3539
.pdf4.ПРОГРАММА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1.Подготовка к работе
4.1.1.Изучить теоретическую часть работы (п. 2 настоящих указаний и [1, с. 11–16]).
4.1.2.Ответить на все контрольные вопросы (п. 6).
4.1.3.По описанию (п. 3) ознакомиться с устройством лабораторной установки.
4.1.4.Ознакомиться с содержанием отчета по лабораторной работе (п. 5). Оформить (в чистовом варианте) ту часть отчета, которая соответствует пп. 5.1–5.5. Раздел отчета,
соответствующий экспериментальной части работы (п. 5.6), студенты оформляют в процессе ее выполнения, поэтому при подготовке к работе в отчете следует привести (в обязательном порядке) заготовку таблицы 2 (см. п. 4.2.3). При отсутствии части отчета в указанном выше объеме студенты к выполнению экспериментальной части работы
не допускаются.
В окончательном варианте отчет должен быть оформлен в полном объеме, в соответствии с содержанием, приведенным в п. 5. В противном случае отчет на зачетном занятии не принимается к собеседованию.
4.1.5. Получить допуск к выполнению лабораторной работы. Допуск проводится путем тестирования или собеседования в объеме контрольных вопросов 6.1–6.16 (п. 6).
4.2.Экспериментальная часть работы
4.2.1.Ознакомиться с конструкцией различных датчиков механических перемещений (на примере образцов, выдаваемых преподавателем), с конструкцией блока исследуемого реостатного датчика и лицевой панелью измерительного блока.
4.2.2.Подключить блок датчика перемещений к измерительному блоку специальным кабелем (порядок подключения выводов датчика: 1 – к голубому проводу, 2 – к фиолетовому, 3 – к белому); подключить измерительный блок к сети напряжением 220 В.
К выходным клеммам 1 и 2 измерительного блока подключить цифровой или любой другой вольтметр постоянного напряжения класса точности не ниже 1,0 (по согласованию с преподавателем можно использовать вольтметр, установленный на измерительном
блоке (пределы его измерения ± 10 В)).
4.2.3. Получить у преподавателя данные о значениях сопротивления нагрузки Rн (три значения). Варианты значений Rн приведены в табл. 1.
Таблица 1
31
Варианты значений Rн
Номер варианта |
Значения Rн [Ом/положение П3] |
||
1 |
350/1 |
2000/3 |
∞/5 |
|
|
|
∞/5 |
2 |
600/2 |
2000/3 |
|
|
|
|
∞/5 |
3 |
350/1 |
9000/4 |
|
|
|
|
∞/5 |
4 |
600/2 |
9000/4 |
|
|
|
|
∞/5 |
5 |
350/1 |
600/2 |
|
|
|
|
∞/5 |
6 |
350/1 |
2000/3 |
|
|
|
|
|
4.2.4. Включить датчик по схеме делителя напряжения (рис. 5, а), для чего переключатель П2 установить в положение 2 (при этом вольтметр и нагрузка подключены параллельно нижнему плечу потенциометра (рис. 16). При заданных значениях сопротивления нагрузки (в том числе и на холостом ходу (Rн = ∞)) снять статические характеристики преобразования датчика Uвых(X).
При снятии этих характеристик перемещение каретки во избежание погрешности от люфта рекомендуется производить только в одном направлении от X = 0 до X = 100 мм. Измерения производить через X = 10 мм. Полученные данные занести в табл. 2 (своего отчета, а не методических указаний!!!).
4.2.5. Подключить реостатный датчик по схеме на рис. 10, для чего переключатель П2 перевести в положение 1. При тех же значениях сопротивления Rн и двух значениях сопротивлений Rд, которые изменяются переключателем П1 (положение 1 – 36 Ом, положение 2 – 680 Ом, см. рис. 16) снять характеристики Uвых(X). Данные также занести в табл. 2.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
Результаты экспериментов |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип схемы |
Значение Rд |
Значе- |
Положение движка потенциометра (X), мм и соответст- |
||||||||||
|
(для мосто- |
ние Rн |
|
вующие значения выходного напряжения Uвых, В |
|||||||||
|
вой схемы) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Делитель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мостовая |
36 Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
схема |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
680 Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2.6. Таблицу с полученными результатами экспериментов показать преподавателю. Если результаты верные, аппаратуру выключить.
32
4.2.7. По полученным данным с соблюдением масштаба построить кривые экспериментальных характеристик Uвых(X): для потенциометрической схемы все кривые – на одном графике, для мостовой схемы – на другом (для мостовой схемы за начало координат по оси X следует принять среднее положение движка реостата (50 мм на линейке блока датчика).
Рекомендуемый масштаб: по оси X – 10 мм в 1 см, по оси Uвых – 1 В в 1 см.
По построенным экспериментальным характеристикам Uвых(X) определить максимальные абсолютные и относительные погрешности, обусловленные только нелинейностью характеристик Uвых(X), для двух режимов работы датчика, соответствующих Rн ≠ ∞. При этом для потенциометрической схемы за идеальную характеристику Uвых(X) следует принять характеристику, соответствующую Rн = ∞ (холостому ходу). Для мостовой схемы за условные идеальные характеристики Uвых(X) для каждого случая следует принимать прямые, проведенные через начало координат и точки реальных характеристик Uвых(X), соответствующие X = l/2 и X = –l/2 (по аналогии с рис. 11, где «идеальная» характеристика показана пунктирной линией).
4.2.8. По формулам (13), (17), (28) и (29) рассчитать и построить графики теоретических характеристик преобразования Uвых(X), соответствующих принятым выше данным; при этом следует учесть, что σ =X/l, где l = 100 мм. Эти графики следует строить на тех же рисунках, что и экспериментальные; линии, соответствующие теоретическим и экспериментальным характеристикам, должны заметно отличаться. Сравнить теоретические и экспериментальные характеристики преобразования Uвых(X).
4.2.9. Сделать выводы по результатам экспериментов и записать их в отчет (без выводов отчеты к собеседованию не принимаются).
5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
5.1.Титульный лист.
5.2.Цель работы.
5.3.Схема лабораторной установки (рис. 16).
5.4.Исследуемые схемы включения реостатного датчика (схема на основе делителя напряжения и мостовая схема – рисунки 5, а и 10).
5.5.Результаты экспериментов: таблица с экспериментальными данными, графики экспериментальных зависимостей, значения погрешностей.
5.6.Расчетные формулы, результаты вычислений, графики теоретических характери-
стик.
5.7.Выводы по результатам экспериментов.
Примечание. В отчете все схемы, таблицы и графики должны иметь подписи. В разделе отчета, соответствующем экспериментальной части (п. 5.6), следует кратко указать ход работы.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
33
6.1.Назначение датчиков; принцип действия датчиков.
6.2.Классификация датчиков (с непосредственным и промежуточным преобразованием; генераторные и параметрические).
6.3.Принцип работы рельсовой цепи.
6.4.Чтоназываетсяхарактеристикойпреобразованиядатчикаиегочувствительностью?
6.5.Что называется погрешностью преобразования датчика? Виды погрешностей датчиков.
6.6.Принцип работы и конструкции реостатных датчиков механических перемещений; достоинства и недостатки реостатных датчиков.
6.7.Основные измерительные схемы для реостатных датчиков перемещений.
6.8.Принцип работы резистивного делителя напряжения; вывести основные соотношения для делителя, состоящего из двух резисторов.
6.9.Зависит ли выходное напряжение резистивного делителя напряжения от абсолютных значений сопротивлений резисторов? Ответ обосновать аналитически и физически.
6.10.Объяснить отличие характеристик преобразования Uвы,(X) схем, приведенных на рисунках 5, а и 10 в случаях отсутствия нагрузки.
6.11.От чего зависят чувствительность и погрешности реостатных датчиков?
6.12.Принцип действия индуктивных датчиков механических перемещений.
6.13.Принцип действия емкостных датчиков механических перемещений.
Примечание. При подготовке к отчету по лабораторной работе следует также объяснить и сопоставить с теоретическими выводами результаты всех выполненных экспериментов.
Библиографический список
1.Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики : учеб. для вузов / под ред. В.В. Сапожнико-
ва. – М.: Транспорт, 2008. – 394 с.
2.Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин (Измерительные преобразователи) : учеб. пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ле-
нингр. отд., 1983. – 320 с.
3.Измерение электрических и неэлектрических величин : учеб. пособие для вузов / Н.Н. Евтихиев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров; под общ. ред. Н.Н. Евтихиева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 352 с.
4.Алтухов А.М. и др. Элементы автоматических систем контроля. – М.: Энергия, 1967. – 340 с.
5.Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирова-
ния. – М.: Машиностроение, 1965. – 928 с.
34