2.4 Принципиалдық сұлбасы

В7-38универсалды сандық вольтметрдің принципиалдық сұлбасы 5 суретте көрсетілген.

5 Сурет – в7-38 универсалды сандық вольтметрдің принципиалды сұлбасы

3 Жұмыс істеу барысы

1 Құрылғыны зерттеу және вольтметрдің жұмыс істеуін түсіну.

2 Вольтметр арқылы тұрақты және айнымалы кернеуді өлшеу.

3 Өте жоғарғы дәлдікті эталон аспабын алып (мысалы Щ301), әрбір өлшем үшін вольтметрдің абсолютты және салыстырмалы ауытқуын шығару.

4 Қорытындысын кестеге жазу.

5 Қорытынды жасау.

4 Есеп мазмұны

1 Жұмыс барысы.

2 Сандық вольтметрдің құрылымдық сұлбасы

3 Негізгі параметрлер және В7-38 вольтметріне қысқаша сипаттама беру.

4 Өлшеулер мен есептеулердің қорытындысы.

5 Жалпы жұмыстың қорытындысы

Бақылыу сұрақтары

1 Цифрлы вольтметрлердің классификациялары.

2 Цифрлы вольтметрлердің негізгі техникалық мінездемелері.

3 Қандай мөлшер арқылы ЦВ дәлдігін бағалайды.

4 Екітактілі интегралданған вольтметрлердің жұмыс істеу принципі.

5 В7-38 универсалды цифрлы вольтметрдің жұмыс істеу принципі.

6 Кедергіліктің (помеха) астында нені түсінеді?

7 Вольтметрлердің ток көзінің ауытқуларынан не қорғайды?

8 Айнымалы кернеудің қай мәнінде вольтметр проградуировкаға ұшырайды?

9 Токтың изиеренілуі қалай жүреді?

10 Өлшеу шегін автоматты түрде таңдау схемасы не үшін керек?

Қолданған әдебиеттер тізімі

1 Электрорадиоизмерения: Учебник / Под ред. профессора А.С. Сигова. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 384с. : ил.

2 Панфилов В.А. Электрические измерения: Учебник для сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 288 с.

3 Куликов Г.В., Хабаров Б.П. Ремонт измерительных приборов. – М.: Издательство “Солон-Р”, 2000.

Зертханалық жұмыс № 4.

R, L,C-ты өлшеу үшін аспаптардың жұмыс істеу принципін оқып үйрену

Жұмыстың мақсаты: R, L,C-ты өлшеу үшін аспаптардың жұмыс істеу принципін және негізгі сипаттамасын оқып үйрену

1. R, l, және c-ты өлшеудің негізгі түрлері

R, L, және C-ты өлшеу қателігінен және диапазонынан басқа импеданс өлшулерінің негізгі сипаттамалары болып:

• тестілі сигналдың жиілік диапазоны, жиілік диапазоны артқан сайын аспаптағы L және C өлшеулерінің шегі артады. Аз сыйымдылық пен индуктивтілікті өлшеу үшін тестік сигналдың өте жоғары жиілік қажет;

• тестілі сигналдың деңгейін өлшеу шегі және өлшенетін тізбектегі кедергіні өлшеген кездегі онық тұрақтану мүмкіншілігі;

• тұрақты кернеулі тестік сигналдың ішкі және сыртқы ығысуының бар болуы;

• өлшеу нәтижелерін немесе өлшеу нәтижелерін бағдарламалық өңдеуін құжаттау үшін аспаптарды дербес компьютермен байланыстыру мүмкіншілігі (мысалы: нақты уақыт аралығында температурадан сыйымдылық пен индуктивтіліктің байланыс графигін құру)

• өндірісте компоненттерді сұрыптау және ақауландыру үшін аспаптарды бағдарламалау мүмкіншілігі; механикалық моникуляторды қосу мүмкіншлігі;

Барлық импеданс (иммитанс) өлшеуіштерінің өлшеу принципі – тірек кернеуімен келесі салыстыруларда және жиынтықты кедергісі бар берілген жиілікті тестік сигналдың тізбек арқылы өту талдауына негізделген. Ішкі генераторылы жұмыс жиілігінің кернеуі өлшенетін нысанаға беріледі және нысанада кернеу өлшенеді.

