Министерство образования Российской Федерации
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
экспериментальной физики
атмосферы
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
по дисциплине
“Методы и средства гидрометеорологических измерений”.
ИССЛЕДОВАНИЕ АНЕМОРУМБОМЕТРА М-63М
Направление - Гидрометеорология
Специальность - Метеорология
Санкт - Петербург
2001
УДК 551.508
Исследование анеморумбометра М-63м. Лабораторная работа № 11 по дисциплине “Методы и средства гидрометеорологических измерений”. СПб.: РГГМУ, 2001, 22 с.
Описание лабораторной работы содержит теоретические сведения, необходимые для работы с анеморумбометром М-63м и перечень практических операций, выполняемых студентами. Особое внимание обращено на изучение принципиальной электрической схемы анеморумбометра.
|
Составитель: В.И. Бекряев, доцент
Н.О. Григоров, доцент
Редактор: А.Д. Кузнецов, профессор
|
© Российский государственный гидрометеорологический университет (РГГМУ), 2001.
Цель работы: изучения принципа действия и устройства анеморумбометра, выполнение операции поверки и контроля, снятие осциллограмм в различных точках схемы, приобретение начальных навыков по эксплуатации.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Анеморумбометр М - 63М предназначен для дистанционных измерений: - мгновенной скорости ветра Vмнг в диапазоне от 1,5 до 60 м/с;
-
максимальной скорости ветра Vmax за промежуток между сроками наблюдения в диапазоне от 3 до 60 м/с;
-
средней за 10 мин скорости ветра в диапазоне от 1 до 40 м/с;
-
направление ветра в диапазоне от 0 до 360 град.
Анеморумбометр М-63М входит в автоматическую станцию М-106 (УАТГМС) как составная часть.
Установка состоит из датчика, измерительного пульта. Более подробные сведения об установке можно найти в учебном пособии /1/, техническом описании /2/, и справочнике /3/.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Измерение параметров ветра основано на использовании известных зависимостей частоты вращения воздушного винта от скорости потока и положения свободно ориентирующейся флюгарки от направления ветра. При этом скорость ветра представляется в виде частоты следования, а направление ветра в виде фазового сдвига последовательности электрических импульсов.
УСТРОЙСТВО ДАТЧИКА
Устройство датчика представлено на рис. 2 (в подписи к рисунку даны необходимые пояснения).
1 - винт-ветроприемник,
2 – флюгарка,
3, 3’ - пара конических шестерен, коэффициент передачи которых 1: 1,
4 - медный стаканчик, скрепленный с шестерней 5 ,
5, 5’ - ферритовые стержни - подвижные элементы импульсаторов. Они вращаются вместе с шестернями.
Иоп , Иос , Исд - импульсаторы. Иоп – импульсатор опорной серии, Иос – импульсатор основной серии, Исд – импульсатор сдвинутой серии.
6, 6’ - герконы. Замыкаясь при повороте магнита 7, вырабатывают сигнал о повороте флюгарки
7 - постоянный магнит. Поворачивается с флюгаркой.
Рассмотрим кинематику датчика. Пусть в исходный момент флюгарка ориентирована в плоскости рисунка. Внутри корпуса флюгарки расположены также импульсаторы - Иоп, Иос, Исд. При вращении винта 1 происходит вращение шестерни 3 и медного стаканчика 4 с укрепленным в его стенках ферритовым стерженьком 5. Через шестерню 3’ вращение передается связанному с ней стержню 5’. При каждом обороте винта стержни 5, 5’ проходят одновременно над неподвижными сердечниками трансформаторов Иоп и Иос, а стержень 5’ - над сердечником Исд со сдвигом по фазе на 1800. Во время прохождения ферритового стержня над сердечником импульсатора в последнем вырабатывается электрический импульс.
Повернем теперь флюгарку на угол φ, отсчитанный от плоскости рисунка. Теперь стержни 5 и 5’ проходят над импульсаторами Иоп и Иос уже не одновременно. При повороте флюгарки на угол φ шестерня 3’ дополнительно повернется на тот же угол. Вследствие этого совпадения ферритового стержня 5’ с импульсатором Иос (основная серия) будут происходить с фазовым сдвигом φ, а 5’ и Исд (сдвинутая серия) со сдвигом φ+1800 по сравнению с моментом совпадения 7 и 8 (опорная серия). Этот сдвиг по фазе является мерой угла поворота флюгарки, т. е. направления ветра. Импульсы, вырабатываемые импульсаторами, показаны на рис. 2.
