Изучение электроизмерительных приборов (Лабораторная работа № 1)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

ЦЕЛЬ: изучить электроизмерительный прибор комбинированного типа (авометр), цифровой вольтметр, низкочастотный генератор, осциллограф и получать навыки практической работы с этими приборами.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.Авометр.

Большинство современных приборов пассивного типа основано на том, что при пропускании тока через катушку, механически соединенную со стрелкой и помещённую в постоянное магнитное поле создается вращающий момент, который поворачивает катушку на угол, прямо пропорциональный значению тока. При подключении к прибору соответствующим образом резисторов можно измерять напряжения и сопротивления.

Прибором типа 43208 можно измерить:

- силу постоянного и переменного тока с пределами измерений 0,1; 1; 10; 100; 500 мA;

- напряжение постоянного и переменного тока с пределами измерений 0,5; 2,5; 5; 25; 50; 250; 500 В;

- сопротивление постоянному току с пределами измерений 0,1; 10; 100; 1000; 10000 кОм.

Рекомендации при измерениях.

Перед измерением переключатель диапазонов установить в положение, соответствующее ожидаемому значению или максимальному значению измеряемой величины, затем кнопочным переключателем установить род измеряемого тока ("–" или "~"). После этого прибор можно подключать к исследуемой схеме. При измерении сопротивлений следует ручкой переменного резистора при разомкнутых входных зажимах установить стрелку прибора на отметку "∞" шкалы "Ω" и на отметку "0" шкалы "кΩ", "МΩ" при замкнутых входных зажимах. Особенно будьте внимательны при измерении тока, чтобы вместо тока не подать напряжение в измерительную цепь. Это может привести прибор в негодность несмотря на наличие автоматической защиты. Никогда не измеряйте сопротивление резистора в схеме, находящейся под напряжением.

2. Вольтметр.

2.1. Вольтметр универсальный цифровой В7-40.

Принцип действия вольтметра состоит в преобразовании измеряемой величины (переменного напряжения, постоянного тока, переменного тока и сопротивления) в постоянное напряжение с последующим его измерением аналого-цифровым преобразователем (АЦП) интегирирующего типа.

Наиболее распространенная схема АЦП показана на рис.1.1,а.

Рис 1.1,а

Электронный переключатель вначале находится в положении 1, подключая источник измеряемого напряжения U_x к интегратору (обычно это операционный усилитель с емкостной обратной связью). На выходе интегратора формируется линейно изменяющееся напряжение, скорость нарастания которого пропорциональна U_x. Как только сигнал на выходе интегратора составит несколько миливольт, включается комппаратор напряжения. При этом на выходе логической схемы И возникает последовательность тактовых импульсов, число которых считается двойным счетчиком. Счет ведется до момента времени t₁ (рис.1.1,0), в который логический детектор счетчика переключает электронный ключ в положение 2.

Рис 1.1,б

При этом опорное напряжение U_0n, имеющее полярность, противоположенную U_x, подается на интегратор, на выходе которого формируется линейно падающее напряжение. В момент времени t₂ напряжение упадет до нуля и компаратор остановит счетчик. Если измеряемое напряжение за прошедшее время изменило свое значение, счетчик выполняет новый отсчет.

Современные цифровые вольтметры обеспечивают точность измерений 0,01-0,001 %.

Для выполнения лабораторных работ используется универсальный цифровой вольтметр В7-40/1.ЕГО технические данные представлены таблицей 1.1.

Таблица 1.1

Измеряемая величина	Диапазон измерений	Основная погрешность измерений, %	Автоматизация
U=	10-5-1000 В (30кВ с высоковольтным делителем)	±[0,05+0,2(Uk/Ux-1)]%	Автоматическая установка нуля. Дистанционное программное упр-ие.
I=	10-8-2А (с шунтом до 10А)	±[0,2+0,2(Ik/Ix-1)]%	Ручной и автоматический выбор пределов изме-ий.
U~	2·10-3-1000В(20Гц-100кГц)0,1-15В СВЧ пробником(50кГц-1000МГц)	±[0,6+0,1(Uk/Ux-1)]% ±(10-30)%
I~	2·10-6-2·10-1А с шунтом до 2А(40Гц-20кГц с шунтом до 2 кГц)	±[1+0,1(Ik/Ix-1)]%
R=	0,01-2·10-7Ом	±[0,15+0,05(Rk/Rx-1)]% ±[0,5+0.1(Rk/Rx-1)]% на поддиапазоне 20МОм

2.2. Вольтметр универсальный цифровой В7-35.

Вольтметр состоит из измерительного блока и сетевого блока питания. Кроме того, в состав вольтметра входят 3 внешние преобразователя: преобразователь высокочастотного напряжения, шунт 10А и делитель напряжения 1:1000, а также блок питания батарейный, который можно подключать к измерительному блоку вместо сетевого блока питания.

Измерительный блок содержит следившие функциональные узлы:

- устройство входное;

- АЦП;

- устройство индикации;

- устройство автоматического выбора предела измерения (АВП);

- импульсный стабилизатор питания.

В основу принципа действия прибора положен метод аналого-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием. При помощи преобразователей, как внешних, так и входящих в состав входного устройства, измеряемые величины преобразуются в нормализованное напряжение постоянного тока, которое при помощи АЦП преобразуется в цифровой код. Результат измерения индицируется на индикаторном табло.

Технические данные вольтметра Б7-35 представлены таблицей 1.2

Таблица 1.2

Измеряемая величина	Диапазон измерений	Предел отрицательной основной погрешности
U=	100мВ-1000В
I=	100мкА-10А
U~ (20Гц-20кГц)	1В-100В
	300В-1000В
I~ (20Гц-20кГц)	100мкА-10мА
R=	1 кОм-1МОм
	1-10 МОм