ЭЛЕКТРОНИКА
Учебное пособие к лабораторным работам
Часть первая
Под редакцией В.А. Яковлева
Челябинск
Издательский центр ЮУрГУ
2015
УДК 621.38(076.5)
Э455
Одобрено
учебно-методической комиссией
филиала ЮУрГУ в г. Аше
Рецензенты:
А.С. Знаев, В.Л. Федяев
| Э455 | Электроника: учебное пособие к лабораторным работам /Т.Ю. Васинькина, В.А. Пашнев, В.А. Храмцов; В.А. Яковлев; под ред. В.А. Яковлева. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2015. – Ч. 1. – 94 с. |
Учебное пособие предназначено для студентов неэлектрических специальностей, программой подготовки которых предусмотрено изучение в дисциплинах «Электротехника и электроника», «Электроника» и др. неуправляемых и управляемых источников питания постоянного тока.
Пособие включает теоретический материал, расчетные задания и описание лабораторных работ по полупроводниковым приборам: диодам, стабилитронам и тиристорам, однофазным выпрямительным устройствам, однофазным управляемым выпрямителям.
Лабораторные работы выполняются на стендах лабораторного комплекса «Основы электроники» модульного и моноблочного исполнения.
УДК 621.38(076.5)
© Издательский центр ЮУрГУ, 2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Правила внутреннего распорядка и техники безопасности при выполнении лабораторных работ………………………………………….. | |
| Общие методические рекомендации по выполнению лабораторных работ................................................................................................................. | |
| Введение……………………………………………………………………. | |
| Лабораторная работа №1. Исследование полупроводниковых приборов….. | |
| Лабораторная работа №2. Исследование однофазных выпрямителей…………………………………………………………..…… | |
| Лабораторная работа №3. Исследование однофазного мостового выпрямителя ………………………………………………………………... | |
| Лабораторная работа №4. Исследование однофазного управляемого выпрямителя………………………………………………………………… | |
| Библиографический список………………………………………………... |
ПРАВИЛА ВНУТРЕННЕГО РАСПОРЯДКА И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
При работе в лаборатории электротехники и электроники во избежание несчастных случаев, а также преждевременного выхода из строя приборов и оборудования студент при выполнении лабораторных работ должен выполнять следующие правила внутреннего распорядка и техники безопасности.
· К работе в лаборатории допускаются студенты, знакомые с правилами внутреннего распорядка и техники безопасности.
· После ознакомления с правилами внутреннего распорядка и инструктажа по технике безопасности каждый студент должен расписаться в специальном журнале.
· При работе в лаборатории запрещается приносить собой вещи и предметы, загромождающие рабочие места.
· В лаборатории запрещается громко разговаривать, покидать рабочие места без разрешения преподавателя и переходить от одного стенда к другому.
· Приступая к работе в лаборатории, студенческая группа делится на бригады, которые затем распределяются по лабораторным столам.
· Электрические цепи собираются при отключенном источнике питания. При необходимости изменений в цепи в процессе работы нужно отключить источник питания.
· Сборку электрической цепи производят соединительными проводами в строгом соответствии с монтажной схемой, представленной в учебном пособии, обеспечивая при этом надежность электрических контактов всех разъемных соединений. При сборке необходимо следить, чтобы соединительные провода не скручивались петлями.
· Собранная электрическая цепь предъявляется для проверки преподавателю или лаборанту.
· Включение электрической цепи под напряжение производится после проверки её преподавателем с его разрешения и в его присутствии.
· При обнаружении неисправности в цепи, появления специфичного запаха, повреждения оборудования или приборов необходимо немедленно отключить электропитание стенда и известить об этом преподавателя или лаборанта.
· Перед включением регулируемого источника питания необходимо убедиться, что его ручка стоит в положении, соответствующем минимальному выходному напряжению.
· При работе с конденсаторами следует помнить, что на их зажимах, отключенных от сети, некоторое время сохраняется электрический заряд, который может быть причиной поражения электрическим током.
· При работе с мультиметром следует правильно выбирать род измеряемой величины, предел её измерения и гнезда для подключения щупов.
