LUCRAREA EL3

LUCRAREA 3

CONVERTOARE DE MSURARE N REGIM DINAMICSYMBOL 36 \f "Wingdings"1.Chestiuni de studiat.

SYMBOL 52 \f "Wingdings"1.1. Utilizarea osciloscopului analogic i a celui numeric

1.2. Studiul convertoarelor de msurare n domeniul timp.

1.2.1. Convertoare de ordinul I

1.2.2. Convertoare de ordinul II

1.4. Studiul convertoarelor de msurare n domeniul frecven.

2.Mod de experimentare.2.1. Se va studia modul de vizualizare i msurare a parametrilor semnalelor electrice cu osciloscop analogic i numeric.

Fig.1.Montaj pentru msurarea parametrilor semnalelor cu osciloscopul analogic

Dup conectarea generatorului de semnal la unul dintre canalele Y ale osciloscopului (A sau B) se apas tasta autoset (verde), astfel c va fi selectat automat opiunea cea mai potrivit pentru apariia imaginii pe ecran.

Se apas apoi butonul Meniu, care permite investigarea diferitelor funcii de vizualizare.

Observaie: Pentru fiecare semnal vizualizat exist o combinaie a reglajelor care ofer o vizualizare optim. Pentru reglare, se vor respecta urmtoarele indicaii:

Imaginea pe ecran trebuie s fie clar i nu prea luminoas;

Imaginea se mrete ct mai mult, fr a depi limitele ecranului;

Verificai ca axa pe care se fac msurtori (axa X - baza de timp, axa Y - canal) s aib butonul de calibrare pe poziia calibrat;

Observaie: Elemente privitoare la funcionarea osciloscopului analogic sunt prezentate n anexa 1.

Se vor realiza urmtoarele vizualizri, msurtori i calcule:

Semnal sinusoidal: tensiunea vrf-vrf Uvv ; amplitudinea

;

perioada T; frecvena f.

Semnal dreptunghiular: amplitudinea

; perioada T; frecvena f; durata pulsului pozitiv Tpp; durata pulsului negativ Tpn;

factorul de umplere D:

( Semnal triunghiular: tensiunea vrf - vrf Uvv; amplitudinea

perioada T; frecvena f; durata pantei cresctoare Tpp;

durata pantei descresctoare Tpn;

panta cresctoare Pc ca raport dintre amplitudinea vrf vrf i durata pantei cresctoare Tpp;

panta descresctoare Pd ca raport dintre amplitudinea

vrf - vrf i durata pantei descresctoare.

Se alege la generator semnalul dorit, se d o valoare a amplitudinii n intervalul (1-10) V i o frecven n intervalul (103 - 104)Hz. Se realizeaz reglajele necesare astfel nct imaginea s umple ct mai bine ecranul.

Se citete amplitudinea vrf - vrf a semnalului sinusoidal i perioada acestuia, n diviziuni; se multiplic cu constantele de scar obinnd valorile acestora n voli, respectiv uniti de timp (s,ms,..ns); se calculeaz i frecvena semnalului, pentru cteva valori diferite ale acestuia, selectate de la generatorul de funcii.

Valorile msurate i cele calculate se trec n tabelul urmtor. Se completeaz coloanele adecvate tipului de semnal studiat.

sem

nal y

CyUvv

xCx T fxppxpnTppTpn DPcPd

divV/

div V Vdivs/

div sHzdivdiv s s%V/s V/s

Aceleai vizualizri i msurri se vor realiza cu un osciloscop numeric. Se va studia modul de apariie pe ecran a imaginii, posibilitile de vizualizare i de msurare.2.2. Studiul convertoarelor de msurare SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.2.1. Ecuaia de funcionare pentru convertorul de ordinul I se poate scrie i sub forma:

cu:

Mrimea de ieire, la aplicarea unei funcii treapt are expresia:

n fig.2 se indic variaia n timp a mrimii de ieire sub form adimensional, precum i modul grafic de determinare a constantei de timp.

Fig.2.Determinarea constantei de timp

SYMBOL 37 \f "Wingdings"Se va studia convertorul de ordinul I de tip electric. Schema montajului utilizat este prezentat n fig.3.Fig.3. Convertor de ordinul I

Ecuaia specific convertorului este :

Se aplic de la un generator de semnal tensiunea u1(t) de forma dreptunghiular cu durata mare a palierului. Se aduc cele dou semnale u1(t) i u2(t) la intrrile unui osciloscop cu dou canale. Se msoar parametrii caracteristici (SYMBOL 64 \f "Wingdings"Datele se trec n tabelul urmtor.RCtcrts

Fssss

SYMBOL 58 \f "Wingdings" Constanta de timp se determin n dou moduri:

direct din imaginea obinut cu ajutorul osciloscopului, ca fiind timpul n care semnalul de ieire atinge 63,2 % din valoarea de regim;

prin calcul, funcie de valorile msurate. Pornind de la:

\SYMBOL 174 \f "Symbol" \s 12

\SYMBOL 174 \f "Symbol" \s 12

Din valorile msurate la diferite intervale de timp t , pentru y=u2(t) i pentru SXo=u1(t) se construiete graficul din fig.4.