Нысана арқылы өткен тоқ сыртқы түрлендіргіш көмегімен тоқ кернеуі кернеуге айналады. Осы екі кернеу қатынасын өлшеу тізбектің толық кедергісін береді.

(1)

Электр жүйесінің параметрлер элементтерінің сандық өлшеу құралдарын көбіне анықталған параметр элементін белсенді шамаға түрлендіретін, және осы шаманы өлшеу үшін сандық аспаптарға сәйкес келетін аналогтық түрлендіргіштің сәйкестігін қолданады.

Кедергіні, индуктивтілікті және сиымдылықты өлшеудің бір тәсілі пропорцианалды уақыт интервалында олардың мәндерін тікелей түрлендіру әдісі және осы интервалды санау импульстерімен толтыру жолы болып табылады. Өлшеу әдісін дискретті санау әдісі деп атайды. Параметр элементтерін сандық өлшеудің екінші тәсілін кедергіні, индуктивтілікті және сиымдылықты түрлендіретін деңгейөлшерлерді қолданады.

Өлшеудің бұл түрі дискретті есепті әдіс деп атайды. Сандық параметір өлшеуіштерінің екінші түрінде элементтрді теңестіретін айналдырылған кедергі түрінде қолданады, индуктивтілік пен сыйымдылық өлшеніп отырған шаманың үлгісімен негізделген.

Дискретті санау әдісі.

Дискретті есептеу әдісі кезінде үлгілік резисторға токпен ағатын индуктивтілікті катушканы және зарядталған конденсаторды қосқан кезде пайда болатын апериодикалық үрдіс заңдылықтары қолданылады. Активті кедергіні өлшеген кезде өлшеуіш резистор арқылы өтетін үлгілік конденсатор қолданылады. Бұл кезде уақыттың өлшеу интервалы өлшеуіш түрленетін параметмен функционалды байланыста болады. Түрлендіргіштер жоғары дәлдікпен, жылдам жұмыс істеу әрекетімен, түрлену функциясының сызықтылығымен ерекшеленеді. Индуктивтіліктің және сыйымдылықтың уақыт интервалына тәуелділік графигі 1- ші суретте көрсетілген ( меандрлы период қуаты) а- сұлбасы, б - өлшенетін жүйе,

а- жүйе; б-өлшеу тізбектері; в- уақыттық диаграммалар

ӨЖ - өлшенетін тізбек; ОК – операциондық күшейткіш.

Сурет 1 - Параметр элемерін уақыт интервалында түрлендіргіш.

Интегралдаушы түрдегі ИТ тұрақты уақытты τ_х = R₀C_x (немесе R_xC₀, немесе L_x/R₀ — 1, бсурет) өлшеу тізбегі компаратор болып табылатын ОК операциялық күшейткіштің шығу қуатымен қоректенеді. Оның жұмыс бастамасы R₁ және R₂ бөлінділері арқылы беріледі. Прараметрлер элементтер жұмысының уақытша диаграммалары 1,в суретте келтірілген. ОК шығысымен ӨТ –де t₀ уақыт моментінде түсу кезінде оның өлшеу тізбегінің интегралдануы жүзеге асады. ОК-тің инвертирлеуші кірісіндегі кернеу тең:

U(t) =U₀(l+ β)(1 - е^-1/τх) - βU₀, (2)

мұндаβ =R₂/(R₁+R₂) –тізбектің беру коэффициенті.

