Зертханалық жұмыс № 1.

Құрал жабдықьар принципін R, L,C өзгерулері үшін оқыту.

Жұмыстың мақсаты: негізгі сипаттамалар мен құрал жабдықьар принципін R, L,C өзгерулері үшін оқыту.

1. Өлшеудің негізгі түрлері R, L, және C.

Диапазон және қателік өлшеулері R, L, және С дан басқа импеданс өлшулерінің негзгі сипаттамалары мынаар:

• Тестілі сигнал диапазон бірлігі, сол диапазон бірлігінің жиілігі артқан сайын, L, және C өлшеулерінің аралығы жабдықтардағы көрсеткіші артады.

• Тестілі сигнал көрсеткішінің өзгеру аралығы және өлшелініп отырылған кедергінің өзгеруі аралығындағы оның қайта қалпына келу мүмкіндігі.

• Ішкі және сыртқы тестілі сигналдың тұрақты қуатпен араласуының бар болуы.

• Құралдардың дербес компьютермен – қорытындыларды өлшеулер үшін, құжаттау үшін бағдарламалық есетерді, өлшеулер қорытындысын байланыстыру иүмкіндігі. (мысалы: нақтылы уақыт арасында температурада сыйымдылық пен индуктивтілікке байланысты графикалық құрылуы)

• Құрылғылардың бағдарламалануы үшін сұрыпталуы және компонеттерді қайта жөндеті мүмкіндігі; механикның моникуляторлы қосылуға мүмкіндігі.

Барлық импедианс (имметанс) өлшеуіштерінің өлшеу принципі – берілген бірліктегі тұйықталы арқылы тестілі сигнал анализімінің өтуі нәтижесінде болушы комплексті қарсыласуларды, бекітілген қуатпен және ие болушы комплесті қарсыласулармен негізделген. Жұмыс бірлігінің қуаты ішкі генератордың - өлшеуіші объектілерге беріледі және сол объектіде қуаттылық өлшенеді. Объект арқылы аққан тоқ, ішкі айналдырудың арқасында тоқ – қуат қуатқа айналады. Осы екі қуат байланысының қатынасы – жүйенің толық кедергісін береді. Прпметрлердің элементтік өлшеулері және электр жүйесінжегі сандық құрылғылар әдетте анықталып тұрған параметр элементінің осы шаманы өлшеуге сай келетін аналогты айналдыру тәсілін қолдаушыларды индуктивтлікті және сыйымдылықты өлшеудің бір әдісі – олардың мәнінің уақытқа байлансыты пропроционалды түрде тікелей өзгерту және осы интервалдар өлшеуі жұп импульстерді толтыру жолымен жүзеге асады.

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 есептеу әдісі.

Дискретті есептеу барысында – зарядталған конденсаторды қосқан кездегі пайда болатын аперойдтыңқ түрдегі заңдылықтар қолданылады, немесе, катушкка индуктивтілігі ресурстар үлгісінде ағылған тоқ қолданылады. Активті кедергілерді өлшеу барысында - өзгермелі резистор арқылы өтетін үлгі түріндегі конденсатор қолданылады. Соның салдарынан уақыт интервалы аыналған ( өзгерген) параметр мен функционалды байланыста болады. Пайда болушыайналулар: жоғары дәлдікпен, тез әсе етуші қасиетімен, функцияда қайта өзгеру дәлдігімен, сандық кодтау түріндегі шығушы сигналдың өзгертуіне өте ыңғайлы түрлерімен ерекшеленеді. Индуктивтілік пен сыйымдылықтың уақытқа тәуелді графигі 1- ші суретте көрсетілген ( меандрлы период қуаты) а- схемасы, б - өлшенетін жүйе,

ӨЖ - өлшенетін жүйе; ОК – операциялық күшейткіш.

№1 сурет параметр элемерінің уақытқа тәуледі айнымалы айналымы.

