3. Подготовка к проведению экспериментов

3.1. Выбрать принципиальную схему преобразователя, рассчитать его элементы. Операционные усилители использовать типов КР574УД1 или КР140УД8. Цоколевка указанных микросхем одинакова и имеет следующий вид:

№ вывода	1	2	3	4	5	6	7	8
Назначение	Баланс	Инвертир. вход	Неинвертир. вход	-UПИТ	Баланс	Выход	+UПИТ	Не использ.

3.2. Принципиальную схему преобразователя и выполненный расчет представить преподавателю на проверку.

3.3. Изучить порядок применения контрольно - измерительных приборов по их описаниям. Собрать схему для проведения экспериментов по рис. 2. На схеме приборы обозначены: З.Г. – звуковой генератор; V – вольтметр; O – осциллограф. Стрелки у вольтметра и осциллографа на схеме показывают места подключения приборов на входе и выходе преобразователя.

З.Г.

Исследуемая

схема

O

2000 пФ

V

С_Н

2000 пФ

R1

R_Н

Рис. 2. Принципиальная схема экспериментальной установки

3.4. Назначение элементов во входной и выходной цепях:

- R1 является имитатором внутреннего сопротивления датчика и его номинал должен приближаться к указанному в п. 2.2 номиналу сопротивления датчика; входная емкость линии связи имитируется емкостью 2000 пФ.

- R_Н и С_Н имитируют соответственно сопротивление и емкость нагрузки преобразователя.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

4.1. Смонтировать схемы преобразователя и экспериментальной установки. Представить собранные схемы на проверку преподавателю или лаборанту. С их разрешения включить контрольно – измерительные приборы и прогреть их в течение 15 – 20 минут.

2. Подключить питание к макету преобразователя в следующем порядке: сначала подключается нулевой провод и к этой же клемме присоединяется заземляющий провод (для обеспечения общего нулевого потенциала с контрольно – измерительными приборами), а затем подключаются провода питания микросхем (+U_П и –U_П).

3. По показаниям осциллографа убедиться, что положительное и отрицательное напряжения величиной порядка 9В поступают на микросхемы макета. В случае отсутствия напряжений на соответствующих шинах макета, проверить их наличие на входных клеммах. Наличие напряжений на входных клеммах означает, что неверно выбрана полярность питающих напряжений. В этом случае необходимо поменять местами провода, подводящие питающие напряжения. В случае отсутствия питающих напряжений на входных клеммах необходимо остановить все работы и обратиться к преподавателю или лаборанту.

4. Определение порога срабатывания преобразователя

   1. Установить на звуковом генераторе частоту выходного сигнала равной 20Гц; амплитуду выходного сигнала порядка 30 мВ по показанию осциллографа или вольтметра. При измерении входного сигнала вольтметром необходимо учитывать, что он показывает действующее значение напряжения, которое в 1,41 раза меньше амплитудного.

4.4.2. Подключить осциллограф к выходу преобразователя. Проверить наличие на выходе преобразователя импульсов с частотой следования входного сигнала. Если импульсы отсутствуют необходимо повысить частоту входного сигнала до 100 Гц, амплитуду до 100 мВ и вновь проверить наличие импульсов на выходе схемы. Если появятся импульсы с частотой входного сигнала, то необходимо проверить правильность расчета и реальные номиналы сопротивлений R2 и R3 преобразователя. Если импульсы не появятся - необходимо проверить работоспособность и правильность монтажа элементов схем. После наладки схем возвратить сигнал звукового генератора к частоте 20 Гц и амплитуде 30 мВ.

4.4.3. Контролируя сигнал на выходе преобразователя по осциллографу, уменьшать амплитуду входного сигнала до тех пор, пока не появятся провалы в последовательности выходных импульсов. После этого плавно увеличивая амплитуду входного сигнала, добиться восстановления периодичности выходных импульсов. Замеренная амплитуда входного сигнала будет являться порогом срабатывания на частоте 20 Гц.

2. Определение частотной зависимости порога срабатывания преобразователя

   1. Устанавливая последовательно на звуковом генераторе частоты сигналов 100; 200; 300; 400 Гц, повторить операции п. 4.4.