Осы функцияның ақырғы мәніне жеткенде + βU0 (уақыт моменті t1) компаратор өңдейді де және шығыстағы кедергінің U₀ таңбасын қарама-қарсы ға өзгертеді. Интегралдау интервалын келесі түрде көрсетуге болады

. (3)

Келесі Т₂ = t₂-t₁ уақыт интервалында туындының қарама—қарсы таңбалы түрлену функциясын жіктеу өтеді. Өңдеу аяғында оң және теріс мәндерін теңестіру кезінде | + βU₀ | = | - βU₀ |, T₁ және Т₂ интервалдары тең. ОК-тің шығысындағы кернеу периоды

. (4)

Бұл интервалды интервалдық сандық өлшеуіштің көмегімен өлшейді (немесе жиілік мөлшерін өлшегішпен) . Т_х –ті периодын өлшеу нәтижесі R_x анықталған параметрлер мәніне (немесе С_х,немесе L_x) сәйкес келеді. 2 суретте дискреттік санау әдісін жүзеге асыратын кедергіні және сиымдылықты өлшейтін сандық өлшеуіштің құрылымдық сұлбасы келтірілген, ал 3-ші суретте сұлбаға байланысты уақыт диаграммасы келтірілген.

2. Сурет – Сыйымдылықты және кедергіні сандық өлшеуіштің құрылмыдық сұлбасы

Өлшеу алдында Кл кілтін (2 сурет) 1 жағдайына әкеліп қояды және конденсатор С_х Е керннеу көзінің тұрақтандырылған мәніне шейінгі R_д шектелген резистор арқылы зарядталады. t₁ сыйымдылықты өлшеудің бастапқы моментінде (3,а сурет) импульсті басқару құрылғысын басқарушы тригтерді 0 жағдайынан 1 жағдайына ауыстырады және санауыштың алдыңғы көрсеткіштерін тазалап, Кл кілтін 2 жағдайына әкеліп қояды.

С_х өлшеуіш канденсаторы R_үлг үлгілік резистор арқылы теңдеу түрінде жазылған экспоненциалдық заң бойынша разряттала бастайды

U_C=Ee^-(t-t1)/τ, (5)

Мұнда τ = R_үлгC_x – конденсатор разряды тізбегінің тұрақты тоғы

t₁ уақыт моментіндегі U_т кернеудің бірлік импульсі триггердің шығ ысынан сәйкестену сұлбасын ашады және есептеуіш кез-келген жиілікті генератордың тактілі импульсін санай бастайды. U_с кернеуі R₁ және R₂ резисторынан тұратын бөлгіштен кернеу екінші кіріс бойынша өткізіледі. Бұл кернеу тең

(6)

а – басқару импульсі; б – конденсатордың разрядталу үрдісі; в – УС шығысындағы сигнал; г – триггер сигналы; д – есептеуіштің шығысындағы импульс.

2. – Сурет. Екінші суретке арналған уақыттық диаграмма

R₁ және R₂ кедергілерін – конденсаторды разрядтайтын кезде U_c кернулігі азайып, t – уақытының бітуіне байланысты тең кернеуге айналатындай U_R етіп алады.

t₂ - моментіндегі осы керергілер тең болғанда құрылғының шығатын жерінте теңеулі түрде импульс кернеуі U_ус пайда болады да, импульстің артқы алаңындағы U_т сәйкес сұлба жабылып, есептеуіш машина өзінің тактілі есептеуішті есептеуін аяқтайды, қосылушы триггер бастапқы қалпына келеді. (3, б-д суреті)

. (7)

t =t₂ кернеу кезінде U_с = U_R және болғандықтан τ = t₂ - t₁,, онда

N=fτ, (8)

Осы тәрізді U_R кернеуін R₁, R₂ бөлгіштен аламыз , олардың анықталған мәні болады (U_R = 0.368E), резистордың кедергісін таңдауға жетеді. τ = R_үлгC_x уақыт интервалында есептеуішке импульс саны келіп түседі:

Мұндағы: f – саналатын импульс байқауының жиілігі.

