Электронные вольтметры: Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы 4.1 по дисциплине "Информационно-измерительная техника"

Страницы работы

Содержание работы

Лабораторная работа 4_1

Электронные вольтметры

Цель работы. Изучение простейших методов преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму на примере интегрирующих вольтметров.

Для выполнения лабораторной работы предлагаются модели в виде файлов: Lab\Lab_4\ Lab_4_1\Модели\L4_01.web, L4_02.web, L4_03.web, L4_04.web, L4_05.web, L4_06.web.

1 Практическая часть

Простейший аналого-цифровой преобразователь (АЦП) изображен на рис. 1.1. В его составе используются: К - компаратор; ГЛН - генератор линейного напряжения Uг; ПУ - пересчетное устройство (двоичный счетчик); ЦИ - цифровой индикатор. Временные диаграммы работы АЦП представлены на рис. 1.2.

1.1 Функциональная схема аналого-цифрового преобразователя (циклический вольтметр)

1.2 Временные диаграммы аналого-цифрового преобразования

После поступления сигнала Запуска в момент времени t0, генератор ГЛН начинает формировать линейно нарастающее напряжение Uг. С этого же момента времени запускается двоичный счетчик (ПУ), который начинает считать импульсы фиксированной частоты, поступающие на его вход.

Факт равенства линейного напряжения Uг и измеряемого входного сигнала Ux1 определяется компаратором, который останавливает подсчет импульсов счетчиком (сигнал Стоп, момент времени t1).

Количество импульсов N1, сосчитанные счетчиком за интервал времени Dt1 пропорционально измеряемому сигналу Ux1. Аналогичные измерения можно провести для других значений Ux, например, Ux2. При этом интервалу времени Dt2 соответствует количество импульсов N2.

Результат измерения отображается в цифровой форме на индикаторе.

Погрешность измерения определяется нелинейностью напряжения Uг на выходе генератора ГЛН и частотой генератора импульсов (рис. 1.3, 1.4).

1.3 Временная диаграмма дискретности определения временного интервала

1.4 Временная диаграмма погрешности дискретизации по времени временного интервала

В момент времени t0 начинается процесс преобразования, а момент t1 он заканчивается и количество подсчитанных импульсов равно N (рис. 1.3).

Если моменты запуска и остановки счета не совпадают с моментами поступления импульсов, то это приводит к появлению погрешности дискретизации по времени (рис. 1.4).

Величина погрешности Dt равна временному интервалу между ближайшим импульсом и моментом коммутации (запуска или остановки). Ее величина не более половины периода импульсов. Суммарная погрешность счета не превышает периода, или одного импульса.

На рис. 1.5 представлена модель циклического вольтметра (файл L4_01.web), на рис. 1.6 временная диаграмма его работы.

Рис. 1.5 Модель циклического вольтметра

Исходное состояние схемы: выключатель 1 в положении OF, выключатель Space в положении  ON. Измерение начинается после переключения выключателя 1 в положение ON.

Блок Control служит для формирования линейного напряжения Uг после поступления сигнала Запуск (выключатель 1, положение ON) и сравнения его мгновенного значения с величиной измеряемого напряжения Ux.

При равенстве этих напряжений, блок Control подключает генератор прямоугольных импульсов фиксированной частоты (блок Generat) к двухразрядному двоичному счетчику (блок Count). Результат измерения отображается на цифровом индикаторе.

1.6 Временная диаграмма работы циклического вольтметра на экране осциллографа

1.7 Временная диаграмма измерения временного интервала с помощью подсчета импульсов

Для повторного измерения нужно выключатель 1 установить в положение OF, а с помощью выключателя Space обнулить счетчик (OF), а затем вернуть в рабочее положение (ON). После этого переведя выключатель 1 в положение ON, можно повторить измерение.

Много измерений подряд проводить не рекомендуется из-за возможности зависания программы. Поэтому рекомендуется повторять измерения за счет использования выключателя запуска расчета программы (правый верхний угол).

Относительная погрешность измерения d равна:

 


где: d – относительная погрешность; UN – результат измерения; Ux – измеряемое напряжение;

Погрешность дискретизации по времени dД (составная часть относительной погрешности):

 


 где: Т0 – период импульсов счетчика; Dt – измеряемый интервал времени; N – количество импульсов за интервал Dt = (t1t0).

Задание 1

Определить величину напряжений в цифровой форме N для указанных в таблице 1.1 значений измеряемого аналогового напряжения Ux (в схеме обозначено Ubx, изменяется путем записи величины соответствующего параметра источника постоянного напряжения), файл L4_AD_01.ewb.

Рассчитать относительную погрешность преобразования (измерения) d циклического вольтметра, результат занести в таблицу.

Результат измерения                                                                                                                  Таблица 1.1

Значение Ux, В

N, число импульсов

Dt = (t1t0), мс

d, %

1

3

5

Примечание: интервал времени Dt пропорционален Ux.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Методические указания и пособия
Размер файла:
287 Kb
Скачали:
0