Electronics Workbench - 5.0

Сабақ жоспары:

І. Оқ ытушы басқ аруымен жұ мыс істеу

Бір фазалы синусойдальды тоқ тізбектерін моделдеу.

ІІ. Ө зіндік жұ мыс

Программаны іске қ осу:

Талап етілетін бағ дарламалар дискіде инсталданғ ан (орнатылғ ан) деп есептелінді.(«Инструкция по установке программы на ПК» қ араң ыз).

І. Бір фазалы синусойдальды тізбектерді моделдеу.

1.1 Жалпы теориялық мә леметтер.

Синусойдальды сигналдардың негізгі параметрлері болып:

1.Синусойдалдық сигналдың лездік мә ні

,

Мұ ндағ ы t-ағ ымдағ ы уақ ыт; Аm амплитуда;  бұ рыштық жиілік;  бастапқ ы фаза.

2. Тоқ пен кернеудің ә сер етуші синусойдальдық мә ндері.

;

Мұ нда: жә не - тоқ жә не кернеудің асмплитудасы.

3. Кернеуі жә не тоғ ы болғ андағ ы екіполюстінің лездік қ уаты.

4. Екі полюстінің толық қ уаты:

5. Екіполюстінің активті қ уаты:

6. Реактивті қ уат:

7. Толық, активті жә не реактивті қ уаттар қ уаттың лездік мә ндерімен келесі қ атыныстар арқ ылы байланысты:

;

( /| |)^0.5 ; (1)

.

Мұ нда , - сә йкесінше лездік қ уаттың максималды жә не минималды мә ндері.

1.2 Тізбектегі токтың жә не кернеудің ә сер етуші мә ндерін ө лшеу.

1-суретте бірконтурлы тізбектегі ток пен кернеудің ә сер етуші мә ндерін ө лшеу схемасы берілген. Онда айнымалы кернеу кө зі тізбектей жалғ анғ ан активті кедергі, индуктивтілік жә не сиымдылық қ а қ осылғ ан.

1-сур. Ток жә не кернеудің ә сер етуші мә ндерін ө дшеу схемасы.

1-суреттегі схеманы қ ұ растыру.

1. Windows жұ мыс столындағ ы ярлык кө мегімен Electronics Workbench бағ дарламасын іске қ осың ыз.

2. Компонеттер жә не бақ ылап - ө лшегіш қ ұ ралдар панеліндегі мына кнопканы шертің із:

Пайда болғ ан активті элементтер терезесінен рет - ретімен айнымалы кернеу кө зінің жә не жермен жалғ ау пиктограммаларын алың ыз. 1 суретке сә йкес орналастырың ыз.

3. Компонеттер жә не бақ ылап-ө лшегіш қ ұ ралдар панеліндегі мына кнопканы шертің із:

.

Пайда болғ ан пасивті элементтер терезесінен рет - ретімен резистор, индуктивтілік жә не сыйымдылық пиктограммасын алың ыз.

4. Компонеттер жә не бақ ылап-ө лшегіш қ ұ ралдар панеліндегі мына кнопканы шертің із:

Пайда болғ ан индикаторлар терезесінен рет - ретімен вольтметр жә не амперметрді алың ыз.

5. 1-суретте кө рсетілгендей вольтметр пиктограммасын бұ рың ыз. Ол ү шін вольметрді айрық ша етіп кө рсетіп (сол кезде ол қ ызыл тү ске боялады) функциялар панеліндегі бұ ру кнопкасын бірнеше рет шертің із:

.

6. Айырбастау буферіне вольтметр пиктограммасын кө шірің із де оны екі рет орнатың ыз. Буксирлеу ә дісімен элементтердің пиктограммаларын 1 суретке сә йкес орнатып элементтерді суретке сә йкес жалғ аң ыз.

Ескерту: Элементтерді бір-бірімен қ осу ү шін курсорды тианақ ты тү рде элементтің бір шығ ысына ү лкен қ ара нү кте пайда болғ анша ә келу керекте тышқ ан тү ймесін басу керек. Одан кейін тү ймені жібермей тышқ анды жылжытамыз, курсорды басқ а элементтің шығ ысына, онда ү лкен қ ара нү те пайда болғ анша, ә келемізде тышқ анның тү ймесін жібереміз.

Схема элементтерінің параметрлерін беру.

7. Курсорды айнымалы кернеу кө зінің пиктограммасына қ ойып екі рет тышқ ан тү ймесін басып, оның параметрлерін беру ү шін, диалогтық терезені ашың ыз. Value қ осымша бетіне кернеудің -100 В, жиіліктің -60Гц ә сер етуші мә ндерін қ ойып ОК кнопкасын шертің із.

