Навигация
Розробка структурної схеми
28771
знак
1
таблица
16
изображений
2 Розробка структурної схеми
2.1 Аналіз існуючи методів вимірювання індуктивності
Індуктивність — фізична величина, яка характеризує магнітні властивості електричного ланцюга.
Якщо в провідному контурі тече струм, струм створює магнітне поле. Величина магнітного потока, пронизуючий контур, зв'язана з величиною струму І в такий спосіб:
Φ = LI (1)
Коефіцієнт пропорційності L саме і називається індуктивністю (або, строго говорячи, коефіцієнтом самоіндукції контуру). Індуктивність залежить від розмірів і форми контуру, а також від магнітної проникливості навколишнього середовища.
У системі одиниць СИ індуктивність виміряється в Генрі, у системі СГС у сантиметрах (1 Гн = 109 див)
Через індуктивність виражається ЕРС самоіндукції у контурі, що виникає при зміні в ньому струму:
. (2)
При заданій силі струму індуктивність визначає енергію магнітного поля струму:
(3)
Практично ділянки ланцюга зі значною індуктивністю виконують у виді котушок індуктивності.
Індуктивність L - величина, рівна відношенню потокощеплення, зв'язаного з контуром, до сили струму, що протікає по ньому:
Індуктивність складається з внутрішньої індуктивності (жили кабелю і проводу) L в і зовнішньої, міжвіткової, індуктивності L і
Одиниця індуктивності генрі (гн) - індуктивність контуру, з яким зчеплений магнітний потік 1 вб, коли по контурі тече струм 1 а, або індуктивність контуру, у якому виникає е.д. с. самоіндукції 1 у при зміні струму в ньому на 1 а в 1 сек.
У якості перетворювача індуктивності у напругу використаємо мостову схему.
Серед мостових схем найчастіше використовується міст Уітстона, схема якого подана на рисунку 1. Міст містить чотири опори Z1, Z2, Z3 і Z4. Точки a, b, c, d називаються вершинами моста. Електричне коло між двома суміжними вершинами називається плачем моста, а між двома протилежними – його діагоналлю.
Рисунок 1 - Принципова схема чотириплечого моста Уітстона
Індуктивність можна вимірювати за допомогою мостів різного типу. На рисунку 2, подано одну з таких схем. Вважаємо, що індуктивність має деякий активний опір (опір втрат). Міст зрівноважується за допомогою змінної зразкової індуктивності L3 і зразкового резистора R3 . Умова рівноваги цього моста
, (6)
Звідки
(7)
Може бути запропонована й інша схема моста, в якій змінне плече має зразкову ємність, ввімкнену паралельно із зразковим резистором.
Рисунок 2 - Схема моста для вимірювання індуктивності
Оскільки на міст необхідно подати напругу, то для її генерації використаємо імпульсний генератор.
Імпульсні генератори – призначені для одержання сигналів, форма яких суттєво відрізняється від синусоїдальної. Такі сигнали характеризуються наявністю ділянок з відносно повільною зміною амплітуди і її стрибковою зміною. Імпульсні генератори мають внутрішній або зовнішній позитивний зворотній зв’язок.
Особливість роботи активних елементів: вони періодично, дуже швидко змінюють свій стан з одного крайнього положення в інше.
Основні режими імпульсних генераторів:
- автоколивальний – після збудження генерується послідовність імпульсів, характеристики яких визначаються лише параметрами елементів схеми;
- очікування – генератори імпульсів відбуваються лише за наявності зовнішнього сигналу запуску;
- синхронізації – частота вихідних імпульсів рівна чи кратна частоті зовнішнього синхронізуючого сигналу.
Формувачі імпульсів – пристрої, які виробляють імпульси необхідної тривалості з інших імпульсів чи з перепаду напруг (фронта).
Формувачі імпульсів бувають:
- на логічних елементах;
- з інтегруючим ланцюгом;
- з емітер ним повторювачем;
- на мікросхемах.
Емітерний повторювач (рисунок 3) має найбільший вхідний опір і найменшого вихідне і використовується для посилення сигналу по струму, коефіцієнт підсилення по напрузі близький до одиниці. Однак це справедливо при досить низькому опорі джерела сигналу і на низькій частоті.
При нескінченно великому опорі джерела сигналу перестає діяти 100% послідовна ООС по напрузі і вихідний опір прагнути до Rвих каскаду з загальним емітером, різко зростає коефіцієнт гармонік, що мінімальний при Rr=0.
Rвх=Rб+(1+h21е)Rн (8)
Rвих=Rе+(Rr+Rб)/(1+h21э) (9)
де Rб - опір бази (1...20 Ом і більш);
h21э - коефіцієнт передачі струму;
Rэ=Fт/Iк(ма);
Fт=25мв - температурний потенціал;
Rr - вихідний опір джерела сигналу.
На рисунку 3 зображено емітерний повторювач
Рисунок 3 - Емітерний повторювач
Вхідний опір різко зменшується у випадку коротких імпульсів і на високих частотах. На високих частотах вхідна ємність повторювача залежить, головним чином, від Сн і грубо може бути оцінена як Сн/h21е. Вихідний опір повторювача на високих частотах може мати індуктивний характер, тому при визначенні Сн емітерний повторювачі можуть давати коливальні перехідні процеси і навіть переходити в режим автогенерації.
Однак найбільш небезпечним наслідком ємнісного навантаження є схильність однотактних повторювачів до нелінійних перекручувань сигналу високої частоти.
На рисунку 4 - емітерний повторювач з підвищеною швидкодією.
Реалізований за рахунок швидкодіючого лінійного позитивного зворотного зв'язку за допомогою транзисторів VT1-VT3.
Рисунок 4 - Емітерний повторювач з підвищеною швидкодією
Завдяки відбивачеві струму на транзисторах VT1, VT3, струми колекторів, а відповідно і струми баз транзисторів VT2 і VT4 рівні. А тому що струми баз протилежні, те і відбувається їхня компенсація, що еквівалентно Rвх, рівному безкінцівки.
На рисунку 5 зображений повторювач із вхідним опором, що прагне до нескінченності.
Рисунок 5 - Повторювач із вхідним опором, що прагне до нескінченності
На рисунку 6 зображений повторювач зі збільшеним вхідним опором, на якому Rвх практично не залежить від h21е.
Рисунок 6 - Повторювач зі збільшеним вхідним опором
Похожие работы
... на автономне (не пов'язану з мережею змінного струму) навантаження. Як навантаження автономного інвертора може виступати як одиничний споживач, так і розгалужена мережа споживачів. 2.1 Джерела безперебійного та гарантованого електроживлення Під гарантованим живленням (ГЖ) варто розуміти забезпечення апаратури зв'язку й засобів автоматизації електроенергією в будь-яких режимах роботи системи ...
... частот вхідного сигналу 0…20 кГц, амплітуда на виході – 15В, опори навантаження 5 Ом, похибка ≤1%. Необхідно розрахувати значення кожного з елементів схеми перетворювача напруга – тривалість імпульсу та згідно розрахункам вибрати необхідні операційні підсилювачі, транзистори. При проектуванні індуктивних перетворювачів варто звертати увагу на екранування проводів, вибір ізоляції, усунення ...
... до 80 разів в дітей. [3]. Динамічний діапазон підйому/спаду грудної клітки (стінки черевної порожнини) може складати від десятих долей сантиметра до 5-10 сантиметрів. Тому вимірювальний перетворювач частоти дихання повинен характеризуватися відповідною чутливістю та роздільною здатністю. 3. ПОБУДОВА СХЕМИ ПЕРВИННОГО ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ТА РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕМЕНТІВ 3.1 Побудова ...
... прямою, але не рівномірною. Цю схему використовують для вимірювання малих опорів. 1 Розробка технічного завдання Метою курсового проекту є розробка вимірювального перетворювача опір - тривалість імпульсу і його принципової схеми. Також метою даної роботи є придбання навиків аналітичного розрахунку перетворювача по заданим вимогам. Електронними підсилювачами називають пристрої, призначені для ...
0 комментариев