лабораторная 1, версия 3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.И. НОСОВА»

Институт – __Энергетики и автоматизи­рованных систем_ Кафедра – _Электроники и микроэлектро­ники ___________________________________ Специальность – _Электроники и нано­электроники__________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Студента Михайлицына Андрея Сергеевича____________________________

(фамилия имя отчество)

На тему: Изучение платформы NI ELVIS II и виртуальных приборов NI ELVISmx

(полное наименование темы)

Руководитель

Суспицын Евгений Сергеевич кандидат технических наук, доцент кафедры электроники и микроэлектроники ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный техниче­ский университет им. Г.И. Носова»

(подпись, дата, должность, ученая степень, звание, Ф.И.О.)

Отметка _________________ /_______/ (подпись, дата) (ФИО)

Студент ___________________ (подпись) «____» _____________ 2015 г.

1.1 Цель работы.

1. Получение базовых навыков работы с образовательной платформой NI ELVIS II.

2. Приобретение навыков работы с виртуальными приборами NI ELVISmx.

1.2 Порядок выполнения работы

Задание 1. С помощью виртуальных приборов измерить сопротивление рези­стора, емкость конденсатора, индуктивность катушки и емкость образца кабеля.

1. Запустить цифровой мультиметр (DMM) из пакета программ NI ELVISmx.

2. Подключить щупы для измерения к BANANA разъемам на лицевой панели

платформы NI ELVIS II.

3. Последовательно измерить сопротивление резистора, емкость конденсатора,

индуктивность катушки и емкость образца кабеля.

4. После каждого измерения скопировать в буфер обмена изображение монитора

при измерении (нажатие кнопки ALT+PrtScn) и вставить изображение окна мульти­метра в заготовку отчета.

Задание 2. Задать напряжение регулируемого источника питания и измерить его величину при помощи цифрового мультиметра.

1. Собрать электрическую схему в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 – Принципиальная схема задания 2

2. Запустить на компьютере виртуальный прибор регулируемого источника

питания (VPS), входящий в пакет программ NI ELVISmx.

3. Установить на лицевой панели регулируемого источника напряжения

произвольное напряжение в диапазоне +5…+8 В.

4. При помощи цифрового мультиметра измерить напряжение регулируемого

источника.

5. Лицевые панели виртуальных приборов через буфер обмена сохранить в

шаблон отчета.

6. Перевести регулируемый источник напряжения в режим ручного

управления.

7. При помощи рукояток, расположенных на лицевой панели рабочей станции

NI ELVIS II, задать величину напряжения равную номеру подгруппы и измерить ее при помощи мультиметра.

8. Показания мультиметра сохранить в заготовку отчета.

Задание 3. При помощи функционального генератора сигналов задать напряже­ние синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы. При помощи осцилло­графа зафиксировать форму измеряемых напряжений.

1. Собрать электрическую схему в соответствии с рисунком 2.

2. Запустить виртуальный прибор генератора функциональных сигналов (FGEN),

входящих в пакет программ NI ELVISmx.

3. Установить частоту сигнала (регулятор frequency) f=10 Гц, а амплитуду

сигнала равную номеру подгруппы.

4. Запустить виртуальный прибор осциллографа (Scope) на панели приборов

NIELVISmx.

Рисунок 2 – Принципиальная схема задания 3

5. Выбрать канал измерения (регулятор Source) Ai0.

6. Изменяя частоту развертки осциллографа добиться устойчивого изображения

формы сигнала (5-6 периодов).

7. Сохранить внешний вид окна осциллографа для трех типов сигналов через

буфер обмена в шаблон отчета.

1.3 Результаты

Задание 1. С помощью виртуальных приборов измерить сопротивление рези­стора, емкость конденсатора, индуктивность катушки и емкость образца кабеля:

1. Маркировка резистора: K6 1K5 J. В соответствии с рисунком 3 значение R=1,459 кОм.

Рисунок 3 – Показание NI ELVISmx Digital Multimeter сопротивления резистора

2. Маркировка конденсатора: 25V F 47µF.

   В соответствии с рисунком 4 значение C1=46.3 мкФ.

Рисунок 4 – Показание NI ELVISmx Digital Multimeter емкости конденсатора

3. Измерение индуктивности катушки. В соответствии с рисунком 5 значение L=0.3648 мГн.

Рисунок 5 – Показание NI ELVISmx Digital Multimeter индуктивности катушки

4. Измерение ёмкости кабеля. В соответствии с рисунком 6 ёмкость кабеля C=40,8 пФ.

