Главная страница
Навигация по странице:

  • Правила выполнения лабораторных работ

  • Лабораторный практикум. В. И. Степанов, А. Ю. Власов Электроника Лабораторный практикум


    Скачать 8.31 Mb.
    НазваниеВ. И. Степанов, А. Ю. Власов Электроника Лабораторный практикум
    АнкорЛабораторный практикум.doc
    Дата08.04.2017
    Размер8.31 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛабораторный практикум.doc
    ТипПрактикум
    #1240
    КатегорияЭлектротехника. Связь. Автоматика
    страница1 из 15
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


    Государственное образовательное учреждение

    высшего профессионального образования

    «Омский государственный технический университет»


    В.И. Степанов, А.Ю. Власов



    Электроника



    Лабораторный практикум



    Омск 2007 г.

    УДК 621.3


    ББК 31.85

    С.
    Рецензенты:

    В.И. Степанов, А.Ю. Власов


    Электротехника: Лабораторный практикум. Омск: Изд – во ОмГТУ, 2007 г. _____ с.


    Лабораторный практикум содержит описания, пояснения, краткие теоретические сведения о выпрямителях, стабилизаторах напряжения с непрерывным регулированием, логических элементов, триггеров, резисторов, счетчиков и типовых функциональных устройств комбинационной логики, а также порядок выполнения лабораторных работ по электронике в соответствие с учебной программой по дисциплине «Электротехника и электроника».
    УДК 621.38

    ББК 32.85

     В.И. Степанов, А.С. Татевосян, Е.М. Завьялов, Р.Н. Хамитов


    • Омский государственный технический университет

    Содержание
    Правила выполнения лабораторных работ

    Лабораторная работа № 1. Исследование выпрямителей.

    Лабораторная работа № 2. Изучение принципа работы фазового регулятора напряжения.

    Лабораторная работа № 3. Исследование стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием.

    Лабораторная работа № 4. Исследование операционных усилителей.

    Лабораторная работа № 5. Исследование логических элементов и синтез логических схем.

    Лабораторная работа № 6. Исследование логических элементов с памятью. Триггеры.

    Лабораторная работа № 7. Исследование регистров и счетчиков.

    Лабораторная работа № 8. Исследование типовых функциональных устройств комбинационной логики.

    ВВЕДЕНИЕ
    Лабораторный стенд, показанный на рис.1, позволяет провести следующие лабораторные работы по электронике:



    1. Исследование выпрямителей.

    2. Исследование принципа работы фазового регулятора напряжения.

    3. Исследование стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием.

    4. Исследование операционных усилителей.

    5. Исследование логических элементов и синтез логических схем.

    6. Исследование логических элементов с памятью. Триггеры.

    7. Исследование регистров и счетчиков.

    8. Исследование типовых функциональных устройств комбинированной логики.



    Рис. 1

    Вставной блок, показанный на рис.2, содержит полупроводниковые диоды VD1 – VD16, тиристоры VS1, VS2, схему управления тиристорами, конденсаторы С1 – С4 и шунтирующий резистор Rш .



    Рис.2

    Данный блок используется в электронике при проведении лабораторной работы №1 «Исследование выпрямителей» и лабораторной работы №2 «Исследование принципа работы фазового регулятора напряжения».

    Вставной блок, показанный на рис.3, содержит источник постоянного напряжения с ручной регулировкой выходного напряжения от 5В до 20В и четыре вида стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием.

    Данный блок используется при проведении лабораторной работы №3 «Исследование стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием».

    Рис.3

    Вставной блок, показанный на рис.4, содержит генератор сигналов синусоидальной формы и треугольной формы, операционный усилитель, набор масштабных резисторов и набор резисторов в обратной связи.

    Данный блок используется при проведении лабораторной работы №4 «Исследование операционных усилителей».
    Вставной блок, показанный на рис.5, содержит генератор одиночных сигналов, четыре RS-триггера, три логических элемента 4 ИЛИ-НЕ.