Өлшенетін жүйе - ӨЖ тұрақты тоқпен интегралданатын

(немесе) немесе ; сурет 1, б) компоратор болып табылатын ОК операциялық күшейткіштің шығушы қуатын қолданады. Оның бастамасы R₁ және R₂ бөлінділері болып табылады. Жұмыс уақытың диаграммалары және параметрлер айнымалының элементтері 1-ші в суретінде көрсетілген. Уақыт моментінің түсуінен кейін t₀ – ИЦ – ға және ОК операциондық күшейткіш шығатын жерінен U₀ – кернеуінде оның өлшенген жүйеде интегралдануы жүзеге асады. Ивертирлену кернеудің кіру жағындағы ОК операциондық күшейткіште ………………..? жүйенің өткізу коэфицентінің оңтайлы ОС болатындығ еш күмәнсіз. Осы функцияны бастапқы мәніне қол жеткен кезде …………..? компоратор U₀ – кернеудегі өлшемді өзгертіп, қарама – қарсы түрге дамытады.

Интервал ингерладанды деп көрсете беруге болады. Уақыттың келесі интервалында Т₂ = t₂ – t₁ қарама – қарсы таңбадағы өзгерген функцияның пайда болуы түзіледі. Қарама – қарсы және тура мәндердің тең болған жағдайында ....................? түрлері – Т₁ интервалы және Т₂ интервалының мсәндері де тең болары ықтимал. Қуат приоды ОК – операциялық күшейткіштің шыққан жерінде. Бұл интервалдарды сандық өлшеуіштердің интервал өлшеуіштері немесе бірлік өлшеуіштермен өлшейді. Т_х - өлшеу периодының қорытындысы – оның анықталып отырылған параметрі R_х мәніне пропорционал ( немесе С_х және L_х ) болады. 2 – ші суретте дискретті есептеу, шығарушы сандық өлшеуіштің құрылымдық схемасы және кедергісі көрсетілген. АЛ, үшінші суретте схемаға байланысты уақыт дмаграммасы көрсетілген.

2 – сурет – сандық өлшеуіштің құрылымдық схемасының сыйымдылығы мен кедергісі. Өлшеу алдында К_л (2 – сурет) 1 – қалпына келтіріледі және конденсатор С_х шектеулі резистор арқылы зарядталады, ал R_д кернудің қайнар көзіне Е, тұрақтанған белгілі бір мәнге дейін зарядталады. Сыйымдылықты өлшеу басталған моментте t₁ ( 3 а – суреті ) импульспен басқарылатын күйінде – көрсеткіштің ағымдағы мәнін өшіріп, К_л – кілтті екінші күйіне ауыстырады. Өлшенген С_х конденсатор өзінің разрядталуын үлгі резисторынан бастайды:

Р_үлгі – келесі түрдегі теңдеулермен және экспоненциалды заңдылығымен алынады:

Мұндағы..........? жүйедегі уақыт тұрақтысының конденсаторының разряды. t₁ уақыт моментіндегі кернеу импульсінің бірлік кернеуі U_t триггердің шығарған жерінен сәкес схеманы ашады және есептеуіш өзінің тактілі, импульсті – генераторлы есептемесін бастайды. Олардың кейбіреулері кейбір бірлік пен кернеу. U_с – теңдеуіндегі тартылымдардың біреуіне құлайды, ал екіншісі кернеу өтетін жерге құлайды. Олардың құрамы R₁ және R₂ резистор және қуаттылықтары тең болады;

а – басқару импульсі; б – конденсатордың разрядьау үрдісі; в – шығардағы сигнал УС; г – триггер сигналы; д – есептеуіштің шығардағы импульсі.

