Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрлерді жобалау (ОА)
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
1 БІР РЕТ ИНТЕГРАЛДАУШЫ САНДЫҚ ВОЛЬТМЕРЛЕРДІҢ ҚЫЗМЕТІ МЕН ҚОЛДАНЫЛАТЫН ЖЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.1 Бір рет интегралдаушы сандық вольметрдің түрлері мен олардың
ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.2 Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің негізгі параметрлері ... ...11
2 БІР РЕТ ИНТЕГАЛДАУШЫ САНДЫҚ ВОЛЬМЕТРДІҢ ТЕХНИКАЛЫҚ МӘЛІМЕТТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
2.1 Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің функционалдық сұлбасы.15
2.2 Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің кіріс құрылғысының
принципиалды сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
3 ЖҮЙЕНІҢ ЖОБАЛАУ ҚҰЖАТТАРЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
3.1 Бөлшектердің жылулыққа төзімділігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ...21
3.2 Бөлшектердің механикалық құбылыстарға төзімділігін есептеу ... ... ..24
4 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
4.1 Баспа платаның эскизі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
4.2 Баспа платаның технологиялық әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 32
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .40
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
ҚОСЫМШАЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..42
НЕГІЗГІ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
1 БІР РЕТ ИНТЕГРАЛДАУШЫ САНДЫҚ ВОЛЬТМЕРЛЕРДІҢ ҚЫЗМЕТІ МЕН ҚОЛДАНЫЛАТЫН ЖЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.1 Бір рет интегралдаушы сандық вольметрдің түрлері мен олардың
ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.2 Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің негізгі параметрлері ... ...11
2 БІР РЕТ ИНТЕГАЛДАУШЫ САНДЫҚ ВОЛЬМЕТРДІҢ ТЕХНИКАЛЫҚ МӘЛІМЕТТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
2.1 Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің функционалдық сұлбасы.15
2.2 Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің кіріс құрылғысының
принципиалды сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
3 ЖҮЙЕНІҢ ЖОБАЛАУ ҚҰЖАТТАРЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
3.1 Бөлшектердің жылулыққа төзімділігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ...21
3.2 Бөлшектердің механикалық құбылыстарға төзімділігін есептеу ... ... ..24
4 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
4.1 Баспа платаның эскизі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
4.2 Баспа платаның технологиялық әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 32
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .40
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
ҚОСЫМШАЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..42
Электронды аппараттар конструкциясы ерекше қасиеттерге ие. Олар иерерхиялық құрылымымен, электрлік және электромагнитттік байланыстарға иелігімен, электрлік байланыстарда біртекті еместігімен және паразитті байланысымен, сонымен қатар термосезгіш элементтер қорғанысын талап ететін жылулық байланыстардың барымен сипатталады. Электронды және радиоаппаратураларды реттеу, талап етілетін өлшемдерді алу әртүрлі мақсаттағы өлшегіш аспаптарды қолданусыз мүмкін емес. Жыл сайын электронлы және радиоаппаратураның техникалық деңгейімен күделілігі жоғарылай түсуде. Қазіргі уақыттағы өлшегіш аспаптарға келесідей талаптар қойылады: жоғары дәлділік, үлкен рұқсат етілетін қабілеттілік, температуралық және уақыттық тұрақтылық. Бұлардың барлығы көбінесе ақпаратты сандық әдістермен өңдеу және көрсету арқылы қамтамасыздандырылады. Электронды-радиоөлшегіш аппаратураларды өңдеу кезіндегі тиімді жолдардың бірі аспаптардың жеке бөліктерін ортақ блоктардың максималды мүмкін санымен комплекстреге біріктіру болып табылады. Мысалыға, есептегіш құрылғының қоректендіру блогы, ақпаратты өңдеу блогы және т.б. Өлшегіш комплекстерде ақпаратты аналогтымен қатар сандық өңдеу мен шығаруды қолдануға болады. Сандық өлшегіш құрылғылар біраз уақытқа дейін үлкен күрделілігінен, бағасынан, габариттік өлшемдері мен массасынан кең қолданыста болмады. Орта және үлкен деңгейлі интеграциялы микросұлбалары бар қазіргі уақыттағы элементтік базаны қолдану өлшегіш аспаптарды бағасы, габариттік өлшемдері мен массасы бойынша аналогты аспаптарға жақындата түсуде.
Аналогты өлшеу құрылғыларының қателігі өлшенетін шаманың түрі мен аспаптың классына байланысты 1-5% болады. Бұл қазіргі уақыттағы өлшеудің дәлдігінің талаптарын қанағаттандырмайды. Ақпаратты сандық өңдеу өте аз қателік (0,01-0,5%) пен жоғары рұқсатты қабілеттілікті (үтірден кейін үш – бес разрядты) және параметрлерінің тұрақтылығын алуға мүмкіндік береді. Сондықтан практикаға ақпаратты сандық әдіспен өңдеу және беруді енгізу дұрыс мақсатқа лайықты болады.
Радиоэлетрониканың саласына байланысты өлшегіш комплекстің құрамы әртүрлі болуы мүмкін. Электронды сандық өлшегіш аспаптарға өлшегіш трактісінде электромеханикалық құрылғылары жоқ аспаптар жатады. Кез-келген сандық өлшегіш аспап кіріс құрылғысынан (өлшеу шегі, масштаб), аналогты-сандық түрлендіргіштен, ақпаратты өңдеу құрылғысынан және индикация құрылғысынан (шығару) тұрады. Аналогты-сандық түрлендіргіштің әдісіне байланысты аспаптарды санды-импульсті және разрядты кодировкалаулары (кодимпульсты түрлендіргіш) бар болып ажыратады. Санды-импульсты кодировкалы аналогты-сандық түрлендіргіш аналогты шаманың кіші разрядтың бірілігіне пропорционал периодты бар импульстерді кезекті қатар мен өлшеуге негізделген. Уақыт-импусльты және санды-импульсты түрленуі бар аналогты-санды түрлендіргіштер жиі қолданылады.
Аналогты өлшеу құрылғыларының қателігі өлшенетін шаманың түрі мен аспаптың классына байланысты 1-5% болады. Бұл қазіргі уақыттағы өлшеудің дәлдігінің талаптарын қанағаттандырмайды. Ақпаратты сандық өңдеу өте аз қателік (0,01-0,5%) пен жоғары рұқсатты қабілеттілікті (үтірден кейін үш – бес разрядты) және параметрлерінің тұрақтылығын алуға мүмкіндік береді. Сондықтан практикаға ақпаратты сандық әдіспен өңдеу және беруді енгізу дұрыс мақсатқа лайықты болады.
Радиоэлетрониканың саласына байланысты өлшегіш комплекстің құрамы әртүрлі болуы мүмкін. Электронды сандық өлшегіш аспаптарға өлшегіш трактісінде электромеханикалық құрылғылары жоқ аспаптар жатады. Кез-келген сандық өлшегіш аспап кіріс құрылғысынан (өлшеу шегі, масштаб), аналогты-сандық түрлендіргіштен, ақпаратты өңдеу құрылғысынан және индикация құрылғысынан (шығару) тұрады. Аналогты-сандық түрлендіргіштің әдісіне байланысты аспаптарды санды-импульсті және разрядты кодировкалаулары (кодимпульсты түрлендіргіш) бар болып ажыратады. Санды-импульсты кодировкалы аналогты-сандық түрлендіргіш аналогты шаманың кіші разрядтың бірілігіне пропорционал периодты бар импульстерді кезекті қатар мен өлшеуге негізделген. Уақыт-импусльты және санды-импульсты түрленуі бар аналогты-санды түрлендіргіштер жиі қолданылады.
1. Суетин В.Я. Цифровые измерительные приборы. – М.: Радио и связь, 1984. – 80 с., ил.
2. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 560 с.
3. Григорьян С.Г. Конструирование электронных устройств систем автотизации и вычислительной техники /Григорьян С.Г. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 303 с.
4. Қ.И.Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ-дың 050716 –«Аспап жасау» мамандығы студенттеріне арналған «Өлшегіш аспапты конструкциялау» пәні бойынша оқу-әдістемелік кешені. Құрастырған: Кусен К.Е., Бердібаева Г.К., Алматы: ҚазҰТУ баспасы, 2007. – 108 бет.
5. Горчаков В.С. Цифровой измерительный комплекс. – М.: Радио и связь, 1986. – 88 с., ил.
6. Электрические измерения: Учебник для вузов /Байда Л.И., Добротворский Н.С., Душин Е.М., и др.; Под ред. А.В. Фремке и Е.М. Душина. – 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергия. Ленингр. Отд-ние, 1980. – 392 с., ил.
7. Бездельев Ю. В, Малогабаритные любительские электроизмерительные приборы. — М.: Энергия, 19712. — 176 с.
8. Бирюков С. А. Радиолюбительские цифровые устройства. — М.: Радио и связь, 1982.
9. Бирюков С. А. Цифровые устройства на микросхемах. — М,: Радио и связь, 1984. — 88 с
10. Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для радиотехич. спец.вузов/Под ред. В.И. Винокурова. – 2-е изд., переб. и доп. – М.: Высш шк., 1986.- 351 с.: ил.
11. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1985. – 368 с., ил.
12. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. – 320 с., ил.
13. Шульц Ю. Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практиков: Справочник: Пер с нем. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 288 с., ил.
14. Электрические измерения ( с лабораторными работами): Учебник для техникумов /Р.М. Демидова-Панферова, В.Н. Малиновский, В.С. Попов и др.; Под ред. В.Н. Малиновского. – М.: Энергоиздат, 1982. – 392 с., ил.
15. Измерение электрических и ниэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов. /Н.Н. Евтихиев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров; Под общ.ред. Н.Н. Евтихиева. – М.Энергоатомиздат, 1990. -352 с., ил.
2. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 560 с.
3. Григорьян С.Г. Конструирование электронных устройств систем автотизации и вычислительной техники /Григорьян С.Г. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 303 с.
4. Қ.И.Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ-дың 050716 –«Аспап жасау» мамандығы студенттеріне арналған «Өлшегіш аспапты конструкциялау» пәні бойынша оқу-әдістемелік кешені. Құрастырған: Кусен К.Е., Бердібаева Г.К., Алматы: ҚазҰТУ баспасы, 2007. – 108 бет.
5. Горчаков В.С. Цифровой измерительный комплекс. – М.: Радио и связь, 1986. – 88 с., ил.
6. Электрические измерения: Учебник для вузов /Байда Л.И., Добротворский Н.С., Душин Е.М., и др.; Под ред. А.В. Фремке и Е.М. Душина. – 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергия. Ленингр. Отд-ние, 1980. – 392 с., ил.
7. Бездельев Ю. В, Малогабаритные любительские электроизмерительные приборы. — М.: Энергия, 19712. — 176 с.
8. Бирюков С. А. Радиолюбительские цифровые устройства. — М.: Радио и связь, 1982.
9. Бирюков С. А. Цифровые устройства на микросхемах. — М,: Радио и связь, 1984. — 88 с
10. Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для радиотехич. спец.вузов/Под ред. В.И. Винокурова. – 2-е изд., переб. и доп. – М.: Высш шк., 1986.- 351 с.: ил.
11. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1985. – 368 с., ил.
12. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. – 320 с., ил.
13. Шульц Ю. Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практиков: Справочник: Пер с нем. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 288 с., ил.
14. Электрические измерения ( с лабораторными работами): Учебник для техникумов /Р.М. Демидова-Панферова, В.Н. Малиновский, В.С. Попов и др.; Под ред. В.Н. Малиновского. – М.: Энергоиздат, 1982. – 392 с., ил.
15. Измерение электрических и ниэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов. /Н.Н. Евтихиев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугоров; Под общ.ред. Н.Н. Евтихиева. – М.Энергоатомиздат, 1990. -352 с., ил.
Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 41 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 41 бет
Таңдаулыға:
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И.Сәтпаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті
Робототехника және автоматиканың техникалық құралдары кафедрасы
Курстық жобаның
ТҮСІНДІРМЕ ЖАЗБАСЫ
Тақырыбы: БІР РЕТ ИНТЕГРАЛДАУШЫ САНДЫҚ ВОЛЬТМЕТРЛЕРДІ ЖОБАЛАУ (ОА)
Жетекші
____________________
(ғылыми дәрежесі,атағы)
__Кусен К. Е.____А.Ж.Т.
_06__қаңтар____2009ж.
Стандарттау жөніндегі кеңесші
__ аға оқытушы______
(ғылыми дәрежесі,атағы)
_Бигалиева Ж. С._А.Ж.Т.
_06__қаңтар____2009ж.
Студент Султанова И. С.
Мамандығы 0507016
Тобы Э2қ
Алматы 2008 ж.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті
Факультет_Автоматика және Телекоммуникация
_______________
Кафедра _Робототехника және автоматиканың техникалық құралдары
__________
Мамандық_Аспап жасау______________________________ _________________________
Курстық жобаны даярлауға
Тапсырма
Студенке_Сакенқызы Инеш Султановаға__ __________________________
_____Т.А.Ж.
Жобаның тақырыбы_Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрлерді жобалау
____
Университетінің №____ _____________________________бұйр ығымен бекітілген
Орындалған жобаның өткізу мерзімі _06__қаңтар 2009
ж._________________________
___________________________________ ___________________________________ ______
Жобаның (жұмыстың) бастапқы мәлеметтері
Міндеті, қолданылатын аймағы, электрлік
мінездемесі________________________ _____
Есеп-түсініктеме жазбаның талқылауға берілген сұрақтардың тізімі және
қысқаша курстық жұмысының мазмұны
а)Негізгі сипаттамалары мен қоднау
аймағы_____________________________ ___________
б)Технологиялық
бөлім______________________________ __________________________
Графикалық материалдардың тізімі (міндетті түрде қажет сызбалар
көрсетілген) Принципиалды сұлба, құрылымыдық сұлба, қателік, жылулыққа,
төзімділікке есептеу.
Ұсынылған негізгі әдебиеттер
1. Садченков Д.А. Современные цифровые мультиметры.– М.: Солон-Пресс.-
2002.– 112 с.
2. Афонский А., Дьяконов В. Измерительные приборы и массовые электронные
измерения. – М.: Солон-Пресс. – 2007.- 544 с.
