Материал: Лаб_4_5
При этом включении получается схема одинарного моста, плечи которого состоят из элементов схемы моста Р 329. Значения сопротивлений R2 и R3 устанавливаются с помощью штепселей.
Надписи у гнезд, в которые вставляются штепсели, указывают значения установленных сопротивлений: 10,100,1000 или 10000 Ом. С целью достижения наибольшей чувствительности моста сопротивление R2
должно быть соизмеримым с сопротивлением, имитирующем сопротивление датчика, а сопротивление R3 выбирается так, чтобы в процессе работы моста участвовало наибольшее число декад сопротивления R1.
Предел допускаемой основной относительной погрешности моста в одинарном режиме в пределах до 100 кОм – 0,05 %.
4.3. Магазин сопротивлений
Для имитации сопротивления потенциометрического датчика используется магазин сопротивлений типа МСР 60 М, основная относительная погрешность которого нормирована величиной 0, 02 %.
4.4.Вольтметр универсальный цифровой GDM-8135
Внастоящей работе вольтметр применяется в качестве средства определения коэффициента масштабирования выходного сигнала измеритель-
ного канала.
Передняя панель вольтметра GDM-8135 представлена на рис. 4.2.
Для назначенного применения выбирается режим измерений постоянного напряжения, для чего левая крайняя кнопка кнопочного переклю-
чателя должна быть отжата. Предел измерения следует выбрать 2 В. Крайняя правая кнопка 1 зеленого цвета предназначена для включения питания.
Измеряемое напряжение подключается к гнездам V и СОМ. Входное сопротивление на всех диапазонах измерения постоянного напряжения не менее 10 Мом.
Характеристики погрешности вольтметра приведены в таблице.4.1. В
ней приведены отдельно мультипликативная и аддитивная погрешности.
6
При выполнении лабораторных работ и оформлении отчета по этим характеристикам следует определить коэффициенты двучленной формулы нормирования, принятой для нормирования относительных погрешностей цифровых измерительных приборов в России.
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
Характеристики абсолютной погрешности прибора GDM-8135 |
||||
|
на постоянном токе |
|
||
|
|
|
|
|
Измеряемая ве- |
Диапазоны измерения |
Цена единицы |
Предел допускаемой |
|
личина |
|
младшего раз- |
основной абсолютной |
|
|
|
ряда вых. кода |
погрешности |
|
|
|
|
|
|
|
-200 ÷ 200 мВ |
0.1 мВ |
|
|
Постоянное |
|
|
0.001 Uизм 1 |
|
-2 ÷2 В |
1.0 мВ |
|||
напряжение |
-20 ÷ 20 В |
10.0 мВ |
||
мл. разряда |
||||
|
-200 ÷ 200 В |
100.0 мВ |
|
|
4.5.Аналого-цифровой преобразователь
Вработе применяется аналого – цифровой преобразователь (АЦП)
поразрядного уравновешивания, смонтированный в корпусе разъема кабеля CENTRONIX. Работой АЦП управляет ПЭВМ в соответствии с режи-
мом, установленным программой lab4_1.exe. В настоящей работе АЦП работает в режиме измерений с ручным запуском от клавиатуры. Время однократного измерения 1 мс или 2мс - в зависимости от выполняемой
7
функции.
Перед АЦП включен делитель напряжения, обеспечивающий два диа-
пазона измерений : (0 1) В |
и (0 10) В. Входное сопротивление этого |
делителя равно: |
|
- на диапазоне (0 1) В |
Rд = 9912 Ом |
- на диапазоне (0 10) В |
Rд = 109430 Ом. |
Характеристики погрешности АЦП и делителя не нормированы. В ходе работы выполняется корректировка систематической составляющей аддитивной погрешности АЦП и делителя, а также определяется масштабный коэффициент аналого-цифрового преобразования. Для этого используется внешний цифровой вольтметр. Инструкции по выполнению указанных операций появляются на дисплее компьютера при исполнении программы lab4_1.exe, описанной ниже в разд. 4.4.1).
