11927

Автоматический выбор диапазонов измерения в цифровых вольтметрах

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ Адаптивные измерительные устройства Лабораторная работа № 45 Автоматический выбор диапазонов измерения в цифровых вольтметрах. 1. Цель работы: Изучение цифровых интегрирующих методов измерения напряжения. ...

Русский

2013-04-14

85 KB

41 чел.

ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

Адаптивные измерительные устройства

Лабораторная работа № 45

Автоматический выбор диапазонов измерения в цифровых вольтметрах.

     1.  Цель работы:

  1.  Изучение цифровых интегрирующих методов измерения напряжения.
    1.  Изучение способов автоматического выбора диапазонов в цифровых вольтметрах.
    2.  Изучение особенностей принципиальной схемы вольтметра В 7-38.
    3.  Исследование технических характеристик автоматического выбора диапазонов в вольтметре В 7-38.
    4.  Освоение техники измерения напряжения цифровым вольтметром В 7-38.

  1.  Программа работы:
    1.  Изучение метода автоматического выбора диапазона измерения в цифровых вольтметрах В7-38.
    2.  Изучение помехоустойчивости интегрирующего метода аналого-цифрового преобразования.
    3.  Экспериментальное определение числа и границ диапазонов измерения напряжения в вольтметре В 7-38.
    4.  Экспериментальное определение параметров гистерезиса при автоматическом выборе диапазона измерения напряжения.

  1.  Описание универсального цифрового вольтметра В 7-38
    1.  Назначение:

Вольтметр универсальный цифровой В 7-38 предназначен для измерения основных электрических величин: напряжения постоянного и переменного тока, сопротивления и силы тока.

  1.  Основные технические характеристики:

3.2.1. Прибор обеспечивает измерение напряжения, силы тока и сопротивления в нормальных условиях в соответствии с данными, приведенными в таблице 1.

Прибор измеряет средневыпрямленное значение переменного напряжения, а проградуирован в среднеквадратических значениях.

Таблица 1.

   Измеряемая величина

    Пределы измерения

В,            мА,            кОм.

Максимальные пределы допускаемой основной погрешности, %

Напряжение постоянного тока

0,2; 2;  20; 200; 1000

     0,07+0,02*Uп/Uх

Напряжения переменного тока     40Гц—100кГц

0,2; 2;  20; 200; 300

0,07+0,02*Uп/Uх

Сопротивление постоянному току

0,2; 2;  20; 200; 2000; 20000

0,5+0,1*Rп/Rх

Сила постоянного тока

0,2; 2;  20; 200; 2000

0,25+0,02*Iп/Iх

Сила переменного тока

  40 Гц – 20кГц

0,2; 2;  20; 200; 2000

0,5+0,05*Iп/Iх

3.2.2. Входное активное сопротивление прибора:

  •  при измерении напряжения постоянного тока  10 МОм,
  •  при измерении напряжения переменного тока   1 МОм.

3.2.3. Входная емкость не превышает  100 пФ.

3.2.4. Выбор пределов измерения Uх, Rх, определение и индикация полярности и индикация выхода за предел измерения 20МОм при измерении   сопротивления автоматические. При измерении силы тока выбор пределов измерения производится вручную.

3.2.5. Время измерения не превышает:

  •  1 сек при измерении напряжения и силы постоянного тока и сопротивления постоянному току ( кроме пределов 2 и 20 МОм),
  •  3 сек при измерении напряжения и силы переменного тока и сопротивления постоянному току на пределе 2 МОм,
  •  15 сек при измерении сопротивления постоянному току на пределе 20 МОм.

  1.  Устройство и работа прибора и его составных частей.

3.3.1. Принцип действия прибора основан на преобразовании измеряемой величины в пропорциональный ей временной интервал по методу двухтактного интегрирования с последующим преобразованием  временного интервала в цифровой код.

 Измеряемая величина посредством делителя напряжения и соответствующих преобразователей трансформируется в нормированное постоянное аналоговое напряжение.

 АЦП осуществляет основную функцию преобразования  нормированного аналогового напряжения в цифровой код.

 Преобразователь переменного тока в постоянный представляет собой линейный преобразователь средневыпрямленных значений, проградуированный в эффективных значениях.

 Принцип действия преобразователя  R/U основан на пропускании известного стабильного тока через измеряемое сопротивление.

 Преобразование I/U осуществляется путем выделения падения напряжения, созданного измеряемым током, на калибровочном сопротивлении шунта.

3.3.2. Структурная схема прибора приведена на рис. 1.

Измеряемый параметр U поступает на входной делитель ( Делитель Uпост, Делитель Uпер., Преобраз. R/Uпост.),  коэффициент деления которого управляется от блока автоматического выбора пределов АВП. Нормированный уровень напряжения преобразуется в код в аналого-цифровом преобразователе АЦП и в цифровом виде отображается на Индикаторе.

5.3.3. Функциональная схема автоматического выбора диапазона напряжения в вольтметре В 7-38 на примере напряжения постоянного тока показана на рис. 2.

 

Согласование диапазона входного напряжения  и диапазона работы АЦП осуществляется согласно Табл.2.

Таблица 2.

Предел измерения прибора в вольтах

Состояние реверсивного счетчика СТ2

Предел преобразования АЦП в вольтах

Коэффициент деления входного делителя

    0,2

000

0,2

1/1

    2

001

2

1/1

   20

010

0,2

1/100

 200

011

2

1/100

2000

100

2

1/1000

 Согласно схеме рис. 2 входной делитель выполнен на резисторах, а коэффициент его деления выбирается с помощью реле Р1, Р2, Р3. Предел преобразования АЦП обеспечивается подачей опорного напряжения 0,2 или 2.0 вольта с помощью реле Р4, Р5.

 В случае превышения кода АЦП величины 20000, на реверсивный счетчик СТ2 поступает импульс от генератора импульсов ГИ и прибор переходит на следующий старший диапазон, в случае понижения кода величины менее 1800, импульс поступает на вычитающий вход счетчика СТ2 и прибор переключается на более чувствительный диапазон. Дешифратор DC и декодер DK управляют положениями всех реле Р1—Р5 в соответствии с Табл.2, а также управляют положением запятой на цифровом Индикаторе.

3.3.4. Принципиальная схема прибора представлена в Приложении 1.

4. Техника эксперимента.

4.1. Изучение помехоустойчивости интегрирующего метода аналого-цифрового преобразования.

 Собрать схему исследования согласно рис.3.

 Здесь ИНПТ— источник напряжения постоянного тока 0—8 в,

  Г3-109— измерительный генератор низкой частоты,

  В3-38 – исследуемый вольтметр.

 Включить приборы

 Установить частоту на выходе Г3-109  около 20Гц. и потенциометр выхода в крайнее левое положение.

 Установить напряжение на выходе ИНПТ около 5 в. (по показаниям В7-38 в режиме измерения напряжения постоянного тока.).

 По изменяющимся показаниям В7-38 зафиксировать минимальное и максимальное показания прибора и записать  в таблице 3.

 Переключить прибор В7-38 в режим измерения переменного напряжения и меняя выходное напряжение генератора Г3-109 установить по В7-38 выходной уровень около 5в. Переключить В7-38 в режим измерения напряжения постоянного тока и зафиксировать минимальное и максимальное показания прибора при этом. Занести результаты в таблицу.

 Аналогично провести измерения при напряжении на выходе Г3-109 около 10в.

 Переключить частоту генератора Г3-109 на величину 200КГц и провести аналогичные измерения с заполнением табл.3.

 Таблица 3.

Uпер.=0в.

F=20Гц.

Uпер.=5в.

F=20Гц.

Uпер.=10в.

F=20 Гц.

Uпер.=5в.

F=200кГц

Uпер.=10в.

F=200кГц.

Мах. Показ В7-38

Мин. Показ В7-38

Разность паказ.

 Объяснить полученные результаты.

4.2. Экспериментальное определение границ и числа диапазонов измерения напряжения в вольтметре В 7-38.

 Подключить вольтметр к выходу генератора Г3-109.

 Используя аттенюатор генератора и его потенциометр выхода, последовательно увеличивая напряжение на его выходе, пройдите все диапазоны измерения напряжения вольтметром В7-38 с фиксацией максимального из изме-ренных напряжений на каждом диапазоне. Заполните результатами таблицу 4.

Таблица 4.

1-ый предел

2-ой предел

3-ий предел

К-ый предел

Показ. В7-38

4.3. Экспериментальное определение параметров гистерезиса при автоматическом выборе диапазона измерения напряжения.

 Подключить вольтметр В7-38 к выходу источника напряжения 8в. на стенде. Установите показания вольтметра около 1,5в. Очень медленно увеличивая напряжение на выходе стенда,  следите за показаниями вольтметра. Зафиксируйте напряжение,  при котором произошел переход на следующий старший предел измерения. Так же медленно уменьшайте напряжение на выходе стенда и зафиксируйте напряжение, при котором произошел возврат на исходный предел измерения. Занесите результаты в таблицу 5.

 Подключить вольтметр В7-38 к выходу генератора Г3-109. Установите переменное напряжение на выходе генератора около 15 в.(по показаниям В7-38).

Очень медленно увеличивая напряжение на выходе генератора, следите за показаниями вольтметра. Зафиксируйте напряжение,  при котором произошел переход на следующий старший предел измерения. Так же медленно уменьшайте напряжение на выходе генератора и зафиксируйте напряжение, при котором произошел возврат на исходный предел измерения. Занесите результаты в таблицу 5.

Таблица 5.

Предел 2в.(Uпост.)

Предел 20в.(Uпер.)

Показания при переходе на старший

Показания при переходе на исходный

 Объясните необходимость гистерезиса при автоматическом выборе диапазона напряжения. .

5. Контрольные вопросы.

5.1. Какие существуют виды соотношения диапазонов измерения?

5.2. Какие существуют способы масштабирования напряжения?

