Приборы комбинированного типа

 

Стрелочные комбинированные приборы (рисунок 1.4). Действие данных приборов основано на том, что при пропускании тока через катушку, механически соединенную со стрелкой и помещённую в постоянное магнитное поле, создается вращающий момент, который поворачивает катушку на угол, прямо пропорциональный значению тока. При подключении к прибору соответствующим образом резисторов можно измерять напряжения и сопротивления.

 

Рисунок 1.4 – Общий вид стрелочного комбинированного прибора

 

 

С помощью приборов данного типа можно измерить:

– силу постоянного и переменного тока с пределами измерений 0,1; 1; 10; 100; 500 мА;

– напряжение постоянного и переменного тока с пределами измерений 0,5; 2,5; 5; 25; 50; 250; 500 В;

– сопротивление постоянному току с пределами измерений 0,1; 10; 100; 1 000; 10 000 кОм.

 

Универсальные цифровые вольтметры и мультиметры (рисунок 1.5). Принцип действия вольтметра состоит в преобразовании измеряемой величины (переменного напряжения, постоянного тока, переменного тока и сопротивления) в постоянное напряжение с последующим его измерением аналого-цифровым преобразователем (АЦП) интегрирующего типа (рисунок 1.6).

 

Рисунок 1.5 – Общий вид универсального цифрового

вольтметра и мультиметра

 

 

Рисунок 1.6 – Блок-схема АЦП

 

 

Электронный переключатель вначале находится в положении 1, подключая источник измеряемого напряжения U_x к интегратору (обычно это операционный усилитель с емкостной обратной связью). На выходе интегратора формируется линейно изменяющееся напряжение, скорость нарастания которого пропорциональна U_x. Как только сигнал на выходе интегратора составит несколько милливольт, включается компаратор напряжения. При этом на выходе логической схемы И возникает последовательность тактовых импульсов, число которых считается двойным счетчиком. Счет ведется до момента времени t₁ (рисунок 1.7), в который логический детектор счетчика переключает электронный ключ в положение 2.

 

 

Рисунок 1.7 – Работа АЦП

 

 

При этом опорное напряжение U_0n, имеющее полярность, противоположную U_x, подается на интегратор, на выходе которого формируется линейно падающее напряжение. В момент времени t₂ напряжение упадет до нуля, и компаратор остановит счетчик. Если измеряемое напряжение за прошедшее время изменило свое значение, счетчик выполняет новый отсчет.

Современные цифровые вольтметры обеспечивают точность измерений 0,01–0,001 %.

Технические данные вольтметров отличаются в зависимости от реализации конкретной модели.

Генераторы сигналов (рисунок 1.8). Генератор сигналов низкочастотный представляет собой источник синусоидального (основной режим) и прямоугольного (дополнительный режим) сигналов и предназначен для исследований, настройки и испытания различных систем и приборов.

 

 

Рисунок 1.8 – Общий вид генератора сигналов

Генератор состоит из задающего генератора (ЗГ), формирователя прямоугольного сигнала (ФП), плавного регулятора напряжения (РН), усилителя мощности (УМ), аттенюатора (А) и стабилизированного источника питания (СИП).

Задающий генератор представляет собой перестраиваемый по частоте RC -генератор с автоматической стабилизацией амплитуды выходного сигнала. Через гнездо «синхр» генератор синхронизируется синусоидальным сигналом от внешнего источника.

 

Осциллографы (рисунок 1.9). Осциллограф предназначен для визуальных наблюдений и исследований электрических сигналов во времени. С его помощью можно производить измерения напряжений, сдвига фаз, частоты, параметров импульсов и т. д.

 

Рисунок 1.9 – Общий вид осциллографа

 

 

Осциллограф состоит из трех основных узлов: осциллографической трубки совместно со схемой её питания, а также канала вертикального отклонения Y, канала горизонтального отклонения X и канала управления яркостью Z (рисунок 1.10).

Отклонение луча по вертикали происходит при воздействии исследуемого сигнала на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. Канал вертикального отклонения включает входной делитель напряжения (аттенюатор), позволяющий уменьшить амплитуду исследуемого сигнала, и широкополосный усилитель Y, имеющий плавную регулировку усиления. Отклонение луча по горизонтали происходит при воздействии на горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки пилообразного напряжения развертки от внутреннего генератора развертки или любого внешнего напряжения, поданного на вход X. Канал горизонтального отклонения включает усилитель X и генератор развертки. Плавная регулировка усиления («Усиление» или «Ампл. синхр.») позволяет изменить уровень синхронизирующего напряжения. Генератор развертки имеет ступенчатую и плавную регулировки частоты. Для получения неподвижного изображения следует отрегулировать частоту развертки так, чтобы она стала равной частоте исследуемого сигнала или в n раз меньше ее (где n = 1, 2, 3 и т. д.). Частота развертки может самопроизвольно меняться, и фигура перестает быть неподвижной. Для сохранения неподвижности фигуры на генератор развертки подают синхронизирующее напряжение: используют исследуемый сигнал («Внутр»), напряжение внешнего источника («Внешн») или сеть («От сети»).

Рисунок 1.10 – Структурная схема осциллографа

 

 

Ждущий режим генератора развертки применяют для наблюдения кратковременных импульсов, которые при непрерывной развертке четко не наблюдаются. Исследуемый импульсный сигнал вызывает отклонение луча по вертикали и одновременно запускает генератор развертки. Подключая период ждущей развертки, можно менять скорость движения луча по горизонтали и наблюдать импульс в разном масштабе времени.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1 Приведите классификацию и объясните принцип действия электроизмерительных приборов.

2 Опишите принцип действия приборов комбинированного типа.

3 Объясните принцип работы электронно-лучевой трубки.

4 В чем заключается назначение генератора развертки?

5 Как получить устойчивое изображение сигнала на экране осциллографа.

Лабораторная работа 1