МУ - К-12 (1003917), страница 2
Текст из файла (страница 2)
рис. 3).Температуру излучателя можно найти, определив электрическое сопротивлениелампы R=U/I и используя известную зависимость сопротивления лампы (полупро∆ΦАводникового стержня) от температуры (этохарактерная зависимость для полупроводников):R=A⋅⋅exp(B/T),где А (Ом) и В (Кельвин) - постоянные дляданной лампы коэффициенты. Логарифмируя это выражение, получаем формулу дляопределения температуры в Кельвинах:0T4 – T04Рис 3(10)Для нахождения коэффициентов А и B был проделан специальный опыт, в которомлампу помещали в термостат, нагревали и измеряли ее сопротивление при различной температуре. Полученные значения А и В приведены на установке.
В даннойработе студенты этот опыт не выполняют.T=B/ln(R/A)ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫЗадание 1. Ознакомление с установкойЛабораторный стенд, схематически показанный на рис. 4, включает в себя: а) физическую установку для изучения законов теплового излучения; б) микроЭВМ «Электроника МС 1103» (далее - ЭВМ) для автоматизации процесса измерений и обработки данных; в) цифровой вольтметр.Установка содержит лампу Л (тепловой излучатель), которую нагревают током отисточника постоянного напряжения 15 В, находящегося в ЭВМ.
Напряжение снимают с клемм «0» и «+15 В» (см. рис. 4). Ток можно изменять с помощью переменных резисторов R2 и R3. При малых токах кнопочный выключатель SB отжат и регулятором служит резистор R2; большие токи устанавливают резистором R3 при нажатой кнопке и минимальном сопротивлении R2. Постоянный резистор R1 служитдля косвенного измерения силы тока лампы: I=U1/R1 где U1- напряжение на резисторе R1=294 Ом.
Напряжения U1 и U2 измеряют относительно общего («нулевого»)провода схемы, поэтому напряжение на лампе U=U2 – U1.SBQR3R2ЛR(T)+15ВU2МикроЭВМSAU1XS2R1XS10*Рис. 4ЭВМ помимо возможностей программируемого калькулятора, имеет устройствосвязи с физическим объектом, с помощью которого физическая установка сопрягается с ЭВМ. Возможны три режима: автоматический, программирование и работа свнешними устройствами. Перечень выполняемых операций приведен в приложениик установке.В данной работе имеющиеся в ЭВМ устройства в автоматическом режиме проделывают последовательно такие операции. При нажатии клавиши «ПУСК» коммутаторканалов поочередно подает на вход аналого-цифрового преобразователя (АДП) напряжения U1 и U2 с физической установки, которые оцифровываются и вводятся впамять. ЭВМ выполняет обработку по программе, составленной на основе описанных выше формул и введенной перед работой в ЭВМ с помощью клавиатуры.
Наиндикатор выводятся результаты обработки: значения Т, ∆Ф и (T4-T04).Цифровой вольтметр V, подключаемый к гнездам XS1 и XS2, используется для контроля за ходом опыта в автоматическом ре жиме, а также для измерений без помощиЭВМ. Переключателем SA вольтметр соединяют с различными точками схемы дляизмерения напряжений U1 и U2.Как было показано выше, для изучения температурной зависимости потока теплового излучения необходимо знать зависимость тока I от напряжения U. Для этого приразличном положении регуляторов тока R2 и R3 измеряют в автоматическом (илиобычном) режиме напряжения U1 и U2. Так как лампа обладает тепловой инерцией,после каждого изменения тока требуется подождать не менее 30 с для установлениятеплового равновесия, а затем провести измерение.Рассмотреть устройство лампы, записать в отчет ее параметры, приведенные на установке. Зарисовать схему (см. рис.
4).Задание 2. Включение установки.1. К гнездам XS1 и XS2 установки подключить цифровой вольтметр, причем общеегнездо вольтметра (*) соединить с гнездом XS1. Переключатель на вольтметре установить в режим измерения постоянного напряжения до 10...20 В (с дискретностью0,01 В). Включить вольтметр в сеть. (Примечание для лаборанта: установкадолжна быть соединена кабелем с разъемом XS3 ЭВМ.)2. Включить сетевой выключатель ЭВМ, расположенный на правой боковой стенке.При этом на индикаторе должны высветиться символы «О» и «.» во втором и третьем разрядах, читая слева.3.
Включить питание установки тумблером Q, при этом должна загореться индикаторная лампочка.4. Ознакомиться с регулировкой тока. Ток контролировать по напряжению U1. Установить переключатель SA в положение U1, ручки переменных резисторов R2 и R3,повернуть против хода часовой стрелки, что соответствует минимуму тока. Увеличивать ток, вращая ручку R2 до упора. Для дальнейшего роста тока поворачиватьручку резистора R2 при нажатой кнопке SB.Задание 3.
Выполнение измерения без применения ЭВМ. Основные измерениябудут выполнены с помощью ЭВМ, но для детального ознакомления с обработкойданных предлагается провести одно измерение в обычном режиме. Установить ток,близкий к максимальному (см. п.