· После утверждения преподавателем результатов лабораторной работы необходимо разобрать исследуемую электрическую цепь и привести в порядок рабочее место.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Подготовка к лабораторным работам. Экспериментальные задания, предлагаемые на лабораторных занятиях, могут быть успешно выполнены в отведенное в соответствии с расписанием занятий время только при условии тщательной предварительной подготовки к каждой из них. Поэтому для выполнения лабораторных работ студент должен руководствоваться определенными правилами.
1. Предварительно ознакомиться с графиком выполнения лабораторных работ.
2. Внимательно ознакомиться с описанием соответствующей работы и установить, в чем состоит основная цель и задача этой работы.
3. По лекционному курсу и соответствующим литературным источникам изучить теоретическую часть, относящуюся к данной лабораторной работе.
4. Выполнить предварительные расчеты и построения, указанные в расчетном задании, для своего варианта и оформить результаты расчетов в виде таблиц, графиков, временных диаграмм и расчетных электрических схем.
5. Изучить схему лабораторной установки и продумать методику выполнения лабораторной работы.
6. Ответить на контрольные вопросы, приведенные в конце каждой работы.
Перед началом занятий студент должен предъявить преподавателю все необходимые расчеты, графики и схемы, относящиеся к работе, и ответить на контрольные вопросы. Неподготовленные студенты к выполнению работы не допускаются.
Выполнение лабораторной работы. Для успешного выполнения лабораторных работ необходимо выполнение следующих требований.
1. Перед сборкой электрической цепи студенты должны предварительно ознакомиться с электрическим оборудованием и измерительными приборами, предназначенными для проведения соответствующей лабораторной работы. При этом следует убедиться, что лабораторный стенд обесточен.
2. Сборку цепи необходимо проводить в точном соответствии с монтажной схемой. При сборке целесообразно пользоваться проводами разных цветов, например, провода, идущие от плюсовых клемм, брать светлые, а от минусовых – темные.
3. После окончания сборки электрическая цепь обязательно должна быть предъявлена для проверки. Включать цепь под напряжение можно только с разрешения преподавателя или лаборанта.
4. Запись показаний всех приборов в процессе выполнения работы следует проводить по возможности одновременно и быстро. Следует избегать перерыва начатой серии наблюдений и во всех случаях, когда возникает сомнение в правильности полученных наблюдений, их необходимо повторить несколько раз. Осциллограммы напряжений на отдельных элементах схемы рисуются в масштабе осциллографа, результаты измерений заносятся в таблицы расчетных и экспериментальных данных.
5. После выполнения отдельного этапа лабораторной работы результаты опыта вместе с простейшими контрольными расчетами предъявляются для проверки преподавателю до разборки электрической цепи.
6. Разбирать электрическую цепь, а также переходить к сборке новой можно только по разрешению преподавателя.
7. Если при исследовании цепи постоянного тока стрелка измерительного прибора уходит за пределы шкалы в обратном направлении, надо отключить цепь и переключить подходящие к прибору провода.
8. Если стрелка какого-либо прибора выходит за пределы шкалы, надо переключить пределы измерения прибора на более высокие.
9. Лабораторная работа считается выполненной только после утверждения её результатов преподавателем и приведения рабочего места в порядок.
10. Во время занятий в лаборатории студенты обязаны находиться на своих рабочих местах. Выходить из помещения лаборатории во время занятия можно только с разрешения преподавателя.
Обработка результатов и оформление отчета. Составление отчета о проведенных исследованиях является важнейшим этапом выполнения лабораторной работы. По каждой выполненной работе каждый студент составляет отчет, руководствуясь следующими положениями.
1. Отчет по лабораторной работе выполняется в соответствии с требованиями ГОСТов и Стандарта ЮУрГУ.
На титульном листе указываются название учебного заведения, кафедры, порядковый номер и наименование лабораторной работы, фамилия и инициалы студента, выполнившего работу, номер его академической группы, дата выполнения работы
2. Отчет включает в себя разделы, отражающие все этапы выполнения работы.