Результаты измерений заносятся в память ПЭВМ и хранятся в файле,
имя которого и содержание сообщается пользователю на экране дисплея.
4.6.Макет измерительного канала, работающего
спотенциометрическим датчиком
Макет измерительного канала образован из блоков, типичных для со-
временных измерительных информационных систем (ИИС): неравновесного моста (здесь эту функцию исполняет мост Р 329) и АЦП. Компьютер является непременным компонентом любой современной ИИС. Структурная схема макета измерительного канала представлена на рис. 4.3.
На этом рисунке представлен мост, три плеча которого R1,R2,R3 −
сопротивления моста, четвертое плечо − сопротивление R(0) RX − со-
противление, имитирующее сопротивление потенциометрического датчика, которое изменяется в зависимости от изменения неэлектрической из-
меряемой величины и воспроизводится магазином сопротивлений. R(0) −
сопротивление датчика, соответствующее нулевому значению измеряемой величины, при котором мост должен быть уравновешен. RX − изменение сопротивления датчика, вызванное изменением измеряемой величины.
UПИТ − напряжение питания моста.
8
Цифровой вольтметр GDM-8135 является внешним прибором и предназначен для определения и ввода в компьютер масштабного коэффициен-
та приведения выходного кода АЦП к единицам напряжения, а также поправки на систематическую составляющую аддитивной погрешности.
В работе определяются характеристики погрешности и статическая характеристика преобразования аналоговой части этого макета. Понятно,
что в состав этих характеристик погрешности войдут погрешности магазина, неравновесного моста, АЦП и цифрового вольтметра GDM-8135.
4.4. Программное обеспечение работы
Программное обеспечение лабораторной работы размещено на диске
C в директории C:\LAB_159\LAB4 и состоит из трех отдельных программ lab4_1.exe, lab4_1.exe и lab4_2.exe, которые вызываются для исполнения последовательно под управлением командного файла lab_4.bat.
Общие рекомендации и пояснения к программному обеспечению (по-
рядок запуска программ на исполнение, способы вывода содержимого файлов с промежуточными данными на экран дисплея, описание действий в нештатных ситуациях и др.) приведены в п. 1.4 части 1 [1].
Работа программ происходит в диалоговом режиме так, что после каждого действия оператора на дисплее появляется инструкция о следующем действии. Кроме того оператору предъявляется информация о резуль-
татах измерений или обработки.
9
При запуске на исполнение командного файла lab_4.bat управление передается программе lab4_0.exe, при исполнении которой в компьютер вводится номер группы. Затем управление передается программе lab4_1.exe, которая запрашивает исходные данные для работы и выводит на экран инструкции по выполнению эксперимента.
Программой предусмотрена автоматизированная коррекция систематических составляющих аддитивной и мультипликативной погрешности преобразователя, о чем также сообщается оператору.
Последующие инструкции, появляющиеся на экране дисплея, обеспе-
чивают проведение эксперимента в соответствии с настоящими методическими указаниями и заданием преподавателя. При успешном выполнении плана эксперимента и заданий программа предъявляет оператору результаты эксперимента в виде графиков:
-двух граничных кривых, проходящих через крайние выборочные значения: верхние и нижние,
-теоретической характеристики преобразования, вычисляемой по формуле (1) или (2) разд. 6.2 − в зависимости от заданного метода калиб-
ровки.
Естественно, что при правильном выполнении экспериментов теоре-
тическая характеристика должна находиться между двумя граничными. Кроме того оператору сообщаются имена файлов, в которых записаны
результаты экспериментов, и порядок размещения данных в этих файлах. Затем управление передается программе LAB4_2.EXE, которая вы-
полняет аппроксимацию полученных экспериментальных значений дроб- но-рациональными функциями, то есть функциями, соответствующими теоретической зависимости между изменением сопротивления в одном из плеч и напряжением в измерительной диагонали неравновесного моста,
как это показано в разд. 6.2.
Аппроксимация заканчивается сообщением результатов в графиче-
ском и числовом виде, записью массивов в файлы и сообщением оператору имен этих файлов и порядка размещения их содержимого.
10