Fig.4. Mod de determinare a constantei de timp

Prin regresie liniar se construiete dreapta de aproximare cea mai probabil:

y = ax + b

-valori medii

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.2.2.Ecuaia de funcionare pentru convertorul de ordinul II are forma:

unde:

- pulsaia proprie - factor de amortizare

In funcie de valorile factorului de amortizare

Fig.5. Rspunsurile convertorului de ordinul II

- oscilator amortizat

- aperiodic critic

- aperiodic supraamortizat

SYMBOL 37 \f "Wingdings"Se vor face msurtori pentru un convertor de ordinul II de tip electric - fig.6Fig.6.Schema de montaj pentru convertorul de ordinul II de tip electric

Se aplic de la un generator de semnal tensiunea u1(t) de forma dreptunghiular cu durata mare a palierului. Se aduc cele dou semnale la intrrile unui osciloscop cu dou canale.

SYMBOL 64 \f "Wingdings"Datele se trec n tabelul urmtor.RegimRLCtscalctsmas

HFrad/s--%srad/s--%s

SYMBOL 58 \f "Wingdings" Valori calculate:

(

Valori msurate:

unde: ymax, y

cu T - perioada primei oscilaii

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.3. Comportarea n domeniul frecven se studiaz prin determinarea experimental a caracteristicii de frecven cu cele dou componente ale sale:

- caracteristica amplitudine - frecven

- caracteristica faz - frecven

Fig.6. Caracteristica de frecven a convertorului de ordin I

Fig.7.Caracteristica de frecven a convertorului de ordinul II

SYMBOL 37 \f "Wingdings"Se vor face determinri pentru convertoarele de tip electric studiate anterior. Se vor alimenta montajele de la un generator de semnal, cu tensiuni alternative sinusoidale u1(t) a cror frecven se variaz. Se citesc la osciloscop valorile maxime pentru tensiunile de intrare, respectiv de ieire, precum i defazajul ntre cele dou semnale la fiecare frecven reglat.

SYMBOL 64 \f "Wingdings"Datele se trec n tabelul urmtor

RLCU1maxU2maxH()BmasH()calc

HFVV-gradHz-grad

SYMBOL 58 \f "Wingdings" Relaii de calcul:

SYMBOL 170 \f "Symbol"Convertor de ordin I:

Observaie: Banda de frecven B este cuprins ntre i ,

SYMBOL 170 \f "Symbol"Convertorul de ordin II:

;

Banda de frecven B are limita superioar:

Pentru amortizri slabe, caracteristica amplitudine - frecven prezint un maxim dat de relaia:

SYMBOL 195 \f "Wingdings"

3.Intrebri recapitulative.

3.1. Cum se msoar cu osciloscopul diferii parametri ai semnalelor (amplitudine, perioad, frecven etc.)?

3.4. S se scrie ecuaiile de funcionare n domeniul timp pentru convertoarele de ordinul I i II.

3.5. S se obin prin calcul relaiile ce definesc rspunsul la o excitaie treapt pentru aceste convertoare.

3.6. Deducei caracteristica de frecven pentru convertoarele de ordinul I i II.

3.7. Care sunt parametrii caracteristici pentru caracterizarea n domeniul timp a convertoarelor de msurare?

3.8. Care sunt parametrii ce permit caracterizarea n domeniul frecven a convertoarelor Anexa 1

Osciloscopul catodic analogic este un aparat destinat vizualizrii semnalelor variabile n timp.Semnalele sunt tensiuni electrice.

Aceste semnale sunt prelucrate pe cale analogic, iar vizualizarea lor se face pe un tub catodic; de aceea, osciloscopul este denumit osciloscop catodic.

Osciloscoapele catodice se construiesc cu un canal sau cu dou canale, permind msurarea unui semnal sau a dou semnale.

a) Osciloscopul se poate folosi pentru vizualizarea formei de variaie n timp a unei mrimi y = f(t), pe fiecare canal, mrimea aplicndu-se la intrrile YA , YB; n acest caz , axa timpului este creat de o tensiune liniar variabil (n dini de ferstru), generat de blocul bazei de timp din osciloscop. Aceast tensiune se aplic pe plcile de deflexie orizontal i asigur deplasarea spotului pe ecran, cu vitez constant, de la stnga la dreapta i revenirea acestuia, mult mai rapid, n poziia iniial.