    Рис.4
    Вставной блок, показанный на рис.5, содержит генератор одиночных

    сигналов, четыре RS-триггера, три логических элемента НЕ, четыре

    логических элемента 2 ИЛИ-НЕ, два логических элемента 3 ИЛИ-НЕ,

    один логический элемент 4 ИЛИ-НЕ.

    Данный блок используется при проведении лабораторной работы №5

    «Исследование логических элементов и синтез логических схем», лабора-

    торной работы №6 «Исследование логических элементов с памятью»,

    лабораторной работы №7 «Исследование регистров и счетчиков» и лабо-

    раторной работы №8 «Исследование типовых функциональных устройств

    комбинированной логики.

    Рис.5

    Правила выполнения лабораторных работ
    К выполнению работы студенты должны подготавливаться предварительно до лабораторного занятия, ознакомившись с описанием работы и проработав соответствующие вопросы теории по литературе, указанной в описании. При подготовке к работе каждый студент должен иметь отчет – заготовку проведения лабораторных работ с указанием электрических схем, расчетных формул и таблиц, необходимых для выполнения данной лабораторной работы.

    Преподаватель проверяет готовность студентов к лабораторной работе по выполненным домашним заданиям. Неподготовленные работы к выполнению лабораторной работы не допускаются.

    Получив разрешение у преподавателя, студент приступает к монтажу схемы на рабочем месте. Преподаватель проверяет правильность монтажа схемы и при обнаружении ошибок предлагает студенту найти их и устранить. Схема должна быть собрана в соответствии с описанием лабораторной работы по данному методическому руководству.

    Студенты, включившие схемы по напряжение без разрешения преподавателя, лишаются права работы в лаборатории и несут материальную ответственность за повреждение оборудование оборудования на рабочем месте.

    Получив разрешение преподавателя, студенты включают схемы и проводят наблюдения, необходимые по ходу выполнения работы. Результаты наблюдений заносятся в заранее подготовленные таблицы ответов – заготовку проведения работы.

    После окончания экспериментальной части работы, студенты, не разбирая схемы, производят необходимые расчеты и предъявляют свои результаты испытаний преподавателю, который убеждается в полном выполнении экспериментальной части работы и правильности полученных студентами результатов. Преподаватель подписывает результаты испытаний каждого студента и указывает дату выполнения работы в журнале.

    После подписи результатов испытаний преподавателем студенты разбирают схему, аккуратно относят соединительные проводники к месту хранения.

    На основании результатов испытаний студенты оформляют отчет по работе. Отчеты лабораторных работ подлежат защите, которая производится по вопросам к защите, приводимым в описание к лабораторной работе.

    Отчеты по лабораторным работам должны быть индивидуальными, составленными каждым студентом. Отчеты оформляются по прилагаемой форме:

    • наименование лабораторной работы указывается на титульном листе (образец титульного листа указан в приложении настоящего руководства);

    • цель работы;

    • выполнение домашнего задания;

    • схемы эксперимента;

    • выполнение рабочего задания;

    • выводы по работе.

    Элементы схемы должны быть вычерчены в соответствии с требованиями ЕСКД.

    Зачет по лабораторным работам, выполненным студентом в текущем семестре, оформляется после всех лабораторных работ.

    Указания к монтажу электрических схем.

    Монтаж рабочей схемы производится в соответствии со схемой, приведенной в данном руководстве к лабораторным работам по электротехнике и электронике.

    Сборка схем производится на обесточенном стенде.

    Электрические соединения элементов схемы и измерительных приборов осуществляются с помощью комплекта соединительных проводов, которые при монтаже схемы не должны переплетаться между собой и закрывать испытательное оборудование.

    Монтаж схемы начинается со сборки токовой цепи и ее ответвлений, а затем необходимо подключение цепей напряжения измерительных приборов.

    Следует по возможности избегать подключения к одному из зажимов большого числа соединительных проводов, размещая их на других, равноценных по схеме, зажимах.

    В монтаже схемы должны принимать участие все студенты бригады, для чего следует разделить части схемы между собой и добирать эти части схемы по очереди, убеждаясь в правильности сборки уже составленной части схемы.