Ескерту: Кө здің кернеуі мына «~» белгісі бар шығ ыстан есептелінеді.

8. Курсорды резистор пиктограммасына қ ойып екі рет тышқ ан тү ймесін шертіп, оның параметрлерін енгізу ү шін, диалогтық терезені ашың ыз. Value қ осымша бетіне резистор кедергісінің R=150 Ом мә нін енгізің із. 1-суреттегі схеманың мә леметтеріне сә йкес индуктивтілік пен сыйымдылық мә ндерін дә л солай енгізің із.

9. Курсорды вольтметрге орнатып тышқ анның тү ймесін екі рет шерту арқ ылы, оның мә ндерін енгізу ү шін, диалогтық терезені ашың ыз. Value қ осымша бетіндегі Mode алаң ындағ ы ашылатын тізімінен АС таң даң ыз (айнымалы кернеуді ө лшеу). Вольметр кернеудің ә сер етуші мә нін кө рсетіп тұ рады. Дә л осындай қ ондырғ ыларды басқ а вольтметр ү шінде жү ргізің із.

10. Курсорды амперметрдің ү стіне қ ойып тышқ ан тү ймесін екі рет басу арқ ылы, оның мә ндерін беру ү шін, диалогтық терезені ашың ыз. Value қ осымша бетіндегі Mode алаң ындағ ы ашылатын тізімінен АС таң даң ыз. Амперметр тоқ тың ә сер етуші мә нін кө рсетеді.

11. Моделдеу ү рдісін қ осың ыз. Кө рсеткіштерін алып, оларды Есеп беруге енгізің із. Моделдеу ү рдісін тоқ татың ыз. Фамилияң ызбен аталғ ан қ ұ жатта Zan_2_01 файлда сақ таң ыз.

Қ ұ рылғ ылар кө рсеткіштерін сараптағ аннан кө ретініміз, тұ рақ ты токтың бір контурлы тізбегінен айнымалы ток тізбегіндегі элементтер кернеуінің тү суінің алгебралық қ осындысы кө здің кернеуіне тең емес.

1.3 Осцилографтың кө мегімен вольтметрлік сипаттаманы тү сіру.

Зерттеудің міндеті кернеу мен токтың осцилограммасын алу. Кернеудің лездік мә ндерін ө лшеу осцилографтың кө мегімен жү зеге асырылады. 2-суретте кө рсетілген схеманы қ арастырайық.

2 сур. тоқ жә не кернеудің лездік мә ндерін ө лшеу схемасы.

2-суреттегі схемада жү ктемелік R1 резисторына тізбектеліп қ осымша кедергісі аз R2 резисторы қ осылғ ан. Мұ ндағ ы кернеудің тү суі тізбектегі тоқ қ а пропорциональды (R2=1 Oм болғ анда ол тоқ шамасымен тура). Осымен 2-суреттегі схемада тоқ тың осцилограммасын алу, тоқ ты онымен пропорционалды R2-дегі кернеуге тү рлендірумен байланысты, ал кернеудің осцилограммасын екі сә улелік осцилографтың кө мегімен жү зеге асырады. Осциллографты қ осу схемада кө рсетілген:

А бірінші канал, В екінші канал

Осцилографтың алдың ғ ы панелі оның пиктограммасына тышқ анмен екі рет шерткенннен соң пайда болады. 2-суреттегі схемада кө здің кернеуі осцилографтың А бірінші каналына беріледі, ал В екінші каналғ а тізбектегі тоқ қ а пропарционалды кернеу беріледі.

2-суреттегі схеманы тұ рғ ызу.

1. Жаң а файл ашың ыз. 2-суретке сә йкес айнымалы кернеу кө зі, 2 резистормен тізбектей жалғ анғ ан тізбекті жинаң ыз. Жерге жалғ ауды схемағ а қ осың ыз.

2. Компоненттер жә не бақ ылап - ө лшегіш қ ұ ралдар панеліндегі мына кнопканы шертің із:

Пайда болғ ан қ ұ ралдар отсегінен осцилографты шығ арып алың ыз (қ ұ ралдар отсегінде сол жағ ынан ү шінші).

3. Осцилографты 2-суреттегідей резистор мен жерге жалғ аң ыз жә не жалғ ағ ыш ө ткізгіштерді бояң ыздар: А каналындағ ы ө ткізгішті кө к тү ске; В-каналындағ ы ө ткізгішті қ ызыл тү спен.

Ескерту: Ө ткізгіштерді бояу ү шін ө ткізгіш бейнесінің ү стіне тышқ анмен 2 рет шертің із. Пайда болғ ан Wire Properties диалогтық терезесіндегі Site Wire Color кнопкасын шертің із де менюден керекті тү сті алың ыз.

