Maitinimo šaltiniai

KAUNO TECHNIKOS KOLEGIJA

INŽINERIJOS MOKSLŲ FAKULTETAS

MAITINIMO ŠALTINIAI

Laboratoriniai darbai

Atliko:

Vadovas: doc. Darius Kybartas

Kaunas, 2017

TURINYS

Laboratorinis darbas Nr.1 3

Laboratorinis darbas Nr.2 17

Laboratorinis darbas Nr.3 32

Laboratorinis darbas Nr.4 34

Laboratorinis darbas Nr.1

Diodinio tiltelio lygintuvinės schemos tyrimas

Pav.1 Tiriamojo diodo tiltelio schema.

Darbo tikslas: Susipažinti su diodiniais tilteliais, ištirti įtampos lyginimo charakteristikos priklausomybę nuo dažnio ir amplitudės. Pav.1 Tiriamojo diodo tiltelio schema.

Darbo priemonės:

Oscilografas

Mokomasis stendas

Jungiamieji laidai

Darbo eiga:

1. Išmatuokite oscolografo pagalba įėjimo signalą taškuose TP1 ir TP2. (Pav.2 Pirmos užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.)

Pav.2 pirmos užduoties schema, matuojami taškai pažymėti raudonais apskritimais.

1.Pagal pirmąją užduotį sujungėme schemą, matavimai atlikti oscolografu, taškuose TP1 ir TP2 įėjimo įtampa kintama 6 voltai. Oscolografo atvaizduota oscolograma perpiešta „exsel“ pagalba pav.3. Matuojant nurodytose taškuose matyti įeinančio sinusinio signalo amplitudė, dažnis atvaizduota įtampa yra RMS=3.2V.

Pav.3 oscolografo atvaizduota oscolograma perpiešta „exsel“ pagalba RMS=3.2V.

2. Sujunkite lygintuvo schemą iš vieno diodo, kaip parodyta 4 paveiksle. Atlikdami darbą dėmesingai stebėkite signalo formą. Pastebėję nereguliarumus juos įamžinkite ir ataskaitoje pateikite aiškinimą kas ir kodėl pasireiškė.

Pav.4 antros užduoties schema, matuojami taškai pažymėti raudonais apskritimais.

Pav.5 simuliuojama schema naudojant „NI multisim“ programa.

2. Pagal antrąją užduotį sujungus schemą oscolografo pagalba matyti (Pav.5 simuliuojama schema naudojant „NI multisim“ programa) jog diodas praleidžia srovę tik viena kryptimi, jį įjungus į kintamosios srovės grandinę, vieno iš pusperiodžių metu srovė neteka. Gaunama pulsuojanti, tačiau vienos krypties srove. Šias pulsacijas galima sumažinti, lygiagrečiai apkrovai įjungus filtrą, kuriuo paprasčiausiu atveju gali būti didelės talpos kondensatorius C. Tokiu atveju įtampos ir srovės pulsacijos sumažinamos ir išlyginta įtampa panašėja į nuolatinę įtampą. Paveikslas 6 oscolograma simuliuojamos schemos. Paveikslas 7 pulsacijų pasireiškimas.

Pav. 6 oscolograma simuliuojamos schemos

Pav. 7 pulsacijų pasireiškimas.

3. Išmatuokite oscolografo pagalba įėjimo signalą taškuose TP2 ir VR1. (Pav.6 Trečios užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.)

Pav.6 trečios užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.

Pav. 7 simuliuojama schema naudojant „NI multisim“ programa.

3. Pagal trečiąją užduotį sujungus schemą, oscolografo pagalba matyti jog diodas praleidžia srovę tik neigiamo pusperiodžio. Paveikslas 7 simuliuojama schema naudojant „NI multisim“ programa. Paveikslas 8 oscolograma simuliuojamos schemos. Paveikslas 9 pulsacijų pasireiškimas.

Pav. 8 oscolograma simuliuojamos schemos.

Pav. 9 pulsacijų pasireiškimas.

4. Sujunkite lygintuvo schemą iš keturių diodų, kaip parodyta 8 paveiksle ir atlikite matavimus taškuose VR4 ir VR1. Atlikdami darbą dėmesingai stebėkite signalo formą. Pastebėję nereguliarumus juos įamžinkite ir ataskaitoje pateikite aiškinimą kas ir kodėl pasireiškė.

Pav.8.ketvirtos užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.