Напомним, что, согласно определению, сдвигом фаз называется величина φ:
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСАТОРА
Импульсатор представляет собой транзисторный блокинг-генератор (см. приложение 1) со срывом колебаний (см. рис.3).
Секции L1 и L2 первичной обмотки трансформатора Тр включены встречно (точками обозначены начала обмоток). Вторичная обмотка L3 включена в цепь базы. С нее снимается сигнал обратной связи. Параметры схемы подобраны так, что когда стержень 5 находится непосредственно около сердечника 6, обратная связь положительная: блокинг-генератор находится в автоколебательном режиме. Смещение стержня 5 при вращении винта в сторону от сердечника уменьшает индуктивность L1, после чего основную роль играет связь между L2 и L3, которая является отрицательной. Генерация срывается. Переменная составляющая в цепи эмиттер-коллектор сглаживается конденсатором С2, падение напряжение на резисторе R2 является выходным. Таких импульсаторов в датчике три: Иоп , Иос и Исд. Все импульсаторы вырабатывают импульсы одинаковой частоты, определяемой скоростью вращения винта. Будем называть серию импульсов вырабатываемых импульсатором Иоп - опорной (ОП), Иос - основной (ОС) и Исд - сдвинутой (СД) (см. рис. 2).
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПУЛЬТ
Импульсы из названных серий на входе измерительного пульта попадают на отдельные формирователи (Фоп - Фсд), где осуществляется смена знака и усиление импульсов (Рис.4). В схеме измерительного пульта легко выделяются три параллельных канала: канал средней скорости () , канал мгновенной и максимальной скорости (Vмнг и Vmax) и канал направления (φ).
Рассмотрим последовательно эти каналы.
КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ
Импульсы опорной серии от Иоп поступают на Фоп, а оттуда на масштабный делитель (МД) (см. рис. 5). Наблюдатель заводит часовой механизм (ЧМ), при этом ключ К замыкается на 10 минут и в течение этого времени питание подается на масштабный делитель МС. Масштабный делитель представляет собой систему последовательно включенных триггеров. Система триггеров имеет внутренние связи, которые задают коэффициент деления (редукционное число).
Коэффициент деления N может меняться (дискретно, через единицу) от 48 до 64. Этот коэффициент устанавливается при настройке прибора. Уменьшенное в N раз число импульсов регистрируется выходным инвертором, собранном на транзисторе VT , нагрузкой которого является обмотка электромеханического счетчика. Цена деления счетчика соответствует 0.1 м/с. Таким образом, если после 10-минутного интервала счетчик показывает, например, 74 деления, то средняя скорость ветра равна 7,4м/с.
КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ МНГНОВЕННОЙ И МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ВЕТРА
Принципиальная схема канала измерения мгновенной и максимальной скорости ветра показана на рис. 6. Поскольку в схему канала входит SR-триггер, то студентам рекомендуется ознакомиться с работой триггера. Соответствующее описание дано в приложении 2.
Прямоугольные импульсы проходят через диодно-емкостные цепи С1 - VD1 и C2 - VD2. После прохождения через конденсатор прямоугольный импульс дифференцируется - преобразуется в два мгновенных импульса (рис.7 а,б). Диод пропускает лишь положительные импульсы (рис.7 в).
