Жалпы түсініктер
Тұрақты кернеуі бар сандық вольтметрлер
жүктеу/скачать 0,85 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- . Шифрды жай жазуға айналдырушының (дешифратор)
- 9.2 Айнымалы кернеуі бар сандық вольтметрлер
| 9.1 Тұрақты кернеуі бар сандық вольтметрлер
Тұрақты кернеуі бар вольтметрдің жалпы құрылымдық сызбасы 9.1 суретте көрсетілген. Аналогтық сандық түрлендіруші АСТ (АЦП) аналогтық кернеуді сандық кодқа түрлендіреді. Шифрды жай жазуға айналдырушының (дешифратор) шығуындағы дабыл әртүрлі болуы мүмкін, оның түрі пайдаланылатын индикаторға байланысты болады (анодты-символдық, жеті сегментті немесе матрицалық). ССҚ (ЦОУ) — сандық санау қондырғысы. Белгіні ААҚ (УАО) — белгіні автоматты анықтау қондырғысы, онда компараторлар пайдаланылады. Шекті ААҚ Кіру қонд. Белгіні ААҚ АСТ ССҚ 9.1 сурет. Тұрақты кернеуі бар сандық вольтметрдің құрылымдық сызбасы 9.2 Айнымалы кернеуі бар сандық вольтметрлер Электрлік дабылдар (кернеу немесе ток) u(t) лездік, U орташа (периодтық дабыл үшін U0 тұрақты құрамдас бөлігі бар), U в орташа жазылыңқы, U орташа квадратты (әрекеттегі, тиімді) және Uм шарықтаулы (периодты дабылдар үшін амплитудалық) мәндерімен сипатталады (1 сурет). Дәл осы сияқты ток үшін де: i(t), Iор, I0, Iор. в, І, Ім. Кернеудің (токтың) барлық мәндері тиісті вольтметрмен (амперметрмен) немесе аналогтық-сандық түрлендірушінің (АСТ) көмегімен анықталуы мүмкін. Сонымен қатар, кернеудің лездік мәндерін осциллографтан бақылауға және оларды осциллограмма бойынша әрбір кез үшін анықауға болады. 9.2 сурет - Периодты бір полярлы (а), алуан полярлы симметриялы емес (б) және симметриялы (в) сигналдардың айнымалы кернеуін анықтау Кернеудің орташа мәні бір немесе бірнеше период ішіндегі лездік мәндердің орташа арифметикасы болып табылады. , мұндағы n = 1,2,3… . Уақыт осьіне қатысты симметриялық кернеулер үшін Uорт= 0, сондықтан негізінен орташа жазылыңқы мәні – кернеудің лездік мәндері модулінің орташа мәнін қолданады. . Өнеркәсіпте шығарылатын, орташа мәнді вольтметр деген атауы бар барлық вольтметрлер орташа жазылыңқы мәндерді өлшейді. Бұл, тәжірибеде кернеуді өлшеу кезінде көп жағдайда орташа мәні нольге тең болатын симметриялық дабылдар өлшенетіндігіне байланысты. Кернеудің орташа квадратты (әрекеттегі, тиімді) мәні . Берілген формулаларда кернеудің өлшеу жүргізілетін периодтарының саны бүтін болуы керек деп көрсетілген. Шынымен де, егер бұл шарт орындалатын болса, өлшеу нәтижесі кез-келген интервал үшін әділ және өлшеу уақытының басталуына тәуелді емес. Uм шарықтау мәні (үйлесімді дабыл үшін амплитудалық) – өлшеу уақытындағы (период немесе жарты период ішіндегі) кернеудің ең үлкен лездік мәні. Әртүрлі полярлы симметриялы емес қисық кернеулерде оң немесе теріс шарықтау мәндеріне бөлінеді. Кернеу өзгеруінің әрбір заңына (лездік мәндердің қисық формасына) кернеудің амплитудалық, орташа квадратты және орташа мәндерінің арасындағы белгілі бір мөлшердің қатынастары тән. Бұл қатынастар амплитуда коэффициентімен және форма коэффициентімен бағаланады. Өлшегіш түрлендіргіш жұмысының және аспап шкаласы бөліктерінің жұмыс режиміне қарай оның көрсеткіштері өлшенетін кернеудің орташа, орташа квадратты немесе шарықтау (амплитудалық) мәндеріне сәйкес болуы мүмкін. Өлшенетін параметрлерге сәйкес вольтметрлер мен амперметрлерді амплитудалық (шарықтау), орташа квадратты, орташа жазылыңқы, орташа мәнді деп бөледі. Тәжірибеде көбінесе кернеудің орташа квадратты мәндерін өлшеу қажеттігіне байланысты, көптеген вольтметрлердегі шкалалардың бөліктерін да, импульстан басқасын,синусоидалы кернеудің орташа квадратты мәндерінде сәйкес шығарады. Алайда өлшенетін кернеудің қисық сызығының формасы мен kа және kф коэффициенттері белгілі болса, кернеудің бір параметрі бойынша басқа екі параметрін анықтауға болады. Синусоидты кернеулердің осындай вольтметрлерімен өлшеу кезінде кернеу параметрлерінің басқа есептеулерін тікелей төмендегі формулалар бойынша жүргізуге болады: и . Ал егер мұндай вольтметрлермен синусоидалы емес кернеулер өлшенетін болса, мұндай аспаптардың көрсеткіштері қайта бағалануы тиіс, ал көрсетулерге өлшенетін дабыл үшін және мәндеріне сәйкес түзетулер енгізілуі тиіс.Өлшенетін дабылдың формасы белгісіз болса немесе ол белгілі болып, бірақ kф және kа анықтау мүмкін болмаса (мысалы, дабылдың формасы – бұрмаланған үш бұрышты дабыл), онда бұл өлшеулер кезінде өлшенетін кернеу формасының синусоидалы айырмашылығына байланысты қосымша қателіктер туындауы сөзсіз. Бұл қателік 20% және одан да көп болуы мүмкін А йнымалы кернеуді алдын ала тұрақтыға түрлендіре отырып, өлшеуге болады. Тұрақты кернеуі бар сандық вольтметрлерді біз жоғарыда қарастырып өттік. Мұндай өлшегіштің қарапайымдандырылған құрылымдық сызбасы 9.3 суретте көрсетілген. 9.3 сурет - Айнымалы токтын сандық вольтметрлік құрылымдық сызбасы Мұндай сандық вольтметрдің негізгі қателігі аналогтық бөлікте анықталатын болады. Вольтметрдің орташа квадратты (әрекеттегі) мәнінің көрсеткіштері өлшенетін дабылдың қисық сызығының кез-келген формасында кернеудің орташа квадратты мәніне тең болуы үшін айнымалы кернеуді тұрақтыға түрлендіргіш келесі тәуелділікке сәйкес түрлендіру жасалуы тиіс. . Олай болса, уақыттың әр сәтінде өлшенетін кернеудің u(t) лездік мәндерін квадратқа шығару керек, одан кейін бұл кернеуді бүтін санынын интегралын шығарып, квадратты түбірін табу керек. Нәтижесінде кернеудің орташа квадратты мәнін аламыз. Осы операцияларды жүзеге асыратын түрлендіргіштердің функционалдық сызбасы 9.4 суретте көрсетілген. Квадраттаушы Интеграл даушы Түбір шығарушы жүйе Тұрақты кернеуді күшейткіш квадраттаушы 9.4 сурет - Айнымалы кернеуді тұрақтыға орташа квадратты мәндері бойынша түрлендіргіштің функционалдық сызбасы Ашық кіруі бар амплитудалық түрлендіргіштерде конденсатор кіру кернеуінің ең үлкен оң мәніне дейін (диодтың осы қосылуы кезінде), кіруде осы б) кернеудің оң жартылай толқыны әсер ететін жағдайда, VD ашық диод арқылы зарядталады. Түрлендіргіштің кіруіне теріс жартылай толқын салынған болса, VD диоды жабық болады. Конденсатордағы кернеудің соғуы болғанда, ашық диод кезінде оның аздап зарядталуымен, ал болғанда жабық диод кезінде R резисторы арқылы оның зарядымен түсіндіріледі. Түрлендіргіштің шығуындағы кернеудің соғуы аз болуы үшін С сыйымдылықтың тұрақты заряды төмендегідей болуы қажет: , мұндағы – ашық диодтың кедергісі; – өлшенетін кернеудің жоғарғы жиілігі, сондай-ақ разрядтың тұрақтысы: , мұндағы – өлшенетін кернеудің төменгі жиілігі. Бұл ретте шығу кернеуінің орташа мәні: . Ашық кіруі бар амплитудалық түрлендіргіштердің ерекшелігі кіру дабылының тұрақты құрамдас бөлігіне шағылысатындығында. Мысалы, кіру дабылында тұрақты құрамдас бөлігі болған кезде, түрлендіргіштің шығу кернеуі төмендегідей: . Өнеркәсіпте шығарылатын амплитудалық мәндердің вольтметрлерінде көбінесе жабық кіруі бар түрлендіргіштің сызбасы қолданылады (9.6 сурет). 9.6 сурет - Жабық кіруі бар амплитудалық мәндер түрлендіргішінің сызбасы Жұмыс шарттары мен сызбада өтетін барлық процестер ашық кіруі бар түрлендіргіште өтетін процестерге ұқсас келеді. Айырмашылығы, шығу кернеуі VD диодынан алынып тастайды, мұнда үлкен айнымалы құрамдас бөлік бар, сондықтан мұндай түрлендіргіштерде төменгі жиіліктердің фильтрі орнатылады. Екінші, тағы бір маңызды айырмашылығы, бұл түрлендіргіштер кіру дабылының тұрақты құрамдас бөлігіне сезімтал келмейді. Тіпті, кіру дабылында тұрақты құрамдас бөлік болған кезде, түрлендіргіштің шығу кернеуі тек қана айнымалы құрамдас бөліктің амплитудалық мәніне тең болады. 10 R, C, L ПАРАМЕТРЛЕРІНІҢ САНДЫҚ ӨЛШЕГІШТЕРІ Өлшегіш белдіктер электрлік тізбектің: кедергілер, индукциялығы, сыйымдылығы сияқты элементтерінің, яғни пассив электрлі шамалардың параметрлерін өлшеуге арналған. Олай болса, оларды белсендіру қажет, оның нәтижесінде пассив шамалар актив шамаларға - их кернеуге немесе Ix токқа түрленеді. Белсендіру кезінде өлшеу нысанына қосымша қорек көзінен қуат беріледі. Дәл осылайша, теңестірілген белсенді шамалар да қалыптасады. Белсенді шаманың түріне қарай теңдестірудің контурын немесе торабын жасайды. Нәтижесінде, 10.1 суретте көрсетілген құрылымдық сызбаны алады. Қорек көзі Салыс тыру элементі Қорек көзі Басқару сызбасы 10.1 сурет - Көрсетілген белдікті теңдестіру шарты , мұндағы – кешенді кедергілер. өлшенетін болсын, онда теңдеуінен белдік теңдестіру күйіне кедергілерінің кез-келгенін немесе олардың екеуін, немесе барлығын бірге өзгерту арқылы келтірілетіндігін көреміз. 10.2 сурет - Белдіктің сызбасы Айнымалы токтың белдіктерін теңестіру модуль бойынша ғана емес, сонымен бірге фаза бойынша да жүзеге асырылады. Егер белдік тұрақты токпен жұмыс істесе, теңдеу төмендегідей болады: мұндағы – тұрақты токтың кедергілері. Белдіктер автоматтандырылуы мүмкін. Токтарды теңдестіретін белдіктердің негізгі артықшылығы тепе-теңдік индикаторының, қорек көзінің және кейбір иіндердің ортақ нүктесі болатындығында. Ортақ нүктені тұйықтау сызбалардың бөгеттерден қорғанысын арттыруға және оларды жиілік диапазонының кең ауқымында пайдалануға мүмкіндік береді. Оларды кешенді кедергілерді өлшеуге ғана қолдануға болады. Өлшеудің сандық әдісі өлшенетін параметрді уақыттық интервалға ұқсас түрлендіруге және оны алдағы уақытта сандық тәсілмен өлшеуге болатындығында. Белсенді кедергілер мен сыйымдылықтарды өлшеу үшін түрлендіру конденсатордың қайталанбайтын разрядтарының негізінде жүзеге асырылады. Түрлендіргіштің жұмыс істеуінің қағидаты конденсатор разряды тізбегінің тұрақты уақытын белсенді кедергі арқылы анықтауға негізделген. Үлгі элементі ретінде резисторды, не болмаса конденсаторды таңдайды. Сыйымдылықтың электронды-есептеу өлшегішінің құрылымдық сызбасы (11,3 сурет) екі бөліктен: өлшеу түрлендіргіші мен уақыттық интервалдың өлшеуішінен тұрады. Уақыт интервалының сандық өлшеуіші 10.3 сурет - Сыйымдылықты электронды-есептеу өлшегішінің құрылымдық сызбасы Бастапқы күйінде S1 кілті 1 жағдайда болады, ал Сx конденсатор Е тұрақтандырылған кернеуге дейін зарядталған. Өлшеу басы басқару қондырғысынан беріледі, оның дабылымен кілт 2 жағдайына ауыстырылады да, конденсатордың Rобр резисторы арқылы экспоненциалдық заң бойынша разряды басталады. . Бұл кернеу салыстырушы қондырғының кіруіне келеді, оның екінші бір кіруіне салмақ түскен кернеуі кіреді, мұндағы e = 2,7172… кернеудің тепе-теңдік кезінде салыстырушы қондырғы импульс өндіреді, ол конденсатор разрядының басынан уақыт интервалындағы қашықтықта орналасқан. Осылайша, сыйымдылықты өлшеу конденсатордың разряд басымен берілген басқару қондырғысынан және салыстыру қондырғысының интервалды импульсымен түйістіріледі. Бастапқы импульспен бір мезгілде басқару қондырғысы уақыттық интервалдардың сандық өлшеуішінің көрсеткішін нольге апаратын импульс шығаруды орындайды. Сыйымдылықты өлшеу қателігі келесі құрамдас бөліктерден тұрады: салыстырушы қондырғының істен шығу шегінің тұрақсыздығы, үлгілі кедергінің қателігі, сандық өлшеуіштің қателігі. Тәжірибе жүзінде барлық қателік кіші есептеу разрядының 1 (бірлік) өлшеу шегінің шамамен 1% құрайды. Өлшенетін сыйымдылықтардың шамасы 100 пФ – 100 мкФ шегінде. Аспапты сондай-ақ белсенді кедергілерді өлшеуге де пайдалануға болады. Бұл үшін Cx орнына конденсатор орнату ғана қажет, ал өлшенетін резисторды Rобр қосу қажет. Әдебиеттер 1 Кончаловский. В.Ю .Цифровые измерительные устройства. –М.: Энергоатомиздат, 1985. 2 Шляндин. В.М.Цифровые измерительные устройства. –М.: Высшая школа, 1985. 3.Орнатский. П.П Автоматические измерения и приборы. Киев. Вища школа, 1986. 4 Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. –М: Высшая школа, 1985. 5 Федорков Б.Г. и др. Микросхемы ЦАП и АЦП: Функционирование, параметры, применение. –М.: Энергоатомиздат, 1990. 6 Измерения в электронике: Справочник. Под ред. В.А.Кузнецова. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 7 Мелик А.М., Шахназаров и др. Измерительные приборы со встроенными микропроцессорами. Энергоатомиздат. –М.: 1985. 8 Алиев Т.М.. Измерительная техника. –М.: Высшая школа, 1991. 9 Мирский Г.Я. Электронные измерения. –М:. Радио и связь, 1985. жүктеу/скачать 0,85 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|