1. Вивчення принципу дії і функціональних схем ЦВП.
По підручнику і інструкціям ознайомитися з принципом дії і функціональними схемами ЦВП.
У лабораторній роботі використовуються цифровий частотомір Ч3-32 і цифровий вольтметр В7-27.
Короткі відомості про прилади.
1. 1 Частотомір Ч3-32 призначений для автоматичного вимірювання частоти і періоду електричних коливань, інтервалів часу між імпульсами, тривалості імпульсів, відношення частот, безперервного рахунку кількості імпульсів. Живлення частотоміра здійснюється від мережі змінного струму напругою U = (220 ± 22) В при f = (50 ± 0,5) Гц. Вхідні опір і ємність частотоміра складають відповідно (50 – 100) кОм і (10 – 60) пФ. Прилад споживає потужність від джерела живлення (45÷80) В∙А.
Прилад відображає результати вимірювання на восьмирозрядному цифровому табло в десятковому коді.
Принцип дії цифрового частотоміра оснований на методі підрахунку числа імпульсів сформованих з напруги частоти, що вимірюється, за відомий високоточний відрізок часу, званий часом вимірювання. На рис. 5.1,а приведена спрощена структурна схема цифрового частотоміра, принцип дії якої пояснюється часовими діаграмами сигналів в деяких їїточках.
Прийняті умовні позначення:
ВП – вхідний пристрій, ФП1 – формуючий пристрій, Л – лічильник (підрахунковий пристрій), ЦД – цифровий дисплей (відліковий пристрій), Тр – тригер, ГІЗТ – генератор імпульсів заданої тривалості, К – ключ.
Напруга, частота fx якої вимірюється, подається на вхідний пристрій ВП, який посилює або обмежує вхідні сигнали. На виході ВП напруга Ux ¢ постійної амплітуди незалежно від амплітуди вхідного сигналу (рис. 5-1, б).
Формуючий пристрій ФП1 (формувач імпульсів) перетворює синусоїдну (періодичну) напругу в послідовність коротких імпульсів, частота проходження яких дорівнює частоті підведеної напруги fx (рис.5-1, в)
ГІЗТ – генератор імпульсів заданої тривалості складається з кварцового генератора, подільника частоти і формуючого пристрою ФП2 (на схемі не показаний). Кварцовий генератор створює (генерує) стабільні імпульси, частота яких прийнята за еталонну. ФП2 виробляє опорні імпульси t1 і t2, що відповідають початку і кінцю імпульсу TN (рис.5.1, г).
ГІЗТ через тригер Тр відкриває ключ К першим імпульсом t1 і закриває другим імпульсом t2. На протязі фіксованого відрізка часу TN = (t2 - t1) (часу рахунку) ключ відкритий і на лічильник проходять імпульси напруги частоти, що вимірюється. За час TN лічильник підрахує N імпульсів. Якщо Tx – період частоти fx , (Tx = 1/fx), то число N дорівнює числу періодів Tx, що встигли пройти через ключ К за час TN.
N = TN / Tx= TN × fx; при TN = 1с, N = fx, (рис.5.1, д).
При вимірюванні частоти кожен раз після закінчення часу TN відбувається автоматичне скидання показань лічильника і рахунок починається с початку. Тобто частотомір вимірює середню частоту за період TN.
Межі основної відносної похибки цифрового частотоміра не перевищують значень
, (1)
де δ0 – відносна похибка початкової установки опорної частини кварцового генератора в нормальних умовах; на протязі доби δ0 ≤ ± 6∙10-6 (%);
TN – час вимірювання, с;
fx – вимірювана частота, Гц.
1.2. Цифровий вольтметр (універсальний) В 7-27 (В 7-27 А, В 7-27 А/ 1 ) призначений для вимірювання постійної і змінної напруги, опору, струму і температури.
Нормальні умови роботи:
f = (50 ± 0,5) Гц, U = (220 ± 4,4) В; t ° = (20 ± 5)°С, відносна вологість v = (65 ± 15)%.
Вольтметр забезпечує вимірювання постійної напруги позитивної і негативної полярності в діапазоні 100 мВ – 1000 В.
Вхідний опір R вх = (107± 5%) Ом. Коефіцієнт придушення перешкод нормального виду К нв = 40 дБ при частоті перешкод f = 50 Гц, і перешкод загального виду К зв = 60 дБ.
Межі основної похибки вимірювання постійної напруги для U ≤ 100 мВ
для напруг 100 мВ ≤ U ≤ 1000 В
де Uk – номінальне значення діапазону вимірювання;
U – дійсне значення вимірюваної величини.
Цифровий вольтметр забезпечує вимірювання середньоквадратичного значення напруги синусоїдальної форми в діапазоні від 100 мВ до 1000 В при частотному діапазоні f = (10 Гц ÷ 100 кГц). Вхідний опір R вх= 106 Ом, вхідна шунтувальна ємність С вх = 45 пФ.
Межа основної похибки для вищеназваних діапазонів
.
Потужність, споживана вольтметром з мережі 220 В, не перевищує 35 В∙А. У вольтметрі передбачена можливість видачі інформації на зовнішній реєструючий пристрій.