Рисунок 6 – Показание NI ELVISmx Digital Multimeter емкости кабеля

Задание 2. Задать напряжение регулируемого источника питания и измерить его величину при помощи цифрового мультиметра.

1. Выставляется значение напряжения U=6 В на блоке питания с помощью NI ELVISmx Variable Power Supplies рисунок 7.

Рисунок 7 – NI ELVISmx Variable Power Supplies

2. Измеряется значение напряжения на блоке питания с помощью NI ELVISmx Digital Multimeter. В соответствии с рисунком 8 U=6,3430 В.

Рисунок 8 – Показание NI ELVISmx Digital Multimeter

3. NI ELVISmx Variable Power Supplies переводится в режим ручного управле­ния (manual) и, проверяя показания напряжения в NI ELVISmx Digital Multimeter, выставляется значение напряжения на блоке питания лицевой панели NI ELVIS II. В соответствии с рисунком 9 U=1,0111 В (номер подгруппы 1).

Рисунок 9 – Показание NI ELVISmx Digital Multimeter в режиме ручного управления

Задание 3. При помощи функционального генератора сигналов задать напряже­ние синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы. При помощи осцилло­графа зафиксировать форму измеряемых напряжений.

1. Устанавливается частота сигнала ƒ=10 Гц в NI ELVISmx Function Generator и ам­плитуда, равная 1 В рисунок 10.

Рисунок 10 – NI ELVISmx Function Generator

2. В NI ELVISmx Oscilloscope регулируя частоту развёртки осциллографа, добива­емся устойчивого изображения формы синусоидального сигнала рисунок 11.

Рисунок 11 – NI ELVISmx Oscilloscope синусоидальный сигнал

3. Изменив в NI ELVISmx Function Generator форму сигнала на NI ELVISmx Oscilloscope, получен треугольный и прямоугольный сигнал рисунок 12, 13.

Рисунок 12 – NI ELVISmx Oscilloscope треугольный сигнал

Рисунок 13 – NI ELVISmx Oscilloscope прямоугольный сигнал

Вывод: В ходе проделанной работы установлено, что результаты измерений мо­гут не соответствовать номинальному значению элементов. При измерении сопротивления резистора полученное значение отличается от номинального на 2,7 %. При измерении емкости конденсатора полученное значение отличается от номинального на 1,5 %. Это связано с тем, что существует допустимое отклонение значений. Наряду с номинальным зна­чением на корпусе элементов проставляются пределы допустимых отклонений.

Измеритель индуктивности » Схемы электронных устройств

Измеритель индуктивности
В настоящее время очень многие малогабаритные пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности обозначаются не в привычных цифро-буквенных значениях параметра, а в виде каких-то кодов, цветных точек, полос, а так же и вообще могут не иметь никакой маркировки. Если сопротивление резистора или емкость конденсатора можно легко определить, измерив с помощью мультиметра, то с определением индуктивности проблем больше, так как в продаже крайне редко встречаются недорогие мультиметры, позволяющие измерять индуктивность.Не следует забывать и о том, что многие радиолюбители делают дроссели самостоятельно, наматывая их на корпусах высокоомных резисторов или ферритовых сердечниках. Как показывает практика, расчетные значения индуктивности самодельных дросселей, полученные по известным упрощенным формулам могут отличаться от реальных на 20% и более. Конечно, можно пользоваться громоздкими, не упрощенными формулами, но практически, более удобно подогнать самодельную индуктивность к нужной величине делая пробные измерения. Поэтому, необходимо чтобы в лаборатории радиолюбителя или мастера-ремонтника был достаточно точный измеритель индуктивности. На рисунке показана схема цифрового измерителя индуктивности, способного измерять индуктивности в пределах от 0,1µH до 99,9 mН с погрешностью не более 3%. Как работает прибор Датчиком индуктивности является LC-генератор на операционном усилителе А1. Схема генератора такова, что позволяет ему работать с очень большим различием в соотношениях L и С составляющих контура. Это позволяет без переключений работать во всем диапазоне измерений. Поскольку измеряемая индуктивность входит в состав LC-контура, определяющего частоту генератора, период колебаний на выходе генератора будет пропорционален значению этой индуктивности. Далее следует микроконтроллер, задача которого в том, чтобы измерить период колебаний на выходе генератора и из него вычислить значение индуктивности. Отображение параметра — на однострочном жидкокристаллическом цифро-буквенном индикаторе. Измерительный генератор выполнен на операционном усилителе А1 — AD8099 с низковольтным питанием (минимум ±2V, по техническим данным). Делитель из резисторов R1 и R2 создает среднюю точку на входах ОУ, позволяя ему работать при однополярном питании. Этот операционный усилитель выбран потому, что он имеет высокое входное сопротивление и хорошо работает на частотах до 8 МГц и выше. Это позволяет схеме датчика индуктивности (схема на А1) работать в широком диапазоне индуктивности без переключений емкостей. Поскольку, для данного микроконтроллера 20 МГц — максимальная частота задающего генератора, максимальная входная частота не может быть более 8 МГц. Это максимальное значение частоты, которое может быть на выходе А1. Яркость жидкокристаллического индикатора регулируется подстрочным резистором R5, изменяющим напряжение на его выводе 3. Источником питания служит гальваническая батарея «Крона» напряжением 9V Порт РСО контроллера запрограммирован для работы компаратором и служит для контроля напряжения батареи питания. При снижении напряжения питания ниже 7V на дисплее будет сообщение «LOW BATTERY». Схема питается напряжением 5V от интегрального стабилизатора А2. Перед монтажом микроконтроллер нужно запрограммировать программой. НЕХ-файл которой приводится ниже: Для калибровки прибора нужны две образцовые катушки индуктивностью 22µН и 0,22µН. Они должны быть точными, так как от этого зависит точность измерения прибором. При включении прибора на дисплее. «OVER». Нужно замкнуть входы и появится: «NO VALUE». Чтобы перевести прибор в режим калибровки нужно нажать кнопку S1 и удерживая её нажатой включить прибор. Затем, отпустите S1. На дисплее появится «PLACE L1 = 22.0µН». Подключите к входу катушку 22µН Нажмите S1 Отключите катушку 22µН и подключите 0,22µН. Снова нажмите S1. На дисплее должно появиться сообщение «COLIBRATION ОК» Калибровка закончена.