    Техника безопасности при проведении лабораторных работ.

    При монтаже схем используются только изолированные провода с наличием изолированных держателей на штырях. Пользоваться оголенными проводами запрещается.

    Напряжение к лабораторному столу подается только преподавателем.

    Студенту категорически запрещается включать схему без проверки ее преподавателем.

    Устранение замеченных в рабочей цепи неисправности, а также все пересоединения, необходимые по ходу работы, производится при отключенном напряжении. Повторное включение схемы после этих пересоединений допускается только после разрешения преподавателем.

    Во время работы нельзя прикасаться к оголенным частям электрической цепи.

    По окончании работы напряжение у рабочего места немедленно отключается.

    Литература:

    1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника – М.: 1999 г.

    2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В. и др. Основы теории цепей – М.: Высшая школа 1989 г., 542 с.

    3. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2001. – 638 с.

    Лабораторная работа № 1
    исследование Выпрямителей
    Цель работы

    1. Изучить принцип работы различных схем выпрямителей.

    2. Экспериментально определить основные параметры выпрямителей.



    Основные вопросы курса, изучаемые перед выполнением работы


    1. Назначение и классификация выпрямителей.

    2. Неуправляемые выпрямители: принцип работы и основные параметры.

    3. Управляемые выпрямители: принцип работы и основные параметры.

    4. Выпрямители со схемой умножения напряжения.



    Содержание работы


    1. Изучение принципа работы и определение параметров однофазной однополупериодной схемы выпрямления.

    2. Изучение принципа работы и определение параметров однофазной двухполупериодной схемы выпрямления с выводом от средней точки трансформатора.

    3. Изучение принципа работы и определение параметров однофазной мостовой схемы выпрямления.

    4. Изучение принципа работы и определение параметров трехфазной мостовой схемы выпрямления.

    5. Изучение принципа работы выпрямителей с умножением напряжения.



    Описание лабораторного макета


    Сменный блок «Исследование схем выпрямителей» включает четыре вентильных группы по три диода в каждой VD1-VD12 (две группы диодов с общим анодом, две группы – с общим катодом), четыре одиночных диода VD13-VD16, конденсаторы С1-С4, два тиристора VS1-VS2 со схемой управления и резистор RШ = 1 Ом.

    В качестве нагрузки выпрямителя используется переменный резистор блока нагрузок (правая панель лабораторной установки). Регулирование тока, протекающего через нагрузку, производится ручками «RН грубо» и «RН точно». Примерные пределы изменения RН : от 1300 Ом в положении 1 переключателя «RН грубо» до 17 Ом в положении 11. В положении «Х.Х.» RН = .

    Напряжения и токи в различных точках изучаемой схемы выпрямителя контролируются с помощью вольтметра PV1 и миллиамперметра РА1 лабораторной установки. Вольтметр PV1 и миллиамперметр РА1 позволяют измерять как постоянную, так и переменную составляющие напряжения или тока. Сопротивление шунта миллиамперметра составляет 1 Ом.

    Напряжение на резисторе нагрузки и ток, протекающий через резистор, контролируются вольтметром PV2 и миллиамперметром РА2. Вольтметр PV2 позволяет измерять как постоянную, так и переменную составляющие напряжения.

    Режимы работы измерительных приборов установки:

    Измерительный прибор

    Режим измерения

    Предел измерения

    PV1



    200 V

    =

    200 V

    PA1



    2000 mA

    =

    2000 mA

    PV2



    20 V

    =

    200 V

    PA2

    =

    2000 mA



    Проведение осциллографирования


    Для наблюдения формы напряжений имеются гнезда в точках подключения вольтметров или непосредственно на элементах схемы выпрямителя.

    Для наблюдения формы токов необходимо в разрыв исследуемой цепи включить резистор RШ =1 Ом, вход осциллографа подключить к резистору RШ (форма напряжения на нем будет соответствовать форме протекающего в цепи тока, а отсчет величины напряжения, произведенный с помощью осциллографа, будет пропорционален величине протекающего тока). Пример осциллографирования тока вторичной обмотки трансформатора приведен на рисунке.