Prin sincronizare, se realizeaz un raport constant ntre frecvena semnalului i frecvena tensiunii liniar variabile generat de baza de timp. Astfel, spotul are acelai traseu pe ecran, la fiecare curs, rezultnd o imagine stabil.

b) Vizualizarea a dou mrimi pe ecran se poate face, la acest tip de osciloscop, prin aplicarea lor, pe rnd, pe plcile de deflexie vertical. Comutarea rapid, cnd a unui semnal, cnd a celuilalt, este realizat de un comutator electronic ce poate lacre n:

( Modul alternat (alternate), cnd comutarea se realizeaz pe durata cursei inverse (de ntoarcere), spotul vizualiznd la o curs un fenomen, iar la cealalt, al doilea fenomen;

( Modul decupat (chopped), cnd spotul este comutat tot timpul, de pe un semnal, pe cellalt, cu o frecven mare.

c) Pentru studierea dependenei dintre dou mrimi, y = f(x) , o mrime se aplic pe canalul Y , iar cealalt pe canalul X ale osciloscopului catodic.

Semnalul de intrare este o tensiune periodic, adus la canalul vertical printr-un conector BNC.

Fiecare canal are urmtoarele reglaje:

Comutatorul amplificrii verticale, care permite selectarea n trepte a valorii amplificrii pentru a obine o ncadrare bun a imaginii pe ecran. ntre valoarea semnalului de intrare i deflexia vertical a spotului exist relaia :

EMBED Equation.2

unde:

U este valoarea tensiunii la borna de intrare a osciloscopului;

y - deviaia spotului pe vertical, exprimat n diviziuni verticale ale caroiajului ecranului;

CY - constanta canalului, exprimat n V/div.

Butonul deplasrii pe vertical face o translatare a imaginii n direcie vertical, fr a afecta alte reglaje ale canalului vertical, permind poziionarea convenabil a imaginii pe ecran .

Butonul AC/DC. Pe funcia DC, pe ecran este vizualizat semnalul n forma n care este la intrarea n osciloscop. Pe funcia AC, se vizualizeaz numai componenta alternativ, componenta continu fiind filtrat cu un filtru intern trece sus. Butonul constantei de timp selecteaz viteza de deplasare a spotului pe orizontal. ntre deflexia pe orizontal i timpul n care se produce aceasta, exist relaia:

unde:

t este timpul n s; x - deflexia pe orizontal, exprimat n div;

Cx - constanta bazei de timp, n s/div.

Butonul deplasrii pe orizontal permite translatarea imaginii pe direcie orizontal.

Exemplificare msurarea amplitudinii i a perioadei.

Considernd constantele de amplificare ale canalelor A i B, cu valorile Cay = 2 V/div i Cby = 1 V/div, i constanta bazei de timp Ct = 1 ms/div atunci, se obin valorile:

Valoarea vrf la vrf a tensiunii canal A:

unde ya este numrul de diviziuni pe ecran ntre vrfurile tensiunii

Amplitudinea semnalului:

( Perioada semnalului:

ANEXA 2

Relaia ntre mrimea de intrare i cea de ieire la un convertor de msurare este, n general, o ecuaie diferenial liniar cu coeficieni constani, de ordin n:

Funcie de ordinul n al ecuaiei difereniale, convertoarele de msurare cele mai ntlnite n structura lanurilor de msurare se clasific astfel:

- convertoare de ordin zero:

- convertoare de ordin I:

- convertoare de ordin II:

Criteriile de apreciere a calitii MM n privina comportrii n domeniul timp, n momentul aplicrii la intrare a unei funcii treapt sunt:

- timpul de cretere - tcr - timpul n care semnalul crete de la 10% la 90% din valoarea de regim stabilizat.

Definirea parametrilor caracteristici n domeniul timp.

- timpul de stabilizare -ts - timpul care trece de la aplicarea mrimi de intrare i pn cnd mrimea de ieire atinge o valoare care se abate cu mai puin de o valoare prescris fa de cea de regim stabilizat;

- constanta de timp -

- supracreterea - PAGE

_1485931626.unknown

_1485933987.unknown

_1485934468.unknown

_1485932921.unknown

_1485933261.unknown

_891152284.unknown

_891156820.unknown

_891627694.unknown

_889121138.unknown

_889121068.unknown