Схема элементтерінің параметрлерін енгізу.

4. 2-суреттегі схемағ а сә йкес екі резистор, айнымалы кернеу кө зінің параметрлерін берің іздер.

5.Тышқ анмен осцилограф белгісін екі рет шерткенде осцилогрф моделінің басқ ару басқ ыштары, ақ параттық алаң дары жә не экраны орналасқ ан алдың ғ ы панелінің бейнесі ашылады. Ө лшеуді жү ргізу ү шін осцилографты жө нге келтіру керек.

6. Кө лденен ашу ұ зақ тығ ын орнататын есептегіш Timе base басқ ыштарын шерте отырып, 3-суретте кө рсетілгендей 5ms/Div, мә нін орнатың ыз.

Сур.

7. Сезімталдық ты орнататын есептегіштер Channel A жә не Channel B басқ ыштарын шерте отырып сә йкесінше вертикаль (3-суретті қ араң ыз) ө сі бойынша 200 В/Div жә не 100 мВ/Div сезімталдық мә ндерін енгізің із.(кө рсетілген белгілердің масштабтары). Фамилияң ызбен аталғ ан қ ұ жатта Zan_2_02 атты файлда сақ таң ыз.

8. Моделдеу ү рдісін экранның жоғ арғ ы оң жақ бұ рышындағ ы қ осқ ыш шерту арқ ылы іске қ осың ыз. Кө к тү спен кернеу кө зінің осцылограммасы кө рсетіледі, ол қ ызылмен тізбектегі тоқ (оғ ан пропорционалды потенциал). Моделдеу ү рдісін тоқ татың ыз. Тізбектегі кернеу мен тоқ арасындағ ы фазалар айырмасы нолге тең екеніне кө з жеткізің із.

Жиіліктік жә не фазалық жылжуларды Лиссажу фигураларынан кө руге болады, ол ү шін осцилографтағ ы кө рсетілген белгілердің тә уелділік тү рін ө згерту керек. Мысалығ а: А каналының вертикальды ө сімен кернеуді, ал В каналының кө лденең ө сімен тоқ ты кө рсету.

9. Осцилограф моделінің алдың ғ ы панеліндегі А/В басқ ыштарын шертің із. Моделдеу ү рдісін іске қ осың ыз. Алынғ ан Лиссажу фигурасын Есеп беруге салың ыз. Моделдеу ү рдісін тоқ татың ыз. Осцылограф терезесін жабың ыз.

1.4 Активті, реоктивті жә не толық қ уаттарды ө лшеу.

Қ осполюстіліктің лездік қ уаты, кернеу мен толық лездік мә ндерінің кө бейтіндісіне тең. Лездік қ уатты ө лшеудің схемасы 4-суретте кө рсетілген

4-сурет. Лездік қ уатты ө лшеу схемасы.

4-суреттегі схемада кө бейту блогының кірісіне екі белгі беріледі: кернеу жә не тізбектегі тоқ қ а пропорционалды кернеу. Блогтың шығ ысы осцилографқ а жалғ анғ ан, онда лездік қ уаттың осцилограммасын алады.

Зерттеудің тапсырмасы: Лездік қ уаттың осцилограммасын алу жә не (1) формуласымен активті, реоктивті жә не толық қ уаттарды есептеу.

4-суреттегі схеманы қ ұ растыру.

1. Zan_2_02 файлындағ ы осцилографты схемамен жалғ ап тұ рғ ан ө ткізгіштеді алып тастаң ыз

2. Аналогты есептегіш қ ұ рылғ ылар панеліндегі мына басқ ышты шертің із:

Пайда болғ ан терезеден кө бейту блогын суырып алың ыз.

3. 4-суреттегі схемағ а сә йкес кө бейту блогы мен осцилографты қ осың ыз.

Схема элементтерінің параметрлерін енгізу.

4. Кө бейту блогына курсорды қ ойып тышқ ан басқ ышымен 2 рет шерту арқ ылы, оның параметрлерін енгізу ү шін, диалогтық терезені ашың ыз. Value қ осымша бетіндегі Output gain алаң ына кө бейту коифицентінің мә нін 1 тең деп енгізіп ОК ді басың ыз.