a)
б)
в)
Рис.7
Итак, положительный мгновенный импульс поступает сразу на оба входа триггера. Зададим начальное состояние триггера таким, чтобы на его выходе было бы отрицательное напряжение. Тогда по приходе положительного импульса триггер срабатывает по S-входу и на его выходе появляется нулевое напряжение (здесь и далее уровень напряжения отсчитывается от общего провода, соединенного в схеме с положительным полюсом источника питания). Проходя через R1 на базу VT1 это напряжение закрывает его. Тогда через него ток не проходит и начинается зарядка конденсатора СД по цепи: общий провод – CД – VD3 – R3 – отрицательный полюс источника питания. Конденсатор СД заряжается, причем его верхняя обкладка заряжается отрицательно. Через некоторое время пробивается стабилитрон VD5, так как напряжение на верхней обкладке превысит пробойное. Отрицательный импульс напряжения поступит на S-вход триггера через С3 и триггер возвращается в исходное состояние. На его выходе возникает отрицательное напряжение, которое открывает VT1. Конденсатор СД прекращает заряжаться, так как теперь ток проходит по цепи R3 – VT1 – земля. Но теперь зарядившийся конденсатор СД оказывается соединенным параллельно с СИ; и СД разряжается на СИ по цепи: СД – общий провод – VT1 – VD4 – CИ. Величина СИ >> СД, поэтому СД разряжается практически полностью, а СИ получает некоторую дозу заряда и на его обкладках появляется небольшое напряжение.
Следующий импульс вызывает повторение всего процесса. Конденсатор СИ снова получает дополнительную дозу заряда. С каждым следующим импульсом напряжение на СИ растет. Но вместе с этим идет разрядка СИ через резистор R5, причем с ростом напряжения на СИ разрядный ток возрастает. Вскоре наступает установившееся состояние - заряд, приобретенный СИ за один цикл, равен разряду за один цикл. Нетрудно видеть, что в этом состоянии напряжение на СИ зависит от частоты импульсов, то есть от скорости ветра. Оно измеряется стрелочным или цифровым прибором.
Максимальная скорость ветра измеряется пассивной стрелкой, вмонтированной в стрелочный прибор. Стрелка измерительного прибора «Vмнг» при перемещении по шкале слева направо (в сторону возрастания скорости) специальном поводком увлекает за собой пассивную стрелку «Vmax». При уменьшение скорости этот поводок отходит от стрелки Vmax. Поскольку стрелка пассивная, то есть, лишена возвратной пружины, то она остается на месте, удерживаемая силой трения. Следовательно, она показывает максимальное значение Vмнг между сроками наблюдений. Сброс «Vmax» осуществляется вручную наблюдателем после снятия отсчета.
Шкала прибора имеет деления от 0 до 60 м/с. Но поскольку скорость ветра обычно не превышает 10 – 20 м/с, предусмотрена вторая шкала - от 0 до 30 м/с. Для того, чтобы воспользоваться этой шкалой, наблюдатель нажимает кнопку "0-30", при этом в канал поступают импульсы как основной, так и сдвинутой серии. Поскольку сдвиг фаз между ними составляет 1800, общая частота импульсов увеличивается в два раза. Следовательно, угол отклонения стрелки прибора также увеличивается вдвое и показания должны сниматься по другой шкале.
Для поверки прибора в полевых условиях в пульт вмонтирован специальный блок контроля. Это генератор импульсов определенной частоты. При включении блока контроля все импульсаторы отключаются от схемы и в оба канала - как в канал средней скорости, так и в канал мгновенной скорости - поступают импульсы заданной частоты. Поскольку частота импульсов во время проверки постоянна, то показания по обоим каналам должны совпадать. Если же они не совпадают, то регулируется резистор R6 в канале мгновенной скорости (см. рис.6). При этом регулируется потенциал нижнего электрода стабилитрона VD5. Следовательно, изменяется и потенциал верхнего электрода в момент пробоя, а значит, и доза заряда на СД. Следовательно, меняется и напряжение на СИ в установившемся состоянии, а значит, и показания прибора.
КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА
Как уже было сказано, для измерения направления ветра необходимо измерить сдвиг фаз между опорной и основной серией (ОП-ОС) или опорной и сдвинутой серией (ОП-СД). В последнем случае к полученному значению необходимо прибавлять 1800.
Принципиальная схема канала измерения направления ветра показана на рис. 8.
