Измеритель параметров R,L,C

Прибор Е7-22 (блок 533) предназначен для измерения параметров элементов электрических цепей: электрического сопротивления, индуктивности и емкости.

Внешний вид лицевой панели прибора Е7-22 приведен на рис. 2.2.

Подробное описание порядка работы с прибором и расчета погрешности результата измерения приведены в руководстве по эксплуатации «Цифровой измеритель иммитанса Е7-22», входящем в комплект прибора. Ниже приведены лишь основные сведения, необходимые для выполнения измерений.

ПОДАВАТЬ НАПРЯЖЕНИЕ

НА ВХОД ПРИБОРА

ЗАПРЕЩЕНО!

Рисунок 2.2 - Лицевая панель блока 533 с прибором Е7-22

Включение прибора. Подключите блок питания 224.1 к разъему на верхней стороне корпуса прибора Е7-22. Вилку блока питания подключите к свободной розетке однофазного источника питания (218). Если прибор не включился, кратковременно нажмите левую верхнюю кнопку на лицевой панели прибора - . Схема электрическая соединений приведена на рисунке

1.4.2. В качестве примера на рисунке 2.3 показано подключение конденсатора при измерении емкости.

Рисунок 2.3 - Схема электрическая соединений для измерения параметров элементов электрических цепей прибором Е7-22

Основные элементы управления прибором.

Кнопка «ЧАСТ» («Frequency») задает частоту, на которой будут выполняться измерения. Последовательные нажатия на кнопку переключают частоту 120 Гц или 1 кГц. Выбранное значение отображается на дисплее.

Кнопка «ПАР/ПОСЛ» выбирает схему замещения элемента: параллельную (РАR) или последовательную (SЕR.). Соответствующий индикатор переключается на дисплее.

Кнопка «ДИАП» («Rangе») используется для фиксации диапазона измерения. При включении прибора устанавливается режим автоматического выбора предела изме­рения («Аuto» на индикаторе). Кратковременное нажатие на кнопку переключает предел измерения. Нажатие и удержание кнопки в течении более 2 с возвращает режим автоматического выбора пределов.

Кнопка «R/L/C» переключает основной измеряемый параметр элемента: индуктивность, емкость или сопротивление.

Кнопка «Q/D/R» последовательно переключает вспомогательный измеряемый параметр: Q - добротность, D - тангенс угла потерь, R - сопротивление. На индикаторе отображаются только те вспомогательные параметры, которые совместимы с выбранным основным параметром.

Кнопка «УДЕРЖ» («Ноld»). Кратковременное нажатие этой кнопки блокирует обновление результата измерения на индикаторе, повторное кратковременное нажатие снимает блокировку. В режиме блокировки на индикаторе отображается символ «Н». Нажатие и удержание этой кнопки более 2 с включает (или выключает) подсветку индикатора.

Кнопка «МIN/МАХ» - включает режим фиксации экстремальных значений. Последовательные кратковременные нажатия переключают различные, доступные в этом режиме, параметры. Для выхода из режима эту кнопку необходимо нажать, и удерживать более 2 с.

Кнопка «УСТ» («Set») - задает программные установки прибора (здесь не рассматриваются).

Кнопка «Δ» («Relative») - задает режим относительных измерений. Для отключения режима необходимо нажать кнопку и удерживать её более 2 с.

Кнопка «Вер/Ниж ПРЕД» («НI/LО Limit») - включение верхнего и нижнего предела при контроле допуска.

Кнопка «ОТН» («ТОL») - кнопка включения режима измерения относительных отклонений.

Порядок выполнение измерений:

1) Если прибор включен, отключите и вновь включите его питание. Произойдет сброс некоторых установок в исходное состояние.

2) Выберите:

- вид измеряемого параметра (кнопка «R/L/C»);

- вспомогательный измеряемый параметр (кнопка «Q/D/R.»);

- схему замещения элемента (кнопка «ПАР/ПОСЛ»);

- частоту измерения (кнопка «ЧАСТ»).

3) Измерьте параметры элемента.

Недопустима подача напряжения на вход прибора! Конденсаторы перед измерением необходимо разрядить, замкнув их выводы.

Подключите элемент к входу прибора и измерьте его параметры. Полярные конденсаторы необходимо подключать в соответствии с полярностью гнезд входа прибора.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блока «Измеритель RLC» (533).

Мультиметр

Мультметр предназначен для измерения напряжений, токов, сопротивлений, температуры, а также для проверки диодов и транзисторов. Его общий вид представлен на рисунке 2.4. Подробная техническая информация о мультиметрах и правила эксплуатации приводится в руководстве по эксплуатации изготовителя. Здесь приводятся лишь основные сведения.

Для включения мультиметра необходимо нажать кнопку «ON/OFF», расположенную слева под индикатором.

В верхней части мультиметра расположено отсчетное устройство - цифровой индикатор. Ниже расположен механический переключатель режимов работы и пределов измерения приборов. Под переключателем расположены гнезда подключения проводников:

- гнездо «СОМ» - общее гнездо подключения прибора при любых измерениях. При измерении постоянного напряжения или тока гнездо соответствует «-» (минусу) прибора. При измерении сопротивления на гнездо «СОМ» подается «-» (минус) от внутреннего источника. Полярность внутренних источников необходимо учитывать, например, при проверке диодов;

- гнездо «VΩ» используется для подключения к прибору второго проводника на пределах измерения напряжения и сопротивления. При измерении постоянных напряжений и токов это гнездо соответствует «+» прибора. При измерении сопротивления это гнездо «+» внутреннего источника.

- гнездо «А» мультиметра МY60 предназначено для подключения цепи измерения тока на всех пределах измерения тока, кроме 10 А. Гнездо соответствует «+» прибора.

- гнездо «10 А» предназначено для подключения цепи измерения тока на пределе 10 А. Гнездо соответствует «+» прибора.

При измерении постоянного напряжения показания прибора положительны, если напряжение направлено от гнезда «V» (т. е. «+») к гнезду «СОМ» (т. е. «-»). Аналогично, ток считается положительным, если он протекает через прибор в направлении от гнезда «+» (т.е. «mА», «А» или «10А») к гнезду «-» («СОМ»).

Пара гнёзд ТЕМР предназначена для подключения термопары, входящей в комплект прибора или специального кабеля, соединения этих гнёзд с термопарой, смонтированной внутри миниблока (о миниб-локах см. дальше).

Рисунок 2.4 - Общий вид мультиметра

Последовательность работы с мультиметром:

1) В исходном состоянии прибор отключен от измеряемой цепи.

2) Установить переключателем род измеряемой величины и требуемый предел измерения. Если величина измеряемого напряжения или тока не известна заранее, необходимо установить наибольший предел измерения соответствующей величины, исключающий выход прибора из строя при подаче питания на испытываемую цепь. Подавать напряжение (ток) на входы мультиметров, можно, только если их переключатели установлены в положения измерения напряжения или тока.

3) Подключить прибор к обесточенной испытываемой цепи. Включить источники питания мультиметра и испытываемой цепи и выполнить измерение. Допускается переход на меньший предел измерения измеряемой

величины: переключатель пределов переводиться в соседнее с исходным положение.

Недопустимо при переключении предела, даже кратковременно, устанавливать переключатель в положения, соответствующие иным измеряемым величинам.

Для переключения прибора к другому участку испытываемой цепи, необходимо отключить питание цепи, изменить подключение мультиметра, установить предел измерения, и вновь подать питание на испытываемую цепь.

При измерении параметров элементов электрических цепей: диодов, резисторов, конденсаторов недопустимо подавать на вход прибора напряжение от внешних источников (недопустимо измерять параметры элементов в цепи, находящейся под напряжением). Конденсатор перед измерением емкости необходимо разрядить, замкнув накоротко его выводы.

Для обеспечения надёжной длительной работы мультиметра соблюдайте следующие правила:

• Когда порядок измеряемой величины неизвестен, устанавливайте переключатель пределов измерения на наибольшую величину.

• Недопустимо при переключении предела, далее кратковременно, устанавливать переключатель в положения, соответствующие иным измеряемым величинам.

• Перед тем, как повернуть переключатель для смены рода работы (не для изменения предела измерения!), отключайте щупы от проверяемой цепи.

• Не измеряйте сопротивление в цепи, к которой подведено напряжение.

2.6 Набор миниблоков «Электротехнические материалы»

Миниблоки представляют собой отдельные элементы электрических цепей или функциональные блоки, из которых непосредственно входе лабораторной работы собирается исследуемая электрофизическая установка на наборном поле блока генераторов напряжений.

Все миниблоки хранятся в контейнере, общий вид которого представлен на рисунке 2.5. На этикетках миниблоков изображены упрощённые электрические схемы соединения основных элементов, показано расположение выводов и приведены основные технические параметры.

2.6.1 Миниблок «Сегнетоэлектрик» предназначен для снятия поляризационной кривой сегнетоэлектрика и изучения её зависимости от температуры. Внутрь миниатюрной печки помещён конденсатор 1 мкФ типа Y5V вместе с термопарой и сигнальной лампочкой. Поляризация сегнетоэлектрика в нём достигает насыщения при напряжении 25…30 В. Максимальная амплитуда, которую может дать генератор напряжений специальной формы составляет 10 В. Поэтому, при снятии поляризационной кривой необходимо использовать повышающий трансформатор. Сегнетоэлектрик, используемый в данном типе конденсаторов, имеет точку Кюри при отрицательных температурах. При положительных температурах он ведёт себя как параэлектрик. С увеличением температуры диэлектрическая проницаемость и нелинейность поляризационной кривой уменьшаются. При температуре 70.. .80 °С конденсатор становится практически линейным.

2.6.2 Миниблок «Трансформатор тороидальный» предназначен для исследования магнитных свойств ферромагнитных сердечников (без нагрева). Он выполнен на двух сердечниках М2000НМ диаметром 20 мм и имеет три обмотки - 100, 100 и 200 витков. На миниблоке имеется двухполюсный переключатель, при переключении которого изменяется направление тока в первичной обмотке. Трансформатор может быть также использован для повышения или понижения переменного напряжения.

2.6.3, 2.6.4Миниблоки «ГМ14ДС» и «ГМ11ДС» также представляют собой торроидальные трансформаторы, предназначенные для изучения магнитных свойств ферромагнитных материалов. Они выполнены на кольцевых сердечниках из аморфной ленты толщиной 20…25 мкм, полученной на основе сплавов железа или кобальта. Магнитопровод ГМ11ДС имеет очень высокую относительную магнитную проницаемость (до 30000) и низкую магнитную индукцию насыщения (порядка 0,28 Тл). Магнитная проницаемость сплава ГМ14ДС порядка 10000, а индукция насыщения более 1 Тл.

В магнитопроводах ГМ 14ДС достигается относительная магнитная проницаемость 10000, а индукция насыщения 0,75 Тл. В обоих трансформаторах на сердечник диа­метром 20 мм намотаны две обмотки по 100 витков.

Рисунок 2.5 - Набор миниблоков

2.6.5 Миниблок «Интегратор» предназначен для интегрирования входного сигнала u_вх (t) или i_вх по времени:

Рисунок 2.6 - Принципиальная схема интегратора

Параметры R_вх и С указаны на упрощенной принципиальной схеме интегратора (рис. 2.6). Интегратор имеет два режима работы. При разомкнутом состоянии выключателя «Сброс» (нижнее положение тумблера на миниблоке) происходит интегрирование входного сигнала. Напряжение на выходе в этом режиме медленно изменяется даже при отсутствии входного сигнала, поскольку всегда есть внутренние утечки схемы и помехи. Этот режим используется для интегрирования кратковременных одиночных импульсов тока или напряжения, например, для измерения заряда при включении конденсатора на постоянное напряжение или для измерения потокосцепления при включении и отключении катушки индуктивности. Перед началом интегрирования необходимо «обнулить» интегратор включив на 2...3 с выключатель «Сброс».

При включённом выключателе «Сброс» (верхнее положение тумблера на миниблоке) медленно изменяющаяся составляющая входного сигнала не интегрируется. Этот режим используется для возвращения интегратора в нулевое положение и для интегрирования периодических быстро протекающих процессов, например, при снятии петли гистерезиса.

Напряжение на выходе интегратора не может быть больше напряжения питания, поэтому, когда оно приближается к напряжению питания +15 В или -15 В, включается светодиод «Перегрузка».

Для удобства подключения интегратора к источникам питания, к входным и выходным цепям, он устанавливается на наборном поле всегда в отведённом для него месте (см. рис. 2.1). При этом к нему подводится напряжение питания ± 15В относительно средней точки, обозначенной на наборном поле символом ┴ .

2.6.6Миниблок «Точка Кюри» предназначен для исследования магнитных свойств ферромагнетика. На кольцевой сердечник из феррита марки М6000НМ размещены две обмотки по 250 витков. Размеры сердечника: наружный диаметр - 16 мм, внутренний - 10 мм, толщина - 4,5 мм. На этикетке миниблока указаны сечение сердечника и длина средней линии. Сердечник с обмотками помещён в миниатюрную печь, вместе с термопарой и сигнальной лампочкой.

