Подготовка к работе

1. Повторить по конспекту лекций и литературе свойства элементов цепи, способы измерения напряжения и силы тока, параметры и свойства линейных однородных цепей.

2. Прочитать в данных методических указаниях и пособии [4] описание рабочей станции NI ELVIS, состав и возможности ее аппаратного и программного обеспечения.

3. Ознакомиться с изложенной далее последовательностью проведения лабораторной работы, правилами обработки результатов и оформления отчета.

Задание на работу

1. Измерить с помощью виртуального мультиметра параметры предложенных элементов цепи.

2. Оценить значения параметров сигналов, вырабатываемых функциональным генератором, с помощью виртуального осциллоскопа.

Последовательность выполнения работы

Упражнение 1. Измерение значений параметров элементов

Порядок выполнения работы

1.1. Включите рабочую станцию NI ELVIS, нажав клавишу на ее задней стенке. При этом должен начать светиться индикатор «SYSTEM POWER».

1.2. Запустите программную среду NI ELVIS. Для этого выполните следующую последовательность операций на рабочем столе компьютера (экране монитора):

Пуск (Start) > Программы (Programs) > National Instruments > NI ELVIS 2.0 > NI ELVIS.

Тогда на экране возникнет меню (палитра) загрузчика виртуальных приборов NI ELVIS Instrument Launcher и табло Initializing, на котором бегущей строкой отражается ход процесса инициализации. Дождитесь окончания процесса.

Внимание! Не перепутайте опцию National Instruments в указанной директории с похожей опцией National Instruments LabVIEW 7.0!

1.3. После инициализации установите курсор на строку меню «Digital Multimeter» т.е. «Цифровой мультиметр». Щелкнув мышью, выведите на экран изображение передней панели виртуального мультиметра.

Проверьте или установите самостоятельно переключатель «MANUAL» на субпанели «Function Generator» рабочей станции в положение «Auto» (ручка переключателя – вниз), т.е. установите режим программного управления мультиметра.

1.4. Вставьте два монтажных проводника концами типа «банан» в гнезда мультиметра «Current HI» и «Current LO»,находящиеся на передней панели рабочей станции.

1.5. Присоедините монтажные проводники к гнездам резистора R₅ на панели лабораторного макета.

– Щелчком мыши на клавише переключателя выбора функции «Function» мультиметра выберите режим измерения сопротивлений. Аналогично, используя изображение переключателя «Range» на передней панели виртуального прибора, выберите диапазон измерений. Затем запустите омметр щелчком мыши по клавише «Run». На экране виртуального прибора появится измеренное значение. Запишите полученный результат и занесите в табл. 1.1.

Примечание. Диапазоны измерения сопротивления –- в четырех шкалах, от 5 Ом до 3 Мом.

1.6. Повторите измерения по методу, изложенному в п. 1.5, для нахождения сопротивления резисторов R₆, R₇, R₈.

1.7. Присоедините проводники к гнездам конденсатора C₄. Щелкая мышью над клавишей « » мультиметра, выберите режим измерения емкостей. Кнопку «Electrolytic» не нажимайте. С помощью клавиши «Run» запустите виртуальный прибор. Запишите измеренное значение емкости, сравните его с номиналом и занесите в табл. 1.1.

Примечание. Диапазоны измерения емкости – 500 nФ (500, Ор), 500 нФ (500, Оn), 500 мкФ (500, Ом). Минимальная измеряемая емкость – 50 nФ. При измерении емкости в микрофарадах на табло высвечивается символ «uF»

1.8. Повторите измерения по методике, изложенной в п. 1.7, для нахождения емкостей конденсаторов С₅ и С₆.

1.9. Теперь подключите провода мультиметра к катушке индуктивности L₁. Используя клавиши « » и «Run», проведите измерение индуктивности. Отметьте измеренное значение в табл. 1.1.

Примечание. Диапазон измерения индуктивностей – от 100 мкГн. При измерении индуктивности в микрогенри на табло высвечивается символ «uH».

1.10. Повторите измерения по методике, изложенной в п. 1.9, для нахождения индуктивности индуктора L₂. Занесите результаты в табл. 1.1.

Таблица 1.1

	Параметр
	R5, Ом	R6, Ом	R7, Ом	R8, Ом	С4, нФ	С5, нФ	С6, нФ	L1, мГн	L2, мГн
Измеренное значение

Примечание. Запишите результаты , собранные в табл. 1.1, в свой конспект. Они понадобятся для выполнения следующих лабораторных работ.

1.11. Выньте проводники из гнезд «Current HI» и «Current LO». Выключите мультиметр щелчком мыши на значке его лицевой панели.

Упражнение 2. Определение параметров гармонических сигналов,

вырабатываемых функциональным генератором

2.1. Выберите режим ручного управления регулируемым генератором стандартных сигналов (функциональным генератором FGEN). Для этого ручкой переключателя режима управления генератором, находящейся на подпанели «Functional Generator» рабочей станции, установите режим «Manual». Это режим непосредственного управления генератором с рабочей станции.

Признак перехода генератора в режим непосредственного, ручного управления – свечение индикатора «Manual» на передней панели станции.

2.2. С помощью соответствующего переключателя рабочей станции «Function Selector» установите режим гармонических колебаний (верхнее положение ручки). Переключателем «Range» выберите диапазон частот «50 Hz». Ручки плавной регулировки частоты «Fine Frequency» и уровня сигнала генератора «Amplitude» установите около среднего положения (белой риской вверх).

2.3. Выберите из палитры виртуальных приборов Instrument Launchers позицию «Oscilloscope».

После щелчка мыши над этой позицией на экране появится изображение передней панели виртуального осциллоскопа Osc.

Примечание. Одна из особенностей применяемого осциллоскопа Osc состоит в том, что нет необходимости подключать его к генератору FGEN с помощью дополнительных проводников. Нужное соединение произойдет, если выбрать в раскрывающихся списках (меню) «Source» («Источник сигнала») запись «FGEN FUNC OUT».

2.4. Щелкая мышкой на кнопке списка «Source» подпанели «Channel A» (т.е. «Источник сигнала, подключенный ко входу А осциллоскопа») выберите в выпадающем меню запись «FGEN FUNC OUT». При этом канал А виртуального осциллоскопа Osc будет подключен к выходу генератора FGEN без применения дополнительных проводов.

2.5. Установите режим внешней синхронизации осциллоскопа от сигнала генератора FGEN. Для этого мышью установите в списке «Source» субпанели «TRIGGER» («Синхронизация» или «Запуск») значение «SYNC OUT».

В меню выбора типа синхронизации «Type» установите значение «Digital».

2.6. Запустите осциллоскоп Osc щелчком мыши над клавишей «Run», расположенной под экраном этого виртуального прибора.

Включите канал А щелчком на клавише «Display» на субпанели этого канала. При этом на экране должно появиться изображение сигнала генератора.

2.7. С помощью счетчика выбора масштаба амплитуд «Scale» и находящейся рядом ручки плавной регулировки размера изображения, находящейся на субпанели канала А под заголовком «VERTICAL», подберите размер изображения по вертикали, чтобы оно занимало большую часть экрана прибора.

Оперируя клавишей диапазонов времени развертки и ручкой плавной регулировки, находящимися на субпанели «TIMEBASE», выберите скорость развертки изображения по горизонтали такую, чтобы на экране поместился, как минимум, один период рассматриваемого сигнала.

2.8. Для того чтобы запускать развертку осциллоскопа от возрастающего или убывающего уровня сигнала, применяйте клавишу «Slope» («Крутизна») субпанели «TRIGGER».

2.9. Оцените амплитуду, период и циклическую частоту сигнала «по клеточкам», учитывая положения ручек управления временем (частотой) развертки осциллоскопа «TIMEBASE». Измерьте параметры наблюдаемого колебания. Для этого «нажмите» клавишу «MEAS» («Измерение», Measurement) на субпанели канала А. Тогда в нижней части экрана осциллоскопа в строке «CHA Meas» появятся действующее значение RMS, размах (удвоенная амплитуда сигнала) V_р-р и его циклическая частота F_req.

2.10. Измерения выбранных мгновенных значений наблюдаемого сигнала и временных интервалов можно произвести с помощью одного или пары курсоров, выводимых на экран осциллоскопа. Установите на субпанели «CURSORS» с помощью кнопок меню «С1» и «С2» значения «СН А». Включите курсоры переводом клавиши на той же субпанели в положение «ON». Найдите один из курсоров на экране. Признак захвата курсора – изменение вида курсора мыши на крестик « ».

Перемещая мышью (при нажатой левой клавише) любой из курсоров по экрану осциллоскопа следите за значениями параметров, наблюдаемыми в строке «Cursors» под осциллограммой сигнала.

Примечание. При перемещении курсора по экрану движется вертикальная штриховая линия, выделяющая сечение сигнала. На ней указан номер курсора CN.

Сравните значение амплитуды сигнала, выделенное курсором, с тем, что получено с помощью клавиш «MEAS». Занесите новый результат в табл. 1.2.

Найдите с помощью двух курсоров период наблюдаемого сигнала. Вычислите циклическую частоту и сравните ее со значением, полученным в режиме «MEAS». Запишите вычисленное значение в табл. 1.2.

2.11. Вращая ручки и нажимая клавиши управления функциональным генератором FGEN, изменяйте амплитуду и частоту его сигнала. Следите за изображением на экране осциллоскопа. Применяя органы управления осциллоскопом, добивайтесь получения устойчивого разборчивого изображения, занимающего большую часть экрана.

Применяя клавишу «MEAS» произведите 4-5 измерений амплитуды и частоты сигнала. Проследите за связью между положениями органов управления генератором и результатами измерений.

Упражнение 3. Определение параметров прямоугольного колебания

(меандра)

3.1. С помощью клавиши « » на передней панели рабочей станции установите режим прямоугольных колебаний генератора FGEN. Выберите диапазон частот генератора «50 Hz».

3.2. Повторите выполнение пунктов 2.6….2.11.

Упражнение 4. Определение параметров треугольного колебания

4.1. С помощью клавиши « » на передней панели рабочей станции установите режим треугольных (пилообразных) колебаний генератора FGEN.

4.2. Повторите выполнение пунктов 2.6….2.11.