Экспериментальная часть (аналоговое моделирование).
При аналоговом моделировании элементы R, C, L электрической схемы замещаются соответствующими компонентами – резисторами, конденсаторами и катушками индуктивности.
Номиналы промышленно выпускаемых компонентов (радиодеталей) не являются произвольными. Существуют специальные ряды номиналов, представляющие собой множества значений от 1 до 10. Название ряда указывает общее число элементов в нём, т. е. ряд E24 содержит 24 числа в интервале от 1 до 10, E12 — 12 чисел и т. д.
Каждый ряд соответствует определённому допуску в номиналах деталей. Так, детали из ряда E6 имеют допустимое отклонение от номинала ±20 %, из ряда E12 — ±10 %, из ряда E24 — ±5 %. Собственно, ряды устроены таким образом, что следующее значение отличается от предыдущего чуть меньше, чем на двойной допуск.
Ряд значений Е24
10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91
Указание на схемах номиналов элементов, не принадлежащих никакому ряду без особого технического обоснования, считается неграмотностью. Поэтому хорошие радиоинженеры помнят ряд E24 наизусть.
На панели с компонентами, предназначенной для аналогового моделирования, резисторы установлены по ряду Е24, конденсаторы по ряду Е6 и катушки индуктивности по ряду Е24.
На старых платах индуктивности были изготовлены индивидуально, номиналы резисторов указаны с 10% погрешностью, а конденсаторов с 20% погрешностью.
В качестве источника питания используем генератор гармонических колебаний.
Для этого генератор AHP-1002 переведём в режим генерации гармонического сигнала (крайняя левая кнопка 14), амплитуду (ручка 15) и частоту (ручка 11) которого будем выбирать в соответствии со значениями, использованными при математическом моделировании.
Остальные функции генератора нам в данной работе не понадобятся, и поэтому проследите, чтобы они были выключены.
Для соединения компонентов в схему, а также подключения источника и измерительных приборов используйте соответствующие проводники.
Перед включением осциллографа изучите приложение «Работаем с осциллографом TDS-2002»
Задание 1. Простые цепи
Схема 1-1, дифференцирующая RC-цепь.
Схема 1-2, интегрирующая RC-цепь.
Схема 1-3, дифференцирующая LR-цепь
Схема 1-4, интегрирующая LR-цепь.
Соберите данные схемы из компонентов с номиналами, использованными Вами при математическом моделировании, и подключите генератор АНР-1002 с установленными значениями амплитуды и частоты гармонического сигнала.
Измерения провести при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах F=FB; 0,5 FB; 1,5 FB.
Проведите с помощью вольтметра измерения входного и выходного напряжения. При этом способе измерения параметров фазовые углы определяются из потенциальных и векторных диаграмм, используя то обстоятельство, что напряжения на реактивных элементах сдвинуты относительно тока на π/2, а на резисторе сдвиг фаз между током и напряжением равен 0. Полученные данные занесите в таблицу с расчётными данными.
Проведите измерения входных и выходных напряжений и разности фаз между ними с помощью осциллографа. Занесите полученные данные в ту же таблицу.
Задание 2. Линейные цепи с двумя реактивными элементами.
Схема 2-1.
Соберите данную схему из компонентов с номиналами, использованными Вами при математическом моделировании, и подключите генератор АНР-1002 с установленными значениями амплитуды и частоты гармонического сигнала. Измерения провести при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах F=6·105 рад/с; 12·105 рад/с.
Проведите с помощью вольтметра измерения падения напряжения на компонентах схемы, а также в узлах 1, 2, 3 относительно нулевого узла (земли). При этом способе измерения параметров фазовые углы определяются из потенциальных и векторных диаграмм, используя то обстоятельство, что напряжения на реактивных элементах сдвинуты относительно тока на π/2, а на резисторе сдвиг фаз между током и напряжением равен 0. Учтите, что Ù10=ÙR, Ù20=ÙR+ÙC, Ù30= ÙR+ÙC+ÙL . Полученные данные занесите в таблицу с расчётными данными.
Проведите измерения входных и выходных напряжений и разности фаз между ними с помощью осциллографа. Занесите полученные данные в ту же таблицу.
Так как осциллограф позволяет измерять только напряжения в узлах 1, 2, 3 относительно земли (правило «земля – к - земле»), то значения падения напряжения на компонентах схемы можно получить с использованием кнопки 4 (MATH), как вычитание соответствующих напряжений в узлах.
Измерение разности фаз проводите по методике, указанной в приложении.
С хема 2-2, параллельное соединение реактивных элементов (на выбор одну из предложенных схем)
Соберите выбранную вами для расчётов схему из компонентов с номиналами, использованными Вами при математическом моделировании, и подключите генератор АНР-1002 с установленными значениями амплитуды и частоты гармонического сигнала.
Измерения провести при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах
F=6·105 рад/с; 12·105 рад/с. Для вариантов 22, 23, 24 значение элемента RS=300 Ом. Для
остальных вариантов RS=R14=R15=110 Ом.
Проведите с помощью вольтметра измерения падения напряжения на компонентах схемы, а также в узлах 1, 2, 3, относительно нулевого узла (земли). При этом способе измерения параметров фазовые углы определяются из потенциальных и векторных диаграмм, аналогично заданию 1. Полученные данные занесите в таблицу с расчётными данными.
Проведите измерения входных и выходных напряжений и разности фаз между ними с помощью осциллографа. Занесите полученные данные в ту же таблицу.
Схема 2-3, метод эквивалентного источника.
Соберите данную схему из компонентов с номиналами, использованными Вами при математическом моделировании, и подключите генератор АНР-1002 с установленными значениями амплитуды и частоты гармонического сигнала.
Расчёты произвести при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах
F=6·105 рад/с; 12·105 рад/с.
Для вариантов 22, 23, 24 значение элемента RS=300 Ом.
Для остальных вариантов RS=R14=R15=110 Ом.
О пределите напряжение холостого хода по схеме (с использованием осциллографа)
О пределите ток короткого замыкания по схеме (с использованием осциллографа)
Полученные данные занесите в таблицу и рассчитайте значения Zвн и тока в индуктивности.