Pav. 9 pavaizduota simuliuojama schema “NI multisim” programa

4. Pavaizduota dvipusio lyginimo tiltelio schemos su keturiais diodais (pav. 9 simuliuojama schema naudojant „NI multisim“ programa). Iš oscologramos matyti (Pav. 10 oscolograma simuliuojamos schemos) jog vidutinė išlyginta įtampos (tuo pačiu ir srovės) vertė padidėja dvigubai lyginant su vienpusio lyginimo schema. Taip pat sumažėja pulsacijos. Kad daugiau sumažinti pulsacijas, galima naudoti filtrą (kondensatorių). Paveikslas 11 matyti įtampos pulsacijos – bendra prasme vadinamas nepageidaujamas harmoninis nuolatinės srovės šaltinio įtampos svyravimas, kuris atsiranda dėl maitinimo srovės keitimo iš kintamos į nuolatinę.

Pav. 10 oscolograma simuliuojamos schemos.

Pav. 11 matyti įtampos pulsacijos po kintamos įtampos keitimo į nuolatinę.

5.Sujunkite lygintuvo schemą iš keturių diodų, kaip parodyta 12 paveiksle ir atlikite matavimus taškuose VR4 ir C5. Atlikdami darbą dėmesingai stebėkite signalo formą. Pastebėję nereguliarumus juos įamžinkite ir ataskaitoje pateikite aiškinimą kas ir kodėl pasireiškė.

Pav.12 penktos užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.

5.Paveikslas 13 pavaizduota simuliuota schema „NI multisim“ programa. Paveiksle 14 matyti jog pulsacijos išlieka nes kondensatorius yra mažos talpos. Pulsacijos paprastai būna pastovaus dažnio.(harmoninio pobūdžio) tad joms slopinti naudojami filtravimo sprendimai kaip, kad signalų apdorojime. Kiti įtampos lygio nepastovumai kurie reiškiasi visiškai atsitiktinai vadinami triukšmais, jie gali būti aukštadažniai, bei žemadažniai ir taip pat yra filtruojami. Paveiksle 15 matyti jog po filtracijos signalas šiek tiek panašėja į nuolatinį, bet dėl kondensatoriaus mažos talpos jis mažai kito.

Pav.13 simuliuota schema „NI multisim“ programa.

Pav. 14 pulsacijos išlieka nes kondensatorius yra mažos talpos

Pav. 15 matyti jog po filtracijos signalas šiek tiek panašėja į nuolatinį.

6. Sujunkite lygintuvo schemą iš keturių diodų, kaip parodyta 16 paveiksle ir atlikite matavimus taškuose VR1 ir C6. Atlikdami darbą dėmesingai stebėkite signalo formą. Pastebėję nereguliarumus juos įamžinkite ir ataskaitoje pateikite aiškinimą kas ir kodėl pasireiškė.

Pav.16 šeštos užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.

6. Paveikslas 17 pavaizduota simuliuota schema „NI multisim“ programa. Paveiksle 18 matyti jog pulsacijos išlieka bet jos yra mažesnės. Paveiksle 19 matyti jog po filtracijos signalas panašus į nuolatinį.

Pav.17 simuliuota schema „NI multisim“ programa.

Pav. 18 matyti jog pulsacijos išlieka bet jos yra mažesnės

Pav. 19 matyti jog po filtracijos signalas panašus į nuolatinį.

7. Sujunkite lygintuvo schemą iš keturių diodų, kaip parodyta 20 paveiksle ir atlikite matavimus taškuose VR1 ir C7. Atlikdami darbą dėmesingai stebėkite signalo formą. Pastebėję nereguliarumus juos įamžinkite ir ataskaitoje pateikite aiškinimą kas ir kodėl pasireiškė.

Pav.20 septintos užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.

7. Paveikslas 21 pavaizduota simuliuota schema „NI multisim“ programa. Paveiksle 22 matyti jog pulsacijos išlieka bet jos yra mažesnės. Paveiksle 23 matyti jog po filtracijos signalas yra nuolatinis.

Pav.21 simuliuota schema „NI multisim“ programa.

Pav. 22 matyti jog pulsacijos išlieka bet jos yra mažesnės.

Pav. 23 matyti jog po filtracijos signalas yra nuolatinis.

Laboratorinis darbas Nr.2

RC ir RLC grandinių dažninių charakteristikų tyrimas

Pav.1 tiriamos integruojančios grandinėlės principinė schema.

Darbo tikslas:

Išmokti matuoti paprasčiausių keturpolių dažnines amplitudės charakteristikas. Ištirti RC ir RLC RLC grandžių dažnių amplitudės charakteristikų (DACh) priklausomybę nuo elementų parametrų.

