Лабораторные работы по электронике

.Оборудование, используемое при выполнении лабораторной работы.

Рис.4. Структурная схема тензометрической установки для измерения усилий.

Р - измеряемое усилие (вес); УПП - упругий первичный преобразователь силы Р в величину упругой деформации; ТП - тензорезисторный преобразователь величины упругой деформации в соответствующее значение приращений активного сопротивления тензорезисторов; ИМС - измерительная мостовая схема; DU - выходное напряжение с диагонали И.МС; ИП - стабилизированный источник питания; УС - электронный усилитель постоянного тока с коэффициентом усиления КУ, ЦВ1 и ЦВ2 – электронные цифровые вольтметры; ДК - делитель напряжения, используемый для определения значения коэффициента усиления усилителя УС.

Первичный преобразователь УПП в рассматриваемой установке выполнен в виде консольной балки 1 равного сопротивления изгибу (рис.5). Балка равного сопротивления 1 имеет постоянную толщину и вид равнобедренного треугольника в плане. При приложении измеряемого усилия Р к свободному концу балки путем навески грузов 2 на шток 7 последняя прогибается. При этом характерной особенностью балки равного сопротивления является постоянство величины напряжения растяжения и сжатия в ее наружных слоях по всей длине балки независимо от координаты X, т.е. при определенной силе Р в пределах 0< Х £ l величина напряжений в наружных слоях балки будет постоянной, что можно записать в виде 8.2

  (11)

где b - ширина балки у основания (рbс.5);

h - толщина балки.

Соответственно величина относительной упругой деформации на всем протяжения балки также будет постоянной

 (12)

Знак "+" относится к верхнему наружному слою балки, а знак"-" соответственно к нижнему наружному слою балки.

Конструктивно балка 1 равного сопротивления (рис.5) закреплена на торцевой поверхности вертикальной стойки 5, которая в свою очередь жестко прикреплен к основанию 4. В нижней части основания расположена миниатюрная консольная балка 5. На балках 1 и 5 ближе к

Рис.5. Конструкция механического узла тензометрической установки

месту заделки сверху и снизу наклеены металлические проволочные тензорезисторы R1, R2 и R3, R4 соответственно, при этом R1»R2»R3»R4»R. Эти сопротивления включены в качестве плеч мостовой схемы, приведенной на рис.2 и рис.3. Коммутация концов схемы выполнена на колодке 6, расположенной в основании 4 (рис.5).

Для балансировки мостовой схемы перед началом измерений (т.е. для получения DUM=0) изменяются величины сопротивлений R3 и R4 путем изгиба миниатюрной консольной балки 5 (рис.5), посредствомвращения оси b, на которой установлен эксцентрик 7, контактирующий с концом этой балки.

Электрический сигнал DUM c диагонали мостовой схемы подается на вход усилителя УС (рис.4), с выхода которого он поступает ни вход цифрового вольтметра ЦВ.

Для усиления выходного сигнала мостовой схемы DUM применяя серийно-выпускаемый универсальный электронный усилитель типа "Топаз-4", предназначенный специально для использования в тензометрических установках.

Измерение выходного сигнала усилителя (UВЫХ=КУDUM) осуществляется цифровым вольтметром ЦВ2 типа В7-16А (рис.4). Показания цифрового вольтметра снимаются визуально.

В качестве стабилизированного источника питания ИП используется стандартный, серийно-выпускаемый источник постоянного напряжения типа Б5-47.

Создание измеряемого усилия Р осуществляется навеской на штангу 10 (рис.5) навесок 2 известной массы, а, следовательно, и веса (Р=mg , где m - масса навески; g - ускорение силы тяжести Земли).

Конструктивно первичный упругий преобразователь УПП, тензометрические преобразователи ТП, соединенные в измерительную мостовую схему (ИМС), объединен в механическом узле тензометрической установки. На рис.4 эта совокупность преобразователей обведена пунктирным прямоугольником.

Электрическая схема тензометрической установки приведена на рис.6. С измерительной диагонали мостовой схемы через двухполюсный переключатель Т1, установленный в положении 1, выходной сигнал DUM подается на вход тензоусилителя "Топаз-4". С входа тензоусилителя через клеммы 3, 4 разъема Х2 измеряемый сигнал UВЫХ=КУDUM подается на вход цифрового вольтметра ЦВ-2. Для регулировки коэффициента усиления тензоусилителя переключатель Т1 ставится в положение 2 и с помощью потенциометра У и цифрового вольтметра ЦВ-1 на входе тензоусилителя выставляется напряжение UВХ=5мВ. При этом на табло цифрового вольтметра ЦВ-2 фиксируется выходное напряжение UВЫХ. Коэффициент усиления определяется отношением КУС=UВЫХ /UВХ..

Регулировка коэффициента усиления усилителя "Топаз-4" осуществляется вращением рукоятки "У", расположенной на лицевой панели платы усилителя.

На рис.7 показан внешний вид лицевой панели универсального электронного усилителя "Топаз-4". Назначение элементов, расположенных на панели усилительного канала:

а) потенциометрустановки нуля на выходе усилителя;

б) потенциометр "Б" для балансировки усилительного тракта с подключенным к нему датчиком;

в) кнопка "М" для включения масштабного сигнала (в лабораторной работе не используется);

г) кнопка "4,5-9" для установки напряжения питания датчика; при нажатой кнопке устанавливается напряжение 4,5В, а при отжатой -9В;

д) кнопки "2-5" для ослабления выходного сигнала в 2,5 и 10 раз (в лабораторной работе не используются и находятся отжатом состоянии);

е) кнопка "+-" для переключения полярности выходного сигнала тензоусилителя.

Рис.7. Внешний вид лицевой панели универсального электронного усилителя "ТОПАЗ - 4"

На передней панели блока питания тензоусилителя "ТОПАЗ-4" расположены:

а) кнопка "вкл" для включения напряжения питания, поступающего на "ТОПАЗ-4" от внешнего стабилизированного источника напряжения (ИН, рис.4);

б) Кнопка "ИД" для включения питания на мостовые измерительные схемы, сформированные тензорезисторами R1, R2, R3, R4 (рис.3);

в) кнопка "точно" для повышения чувствительности стрелочного прибора, фиксирующего выходной ток тензоусилителя;

г) переключатель "выход-контроль" для подключения стрелочного прибора к выходу одного из трех усилительных трактов (выход) или для контроля напряжения на выходе преобразователя (около 9В) или стабилизатора (П-15В);

д) вспомогательные гнезда для контроля выходного напряжения на выходе коммутируемого канала.


На главную