4 задания 2). Через 30...60 с измерить U1, затем переключить тумблер SA и измерить U2 Результаты измерений записать в табл. 1.Таблица 1U1, BU2, BU, BI, АR, ОмT, КIU, Втβ(T-T0), Вт∆Ф, ВтТ4 –T04Примечание: U=U2 - U1;I=U1/R1; R1=294 Ом; R=U/I; Т вычислить по формуле (10),значения коэффициентов А и В приведены на установке; β=12⋅⋅10-6 Вт/K; T0=294К;∆Ф=IU-ββ⋅(Т-T0).Задание 4. Выполнение автоматизированного эксперимента с помощью ЭВМ.1. Получить у лаборанта приложения к установке, содержащие программу автоматизации измерений и обработки данных, константы и перечень операций данной ЭВМ.Ознакомиться с клавиатурой ЭВМ. Она срабатывает от легкого и четкого нажатияклавиш до упора, не рекомендуется прикладывать больших усилий.2. Индикатор состоит из двух частей - цифрового и индикатора допусковых отклонений (в работе не используется).3.
Очистить регистр Р5 для чего нажать клавиши Р и 5 (две клавиши всегда нажимать последовательно).4. Перейти в режим «ПРОГРАММИРОВАНИЕ», нажав клавиши Р и ПРГ. В этомрежиме индикатор используется для отображения трех последовательных команд изпрограммной памяти и текущего состояния счетчика команд:ABCDKLaibjЗдесь aibj - текущее состояние счетчика адреса команд (ai - номер страницы, bj - номер ячейки в странице); АВ - команда, записанная по текущему адресу, CD и KL команды, записанные по двум предыдущим адресам.5. Ввести программу (приложение 1) в ЭВМ.
Коды операций и показания счетчикаадреса команд контролировать по индикатору и сверять с данными в приложении 1.6. Перейти в режим «АВТОМАТИЧЕСКАЯ РАБОТА», нажав клавиши Р и АВТ.7. Ввести в память константы, код эксперимента и служебную информацию (приложение 2).8. Установить программный счетчик в нулевое состояние, нажав клавишу В/О. Теперь ЭВМ готова к работе вместе с физической установкой.9. Ознакомиться с процедурой измерений. Регуляторами тока установить требуемоезначение напряжения U1, контролируя его цифровым вольтметром (см. п.
4 задания2). При заданном токе подождать 30...60 с, нажать клавишу «ПУСК» на ЭВМ. Поэтой команде происходит считывание напряжений U1 и U2, преобразование их вцифровую форму, ввод в память и начало обработки по программе. Примерно через5 с счет остановится и на индикаторе появится значение температуры излучателя T вКельвинах. Для продолжения счета нажать клавишу С/П, через несколько секунд наβ(Т-T0) в ваттах. Снова нажать клавишу С/П,индикаторе будет значение ∆Ф=IU-βпосле остановки счета получить значение Т4–Т04 в К. Результаты измерений записать в табл. 2.На этом одно измерение закончено.
Для подготовки ЭВМ к следующему измерениюнажать клавишу С/П, на индикаторе появиться служебное число 21 (код эксперимента).Таблица 2444T, K∆Ф, BтТ –Т0 , КПримечание. В таблице 10-15 строк.10. Убедиться в отсутствии ошибок при вводе программы. С этой целью выполнитьодно измерение при определенном токе и сравнить полученные результаты с ожидаемыми, они приведены на установке (так называемая контрольная точка). Для этого повернуть ручку R2 по часовой стрелке до конца и выполнить измерение (см. п.9).Полученные и ожидаемые значения записать в табл. 3.Таблица 344РезультатT, K∆Ф, BтТ –Т0 , К4ПолученоДолжно быть11.
Если различие измеренных и контрольных значений не превышает несколькихпроцентов, то установка готова к автоматической работе и следует выполнять п. 12.В противном случае заново ввести программу и константы и выполнить контрольное измерение.Примечание. В случае повторной неудачи рекомендуем проделать работу вобычном режиме (см. задание 2), изменяя U1 во всем диапазоне (примерно0,4...2,5 В) с шагом примерно 0,4 В. Результаты записать в табл. 1.12. Выполнить полный цикл измерений при различном токе, изменяя U1 от минимума до максимума с шагом 0,15...0,2 В (см.
п. 9). Результаты измерений записать втабл. 2.13. Показать результаты измерений преподавателю.14. При желании студент может выполнить дополнительное исследование, в котором пренебрегают теплопроводностью вольфрамовых проволочек. В этом случае вσ (Т4 –Т04). Для этогоформуле (9) полагают β=0, после чего она принимает вид IU=Sσв ячейку памяти Р6, в которой хранится значение β, записать ноль следующим образом: нажать клавиши 0, затем Р и 6. После этого повторить цикл измерений.15. Тумблером Q выключить питание установки, затем выключить питание ЭВМ.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.1. По результатам измерений напряжений U1, и U2 вычислить все остальные параметры, приведенные в табл. 1.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
