Лаб_раб_электрон_измерит.приборы_11.03 (Методичка для лабораторных работ)

Введение

Данное руководство Предназначено для студентов МГТУ “МАМИ” всех специальностей, выполняющих лабораторные работы по курсу промышленной электроники.

Руководство составлено так, что при наличии необходимых учебников и конспекта лекций, даст возможность студенту подготовиться к лабораторному занятию и провести все исследования, предусмотренные заданием.

Лабораторные работы преследуют следующие цели:

• приучить студента к экспериментальным исследованиям и выполнению их в соответствии с планом;

• научить студента методам получения основных зависимостей опытным путём и экспериментальной проверке важнейших теоретических соотношений;

• научить студента правильному обращению с измерительной аппаратурой и её применению для решения конкретной задачи;

• научить студента правильно оформлять и анализировать результаты экспериментальных исследований;

• закрепить в памяти студента теоретический материал, излагаемый на лекциях и в научной литературе, демонстрируя его применение в реальной обстановке экспериментальных исследований.

Правила подготовки студента к занятию.

Студент обязан подготовиться к занятию, пользуясь данным руководством, учебниками и конспектом лекций.

Подготовленным к занятию считается тот студент, который:

• подготовил к занятию теоретическую часть отчёта;

• умеет объяснить принцип действия и назначение деталей исследуемого устройства, выполнил все предусмотренные в методическом пособии упражнения;

• умеет объяснить все характеристики исследуемого устройства с привлечением эквивалентных схем, временных диаграмм и формул;

• знаком по руководству с правилами пользования измерительными приборами и с помощью этого руководства может производить перечисленные в работе измерения

• выполнил тест, предложенный преподавателем.

Преподаватель перед занятием проверяет подготовку студента к занятию устно или при помощи многовопросных тестов. Недостаточно подготовленный студент к выполнению лабораторной работы не допускается, о чём преподаватель отмечает в лабораторном журнале. Во время занятия в лаборатории этот студент готовится к занятию и подвергается после этого в конце занятия повторной проверке.

Пропущенную лабораторную работу студенту необходимо выполнить во внеурочное время по согласованию с преподавателем.

Перед началом первого лабораторного занятия студент должен быть ознакомлен с инструкцией по технике безопасности, обязаться выполнять её и расписаться об этом в журнале.

Инструкция по технике безопасности.

1. Большинство приборов в лаборатории питаются от электросети с напряжением 220 вольт и частотой 50 герц. Если такие приборы не имеют двойной изоляции, то их металлические корпуса должны быть обязательно заземлены. В современных приборах, например, компьютерах, заземление осуществляется через третий контакт вилки европейского типа. Корпуса старых приборов заземлялись отдельным проводом от специального винтового зажима с обозначением земли. В настоящее время вилки всех приборов, установленных в лаборатории переделаны по европейскому стандарту. Поэтому заземление корпуса осуществляется при включении вилки в сетевую розетку.

2. В качестве дополнительной меры безопасности электропроводка лаборатории разбита на четыре группы, и каждая группа включается через электронное устройство защитного отключения УЗО. УЗО отключает питание группы в случае утечки фазного тока на землю более 30 миллиампер.

3. Во время работы запрещается одновременное касание двумя руками двух различных заземленных предметов, например, двух различных стендов. Запрещаются также соприкосновения с такими заземлёнными предметами, как трубы и радиаторы центрального отопления.

4. После проведения необходимой коммутации (соединения различных стендов с измерительными приборами) студент должен предъявить её для проверки преподавателю. Электрические сигналы передаются от одного прибора к другому по двум проводам. Один из них является сигнальным проводом, а другой соединяется с корпусом прибора и поэтому оказывается заземленным. Его также иногда называют «массой» или общим.

5. Особое внимание необходимо уделять тому, чтобы сигнальный провод генератора никогда не подсоединялся к массовый клемме другого прибора. Нарушение этого правила приводит к коротким замыканиям генератора!

