Электротехника и электроника




Упражнения - часть 2


7-26.jpg

7-27.jpg

Шаги 4, 5, 6. Для случая размыкания ключа Ucycтp= = Ераз = 10 В, Uco=Eзам. Предоставим читателю возможность самому разобраться в том, какие схемы замещения и условия необходимо применить, чтобы получить приведенные ниже уравнения для тока и напряжения при размыкании ключа.

7-28.jpg

Экспериментальная проверка результатов расчета Экспериментальная проверка полученных результатов заключается в измерении величин, характеризующих изменения тока и напряжения конденсатора при замыкании и размыкании ключа. Покажем, как экспериментально определяются четыре величины, относящиеся к размыканию ключа. Измерить их можно по единственной осциллограмме, полученной в схеме рис. 7.9(файл с7_11). Для получения такой осциллограммы необходимо, прежде всего, правильно собрать схему измерений. Общий вывод осциллографа и один из узлов исследуемой схемы нужно заземлить. Для измерения тока можно использовать резистор, включенный в исследуемую ветвь и подсоединенный одним выводом к земле, как это сделано в схеме рис. 7.9а. Однако это не всегда удобно, и лучше измерять ток с помощью универсального датчика тока, каким является источник напряжения, управляемый током (о схеме включения его см. Приложение 1). Напряжение на конденсаторе можно наблюдать непосредственно только в случае, когда один из его выводов также подсоединен к земле. Имеется, однако, возможность исключить это ограничение, пользуясь универсальным датчиком напряжения. В качестве его применяется источник напряжения, управляемый напряжением (схема его подключения приведена в Приложении 1).

7-29.jpg

Кроме того, очень важна точная настройка осциллографа. Мы рекомендуем читателю прежде, чем приступить к эксперименту, ознакомиться с методикой измерения мгновенных значений напряжения с помощью осциллографа, изложенной в Приложении 1. К чему может привести измерение ненастроенным осциллографом, проиллюстрируем на примере. На рис. 7,9 приведены осциллограммы, получающиеся после каждого шага настройки осциллографа, начиная от настройки по умолчанию. 1. Первая некорректность исходной настройки, которой соответствует осциллограмма на рис. 7.96, заключается в том, что оба канала переведены в режим АС. В уравнениях для переходных процессов присутствуют постоянные составляющие, и чтобы их увидеть, необходимо перевести оба канала А и В осциллографа в режим DC. На рис. 7.9в настройка режима исправлена. 2. Другая некорректность настройки заключается в том, что осциллограмма напряжения на конденсаторе выходит за верхнюю границу экрана (рис. 7.9в). Необходимо выбрать масштаб по напряжению в обоих каналах таким образом, чтобы осциллограммы напряжений имели максимальный размах, не выходя за границы экрана. Если размах осциллограмм очень мал, то напряжения кажутся нулевыми и неопытный экспериментатор может не отличить неверный выбор масштаба от отсутствия переходного процесса. На рис. 7.9г настройка масштаба по напряжению на канале В исправлена. 3. Ещё одна некорректность настройки заключается в выборе слишком большой цены деле-ниия по временной оси (TIME BASE) по сравнению с постоянной времени переходного процесса. При установке по умолчанию масштаба в 0.5 с/дел весь экран соответствует времени 7.2 с, то есть =3600т (т= 2 мс). При этом масштабе получается очень крупный шаг вычисления, при котором погрешность недопустимо велика, что приводит даже к качественному изменению характера функции. Как видно из рис. 7.9г, из-за погрешности процесс изображается колебательным, что невозможно в схемах с одним реактивным элементом. На рис. 7.9д ситуация исправлена и время прохождения экрана лучом равно =7т. В общем случае необходимо стремиться к тому, чтобы время прохождения экрана лучом не превышало =20т. Проблема синхронизации осциллографа в Electronics Workbench, как и в практических измерениях, требует особого внимания. Проще всего она решается, если ключ в схеме управляется вручную. Например, на. рис. 7.5 ключ управляется при нажатии на клавишу [Space] (пробел). Если замедлить процесс расчета настолько, чтобы изображающая точка плавно "плыла" по экрану, то вы наглядно увидите развитие переходного процесса и сможете управлять ключом во время процесса. Это можно сделать, изменяя опцию Time domain points per cycle пункта Analysis Options в меню Circuit. Подробнее об этом см. Приложение 1. При получении осциллограммы рис. 7.9д была выбрана опция 1000 точек /цикл. При изменении настроек осциллографа процесс расчета продолжается, а ключ уже не управляется клавишей. Существует два способа преодоления этой трудности. Вы можете выделить ключ, щелкнув на нем мышкой (он приобретет при этом красный цвет), не прерывая процесс расчета (после этого он снова становится управляемым), а можете снова запустить расчет, активизировав схему заново. Начать получение осциллограммы переходного процесса мы рекомендуем на малой модели осциллографа, поскольку при этом можно одновременно видеть на экране и схему. Однако проводить измерения намного удобнее на расширенной модели осциллографа, появляющейся на экране после нажатия кнопки Zoom. При этом Вас не должно смущать, если на малой модели информативная часть осциллограммы уже "убежала" за экран. На расширенной модели осциллографа вы сможете снова найти ее с помощью поля прокрутки в нижней части осциллографа.

На рис. 7.10 приведена модель осциллографа после нажатия кнопки Zoom в ситуации, показанной на рис. 7.9д. При этом курсоры выставлены таким образом, чтобы нижние табло показывали начальное и установившееся значения напряжения на конденсаторе при размыкании ключа. Переведя курсор с помощью мышки в позицию максимума по каналу А, мы можем измерить ток Imp.

7-210.jpg




Содержание  Назад  Вперед