Курстық жобасының (жұмыстың) кеңесшілері және оларға қатысты курстық
жобасының (жұмыстың) бөлімдері
Бөлім Кеңесші (ғылыми Мерзімі Қолы
дәрежесі, атағы)
Бөлім 1-2 Кусен К.Е. (аға 10.11.08ж-06.01.09
оқытушы) ж
Бөлім 3-4
Тапсырма берілген мерзімі _10 қараша
2008ж._____________________________ _______
Кафедра меңгерушісі ___Шоланов Қ.С.______________________________
____А.Ж.Т.
(қолы)
Жобаның жетекшісі_ Кусен К.Е._______________________________
_______А.Ж.Т.
(қолы)
Тапсырманы орындауға студент _ Султанова И. С.
_____________________алды
(аты,жөні,тегі)
Күні _06__қаңтар___2009ж.
МАЗМҰНЫ:
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ...4
НЕГІЗГІ
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...6
1. Бір рет интегралдаушы Сандық вольтмерлердің қызметі мен қолданылатын
жері ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1. Бір рет интегралдаушы сандық вольметрдің түрлері мен олардың
ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... .6
2. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің негізгі параметрлері ... ...11
2. Бір рет интегалдаушы Сандық вольметрдің техникалық
мәліметтері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..15
1. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің функционалдық сұлбасы.15
2. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің кіріс құрылғысының
принципиалды
сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 18
3. Жүйенің жобалау құжаттары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
1. Бөлшектердің жылулыққа төзімділігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ...21
2. Бөлшектердің механикалық құбылыстарға төзімділігін есептеу ... ... ..24
4. Технологиялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
1. Баспа платаның эскизі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
2. Баспа платаның технологиялық әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 32
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .40
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
ҚОСЫМШАЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . .42
КІРІСПЕ
Электронды аппараттар конструкциясы ерекше қасиеттерге ие. Олар
иерерхиялық құрылымымен, электрлік және электромагнитттік байланыстарға
иелігімен, электрлік байланыстарда біртекті еместігімен және паразитті
байланысымен, сонымен қатар термосезгіш элементтер қорғанысын талап ететін
жылулық байланыстардың барымен сипатталады. Электронды және
радиоаппаратураларды реттеу, талап етілетін өлшемдерді алу әртүрлі
мақсаттағы өлшегіш аспаптарды қолданусыз мүмкін емес. Жыл сайын электронлы
және радиоаппаратураның техникалық деңгейімен күделілігі жоғарылай түсуде.
Қазіргі уақыттағы өлшегіш аспаптарға келесідей талаптар қойылады: жоғары
дәлділік, үлкен рұқсат етілетін қабілеттілік, температуралық және уақыттық
тұрақтылық. Бұлардың барлығы көбінесе ақпаратты сандық әдістермен өңдеу
және көрсету арқылы қамтамасыздандырылады. Электронды-радиоөлшегіш
аппаратураларды өңдеу кезіндегі тиімді жолдардың бірі аспаптардың жеке
бөліктерін ортақ блоктардың максималды мүмкін санымен комплекстреге
біріктіру болып табылады. Мысалыға, есептегіш құрылғының қоректендіру
блогы, ақпаратты өңдеу блогы және т.б. Өлшегіш комплекстерде ақпаратты
аналогтымен қатар сандық өңдеу мен шығаруды қолдануға болады. Сандық
өлшегіш құрылғылар біраз уақытқа дейін үлкен күрделілігінен, бағасынан,
габариттік өлшемдері мен массасынан кең қолданыста болмады. Орта және
үлкен деңгейлі интеграциялы микросұлбалары бар қазіргі уақыттағы элементтік
базаны қолдану өлшегіш аспаптарды бағасы, габариттік өлшемдері мен массасы
бойынша аналогты аспаптарға жақындата түсуде.
Аналогты өлшеу құрылғыларының қателігі өлшенетін шаманың түрі мен
аспаптың классына байланысты 1-5% болады. Бұл қазіргі уақыттағы өлшеудің
дәлдігінің талаптарын қанағаттандырмайды. Ақпаратты сандық өңдеу өте аз
қателік (0,01-0,5%) пен жоғары рұқсатты қабілеттілікті (үтірден кейін үш –
бес разрядты) және параметрлерінің тұрақтылығын алуға мүмкіндік береді.
Сондықтан практикаға ақпаратты сандық әдіспен өңдеу және беруді енгізу
дұрыс мақсатқа лайықты болады.
Радиоэлетрониканың саласына байланысты өлшегіш комплекстің құрамы
әртүрлі болуы мүмкін. Электронды сандық өлшегіш аспаптарға өлшегіш
трактісінде электромеханикалық құрылғылары жоқ аспаптар жатады. Кез-келген
сандық өлшегіш аспап кіріс құрылғысынан (өлшеу шегі, масштаб), аналогты-
сандық түрлендіргіштен, ақпаратты өңдеу құрылғысынан және индикация
құрылғысынан (шығару) тұрады. Аналогты-сандық түрлендіргіштің әдісіне
байланысты аспаптарды санды-импульсті және разрядты кодировкалаулары
(кодимпульсты түрлендіргіш) бар болып ажыратады. Санды-импульсты
кодировкалы аналогты-сандық түрлендіргіш аналогты шаманың кіші разрядтың
бірілігіне пропорционал периодты бар импульстерді кезекті қатар мен өлшеуге
негізделген. Уақыт-импусльты және санды-импульсты түрленуі бар аналогты-
санды түрлендіргіштер жиі қолданылады. Уақыт-импульсті түрленуі бар
аналогты-сандық түрлендіргіште кернеуді кодқа түрлендіру үшін кернеудің
аралық аналогты түрлендіргіші – уақыттық интеграл қолданылады. Ол интервал
түрлендіргіші код арқылы өлшенетін шамаға пропорционал кодқа түрленеді.
Кернеуді кодқа жиілік-импульсті түрлендіретін аналогты-сандық
түрлендіргіштері бар аспаптар кернеуді аралық түрлендіретін - жиілікке ие.
Жиілік түрлендіргіші кодта өлшенетін кернеуге сәйкес код қалыптасады. Код
жиілік түрлендіргіші негізінен сандық жиілікметр болып табылады. Разрядтық
кодировкалау аналогты-сандық түрлендіргіші бар аспаптарда жоғары
жылдамдықпен код разрядты (салмақты) коэффициенттері анықталады. Кең
қолданыс тапқан кодоимпусьті түрленуі бар аналогты-сандық түрлендіргіштер
болып табылады. Аналогты-сандық түрлендіргіштің структуралық сұлбасына
сәйкес оқу әдісіне қарай сандық өлшегіш құрылғылар тура және компенсационды
(теңестіретін түрленумен) түрлендіру аспаптарына ажыратылады. Теңестіру
әдісі бойынша аспаптарды қадағалаушы және ашушы теңестіруімен деп бөледі.
Түрлендіру процессін жүзеге асыру әдісі бойынша аналогты-сандық
түрлендіргіштер циклдық басқаруы бар және қадағалаушы типті аналогты-сандық
түрлендіргіш болып бөлінеді. Циклдық басқаруы бар аспаптарда өлшеу циклының
жеке фазалары қатаң анықтаған, алдын-ала берілген жүйелік кезектестігі бар.
Мысалы, аспаптың барлық құрылғыларының нөльде түруы, ақпаратты өлшеу және
буферлік жадыға жазу (индикацияға шығару), индикация уақыты. Ары қарай
барлық цикл автоматты немесе қайта қолмен жүктеу кезінде қайталанады.
Қадағалаушы типті аспаптарда жаңа өлшегіш циклге өлшенетін шама аспаптың
сезімталдылығының шегінен асатын мәнге өзгергенде өтеді.
1. БІР РЕТ ИНТЕГРАЛДАУШЫ Сандық вольтмерлердің қызметі мен қолданылатын
жері
1.1 Бір рет интегралдаушы сандық вольметрдің кемшілігі мен артықшылықтары
Сандық вольтемертлер сандық аспаптардың кең тараған түрі. Сандық
вольтметрдің жалпы струатуралық сұлбасы өлшенетін айнымалы кернеуді
пропорционалды тұрақты кернеуге түрлендіретін біршілік түрлендіргіштен,
аналогты-сандық түрлендіргіш пен сандық есептегіш құрылғыдан тұрады. Егер
біріншілік түрлендіргішті ескермейтін болсақ, онда сандық вольметрдің
негізгі метрологиялық қасиеттері (дәлдік, тезәркеттілік, бөгеттен
қорғанушылық) өлшенетін тұрақты кернеуді өлшенген ақпараттың дискреттік
сигналына түрлендіру әдісімен анықталады. Сондықтан сандық вольтметрлер
қолданылатын аналогты-сандық түрлендіргішінің түрімен сәйкес
классификацияланады.
Сандық вольмтерлердің тура және теңгеретін түрлендіруі бар түрлері
ажыратылады (сурет 1.1).
Тура түрлендіру сандық вольтмеры құрысы бойынша қарапайым және аз
дәлділікке ие. Олар уаққытты және жиілік аралық түрлендіруі бар деп
бөлінеді. Тура түрлендіруі бар вольметрлер арасында жоғары бөгет
қоғаныштылығы бар интегралдаушы сандық вольтметрлер ерекшеленеді.
Сурет 1.1 - Сандық вольтметрлердің құрылымдық сұлбасы:
а - тура түрлендіру; ә - теңгеретін түрлендіру.
Теңгеретін түрлендіруі бар сандық вольтметрлер өз алдында жазылатын
(циклдық) және қадағалаушы түрлендірулі деп бөлінеді. Айнымалы тоқты өлшеу
үшін сандық вольтметрдің құрылымдық сұлбасына алдын-ала түрлендіргіш
қосады. Универсальды сандық вольтметрлердің құрылымдық сұлбалары тоқтың,
кедергінің және басқада физикалық шамалардың тұрақты тоқтың пропорционалды
кернеуіне түрлендіретін қосымша түрлендіргіштерге ие.
Тура түрлендіру сандық вольтметрі. Сандық вольтметрдің функционалдық
сұлбасы кіріс құрылғыдан, кернеудің полярлығын (белгі) анықтайтын сұлбадан,
өлшеудің шегін автоматты таңдау құрылғысынан, аналогты-сандық
түрлендіргіштен, импульстер санағышынан, дешифратор және сандық есептегіш
құрылғыдан тұрады (сурет 1.1, а). Кіріс құрылғысы интегралдаушы күшейткіш
пен кернеуді бөлгіштен тұрады. Өлшенетін кереудің полярлығын анықтау (сурет
1.2) –Е-ден +Е-ге дейін кернеудің ара тәріздес өзгеруі кезінде екі
салыстыру сұлбасының іске асатын кезектілікті бекітуге негізделген.
Сурет 1.2 - Өлшенетін кернеудің полярлығын анықтау
Сұлбаның біреуі өлшенетін және ара тәріздес кернеудің теңескен моментін
(t+ немесе t-) бекітеді, ал екінші сұлба ара тәріздес кернеудің нөльге t0
моменттін бекітеді. Тура түрлендіру сандық вольтметрінің құрылымдық
сұлбасының құрылу нұсқаларын қарастырайық.
Уақытты түрлендіру сандық вольтметрдері аралық түрлендіруі бар аналогты-
сандық құрылғыдан тұрады. Ол кернеуді уақыттың пропорционалды интервалында
өлшейді. Өлшенетін ақпараттың дискреттік сигналы түрлендіргіштің шығысында
кезекті есепті импульстер түрінде болады. Олардың саны кіріс кернеуінің бір
дискретті есебінің кванттық шамасына пропорционал.
Өлшеуің қателігі келесі факторлармен анықталады: дискретизациямен,
есепті импульстарының жиілігін тұрақты еместігімен, салыстыру сұлбасында
сезімталдылықтың шегінің бар болуымен және салыстыру сұлбасына келіп
түсетін ара тәрізді кернеудің бейсызықтылығымен. Салыстыру сұлбасының
сезімталдығын бар болуынан қателіктің пайда болуы қарапайым реализация
мысалында қарастырайық (сурет 1.3). Егер салыстырылатын кернеудің
теңестірілуі сұлбаның шығыс кернеуі ∆u0 өсімшесін алған уақыт моментінде
бекітілсе, онда диод тізбегіндегі ауысу процессін ескеріп түрлендіру
қателігі ∆t1 тең болады.
Сурет 1.3 – Сандық вольтметрлер өлшеуінің қателіктері: а – салыстыру
сұлбасының сезімталдылық шегінен; ә - ара тәріздес кернеудің
бейсызықтығынан; б – бөгеттерді интегралдау әдісі жиілікті түрлендіруі бар
сндық вольтметрлерде.
Аралық түрлендірудің ара тәріздес кернеудің бейсызықтығынан қатесі
сәйкесінше тең: . Осындай типті аспаптардың қатысты қателігі ±0,05%
-ке тең. Бұл аспаптардың кемшілігі болып сыртқы бөгеттер төмен
қорғаныштылығы болып табылады. Уақытты түрлендіруі бар интегралдаушы сандық
вольтметрлер аналогты кернеуді уақыт интервалына аралық түрлендіргіші бар
екілік интегралдау агалогты-сандық түрлендіргішінен тұрады. Өлшенетін
ақпараттың дискреттік сигналы кезектік импульстер түрінде болады. Өлшеудің
толық қателігі дискретизация, салыстыру сұлбасының сезімталдығының шегі
және есепті импульстардың жиілік тұрақсыздығының қателіктерінің қосылысынан
тұрады. Өлшеудің қатысты қателігі ±0,005% -ке тең болады. Аспаптар
негізінен 3-7 мәнді сандық есептегіш құрылғысы бар көпшекті. Рұқсат
қабілеті 0,1 мкв дейін жетуі мүмкін.
Жиіліктік интегралдаушы сандық вольтметрлер аралық жиіліктік
түрлендіргіші бар аналогты-сандық түрлендіргіштен тұрады. Өлшенетін
кернеудің мәні түрлендіргіш шығысында фиксирленген Т уақытынан кейін
шығатын импульстер санымен анықталады. 1.3, в – суретте кіріс кернеуді
түрлендіру кезіндегі интегралдау эффектісі көрсетілген. Ол өндірістік
желінің нысанауларынан бөгеттерді әлсіретуге алып келеді. Осындай
вольтметрлердің қателігі ±0,01% -ке тең. Интегралдайтын вольметрлердің
кемшілігі болып тезәрекеттілігінің аздығы, өйткені интегралдау уақыты
кернеу периоды 50 Гц-ке тең болуы керек.
