Знакомство с универсальным стендом ЛКТЦ

 

 

Рецензент В. Б. Кочубеева

 

 

Издание утверждено на заседании кафедры РиР

«13» 03 2007 г., протокол № 9

Зав. кафедрой ____________В. В. Лущицкий

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Знакомство с универсальным стендом ЛКТЦ

 

Цель работы: ознакомится с блоками лабораторного стенда ЛКТЦ, выяснить их назначение; изучить органы управления генератора и осциллографа лабораторного стенда ЛКТЦ; приобрести практические навыки работы с генератором и осциллографом лабораторного стенда ЛКТЦ.

 

Домашнее задание

1. Изучить по [1.1] назначение, устройство и принцип действия блоков генератора и осциллографа, органы управления этими блоками и методы измерения тока и напряжения.

2. Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).

3. Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.

 

Вопросы для самопроверки

1. Что называется мгновенным значением ЭДС, напряжения и тока?

2. Какое значение переменного тока принимают за амплитудное?

3. Какой формулой выражается связь между периодом, частотой и длиной волны гармонического колебания?

4. Что называют размахом напряжения и тока?

5. Что называется действующим значением ЭДС, напряжения и тока?

6. Каково соотношение между размахом, максимальным и действующими значениями переменного тока?

7. Приведите примеры источников сигналов.

8. С помощью какого устройства можно получить изображение сигнала?

9. Каким прибором и как можно измерить действующее значение напряжения и тока звуковой частоты?

 

Приборы и оборудование

1. Универсальный стенд ЛКТЦ.

 

Порядок выполнения работы

1. Ответить на вопросы преподавателя по домашнему заданию

2. Изучить конструкцию стенда ЛКТЦ. Найти на рисунках 1.1 – 1.11 и на стенде блоки. Выяснить назначение блоков.

Соблюдать технику безопасности, работая со стендом. Перед включением тумблера «СЕТЬ», «ВКЛ» на блоке питания, убедиться, что остальные тумблеры выключены.

Выключение стенда производится в обратной последовательности. Последним выключается тумблер «СЕТЬ» на блоке питания (рисунок 1.11).

3. Получить на экране осциллографа изображение опорного сигнала синусоидальной формы различной частоты, амплитуды, с разным числом периодов. Для этого:

3.1 На блоке питания включить тумблер: «СЕТЬ», при этом загораются на обоих сторонах блока питания световые индикаторы; тумблер «ГЕНЕРАТОР», при этом загораются индикаторы на блоках Г1, Г2, Г3; тумблер «КОММУТАТОР ОСЦИЛЛОГРАФ», – загорается световой индикатор на блоке «ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР».

3.2 На блоке Г1 тумблер режима работы генератора установить в положение «ВНУТР».

3.3 На блоке Г2 переключатель вида сигналов установить в позицию «» (3-е положение при повороте переключателя по часовой стрелке).

3.4 На блоке Г3 тумблер переключателя пределов вольтметра V1 – в положение «10 В», тумблер переключателя мощности – в положение «НОРМ».

3.5 На блоке электронного коммутатора (ЭК) тумблер «ВХОД Х», который находится в правой части блока ЭК, установить в положение «ВНУТР». Тумблер ступенчатого изменения входного напряжения канала 1, называемый «ОСЛАБЛЕНИЕ» установить в положение «1:10».Тумблер, открывающий вход первого канала переключить в положение «ВНУТР». Тумблер «КАНАЛ 1 и 2» установить в среднее положение, при этом включаются оба вертикальных входа каналов 1 и 2.

3.6 На экране осциллографа получить изображение. С помощью регуляторов «↕» и «↔» вертикальную ось начала координат установить в левой части экрана.

3.7 Поворачивая регулятор «РАСХОЖДЕНИЕ» на блоке ЭК, установить на экране осциллографа изображение первого канала, которое должно находиться в верхней части экрана, а второго канала – в нижней. Поворачивая регулятор «УСИЛ» первого канала, установить такое положение, при котором размах синусоиды занимает четыре клетки.

3.8 Поворачивая регулятор «УСИЛ. Х», установить изображение размером шесть-восемь клеток по горизонтали. С помощью регулятора «↔» установить изображение симметрично относительно краев трубки осциллографа.