Измерение индуктивности без осциллографа — Галерея схем

Измерители LCR часто используются для измерения индуктивности катушек индуктивности. Это также самый простой способ. Однако вы всегда можете использовать осциллограф для измерения индуктивности. Но без осциллографа измерители LCR должны быть вашим приоритетом при измерении индуктивности.

Генри — единица измерения индуктивности. Изменение тока, протекающего через катушку с током, имеет тенденцию противодействовать этому. Проще говоря, индуктивность препятствует любому внезапному изменению тока. Форма волны тока индуктивного импеданса будет отставать от формы волны напряжения.

Измерение индуктивности без осциллографа

Собственная индуктивность катушки обозначается символом L. Катушки генерируют ЭДС, когда ток (i) проходит через изменения. Индуцированная ЭДС (V) пропорциональна скорости изменения тока (di/dt). В результате E ∝ di/dt. Следовательно, E=L*(di/dt). В этом случае L представляет собой индуктивность.

Индуктивность представляет собой отношение индуцированного напряжения к скорости изменения тока. Направление этой наведенной ЭДС, согласно закону Ленца, таково, что она противостоит изменению тока, для которого ЭДС создавалась в первую очередь. Методы измерения индуктивности без осциллографа показаны ниже:

Метод-1: Использование измерителя LCR

Измерители LCR работают, подавая напряжение переменного тока на тестируемое устройство. Они измеряют результирующий ток по амплитуде и фазе относительно сигнала напряжения переменного тока. Для измерения индуктивности выполните следующие шаги:

Шаг 1: Включите измеритель LCR и подождите, пока он не загорится. Базовый измеритель LCR похож на мультиметр, который обычно используется для измерения напряжения и тока. Большинство измерителей являются переносными и имеют экран считывания, на котором отображается 0 при нажатии кнопки питания. Если он не показывает 0, нажмите кнопку сброса, чтобы сбросить счетчик до 0.

Шаг 2: Установите LCR для измерения L, также известного как индуктивность. Измеритель LCR фиксирует несколько измерений, которые отображаются на циферблате. Поскольку L означает индуктивность, это то, что вам нужно. Поверните циферблат портативного глюкометра в положение L.

Рисунок: Циферблат измерителя LCR.

Шаг 3: Установите счетчик на 1 вольт и 100 кГц. Измерители LCR часто включают множество тестовых настроек. Самый низкий тест индуктивности обычно составляет около 200 мкГн. При калибровке настольного измерителя частота 100 кГц при 1 вольте идеальна для большинства устройств.

Рисунок: Настройка диапазона напряжения и частоты.