Предположим, ключ К1 находится в верхнем положении. Тогда импульсы опорной серии поступают на S-вход триггера с формирователя Фоп, а импульсы основной серии - на R-вход триггера с формирователя Фос. Поступивший (положительный!) импульс опорной серии переводит триггер в такое состояние, отрицательное напряжение на его выходе исчезает. Появившееся нулевое напряжение запирает транзистор VT. Через некоторое время, определяемое фазовым сдвигом, на R-вход приходит импульс основной серии и перебрасывает триггер. VT при этом открывается. Следовательно, транзистор VT заперт только в течение времени между импульсами. В течение этого времени заряжается конденсатор С. Его емкость довольно велика и зарядка происходит медленно. В течение одного цикла он не успевает зарядиться полностью. Вместе с тем идет разрядка конденсатора через цепочку резисторов R3 – R2. Через несколько циклов достигается установившееся состояние, когда заряд равен разряду. Напряжение на конденсаторе стабилизируется. Легко понять, что оно однозначно связано со временем зарядки конденсатора в течение одного цикла, то есть с фазовым сдвигом. Схема имеет то преимущество, что большая емкость конденсатора осредняет флуктуации направления ветра.
Однако необходимо предусмотреть следующее обстоятельство. При флуктуациях положения флюгарки вокруг северного направления время зарядки конденсатора будет изменяться - то очень малое, то очень большое. Поэтому осредненное значение направления будет сильно отличаться от истинного - южное вместо северного! Для того, чтобы избежать такой ошибки, воспользуемся другой парой импульсов - ОП-СД. Тогда фазовый сдвиг измениться на 1800 и соответственно, необходимо пользоваться другой шкалой: 1800 - 0 - 1800. Колебания положения флюгарки теперь приводят к колебанию положения стрелки в центре шкалы, что успешно осредняется емкостью конденсатора.
Для переключения рабочей пары импульсов ключ К1 должен быть переведен в нижнее положение. Это делает реле Р, которое получает сигнал в виде напряжения с сигнализатора положения флюгарки СПФ. СПФ представляет собой два геркона, укрепленных неподвижно. На колонке флюгарки вращается магнит (см. рис.1). Когда магнит замыкает один из герконов, на реле поступает напряжение и реле переводит контакты К1 и К2 в нижнее положение. При замыкании второго геркона на реле поступает нулевое напряжение и оно возвращает К1 и К2 в верхнее положение. Любое положение блокируется схемой блокировки реле СБР до замыкания другого геркона.
Контакты К2 стоят в цепи питания одной из лампочек Л1 или Л2, по которым наблюдатель определяет, по какой шкале следует измерять направление ветра.
Для поверки канала в полевых условиях включается блок контроля. При этом на S-вход триггера поступает отрицательное постоянное напряжение. Таким образом, триггер всегда находится в одном состоянии и транзистор VT всегда открыт. Конденсатор С заряжается постоянно, что соответствует максимальным показаниям прибора, то есть 3600 по верхней шкале 0-360. Если прибор показывает иное значение, проводится его подстройка резистором R3. При этом изменяется ток заряда конденсатора С и следовательно, показания прибора в установившемся состоянии.
БЛОК КОНТРОЛЯ
Мы уже говорили, что в измерительном пульте размещен блок контроля, который состоит из мультивибратора, вырабатывающего частоту около 50 Гц, и системы переключателей напряжения. При включении блока контроля отключается напряжение питания, подаваемое на измерительные импульсаторы, а импульсы, вырабатываемые мультивибратором, поступают на вход масштабного делителя (при замкнутом ключе К (рис.5), т.е. при взведенном часовом механизме) и одновременно на вход канала измерения мгновенной скорости ветра. (замыкание кнопки «0-30» не меняется теперь число поступающих импульсов). Стрелка указателя Vмнг устанавливается на значении около 30 м/с. Тому же значению должен соответствовать отсчет через 10 минут. Если отсчеты и Vмнг различаются на величину, большую, чем допустимая погрешность измерения, то показания этих измерений должны быть скорректированы. Эта коррекция достигается изменением положения движка потенциометра «контроль скорости» R6 (см. рис.6).
При включения блока контроля на S-вход триггера канала измерения направления подается постоянное напряжение -12 В, вследствие этого транзистор VT (рис.8) оказывается постоянно запертым и конденсатор С заряжается до предельного напряжения, обеспечивающего максимальный ток через измерительный прибор. Указатель направления должен оказаться на отметке 3600 по верхней шкале 0-360. Если отклонение превышает величину допустимой погрешности, то движком потенциометра R3 “контроль напряжения” показания прибора следует откорректировать.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
-
Ознакомиться с описанием установки.