2.1. Цель работы, которая отражает основные теоретические и экспериментальные задачи, решаемые в данной работе.
2.2. Расчетное задание, которое выполняется перед лабораторной работой и является одним из основных элементов допуска к выполнению лабораторной работы.
2.3. Экспериментальная часть, которая включает в себя электрические схемы, осциллограммы и результаты исследований, сведенные в таблицы. Каждый этап, опыт должны иметь свой подзаголовок.
2.4. Обработка результатов эксперимента. Приводятся таблицы результатов расчетов по экспериментальным данным, расчетные соотношения, по которым делались эти расчеты, построенные по результатам экспериментов и расчетов графики.
2.5. Отчет должен содержать основные выводы, соответствующие цели лабораторной работы. По указанию преподавателя в отчете даются ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе.
3. Графическая часть отчета (схемы, таблицы, графики, осциллограммы) выполняются карандашом с применением соответствующих чертежных инструментов.
3.1. Принципиальные схемы вычерчиваются в соответствии с требованиями ГОСТа. В местах электрических соединений (узлах) ставится точка.
3.2. Временные диаграммы и осциллограммы строятся в масштабе с соблюдением величин углов и указанием масштабов по времени, напряжению и току.
3.3. При построении графиков следует помнить, что, так как задачей лабораторных исследований является выяснение общих закономерностей, то все шкалы графиков должны начинаться с нуля. На осях графиков дается обычно равномерная шкала с круглыми значениями оцифрованных делений. При необходимости одна из шкал может иметь логарифмический характер. При вычерчивании графиков надо учитывать, что всякое измерение имеет случайные погрешности. Поэтому не следует проводить кривые через все экспериментальные точки, на рабочем поле указываются экспериментальные точки, по которым строится плавная непрерывная кривая, которая проходит среди экспериментальных точек. Если в одних координатных осях строят несколько графиков функций одной независимой переменной, то следует провести дополнительные шкалы параллельно основной вне основного поля. При построении графиков вдоль оси абсцисс в выбранном масштабе откладывают независимую переменную. Условное буквенное обозначение этой величины рекомендуется ставить под осью, а наименование единиц измерения либо их десятичных кратных или дольных единиц – после обозначения величины. Вдоль оси ординат масштабные цифры ставят слева от оси, наименование или условное обозначение откладываемых величин – также слева от оси и под этим обозначением указывают единицу измерения. Наименование единиц измерения дается без скобок через запятую после единицы измерения.
ВВЕДЕНИЕ
В современной промышленности практически каждая достаточно сложная техническая система оснащается электронными устройствами. Функции устройств электроники становятся все более разнообразными. В любой системе управления информация о контролируемых параметрах вырабатывается соответствующими датчиками в виде электрических сигналов. Эти сигналы фильтруются, усиливаются и преобразуются в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей. Затем они обрабатываются микропроцессорами, которые формируют на основе полученной информации сигналы управления для исполнительных устройств.
В немалой степени точность работы информационно-управляющих устройств определяется источниками питания постоянного тока. Так для питания измерительных устройств, работающих с точностью 0,1%, требуется стабильность напряжения питания не хуже 0,01%.
В данном учебном пособии приводится теоретический материал, расчетные задания и описание лабораторных работ по полупроводниковым приборам: диодам, стабилитронам и тиристорам, однофазным и трехфазным выпрямительным устройствам, однофазным управляемым выпрямителям.
При выполнении расчетных заданий студенты получают навыки применения теоретической базы выпрямительных устройств для расчета конкретных схем неуправляемых и управляемых источников питания, изображения временных диаграмм и основных блоков выпрямительных устройств.
При экспериментальных исследованиях студенты приобретают навыки определения параметров электрических сигналов с помощью осциллографа, аналоговых и цифровых измерительных приборов.
Данное учебное пособие предназначено для студентов неэлектрических специальностей, программой подготовки которых предусмотрено изучение в дисциплинах «Электротехника и электроника», «Электроника» и др. неуправляемых и управляемых источников питания постоянного тока.
Лабораторная работа №1