6. Строго придерживаться указанной в описании к работе последовательности подачи и снятии питающих напряжений и не превышать максимально допустимых величин токов.

7. Подключение измерительного кабеля осциллографа и милливольтметра к точкам измерения производится, не отключая их от электросети, но при этом нельзя касаться руками металлических частей штекера. На стенде УМ-11 напряжение на коммутационном поле не превышает 5 вольт, поэтому коммутацию также можно производить, не отключая его от сети.

8. Не производить самостоятельно никаких ремонтных работ со стендом и прочей аппаратурой, используемой в лаборатории. Обо всех неисправностях немедленно сообщите преподавателю или лаборанту.

9. Штекеры включать в гнёзда полностью, не оставляя открытыми металлические части разъёмов.

10. Недопустимо присоединение при помощи проводов несколько цепей к одному штекеру (гнезду).

11. По окончании работы выключить питание стенда и всей прочей аппаратуры (осциллограф, ламповый вольтметр и пр.), снять все коммутационные провода. Измерительные кабели от осциллографа и милливольтметра остаются подключенными к последним.

12. При включении любого штекера необходимо держать его за изолированную часть, не касаясь металлического контакта. Исключение составляют штекеры измерительных кабелей осциллографа и милливольтметра.

Правила выполнения лабораторных работ.

1. После сборки схемы студенту необходимо предъявить её для проверки преподавателю или лаборанту.

2. Строго придерживаться указанного в описании к работе алгоритма действий.

3. Не касаться руками неизолированных участков схемы, находящихся под напряжением. Наличие напряжения следует проверять только необходимыми для этого приборами.

4. Работа считается законченной после проверки и утверждения преподавателем полученных результатов.

5. Перед уходом из лаборатории сдать рабочее место сотруднику лаборатории.

6. Если работа выполнена досрочно и безошибочно, то преподаватель может разрешить сдачу теории по данной или одной из предыдущих лабораторных работ.

Правила оформления отчёта по лабораторной работе.

1. Отчёт должен быть оформлен на листах формата А4 с соблюдением обозначений, приведённых в ГОСТе. Оформление на компьютере является предпочтительным, но использование сканера категорически запрещается. Все разделы отчета должны вводиться в компьютер в ручном режиме с помощью клавиатуры и мышки.

2. Графики желательно оформлять с использованием графических программ, например MathCad (Маткад).

3. Все частотные характеристики должны быть выполнены в логарифмическом масштабе.

4. В целях сравнения полезно в одни координатные оси помещать несколько кривых, характеризующих данное явление. Для каждой кривой необходимо указать, при каком параметре и условии она получена.

5. Полученные кривые следует сопоставлять с теоретическими, которые следует выделить другим типом линии.

6. Графоаналитические расчёты выполняются или прямо на соответствующих графиках, или в конце отчёта. При вычислениях проставлять единицы измерения.

7. Отчёты, оформленные с нарушениями вышеперечисленных правил, возвращаются студенту для переделки.

Правила сдачи лабораторных работ.

• Для сдачи лабораторных работ отведено четыре часа учебных занятий. Два часа после выполнения студентом двух лабораторных работ и два часа после выполнения четырёх лабораторных работ.

• К сдаче лабораторных работ допускаются студенты, правильно оформившие отчёты и получившие разрешение преподавателя.

• Оценка студента заносится преподавателем в журнал.

• При хороших и отличных оценках, полученных в срок, студент после устного собеседования с преподавателем может получить досрочно “зачёт” по лабораторным работам по дисциплине: “Промышленная электроника”.

• К зачёту по лабораторным работам по дисциплине “Промышленная электроника” допускается только тот студент, который имеет по всем лабораторным работам оценки не ниже “удовлетворительно”.

Лабораторная работа №1.

“ Измерительные приборы”.