Теңгеретін түрлендіруі бар сандық вольтметрлер (1.1, ә-сурет) жоғары
дәлділікке ие. Бұған салыстыру әдісімен бірге сандық вольтмердің құрылымдық
сұлбасына кері байланысты қосу арқылы қол жеткізеді. Кері байланыстағы
кернеу сандық-аналогты түрлендіргішпен қалыптасады. Санды-аналогтық
түрлендіргіш (сурет 1.4) 1-2-4-2* кодымен берілген сыртқы сигналдарды
тұрақты тоқтың эквивалентті uk кернеуіне түрлендірілуін орындайды. Ол төрт
декадан тұрады: бірлік, ондық, жүздік және мыңдық. Түрлендіргіш өте тұрақты
тоқ Iст көзі потенциометрді құратын прецизионды резисторлар мен
басқарылатын электрондық кілттерден тұрады. Резисторлар кедергісі кіріс
сигналдарының кодына сәйкес алынған. Әртүрлі декадтар салмағы біртипті
резисторлар қатынасын таңдаумен ескерілген. Өлшеудің шектерін ауыстыру Iст
ток күшін дискретті өзгерту арқылы жүргізіледі. Мысалы, егер Iст=0,1 мА
болса, онда өлшеу шегі 9,999 В-қа тең. Децимальды үтірдің орналасуы өлшеу
шегін өзгертумен қатар қойылады. Сандық вольтмертлерде декад саны 3-тен 8-
ге дейін болатын санды-аналогты түрлендіргіштер қолданылады.
Санды-аналогты түрлендіргіштен басқа сандық вольтметрлердің
фүнкционалды сұлбасы келесі элементтерден тұрады: кіріс интеграторы мен
өлшенетін кернеуді бөлгіштен, салыстыру сұлбасынан, программалық басқару
құрылғысынан, дешифратордан ( екілік-ондық кодты ондыққа түрлендіргіш) және
сандық есептік құрылғыдан. Өлшенетін ux’ кернеуі өндірістік жиілік
кернеуінің бір периоды шегінде интегралданғаннан кейін бөлгішке келіп
түседі. ux –ке тең бөлгіш шығысының кернеуі салыстыру сұлбасына келеді. Бір
уақытта сұлбаның екінші кірісіне санды-аналогты түрлендіргішпен
қалыптасатын компенсацияланатын uk кернеуі түседі. ux- uk айырымының
белгісіне байланысты программалық басқару құрылығысы компенсациялайтын uk
кернеуді салыстырылатын кернеулердің теңесуі болғанша өзгертіп отырады. Осы
моментке сәйкес келетін кілттер режимі дешифратор көмегімен өлшеудің
нәтижесі ретінде аспаптың есептік құрылғысымен бекітілетін ондық санға
айналады. Басқару құрылғысының функционалдау алгоритмі басқару тактісінің
минимальды саны кезінде есепті қамтамасыз ету керек. Бір уақытта бұл
құрылғы автоматты түрде өлшеу шегін таңдайды және өлшенетін кернеудің
белгісін анықтайды.
Кернеуді теңестірудің екі алгоритмы практикалық қолданыс табуда.
Алгоритмды таңдауға байланысты сандық вольтмертлер жазушы және қадағалаушы
теңгеруі бар аспаптарға бөлінеді. Қадағалаушы теңгеруі бар сандық
вольтметрлерді бақыланатын кернеудің аз өзгерістерін бекіту қажет болған
жағдайларда қолданған жөн. Ал жазушы теңгеруі бар аспаптарды өлшенетін
кернеудің периодтық коммутациясы бар тармақталған жүйелерде қолданған
абзал.
Айнамалы кернеу сандық вольтметрі. Айнымалы кернеуді өлшейтін сандық
вольтметр тұрақты кернеуді сандық вольтметрден қосымша түрлендіргіштің
барымен ерекшеленеді. Айнымалы кернеуді пропорционалды тұрақтыға
түрлендіру үшін түзеткіш және термоэлектрлік типті өлшегіш түрлендіргіштері
қолданылады.
Түрлендіргіштің түріне байланысты оның кіріс кернеуі өлшенетін
кернеудің әрекет етуші, амплитудалық немесе ортатүзетілген мәніне
пропорционал бола алады.
Сурет 1.5 – Сандық-аналогты түрлендіргіш бір декадасының сұлбасы
Қосымша түрлендіргіштердің сипаттамалары сандық вольтметрлердің
метрологиялық қасиеттеріне әсер ететіндіктен түрленудің дәлділігі мен
сызықтығын жоғарлататын және олардың жиіліктік және динамикалық
диапазондарын кеңейту үшін арнайы әркеттер қолданылады. Өлшегіш
түрлендіргіштердің өлшеу қателігі әдетте 0,1-0,01% шектерінде болғандықтан,
айнымалы кернеуді сандық вольтметрмен өлшеу дәлдігі тұрақты кернеуді
өлшеудегі дәлділіктен төмен болады. Өлшеудің дәлділігі айнымалы кернеудің
жиілігіне байланысты болады. Көрсетілген қателік, әдетте, ондаған герцтен
жүздеген герц жиілік диапазонына сәйкес келеді. Бұл шектерден тыс кезінде
өлшеу дәлділігі төмендейді. Сандық вольтмертлердің жиілік шегі көбінесе 30
МГц-тен аспайды.
Жиіліктік интегралдаушы сандық вольтметрлер аралық жиіліктік
түрлендіргіші бар аналогты-сандық түрлендіргіштен тұрады. Өлшенетін
кернеудің мәні түрлендіргіш шығысында фиксирленген уақытынан кейін шығатын
импульстер санымен анықталады
Айнымалы кернеуді өлшейтін сандық вольтметр тұрақты кернеуді сандық
вольтметрден қосымша түрлендіргіштің барымен ерекшеленеді. Айнымалы
кернеуді пропорционалды тұрақтыға түрлендіру үшін түзеткіш және
термоэлектрлік типті өлшегіш түрлендіргіштері қолданылады.
Алгоритмды таңдауға байланысты сандық вольтмертлер жазушы және
қадағалаушы теңгеруі бар аспаптарға бөлінеді. Қадағалаушы теңгеруі бар
сандық вольтметрлерді бақыланатын кернеудің аз өзгерістерін бекіту қажет
болған жағдайларда қолданған жөн. Ал жазушы теңгеруі бар аспаптарды
өлшенетін кернеудің периодтық коммутациясы бар тармақталған жүйелерде
қолданған абзал. Басқару құрылғысының функционалдау алгоритмі басқару
тактісінің минимальды саны кезінде есепті қамтамасыз ету керек. Бір уақытта
бұл құрылғы автоматты түрде өлшеу шегін таңдайды және өлшенетін кернеудің
белгісін анықтайды.
1.2 Сандық вольтметрлердің негізгі параметрлері
Қазіргі уақытта көптеген өнеркәсіптермен қолдануы және құрылу принципі
бойынша әртүрлі сандық есептегіштері бар аспаптар шығарылуда. Сандық
вольтметрлердің негізгі сипаттамалары болып келесілер жатады: бөлу бағасы,
кіріс кедергі, тезәрекеттілік, дәлділік, бөгеттерге төзімділік, сенімділік.
Кейбір жағдайларда сандық вольтметрдің тұтыну қуатына мән беріледі.
Бөлу бағасы. Бөлу бағасы деп шкаланың екі көршілес белгілерінің
шамаларының айрымын айтамыз. Әр өлшеу шегі үшін бөлудің бағасы тұрақты және
осы сандық вольтметрдың минимальды рұқсат қабілеттілігін анықтайды. Бұл
өлшегіш аспаппен ажыратылатын өлшенетін шаманың минимальды өзгеруі. Сандық
вольтметрлер үшін бұл әдетте сандық есептің кіші разрядтың бір бірлігіне
өзгеруі. Кейде рұқсат қабілеттілігі деп сандық вольтметрдің кіші шегінің
бөлу бағасының мәнін түсінеміз. Бірақ бұл қабілеттілік бөлу бағасына
қарағанда өлшеудің бір шегінде міндетті түрде тұрақты болмайды. Рұқсат
қабілеттілігі негізінен сандық вольтмерлердің сұлбалық ерекшеліктерімен
анықталады. Өз кезегінде рұқсат қабілеттілігі бірінші шектің мәнімен бірге
жобаланатын аспаптың декадтар санын немесе екілік разрядтарын анықтайды.
Декадтар немесе екі разрядтар саны кіріс сигналдарының динамикалық
диапазонына эквивалентті, мысалы, 60 дБ үшдекадты аспаптардың. Өлшеу шегі
кернеудің декадтық бөлгіштері арқылы (өлшенетін шаманың ұлғаю бағытына
қарай) немесе тұрақты токтың масштабты күшейткіштері арқылы (кему бағытына
қарай) кеңейтілейді. Масштабты күшейткіштерде интегралды операциялық
күшейткіштер қолданған жөн.
Кіріс кедергісі. Сандық вольтметрлердің кіріс кедергісі өлшенетін
сигнал көздерінен өлшеу алынған кезде алынатын қуатты сипаттайды. Кіріс
кедергі электрлік кернеуді өлшеу кезінде үлкен рөль атқарады.
Тезәрекеттілік. Циклдық басқаруы бар сандық вольтметрлерде өлшеу циклі
әдетте бастапқы жағдайға келтіру, өзіндік өлшегіш интервалын, өлшейдің
аяқталғанын білдіретін сигналды қалыптастыруды жасайды. Циклдық басқауры
бар өлшеу құрылығысының тезәрекеттілігі бір секундта өлшеудің максимальды
мүмкін мәнімен бағаланады. Көрсеткіштердің визуальды есептері кезінде
циклдың ұзақтығына ақпаратты буферлік жадыға сақтауға қажетті уақыты мен
ақпараттың оператормен қабылдануына қажетті индикация уақытын қосу керек.
Буферлік жадысы бар есептік құрылғаларды қолдану өлшеудің уақыт интервалын
индикацияның уақыт интервалының ішіне қоюға мүмкіндік береді. Есептік
құрылғының мұндау құрылуы индикациясын уақыта байланысты бір секундта өлшеу
санын 10-30 %-ға ұлғайтуға мүмкіндік береді.
Тұрақты тоқтың вольтметрлерін жоғары жиілікті және импульсті
бөгеттерден қорғаныштылығын жоғарлату үшін аспаптың кіріс тізбектеріне
тегісейтін буындар қосады. Тегістейтін фильтрдегі ауаспалы процесстер
уақыты өлшеу циклының ұзақтығына кіреді және ескерілуі қажет. Қадағалаушы
түрленуі түрлендіргіштері бар аспаптарда тезәрекеттілік дискреттіктің
бірлігін өңдеу ұзақтығымен бағаланады. Айнымалы токта сандық
вольтметрлердің тезәрекеттілігі төмендейді және айнымалы кернеуді тұрақты
кернеуге түрлендіру уақытымен анықталады (индикация уақыты ескерілмейді).
Осылайша, орта мәнді түрлендіргішті қолдана отырып, ауыспалы процесстердің
ең төмен ұзақтығын қамтамасыз ететін түрлендіргіш пен фильтрдің оптимальды
сұлбаларын таңдай отырып және фильтрде аз қалдық поляризациясы бар
конденсаторларды қолдана отырып түрлендіруідің минимальды уақытын алуға
болады.
Дәлділік. Дәлділік деп аспаптың қолдануның белгілі бір жағдайларында
өлшеу қателігінің жатқан шегін айтуға болады. Қолданудың қалып
жағдайларында негізгі қателік ескеріледі, ал одан ауытқу кезінде негізгі
және қосымша қателердің суммасы ескеріледі. Қосымша қателер температураның
жиіліктің және т.б. өзгеруі кезінде пайда болады. Өлшеу құрылғыларының
дәлділігінің бағалаудың түсінікті және жиі қолданылатын салыстырмалы
бағалау әдісі. Оның негізгі мақсаты дәлділік классын өлшеудің жұмыс
диапазонының соңғы мәнінен пайыз түрінде көрсету. Өлшегіш аналогты-сандық
құрылғылар үшін қателік өлшенетін шаманың менінің пйаызымен көрсетілу
қажеттілігі МЕСТ-пен бекітілген. Өлшенетін шаманың жұмыс диапазонының соңғы
мәніне теңескен жағдайында негізгі қатысты қателік қалып норалау кезіндегі
қателікке тең болады.
Нақты сандық өлшегіш құрылғылар үшін өлшеу қателігі қатысты және
абсолютті қателіктен тұрады. Абсолюттік қателік өлшенетін сигналдың мәнінен
тәуелсіз және қателіктер мен өлшеу түрлендіргіштеріне кіретін сандық
өлшегіш құрылғыларының жеке түйіндері мен элементтерінің параметрлерінің
тұрақсызыдығының суммарлық әсерімен анықталады. Бұл жерге резисторлар,
конденсаторлар және активті элементтердің кванттау деңгейінің тұрақсыздығын
жатқызуға болады. Кейбір аспаптардың абсолютті қателік құрамына күшейткіш,
салыстыру құрылғысы мен қалыптастырушы құрылғыларының екі реттеуші аспап
арасында жиналған нөльдік дрейфтің нәтижесіндегі қателігіде кіреді.
Абсолюттік қателіктің шекті мәні аспаптың құрылу принципімен, қолданған
элементтік базасымен анықталады және оның эксплуатация уақытынан тәуелсіз.
Барлық айтылғандар статикалық деп аталатын қателікке жатады, яғни
орташа мәнді өлшеудің қателіктеріне. Бұл қателер тұрақты өлшенетін сигнал
жағдайында өлшегіш аспаптың дәлділігі жоқ кезінде пайда болады. Сандық
вольтметрлердің статикалық қателігі динамикалық қателіктің құрама бөлігі
болып немесе оның жеке жағдайы болып табылады. Сандық вольтмерлердің
динамикалық қателігі сандық вольтмермен жазып алынған өлшенетін шаманың
мәнімен оның есептеу моментіндегі нақты мәнінің айрымымен анықталады. Бұл
қателік, бір жағынан, өлшеу процессінде өлшенетін шаманың өзгеруімен
анықталады, ал екінші жағынан сандық құрылғының эеке элементтерінің
инерциондығымен, яғни оның өлшеу циклының соңғы ұзақтығының (сол уақыт
ішінде өлшенетін сигнал өзгеруге ұшырайды) тезәркеттілігімен.