   2. Построить график зависимости порога срабатывания преобразователя от частоты входного сигнала.

3. Определение крутизны выходных импульсов

4.6.1. Установить на генераторе частоту выходного сигнала равную 400 Гц и амплитуду выше порога срабатывания. По осциллографу оценить крутизну переднего фронта выходных импульсов.

4.6.2. Параллельно сопротивлению R3 преобразователя подключить конденсатор емкостью 70 – 120 пФ и повторить операции п. 4.6.1.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

принципиальную схему преобразователя и экспериментальной установки с номиналами всех элементов;

таблицы с исходными результатами измерений;

график частотной зависимости порога срабатывания преобразователя;

вывод о соответствии или несоответствии экспериментально полученных параметров преобразователя предъявленным к нему требованиям.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ СИГНАЛА ИНДУКТИВНОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ

1. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1.1. Лабораторная работа проводится на лабораторном стенде, в состав которого входят:

- макет печатной платы, на которой монтируется преобразователь;

• контрольно – измерительные приборы (осциллограф, звуковой генератор и т.д.);

• паяльник;

• коммутационные устройства (розетки для подключения электропитания контрольно – измерительных приборов и паяльника, заземляющие устройства и т.д.).

2. К лабораторному стенду (к розеткам питания) подведена электрическая сеть питания напряжением 220В, представляющая серьезную угрозу здоровью и жизни человеку. Поэтому, во избежание поражением электрическим током, необходимо строго руководствоваться изложенными ниже требованиями по технике безопасности.

3. Запрещается выполнять какие-либо действия на лабораторном стенде до допуска студента к работе преподавателем или лаборантом.

4. Перед началом любых операций по подключению контрольно – измерительных приборов к розеткам питания убедиться, что приборы надежно заземлены.

5. Любые операции соединения проводов или пайки элементов с напряжением питания свыше 36В (кроме стандартных щупов и соединительных элементов контрольно – измерительных приборов) должны выполняться только при отключенном электропитании.

6. Лабораторные установки и приборы запрещается включать без разрешения преподавателя или лаборанта.

7. При обнаружении любых неисправностей (нарушение изоляции проводников, искрение в контактах или аппаратуре и т.д.) прекратить любые работы на лабораторном стенде и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

8. Паяльники питаются безопасным напряжением. Однако попадание горячего припоя на тело человека, как и прикосновение к горячей части паяльника, вызывает термический ожог. Поэтому паяльник должен всегда лежать на специальной подставке, а детали или провода при пайке должны удерживаться в заданном положении пинцетом. Запрещается проводить пайку деталей или проводов, удерживая их на весу.

9. Перед включением приборов регулирующие органы должны быть установлены так, чтобы после включения сигнал с генератора был минимальной амплитуды, а диапазон измерения вольтметра и осциллографа максимальный или близкий к нему.

10. Отключение приборов производится в порядке, обратном включению: сначала выключается прибор, потом шнур питания вынимается из розетки и, наконец (если необходимо), отключается заземление.

2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

2.1. Индуктивный датчик давления используется для измерения статико-динамического давления. Другими словами, сигнал на выходе датчика характеризует как статическое давление (усредненная за большой интервал времени его часть), так и быстрые пульсации давления. В простейшем случае датчик представляет собой корпус с закрепленной катушкой индуктивности, сердечник которой находится на малом расстоянии от мембраны, воспринимающей давление. При воздействии давления на мембрану изменяется величина зазора между мембраной и сердечником катушки, что приводит к изменению величины индуктивности. Индуктивность датчика входит в мостовую схему как одно из плеч. Мостовая схема запитывается высокочастотным синусоидальным сигналом и в исходном состоянии (когда на мембрану не воздействует избыточное давление) находится в равновесии, т. е. выходной сигнал равен нулю.

При воздействии на мембрану переменного давления мост выходит из равновесия и на выходе появляется высокочастотный сигнал с амплитудной модуляцией. Задача преобразователя сигнала – демодулировать амплитудно – модулированный сигнал в сигнал постоянного тока.