5. Осцилогрф белгісін екі рет тышқ анмен шертің із, осцилограф моделінің басқ ару басқ ыштары, ақ параттық алаң ы жә не экраны суреттелген алдың ғ ы панелі ашылады. Ө лшеулер жү ргізу ү шін осцилографты жө нге келтіру керек. Осциллограф моделінің беткі панеліндегі Ү /Т басқ ыштарын шертің із, 5-суретке сә йкес Timе base алаң ында кө лденең ашу ұ зақ тығ ын, кө рсетілген белгінің масштабы Channel A кнопкасымен орнатың ыз. Одан кейін кескіннің масштабын ү лкейту ү шін EXPAND басқ ышын шертің із (егерде беттік панелдің ө лшемі кіші болса).

Сур.

6. Моделдеу ү рдісін іске қ осың ыз да бірнеше секунттан кейін тоқ татың ыз. Осцилограф экранында Pmax, Pmax  лездік қ уаттың максималды жә не минималды мә ндерін ө лшең із. Ол ү шін қ ызыл (1) жә не кө к (2) нысаналар орнатың ыз, оларды белгінің максимум жә не минимум нү ктелеріне тышқ ан кө мегімен жылжыта отырып экран ү стіндегі индикаторлық терезеден кө рсеткіштерді жазың ыз.

VA1=pmax – қ ызыл нысана 1(қ ызылдық) мен лездік қ уат осцылограммаларының қ иылысқ ан нү ктелеріндегі кернеу -сол жақ индикаторлық терезе,

VA2=pmin кө к нысана 2(кө кті) жә не лездік қ уат осцылограммасының қ иылысқ ан нү ктесіндегі кернеу -оң жақ индикаторлық терезе.

Сур.

2. Ө лшеулер нә тижелері бойынша активті, реактивті жә не толық қ уаттардың (1) мә ндерін есептең із. Ө лшеулер мен есептеулердің нә тижелерін Есеп беруге енгізің із. Reduce басқ ышын тышқ анмен шерту арқ ылы осцилограф панеліндегі оның алдың ғ ы панеліне кішірейтілген тү рін берің із.

ІІ. Ө зіндік жұ мыс.

Ұ сынылатын уақ ыт: 80 мин.

№ 1 тапсырма. Бірфазалы синусойдалды тоқ тізбегіндегі конденсатор.

Берілген мә леметтер:

· Айнымалы кернеу генераторының ә сер етуші кернеуі Е═ 220В, жиілігі f=60Гц.

· Конденсатор сиымдылығ ы С═ 1μ F.

1. Тізбектегі кернеу жә не тоқ осцылограммасын, Лиссажу фигурасын алу.

2. Тізбектегі кернеу жә не тоқ арасындағ ы фазалар айырмасын ө лшеу.

3. Активті, реактивті жә не толық қ уаттарды ө лшеу.

Ө лшеулер жә не есептеулердің нә тижелерін Есеп беруге кіргізің із.

Ескерту: Кернеу мен тоқ тың осцылограммасын жә не Лиссажу фигурасын алу ү шін осцилографты жө нге келтіру ұ сынысы 7-суретте келтірілген.

Сур.

№2 тапсырма. Бірфазалы синусойдалды ток тізбегіндегі L жә не С тізбектеліп жалғ ануы. Тізбектің схемасы 8-сур кө рсетілген.

8 сур.

Берілген мә леметтер:

• Айнымалы кернеу генераторының ә сер етуші кернеуі Е═ 220В, жиілігі 60Гц.

1. Тізбектегі ток пен кернеудің ә сер етуші мә нін ө лшеу.

2. Карнеу мен тоқ тың осцылограммасын Лиссажу фигурасын алу.

3. Активті, реактивті жә не толық қ уатты ө лшеу.

Ө лшеулермен жә не есептеулер нә тижелерін есеп беруге кіргізің із.

Ескерту: Лиссажу фигураларын кернеу жә не тоқ осцилограммаларын алу ү шін осцилографқ а ұ сынылатын жө нге келтірулер 9-суретте келтірілген.

Сур.

Жұ мыс нә тижесін мұ ғ алімге кө рсетің із.

3. Зертханалық жұ мыс.

RL жә не RC тізбектерінің жиіліктік сипаттамаларын зерттеу.

Мақ саты:

САПР элементі Electronics Workbench -ті пайдаланумен тізбектей жә не параллелді RL - жә не RC тізбектерінің жиіліктік сипаттамаларын зерттеуде тә жірибе алу.

Оқ у нә тижесінде:

Сабақ ты жақ сы бітіргеннен кейін пайдаланушы мынаны білу керек:

• Айнымалы ток тізбектерінің қ арапайым схемаларын моделдеуде САПР EW кө мегімен жасай жә не редакциалай білу керек;
• САПР элементтерін пайдалана отырып RL жә не RC тізбектерінің амплитудалары жиіліктік жә не фазажиілікті сипаттамаларын ала білулері керек.

Пайдалынатын бағ дарламалар: