Порядок виконання роботи. 1. Вивчення принципу дії і функціональних схем ЦВП

1. Вивчення принципу дії і функціональних схем ЦВП.

По підручнику і інструкціям ознайомитися з принципом дії і функціональними схемами ЦВП.

У лабораторній роботі використовуються цифровий частотомір Ч3-32 і цифровий вольтметр В7-27.

Короткі відомості про прилади.

1.1 Частотомір Ч3-32 призначений для автоматичного вимірювання частоти і періоду електричних коливань, інтервалів часу між імпульсами, тривалості імпульсів, відношення частот, безперервного рахунку кількості імпульсів. Живлення частотоміра здійснюється від мережі змінного струму напругою U = (220 ± 22) В приf = (50 ± 0,5) Гц. Вхідні опір і ємність частотоміра складають відповідно (50 – 100) кОм і (10 – 60) пФ. Прилад споживає потужність від джерела живлення (45÷80) В∙А.

Прилад відображає результати вимірювання на восьмирозрядному цифровому табло в десятковому коді.

Принцип дії цифрового частотоміра оснований на методі підрахунку числа імпульсів сформованих з напруги частоти, що вимірюється, за відомий високоточний відрізок часу, званий часом вимірювання. На рис. 5.1,а приведена спрощена структурна схема цифрового частотоміра, принцип дії якої пояснюється часовими діаграмами сигналів в деяких їїточках.

Прийняті умовні позначення:

ВП – вхідний пристрій, ФП₁ – формуючий пристрій, Л – лічильник ( підрахунковий пристрій), ЦД – цифровий дисплей (відліковий пристрій), Тр – тригер, ГІЗТ – генератор імпульсів заданої тривалості, К – ключ.

Напруга, частота f_xякої вимірюється, подається на вхідний пристрій ВП, який посилює або обмежує вхідні сигнали. На виході ВП напруга U_x¢ постійної амплітуди незалежно від амплітуди вхідного сигналу (рис. 5-1, б).

Формуючий пристрій ФП₁ (формувач імпульсів) перетворює синусоїдну (періодичну) напругу в послідовність коротких імпульсів, частота проходження яких дорівнює частоті підведеної напруги f_x (рис.5-1, в)

ГІЗТ – генератор імпульсів заданої тривалості складається з кварцового генератора, подільника частоти і формуючого пристрою ФП₂ (на схемі не показаний). Кварцовий генератор створює (генерує) стабільні імпульси, частота яких прийнята за еталонну. ФП₂ виробляє опорні імпульси t₁ і t_2, що відповідають початку і кінцю імпульсу T_N (рис.5.1, г).

ГІЗТ через тригер Тр відкриває ключ К першим імпульсом t₁ і закриває другим імпульсом t_2. На протязі фіксованого відрізка часу T_N = (t₂ - t₁) (часу рахунку) ключ відкритий і на лічильник проходять імпульси напруги частоти, що вимірюється. За час T_N лічильник підрахує N імпульсів. Якщо T_x – період частоти f_x, (T_x = 1/f_x), то число N дорівнює числу періодів T_x, що встигли пройти через ключ К за час T_N.

N = T_N / T_x= T_N × f_x ; при T_N = 1с, N = f_x, (рис.5.1, д).

При вимірюванні частоти кожен раз після закінчення часу T_N відбувається автоматичне скидання показань лічильника і рахунок починається с початку. Тобто частотомір вимірює середню частоту за період T_N .

Межі основної відносної похибки цифрового частотоміра не перевищують значень

, (1)

де δ₀ – відносна похибка початкової установки опорної частини кварцового генератора в нормальних умовах; на протязі доби δ₀ ≤ ± 6∙10^-6 (%);

T_N – час вимірювання, с;

f_x – вимірювана частота, Гц.

1.2. Цифровий вольтметр (універсальний) В7-27(В7-27А, В7-27А/1) призначений для вимірювання постійної і змінної напруги, опору, струму і температури.

Нормальні умови роботи:

f = (50 ± 0,5) Гц, U =(220 ± 4,4) В; t° = (20 ± 5)°С, відносна вологість v= (65 ± 15)%.

Вольтметр забезпечує вимірювання постійної напругипозитивної і негативної полярності в діапазоні 100 мВ – 1000 В.

Вхідний опір R_вх=(10⁷± 5%) Ом. Коефіцієнт придушення перешкод нормального виду К_нв = 40 дБ при частоті перешкод f = 50 Гц, і перешкод загального виду К_зв =60 дБ.

Межі основної похибки вимірювання постійної напруги для U ≤ 100 мВ

для напруг 100 мВ ≤ U ≤ 1000 В

де U_k – номінальне значення діапазону вимірювання;

U – дійсне значення вимірюваної величини.

Цифровий вольтметр забезпечує вимірювання середньоквадратичного значення напруги синусоїдальної формив діапазоні від 100 мВ до 1000 В при частотному діапазоні f = (10 Гц ÷ 100 кГц). Вхідний опір R_вх= 10⁶ Ом, вхідна шунтувальна ємність С_вх = 45 пФ.

Межа основної похибки для вищеназваних діапазонів

.

Потужність, споживана вольтметром з мережі 220 В, не перевищує 35 В∙А. У вольтметрі передбачена можливість видачі інформації на зовнішній реєструючий пристрій.