Шаг 4: Подсоедините измеритель LCR к проводам. Измеритель, как и мультиметр, будет иметь черный и красный провода. Красный провод подключается к положительному штекеру, а черный — к отрицательному. Чтобы начать передачу тока через устройство, подключите провода к его клеммам, как показано на следующем рисунке.

Шаг 5: Чтобы определить индуктивность, посмотрите на экран дисплея. Устройства LCR практически мгновенно проверяют индуктивность. Вы должны сразу же увидеть изменение показаний на экране. Он будет отображать число в микрогенри (мкГн). Вы можете выключить счетчик и удалить гаджет после того, как у вас есть номер.

Метод 2: Использование мультиметра

Для измерения индуктивности мультиметром требуются специальные и дорогостоящие схемы. Поскольку измерения индуктивности требуются только в нескольких случаях, обычные мультиметры лишены этой возможности, что позволяет снизить затраты. Но сложный процесс, показанный ниже, можно использовать для измерения индуктивности с помощью мультиметра.

Шаг 1: Измерьте сопротивление (r) катушки индуктивности.

Шаг 2: Подключите цепь, как показано на следующем рисунке. Используйте резистор (R) известного номинала.

Шаг 3: Установите частоту от 2 кГц до 10 кГц.

Шаг 4: Запишите напряжение резистора (R) с помощью мультиметра. Отметьте напряжение как «x».

Шаг 5: Используйте следующее соотношение рисунка, чтобы найти индуктивность, л:

Метод 3: Крутизна напряжения-тока индуктор, а затем контролировать ток. Скважность импульса должна быть менее 50%. Чтобы избежать насыщения, используйте также высокую частоту. Это требует использования токоизмерительного резистора или токоизмерительного датчика.

На прицеле указан ток, а наклон определяет индуктивность. Наклон вычисляется путем деления пикового тока Ipk на время Ton. Индуктивность, L= В*Тонн/Iпик.

Какой прибор измеряет индуктивность

Существуют различные приборы для измерения индуктивности вашей катушки индуктивности. Ниже приведены наиболее часто используемые:

1. Осциллограф.
2. Счетчики LCR.
3. Частотомер.
4. Измеритель индуктивности.

Использование катушек индуктивности

Катушки индуктивности обычно используются для хранения энергии. Эти компоненты часто используются в схемах настройки, трансформаторах, индуктивных датчиках, асинхронных двигателях и других устройствах. Учитывая важность катушек индуктивности, требуется измерение индуктивности.

Заключение

Индуктивность часто измеряется в миллигенри или микрогенри. Для его измерения обычно используются генератор частоты и осциллограф или мультиметр LCM. Кривая напряжения и тока, отслеживающая изменение электрического тока, проходящего через катушку, также может быть использована для ее расчета.

Простой измеритель индуктивности

Простой измеритель индуктивности

Введение: Этот измеритель может измерять индуктивность катушек в широком диапазоне от 10 мкГн до 2Гн. Он действует как дополнение к цифровому вольтметру или мультиметру. Цифровой мультиметр теперь можно купить ниже 100 чешских крон, а вот мультиметры измерители индуктивности встречаются редко.
Описание: Основой этого простого измерителя является микросхема шестикратного триггера Шмитта 74HCT14. Индуктивность катушки зависит от периода времени, в течение которого генератор поддерживать напряжение на катушке выше заданного предела (нижний порог Шмитта). Изменение диапазона осуществляется простым изменением частоты генератора. IO2a состоит из генератора с переключаемой частотой. Переключитесь на C5a-d и P1a-d. Триммеры от P1a до P1d используются для калибровки диапазонов. IO2b служит инвертором, а IO2c и IO2d — усилителем тока. Эти три инвертора отделяют генератор от измерительной цепи. Рабочий цикл генератора составляет около 25%. Когда вывод IO2c+d переходит в лог. 1, катушка индуцирует полное напряжение 5В. Затем это напряжение экспоненциально уменьшается и приближается к нулю. Инвертор IO2e определяет напряжение. Выход инвертирован, поэтому схема IO2f имеет правильную полярность. Выход IO2f остается бревно. 1 с момента переворота осциллятора в лог. 1, до тех пор, пока напряжение на катушке не упадет ниже нижнего порога Шмитта. Ширина импульса на выходе IO2f пропорциональна измеренной индуктивности катушки. Выходной фильтр R4, C6, R6, C7 преобразуют ШИМ в постоянное напряжение. Затем он измеряется цифровым вольтметром (мультиметром), настроенным на диапазон 200 мВ. Напряжение питания 7805 ir 78L05 стабилизировано на уровне 5В, т.к. оно сильно влияет на точность. Конденсатор С4 необходимо разместить как можно ближе к IO2. Потребление измерителя индуктивности составляет всего около 4-8 мА, и его можно легко запитать от 9батарея В.
Улучшения: Схема вдохновлена ​​измерителем 74HC132, который почти в идентичном виде встречается примерно в десяти разных местах 🙂 … см. литературу. Однако эта бездумно скопированная схема имеет низкую точность и другие проблемы. Поэтому я решил сделать улучшение. Я включил ячейку RD (D1 и R3), которая позволяет восстановить индуктивность. Без него индуктивность блокируется защитным диодом на входе Шмитта (анод на землю, катод на вход), и не дает индуктору восстановиться между каждым цикл. Остаточный ток остается в цепи в следующем цикле, и это сильно влияет на измерение. Оказалось, что лучше использовать схему серии HCT, чем HC. Его пороги расположены ниже. Рабочий цикл генератора изменяется с 50% до 25%, что является более подходящим (катушка не подключена к току слишком долго и имеет больше времени для восстановления). Нижний порог также подходит для измерения малых индуктивностей. Более низкий порог и более низкий рабочий цикл также устраняют проблему оригинальной схемы: Если подключалась слишком большая индуктивность, как ни парадоксально, счетчик показывал ноль вместо «1 _ _ _». Это было вызвано что большая индуктивность в рабочем цикле 50% создает почти прямоугольную форму волны с пиковое значение составляет 2,5 В, что недостаточно для переключения входов серии HC. Со схемами HCT эта проблема не возникает. Катушки подключены к двум инверторам параллельно, что увеличит токовые способности, снизит внутренние потери и тем самым повысит точность. Схемы HCT и более низкий рабочий цикл также обеспечивают меньшее энергопотребление. На схемах в литературе чаще всего отсутствуют блокировочные конденсаторы. до и после 7805 (!!!). Здесь это от С1 до С4. Я обнаружил, что использование диапазона 200 мВ обеспечивает гораздо лучшую точность. чем диапазон 2В, т.к. диапазон измерения 2В требует работы с длинными импульсами (до 40%) и цепь RL (R2 и LX) не успела стабилизироваться до следующего цикла. В сочетании с отсутствием D1 и R3 это может означать погрешность до десятков %. Цепь делителя R4, R5 работает со скважностью выходных импульсов до 20%. Я считаю, что подстроечный нуль (см. литературу) не имеет смысла, т.к. выходное напряжение Шмитца в лог. 0 ничтожно мало. Первоначальное участие составляло всего 1-2 полигона. Я использовал 4 диапазона, чтобы измерить большую индуктивность. Использование более высоких диапазонов более низкие частоты — следовательно, используется двухступенчатый фильтр.
Калибровка: Каждый диапазон необходимо калибровать по известной индуктивности. Предпочтительно это должно быть значение 50 — 90 % шкалы или отображение «1000» — «1800». Калибровка каждой шкалы производится установкой P1a — P1d подстроечный, чтобы счетчик показывал правильное значение. Если вы не в состоянии откалибровать измеритель, изменить значение R1, значение P1a-d или C5a-d. Отдельные диапазоны перечислены в таблице ниже. Если вы не измеряете индуктивность такого большого диапазона, некоторые диапазоны могут быть опущены.
Каталожные номера:
pandatron.cz/?99&meric_civek
freecircuitdiagram.com/2009/05/12/схема измерителя индуктивности
xtronic. org/схема/цифровой-индуктивометр-для-мультиметра
electro2.webs.com/Inductance%20Meter.GIF
elektroarea.blogspot.com/2010/03/rangkaian-pengukur-induktansi.html
qsl.net/va3iul/Homebrew_RF_Circuit_Design_Ideas/Inductance_meter_using_DVM.gif
cqham.ru/projects/inductance_meter.jpg
geocities.ws/k7hkl_arv/K7HKL_Inductance_Meter.png

Рис. 1 — Схема простого измерителя индуктивности.

Рис. 2 — Модификация для одиночного переключателя. В этой версии вам не нужно использовать двойной переключатель.

Рис. 3 — Упрощенная калибровка. Вы называете только один диапазон, и калибровка других диапазонов происходит от него. Недостатком этой версии является низкая точность. Внутренние емкости, отклонения конденсатора и т. д. влияют на измерение.

Формы сигналов в цепи

Диапазон	Макс. value	Conversion	Operating frequency
I. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника