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

8147. Реконструкция моторного участка МУ ПАТП-7 г.Омска 15.49 MB
  Тема данного проекта - реконструкция моторного участка МУ ПАТП-7г.Омска. Основными задачами современного развития автомобильного транспорта Перечисленные мероприятия ведут к снижению себестоимости перевозок, затрат на обслуживание и ремонт подвижного состава...
8148. Управление электрохозяйством предприятий 679.68 KB
  Рассмотрены структура, организация и комплексная система управления электрохозяйством предприятий (организаций) в соответствии с требованиями законодательных, правовых и подзаконных актов, норм и правил работы в электроустановках. Приведен необходим...
8149. Моделирование систем. Учебное пособие 1011.5 KB
  Учебное пособие соответствует программе семестрового курса лекций по моделированию систем. Содержит общие сведения о моделировании систем, рассмотрены математические схемы моделирования, а также формализация и алгоритмизация процесса функционировани...
8150. Тяговый расчет автомобиля и определение его эксплуатационных характеристик 509 KB
  Задачей тягового расчета является определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства автомобиля и его топливную экономичность в заданных условиях эксплуатации. При проведении...
8151. Разработка обобщенной структурной схемы системы связи для передачи непрерывных сообщений дискретными сигналами 470.5 KB
  Введение Теория электрической связи (ТЭС) является неотъемлемой частью общей теории связи и представляет собой единую научную дисциплину, основу которой составляют: теория сигналов, теория помехоустойчивости и теория информации. Принципы и методы ку...
8152. Технологический процесс производства заготовок валов диаметром не ниже 150 мм 254.42 KB
  Вариант 1 Опишите технологический процесс производства заготовок валов диаметром не ниже 150 мм. Вал ответственного назначения. Для изготовления наиболее ответственных деталей, для которых требуется материал особой прочности в крупных сечениях, испо...
8153. Разработка структурной схемы системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов 529 KB
  Задание - Разработать структурную схему системы связи, предназначенной для передачи данных и передачи аналоговых сигналов методом ИКМ для заданного вида модуляции и способа приема сигналов. Рассчитать ...