3 – Сурет. ЕКінші суретке арналған уақытша 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 сйкес схема жабыдылп, есептеуіш машина өзінің тактілі есептеуішті есептеуін аяқтайды, қосылушы триггер бастапқы қалпына келеді. (3, б-д суреті)

t =t₂ кернеу U_с = U_R және ................. ? болғандықьан, кернеу өлшенген U_R. R₁, R₂ бөлінеді, лоар үшін маңызды мән (U_R = 0.368E), резистордың кедергісімен жетеді.....................? С_х уақыт интервалына есептеуіш машинаға импуль саны келіп түседі:

Мұндағы: f – жұп импульс байқауының бірлігі.

..................? тең R_үлгі С_х болғандықтан f –тің байқалған мәнінде, бірлігінде және кедергісі R_үлгі – болады.

Мұндағы коэффицент К₁ = f * R_үлгі.

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:

Мұндағы К₂ коэффиценті f *C_үлгі – тең болады. Дискретті есептеумен құралған сандық аппараттар электр жүйесін өлшеуде ерекше таралды. Тәсілдің артықшылығына - өгшеудің 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 нақтылы шықпайынан 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 схемасының құрылымы көрсетілген. 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_пкс- ол- 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 санды LCD индикатор; 2 – бұрылмалы қосқыш; 3,4 – сыйымдылық өлшемінің өткізгішін қосатын ойық. 5,6 – кедергіні өлшейтін өткізгішті қосатын ойық. 7 – конденсаторды қосатын ойық. 8 - өшіру. 9 – нөлдік күй. 10 – транзисторды тестілеуші ойық. 5 – сурет құрылғының алдыңғы панельі.

2.2 Жалпы мінездеме.

Дисплей: сандық сұйық - кристалды (LCD) максималдық мәні 1999.

Өрісті көрсетуі авторматтандырылған. Қарама – қарсы өрісі көрсетіледі. «1» және «-1» үлкен шығындалуы толығымен көрсетіледі.

Зарядталған төмен индикатор батареясы, батарея кернеуі жұмыстың кернеулік төменденуін көрсетеді.

Өлшеу жылдамдығы: секундына 2 – рет.

Жұмыс температурасы: 0⁰ С – тан 50⁰ С ылғалдылықта 0 – 80% .

Сақтау тепмературасы 20⁰ тан 60⁰ , ылғалдылықта 0 - 80% батарейдің құралдан алынғанынан кейін.

Кернеудің қоректенуі: стандарттық батарея 9 вольт.

2.3 Электрлік мінездемесі.

Дәлділік құралының мінездемесі, өлшенетін параметрге және диапазонға байланысты 1 және 2 – ші кесте. Көрсетілген қателік мәндері - ±( көрсеткіш %) 23⁰С ± 5⁰ С және ылғалдылықта 75 % - тен көп емес.

Кесте 1.Сыйымдылық ( сыйымдылық кедергісі )

Диапазон

Рұқсат

Қателік

Саналатын бірлік

Кесте 2. Кедергі.

Диапазон

Рұқсат

Дәлділік

Максималды кернеуді өлшеу

Қайта жүктеу қауіпсіздігі

Кіріс қауіпсіздігі: Құрал сұйық сақтандырғышпен 0,25 А, 250 В, тез әсе ететін, зарядталған конденсатордан ( тұрақты кернеуі 50 в) сақталған.

Нөлдік мәнді сыйымдылықты орналастыру орналастыру ± 20 ПФ диапазонымен шектелген.

4. Жұмысты орындау реті.

Негізі өлшенетін мақсаттарды үйрену. R,L,C. Сандық әдістің өлшеулерімен танысу. R,L,C. Құралдың жұмыс мақсаты және техникалық мінездемелерімен танысу.

5 және 6 ПП ережелерін ескере отырып, кедергі және сыйымдылық мәндерін 10 рет өлшеу және 3 – ші кестеге енгізу.

1. Сыйымдылықты өлшеу.

Назар аударыңыз:

1. Ешқашан кернеуді қосылатын өткішгіштерге жанастырмаңыз – бұл құралдың үлкен ішкі ақауына әкеліп соғады.

