В.В. Филинов, А. В. Филинова - Электроника и основы измерений, страница 25
Описание файла
Документ из архива "В.В. Филинов, А. В. Филинова - Электроника и основы измерений", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электрические машины" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "электрические машины и электроника" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "В.В. Филинов, А. В. Филинова - Электроника и основы измерений"
Текст 25 страницы из документа "В.В. Филинов, А. В. Филинова - Электроника и основы измерений"
Для параллельной схемы включения (Рис. 4.16, )
Рис. 4.17. Схема омметра с логометром |
где - чувствительность магнитоэлектрического измерительного механизма; — сопротивление измерительного механизма; — сопротивление добавочного резистора. Так как значения всех величин в правой части вышеприведённых уравнений, кроме , то угол отклонения определяется значением .
Шкалы омметров для обеих схем включения неравномерные. В последовательной схеме включения, в отличие от параллельной, нуль шкалы совмещен с максимальным углом поворота подвижной части. Омметры с последовательной схемой включения более пригодны для измерения больших сопротивлений, а с параллельной схемой — малых. Обычно омметры выполняют в виде переносных приборов классов точности 1,5 и 2,5. В качестве источника питания применяют батарею. Необходимость установки нуля при помощи корректора является крупным недостатком рассмотренных омметров. Этот недостаток отсутствует у омметров с магнитоэлектрическим логометром.
Схема включения логометра в омметре представлена на рис. 4.17. В этой схеме 1 и 2 — катушки логометра (их сопротивления и ); и - добавочные резисторы, постоянно включенные в схему.
Так как
то отклонение стрелки логометра
т. е. угол отклонения определяется значением и не зависит от напряжения .
Омметры с логометром имеют различные конструкции в зависимости от требуемого предела измерения, назначения (щитовой или переносной прибор) и т. п.
Метод амперметра — вольтметра. Этот метод является косвенным методом измерения сопротивления элементов цепей постоянного и переменного токов. Амперметром и вольтметром измеряются соответственно ток и напряжение на сопротивлении значение которого затем рассчитывается по закону Ома: . Точность определения сопротивлений этим методом зависит как от точности приборов, так и от применяемой схемы включения (рис. 4.18, и ).
а б |
Рис. 4.18. Схема измерений сопротивлений малых – a и больших – б величин |
При измерении относительно небольших сопротивлений (менее 1 Ом) схема на рис. 4.18, предпочтительнее, так как вольтметр подключен непосредственно к измеряемому сопротивлению , а ток , измеряемый амперметром, равен сумме тока в измеряемом сопротивлении и тока в вольтметре , т. е. . Так как >> , то .
При измерении относительно больших сопротивлений (более 1 Ом) предпочтительнее схема на рис. 4.18, , так как амперметр непосредственно измеряет ток в сопротивлении , а напряжение , измеряемое вольтметром, равно сумме напряжений на амперметре и измеряемом сопротивлении , т. е. . Так как >> , то .
Принципиальные схемы включения приборов для измерения полного сопротивления элементов цепи переменного тока методом амперметра — вольтметра те же, что и для измерения сопротивлений . В этом случае по измеренным значениям напряжения и тока определяют полное сопротивление .
Очевидно, что этим методом нельзя измерить аргумент поверяемого сопротивления. Поэтому методом амперметра — вольтметра можно измерять индуктивности катушек и емкости конденсаторов, потери в которых достаточно малы. В этом случае
4.10. Измерения электрических величин цифровыми приборами
Цифровыми измерительными приборами (ЦИП) называются приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, т. е. показания которых представлены в цифровой форме.
Рис. 4.19. Блок схема цифрового электрического прибора |
Входные величины у цифровых, как и у аналоговых, измерительных устройств непрерывные. Главное различие между аналоговыми и цифровыми измерительными приборами состоит в индикации измерительной информации. В аналоговых измерительных приборах результаты измерения могут принимать сколь угодно близкие друг к другу значения, а в цифровых приборах результаты измерений могут принимать только фиксированные значения, ближайшие из которых различаются на заданную (известную) величину — шаг квантования.
Цифровой прибор имеет два обязательных функциональных узла: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой индикатор (рис. 4.19). АЦП выдает цифровой код в соответствии со значением измеряемой величины, а индикатор отражает значение измеряемой величины в цифровой форме.
Кроме АЦП, к цифровым преобразователям относятся цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), предназначенные для выполнения обратной АЦП операции, т. е. для преобразования цифрового кода в аналоговую величину. АЦП и ЦАП применяются также в измерительных, информационных, управляющих системах слежения и диагностики объекта, поэтому выпускаются промышленностью в виде автономных устройств.
Дискретность результатов измерений у ЦИП вызвана тем, что входные сигналы квантуются. Известно квантование двух видов: по уровню, по времени.