Қателіктердің көздерін анализдеу кезінде абсолюттік және қатысты
қателікті нөльді орнату процессі мен сандық өлшегіш құрылғылардың
калибровкасы кезінде жойылатын қателіктерді бөліп алыға болатындай етіп
топтастыру қажет. Бұл көрсетілген реттеулер орындалғаннан кейін аспаптың
минимальды қателігін және белгілі бір уақытта қоршаған орта
температурасының өзгеруі салдарынан аспапта жиналатын қателікті анықтауға
мүмкіндік береді. Сонымен қатар, желілік кернеудің тербелістерінің әсерін
немесе автонмды қорек көзерінің разрядкасын ескеру қажет. Сандық өлшеу
құрылғыларының қателіктерін анықтайтын барлық түйіндердің қорек кернеуін
қатаң тұрақтандыру және сүзу қажет. Тұрақтандыру коэффициенті аспаптың
дәлділігіне байланысты 200-300-ден төмен болмауы қажет.
Бөгеттерге төзімділік. Сандық өлшегіш құрылғыларының бөгеттерге
төзімділігінде сандық өлшегіш құрылғыларының өлшенетін сигналдың мәнін
өлшенетін сигналды бұрмалайтын әртүрлі әрекеттердің бар болуына қарамастан
дұрыс көрсету қабілеттілігін түсінеміз. Бұл әрекеттер бөгеттер деп
аталынады. Кіріс қысқыштарда сигналмен бірге пайда болатын бөгеттердің
әсерін толық жоюға болмайды. Сандық өлшеу құрылғыларының бөгеттерге
төзімділігін әдетте аддитивті, яғни пайдалы сигналмен бірге қосылатын
бөгеттерге қатысты бағалайды. Бөгеттерге төзімділік сандық өлшегіш
құрылығының кірісіндегі бөгеттерді жою дәрежесімен санды сипатталады.
Сандық өлшеу құрылғыларының бөгеттерге төзімділігін әдетте аддитивті,
яғни пайдалы сигналмен бірге қосылатын бөгеттерге қатысты бағалайды.
Импульсті және флуктационды бөгеттер ажыратылады. Импульсті бөгеттер
қалыпты формалы, ұзақтылықты және амплитудалы реттік импульстармен
сипатталады. Флуктациондық бөгеттер уақыт ішінде үздіксіз кездейсоқ процесс
түрінде болады. Бұндай бөгеттің бірі түрі болып гармоникалық (мысалы,
желілік) бөгеттерді айтуға болады. Бөгеттердің бұл түрін қалыпты түрдегі
бөгеттер мен жалпы түрдегі бөгеттерге бөледі. Біріншілері көбінесе сигнал
көзімен сандық өлшегіш құрылғыларының арасындай байланыс линиясының
кедергісіне электромагниттік нысанауларының есбінен сандық өлшегіш
құрылғыларының кіріс қысқыштарында пайда болады. Ал екіншілері негізінен
өлшенетін сигнал көзінің және сандық өлшегіш құрылғыларының жерлендіру
нүктелерінің айырымынан пайда болады.
Жалпы түрдегі бөгеттердің дейгейін азайту үшін сандық өлшегіш
құрылғыларының кіріс тізбектерінің рационалды монтаждау және құру қажет,
яғни жерлендіруі нүктелерін дұрыс таңдау, экранировкалау, гальваникалық
шешім және т.б. Қалыпты түрдегі бөгеттермен күресудің негізгі әдістері
сүзу, статикалық өңдеу, компенсация және орташалау болып табылады. Сүзу
әдісі ең қарапайым, бірақ ол сандық өлшегіш құрылғыларының тезәрекеттілігін
төмендетеді. Статикалық өңдеу әдісі өзінің күрделілігіне байланысты кең
қолданыс таппады. Компенсациялау әдісі өзінің жүзеге асуы үшін белгілі бір
аппаратуралық шығындарды (бөгеттерді бөлу үшн қосымша каналдарды
қалыптастыру және оны негізгі каналға теріс белгімен енгізу) қажет етеді,
сондықтан олда кең қолданыыс таппады. Саныдқ өлшегіш құрылғылар үшін ең
перспективті түрлендіру уақытының белгілі бір интервалынан кейін қалыпты
түрдегі бөгетті орташалау болып табылады. Егер t – орташалау уақыты, T –
бөгеттер периоды деп белгілесек, онда бөгеттерді басу дәрежесі tT қатынасы
көбейген сайын көбейеді. Егер бұл қатынас нақты бір санға тең болатын
болса, онда бөгеттерді басу дәрежесі шексіздікке ұмтылады.
Сенімділік. Сенімділік деп құрылғының талап етілген уақыт аралығында,
берілген шектерде өзінің эксплуатациялық шектерін сақтай отырып, қажетті
функцияларды орындау қасиетін түсеніміз. Сенімділікті бағалау мен
есептеудің сұрақтары арнайы техникалық әдебиеттерде қарастыралады.
Тұтыну қуаты. Сандық өлшегіш құрылғыларының тұтынатын қуатын төмендету
үшін дискретті элементтер негізінде құрылған каскадтарды интегралдық
микросұлабалармен ауыстрыу болыптабылады. Сонымен қатар сандық интегралды
микросұлбаларды аз, орташа немесе үлкен дейгейлі интеграциясы бар
интегралды сұлбаларға ауыстыр қажет.
2. Бір рет интегралдаушы Сандық вольметрдің техникалық мәліметтері
1. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің функционалдық сұлбасы
Импульсті және айнымалы кернеулерді және айнымалы токты өлшеу үшін
әдетте сәйкес түрлендіргіштері бар тұрақты тоқ вольтметрлері қолданылады.
Уақытты-имульсті түрленуі бар вольтметр. Вольтметрдің жұмысын
түсіндіретін 2.1 суретте структуралық сұлбасы, ал 2.2 суретте уақытты
диаграмасы көрсетілген. Өлшенетін тұрақты кернеу есепті импульстармен
толтырылатын уақыт интервалына түрленеді. Санағышпен саналатын импульстер
саны өлшенетін кернеуге прпорционалды болып келеді. Өлшеу басқару
құрылғысымен (қолымен немесе автоматты режим) берілетін циклдармен жүзеге
асады.
Сурет 2.1 – Уақытты-импульсті түрлендіруі бар вольтметрдің құрылымдық
сұлбасы
Циклдың басында басқару құрылғысының тактілі импульсі санағышты
бастапқы жағдайға қояды және ара тәріздес кернеудің генераторын қосады. Ара
тәріздес кернеудің ноль арқылы өтетін моментінде 2 компаратор триггерді
ауыстыратын қысқа импульс шығарады. Уақытты селектор ашылады да, санағышқа
есепті импульстар келіп түседі. Ара тәріздес кернеудің өлшенетін кернеумен
теңесетін моментте компаратор 1 жұмыс істей бастайды да триггерді бастапқы
қалыпқа келтіреді. Уақытты селектор есепті импульстердің санағышқа өтуін
тоқта отырып жабылады. Осылайша, санағыш ∆t уақытындағы есепті импульстерді
санайды.
Сурет 2.2 - Уақытты-импульсті түрлендіруі бар вольтметр жұмысының уақыт
диаграммасы
Екілік интегралдайтын сандық вольтметрлер. Вольтметрдің жұмысын
түсіндіретін 2.3 суретте структуралық сұлбасы, ал 2.4 суретте уақытты
диаграмасы көрсетілген. Г өлшеу циклы импульстердің ұзындығы мен олардың
арасындағы паузамен сәйкес берілетін уақыт интервалынан тұрады.
Сурет 2.3 – Екілік интегралдауы бар вольтметрдің құрылымдық сұлбасы
Циклдың басында вольтметрдің басқару құрылғысы (сурет 2.3) ұзындығы
дөңгелек фронт пен кесу ұзындығымен калибраланған импульс шығарады. Осы
импульстің ұзындығына тең уақытта Sl ауыстырып-қосқышы l жағдайында
жабылады да интегратор кірісіне өлшенетін тұрақты кернеу келіп түседі.
Жоғары қарай интегралдау процессі басталады.
Сурет 2.4 - Екілік интегралдауы бар вольтметр жұмысының уақыт
диаграммасы
Кернеудің тіктілігі l өлшенетін кернеудің мәніне пропорционал. Жоғары
интегралдау процессінің ұзақтығы uупр басқарушы импульстің Т1 ұзақтығымен
анықталады. Импульстің аяқталу моментінде (t-Tt) триггер 0 жағдайынан 1
жағдайына ауысады. Sl ауыстырып-қосқышы 2 жағдайына ауысады да, интегратор
кірісі эталонды кернеу Uэт көзіне қосылады. Оның полярлығы өлшенетін
кернеуге қарама-қарсы болады.
2. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің кіріс құрылғысының
принципиалды сұлбасы
Вольтметрдің кіріс құрылғысы вольтметрдің жоғарғы кіріс кедергісін,
кіріс құрылғысын жүктенуден қорғауды, 100 (200) мВ-тен аз кернеуді күшейту,
айнымалы кернеуді тұрақты кернеуге түрлендіруді, кіріс сигналдың полярлығын
анықтау және автоматты таңдауды қамтамасыз етеді.
Техникалық сипаттамалары:
Кіріс кедергісі, МОм – 50
Күшейту коэффициенті – 1 және 10
Жиілік диапазоны, Гц – 0-105
Полярлықты таңдау – автоматты
Құрылғы келесі каскадтардан тұрады: өзінің кіріс каскадынан, сызықтық
түзеткіштен және полярлықты анықтағыштан.
Құрылғының принципалдық сұлбасы 2.5 – суретте көрсетілген. Құрылғының
жоғарғы кіріс кедергісі шығысында өрістік транзисторлары бар А1
микросхемасын (К140УД8 типті) қолдану арқылы алынады.
1 В және одан да көп кернеуді түрлендіру режимінде кіріс каскады
қайталағыш ретінде жұмыс істейді, микросхема шығысы инвертирленетін
кіріспен қосылған. Беру коэффициенті 1-ге тең болған кезде, бұндай сұлба
өте жоғары кіріс кедергісіне ие. Токтар мен кернеуді 100 мВ (S1.3 ауыстрып-
қосқышы жабық) кіші диапазонында түрлендіру режимінде каскад күшейту
коэффициенті К=10 тең күшейткіш ретінде жұмыс істейді. R3 және V1-V4
элементтері кірісті қайтажүктелуден сақтайды. Кірісінде өрістік
транзисторлары бар микросхеманың ығысу кернеуінің температуралық және
уақыттық дрейфі үлкен болғандықтан, әсіресе қосылғаннан кейін, Уст.0
кіріс каскадының балансировка қолын беттік панельге шығару қажеттілігі
туындайды.
Сигнал А1 микросхемасының шығысынан түйіннің А шығысына және R13
резисторы арқылы А2 операциялық күшейткіші негізінде жасалған сызықтық
түзеткіштің инверттелетін кірісне келіп түседі. Сызықтық түзеткіш оның
кірісіне теріс сигнал келіп түскенде Б шығысында оң полярлығы бар сигналды
бөліп көрсету үшін арналған. Ол келесі әдіспен жүзеге асады. Кіріске оң
сигнал келіп түскенде А2 операциялық күшейткішінің шығыс кернеуі V6 диодын
жабады, Б шығысының кернеуі нөлге тең болады. V5 диоды жабық және
операциялық күшейткішті қанығудан қорғайды. Бұл жағдайда У3 түйінінің
кернеу-жиілік түрлендіргіші А кірісі арқылы тек оң сигнал келіп түседі.
Теріс кіріс сигналы кезінде А2 операциялық күшейткіші оны инвертирлейді
және V6 ашық диоды арқылы Б шығысына береді. Бұл жағдайда кернеу-жиілік
түрлендіргішіне амплитуда бойынша тең, бірақ белгісі бойынша қарама-қарсы
екі сигнал келіп түседі: А кіріс бойынша теріс, Б кіріс бойынша оң.
Бірақ кернеу-жиілік түрлендіргішінің Б кірісіндегі кедергі А
кірісіндегіге қарағанда екі есе аз болғандықтан, оң сигналдың әсері теріс
сигналдың әсеріне қарағанда екі есе үлкен. Нәтижесінде кіріс резисторының
байланыс нүктесіндегі суммарлық сигнал +1-ге тең.
Осылайша, У5 түйінінің кіріс құрылғысының сызықтық түзеткіші У3
түйінінің кернеу-жиілігі түрлендірігішінің сумматорымен қатар сигнал
қалыптастырғышын құрады. Бұл жағдайда сигнал оң болады, кіріс сигналының
полярлығына қарамастан. Осылайша полярлықты қолмен таңдау қажеттілігі
жойылады. Оң және теріс жартытолқын кезінде айнымалы кернеудің лездік мәні
кіріске келіп түскенде сигнал қалыптастырғыш осылай әсер етеді.
А кірісі бойынша келетін кіріс айнымалы кернеуі мен осы кернеудің
инвертирленген бір жарты периодты белгілеу сұлбасының шығысынан алынған (Б
шығысы) жартытолқындарын суммарлау нәтижесінде бұл У3 түйінінің А1
операциялық күшейткіш сумматорының шығысында кіріс сигналдың
екіжартыпериодты түзетілген мәні түріндегі соғатын оң кернеу бөлінеді. Осы
жерде сумматордың ішінде С1 конденсанторының негізінде осы кернеудің
сүзілуі болады. Ары қарай тұрақты кернеу кіріс синусоидалы сигналға
пропорционал жиілікке түрленеді.
