cwiczenie 5

Ćwiczenie 5
Badanie właściwości toru pomiarowego z modulacją
AM
Program ćwiczenia
1. Przygotowanie toru pomiarowego do pracy.
2. Obserwacja sygnałów na poszczególnych etapach przetwarzania w torze pomiarowym z
modulacją AM.
a) Wyznaczenie parametrów sygnału generatora,
b) Wyznaczenie parametrów sygnału zasilającego mostek,
3. Analiza wpływu zestrojenia przesuwnika fazowego na wartość średnią sygnału wyjściowego toru pomiarowego.
4. Praca toru w trybie automatycznego równoważenia mostka
Zakres wymaganych wiadomości
Budowa toru pomiarowego z modulacją AM. Wzmacniacz z przetwarzaniem pracujący na zasadzie modulacji amplitudy. Właściwości metrologiczne zmiennoprądowego mostka niezrównoważonego (dokładność, czułość, liniowość). Rola demodulatora fazoczułego
w torze pomiarowym. Przesuwnik fazowy i jego zastosowanie w torze z modulacją AM.
Literatura
[1] Miłek M.: Metrologia elektryczna wielkości nieelektrycznych. Oficyna Wydawnicza
Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2006.
[2] Tumański S.: Technika pomiarowa. WNT, Warszawa 2007
[3] Szumielewicz B., Słomski B., Styburski W.: Pomiary elektroniczne w techni-
ce. Warszawa, WNT 1982
[4] Czajkowski J., Wołek M.: Miernictwo wielkości nieelektrycznych. Kraków
1981.
Instrukcja wykonania ćwiczenia
Ad. 1. Przygotowanie toru pomiarowego do pracy
Strukturę badanego toru pomiarowego z modulacją amplitudy przedstawiono na rysunku 1.
Rys. 1. Tor z modulacją AM
•
•
•
Zasilić układ symetrycznym napięciem o wartości ±12V (czerwony - plus; czarny minus; niebieski - masa),
Ustawić mikroprzełączniki w pozycje: 1 - OFF, 2 - OFF (wyłączona praca automatycznego układu równoważenia mostka),
Dołączyć do układu czujnik indukcyjny pętlowy.
Ad. 2. Obserwacja sygnałów na poszczególnych etapach przetwarzania
w torze pomiarowym z modulacją AM
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Obejrzeć na oscyloskopie sygnał wewnętrznego generatora w punkcie 8 układu i
określić jego parametry (amplituda, częstotliwość),
Obejrzeć na oscyloskopie sygnał zasilania mostka w punkcie 10 układu i określić jego
parametry (amplituda, częstotliwość, składowa stała). Spróbować wyjaśnić dlaczego
przyjęto takie parametry sygnału zasilającego mostek prądu zmiennego.
Wrócić do obserwacji sygnału w punkcie 8,
Podać na drugi kanał oscyloskopu sygnał z punktu 1 (sygnał nierównowagi mostka).
Regulując potencjometrami w mostku doprowadzić go do stanu równowagi przy braku obiektu na czujniku.
Przemieścić obiekt nad czujnikiem i zaobserwować skutki.
Obejrzeć sygnał w punkcie 2 (spróbować wyjaśnić czym się różni od sygnału w punkcie 1) i jeśli to konieczne dorównoważyć mostek.
Przemieścić obiekt nad czujnikiem i zaobserwować skutki.
Położyć obiekt na czujniku i obejrzeć sygnały w punktach 8 i 2. Zwrócić uwagę na
przesunięcie fazowe między tymi sygnałami. Spróbować wyjaśnić z czego ono wynika.
Obejrzeć sygnały w punktach 8 i 7 (wejście i wyjście przesuwnika fazowego).
Zmieniać rezystancję potencjometru w przesuwniku i obserwować skutki. Określić
jaki kąt przesunięcia fazowego można maksymalnie uzyskać w tym układzie. Jak powinno być teoretycznie? Dlaczego takiego stanu nie można uzyskać w układzie praktycznym?
Obejrzeć sygnał w punkcie 9 (sygnał sprzężenia zwrotnego do automatycznego równoważenia mostka). Przemieścić obiekt nad czujnikiem i zaobserwować skutki.
Obejrzeć sygnały w punktach 7 i 2 (wejścia demodulatora). Nałożyć obiekt na czujnik
(sygnały te powinny być w fazie). W badanym rozwiązaniu układowym, ze względu
na dalszą część układu (odwracającą fazę) należy tak zestroić przesuwnik fazowy aby
obserwowane sygnały były w przeciwfazie.
Wyłączyć kanał z sygnałem generatora i spowolnić podstawę czasu w oscyloskopie
tak, aby przy nakładaniu i zdejmowaniu obiektu zaobserwować efekt modulacji amplitudy.
Zaobserwować sygnał w punktach 7 i 3 (po demodulatorze) przy obecności i braku
obiektu.
Obejrzeć kolejno sygnały w punktach 4 i 5, nakładając i zdejmując obiekt z czujnika.
Zwrócić uwagę na wartości tych sygnałów.
Obserwując sygnał w punkcie 5, spowolnić podstawę czasu, nakładać i zdejmować
obiekt, zwrócić uwagę na uzyskiwane sygnały (obwiednia oglądanego wcześniej sygnału zmodulowanego w amplitudzie).
Zaobserwować sygnał wyjściowy całego układu w punkcie 6 (sygnał detekcji obecności obiektu).
•
Porównać uzyskiwane sygnału z sygnałami teoretycznymi przedstawionymi w dodatku.
Ad. 3. Analiza wpływu zestrojenia przesuwnika fazowego na wartość
średnią sygnału wyjściowego toru pomiarowego
•
•
•
•
Potencjometrem w przesuwniku fazowym ustawiać takie wartości rezystancji aby w
punkcie 5 układu uzyskać wartość maksymalną czułości (największa wartość sygnału)
i minimalną wartość czułości (najmniejsza wartość sygnału).
Wartość sygnału wyjściowego mierzyć w punkcie 5 nakładając i zdejmując obiekt w
sposób powtarzalny.
Po uzyskaniu każdego z tych punktów (max i min czułości) obserwować sygnały w
punktach 7 i 2 oraz zmierzyć kąt przesunięcia fazowego między nimi.
Sformułować wnioski.
Ad. 4. Praca toru w trybie automatycznego równoważenia mostka
•
•
•
•
Ustawić mikroprzełączniki w pozycje: 1 - ON, 2 - OFF (automatyczne równoważenie).
Obserwować sygnał w punkcie 2. Równoważenie odbywa się co 15 sekund (sygnalizowane jest zapalaniem się zielonej diody). Nakładać i zdejmować obiekt odczekując
każdorazowo na proces równoważenia. Można również w czasie między równoważeniami, rozrównoważyć mostek potencjometrami w jego strukturze. Sformułować
wnioski co do skuteczności takiego równoważenia.
Obserwować sygnał w punkcie 9, którego wartość jest podstawą podejmowanych
decyzji w procesie równoważenia. Ustawić oscyloskop w tryb NORMAL i dobrać odpowiednio poziom wyzwalania oraz podstawę czasu na wartość 50ms/dz.
Nakładać i zdejmować obiekt tuż przed procesem równoważenia lub rozrównoważać
mostek potencjometrami w jego strukturze. Zwrócić uwagę na wartość sygnału przed i
po procesie równoważenia.
Wykaz aparatury
1. Zasilacz,
2. Oscyloskop cyfrowy,
3. Tor pomiarowy z modulacją amplitudy,
4. Czujnik indukcyjny pętlowy + obiekt