-
Сделать внешний осмотр и проверить правильность соединения отдельных блоков установки.
-
Включить установку в сеть. Привести в рабочие (утопленное) положение клавиши «направление» и «скорость» на лицевой панели измерительного пульта.
-
Проверить работоспособность и правильность настройки всех измерительных каналов. Для этого поставьте тумблер «контроль», расположенный на задней панели измерительного пульта в положение «вкл».
-
Проверить канал измерения максимальной скорости: нажать кнопку сброса на электромеханическом счетчике, рукоятку «средняя скорость» повернуть на отметку «10» до упора. Через некоторое время часовой механизм замкнет ключ К (рис. 5) и на счетчик через масштабный делитель будут поступать импульсы от мультивибратора блока контроля. Через 10 минут рукоятка «средняя скорость» повернется в положение «0» и ключ К разомкнется. Взяв отсчет по счетчику, разделите его на 10. Полученное значение соответствует значению средней скорости в метрах в секунду.
-
Снять и записать отсчет по указателю VМГН (по шкале «0-60») при включенном канале мгновенной скорости (кнопка «скорость» утоплена). Сравнить вычисленное в п. 5 значение с отмеченным значением VМГН. Если разность -VМГН |0,25 0,025VМГН|, то регулятором «контроль скорости» откорректировать показания VМГН до изменения знака этого неравенства.
7. Снять и записать отсчет по указателю направления при включенном канале измерения направления (кнопка «направление» утоплена). Отсчет должен составлять 360±20. Если показания выходят за рамки этого интервала, то регулятором «контроль направления» вывести стрелку регулятора на отметку 3600.
Предостережение: постоянная времени измерительной цепи канала направления составляет 15-20 секунд, поэтому отсчет по указателю следует брать через 1.5 - 2 минуты после включения или регулировки.
8. Перевести прибор из режима «контроль» в режим «измерения». С помощью имеющегося в лаборатории двухканального осциллографа снять эпюры напряжения в узловых точках электрической схемы. Для этого, с учебной целью электрическая схема прибора помещена на верхнюю панель прибора, а клеммы 1 -11 соединены с соответствующими точками монтажной схемы прибора. В корпус датчика вмонтирован имитатор скорости ветра, представляющий собой электромотор постоянного тока, питающийся от выпрямителя.
Вывести рукоятку регулировки напряжения выпрямителя против часовой стрелки в крайнее положение. Соединить выход выпрямителя с кабелем питания электромотора. Включить выпрямитель, поставив левую рукоятку на лицевой панели в положение «вкл». Медленно вращая рукоятку регулировки напряжения, добиться устойчивого вращения винта датчика (рекомендуется подать напряжение около 15 вольт).
Внимание ! Подавать на электромотор напряжение более 25 вольт категорически запрещается во избежание выхода из строя электромотора!
Поставить тумблер «контроль» на пульте прибора М - 63М в положение «вкл», и провести измерение средней и мгновенной скорости ветра при вращающимся винте. Записать показания.
8.1. Включить осциллограф. Проверить подключение корпуса осциллографа к клемме «5» (земля) на верхней панели анеморумбометра. После этого приступайте к снятию эпюр напряжения. Подайте на первый канал осциллографа напряжение с клеммы «1» (вход формирователя опорной серии), а на 2-й - с клеммы «2» (выход формирователя). При этом нижние рукоятки усилителей обоих каналов (V/дел) рекомендуется установить в положение 0.5, а верхние до уровня, соответствующего высоте импульсов 0.5 - 1 деление. Рукоятку развертки (время/дел.) установить в положение 20 мс (студент может выбрать и другое положение, отвечающее более наглядной картине). Целесообразно производить измерения в ждущем режиме осциллографа.
Зарисуйте пару эпюр. В чем отличие между ними? Объясните его.
8.2. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «2» , а на второй - с клеммы «3» (выход формирователя основной серии). Зарисуйте пару эпюр. Затем поверните флюгарку в другое положение. Как изменилось взаимное положение импульсов на экране? Покажите это на рисунке. Найдите положение флюгарки, соответствующее синхронности импульсов. Какому значению по указателю направления соответствует это положение? Запишите это значение.
8.3. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «4» (выход формирователя сдвинутой серии), а на второй с клеммы «3» (выход формирователя основной серии). Зарисуйте эпюры. Объясните взаимное положение импульсов. Поверните флюгарку, наблюдая на экране осциллографа взаимное расположение импульсов. Изменилось ли оно? Объясните результат.
8.4. (*)1 Определить частоту следования импульсов, пользуясь тем, что время пробега электронным лучом одного деления Вам известно (по рукоятке «время/дел»). Измените скорость вращения винта, подав на электромотор другое напряжение. Как изменилась частота? Измерьте мгновенную скорость и частоту следования импульсов при разной скорости вращения (4-5 значений), постройте график зависимости частоты от мгновенной скорости.
8.5. Замкните ключ К в канале измерения средней скорости, включив часовой механизм. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «2», а на второй - с клеммы «9» (выход третьего триггера масштабного делителя). Рукоятку «время/дел.» поставьте в положение 0.1. Зарисуйте пару эпюр. Объясните различие между ними. Теперь подайте на первый канал напряжение с клеммы «10» (выход масштабного делителя), а на второй – по-прежнему с клеммы «9». Рукоятку «время/дел.» в этом случае рекомендуется поставить в положение 0.5 с. Зарисуйте пару эпюр. Объясните различие между ними. Сопоставьте этот рисунок с предыдущим. Как изменяется частота импульсов на входе («2»), в середине («9») и на выходе («10») масштабного делителя?
8.6. (*) Определите частоту следования импульсов на клеммах 2, 9 и 10 и коэффициент деления масштабного делителя.
8.7. Далее исследуется канал измерения мгновенной скорости. Ручку «время/дел.» снова установить в положение 20 мс и подайте на первый канал напряжение с клеммы «2», а на второй с клеммы «8» (выход триггера). Зарисуйте пару эпюр и объясните различие между ними. Включите кнопку «0 - 30». Как изменилась частота? Объясните ответ.
8.8. (*) По ширине импульса в точке «8» определите время зарядки дозирующего конденсатора. Время развертке луча осциллографа в этом случае следует изменить (подумайте, как?). Измените скорость вращения винта. Изменилось ли время зарядки? Объясните ответ.
8.9. Подайте на осциллограф пару напряжений с клемм «7» и «8» (выходы триггера), зарисуйте эпюры и объясните разницу между ними.
8.10. Теперь исследуйте канал измерения направления. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «3», а на второй – с клеммы «11» (выход триггера канала измерения направления). Зарисуйте пару эпюр и объясните различие. Поверните флюгарку, добейтесь срабатывания сигнализатора положения флюгарки - переключения шкал указателя направления. Как изменится картина на экране в этот момент?
8.11. Далее включите блок контроля (переведите тумблер в положение «вкл») и подайте на первый канал осциллографа напряжение с клеммы «3» (выход формирователя основной серии), а на второй - с клеммы «6» (выход с блока контроля). Зарисуйте эпюры напряжения с блока контроля. Теперь выключите блок контроля и зарисуйте эпюры напряжения с формирователя. Объясните разницу в рисунках.
9. (*) Определите частоту импульсов с формирователя основной серии и с блока контроля. Сопоставьте эти частоты с показаниями измерителя мгновенной скорости ветра. Измените скорость вращения винта, снова измерьте частоты и снимите показания скорости. Сохраняется ли пропорциональность между частотой и скоростью?
10. Выключите все каналы анеморумбометра. Выключите все блоки установки - осциллограф, выпрямитель. Уберите свое рабочие место.
11. Составьте отчет о лабораторной работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
-
Почему не работает канал направления, если винт не вращается?
-
Увеличивается ли частота поступления импульсов в канал средней скорости при замыкании кнопки “0-30” ?
-
Какие функции выполняет масштабный делитель? Чем он отличается от простой масштабной линейки на триггерах?
-
С какой целью в канале измерения направления ветра предусмотрена подача напряжения на S-вход триггера импульсов либо основной, либо сдвинутой серии?
-
Как измениться время зарядки дозирующего конденсатора Сд при вращении резистора “контроль скорости”?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Стернзат М.С. метеорологические приборы и измерения. Л.: Гидрометеоиздат. – 1976 г. 392с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР
Блокинг-генератор является широко употребляемым элементом электроники. Поскольку импульсатор, применяемый в анеморумбометре М-63 является модернизованным блокинг-генератором, рассмотрим принцип его действия.
Принципиальная схема блокинг-генератора изображена на рис. 9.
Задающим элементом блокинг-генератора является колебательный контур L2-С, включенный в базовую цепь транзистора VT. Возникающие в контуре гармонические колебания усиливаются транзистором. Следовательно, в коллекторной цепи транзистора (положительный полюс источника питания – L1+L2 – коллектор – эмиттер - R2 – общий провод) возникают колебания тока той же частоты. Особенностью блокинг-генератора является то обстоятельство, что катушка L1 соединена трансформаторной положительной связью с катушкой L3 колебательного контура. Таким образом, в контуре поддерживаются незатухающие колебания. Частота этих колебаний зависит от параметров контура и равна 1/(LC)-0,5. Следовательно, на резисторе R2, выполняющем функцию нагрузки транзистора, создаются колебания напряжения той же частоты, которые снимаются с резистора на выход генератора. Подчеркнем, что обратная связь (L1+L2) – L3 должна быть положительной, что достигается соответствующим включением L1+L2 в цепь. При обратном включении (перемене местами выводов катушки) обратная связь становится отрицательной, и, следовательно, блокинг-генератор не работает.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ТРИГГЕР, КАК ЭЛЕМЕНТ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
В состав многих электронных схем, в том числе и схемы анеморумбометра М-63м, входит триггер – электронная схема на двух транзисторах (рис.10). Эта схема имеет два входа (S-вход и R-вход) и два выхода (S- и R-выходы соответственно). Коллектор транзистора VT1 соединен с базой VT2 через резистор R2. Коллектор транзистора VT2 соединен с базой VT1 через резистор R3. В данной схеме применены p-n-p-транзисторы.
Следовательно, если транзистор VT1 открыт, то напряжение на его коллекторе близко к нулю, через открытый транзистор проходит ток. Этот нулевой потенциал сообщается базе VT2 через R2 и, следовательно, VT2 закрывается. Коллектор VT2 должен теперь иметь отрицательный потенциал, так как VT2 закрыт и его коллектор соединен с отрицательным полюсом питания через R4. Этот отрицательный потенциал сообщается базе VT1 через R3 и поддерживает VT1 в открытом состоянии. Такое состояние триггера устойчиво, так как транзисторы "поддерживают друг друга" и оно может сохраняться неопределенно долгое время.
Но легко видеть, что триггер является абсолютно симметричной системой и, следовательно, возможно другое состояние, когда VT1 закрыт а VT2 открыт. Оно столь же устойчиво, как и предыдущее. Перевести триггер из одного состояние в другое можно, подав положительный импульс на R-вход или отрицательный импульс на S-вход. Тогда транзистор VT1 закроется и это вызовет отпирание VT2. Следовательно, даже после окончания импульса триггер останется в новом состоянии. Перевести триггер в прежнее состояние можно, подав кратковременный отрицательный импульс на R-вход, или положительный импульс на S-вход.
Мы видим, что управлять состоянием триггера можно с помощью как положительных, так и отрицательных импульсов, как по R, так и по S-входу. Будем говорить, что триггер "перебрасывается в другое состояние" или "опрокидывается". Чтобы подчеркнуть, какой именно вход вызвал опрокидывание триггера, говорят: "триггер срабатывает по R-входу" (или по S-входу).
При изменении состояния триггера изменяется потенциал его выходов. Легко видеть, что потенциалы выходов противоположны по знаку.
Таким образом, триггер сохраняет память о том, какой импульс перевел его в последнее состояние. Это позволяет применять триггеры в качестве элементов оперативной памяти.
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Григоров Николай Олегович
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11
Исследование анеморумбометра М-63м
Редактор И.Г. Максимова
ЛР №020309 от 30.12.96
Подписано в печать 26.03.2001г. Формат 60×90 1/16
Бумага кн.-жур.
Печ.л.1,4
Тираж 50 Зак.3. Отпечатано Mita
РГГМУ, 195196, Малоохтинский пр.98.
Достарыңызбен бөлісу: |