Darbo priemonės:

1.Skaitmeninis oscilografas „Rigol“.

2.Funkcinis generatorius „Rigol“.

3.Jungiamieji laidai.

4.Multimetras“FLUKE 175“.

1.Integruojanti RC grandinė:

1.Pagal pav.1 schema ir nurodytus varžų bei kondensatoriaus parametrus lentelė 1, sujungėme integruojančia grandinę, įėjimo įtampa Uin=10,7V. Skaičiavimams patikrinti atlikome simuliavimą „NI multisim „ programa, simuliuojama schema, oscolograma bei funkcinio generatoriaus nustatymo langas pav. 3.

Duotų varžų ir kondensatorių parametų, lentelė 1:

Pagrindinės formulės :

Dažninės amplitudės charakteristika:

Dažninės fazės charakteristika:

Praktinė:

Teorinį įtampos perdavimo koeficientą rasime iš formulės: ;

Grandžių išėjimo įtampų ir dažninių amplitudės charakteristikų priklausomybių lentelės ir dažninų amplitudės charakteristikų grafikai ( dažnio mastelis – logaritminis, perdavimo koeficientas – išreikštas decibelais). Vienoje koordinačių sistemoje pateiktos dvi kreivės ( išmatuota ir teorinė).

1.Integruojanti RC grandis, kai laiko pastovioji τRC yra mažiausia.

Skaičiavimai:

R = 15000Ω, C = 0.15*10-6F, fr =1500Hz

τn = RC = 15000*0.15*10-6 = 0.2250ms

τch = =

2 lentelė. Išėjimo įtampų ir dažninių amplitudės charakteristikų priklausomybių lentelė, kai matuojama integruojanti RC grandis su mažiausia laiko pastoviaja τRC.

Pav.2. Integruojančios RC grandinės dažninės amplitudės charakteristikos grafikas, kai τRC yra mažiausia.

Iš Pav.2. Matyti kad, integruojančia RC grandinė gerai praleidžia žemų dažnių signalus, o aukštų dažnių signalus slopina. Toks reiškinys vadinamas filtravimu. T.y. Integruojančia RC grandinė yra žemų dažnių filtras (low-pass filter). Kuriuo perdavimo parametrai priklauso nuo grandinės parametrų: Varžos R ir talpos C. RC sandauga yra grandinės laiko konstantą. Pav.3 simuliuota schema „NI multisim“ programa.

Pav.3 simuliuota schema „NI multisim“ programa.

2.Integruojanti RC grandis, kai laiko pastovioji τRC yra didžiausia:

Skaičiavimai:

R = 15000Ω, C = 100*10-6F, fr = 35 Hz

τn = RC = 15000*100*10-6 = 1.5ms

τch = =

3 lentelė. Išėjimo įtampų ir dažninių amplitudės charakteristikų priklausomybių lentelė, kai matuojama integruojanti RC grandis su didžiausia laiko pastoviaja τRC.

Tokiuose filtruose labai žemuose dažniuose grandinė praktiškai nepakeičia virpesio, dažniui didėjant išėjimo virpesių amplitudė maža ir keičiasi fazė. Slopina aukštus dažnius ir praleidžia žemus, tai matyti iš grafiko pav.5 ir simuliuojamaos schemos pav.4.

Pav.4 simuliuota schema „NI multisim“ programa.

Pav.5. Integruojančios RC grandinės dažninės amplitudės charakteristikos grafikas, kai τRC yra didžiausia.

3. Diferencijuojanti RC grandis, kai laiko pastovioji τRC yra vidutinio dydžio:

Skaičiavimai:

R = 15000Ω, C = 0.15*10-6F, fr =400Hz

τn = RC = 15000*0.47*10-6 = 2.25ms

τch = =

Pav.6 tiriamos diferencijuojančios RC grandinėlės principinė schema.

4 lentelė. Išėjimo įtampų ir dažninių amplitudės charakteristikų priklausomybių lentelė, kai matuojama diferencijuojanti RC grandis su vidutinio dydžio laiko pastoviaja τRC.

Pav.7 diferencijuojančios RC grandinės dažninės amplitudės charakteristikos grafikas, kai τRC yra vidutinio dydžio.

Pav.8 simuliuota schema „NI multisim“ programa.

4.Integruojanti RLC grandis

Pav.9 tiriamos RLC grandinėlės principinė schema.