3.9 Проверить работу регулятора «РАЗВЕРТКИ» на блоке ЭК. Поворот регулятора должен изменять количество периодов колебаний. Установить регулятором положение, при котором один период занимает четыре клетки по горизонтали.

3.10 Убедиться в том, что при установке переключателя «ВХОД Х» во второе положение «ВНЕШ», на экране вместо изображения синусоиды окажется вертикальная линия. Возвратить переключатель «ВХОД Х» в положение «ВНУТР» Записать положение регуляторов, зарисовать изображения в отчет.

4. Научиться производить тарировку. Определить цену деления клетки по вертикали. Для чего нажать кнопку «ТАРИР» первого канала и одновременно, поворачивая регулятор «ТАРИР. НА ПР.», установить размер сигнала прямоугольной формы в одну клетку, снять показания по верхней шкале вольтметра «V1».

Например, если тарировочный сигнал прямоугольной формы занимает по вертикали одну клетку, а вольтметр при этом показывает 25 делений (2,5 В), то это означает, что цена деления по вертикали составляет 2,5 В/клетку.

5. Получить на экране осциллографа изображение сигнала различной формы. Для этого:

5.1 Соединить внешним приводом гнезда «» на блоке Г1 и гнезда «ВХ. 2» второго канала на блоке ЭК. На экране появится синусоидальное колебание по второму каналу. Регулятором «УСИЛ. 2 КАНАЛА» установить размах синусоиды три клетки.

5.2 Определить цену деления по вертикали второго канала. Записать цену деления и зарисовать изображение в отчет.

5.3 Штекер, включенный в гнездо «» на блоке Г1, переключить в гнездо «», изображение на втором канале превратится в импульсы прямоугольной формы.

5.4 На блоке Г2 переключатель «ПФ» перевести в положение «». Убедится, что с помощью регулятора «ПОДСТРОЙКА 2» можно изменить форму сигнала от треугольной до пилообразной. Зарисовать изображение пилообразной формы с наименьшим размахом в отчет.

5.5 Переключить «КАНАЛ» на ЭК из среднего положения в левое положение «1». На экране останется только изображение первого канала. Зарисовать изображение в отчет.

5.6 Переключить переключатель «КАНАЛ» на ЭК из левого положения «1» в правое положение «2». На экране появится изображение только второго канала. Зарисовать это изображение в отчет.

5.7 Переключатель «КАНАЛ» перевести в левое положение «1».

6. На экране осциллографа получить сигналы различной длительности. Для этого:

6.1 На блоке Г2 переключить «ПФ» перевести в следующее положение «». С помощью регулятора «ПОДСТРОЙКА 2» установить длительность импульса в 2, 4, 8 раз короче периода. Зарисовать эти изображения в отчет.

6.2 На блоке Г2 переключатель «ПФ» перевести в положение «». С помощью регуляторов «ПОДСТРОЙКА 1» и «ПОДСТРОЙКА 2» убедиться, что кривая синусоидальной формы превращается в кривую трапециидальной формы. Зарисовать изображения в отчет.

7 На экране осциллографа получить кривые одно- и двухполупериодного выпрямления. Для этого:

7.1 Переключатель «ПФ» перевести в положение «». С помощью регулятора «ПОДСТРОЙКА 2» изменить форму сигнала от однополупериодной до двухполупериодной. Зарисовать изображения в отчет.

7.2 Переключатель «ПФ» перевести в положение «». Проделать аналогичные п. 7.1 операции и зарисовать изображения в отчет.

7.3 Переключатель «ПФ» перевести в положение «». Изменить форму сигнала регуляторами «ПОДСТРОЙКА 2» и «ПОДСТРОЙКА 1». Зарисовать изображения в отчет.

7.4 Переключатель «КАНАЛ» ЭК установить в среднее положение. Регуляторами «РАСХОЖДЕНИЕ», «↔», «↕» установить наилучшее изображение; регулятором «РАЗВЕРТКА» установить два или три периода сигналов. Зарисовать изображения в отчет.

