 мс); третий диапазон 2—20 кГц (500—50 мкс); четвертый диапазон 20— 200 кГц (50—5 мкс). В позиции « _ _ f-var» генерируютсянапряжения прямоугольной формы с теми же длительностями, что и при синусоидальных сигналах.

В следующих семи позициях генерируются сигналы с различными формами, но одинаковыми периодами 500 мкс частоты следования 2 кГц.

На плате ГЗ (рис. 1.1 и 1.2, в) размещены регулятор выходного напряжения, вольтметр V1, подключенный к выходным зажимамгенератора.

На вольтметре V1 имеется две шкалы - верхняя, имеющая 100 делений, и нижняя, имеющая 70 делений. Если специальные указания о выборе шкалы отсутствуют, то используется верхняя шкала. При положении тумблера пределов измерения в позиции «1В», 100делений шкалы соответствуют одному вольту, а при положении тумблера — «10В», соответственно пенно - десяти вольтам. Вольтметр V1показывает напряжение в вольтах только при напряжениях гармонической формы!

Блок осциллографа. Блок осциллографа позволяет визуально наблюдать мгновенные напряжения в зависимости от времени, то есть видеть их формы. Для кратности в дальнейшем все величины, напряжения, токи, ЭДС, будем называть одним словом - «сигнал».

Индикатором в осциллографе является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Если к входу осциллографа подвести переменное напряжение, то на экране будет видна кривая мгновенных значений этого напряжения в функции времени, т.е. форма исследуемого сигнала.

Осциллограф находится в средней части универсального стенда и состоит из двух блоков: верхнего - ЭЛТ, на котором смонтирована электронно-лучевая трубка (1.3, а) и нижнего (ЭК) (рис. 1.3 б),электронного коммутатора, на котором смонтированы все регуляторы, управляющие работой осциллографа.

Размер изображения на экране осциллографа по вертикали пропорционален напряжению измеряемого сигнала, а по горизонтали — времени. Поэтому кривая на экране осциллографа дает возможность судить о форме исследуемого напряжения, его периодеи значениях напряжений в различные моменты времени.

Блок электронно-лучевой трубки(ЭЛТ). Блок ЭЛТ расположен в верхней части стенда (рис. 1.1). В центре блока находится собственно трубка, левее трубки - регулятор «Фокус», правее трубки - регуляторы изображения вверх-вниз «↕» и вправо-влево «↔» (рис. 1.3, а).

Блок электронного коммутатора(ЭК). На передней панели блока ЭК, (рис. 1.3, б) находятся регуляторы, с помощью которыхпроизводят установку изображений на экране осциллографа. Все устройства, а так же регуляторы, изменяющие в осциллографе размер изображения по вертикали, принято называть каналомY(регуляторами Y), а по горизонтали - каналомX(регуляторами X). Таким образом, слово «вертикальный» заменяют на «Y», а горизонтальный — на «X». Чтобы при измерении напряжений с различными значениями можно было получать изображения с размером, удобным для наблюдения, в канале Y имеются устройства,изменяющие вертикальный размер изображений. Для большего удобства работы с осциллографом в вертикальном канале включают несколько регуляторов размера изображения, называемых чаще всего «Ослабление» или «Усил». В универсальных стендах размер изображения по вертикали на осциллографе можно изменять скачкообразно с помощью тумблера «Ослабление» с позициями: "1:10", "1:1" и плавно с помощью регулятора « Усил».

Для изменения размера изображения по горизонтали имеется только плавный регулятор «Усил. X».

В горизонтальном канале имеется еще один плавный регулятор «Развертка». При повороте этого регулятора горизонтальный размер светящейся части экрана остается неизменным, поскольку этот размер определяется положением регулятора «Усил. X», ноизменяется число периодов кривой, укладывающихся на светящейся части трубки.

Регуляторы вертикального и горизонтального каналов осциллографа следует устанавливать в такие позиции, при которых изображения наблюдаются наилучшим образом.

Чтобы определять количественно значения напряжений по вертикали и времен по горизонтали, на экран трубки надевают специальную сетку, разделенную на клетки. Размах напряжения, подведенного к входу осциллографа, определяют, как произведение цены деления клетки, получающейся при данном положении регуляторов усиления, на число клеток, занимаемых изображением повертикали.

Аналогично определяют время, занимаемое изображением по горизонтали. Следовательно, чтобы измерять напряжения с помощью осциллографа не только качественно, но и количественно, необходимо некоторым образом определить цену деленияклетки по вертикали и горизонтали при данном положении соответствующих регуляторов. Цена деления стороны клетки, т.е. число вольт или милливольт, при которых изображение занимает одну клетку по вертикали, определяется различными способами.Покажем прием, который используется в стенде ЛКТЦ.

В нижней части блока ЭК имеются две кнопки, обозначенные «Тарир.» (от слова «тарировка», т.е. определение цены). При нажатии каждой кнопки изображение, имеющееся на экране, исчезает. Вместо него появляется калибровочный импульс прямоугольной формы и вольтметр V1, находящийся в блоке генератора стенда при этомпоказывает напряжение, равное размаху калибровочного сигнала.