Мұнда коэффициент К₁ =fR_үлг

C_x = N/(fR_үлг) = N/K₁ (9)

Сыйымдылық өлшемінің шамасымен байланысты импульс санына N тура пропорционал болады. (есептеуіш машинаға келіп түскен)

С_үлгі конденсаторының бар болуы – резистордың кедергісін аналогты түрде өлшеуге мүмкіндік береді:

R_x= N/(fC_үлг) = N/K₂, (10)

Мұндағы К₂ коэффиценті К₂=fС_үлг. – тең болады. Дискретті есептеумен құралған сандық аппараттар электр жүйесін өлшеуде ерекше орын алады. Тәсілдің артықшылығына - өлшеудің айтарлықтай дәлдігін жатқызуға болады. Сандық әдістің өлшеу қателігі 0,1....0,2% ті құрайды және көп жағдайда тұрақты кернеулер R₁, R₂ үлгілерден және C_үлг конденсаторынан, есептік генератор импульсінің f бірлігінің тұрақсыздығын, сонымен қатар құралдардың теңестірілуінің нақтылылығынан болады. Осындай құралдардың кемшілігіне жұмыс бірлігіндегі параметрлердің қиын өлшеулерін жатқызуға болады.

Қайта жөндеудің теңескен жағдайындағы әдіс пен параметрлерінің өлшеуі.

Қайта жөндеуді тікелей әдісі ( дскретті есептеулер ) тәжірибелі үлгіден алынған шама салысырумен сәйкес индуктивтілік, сыйымдылықтың мәндері өлшеніп, теңдестірілетін мәні алынады. Өлшеніп отырған үлгі шамасының салытырылуы қарастырылып отырған екіполюстікті өз бойына қосатын көпірлі өлшегіш жүйесінің теңестірілуімен жүзеге асады. Ал, бойының екінші жағына квантты үлгі қауіпсіздігінің сипатын көрсететін элементін қарастырады. Үлгідегі екіполюстің параметрлерінің өзгерулерімен - өлшенетін диапазон қуаты нөлге айналады. 4 – Суретте Басқа элемент немесе резистордың активті келдергісінің теңесуі мен сандық сұлбасының құрылымы көрсетілген.

4 Сурет – Сандық көпірдің тұрақты тоқты деңгейөлшер түріндегі құрылымдық сұлбасы

Өлшенген R_х резистор және үлгідегі R₁ және R₂ резисторы және қайта құрылған денелер тұрақты ИП қуатпен қамтамассыз етілген. ПКС – те көпір құрылғанкездегі – сандық көпірдің құрылымдық схемасы ( 4 сурет). Көпірдің баланстануын УС теңестіру құрылғысымен бақылайды. Басқау құралы УУ шығатын УС сигналын анализдейді, осы мәнге байланысты – сандық код N – нің шамасы өзгереді, ол ПКС – ке беріледі. Теңестірілу – диогональ шығатын жердегі күш – сезгіш табалдырықтың өлшемінен аз болмайынша тоқтамайды.

Осы тұста өлшенетін кедергілер:

R_x = R₁R_ПКС/R₂ = k_ПKCNR₁/R₂, (11)

Мұнда R_пкс ПКС-кедергісі

К_пкс=R_пкс/N-ол-ПКС-тің қайта құрылуы;

Формуладан байқағандай, өлшеуіштің қорытындысы-қамтамасыз етілу қуатынан тәуелсіз болады. Өлшену аралығын – R₁ және R₂ резисторлары кедергісіндегі ара қатынасының өзгеруімен анықталады.

Тұрақты санның көпірі теңестірілген сияқты параметрлердің қателгін, өзгеруін қамтамассыз етеді, ал оның шамасы – 0,01% болады. Соның салдарынан лоарды дәл өлшуді қажет ететін жерлерде көп қолданады. Бұл көпірлер екі шама бойынша теңестірулер жүргізеді.

2. RC АРРА 76 – Өлшегіші.

2.1 Құрылғының сыртқы түрі.

Құрылғының сыртқы түрі 5 – ші суретте көрсетілген.

1 – 3,5 сандық LCD индикаторы; 2 – қайталанатын ажыратып-қосқышы; 3,4 – сыйымдылықты өлшеу үшін өткізгіштерді қосатын ойық. 5,6 – кедергіні өлшеу үшін өткізгіштерді қосатын ойық. 7 – конденсаторды үздіксіз қосу үшін ойық. 8 – көзді өшіргіш. 9 – нөлдік күйге келтіру 10 – транзисторды тестілеу үшін арналған ойық.

5 – сурет. Құрылғының алдыңғы панелі.