Завдання та порядок виконання роботи

1. Вивчити призначення, принцип дії та принципову схему потенціометра ПДП4-002.

2. За принциповою схемою приладу побудувати структурну схему.

3. Вивчити технічні характеристики та регламент проведення вимірювань напруг в інтервалі від 0,001 до 1,0 В і провести вимірювання відповідних напруг на зразковому опорі.

Контрольні запитання

1. Пояснити принцип автокомпенсації напруг та струмів.

2. Пояснити метод вимірювань та структурну схему приладу ПДП4-002.

3. Пояснити функції узгоджуючого трансформатора та тахомістка.

4. Класифікувати тип структурної схеми приладу.

5. Навести приклади застосування та технічні характеристики приладу.

Література

1. Н.П.Орнатский Автоматические измерения и приборы.-К.: Вища школа, 1980.

2. Э.Г.Атамалян Приборы и методы измерения электрических величин.-

М.: Высшая школа, 1989.

3. Технічний опис до потенціометру планшетного типу ПДП4-002.

4. Технічний паспорт до потенціометру планшетного типу ПДП4-002.

ВивЧеннЯ електронного цифрового вольтметра ТеоретиЧнІ вІдомостІ

Універсальні вольтметри призначені для вимірювання напруги постійного та змінного струмів. Узагальнена структурна схема зображена на рис.1, де В-перемикач. В залежності від положення перемикача вольтметр працює за схемою вольтметра змінного струму з перетворювачем П (полож.1) або вольтметра постійного струму (полож.2). В універсальних вольтметрах, які також називаються комбінованими, передбачається вимірювання опору R_x, вихідна напруга якого залежить від невідомого опору: U_вих = f(R_x). На основі цієї залежності шкала приладу градуюється в одиницях опору. При вимірюванні, резистор з невідомим опором підключається до відповідних затискачів перетворювача, а перемикач ставиться у положення 3.

В основі принципу дії більшості вольтметрів покладено метод перетворення напруги постійного струму в частоту імпульсів з подальшим перетворенням їх у часовий інтервал. За допомогою вхідних перетворювачів вимірювані величини перетворюються в нормалізовану напругу постійного струму.

Рис.1. Структурна схема універсального вольтметра:

П – перетворювач змінного струму в постійний;

П_R – перетворювач опору у вихідну напругу U_x;

ППС – підсилювач постійного струму;

ПВ – пристрій відображення.

У цифрових вольтметрах застосовуються імпульсно-частотні перетворювачі.

При ввімкненні вимірюваної напруги (U_x=const) за час t вихідна напруга підсилювача U_t=ktU_x лінійно зростає. В момент коли U₁ стає рівним U₂ спрацьовує УН і видає імпульс. Цей імпульс відкриває ключ К, на час T_к, на протязі цього часу T_к конденсатор С розряджається імпульсом і дозованою кількістю заряду від джерела взірцевої напруги U_o. По закінченні розряду напруга U₁ знову починає зростати і цикл знову повторюється. При цьому частота вихідних імпульсів

. (1)

Ключ К, через який імпульси частоти потрапляють на лічильник, відкритий протягом часу T_y. Ключ К керується від дільника частоти імпульсів D_r.

Рис.2. Схема цифрового вольтметра з імпульсно-частотним перетворенням:

П – підсилювач; ПН – підсилювач некомпенсації; К і К₁ – ключі;

Дr – дільник частоти імпульсів; ГТІ – генератор квантуючих імпульсів;

ЛІ – лічильник імпульсів; U₀ – джерело опорної напруги; ЦВП – цифровий пристрій відображення.

Тоді: . (2)

Часом інтегрування Т_y можна змінювати завадостійкість в різних умовах. Змінюючи Т_y можна також змінювати чутливість приладу. У вольтметрах також застосовується перетворювач інтегралу напруги та інтервалу часу (рис.4).

В першому такті з моменту t₁ до t₂ цифровий автомат ЦА замикає ключ К₁ і на вхід інтегратора який складається з підсилювача П, резистора R та конденсатора C, поступає напруга U_x. Вихідна напруга інтегратора U₁ змінюється по закону

. (3)

Рис.3. Діаграма напруг інтегратора

В момент t₁ відкривається також ключ К5 і на СІ від генераторa квантуючих імпульсів ГКІ поступають імпульси частотою f₀. При досягненні в СІ числа N₀ в момент часу t₂ перший такт закінчується. Час інтегрування U_x складається: (4)

В момент t₂ , ЦА замикає К2. На вхід інтегратора подається відома по значенню напруга U₀, полярність якої протилежна U_x. Вихідна напруга інтегратора лінійно зменшується і в момент t₃ стає рівною нулю. Цей момент фіксується пристроєм П₁, який являє собою розімкнутий широкосмуговий підсилювач постійного струму. В момент t₃ закінчується другий такт перетворення.

Баланс зарядів на конденсаторі С відповідає умові:

(5)

або звідки (6)

. (7)

Рис.4. Функціональна схема цифрового вольтметра з перетворенням інтеграла напруги в інтервал часу:

К₁, … К₅ – ключі; П₁, П₂ – підсилювачі; ЦА – цифровий автомат;

ГКІ – генератор квантуючих імпульсів; ЛІ – лічильник імпульсів;

ЦПВ – цифровий пристрій відображення.

За час T_х на ЛІ пройде f₀T_х імпульсів. Тоді це число, яке являє собою результат вимірювання в момент часу t₃, по команді ЦА переноситься в регістр пам'яті. В момент t₃, ЛІ скидається на нуль, ЦА повертається в початкове положення в якому розімкнуті К1, К2, К5, а К3 і К4 замкнуті.

Починаючи з моменту t₃ аналогова частина пристрою П₁ та П₂ автоматично корегується при U_x=const протягом інтервалу Т_інт=N₀T₀:

. (8)