Между кнопками «Тарир.» на блоке осциллографа имеется регулятор «Тарир. напр.», с помощью которого можно изменять напряжение тарировочного сигнала. Зная показания вольтметра V1 ичисло клеток, занимаемых калибровочным прямоугольным импульсом, определяют цену деления клетки. По цене деления клеткии числу клеток, занимаемых изображением, определяют размахизмеряемого напряжения. После определения цены деления клетки нельзя изменить положения регуляторов усиления вертикального канала, поскольку при этом изменится цена деления клетки и калибровку надо делать заново.

У осциллографов, установленных в стендах, имеется дна вертикальных канала, на экране светятся одновременно два луча (такие осциллографы называются двухлучевыми). Ими можно измерять одновременно два напряжения, например, па входе и выходе цепи, что даст возможность производить измерения с большой наглядностью и весьма совершенным способом.

В верхней части блока ЭК имеется переключатель числа каналов с тремя положениями: среднее - «1 и 2». В среднемположении включены оба канала одновременно и при отсутствии входных напряжений на экране светятся две горизонтальные линии. В положении, обозначенном «1» (левом) включен только первый канал, светится горизонтальная линия первого канала. В положении «2» (нравом) включен только второй капал, светится горизонтальнаялиния второго капала.

Изменять расстояние между горизонтальными осями каналов можно с помощью регулятора «Расхождение», находящегося в средней нижней части блока ЭК.

Регуляторы «Усил. X», «Развертка», «Тарир. напр.» являются общими для обоих каналов. Например, при изменении положения регулятора «Усил. X» горизонтальный размер па обоих каналахизменяется одинаково. Аналогично, и при изменении положения регулятора «Развертка». В осциллографах регуляторы вертикального отклонения в каждом канале всегда делают различными, а в горизонтальном — общими. В противном случае результатысравнений были бы неопределенными.

Покажем, каким образом производят калибровку по горизонтали, т.е. определяют время, за которое луч перемещается на экране слева направо на одну клетку. Чтобы определить цену деления С_х, необходимо включить генератор, переключатель вида сигналов па блоке Г2 установить в позицию «2 кГц», переключатель каналов наосциллографе установить в среднее (или левое) положение, тумблер первого канала - в положение «Внутр.». При этом на одной осипоявится изображение синусоидальной кривой. Напряжения синусоидальной формы с частотой ƒ и периодом Т, причем f =1/T, а Т=1/ƒ. Следовательно, если на генераторе установить напряжение синусоидальной формы с частотой ƒ, то можно подсчитать времяпериода данною напряжения, а, зная число клеток n_k по горизонтали,занимаемых периодом, определить цену деления клетки по горизонтали. Например, на генераторе установлена частота ƒ=2 кГц = 2000 Гц. Следовательно, период Т =1/ƒ = 1/(2•103)= 0,5•10-3с = 0,5 мс = 500 мкс.

Если регулятор "Развертка" установить в такое положение, при котором период изображения Тк на экране осциллографа занимаетпять клеток, то это означает, что при данном положении регуляторов цена деления по горизонтали Ск = Тк/nк = 500/5 = 100 мкc/кл. Еслизатем на вход осциллографа подан сигнал произвольной формы, период которого занимает, например, 3,5 клетки, то время периода данного сигнала составляет Тх=Скnх.=100•3,5=350 мкс 0,35 мс=0,35•10-3 с. В левой стороне экрана высвечивается вертикальная линия,являющаяся началом координат. При выполнении измерении, регулятор "У сил. X" следует устанавливать в такое положение, при котором изображения занимают часть экрана, находящуюся в пределах координатной сетки.

В горизонтальном канале имеется тумблер "Вход X" спозициями "Внешн. " и "Внутр.". Если данный тумблер установить в позицию "Внутр.", то на экране будут изображения в функции времени, т. е. кривые мгновенных значений исследуемого напряжения.

С помощью регулятора "Тарир.напр." и кнопки "Тарир." Производят калибровку изображений по вертикали.

Остальные блоки приборной (вертикальной) части стенда.

Правее блока ЭЛТ (рис. 1.1) находится вольтметр V2, который при напряжениях синусоидальной формы покатывает действующее значение этого напряжения. При напряжениях с иными формами вольтметр V2 показывает не действующее значение, а некоторые условные деления. Особенностью вольтметра V2 (рис. 1.4) являетсяавтоматическое переключение пределов измерения. Если к вольтметру подведено синусоидальное напряжение с действующим значением не свыше 0,1 В, то на вольтметре светится индикатор с надписью "100 мВ". При напряжениях 0,1—1B прибор автоматически переключается на одновольтовый предел, 1—10В — на десятивольтовый, 10—100 В — на стовольтовый. На приборе имеется кнопка "Чувств.", при нажатии которой угол отклонения стрелки возрастает в 2 раза, цена деления при этом, соответственно, уменьшается также в 2 раза.

Самым правым в верхнем ряду является комбинированныйприбор — фазометр и вольтметр "φ—V3" (рис. 1.5.). При установке тумблера вида измерений в положение V3 прибор работает как вольтметр с пределами 1 и 10В. Пределы измерений переключают ручным образом с помощью тумблера пределов, аналогично тому, как это делается на вольтметре V1, находящемся на плате ГЗ. При установке переключателя вида работы в позицию "φ" прибор работает, как фазометр.

В нижнем ряду находятся: левее блока ЭК-блок питания, а правее - блок умножения частоты и анализатор спектра.