5.3. Какие существуют методы автоматического выбора диапазонов напряжения?

5.4. Зачем нужен гистерезис при автоматическом переключении диапазонов измерения напряжения?

5.5. Почему переключение диапазонов измерения напряжения  за счет использования переключения опорного напряжения крайне ограничено?

5.6. Какой способ автоматического выбора диапазонов измерения, по-вашему, наиболее быстродействующий?

5.7. В каком формате лучше всего вводить информацию в ЭВМ с АЦП, имеющего автоматический выбор диапазонов измерения.

6. Литература.

  1.  Прошин Е.М. Цифровые адаптивные средства измерения., Рязань, 1985г. 80стр.
  2.  Прошин Е.М. Адаптивные средства измерения, Рязань, 1987г. 72стр.
  3.  Прошин Е.М. Цифровые методы и средства измерения, Рязань, 1992г. 76стр.
  4.  Коломиец О.М. Прошин Е.М. Автоматический выбор диапазона измерения в цифровых приборах.- М.: Энергия, 1980г. 85 стр.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73813. Культура Цивилизация Будущее человечества 128 KB
  Феномен культуры. Уровень культуры содержание особенности проявляются в объектах материальных и духовных создаваемых людьми в процессе этой деятельности. Понятие культуры означает специфический способ жизнедеятельности человека направленной на преобразование природы общества самого себя и представленной предметами материального и духовного труда. Понятие цивилизация часто используется для обозначения материальной культуры и особенно техникотехнологической основы современные орудия производства технологии компьютерноинформационные...
73814. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ 4.68 MB
  В схемах постоянного тока в которых ток обычно имеет фиксированное значение определяемое сопротивлениями и напряжениями катушки индуктивности обычно имеют лишь незначительный эффект или вообще не имеют никакого эффекта как в нашем случае с использованием идеальной катушки.
73815. Проектирование простейших цифровых электронных схем 390.5 KB
  Проектирование простейших логических схем Протестируем функцию в статическом режиме с подключением на входах и выходах светодиодов. Элемент Шеффера представляет собой полный базис и выполняет функцию ИНЕ. Схемы реализующие функцию при помощи элементов Шеффера. Элемент Вебба представляет собой полный базис и выполняет функцию ИЛИНЕ.
73816. Анализ устройств цифровой электроники на структурном уровне представления в системах моделирования VLSI-SIM и MODELSIM 2.26 MB
  Как видно из результатов моделирования схемы в VLSI-SIM и ModelSim, временные диаграммы совпадают. За исключением небольших скачков, которые наблюдались в VLSI-SIM, а в ModelSim они пропали.
73817. Изучение функционирования триггеров на моделях в системах VLSI_SIM и ModelSim 242 KB
  Как видно из результатов моделирования схемы в VLSI-SIM и ModelSim, временные диаграммы совпадают. Это говорит правильности составленной модели. При моделировании на поведенческом уровне на схеме отсутствуют задержки при переключении элементов.
73818. Учет денежных средств и расчетов 36.07 KB
  Счета раздела «Денежные средства» предназначены для обобщения информации о наличии и движении денежных средств в российской и иностранных валютах, находящихся в кассе, на расчетных, валютных и прочих счетах, открытых на территории РФ и за ее пределами, а также ценных бумаг и денежных документов.
73819. Учет основных средств и нематериальных активов 36.42 KB
  Понятие и классификация ОС и НМА ОС совокупность материально-вещественных ценностей используемых в качестве средств труда и действующих в течение длительного периода времени и утрачивающих свою стоимость по мере их использования в сфере материального производства и непроизводственной сфере. Оценка основных средств и НМА Во всех случаях независимо от ведомственной принадлежности форм собственности и видов деятельности применяется единый принцип оценки основных средств и НМА. В экономике различают 4 оценки ОС и НМА: аморти зация...
73820. Учет финансовых вложений. Понятие, классификация и оценка финансовых вложений 19.22 KB
  Для принятия к БУ активов в качестве ФВ необходимо единовременное выполнение следующих условий: Наличие надлежаще оформленных документов подтверждающих существование права у организации на ФВ и ан получение д с или др.активов вытекающее из этого права; Переход к организации фин.; Способность приносить организации экономические выгоды доход в будущем в форме процентов дивидендов либо прироста их стоимости в виде разницы между ценой продажи погашения ФВ его покупной стоимостью в результате его обмена использования при погашении...
73821. Учет труда и его оплаты 29.23 KB
  Учет труда и его оплаты Нормативная база Федеральный закон от 24 июля 2009 г. Виды формы и системы оплаты труда Существует основная и дополнительная оплата труда. Основная оплата труда оплата начисляемая работникам за отработанное время кол-во и качество выполненных работ; оплата по сдельным расценкам тарифным ставкам окладам премии сдельщикам и повременщикам доплаты в связи с отклонениями от нормальных условий работы за работу в ночное время за сверхурочные за бригадирство оплата простоев не по вине рабочих и т. Дополнительная...