Duotų varžų ir kondensatorių parametų, lentelė 5:

6 lentelė. Išėjimo įtampų ir dažninių amplitudės charakteristikų priklausomybių lentelė, kai matuojama RLC grandis.

Skaičiavimai:

Pav.10 integruojanti RLC grandinėlė, kaip R=50Ω.

Pav.11 integruojanti RLC grandinėlė, kaip R=1KΩ .

Pav.12 integruojanti RLC grandinėlė, kaip R=20KΩ .

Pav.13 integruojanti RLC grandinėlė, kaip R=100KΩ .

5.Difirincijuojanti RLC grandis

Pav.14 tiriamos RLC grandinėlės principinė schema.

Duotų varžų ir kondensatorių parametų, lentelė 7:

8 lentelė. Išėjimo įtampų ir dažninių amplitudės charakteristikų priklausomybių lentelė, kai matuojama RLC grandis.

Skaičiavimai:

Pav.15 RLC grandinėlė, kaip R=100Ω

Pav.16 RLC grandinėlė, kaip R=15KΩ

Išvados

Labaratoriniame darbe išmatavome integruojančių grandinių RC ir RLC DACh, kai laiko pastovioji yra maksimali, vidutinio dydžio ir mažiausias. Iš gautųuų grafikų matome kad tai yra žemų dažnių filtrai. Tokiuose filtruose labai žemuose dažniuose grandinė praktiškai nepakeičia virpesio, dažniui didėjant išėjimo virpesių amplitudė maža ir keičiasi fazė. Slopina aukštus dažnius ir praleidžia žemus. Iš diferencijuojančios RLC grandinės matome, kad tai yra aukštų dažnių filtras: išėjimo varža didėjant dažniui mažėja ir yra kompleksinė ir tarpinio pobūdžio. Matuojant integruojančių RC ir RLC grandžių DACh esant įvairioms laiko pastoviosioms, didindami funkcinio generatoriaus dažnį – išėjimo įtampa mažėjo nuo įėjimo įtampos iki nulio, todėl įtampos perdavimo koeficientą gavome vis mažesnį. Matuojant diferencijuojančių RC ir RLC grandis su įvairiomis laiko pastoviosiomis didinant dažnį išėjimo įtampa taip pat didėja, todėl ir įtampos perdavimo koeficientas ne mažėjo, o didėjo. Praktinio ir teorinio įtampų perdavimo koeficiento dažnio kreivės yra labai panašios, tačiau del elektromagnetinių ir šiluminių nuostolių nesutampa pilnai.

Laboratorinis darbas Nr.3

Įtampos stabilizatoriaus tyrimas

Pav.1 Tiriamojo įtampos stabilizatoriaus principinė schema.

Darbo tikslas: Susipažinti su įtampos stabilizatoriaus veikimu, ištirti schema be apkrovos tiksliau be stabilizavimo ir su apkrova.

Darbo priemonės:

Multimetras „FLUKE175“

Mokomasis stendas

Jungiamieji laidai

Darbo eiga:

1. Išmatuokite tiriamąją schemą be apkrovos taškuose TP2 ir TP3 sujungiame trumpikliu, kad apeitume stabilizavimo tranzistorių Q9. (Pav.2 Pirmos užduoties schema, matuoti taškai pažymėti raudonais apskritimais.)

Tiriama schema be apkrovos

Tiriama schema su apkrova tačiau Q9 tranzistorius atjungtas. Įėjimo įtampa 9V išėjimo 4.9V

Išvados:

Tiriama schema su tranzistoriu Q9 . Įėjimo įtampa 9V išėjimo įtampa 7.76V

Išvados:

Laboratorinis darbas Nr.4

Įntegruotojančio stabilizatoriaus LM7805 ir LM319 tyrimas

Pav.1 Tiriamojo įtampos stabilizatoriaus LM7805 principinė schema.

Darbo tikslas: Susipažinti su įtampos stabilizatoriaus veikimu, ištirti schema be apkrovos tiksliau be stabilizavimo ir su apkrova.

Darbo priemonės:

Multimetras „FLUKE175“

Mokomasis stendas

Jungiamieji laidai

Oscoloskopas „RIGOL“

Darbo eiga:

1. Išmatuokite tiriamąją schemą be apkrovos taškuose TP3 ir TP4, TP5

Įėjimo įtampa 9V kintama, prie stendo prijungiama taškuose 9V ir GND, TP1 ir TP2 taškuose prijungiamas oscoloskopas stebeti pulsacijas, vėliau išmatuojama oscoloskopu ir taškuose TP3, TP4 ir TP5.