На нагревательный элемент подаётся напряжение от источников постоянного напряжения. Оно регулируется от 15 до 30 В. При напряжении 30 В нагрев до точки Кюри (паспортное значение 110°С) происходит примерно за 20 - 25 минут. Запрещается нагревать миниблок до температуры более 120° и оставлять его нагретым выше 70° на длительное время.

2.6.7 Миниблок «Трансформатор с разъёмным сердечником»может использоваться как собственно трансформатор для повышения или понижения напряжения, как регулируемая индуктивность, если между подковами разъёмного сердечника вставлять неферромагнитные прокладки различной толщины (полоски бумаги или картона), как установка для изучения явления взаимной индукции (коэффициент связи можно изменять удаляя из катушек половинку или весь сердечник), как установку для изучения закона электромагнитной индукции (если при питании постоянным током из катушки быстро удалить сердечник, то с помощью интегратора можно зафиксировать изменение потокосцепления и возникновение ЭДС). Возможны и другие применения этого миниблока.

2.6.8 Миниблок «Выключатель» представляет собой тумблер, служащий для включения и выключения какой либо цепи при выполнении эксперимента.

2.6.9, 2.6.10Два одинаковых по конструкции миниблока «R1» и «R2», в каждом из которых помещён отрезок проводника, известной длины и диаметра (проводник выполнен в виде катушки). Миниблок служит для измерения сопротивления с помощью измерителя параметров R, L, С, определения удельного сопротивления проводника и определения материала, из которого он может быть выполнен.

2.6.11 - 2.6.13Одноэлементные миниблоки «Резистор», в каждый из которых помещён резистор, сопротивление которого указано на этикетке.

2.6.14Одноэлементный миниблок «Конденсатор», в котором смонтирован электролитический конденсатор ёмкостью 100 мкФ.

Ноутбук

В данный комплект типового лабораторного оборудования входит ноутбук общего применения. Ноутбук совместно с USВ приставкой используется в качестве осциллографа, хотя не исключены и другие его применения. Придерживайтесь следующего порядка его использования при выполнении экспериментов.

Подключите сетевой блок питания к компьютеру (ноутбуку) и к одной из розеток на лицевой панели блока 218.

Включите выключатели на лицевой панели блока питания 218.

Включите компьютер, дождитесь загрузки Windows, запустите программы, необходимые для выполнения экспериментов.

По окончании работы закройте все запущенные программы и выключите компьютер.

При достаточном заряде возможно питание ноутбука и от встроенной батареи, но необходимо помнить, что даже при полностью заряженной батарее, время автономной работы ноутбука не превышает 1,5...2 часов.

USB осциллограф DSO2090

Порядок работы с осциллографом при выполнении базовых экспериментов

1) Ознакомьтесь и строго следуйте рекомендациям по безопасному использованию осциллографа, изложенным в «Руководстве по эксплуатации цифрового USB осциллографа DSO-2090» (файл DSO2090-manual.pdf на диске с программным обеспечением типового комплекта оборудования).

2) Подключение осциллографа и запуск программного обеспечения.
Исходное состояние:

- блок осциллографа отключен от испытываемых установок - на входах осциллографа СН1 и СН2 нет напряжения;

- кабель USB подключен к осциллографу и к компьютеру (ноутбуку). При подключении к работающему компьютеру кабель USB подключите сначала к осциллографу, а затем - к компьютеру;

- запустите программу осциллографа двойным щелчком левой кнопки мыши на значке «DSO-2090 USB» на рабочем столе Windows или выберите пункт меню «ПУСК»→ «Все программы»→« DSO-2090 USB».

Подробно работа программы описана в «Руководстве по эксплуатации цифрового USB осциллографа DSO -2090».

3) Работа с осциллографом.

- убедиться, что отключены источники питания всех блоков испытываемой цепи. Допустимость подачи напряжения на некоторые блоки может быть указана в руководстве по выполнению экспериментов.

- подключите щупы осциллографа к исследуемой цепи строго в соответствии с указаниями руководства по выполнению эксперимента. При использовании щупов с делителями напряжения установите переключатель делителя напряжения (х1-х10) в соответствии с требованиями руководства. Превышение допустимого напряжения на входе может вывести осциллограф (и компьютер) из строя.

- после проверки правильности сборки испытываемой цепи и подключения осциллографа включите питание экспериментальной установки и выполните необходимые измерения.

- по окончании эксперимента отключите питание испытываемой цепи и компьютера.

Проводниковые материалы