Цифровые измерительные приборы с квантованием по уровню. При квантовании по уровню весь диапазон измерения входной величины разбивается на ряд уровней и значение входной величины принимается равным ближайшему уровню. Суть квантования по уровню поясняется на рис. 4.20, где показано, что непрерывной входной величине X ставится в соответствие дискретная величина (штриховая линия).
Функциональная схема ЦИП, реализующего квантование по уровню, показана на рис. 4.21. Измеряемая величина поступает на вход сравнивающего устройства . На другой вход подается величина сравнения , однородная с измеряемой, которая сформирована в ЦАП. Сравнивающее устройство (компаратор) формирует сигнал и управляет работой ключа . При под действием сигнала ключ замыкается и пропускает импульсы с выхода генератора импульсов на вход счетчика импульсов.
Рис. 4.21. Блок схема ЦИП с квантованием по уровню |
Рис. 4.20. Диаграмма работы ЦИП |
Счетчик импульсов преобразует количество импульсов в цифровой код, который управляет работой ЦАП. Пока , код на выходе счетчика возрастает и увеличивается . При СУ вырабатывает сигнал , ключ отключает , импульсы больше не поступают на счетчик, код и не изменяются. При помощи цифрового индикатора ЦИ результат измерения представляется оператору. На этом процесс измерения закончен. Для следующего измерения необходимо вернуть счетчик и ЦАП в нулевое состояние при помощи управляющего устройства УУ или вручную нажатием кнопки. После этого прибор готов к новому измерению.
ЦИП с квантованием по уровню широко применяются для измерения постоянных и переменных напряжений, сопротивлений, частоты, неэлектрических величин.
Цифровые измерительные приборы с квантованием по времени. Широкое распространение получили ЦИП с время-импульсными измерительными преобразователями (ВИП). Преобразователь (рис. 4.22, а) формирует прямоугольные импульсы (рис. 4.22, б), длительность которых пропорциональна измеряемой величине:
Во время действия импульса ключ замыкается и пропускает импульсы с выхода генератора импульсов ГИ на вход счетчика.
Количество импульсов, поступивших на счетчик (рис. 4.22, ),
где - период следования импульсов на выходе генератора.
Таким образом, код, который будет записан в счетчике, пропорционален измеряемой величине. Этот код поступает на цифровой индикатор ЦИ и там преобразуется в вид, удобный для представления оператору.
Преимуществами цифровых измерительных устройств с время импульсным преобразованием и квантованием по времени являются простота конструкции и унификация устройств.
Рис. 4.22. Блок схема и диаграмма работы ЦИП – б с квантованием по времени |
4.1.11. Электронно-лучевой осциллограф
Осциллографы предназначены для визуального наблюдения и фиксации быстропротекающих процессов. Применяется два типа осциллографов: электронно-механические, используемые для исследования относительно медленно протекающих процессов (при частоте до 5 кГц) и электронно-лучевые — для исследования относительно быстро протекающих процессов (до сотен мегагерц). Ниже рассматриваются осциллографы второго типа.
|
Рис. 4.23. Конструкция электроннолучевой трубки |
Осциллограф (рис. 4.23) состоит из электроннолучевой трубки, схемы развёртки и органов управления. Электроннолучевая трубка представляет собой стеклянную колбу, в которой помещается электронная пушка, отклоняющая система и экран. Электронная пушка при помощи катода, эмитирующего электроны, сетки и анодов и формирует узкий электронный луч. Под действием электронов, падающих на экран, покрытый слоем люминофора, последний светится и на экране наблюдается светящаяся точка. Подавая на отклоняющие пластины напряжение, можно управлять положением луча. На горизонтально отклоняющие пластины подается пилообразное напряжение, перемещающее луч в горизонтальном направлении, а на вертикальные — исследуемое напряжение. Если, изменяя частоту пилообразного напряжения, добиться совпадения частоты последнего с частотой исследуемого напряжения или кратного отношения частот, то на экране будет наблюдаться неподвижное изображение исследуемого напряжения, которое можно анализировать и фотографировать.
Список рекомендуемой литературы:
-
Электротехника и электроника.
/ Книга 3 – Электрические измерения и основы электроники
// Под редакцией В. Г. Герасимова. М.: Энергоатомиздат, 1998.
-
Основы промышленной электроники./ Под редакцией В. Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 1986.
-
Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника и микропроцессорная техника./ М.: Высшая школа, 1991, 2004.
-
Забродин Ю. С. Промышленная электроника./ М.: Высшая школа, 1982.
-
Перельман В. Л. Полупроводниковые приборы.
/Справочник. М.: Солон, Микротех, 1996.
-
Миловзоров О. В., Панковой И. Г. Электроника
/Высшая Школа, 2004
7. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника.
/М.: Высшая Школа, 1982.
8. Гальперин М.В. Электронная техника
/М.: Форум, 2004.
133