2. Сыйымдылығы өлшенетін конденсаторды толығымен зарядтау.

3. Өрісті конденсаторды сынақтағанда өрісті ескеріңіз.

4. Жүйеге қосылған қандай да бір параметр элемент мәндерін өлшеуден сақ болыңыздар.

Әрекет тәртібі:

1. Құралдың қосылуы – қосқышты ON күйіне орналастыру. LCD дисплейінде қандай да бір мәндердің көрсетілуі, қосылғанның белгісі.

2. 200 ПФ диапазонын таңдау. Нөлді келтіріңіз, өлшенетін мәннің саны «1» және «0» маңайына жуықтағанша, қандай да бір қарама – қарсы белгілерден. Егер, өткізгіштер сынақталған түрде болса, онда оларды клнденсатордың ( + ) және (-) ұяларына жалғаңыз, бірақ құралды нөлге келтіріңіз. Сыналатын өткізгішті тұйықтамаңыз.

3. Әрбір өлшеулерде нөлді келтіруді қайта тексеріңіз. Ең үлкен өлшеу, құрал нөлде және диапазоны 200 ПФ – ға рұқсат етілгенін есте сақтаңыз.

4. Конденсатор сыйымдылығы көрсетілсе, онда керекті диапазонды таңдаңыз. Сыйымдылығы белгізісдерге диапазонды 200 ПФ деп алыңыз. Егер, үлкен мән көрсетілсе, диапазонды үлкейте беріңіз. Толығу индукциясы және бір мәнеге тұрақтағанша бұл үрдіс диапазонда үлкен рұқсатпен мән алуға кепілдік береді.

5. Қандай да бір басқа разрядтың болмауынан, толығу жағдайы үлкен заряд та «1» белгіленіп орналасады.

6. Қонденсатор және сыйымдылық көрсеткіштері бір – бірімен үйлеседі, себебі ондық нүкте авторматты құралмен орналасады, барлық белгілегендерге таңдалған диапазонымен үйлесуге мүмкіндік береді.

Назар аударыңыз:

1. Жарақаттанған конденсатор сыйымдылығы нөлдік мәнге барлық диапазондарға ие болады. ( 200ПФ диапазоны арасында немесе бірнеше ПФ арасында)

2. 200ПФ диапазоны шамасында сыйымдылықты өлшеу үшін қысқа сынақталатын өткізгіштер ұсынылады, егер де сынақталатын ұяларды қолдануға болмаса. Үлкен сыйымдылыққа ұзын сынақталатын өткізгіштер ие болуы мүмкін. Егер, сынақталатын өткізгіштер сыйымдылығы 200ПФ – дан үлкен болатын болса, онда құралды нөлге келтіру мүмкін емес.

3. Егер сынақталатын өткізгіш сыйымдылығы құралды нөлге келтіру шамасынан асса, онда өткізгіштерді қосатын сыйымдылық мәніне назар аударады және одан құралдың соңғы көрсеткіштерін алады.

4. Аккумулятордың жұмыс істеу мерзімін ұзартқыңыз келсе, электрлік сөндіргішті өлшеулер біткеннен кейін OFF күйіне келтіріңіз.

5. Өлшенген кезде конденсаторға өте аз кернеу беріледі. Конденсаторда үлкен кернеу қалса да, ол құралдан ажыратылған болса, онда одан еш қауіп жоқ.

6. Кедергіні өлшеу.

Қосқыш диапазонын керекті жағдайға келтіру.

1. Қосқышты ОN күйіне орналастыру;

2. Қара сынақталатын өткізгішті «-» ұясына, ал, қызыл сынақталатын өткізгішті «+» ұясына;

3. Әрекет тәртібін қосу:

4. Сынақталатын өткізгішті өлшеу нүктелері мен қосу, содан соң кедергі мәндерін өлшеу;