2 Разработка измерителя квадратурного напряжения
2.1 Разработка алгоритма измерения квадратурного напряжения
Определение квадратурного напряжения потенциометра основано на измерении косинусоидальной компоненты выходного напряжения потенциометра мостовым методом при подаче на него синусоидального входного сигнала.
Согласно нормативным документам для проверки квадратурного напряжения необходимо следующее оборудование и комплектующие: источник сигналов звуковых частот, вольтметр переменного тока, постоянные и переменные резисторы, переключатели.
В качестве генератора сигналов звуковых частот применяют генератор, обеспечивающий напряжение на выходе 10В в диапазоне частот 20 – 1000Гц.
В качестве вольтметра переменного тока применяют милливольтметр, имеющий шкалу 10мВ, диапазон измерений 1∙10-3 – 1∙102 В в диапазоне частот 20 – 1000Гц и входное сопротивление не менее 5МОм.
В качестве постоянных резисторов применяют резисторы типа
БЛП ОЖО 467 062 ТУ или другие не проволочные, удовлетворяющие требованиям электрической схемы и условиям эксплуатации.
Резисторы R1, R2 – 510кОм, R3 – R12 – 2кОм, R13 и R14 – 10кОм.
В качестве переменного резистора применяют резистор типа СПО – Ι ОЖО 468 047 ТУ, R15 = 470Ом.
В качестве однополюсного П1 и двухполюсного П2 переключателей применяют переключатели типа ПГК – 2П4Н УСО 360.059 ТУ или другие, удовлетворяющее требованиям электрической схемы и условиям эксплуатации.
В качестве однополюсного многопозиционного переключателя П3 применяют переключатели типа ПГК – ΙΙПΙН – А УСО 360.059 ТУ или другие, удовлетворяющее требованиям электрической схемы и условиям эксплуатации.
До настоящего времени проверку квадратурного напряжения потенциометров согласно нормативным документам производят с помощью схемы, приведенной на рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема измерения квадратурного напряжения
Порядок проверки квадратурного напряжения следующий:
1 Заземляют корпус всех приборов и удаляют от места измерения все посторонние включенные приборы, которые могут давать наводки.
2 Подключают на зажимы Г1,Г2 и Г3 испытуемый потенциометр. Устанавливают на звуковом генераторе частоту 400Гц, переключатель “Выходное сопротивление” – в положение “50Ом”, а переключатель “Внутренняя нагрузка” – положение “Включено”.
3 Устанавливают переключатель П1 в положение “Калибровка”, а переключатель П2 в положение “Контроль”. Включают приборы в сеть и устанавливают по вольтметру напряжение 10В на плече “1” – “2” звукового генератора.
4 Проверяют схему на отсутствие наводок, для чего устанавливают переключатель П3 в положение “5”, переводят переключатель П1 в положение “Измерение” и вращением переменного резистора R15, последовательно переключая шкалы вольтметра, добиваются минимальных показаний на шкале 10мВ вольтметра.
5 В зависимости от величины номинального сопротивления испытуемого потенциометра в схему подключают шунтирующее сопротивление типа БЛП.
При измерении квадратурного напряжения потенциометров с Rc менее 20кОм шунтирующее сопротивление подключают на зажимы “2” и “3”. Величину шунтирующего сопротивления в этом случае определяют по формуле:
(1)
где Rн – величина номинального сопротивления испытуемого потенциометра в кОм,
Rш – величина шунтирующего сопротивления в кОм.
При измерении квадратурного напряжения потенциометром с Rн более 20кОм шунтирующее сопротивление подключают на зажимы “1” и “2”. Величину шунтирующего сопротивления в этом случае определяют по формуле:
(2)
При измерении квадратурного напряжения потенциометров с номинальными сопротивлениями от 0,2 до 50,0кОм включительно величину шунтирующего сопротивления выбирают согласно табл. 1.
Таблица 1 – Соответствие шунтирующего сопротивления номинальному сопротивлению
|
Величина номинального сопротивления, кОм |
Величина шунтирующего сопротивления, кОм |
|
0,20 |
0,20 |
|
0,25 |
0,24 |
|
0,32 |
0,33 |
|
0,40 |
0,39 |
|
0,50 |
0,51 |
|
0,63 |
0,62 |
|
0,80 |
0,82 |
|
1,00 |
1,10 |
|
1,25 |
1,30 |
|
1,60 |
1,80 |
|
2,00 |
2,20 |
|
2,50 |
3,00 |
|
3,20 |
3,90 |
|
4,00 |
5,10 |
|
5,00 |
6,80 |
|
6,30 |
9,10 |
|
8,00 |
13,00 |
|
10,00 |
20,00 |
|
12,50 |
33,00 |
|
16,00 |
82,00 |
|
20,00 |
- |
|
25,00 |
100,00 |
|
Окончание таблицы 1 |
|
|
32,00 |
51,00 |
|
40,00 |
39,00 |
|
50,00 |
33,00 |
6 Производят измерение величины квадратурного напряжения, для чего переводят переключатель П2 в положение “Работа”, переключатель П3 устанавливают поочередно с “1” по “9” положение и вращением оси испытуемого потенциометра определяют для каждого положения величину некомпенсированного минимума на шкале 10мВ вольтметра.
Величиной нескомпенсированного минимума считают наименьшее значение показаний вольтметра в каждом из положений переключателя П3.
Квадратурное напряжение Uк определяется как сумма напряжения наводки (шума) и удвоенного наибольшего значения нескомпенсированного минимума.
Относительное значение квадратурного напряжения δUк в процентах определяется по формуле:
где U – приложенное напряжение в мВ.
Алгоритм измерения квадратурного напряжения представлен на рисунке 8.
Рисунок 8 – Алгоритм измерения квадратурного напряжения