Цель работы: Ознакомление с измерительными приборами, которые используются при исследовании электронных схем. Изучение схем и принципов работы электронного осциллографа, милливольтметра и генератора синусоидальных сигналов. Приобретение практических навыков при работе с приборами.

Электронный осциллограф – универсальный прибор, позволяющий производить различные измерения постоянных и переменных напряжений в электронных схемах с одновременным наблюдением формы исследуемых сигналов.

На рисунке 1 показан экран осциллографа с переменным сигналом в виде синусоиды. Измерения переменных сигналов производят, вычисляя расстояние между верхним и нижним пиковыми значениями. Первоначально измерения делают в клетках экрана. В данном случае напряжение размаха составляет шесть клеток (U_раз = 6 ). Затем вычисляют напряжение размаха в Вольтах, умножая количество клеток на масштаб клетки. Масштаб клетки зависит от положения переключателя «Вольт/деление». Так, например, если переключатель стоит в положении 0,5 Вольт/деление, то U_раз = 6 0,5 = 3 В.

Нижнее пиковое значение

Размах колебаний

(U_раз)

Верхнее пиковое значение

Для гармонических сигналов амплитудное значение напряжения U_m определяется как половина размаха U_m = U_раз :2 . В нашем случае U_m = U_раз :2 = 3 В.

Осциллограф подсоединяется к измеряемым точкам электронной схемы с помощью стандартного измерительного кабеля, один конец которого подключается к гнезду осциллографа “ вход Y”. На свободном конце измерительного кабеля имеются два штекера. Один штекер соединяется с корпусом осциллографа, и таким образом является заземленным. Его также называют «общим». Другой штеккер соединяется с сигнальным проводом.

Для того, чтобы правильно подсоединить осциллограф к точкам измеряемой схемы, необходимо точно знать какой штекер является сигнальным, а какой общим (“землёй”). Обычно сигнальный конец бывает несколько короче общего, но для проверки необходимо дотронуться одной рукой сначала до одного, а потом до другого. При этом другой рукой нельзя дотрагиваться до заземленных предметов.

Данную проверку разрешается производить только в присутствии преподавателя. Переключатель осциллографа «Вольт/деление» необходимо поставить в положении –0,5В. При прикосновении к сигнальному проводу на экране можно увидеть сигнал от электромагнитных наводок. При прикосновении к «земле» на экране видна горизонтальная линия.

В лаборатории установлены два типа осциллографов С1-72 и С1-65. На рисунке 2 представлена структурная схема осциллографа С1-72.

рис. 2 Структурная схема осциллографа С1-72

Описание структурной схемы осциллографа и принцип его работы.

Основу осциллографа составляет электронно-лучевая трубка, передняя часть которой является экраном, на котором наблюдаются исследуемые сигналы. С внутренней стороны экран покрыт люминофором - веществом, которое начинает светиться под действием электронного луча. Поток электронов вылетает из катода К, расположенного в задней части трубки. Для обеспечения потока электронов необходимы два условия. Во-первых, термоэлектронная эмиссия, которая вызывается за счёт разогрева катода спиралью накала Н. Во-вторых, необходимо электрическое поле, способное разогнать электроны до нужной скорости в сторону экрана. Электрическое поле создаётся путём подачи положительного напряжения от источника питания на два анода А1 и А2. Напряжение на первом аноде А1 составляет несколько сот вольт, а на втором – несколько тысяч вольт. Модулятор М служит для уменьшения интенсивности потока электронов, вплоть до его полного прекращения путём подачи на него отрицательного напряжения относительно катода. Переменный резистор R1 позволяет изменять электрический потенциал на модуляторе и служит для регулировки яркости луча. На передней панели осциллографа это ручка с изображением значка солнышка. Конструкция анода А1 позволяет сфокусировать поток электронов, путём изменения напряжения на нем резистором R2. На передней панели осциллографа это ручка с изображением точки внутри кружка.