    Осциллографирования тока вторичной обмотки трансформатора

    В некоторых случаях можно подключить вход осциллографа параллельно миллиамперметру РА (сопротивление шунта миллиамперметра равно 1 Ом).

    Осциллографирование исследуемых напряжений и токов должно осуществляться при таких положениях переключателей «V/дел» и «х1, х10», чтобы размер изображения по вертикали составлял больше половины шкалы экрана. При необходимости следует воспользоваться выносным делителем напряжения с коэффициентом деления 1 : 10.

    При проведении измерений необходимо переменный резистор плавной регулировки усиления канала «Y» повернуть по часовой стрелке до фиксации.

    Длительность развертки должна находиться в пределах 2 mS/дел - 5 mS/дел. При этом на экране осциллографа будет наблюдаться один или два с половиной периода напряжения.

    Рекомендуется использовать режим синхронизации горизонтальной развертки осциллографа «ОТ СЕТИ».
    Примечание. Одновременное осциллографирование двух напряжений возможно только в том случае, если эти напряжения имеют общую точку отсчета. Это связано с тем, что один из проводов, подключенных к входу канала «Y» соединен с корпусом осциллографа. В дальнейшем на рисунках это провод отмечен знаком «».

    Для проведения осциллографирования двух напряжений необходимо провод «» того входа «Y» , по которому будет проводиться синхронизация осциллографа, подключить к общей точке отсчета исследуемых напряжений. При этом провод «» другого входа «Y» можно не использовать.

    Основные соотношения для схем выпрямителей
    ud(t) – мгновенное значение синусоидального напряжения,

    ud(t) = Um sin ωt = U sin ωt;

    Um – амплитудное значение синусоидального напряжения;

    U – действующее значение синусоидального напряжения;

    U2 – действующее значение напряжения выходной обмотки трансформатора;

    Ud - постоянная составляющая выпрямленного напряжения (среднее значение выпрямленного напряжения);

    Udo - постоянная составляющая выпрямленного напряжения в режиме холостого хода,

    ;

    Для нерегулируемых выпрямителей

    ;

    p – коэффициент пульсности;
    p = mn;
    m – число фаз выпрямляемого напряжения;

    n – число полупериодов выпрямления;

    Ко – коэффициент преобразования переменного напряжения в постоянное

    Ko=Ud / U2, ;



    p

    2

    3

    6

    12

    Ko

    0,9

    1,17

    1,35

    1,39

    kП

    0,67

    0,25

    0,057

    0,0144


    Um - амплитуда переменной составляющей выпрямленного напряжения;

    С достаточной степенью точности можно считать, что

    Um = Um1,

    где Um1 - амплитуда первой гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения;

    kП - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения. Оценивается как относительная величина амплитуды первой гармоники выпрямленного напряжения,

    kП = Um / Ud Um1 / Ud;
    I2 – действующее значение тока выходной обмотки трансформатора;

    I2 ср – среднее значение тока выходной обмотки трансформатора;

    Id – среднее значение выпрямленного тока;

    Iв ср – среднее значение тока диода;

    Iв макс – максимальное значение тока диода;

    U обр макс – максимальное обратное напряжение на диоде.





    Величина

    Тип схемы выпрямления

    Однофазная однополупериодная

    Однофазная двухполупериодная с выводом от средней точки трансформатора

    Однофазная мостовая

    Трехфазная мостовая

    с соединением обмоток звездой

    p

    1

    2

    2

    6

    Ko=Udo / U2

    0,45

    0,90

    0,90

    2,34

    Iв макс / Id

    3,14

    1,57

    1,57

    1,05

    Iв ср / Id

    1,00

    0,5

    0,5

    0,33

    U обр макс/ Udo

    3,14

    3,14

    1,57

    1,05

    kП

    1,57

    0,67

    0,67

    0,057
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


    написать администратору сайта