Сурет 2.5 – Вольтмердің кіріс құрылғысының принципиалды сұлбасы
А кірісі бойынша келетін кіріс айнымалы кернеуі мен осы кернеудің
инвертирленген бір жарты периодты белгілеу сұлбасының шығысынан алынған (Б
шығысы) жартытолқындарын суммарлау нәтижесінде бұл У3 түйінінің А1
операциялық күшейткіш сумматорының шығысында кіріс сигналдың
екіжартыпериодты түзетілген мәні түріндегі соғатын оң кернеу бөлінеді. Осы
жерде сумматордың ішінде С1 конденсанторының негізінде осы кернеудің
сүзілуі болады. Ары қарай тұрақты кернеу кіріс синусоидалы сигналға
пропорционал жиілікке түрленеді. Сызықтық түзеткіш оның кірісіне теріс
сигнал келіп түскенде Б шығысында оң полярлығы бар сигналды бөліп көрсету
үшін арналған.
Сигнал А1 микросхемасының шығысынан түйіннің А шығысына және R13
резисторы арқылы А2 операциялық күшейткіші негізінде жасалған сызықтық
түзеткіштің инверттелетін кірісне келіп түседі. Сызықтық түзеткіш оның
кірісіне теріс сигнал келіп түскенде Б шығысында оң полярлығы бар сигналды
бөліп көрсету үшін арналған. Ол келесі әдіспен жүзеге асады. Кіріске оң
сигнал келіп түскенде А2 операциялық күшейткішінің шығыс кернеуі V6 диодын
жабады, Б шығысының кернеуі нөлге тең болады. V5 диоды жабық және
операциялық күшейткішті қанығудан қорғайды. Бұл жағдайда У3 түйінінің
кернеу-жиілік түрлендіргіші А кірісі арқылы тек оң сигнал келіп түседі.
У5 түйінінің полярлығын анықтау А3 операциялық күшейткішінде
орындалған. Полярлық белгісінің индикациясы қызыл және жасыл түсті
светодиодтар арқылы жүзеге асуы мүмкін. Олар V9 және V10 транзисторының
коллекторлық тізбегіне қосылады немесе санауыштың сандық индикаторының H1
шамының орта сегментінің жарықтауымен.
3. Жүйенің жобалау құжаттары
3.1 Бөлшектерді жылулыққа төзімділігін есептеу
Жылулыққа төзімділігін анықтау үшін келесідей сынақтар өткізіледі:
← Баспа платасын сұйықтыққа салған кездегі жылулық әсердің зардаптарын
анықтау;
← Баспа платасын флюидизделген құмдық моншаға салған кездегі жылулық
әсерді анықтау;
← Дәнекерлегіш бар ваннада үлгінің жылулық әсерін анықтау;
← Дәнекерлегішпен дәнекерлеу кезінде жылулыққа төзімділігін анықтау;
← Температурасы Т=2800 С дәнекерлегіші бар ваннада үлгінің жылуға
төзімділігін анықтау;
← Жылудың әсері кезінде баспа платаның қабаттануына сынау.
Баспа платасын сұйықтыққа салған кездегі жылулық әсердің зардаптарын
анықтау. Сынақ келесі түрде өтеді: кремнийорганикалық немесе оған
эквивалентті сұйықтығы бар ваннаға 25 мм тереңдікте өлшенген температурасы
Т=(260±5)0 С кезінде үлгіні салып, оны горизониталь калыпта белгілі бір
уақыт ішінде ұстап тұрады. Осыдан кейін үлгіні ваннадан шығарып, Т=(25±10)0
С температурасына дейін суытады да, трихлорэтан немесе трихлорэтиленге
салады. Таза ауамен кептіреді де, изопропильды спиртте жуады. Тағы да
кептіріп, 3-еселі үлкейтіп визуальды байқайды.
Баспа платасын флюидизделген құмдық моншаға салған кездегі жылулық
әсерді анықтау (сурет 3.1). Сынақты кремнийорганикалық сұйықты қолдануға
болмайтын кезде баспа платасына (үлгіге) бір уақытта екі жақтан жылумен
әсер ету үшін өткізеді. Сынақты өткізу кезінде флюидизделген
(псевдоохиженную) монша қолданылады. Оын температурасы (260±5)0 С
шектерінде ұсталып тұрады. Үлгіні вертикаль қалыпта монша ортасына (құмға)
белгілі бір уақытқа салады. Содан кейін оны Т=(25±10)0 С температурасына
дейін суытады да, 3-еселі үлкейтумен визуальды байқайды.
Дәнекерлегіш бар ваннада үлгінің жылулық әсерін анықтау. Бұл сынақ жылу
көбінесе баспа платаның бір жағына ғана әсерін тигізеді. Ол дәнекер
толқынымен дәнекерлеу кезіндегідей және балқыған дәнекерге немесе
сұйықтыққа салғандағыдай болады.
Үлгі дәнекері бар ваннада Т=(260±5)0 С температурасы кезінде малтап
жүру керек. Содан кейін оны Т=15...350 С температурасына дейін суытады да,
трихлорэтилен немесе трихлорэтанға салады. Ауа ағынымен кептіріп,
изопропильды спиртте жуады да, тағы да ауа ағынымен кептіреді.
Дәнекерлегішпен дәнекерлеу кезінде жылулыққа төзімділігін анықтау.
Сынақ баспа платасына орнатылатын элекрорадио бұйымдар немесе үстіне
монтаждалатын корпустарды дәнкерлеу кезінде жылулық әсерін келтіру
мақсатымен жүргізіледі. Сымды металлданған тесікке орналастырады, қысады да
үлгіні ПОС-61 ГОСТ 21931-76 дәнекері бар ваннаға (260±5)0 С температура
кезінде (4±0,5) с уақытқа салады. Содан кейін контактілік алаңды (25±10)0 С
температурасына дейін суытады да, қайтадын ваннаға салады. Осылай барлығы 3
рет салып, суытады.
Сурет 3.1 – Флюидизделген монша: 1 – электросымдар мен
байланыстырғаштарды блогы; 2 – сыртқы корпус; 3 – көпіршікті пластина; 4 –
жылытқыштар; 5 – изоляция; 6 – ішкі корпус; 7 – фланец; 8 – монша ортасы; 9
– кіріс клапан және ауа үшін тесік; 10 – энергия регуляторы; 11 –
сенімділік блогы
Температурасы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қ.И.Сәтпаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті
Робототехника және автоматиканың техникалық құралдары кафедрасы
Курстық жобаның
ТҮСІНДІРМЕ ЖАЗБАСЫ
Тақырыбы: БІР РЕТ ИНТЕГРАЛДАУШЫ САНДЫҚ ВОЛЬТМЕТРЛЕРДІ ЖОБАЛАУ (ОА)
Жетекші
____________________
(ғылыми дәрежесі,атағы)
__Кусен К. Е.____А.Ж.Т.
_06__қаңтар____2009ж.
Стандарттау жөніндегі кеңесші
__ аға оқытушы______
(ғылыми дәрежесі,атағы)
_Бигалиева Ж. С._А.Ж.Т.
_06__қаңтар____2009ж.
Студент Султанова И. С.
Мамандығы 0507016
Тобы Э2қ
Алматы 2008 ж.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті
Факультет_Автоматика және Телекоммуникация
_______________
Кафедра _Робототехника және автоматиканың техникалық құралдары
__________
Мамандық_Аспап жасау______________________________ _________________________
Курстық жобаны даярлауға
Тапсырма
Студенке_Сакенқызы Инеш Султановаға__ __________________________
_____Т.А.Ж.
Жобаның тақырыбы_Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрлерді жобалау
____
Университетінің №____ _____________________________бұйр ығымен бекітілген
Орындалған жобаның өткізу мерзімі _06__қаңтар 2009
ж._________________________
___________________________________ ___________________________________ ______
Жобаның (жұмыстың) бастапқы мәлеметтері
Міндеті, қолданылатын аймағы, электрлік
мінездемесі________________________ _____
Есеп-түсініктеме жазбаның талқылауға берілген сұрақтардың тізімі және
қысқаша курстық жұмысының мазмұны
а)Негізгі сипаттамалары мен қоднау
аймағы_____________________________ ___________
б)Технологиялық
бөлім______________________________ __________________________
Графикалық материалдардың тізімі (міндетті түрде қажет сызбалар
көрсетілген) Принципиалды сұлба, құрылымыдық сұлба, қателік, жылулыққа,
төзімділікке есептеу.
Ұсынылған негізгі әдебиеттер
1. Садченков Д.А. Современные цифровые мультиметры.– М.: Солон-Пресс.-
2002.– 112 с.
2. Афонский А., Дьяконов В. Измерительные приборы и массовые электронные
измерения. – М.: Солон-Пресс. – 2007.- 544 с.
Курстық жобасының (жұмыстың) кеңесшілері және оларға қатысты курстық
жобасының (жұмыстың) бөлімдері
Бөлім Кеңесші (ғылыми Мерзімі Қолы
дәрежесі, атағы)
Бөлім 1-2 Кусен К.Е. (аға 10.11.08ж-06.01.09
оқытушы) ж
Бөлім 3-4
Тапсырма берілген мерзімі _10 қараша
2008ж._____________________________ _______
Кафедра меңгерушісі ___Шоланов Қ.С.______________________________
____А.Ж.Т.
(қолы)
Жобаның жетекшісі_ Кусен К.Е._______________________________
_______А.Ж.Т.
(қолы)
Тапсырманы орындауға студент _ Султанова И. С.
_____________________алды
(аты,жөні,тегі)
Күні _06__қаңтар___2009ж.
МАЗМҰНЫ:
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ...4
НЕГІЗГІ
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...6
1. Бір рет интегралдаушы Сандық вольтмерлердің қызметі мен қолданылатын
жері ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1. Бір рет интегралдаушы сандық вольметрдің түрлері мен олардың
ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... .6
2. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің негізгі параметрлері ... ...11
2. Бір рет интегалдаушы Сандық вольметрдің техникалық
мәліметтері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..15
1. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің функционалдық сұлбасы.15
2. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің кіріс құрылғысының
принципиалды
сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 18
3. Жүйенің жобалау құжаттары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
1. Бөлшектердің жылулыққа төзімділігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ...21
2. Бөлшектердің механикалық құбылыстарға төзімділігін есептеу ... ... ..24
4. Технологиялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
1. Баспа платаның эскизі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
2. Баспа платаның технологиялық әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 32
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .40
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 41
ҚОСЫМШАЛАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . .42
КІРІСПЕ
Электронды аппараттар конструкциясы ерекше қасиеттерге ие. Олар
иерерхиялық құрылымымен, электрлік және электромагнитттік байланыстарға
иелігімен, электрлік байланыстарда біртекті еместігімен және паразитті
байланысымен, сонымен қатар термосезгіш элементтер қорғанысын талап ететін
жылулық байланыстардың барымен сипатталады. Электронды және
радиоаппаратураларды реттеу, талап етілетін өлшемдерді алу әртүрлі
мақсаттағы өлшегіш аспаптарды қолданусыз мүмкін емес. Жыл сайын электронлы
және радиоаппаратураның техникалық деңгейімен күделілігі жоғарылай түсуде.
Қазіргі уақыттағы өлшегіш аспаптарға келесідей талаптар қойылады: жоғары
дәлділік, үлкен рұқсат етілетін қабілеттілік, температуралық және уақыттық
тұрақтылық. Бұлардың барлығы көбінесе ақпаратты сандық әдістермен өңдеу
және көрсету арқылы қамтамасыздандырылады. Электронды-радиоөлшегіш
аппаратураларды өңдеу кезіндегі тиімді жолдардың бірі аспаптардың жеке
бөліктерін ортақ блоктардың максималды мүмкін санымен комплекстреге
біріктіру болып табылады. Мысалыға, есептегіш құрылғының қоректендіру
блогы, ақпаратты өңдеу блогы және т.б. Өлшегіш комплекстерде ақпаратты
аналогтымен қатар сандық өңдеу мен шығаруды қолдануға болады. Сандық
өлшегіш құрылғылар біраз уақытқа дейін үлкен күрделілігінен, бағасынан,
габариттік өлшемдері мен массасынан кең қолданыста болмады. Орта және
үлкен деңгейлі интеграциялы микросұлбалары бар қазіргі уақыттағы элементтік
базаны қолдану өлшегіш аспаптарды бағасы, габариттік өлшемдері мен массасы
бойынша аналогты аспаптарға жақындата түсуде.
Аналогты өлшеу құрылғыларының қателігі өлшенетін шаманың түрі мен
аспаптың классына байланысты 1-5% болады. Бұл қазіргі уақыттағы өлшеудің
дәлдігінің талаптарын қанағаттандырмайды. Ақпаратты сандық өңдеу өте аз
қателік (0,01-0,5%) пен жоғары рұқсатты қабілеттілікті (үтірден кейін үш –
бес разрядты) және параметрлерінің тұрақтылығын алуға мүмкіндік береді.
Сондықтан практикаға ақпаратты сандық әдіспен өңдеу және беруді енгізу
дұрыс мақсатқа лайықты болады.
Радиоэлетрониканың саласына байланысты өлшегіш комплекстің құрамы
әртүрлі болуы мүмкін. Электронды сандық өлшегіш аспаптарға өлшегіш
трактісінде электромеханикалық құрылғылары жоқ аспаптар жатады. Кез-келген
сандық өлшегіш аспап кіріс құрылғысынан (өлшеу шегі, масштаб), аналогты-
сандық түрлендіргіштен, ақпаратты өңдеу құрылғысынан және индикация
құрылғысынан (шығару) тұрады. Аналогты-сандық түрлендіргіштің әдісіне
байланысты аспаптарды санды-импульсті және разрядты кодировкалаулары
(кодимпульсты түрлендіргіш) бар болып ажыратады. Санды-импульсты
кодировкалы аналогты-сандық түрлендіргіш аналогты шаманың кіші разрядтың
бірілігіне пропорционал периодты бар импульстерді кезекті қатар мен өлшеуге
негізделген. Уақыт-импусльты және санды-импульсты түрленуі бар аналогты-
санды түрлендіргіштер жиі қолданылады. Уақыт-импульсті түрленуі бар
аналогты-сандық түрлендіргіште кернеуді кодқа түрлендіру үшін кернеудің
аралық аналогты түрлендіргіші – уақыттық интеграл қолданылады. Ол интервал
түрлендіргіші код арқылы өлшенетін шамаға пропорционал кодқа түрленеді.
Кернеуді кодқа жиілік-импульсті түрлендіретін аналогты-сандық
түрлендіргіштері бар аспаптар кернеуді аралық түрлендіретін - жиілікке ие.
