688_Sergeeva_A.S._Bazovoe_programmnoe_obespechenie_

Рисунок 6.9 – Схема сети

7.Лабораторная работа №7. «Изучение принципов работы с электрическими схемами в программной среде Electronics WorkBench»

Перед началом работы необходимо изучить Главу V учебного пособия. Особое внимание нужно обратить на раздел 5.3 УП.

7.1.Создание документа и подготовка к работе

7.1.1.Через меню Пуск или с помощью ярлыка на рабочем столе запустить программу Electronics WorkBench (EWB).

7.1.2.Изучить состав библиотек источников питания и пассивных элементов (п.5.21 и п. 5.2.2 УП)

7.1.3.В папке по указанию преподавателя создать документ MS Word, назвать его «Отчёт EWB 1»

7.2.Работа с постоянным током

7.2.1.Собрать схему как на рисунке 7.1. Выделение, перемещение, поворот, добавление элементов описано в п.5.3 УП. Чтобы задать параметры элементов, необходимо дважды щёлкнуть на компонент, в окне выбрать вкладку Value («значение»), вписать величину параметра, выставить нужные единицы измерения. Чтобы удалить элементы, их необходимо выделить и нажать клавишу Delete.

7.2.2.Выровнять все соединения, чтобы схема была ровная, не было петель, лишних изгибов проводов. Важно соблюсти полярность подключения источника (утолщённая линия на обозначении прибора – это отрицательная клемма). Если перепутать полярность, то показания прибора будут отрицательные (для реального прибора это губительно).

Рисунок 7.1 – Схема для исследования режима постоянного тока

7.2.3.Поменять длинный замыкающий провод на элементы заземления с двух сторон схемы: схема не обязательно должна замыкаться линиями проводов, заземление - это общая точка.

7.2.4.Подписать элементы. По правилам компоненты подписываются с помощью общепринятых обозначений, нумерация слева направо, сверху вниз. Чтобы подписать элемент, нужно дважды щёлкнуть на нём, выбрать вкладку Label («метка, подпись»), вписать имя элемента. В результате должна получиться схема как на рисунке

7.2.

Рисунок 7.2 - Схема для исследования режима постоянного тока, собранная в рабочем окне программы EWB

7.2.5.Запустить схему: нажать на кнопку выключателя в правом верхнем углу окна.

7.2.6.Проверить выполнение закона Ома (напряжение в параллельных ветвях должно быть одинаково, токи разделяются обратно пропорционально сопротивлению ветвей; в последовательных компонентах напряжения в сумме дают напряжение батарейки, токи одинаковые). Обратить внимание на постепенное изменение показаний и некоторые погрешности приборов.

7.2.7.Остановить работу схемы (ещё раз нажать на выключатель)

7.2.8.Сделать скриншот рабочей области программы (так, чтобы были видны показания приборов), вставить скриншот в документ Отчёт EWB 1, обрезать рисунок, чтобы была видна только схема.

7.2.9.Поменять ориентацию листа на альбомную, подписать рисунок (номер 1.1, название «Работа с постоянным током»).

7.2.10.Сохранить документ.

7.3.Заменить резистор R2 на реостат (реостат – это элемент с переменным сопротивлением, в программе EWB он называется потенциометр). Для этого удалить резистор R2 (6кОм), на его место подключить резистор со стрелкой. Важно! Соединительную линию нужно подключить к стрелке, а не к клемме самого сопротивления, обозначенного зигзагом

(см. рис. 7.3).

33

Рисунок 7.3 – Подключение реостата в цепь

7.3.1.В параметрах реостата задать сопротивление (Resistance) 6 кОм, в графе Setting установить 100% (это начальное значение сопротивления), в графе Increment (шаг уменьшения) задать 10% (см. рис. 7.4).

7.3.2.Поменять управляющую клавишу: в поле Key вписать клавишу K (на английской раскладке, клавиша может быть любой: цифры + буквы латинского алфавита). Нажать ОК.

Рисунок 7.4 – Настройка параметров реостата

34

7.3.3.Исследовать изменения показаний приборов при изменении сопротивления реостата. Включить схему, клавишей-ключом (K) постепенно уменьшать сопротивление реостата (оно будет уменьшаться на 10%), наблюдать, как изменяется ток в ветвях и напряжение. Чтобы увеличить сопротивление, нужно нажимать Shift + «Key» (в нашем случае Shift+K). Уменьшить сопротивление до 0%, увидеть, что напряжение не упадёт до 0, останутся микровольты.

7.3.4.Остановить работу схемы, сделать скриншот экрана (при значении сопротивления 0%).

7.3.5.Подписать рисунок (номер 1.2, название – «Использование реостата в схеме»).

7.3.6.Сохранить документ.

7.4.Заменить батарейку (источник постоянного напряжения) на источник постоянного тока. Удалить батарейку, на её место разместить источник, изменять сопротивление реостата, посмотреть, как ведут себя токи и напряжения в схеме при изменении сопротивления реостата.

7.5.Показать преподавателю схему, собранную в пункте 7.4 7.6.Работа с мультиметром.

7.6.1.Рядом с первой схемой собираем схему из резистора и реостата, замыкаем их в кольцо, параллельно этому участку подключаем мультиметр (см. рис. 7.5). В программе EWB допускается использование не более одного мультиметра на рабочей области.

7.6.2.Установить значения параметров как на рисунке 7.5 (клавиша переключения реостата R, если выбрать такую же, как на первом реостате, то они будут переключаться одновременно).

7.6.3.Двойным щелчком мыши открыть панель мультиметра, выставить режим постоянного тока (прямая линия возле синусоиды), выбрать режим измерения сопротивления – значок Омега.

7.6.4.Изменить сопротивление реостата: выставить значение 3 кОм (100%), на панели мультиметра (не в схеме, а в окне настройки параметров) должно появиться значение750 Ом.

7.6.5.Затем выставить 30%, будет примерно 500 Ом.

Рисунок 7.5 – Схема для измерения сопротивления

35

7.6.6.Сделать скриншот экрана (при значении около 500 Ом), вставить рисунок в файл Отчёт EWB 1. Обрезать рисунок таким образом, чтобы было видно окно настройки параметров мультиметра со значением сопротивления, подписать рисунок (номер 1.3, название «Измерение сопротивления»).

7.6.7.Сохранить документ

7.7.Работа с переменным током.

7.7.1. Собрать схему как на рисунке 7.6, у перестраиваемого конденсатора выставить ёмкость 8 нФ, Setting 100%, шаг 10%, Key - С; у источника параметры 120 В/40 кГц/ 0 Deg. Индуктивность катушки 4 мГн.

Рисунок 7.6 – Схема для исследования режима переменного тока

7.7.2.Включить схему, увидеть, что показания приборов меняют знак, т.к. приборы работают в режиме постоянного тока.

7.7.3.Остановить работу схемы.

7.7.4.Дважды щёлкнуть на амперметре и вольтметре, выставить режим AC (alternating current – переменный ток), запустить схему.

7.7.5.В документе Отчёт EWB 1 создать таблицу с номером 1.1 (название «Зависимость силы тока в цепи от ёмкости конденсатора»), как показано на рисунке 7.7. Изменяя ёмкость конденсатора до 0%, заполнить таблицу. При значении ёмкости 4 нФ должен наблюдаться всплеск величины тока (резонанс в колебательном контуре).

Рисунок 7.7 – Заготовка таблицы

36

7.7.6.Сделать скриншот собранной схемы, вставить в документ Word, подписать рисунок (номер по порядку, название – «Режим переменного тока»).

7.7.7.Сохранить документ.

7.7.8.Показать преподавателю работающую схему.

7.8.Работа с логическими элементами

7.8.1.Удалить все собранные схемы, собрать схему как показано на рисунке 7.9. В качестве индикаторов (окружностей на схеме) использовать элемент Светоиндикатор (п. 5.2.9 УП)

7.8.2.Выровнять все соединительные линии (если навести курсор на провод, зажать кнопку мыши и тянуть, то провод перемещается; также можно двигать элементы стрелками, выделять группы элементов).

7.8.3.Ключи повернуть, индикаторы расположить как на схеме.

7.8.4.Для ключей задать управляющие клавиши как на рисунке 7.9, подписать логические элементы.

7.8.5.В файле Отчёт EWB 1 составить таблицы истинности для двух элементов по заданию преподавателя (зафиксировать в таблице состояние индикатора на выходе элемента в зависимости от состояний индикаторов на входе). Если индикатор светится, то это соответствует состоянию 1, если не светится, то 0. Шаблон таблицы приведён на рисунке 7.8.

7.8.6.Сделать скриншот схемы, вставить в документ Word (номер рисунка по порядку, название «Схема с логическими элементами»). Сохранить документ, показать схему и отчёт преподавателю.

Рисунок 7.8 – Заготовка для создания таблицы истинности логического элемента

37

Рисунок 7.9 – Схема для исследования логических элементов

38

8. Лабораторная работа №8. «Использование осциллографа для анализа параметров электрических схем в среде Electronics WorkBench»

8.1.Создание документа и подготовка к работе

8.1.1.Через меню Пуск или с помощью ярлыка на рабочем столе запустить программу Electronics WorkBench (EWB).

8.1.2.Изучить основы работы с электрическими схемами в среде EWB (п. 5.3 УП)

8.1.3.В папке, указанной преподавателем, создать документ MS Word, назвать его «Отчёт EWB 2»

8.1.4.Записать в таблицу 1 раздаточного материала назначение контактов осциллографа (п. 5.3 УП, рис. 5.23).

8.1.5.В таблицу 2 раздаточного материала вписать назначения кнопок

иполей на панели осциллографа (п. 5.3 УП, таблица 5.15). Бланк с заполненными таблицами показать преподавателю, вклеить в конспект и потом использовать при работе с EWB на дисциплинах 2 курса.

8.2.Исследование работы функционального генератора и осциллографа 8.2.1. Собрать схему, как показано на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 – Схема для изучения работы функционального генератора

8.2.2. Двойным щелчком открыть область настройки функционального генератора (см. рис. 8.2), открыть расширенную версию панели осциллографа.

Рисунок 8.2 – Панель настройки функционального генератора

39

8.2.3.Выбрать синусоидальный сигнал. Установить частоту сигнала 1 кГц, амплитуду сигнала и сдвиг фазы (Offset) оставить без изменений.

8.2.4.Запустить схему, остановить через пару секунд. Настроить параметры осциллографа так, чтобы на экран помещалось 1-2 периода сигнала, развёртку по вертикали также настроить таким образом, чтобы было удобно наблюдать сигнал.

8.2.5.С помощью маркеров на экране осциллографа и полей на панели определить период полученного сигнала.

8.2.6.Сделать скриншот экрана осциллографа с измеренным периодом, вставить рисунок в документ Word, номер рисунка 1.1, название – «Период гармонического сигнала». Сохранить документ.

8.2.7.Включить пилообразное напряжение на генераторе, задать скважность 50% (поле Duty cycle). Запустить схему, остановить.

8.2.8.Сделать скриншот экрана, вставить в отчёт, название – «Пилообразный сигнал, скважность 50%»

8.2.9.Увеличить скважность до 75%, потом до 90%, сделать скриншоты обоих сигналов на экране осциллографа, подписать аналогично.

8.2.10.Повторить пункты 3.7-3.9 при использовании прямоуголь-

ных импульсов (названия рисунков – «Прямоугольные импульсы, скважность 50/70/90%»). Сохранить документ Word.

8.3.Исследование работы осциллографа при подаче двух сигналов на входы.

8.3.1. Собрать схему как на рисунке 8.3, значения параметров задать, как указано на рисунке. Выбирать прямоугольные импульсы, задать скважность 50%, частоту 1 кГц.

Рисунок 8.3 – Схема для работы с осциллографом на примере RC-контура

40