Компьютерная лабораторная работа № 4 электронный счетчик электрической энергии
Цель работы: изучить функциональную и принципиальную схемы электронного счетчика электрической энергии и исследовать в нем физические процессы.
1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении
1. Разобраться с принципом действия электронного счетчика активной энергии и исследовать в нем физические процессы. Описание к работе при подготовке к выполнению взять из пункта 4 п. 3 стендового варианта.
2. Используя нижеприведенные формулы, рассчитать частоту импульсов генератора ШИМ в импульсном перемножающем устройстве (ИПУ) счетчика, а также частоту импульсного интегратора (ИИ) и выяснить, от чего эти частоты зависят.
В лабораторном стенде (см. фотографию стенда и схему рис. 1 в описании стендовой лабораторной работы № 4 в пункте 4 п. 3) используется экспериментальный макет данного счетчика. На основании параметров схемы при подготовке к работе рассчитать частоту генератора треугольных импульсов в первом функциональном узле счетчика – импульсном перемножающем устройстве (ИПУ), используя формулу (4):
f = R3 / (4 R1 C1 R2), где R1 = 12 кОм; R2 = 3 кОм;
R3 = 30 кОм; С1 = 0,022 мкФ.
Затем при установленных значениях напряжений в функциональных узлах счетчика рассчитать частоту второго узла счетчика – импульсного интегратора (ИИ), соответствующую потребляемой счетчиком энергии за 1 час. Для этого используйте нижеследующие формулы: fи = 26,1 U1( Гц);
W( Вт час) = f и / 3,6.
Напряжение U1, соответствующее потребляемому току в заданной нагрузке, следует взять из нижеследующей таблицы вариантов бригад.
Таблица вариантов бригад
№ бригады |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
U1, В |
1; 2; 4,5; 5; 10 |
3; 4; 5,5; 7,5; 10 |
1,5; 2,5; 3,5; 4,75; 7 |
0,5; 2,5; 3; 3,5; 4 |
0,75; 1,5; 3; 4,5; 5 |
1; 2; 3; 4; 5 |
3. Исследовать процессы в ИПУ и ИИ с помощью осциллографа и частотомера.
4. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
2. Алгоритм компьютерной программы для выполнения лабораторной работы
1. При нажатии кнопки «Теория» открывается окно Microsoft Word (или другой программы, ассоциированной с файлами *.doc) с текстом теоретической части данной лабораторной работы, полным ее описанием и порядком выполнения, а также контрольными вопросами и списком дополнительной литературы. Этот текст повторяет часть методических указаний приборного варианта данной лабораторной работы. Ниже изображена надпись фрагмента появившегося окна.
Лабораторная работа № 4 «электронный счетчик электрической энергии»
1. Нажмите кнопку «Теория» и ознакомьтесь с методичкой.
2. Для начала лабораторной работы нажмите «Испытания».
3. Если вы не хотите выполнять работу, нажмите «Выход».
2. В дальнейшем программа предлагает действия, аналогичные преды-дущим работам. Последовательность выполнения повторяет те же процедуры: теоретическое ознакомление, испытания (моделирование исследуемого процесса), закрепление материала контрольными вопросами или ответы посредством тестирования. Испытания начинаются с команды «Start» после предварительного введения напряжений Uх и Uy, соответствующих току и напряжению измеряемой и преобразуемой в перемножающем устройстве (ИПУ) мощности для ее дальнейшего преобразования в энергию в импульсном интеграторе (ИИ). В данной работе предложено пять вариантов для шести бригад, которые указываются преподавателем (см. табл. вариантов выше).
На рисунке 1 изображена практическая часть лабораторной работы 4. Общий интерфейс в целом повторяет внешний вид второй программы.
Рис. 1. Лабораторная работа 4 – испытания
Для того чтобы в нижней части экрана поместились графики импульсов, текстовое поле слева было приподнято вверх. Временные зависимости выделены синим цветом для наглядности и упрощения восприятия.
Кнопка «Выход» служит для завершения программы после утвердительного подтверждения пользователя.
В завершении лабораторной работы на экран выводятся таблицы и графики, необходимые для составления отчета, а также контрольные вопросы к работе.
После выполнения лабораторной работы студенту предлагается ответить на контрольные вопросы, которые представлены в тестовой форме. Контрольные вопросы необходимы для выяснения степени усвоения студентами знаний. Предполагается, что студент будет работать с приложением подготовленным. В теоретическом разделе приложения изложен материал, необходимый для проведения практических занятий.
Ниже на рис. 2 изображен фрагмент компьютерной программы тестирования для лабораторных работ информационно-измерительного цикла.
Рис. 2. Фрагмент компьютерной программы тестирования по информационно-измерительной технике