Экспериментальная часть (аналоговое моделирование).

Важно: к выполнению экспериментальной части допускаются студенты, выполнившие задания по математическому моделированию (часть 1).

При аналоговом моделировании элементы R, C, L электрической схемы замещаются соответствующими компонентами – резисторами, конденсаторами и катушками индуктивности.

Номиналы промышленно выпускаемых компонентов (радиодеталей) не являются произвольными. Существуют специальные ряды номиналов, представляющие собой множества значений от 1 до 10. Название ряда указывает общее число элементов в нём, т. е. ряд E24 содержит 24 числа в интервале от 1 до 10, E12 — 12 чисел и т. д.

Каждый ряд соответствует определённому допуску в номиналах деталей. Так, детали из ряда E6 имеют допустимое отклонение от номинала ±20 %, из ряда E12 — ±10 %, из ряда E24 — ±5 %. Собственно, ряды устроены таким образом, что следующее значение отличается от предыдущего чуть меньше, чем на двойной допуск.

Ряд значений Е24

10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91

Указание на схемах номиналов элементов, не принадлежащих никакому ряду без особого технического обоснования, считается неграмотностью. Поэтому хорошие специалисты помнят ряд E24 наизусть.

На панели с компонентами, предназначенной для аналогового моделирования, резисторы установлены по ряду Е24, катушки индуктивности по ряду Е12 и конденсаторы по ряду Е6.

Последовательно с реактивными компонентами установлены резисторы RS, которые можно использовать для измерения тока.

Для соединения компонентов в схему, а также подключения источника и измерительных приборов используйте соответствующие проводники с ножевыми разъёмами.

В качестве источника питания используем генератор гармонических колебаний.

Для измерения параметров используем вольтметр и осциллограф.

Перед включением приборов изучите приложение, где рассказано, как с ними работать.

Задание 1. Простые цепи

Схема 1-1, дифференцирующая RC-цепь.

 

Схема 1-2, интегрирующая RC-цепь.

 

 

Схема 1-3, дифференцирующая LR-цепь

Схема 1-4, интегрирующая LR-цепь.

1. Соберите данные схемы из компонентов с номиналами, использованными Вами при математическом моделировании, и подключите генератор с установленными значениями амплитуды и частоты гармонического сигнала, а именно при входном гармоническом сигнале = 2 B и частотах F=F_B; 0,5 F_B; 1,5 F_B.

2. Проведите с помощью вольтметра измерения входного и выходного напряжения. Полученные данные занесите в таблицу с расчётными данными.

Примечание:

При этом способе измерения параметров разность фаз определяется из фазовых диаграмм, используя то обстоятельство, что напряжения на реактивных элементах сдвинуты относительно тока на π/2, а на резисторе сдвиг фаз между током и напряжением равен 0.

В этом случае или с учётом знака. Напомним, что за положительное направление фазового угла берут направление против часовой стрелки (см. лекции).

Запомните мнемоническое правило для определения фазовой диаграммы токов и напряжения на реактивных элементах – это слово civil. Сочетание ci-v показывает, что вектор тока через конденсатор I_C повёрнут на π/2 против часовой стрелки относительно напряжения. А сочетание v-il показывает, что вектор тока через индуктивность I_L повёрнут на π/2 по часовой стрелке относительно напряжения.

3. Проведите измерения входных и выходных напряжений и разности фаз между ними с помощью осциллографа. Методика измерения разности фаз с помощью осциллографа изложена в Приложении. Занесите полученные данные в ту же таблицу.

В результате выполнения задания расчётные и экспериментальные данные должны совпасть в пределах допустимой погрешности, которая определяется, прежде всего, точностью изготовления компонентов. Определите эту допустимую погрешность для электрической цепи с двумя компонентами, используемыми в Ваших экспериментах.