8 Самостоятельно и поочередно изменять положения регуляторов и переключателей. Запомнить назначение регуляторов. По окончании работы установить регуляторы и переключатели в положения:

– на блоке Г1 тумблер «ГЕНЕРАТОР» - «ВНУТР»;

– на блоке Г2: переключатель «ПФ» в положение 3 «» 2кГц, регуляторы «ПОДСТРОЙКА» до отказа против часовой стрелки;

– на блоке ЭК «ВХОД ПЕРВОГО СИГНАЛА» в положение «ВНУТР»;

– тумблеры «ОСЛАБЛЕНИЕ» - «1:10»;

– тумблер «ВХОД Х» - «ВНУТР».

 

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Схематичный внешний вид стенда с наименованием блоков.

4. Результаты измерений и наблюдений

5. Ответы на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы

1. Нарисовать временные диаграммы пяти переменных напряжений, изменяющиеся по различным законам.

2. Что такое скважность сигналов?

3. Как рассчитать действующее значение напряжения, тока и ЭДС сигналов прямоугольной формы с различными скважностями?

 

Методические указания

Стенд работает как от внутреннего, так и от внешнего генератора, обеспечивает на выходе сигналы следующих форм:

– гармонический с переменной частотой от 200 Гц до 20 кГц (с возможностью расширения до 200 кГц);

– прямоугольный с периодом от 50 мс до 5 мкс;

– треугольный с главным изменением до пилообразного при Т - 500 мкс;

– прямоугольный с переменной скважностью от 2 до 20;

– гармонический с одно- и двухсторонним ограничениями на 25% в каждую сторону;

– однополупериодной с главным изменением до двух полупериодов;

Конструкция стенда приведена на рисунках 1.1 – 1.11.

Задающий генератор Г1 (рисунок 1.5, 1.6) вырабатывает синусоидальное напряжение и напряжение прямоугольной формы частоты 0,2-200 кГц.

Преобразователь сигналов Г2 (рисунок 1.6) позволяет на выходе получить сигнал, указанный на передней панели.

Усилитель мощности Г3 (рисунок 1.7) позволяет получить выходное напряжение сигнала генератора (1 - 10) В.

Блок осциллографа (рисунок 3) позволяет получить на экране изображение входного сигнала задающего генератора (первый электронный луч) и изображение сигнала исследуемой цепи (второй электронный луч).

Многопредельный вольтметр (рисунок 1.8) с автоматическим переключением пределов измерения V2.

Фазометр и вольтметр V3 (рисунок 1.9) позволяют измерить угол сдвига фаз между входным напряжением генератора и током цепи, а также при включении ключа в положение V3 – напряжение (1…10) В.

Электронный коммутатор (рисунок 1.4) позволяет управлять размахом сигнала на экране осциллографа, получать изображение одновременно двух или поочередно каждого сигналов (входного сигнала цепи), изменять расстояние между кривыми на экране осциллографа, изменять частоту развертки.

Блок умножения частоты (рисунок 1.10) позволяет получать на экране осциллографа форму сигнала частоты f, 2f, 3f или суммарный сигнал.

Анализатор спектра (рисунок 1.2) предназначен для получения на экране осциллографа временную и спектральную характеристику сигнала.

Блок активных элементов, содержащий нелинейные элементы и активные элементы (ОУ), позволяет исследовать их работу.

Блок пассивных элементов содержит резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы и позволяет собирать из них различные электрические схемы.

 

Литература

1.1 Добротворский, И.Н. Лабораторный практикум по основам теории цепей /И.Н. Добротворский. − М.: Высшая школа, 1986. – /с. 5…15.

1.2 Методическое руководство к работе.

 

 

Рисунок 1.1 – Лабораторный стенд ЛКТЦ

 

Рисунок 1.2 – Стенд ЛКТЦ

Рисунок 1.3 – Электронно-лучевая трубка	Рисунок 1.4 – Электронный коммутатор
Рисунок 1.5 – Блок генератора	Рисунок 1.6 – Блок генератора
Рисунок 1.7 – Блок генератора	Рисунок 1.8 – Многопредельный вольтметр
Рисунок 1.9 – Электронный фазометр	Рисунок 1.10 – Блок умножения частоты

 

Рисунок 1.11 – Блок питания

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2