Изследване на RC вериги (Теоретична обосновка и процедура за извършване на лабораторна работа № 1)

Работни страници

обосновка

теоретична

Съдържанието на произведението

СИБИРСКИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИ КОЛЕЖ

Протокол на ЦК "ЕТ и АТП"

№________ от _________

ЛАБОРАТОРИЯ #1

"Типови елементи на системи за автоматично управление"

Тема: "Изследване на RC вериги"

Специалност: 2101

Проверен: учител Л.Ю. Жуков

Председателна ЦК "ЕТ и АТП":

1.1. Научете как работят RC вериги.

1.2. Изчислете капацитета или съпротивлението (според заданието на учителя) като използвате времеконстантата T.

2. ТЕОРЕТИЧНА ОБОСНОВКА.

2.1. Верига, състояща се от резистор и кондензатор, ще се нарича RC верига. Основната характеристика на RC веригата е времевата константа T, която характеризира скоростта на процеса в RC веригата:

Извеждането на формулата, обясняваща как се измерва времевата константа, е представено в уравнение 2:

[Ohm F] = [V/A C/V] = [C/C/s] = [C C/C] = c. (2)

Физическото значение на времевата константа е колко време е необходимо на кондензатора да се зареди до определена стойност при определени стойности на R и C.

обосновка
Нека разгледаме процесите, протичащи в RC веригата. Завъртете превключвателя в позиция 1 (фиг. 1). Нека скочим входното напрежение. В действителност входното напрежение не може да се промени рязко, но моментът на преход от нула до максимум (при включване) е безкрайно малък. По това време t0:

xc = 1/2 π f c = T/2 π c, xc → 0, тъй като T → 0.

където: T е периодът от време на включване.

По този начин, в момент t, капацитивният кон-Фигура 1

Съпротивлението е нула и само R ще повлияе на текущата стойност.

Очевидно с течение на времето кондензаторът ще се зареди до1.2.3...10 V, тогава според втория закон на Кирхоф напрежението на R ще намалее съответно до 10.9.8...0 V. Кривата на заряда на кондензатора се нарича експоненциална.

T е времевата константа;

обосновка
В началния момент t → 0, следователно e - t / T → 1, напрежението на кондензатора, Uout = 0, при t → ∞, e - t / T = 1/е t / T → 0, => Uc \u003d Uin, докато спадът на напрежението в съпротивлението ще бъде нула, тъй като кондензаторът е напълно зареден.

Теоретично времето за зареждане c = ∞, на практика времето за край на зареждането на кондензатора се счита за 5T. Теоретично е доказано, че времето T, равно на RC, характеризира заряда на кондензатора до 63%Фигура 2

Ако ключът се премести рязко в позиция 2, ще наблюдаваме огледална картина. Кондензаторът се зарежда до Vin, започва да се разрежда през R, докато токът през R ще тече в обратна посока, така че диференциалният сигнал на R ще бъде с обратна полярност.

изследване
Забележка:

Разрядът на кондензатора също е експоненциален.

2.2. Интегратор (фиг. 2). Да вземем DC усилвател. При изходен сигнал, противоположен по фаза на входа (изходният сигнал на усилвателя ще бъде във фаза с входа), ще включим диференцираща връзка в отрицателната обратна връзка. Да кажем Kusl = 1 обратна връзка. Премахване на паданетоГрафик 1

извършване
напрежение от резистора (диференциран сигнал) и, прилагайки го към входа на усилвателя, помислете за Vout (графика 1). В момента t0 входният сигнал се добавя алгебрично към максималната отрицателна стойност на сигнала за обратна връзка, докато Uout = 0, със зареждането на кондензатора Uо.с ще намалява. В този момент t1, t2, t3 и така нататък, разликата между Uin и Uo.s нараства, съответно Uout нараства експоненциално.

Включване в отрицателна обратна връзкаФигура 3

усилвател, диференцираща връзка получаваме интегратор.

обосновка
2.3. Диференциатор (фиг. 3). Да вземем същия усилвател със същата отрицателна обратна връзка, но включващ интегратор в него. Тук Uc е включен в отрицателната обратна връзка, която варира експоненциално (графика 2). В този случай, в момент t0, Uo.s = 0 и Uout = Umax, тъй като Uo.s ще се промени експоненциално в противофазата Uin; Uout ще намалее експоненциално за време равно на 5T ще бъде равно на края на процеса.

Общо заключение: Свързване към отрицателната обратна връзка на усилвателя на различни връзки или технитеГрафика 2

комбинации, можете да получите различни закони на промяна в изходния сигнал.

вериги
2.4. Схемата на лабораторния стенд е показана на фигура 4. Показанията, взети от резистора и кондензатора, се въвеждат в компютъра чрез условния входен модул. На самия компютър ще видите графика на премахнатите зависимости, според която ще определите времевата константа (за всяка група, ваша собствена) и от известните данни (или съпротивлението или капацитета на кондензатор) ще намерите неизвестното, съответно или капацитет, или съпротивление.Снимка 4

3. РЕД ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА РАБОТАТА.

3.1. Запознайте се с принципа на работа на RC вериги;

3.2. Съберете схемата на работа;

3.3. Направете четене на стойността, за всяка група собствена (ще бъде дадено съпротивление или капацитет).

3.4. Изчислете времевата константа от графиката и като знаете, че времевата константа характеризира заряда на кондензатора до 63% от Vin, изчислете неизвестното съпротивление или капацитет.

3.5. Направете заключение за свършената работа.

4. СЪДЪРЖАНИЕ НА ДОКЛАДА.

4.1. Длъжност;

4.3.Схема на работната стойка;

4.4. График;

4.5. Изводи за свършената работа.

Докладът за извършената работа трябва да бъде попълнен по установения

5.1. Обяснете как работят RC вериги?

5.2. Обяснете как работят интеграторът и диференциаторът?

5.3. Физическото значение на времеконстантата T?

6.1. Реферати по дисциплините "МЕТРОЛОГИЯ", "ИЗМЕРВАТЕЛНИ УРЕДИ".

6.2. G.A.MURIN "ТОПЛОТЕХНИЧЕСКИ ИЗМЕРВАНИЯ" ЕНЕРГЕТИКА 1979г.

6.3. Инструкция 4-53 Госстандарт на СССР за проверка на работещи пружинни манометри.