Жиілік түрлендіргіші кодта өлшенетін кернеуге сәйкес код қалыптасады. Код
жиілік түрлендіргіші негізінен сандық жиілікметр болып табылады. Разрядтық
кодировкалау аналогты-сандық түрлендіргіші бар аспаптарда жоғары
жылдамдықпен код разрядты (салмақты) коэффициенттері анықталады. Кең
қолданыс тапқан кодоимпусьті түрленуі бар аналогты-сандық түрлендіргіштер
болып табылады. Аналогты-сандық түрлендіргіштің структуралық сұлбасына
сәйкес оқу әдісіне қарай сандық өлшегіш құрылғылар тура және компенсационды
(теңестіретін түрленумен) түрлендіру аспаптарына ажыратылады. Теңестіру
әдісі бойынша аспаптарды қадағалаушы және ашушы теңестіруімен деп бөледі.
Түрлендіру процессін жүзеге асыру әдісі бойынша аналогты-сандық
түрлендіргіштер циклдық басқаруы бар және қадағалаушы типті аналогты-сандық
түрлендіргіш болып бөлінеді. Циклдық басқаруы бар аспаптарда өлшеу циклының
жеке фазалары қатаң анықтаған, алдын-ала берілген жүйелік кезектестігі бар.
Мысалы, аспаптың барлық құрылғыларының нөльде түруы, ақпаратты өлшеу және
буферлік жадыға жазу (индикацияға шығару), индикация уақыты. Ары қарай
барлық цикл автоматты немесе қайта қолмен жүктеу кезінде қайталанады.
Қадағалаушы типті аспаптарда жаңа өлшегіш циклге өлшенетін шама аспаптың
сезімталдылығының шегінен асатын мәнге өзгергенде өтеді.
1. БІР РЕТ ИНТЕГРАЛДАУШЫ Сандық вольтмерлердің қызметі мен қолданылатын
жері
1.1 Бір рет интегралдаушы сандық вольметрдің кемшілігі мен артықшылықтары
Сандық вольтемертлер сандық аспаптардың кең тараған түрі. Сандық
вольтметрдің жалпы струатуралық сұлбасы өлшенетін айнымалы кернеуді
пропорционалды тұрақты кернеуге түрлендіретін біршілік түрлендіргіштен,
аналогты-сандық түрлендіргіш пен сандық есептегіш құрылғыдан тұрады. Егер
біріншілік түрлендіргішті ескермейтін болсақ, онда сандық вольметрдің
негізгі метрологиялық қасиеттері (дәлдік, тезәркеттілік, бөгеттен
қорғанушылық) өлшенетін тұрақты кернеуді өлшенген ақпараттың дискреттік
сигналына түрлендіру әдісімен анықталады. Сондықтан сандық вольтметрлер
қолданылатын аналогты-сандық түрлендіргішінің түрімен сәйкес
классификацияланады.
Сандық вольмтерлердің тура және теңгеретін түрлендіруі бар түрлері
ажыратылады (сурет 1.1).
Тура түрлендіру сандық вольтмеры құрысы бойынша қарапайым және аз
дәлділікке ие. Олар уаққытты және жиілік аралық түрлендіруі бар деп
бөлінеді. Тура түрлендіруі бар вольметрлер арасында жоғары бөгет
қоғаныштылығы бар интегралдаушы сандық вольтметрлер ерекшеленеді.
Сурет 1.1 - Сандық вольтметрлердің құрылымдық сұлбасы:
а - тура түрлендіру; ә - теңгеретін түрлендіру.
Теңгеретін түрлендіруі бар сандық вольтметрлер өз алдында жазылатын
(циклдық) және қадағалаушы түрлендірулі деп бөлінеді. Айнымалы тоқты өлшеу
үшін сандық вольтметрдің құрылымдық сұлбасына алдын-ала түрлендіргіш
қосады. Универсальды сандық вольтметрлердің құрылымдық сұлбалары тоқтың,
кедергінің және басқада физикалық шамалардың тұрақты тоқтың пропорционалды
кернеуіне түрлендіретін қосымша түрлендіргіштерге ие.
Тура түрлендіру сандық вольтметрі. Сандық вольтметрдің функционалдық
сұлбасы кіріс құрылғыдан, кернеудің полярлығын (белгі) анықтайтын сұлбадан,
өлшеудің шегін автоматты таңдау құрылғысынан, аналогты-сандық
түрлендіргіштен, импульстер санағышынан, дешифратор және сандық есептегіш
құрылғыдан тұрады (сурет 1.1, а). Кіріс құрылғысы интегралдаушы күшейткіш
пен кернеуді бөлгіштен тұрады. Өлшенетін кереудің полярлығын анықтау (сурет
1.2) –Е-ден +Е-ге дейін кернеудің ара тәріздес өзгеруі кезінде екі
салыстыру сұлбасының іске асатын кезектілікті бекітуге негізделген.
Сурет 1.2 - Өлшенетін кернеудің полярлығын анықтау
Сұлбаның біреуі өлшенетін және ара тәріздес кернеудің теңескен моментін
(t+ немесе t-) бекітеді, ал екінші сұлба ара тәріздес кернеудің нөльге t0
моменттін бекітеді. Тура түрлендіру сандық вольтметрінің құрылымдық
сұлбасының құрылу нұсқаларын қарастырайық.
Уақытты түрлендіру сандық вольтметрдері аралық түрлендіруі бар аналогты-
сандық құрылғыдан тұрады. Ол кернеуді уақыттың пропорционалды интервалында
өлшейді. Өлшенетін ақпараттың дискреттік сигналы түрлендіргіштің шығысында
кезекті есепті импульстер түрінде болады. Олардың саны кіріс кернеуінің бір
дискретті есебінің кванттық шамасына пропорционал.
Өлшеуің қателігі келесі факторлармен анықталады: дискретизациямен,
есепті импульстарының жиілігін тұрақты еместігімен, салыстыру сұлбасында
сезімталдылықтың шегінің бар болуымен және салыстыру сұлбасына келіп
түсетін ара тәрізді кернеудің бейсызықтылығымен. Салыстыру сұлбасының
сезімталдығын бар болуынан қателіктің пайда болуы қарапайым реализация
мысалында қарастырайық (сурет 1.3). Егер салыстырылатын кернеудің
теңестірілуі сұлбаның шығыс кернеуі ∆u0 өсімшесін алған уақыт моментінде
бекітілсе, онда диод тізбегіндегі ауысу процессін ескеріп түрлендіру
қателігі ∆t1 тең болады.
Сурет 1.3 – Сандық вольтметрлер өлшеуінің қателіктері: а – салыстыру
сұлбасының сезімталдылық шегінен; ә - ара тәріздес кернеудің
бейсызықтығынан; б – бөгеттерді интегралдау әдісі жиілікті түрлендіруі бар
сндық вольтметрлерде.
Аралық түрлендірудің ара тәріздес кернеудің бейсызықтығынан қатесі
сәйкесінше тең: . Осындай типті аспаптардың қатысты қателігі ±0,05%
-ке тең. Бұл аспаптардың кемшілігі болып сыртқы бөгеттер төмен
қорғаныштылығы болып табылады. Уақытты түрлендіруі бар интегралдаушы сандық
вольтметрлер аналогты кернеуді уақыт интервалына аралық түрлендіргіші бар
екілік интегралдау агалогты-сандық түрлендіргішінен тұрады. Өлшенетін
ақпараттың дискреттік сигналы кезектік импульстер түрінде болады. Өлшеудің
толық қателігі дискретизация, салыстыру сұлбасының сезімталдығының шегі
және есепті импульстардың жиілік тұрақсыздығының қателіктерінің қосылысынан
тұрады. Өлшеудің қатысты қателігі ±0,005% -ке тең болады. Аспаптар
негізінен 3-7 мәнді сандық есептегіш құрылғысы бар көпшекті. Рұқсат
қабілеті 0,1 мкв дейін жетуі мүмкін.
Жиіліктік интегралдаушы сандық вольтметрлер аралық жиіліктік
түрлендіргіші бар аналогты-сандық түрлендіргіштен тұрады. Өлшенетін
кернеудің мәні түрлендіргіш шығысында фиксирленген Т уақытынан кейін
шығатын импульстер санымен анықталады. 1.3, в – суретте кіріс кернеуді
түрлендіру кезіндегі интегралдау эффектісі көрсетілген. Ол өндірістік
желінің нысанауларынан бөгеттерді әлсіретуге алып келеді. Осындай
вольтметрлердің қателігі ±0,01% -ке тең. Интегралдайтын вольметрлердің
кемшілігі болып тезәрекеттілігінің аздығы, өйткені интегралдау уақыты
кернеу периоды 50 Гц-ке тең болуы керек.
Теңгеретін түрлендіруі бар сандық вольтметрлер (1.1, ә-сурет) жоғары
дәлділікке ие. Бұған салыстыру әдісімен бірге сандық вольтмердің құрылымдық
сұлбасына кері байланысты қосу арқылы қол жеткізеді. Кері байланыстағы
кернеу сандық-аналогты түрлендіргішпен қалыптасады. Санды-аналогтық
түрлендіргіш (сурет 1.4) 1-2-4-2* кодымен берілген сыртқы сигналдарды
тұрақты тоқтың эквивалентті uk кернеуіне түрлендірілуін орындайды. Ол төрт
декадан тұрады: бірлік, ондық, жүздік және мыңдық. Түрлендіргіш өте тұрақты
тоқ Iст көзі потенциометрді құратын прецизионды резисторлар мен
басқарылатын электрондық кілттерден тұрады. Резисторлар кедергісі кіріс
сигналдарының кодына сәйкес алынған. Әртүрлі декадтар салмағы біртипті
резисторлар қатынасын таңдаумен ескерілген. Өлшеудің шектерін ауыстыру Iст
ток күшін дискретті өзгерту арқылы жүргізіледі. Мысалы, егер Iст=0,1 мА
болса, онда өлшеу шегі 9,999 В-қа тең. Децимальды үтірдің орналасуы өлшеу
шегін өзгертумен қатар қойылады. Сандық вольтмертлерде декад саны 3-тен 8-
ге дейін болатын санды-аналогты түрлендіргіштер қолданылады.
Санды-аналогты түрлендіргіштен басқа сандық вольтметрлердің
фүнкционалды сұлбасы келесі элементтерден тұрады: кіріс интеграторы мен
өлшенетін кернеуді бөлгіштен, салыстыру сұлбасынан, программалық басқару
құрылғысынан, дешифратордан ( екілік-ондық кодты ондыққа түрлендіргіш) және
сандық есептік құрылғыдан. Өлшенетін ux’ кернеуі өндірістік жиілік
кернеуінің бір периоды шегінде интегралданғаннан кейін бөлгішке келіп
түседі. ux –ке тең бөлгіш шығысының кернеуі салыстыру сұлбасына келеді. Бір
уақытта сұлбаның екінші кірісіне санды-аналогты түрлендіргішпен
қалыптасатын компенсацияланатын uk кернеуі түседі. ux- uk айырымының
белгісіне байланысты программалық басқару құрылығысы компенсациялайтын uk
кернеуді салыстырылатын кернеулердің теңесуі болғанша өзгертіп отырады. Осы
моментке сәйкес келетін кілттер режимі дешифратор көмегімен өлшеудің
нәтижесі ретінде аспаптың есептік құрылғысымен бекітілетін ондық санға
айналады. Басқару құрылғысының функционалдау алгоритмі басқару тактісінің
минимальды саны кезінде есепті қамтамасыз ету керек. Бір уақытта бұл
құрылғы автоматты түрде өлшеу шегін таңдайды және өлшенетін кернеудің
белгісін анықтайды.
Кернеуді теңестірудің екі алгоритмы практикалық қолданыс табуда.
Алгоритмды таңдауға байланысты сандық вольтмертлер жазушы және қадағалаушы
теңгеруі бар аспаптарға бөлінеді. Қадағалаушы теңгеруі бар сандық
вольтметрлерді бақыланатын кернеудің аз өзгерістерін бекіту қажет болған
жағдайларда қолданған жөн. Ал жазушы теңгеруі бар аспаптарды өлшенетін
кернеудің периодтық коммутациясы бар тармақталған жүйелерде қолданған
абзал.
Айнамалы кернеу сандық вольтметрі. Айнымалы кернеуді өлшейтін сандық
вольтметр тұрақты кернеуді сандық вольтметрден қосымша түрлендіргіштің
барымен ерекшеленеді. Айнымалы кернеуді пропорционалды тұрақтыға
түрлендіру үшін түзеткіш және термоэлектрлік типті өлшегіш түрлендіргіштері
қолданылады.
Түрлендіргіштің түріне байланысты оның кіріс кернеуі өлшенетін
кернеудің әрекет етуші, амплитудалық немесе ортатүзетілген мәніне
пропорционал бола алады.
Сурет 1.5 – Сандық-аналогты түрлендіргіш бір декадасының сұлбасы
Қосымша түрлендіргіштердің сипаттамалары сандық вольтметрлердің
метрологиялық қасиеттеріне әсер ететіндіктен түрленудің дәлділігі мен
сызықтығын жоғарлататын және олардың жиіліктік және динамикалық
диапазондарын кеңейту үшін арнайы әркеттер қолданылады. Өлшегіш
түрлендіргіштердің өлшеу қателігі әдетте 0,1-0,01% шектерінде болғандықтан,
айнымалы кернеуді сандық вольтметрмен өлшеу дәлдігі тұрақты кернеуді
өлшеудегі дәлділіктен төмен болады. Өлшеудің дәлділігі айнымалы кернеудің
жиілігіне байланысты болады. Көрсетілген қателік, әдетте, ондаған герцтен
жүздеген герц жиілік диапазонына сәйкес келеді. Бұл шектерден тыс кезінде
өлшеу дәлділігі төмендейді. Сандық вольтмертлердің жиілік шегі көбінесе 30
МГц-тен аспайды.
Жиіліктік интегралдаушы сандық вольтметрлер аралық жиіліктік
түрлендіргіші бар аналогты-сандық түрлендіргіштен тұрады. Өлшенетін
кернеудің мәні түрлендіргіш шығысында фиксирленген уақытынан кейін шығатын
импульстер санымен анықталады
Айнымалы кернеуді өлшейтін сандық вольтметр тұрақты кернеуді сандық
вольтметрден қосымша түрлендіргіштің барымен ерекшеленеді. Айнымалы
кернеуді пропорционалды тұрақтыға түрлендіру үшін түзеткіш және
термоэлектрлік типті өлшегіш түрлендіргіштері қолданылады.
Алгоритмды таңдауға байланысты сандық вольтмертлер жазушы және
қадағалаушы теңгеруі бар аспаптарға бөлінеді. Қадағалаушы теңгеруі бар
сандық вольтметрлерді бақыланатын кернеудің аз өзгерістерін бекіту қажет
болған жағдайларда қолданған жөн. Ал жазушы теңгеруі бар аспаптарды
өлшенетін кернеудің периодтық коммутациясы бар тармақталған жүйелерде
қолданған абзал. Басқару құрылғысының функционалдау алгоритмі басқару
тактісінің минимальды саны кезінде есепті қамтамасыз ету керек. Бір уақытта
бұл құрылғы автоматты түрде өлшеу шегін таңдайды және өлшенетін кернеудің
белгісін анықтайды.
1.2 Сандық вольтметрлердің негізгі параметрлері
Қазіргі уақытта көптеген өнеркәсіптермен қолдануы және құрылу принципі
бойынша әртүрлі сандық есептегіштері бар аспаптар шығарылуда. Сандық
вольтметрлердің негізгі сипаттамалары болып келесілер жатады: бөлу бағасы,
кіріс кедергі, тезәрекеттілік, дәлділік, бөгеттерге төзімділік, сенімділік.
Кейбір жағдайларда сандық вольтметрдің тұтыну қуатына мән беріледі.
Бөлу бағасы. Бөлу бағасы деп шкаланың екі көршілес белгілерінің
шамаларының айрымын айтамыз. Әр өлшеу шегі үшін бөлудің бағасы тұрақты және
осы сандық вольтметрдың минимальды рұқсат қабілеттілігін анықтайды. Бұл
өлшегіш аспаппен ажыратылатын өлшенетін шаманың минимальды өзгеруі. Сандық
вольтметрлер үшін бұл әдетте сандық есептің кіші разрядтың бір бірлігіне
өзгеруі. Кейде рұқсат қабілеттілігі деп сандық вольтметрдің кіші шегінің
бөлу бағасының мәнін түсінеміз. Бірақ бұл қабілеттілік бөлу бағасына
қарағанда өлшеудің бір шегінде міндетті түрде тұрақты болмайды. Рұқсат
қабілеттілігі негізінен сандық вольтмерлердің сұлбалық ерекшеліктерімен
анықталады. Өз кезегінде рұқсат қабілеттілігі бірінші шектің мәнімен бірге
жобаланатын аспаптың декадтар санын немесе екілік разрядтарын анықтайды.
Декадтар немесе екі разрядтар саны кіріс сигналдарының динамикалық
диапазонына эквивалентті, мысалы, 60 дБ үшдекадты аспаптардың. Өлшеу шегі
кернеудің декадтық бөлгіштері арқылы (өлшенетін шаманың ұлғаю бағытына
қарай) немесе тұрақты токтың масштабты күшейткіштері арқылы (кему бағытына
қарай) кеңейтілейді. Масштабты күшейткіштерде интегралды операциялық
күшейткіштер қолданған жөн.
Кіріс кедергісі. Сандық вольтметрлердің кіріс кедергісі өлшенетін
сигнал көздерінен өлшеу алынған кезде алынатын қуатты сипаттайды. Кіріс
кедергі электрлік кернеуді өлшеу кезінде үлкен рөль атқарады.
Тезәрекеттілік. Циклдық басқаруы бар сандық вольтметрлерде өлшеу циклі
әдетте бастапқы жағдайға келтіру, өзіндік өлшегіш интервалын, өлшейдің
аяқталғанын білдіретін сигналды қалыптастыруды жасайды. Циклдық басқауры
бар өлшеу құрылығысының тезәрекеттілігі бір секундта өлшеудің максимальды
мүмкін мәнімен бағаланады. Көрсеткіштердің визуальды есептері кезінде
циклдың ұзақтығына ақпаратты буферлік жадыға сақтауға қажетті уақыты мен
ақпараттың оператормен қабылдануына қажетті индикация уақытын қосу керек.
Буферлік жадысы бар есептік құрылғаларды қолдану өлшеудің уақыт интервалын
индикацияның уақыт интервалының ішіне қоюға мүмкіндік береді. Есептік
құрылғының мұндау құрылуы индикациясын уақыта байланысты бір секундта өлшеу
санын 10-30 %-ға ұлғайтуға мүмкіндік береді.
Тұрақты тоқтың вольтметрлерін жоғары жиілікті және импульсті
бөгеттерден қорғаныштылығын жоғарлату үшін аспаптың кіріс тізбектеріне
тегісейтін буындар қосады. Тегістейтін фильтрдегі ауаспалы процесстер
уақыты өлшеу циклының ұзақтығына кіреді және ескерілуі қажет. Қадағалаушы
түрленуі түрлендіргіштері бар аспаптарда тезәрекеттілік дискреттіктің
бірлігін өңдеу ұзақтығымен бағаланады. Айнымалы токта сандық
вольтметрлердің тезәрекеттілігі төмендейді және айнымалы кернеуді тұрақты
кернеуге түрлендіру уақытымен анықталады (индикация уақыты ескерілмейді).
Осылайша, орта мәнді түрлендіргішті қолдана отырып, ауыспалы процесстердің
ең төмен ұзақтығын қамтамасыз ететін түрлендіргіш пен фильтрдің оптимальды
сұлбаларын таңдай отырып және фильтрде аз қалдық поляризациясы бар
конденсаторларды қолдана отырып түрлендіруідің минимальды уақытын алуға
болады.
Дәлділік. Дәлділік деп аспаптың қолдануның белгілі бір жағдайларында
өлшеу қателігінің жатқан шегін айтуға болады. Қолданудың қалып
жағдайларында негізгі қателік ескеріледі, ал одан ауытқу кезінде негізгі
және қосымша қателердің суммасы ескеріледі. Қосымша қателер температураның
жиіліктің және т.б. өзгеруі кезінде пайда болады. Өлшеу құрылғыларының
дәлділігінің бағалаудың түсінікті және жиі қолданылатын салыстырмалы
бағалау әдісі. Оның негізгі мақсаты дәлділік классын өлшеудің жұмыс
диапазонының соңғы мәнінен пайыз түрінде көрсету. Өлшегіш аналогты-сандық
құрылғылар үшін қателік өлшенетін шаманың менінің пйаызымен көрсетілу
қажеттілігі МЕСТ-пен бекітілген. Өлшенетін шаманың жұмыс диапазонының соңғы
мәніне теңескен жағдайында негізгі қатысты қателік қалып норалау кезіндегі
қателікке тең болады.
Нақты сандық өлшегіш құрылғылар үшін өлшеу қателігі қатысты және
абсолютті қателіктен тұрады. Абсолюттік қателік өлшенетін сигналдың мәнінен
тәуелсіз және қателіктер мен өлшеу түрлендіргіштеріне кіретін сандық
өлшегіш құрылғыларының жеке түйіндері мен элементтерінің параметрлерінің
тұрақсызыдығының суммарлық әсерімен анықталады. Бұл жерге резисторлар,
конденсаторлар және активті элементтердің кванттау деңгейінің тұрақсыздығын
жатқызуға болады. Кейбір аспаптардың абсолютті қателік құрамына күшейткіш,
салыстыру құрылғысы мен қалыптастырушы құрылғыларының екі реттеуші аспап
арасында жиналған нөльдік дрейфтің нәтижесіндегі қателігіде кіреді.
Абсолюттік қателіктің шекті мәні аспаптың құрылу принципімен, қолданған
элементтік базасымен анықталады және оның эксплуатация уақытынан тәуелсіз.
Барлық айтылғандар статикалық деп аталатын қателікке жатады, яғни
орташа мәнді өлшеудің қателіктеріне. Бұл қателер тұрақты өлшенетін сигнал
жағдайында өлшегіш аспаптың дәлділігі жоқ кезінде пайда болады. Сандық
вольтметрлердің статикалық қателігі динамикалық қателіктің құрама бөлігі
болып немесе оның жеке жағдайы болып табылады. Сандық вольтмерлердің
динамикалық қателігі сандық вольтмермен жазып алынған өлшенетін шаманың
мәнімен оның есептеу моментіндегі нақты мәнінің айрымымен анықталады. Бұл
қателік, бір жағынан, өлшеу процессінде өлшенетін шаманың өзгеруімен
анықталады, ал екінші жағынан сандық құрылғының эеке элементтерінің
инерциондығымен, яғни оның өлшеу циклының соңғы ұзақтығының (сол уақыт
ішінде өлшенетін сигнал өзгеруге ұшырайды) тезәркеттілігімен.
Қателіктердің көздерін анализдеу кезінде абсолюттік және қатысты
қателікті нөльді орнату процессі мен сандық өлшегіш құрылғылардың
калибровкасы кезінде жойылатын қателіктерді бөліп алыға болатындай етіп
топтастыру қажет. Бұл көрсетілген реттеулер орындалғаннан кейін аспаптың
минимальды қателігін және белгілі бір уақытта қоршаған орта
температурасының өзгеруі салдарынан аспапта жиналатын қателікті анықтауға
мүмкіндік береді. Сонымен қатар, желілік кернеудің тербелістерінің әсерін
немесе автонмды қорек көзерінің разрядкасын ескеру қажет. Сандық өлшеу
құрылғыларының қателіктерін анықтайтын барлық түйіндердің қорек кернеуін
қатаң тұрақтандыру және сүзу қажет. Тұрақтандыру коэффициенті аспаптың
дәлділігіне байланысты 200-300-ден төмен болмауы қажет.
Бөгеттерге төзімділік. Сандық өлшегіш құрылғыларының бөгеттерге
төзімділігінде сандық өлшегіш құрылғыларының өлшенетін сигналдың мәнін
өлшенетін сигналды бұрмалайтын әртүрлі әрекеттердің бар болуына қарамастан
дұрыс көрсету қабілеттілігін түсінеміз. Бұл әрекеттер бөгеттер деп
аталынады. Кіріс қысқыштарда сигналмен бірге пайда болатын бөгеттердің
әсерін толық жоюға болмайды. Сандық өлшеу құрылғыларының бөгеттерге
төзімділігін әдетте аддитивті, яғни пайдалы сигналмен бірге қосылатын
бөгеттерге қатысты бағалайды. Бөгеттерге төзімділік сандық өлшегіш
құрылығының кірісіндегі бөгеттерді жою дәрежесімен санды сипатталады.
Сандық өлшеу құрылғыларының бөгеттерге төзімділігін әдетте аддитивті,
яғни пайдалы сигналмен бірге қосылатын бөгеттерге қатысты бағалайды.
Импульсті және флуктационды бөгеттер ажыратылады. Импульсті бөгеттер
қалыпты формалы, ұзақтылықты және амплитудалы реттік импульстармен
сипатталады. Флуктациондық бөгеттер уақыт ішінде үздіксіз кездейсоқ процесс
түрінде болады. Бұндай бөгеттің бірі түрі болып гармоникалық (мысалы,
желілік) бөгеттерді айтуға болады. Бөгеттердің бұл түрін қалыпты түрдегі
бөгеттер мен жалпы түрдегі бөгеттерге бөледі. Біріншілері көбінесе сигнал
көзімен сандық өлшегіш құрылғыларының арасындай байланыс линиясының
кедергісіне электромагниттік нысанауларының есбінен сандық өлшегіш
құрылғыларының кіріс қысқыштарында пайда болады. Ал екіншілері негізінен
өлшенетін сигнал көзінің және сандық өлшегіш құрылғыларының жерлендіру
нүктелерінің айырымынан пайда болады.
Жалпы түрдегі бөгеттердің дейгейін азайту үшін сандық өлшегіш
құрылғыларының кіріс тізбектерінің рационалды монтаждау және құру қажет,
яғни жерлендіруі нүктелерін дұрыс таңдау, экранировкалау, гальваникалық
шешім және т.б. Қалыпты түрдегі бөгеттермен күресудің негізгі әдістері
сүзу, статикалық өңдеу, компенсация және орташалау болып табылады. Сүзу
әдісі ең қарапайым, бірақ ол сандық өлшегіш құрылғыларының тезәрекеттілігін
төмендетеді. Статикалық өңдеу әдісі өзінің күрделілігіне байланысты кең
қолданыс таппады. Компенсациялау әдісі өзінің жүзеге асуы үшін белгілі бір
аппаратуралық шығындарды (бөгеттерді бөлу үшн қосымша каналдарды
қалыптастыру және оны негізгі каналға теріс белгімен енгізу) қажет етеді,
сондықтан олда кең қолданыыс таппады. Саныдқ өлшегіш құрылғылар үшін ең
перспективті түрлендіру уақытының белгілі бір интервалынан кейін қалыпты
түрдегі бөгетті орташалау болып табылады. Егер t – орташалау уақыты, T –
бөгеттер периоды деп белгілесек, онда бөгеттерді басу дәрежесі tT қатынасы
көбейген сайын көбейеді. Егер бұл қатынас нақты бір санға тең болатын
болса, онда бөгеттерді басу дәрежесі шексіздікке ұмтылады.
Сенімділік. Сенімділік деп құрылғының талап етілген уақыт аралығында,
берілген шектерде өзінің эксплуатациялық шектерін сақтай отырып, қажетті
функцияларды орындау қасиетін түсеніміз. Сенімділікті бағалау мен
есептеудің сұрақтары арнайы техникалық әдебиеттерде қарастыралады.
Тұтыну қуаты. Сандық өлшегіш құрылғыларының тұтынатын қуатын төмендету
үшін дискретті элементтер негізінде құрылған каскадтарды интегралдық
микросұлабалармен ауыстрыу болыптабылады. Сонымен қатар сандық интегралды
микросұлбаларды аз, орташа немесе үлкен дейгейлі интеграциясы бар
интегралды сұлбаларға ауыстыр қажет.
2. Бір рет интегралдаушы Сандық вольметрдің техникалық мәліметтері
1. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің функционалдық сұлбасы
Импульсті және айнымалы кернеулерді және айнымалы токты өлшеу үшін
әдетте сәйкес түрлендіргіштері бар тұрақты тоқ вольтметрлері қолданылады.
Уақытты-имульсті түрленуі бар вольтметр. Вольтметрдің жұмысын
түсіндіретін 2.1 суретте структуралық сұлбасы, ал 2.2 суретте уақытты
диаграмасы көрсетілген. Өлшенетін тұрақты кернеу есепті импульстармен
толтырылатын уақыт интервалына түрленеді. Санағышпен саналатын импульстер
саны өлшенетін кернеуге прпорционалды болып келеді. Өлшеу басқару
құрылғысымен (қолымен немесе автоматты режим) берілетін циклдармен жүзеге
асады.
Сурет 2.1 – Уақытты-импульсті түрлендіруі бар вольтметрдің құрылымдық
сұлбасы
Циклдың басында басқару құрылғысының тактілі импульсі санағышты
бастапқы жағдайға қояды және ара тәріздес кернеудің генераторын қосады. Ара
тәріздес кернеудің ноль арқылы өтетін моментінде 2 компаратор триггерді
ауыстыратын қысқа импульс шығарады. Уақытты селектор ашылады да, санағышқа
есепті импульстар келіп түседі. Ара тәріздес кернеудің өлшенетін кернеумен
теңесетін моментте компаратор 1 жұмыс істей бастайды да триггерді бастапқы
қалыпқа келтіреді. Уақытты селектор есепті импульстердің санағышқа өтуін
тоқта отырып жабылады. Осылайша, санағыш ∆t уақытындағы есепті импульстерді
санайды.
Сурет 2.2 - Уақытты-импульсті түрлендіруі бар вольтметр жұмысының уақыт
диаграммасы
Екілік интегралдайтын сандық вольтметрлер. Вольтметрдің жұмысын
түсіндіретін 2.3 суретте структуралық сұлбасы, ал 2.4 суретте уақытты
диаграмасы көрсетілген. Г өлшеу циклы импульстердің ұзындығы мен олардың
арасындағы паузамен сәйкес берілетін уақыт интервалынан тұрады.
Сурет 2.3 – Екілік интегралдауы бар вольтметрдің құрылымдық сұлбасы
Циклдың басында вольтметрдің басқару құрылғысы (сурет 2.3) ұзындығы
дөңгелек фронт пен кесу ұзындығымен калибраланған импульс шығарады. Осы
импульстің ұзындығына тең уақытта Sl ауыстырып-қосқышы l жағдайында
жабылады да интегратор кірісіне өлшенетін тұрақты кернеу келіп түседі.
Жоғары қарай интегралдау процессі басталады.
Сурет 2.4 - Екілік интегралдауы бар вольтметр жұмысының уақыт
диаграммасы
Кернеудің тіктілігі l өлшенетін кернеудің мәніне пропорционал. Жоғары
интегралдау процессінің ұзақтығы uупр басқарушы импульстің Т1 ұзақтығымен
анықталады. Импульстің аяқталу моментінде (t-Tt) триггер 0 жағдайынан 1
жағдайына ауысады. Sl ауыстырып-қосқышы 2 жағдайына ауысады да, интегратор
кірісі эталонды кернеу Uэт көзіне қосылады. Оның полярлығы өлшенетін
кернеуге қарама-қарсы болады.
2. Бір рет интегралдаушы сандық вольтметрдің кіріс құрылғысының
принципиалды сұлбасы
Вольтметрдің кіріс құрылғысы вольтметрдің жоғарғы кіріс кедергісін,
кіріс құрылғысын жүктенуден қорғауды, 100 (200) мВ-тен аз кернеуді күшейту,
айнымалы кернеуді тұрақты кернеуге түрлендіруді, кіріс сигналдың полярлығын
анықтау және автоматты таңдауды қамтамасыз етеді.
Техникалық сипаттамалары:
Кіріс кедергісі, МОм – 50
Күшейту коэффициенті – 1 және 10
Жиілік диапазоны, Гц – 0-105
Полярлықты таңдау – автоматты
Құрылғы келесі каскадтардан тұрады: өзінің кіріс каскадынан, сызықтық
түзеткіштен және полярлықты анықтағыштан.
Құрылғының принципалдық сұлбасы 2.5 – суретте көрсетілген. Құрылғының
жоғарғы кіріс кедергісі шығысында өрістік транзисторлары бар А1
микросхемасын (К140УД8 типті) қолдану арқылы алынады.
1 В және одан да көп кернеуді түрлендіру режимінде кіріс каскады
қайталағыш ретінде жұмыс істейді, микросхема шығысы инвертирленетін
кіріспен қосылған. Беру коэффициенті 1-ге тең болған кезде, бұндай сұлба
өте жоғары кіріс кедергісіне ие. Токтар мен кернеуді 100 мВ (S1.3 ауыстрып-
қосқышы жабық) кіші диапазонында түрлендіру режимінде каскад күшейту
коэффициенті К=10 тең күшейткіш ретінде жұмыс істейді. R3 және V1-V4
элементтері кірісті қайтажүктелуден сақтайды. Кірісінде өрістік
транзисторлары бар микросхеманың ығысу кернеуінің температуралық және
уақыттық дрейфі үлкен болғандықтан, әсіресе қосылғаннан кейін, Уст.0
кіріс каскадының балансировка қолын беттік панельге шығару қажеттілігі
туындайды.
Сигнал А1 микросхемасының шығысынан түйіннің А шығысына және R13
резисторы арқылы А2 операциялық күшейткіші негізінде жасалған сызықтық
түзеткіштің инверттелетін кірісне келіп түседі. Сызықтық түзеткіш оның
кірісіне теріс сигнал келіп түскенде Б шығысында оң полярлығы бар сигналды
бөліп көрсету үшін арналған. Ол келесі әдіспен жүзеге асады. Кіріске оң
сигнал келіп түскенде А2 операциялық күшейткішінің шығыс кернеуі V6 диодын
жабады, Б шығысының кернеуі нөлге тең болады. V5 диоды жабық және
операциялық күшейткішті қанығудан қорғайды. Бұл жағдайда У3 түйінінің
кернеу-жиілік түрлендіргіші А кірісі арқылы тек оң сигнал келіп түседі.
Теріс кіріс сигналы кезінде А2 операциялық күшейткіші оны инвертирлейді
және V6 ашық диоды арқылы Б шығысына береді. Бұл жағдайда кернеу-жиілік
түрлендіргішіне амплитуда бойынша тең, бірақ белгісі бойынша қарама-қарсы
екі сигнал келіп түседі: А кіріс бойынша теріс, Б кіріс бойынша оң.
Бірақ кернеу-жиілік түрлендіргішінің Б кірісіндегі кедергі А
кірісіндегіге қарағанда екі есе аз болғандықтан, оң сигналдың әсері теріс
сигналдың әсеріне қарағанда екі есе үлкен. Нәтижесінде кіріс резисторының
байланыс нүктесіндегі суммарлық сигнал +1-ге тең.
Осылайша, У5 түйінінің кіріс құрылғысының сызықтық түзеткіші У3
түйінінің кернеу-жиілігі түрлендірігішінің сумматорымен қатар сигнал
қалыптастырғышын құрады. Бұл жағдайда сигнал оң болады, кіріс сигналының
полярлығына қарамастан. Осылайша полярлықты қолмен таңдау қажеттілігі
жойылады. Оң және теріс жартытолқын кезінде айнымалы кернеудің лездік мәні
кіріске келіп түскенде сигнал қалыптастырғыш осылай әсер етеді.
А кірісі бойынша келетін кіріс айнымалы кернеуі мен осы кернеудің
инвертирленген бір жарты периодты белгілеу сұлбасының шығысынан алынған (Б
шығысы) жартытолқындарын суммарлау нәтижесінде бұл У3 түйінінің А1
операциялық күшейткіш сумматорының шығысында кіріс сигналдың
екіжартыпериодты түзетілген мәні түріндегі соғатын оң кернеу бөлінеді. Осы
жерде сумматордың ішінде С1 конденсанторының негізінде осы кернеудің
сүзілуі болады. Ары қарай тұрақты кернеу кіріс синусоидалы сигналға
пропорционал жиілікке түрленеді.
Сурет 2.5 – Вольтмердің кіріс құрылғысының принципиалды сұлбасы
А кірісі бойынша келетін кіріс айнымалы кернеуі мен осы кернеудің
инвертирленген бір жарты периодты белгілеу сұлбасының шығысынан алынған (Б
шығысы) жартытолқындарын суммарлау нәтижесінде бұл У3 түйінінің А1
операциялық күшейткіш сумматорының шығысында кіріс сигналдың
екіжартыпериодты түзетілген мәні түріндегі соғатын оң кернеу бөлінеді. Осы
жерде сумматордың ішінде С1 конденсанторының негізінде осы кернеудің
сүзілуі болады. Ары қарай тұрақты кернеу кіріс синусоидалы сигналға
пропорционал жиілікке түрленеді. Сызықтық түзеткіш оның кірісіне теріс
сигнал келіп түскенде Б шығысында оң полярлығы бар сигналды бөліп көрсету
үшін арналған.
Сигнал А1 микросхемасының шығысынан түйіннің А шығысына және R13
резисторы арқылы А2 операциялық күшейткіші негізінде жасалған сызықтық
түзеткіштің инверттелетін кірісне келіп түседі. Сызықтық түзеткіш оның
кірісіне теріс сигнал келіп түскенде Б шығысында оң полярлығы бар сигналды
бөліп көрсету үшін арналған. Ол келесі әдіспен жүзеге асады. Кіріске оң
сигнал келіп түскенде А2 операциялық күшейткішінің шығыс кернеуі V6 диодын
жабады, Б шығысының кернеуі нөлге тең болады. V5 диоды жабық және
операциялық күшейткішті қанығудан қорғайды. Бұл жағдайда У3 түйінінің
кернеу-жиілік түрлендіргіші А кірісі арқылы тек оң сигнал келіп түседі.
У5 түйінінің полярлығын анықтау А3 операциялық күшейткішінде
орындалған. Полярлық белгісінің индикациясы қызыл және жасыл түсті
светодиодтар арқылы жүзеге асуы мүмкін. Олар V9 және V10 транзисторының
коллекторлық тізбегіне қосылады немесе санауыштың сандық индикаторының H1
шамының орта сегментінің жарықтауымен.
3. Жүйенің жобалау құжаттары
3.1 Бөлшектерді жылулыққа төзімділігін есептеу
Жылулыққа төзімділігін анықтау үшін келесідей сынақтар өткізіледі:
← Баспа платасын сұйықтыққа салған кездегі жылулық әсердің зардаптарын
анықтау;
← Баспа платасын флюидизделген құмдық моншаға салған кездегі жылулық
әсерді анықтау;
← Дәнекерлегіш бар ваннада үлгінің жылулық әсерін анықтау;
← Дәнекерлегішпен дәнекерлеу кезінде жылулыққа төзімділігін анықтау;
← Температурасы Т=2800 С дәнекерлегіші бар ваннада үлгінің жылуға
төзімділігін анықтау;
← Жылудың әсері кезінде баспа платаның қабаттануына сынау.
Баспа платасын сұйықтыққа салған кездегі жылулық әсердің зардаптарын
анықтау. Сынақ келесі түрде өтеді: кремнийорганикалық немесе оған
эквивалентті сұйықтығы бар ваннаға 25 мм тереңдікте өлшенген температурасы
Т=(260±5)0 С кезінде үлгіні салып, оны горизониталь калыпта белгілі бір
уақыт ішінде ұстап тұрады. Осыдан кейін үлгіні ваннадан шығарып, Т=(25±10)0
С температурасына дейін суытады да, трихлорэтан немесе трихлорэтиленге
салады. Таза ауамен кептіреді де, изопропильды спиртте жуады. Тағы да
кептіріп, 3-еселі үлкейтіп визуальды байқайды.
Баспа платасын флюидизделген құмдық моншаға салған кездегі жылулық
әсерді анықтау (сурет 3.1). Сынақты кремнийорганикалық сұйықты қолдануға
болмайтын кезде баспа платасына (үлгіге) бір уақытта екі жақтан жылумен
әсер ету үшін өткізеді. Сынақты өткізу кезінде флюидизделген
(псевдоохиженную) монша қолданылады. Оын температурасы (260±5)0 С
шектерінде ұсталып тұрады. Үлгіні вертикаль қалыпта монша ортасына (құмға)
белгілі бір уақытқа салады. Содан кейін оны Т=(25±10)0 С температурасына
дейін суытады да, 3-еселі үлкейтумен визуальды байқайды.
Дәнекерлегіш бар ваннада үлгінің жылулық әсерін анықтау. Бұл сынақ жылу
көбінесе баспа платаның бір жағына ғана әсерін тигізеді. Ол дәнекер
толқынымен дәнекерлеу кезіндегідей және балқыған дәнекерге немесе
сұйықтыққа салғандағыдай болады.
Үлгі дәнекері бар ваннада Т=(260±5)0 С температурасы кезінде малтап
жүру керек. Содан кейін оны Т=15...350 С температурасына дейін суытады да,
трихлорэтилен немесе трихлорэтанға салады. Ауа ағынымен кептіріп,
изопропильды спиртте жуады да, тағы да ауа ағынымен кептіреді.
Дәнекерлегішпен дәнекерлеу кезінде жылулыққа төзімділігін анықтау.
Сынақ баспа платасына орнатылатын элекрорадио бұйымдар немесе үстіне
монтаждалатын корпустарды дәнкерлеу кезінде жылулық әсерін келтіру
мақсатымен жүргізіледі. Сымды металлданған тесікке орналастырады, қысады да
үлгіні ПОС-61 ГОСТ 21931-76 дәнекері бар ваннаға (260±5)0 С температура
кезінде (4±0,5) с уақытқа салады. Содан кейін контактілік алаңды (25±10)0 С
температурасына дейін суытады да, қайтадын ваннаға салады. Осылай барлығы 3
рет салып, суытады.
Сурет 3.1 – Флюидизделген монша: 1 – электросымдар мен
байланыстырғаштарды блогы; 2 – сыртқы корпус; 3 – көпіршікті пластина; 4 –
жылытқыштар; 5 – изоляция; 6 – ішкі корпус; 7 – фланец; 8 – монша ортасы; 9
– кіріс клапан және ауа үшін тесік; 10 – энергия регуляторы; 11 –
сенімділік блогы
Температурасы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz