Структура автоматизированного лабораторного стенда
Внешний вид автоматизированного лабораторного стенда представлен на обложке. Стенд предназначен для исследований разброса значений номинального сопротивления и температурного коэффициента сопротивления постоянных резисторов. Аппаратная часть стенда состоит из персонального компьютера (ПК) и измерительного блока (ИБ), в термокамеру которого устанавливаются сменные кассеты с исследуемыми образцами резисторов. Управление измерительным блоком и обработка измерительной информации производится персональным компьютером, подключаемым к измерительному блоку с помощью интерфейсного модуля через порт USB (рисунок 2.1).
Структурная схема автоматизированного лабораторного стенда представлена на рисунке 2.1.
На структурной схеме показаны следующие элементы:
Термостат –предназначен для нагрева образцов,
Образцы – набор исследуемых резисторов,
Датчик температуры – датчик на основекремниевого диода,
Узел управления нагревателем и нагревательный элемент позволяют устанавливать заданную температуру в термостате,
Коммутатор образцов позволяет подключить необходимый образец в измерительную цепь,
Преобразователь U® t – осуществляет преобразование падения напряжения на образце в интервал времени методом двойного интегрирования,
Интерфейсный модуль – микропроцессорное устройство, которое осуществляет управление элементами измерительного блока и процессом измерения, обеспечивает измерение длительности интервала времени интегрирования, и производит обмен информацией с персональным компьютером,
Источник питания – стабилизированный ИП, работающий от сети переменного тока 220 В.
Метод, положенный в основу измерения сопротивления, иллюстрирует рисунок 2.2. В начальный момент времени t0 (рисунок 2.2б) через резистор R1 и замкнутый ключ S1 на вход Вх1 преобразователя (рисунок 2.2а) поступает сигнал -UВХ, который заряжает образцовый конденсатор С. В момент времени t1=20 мс ключ S1 размыкается, ключ S2 замыкается. При этом через резистор R2 задается ток, что вызывает разрядку конденсатора. В этот же момент на выходе начинает формироваться импульс. В момент времени t3 конденсатор полностью разряжается, срабатывает компаратор, и на выходе преобразователя устанавливается логический ноль.
а) б)
а) – функциональная схема преобразователя U®t;
б) – временные диаграммы работы преобразователя U®t.
Рисунок 2.2 – Метод двойного интегрирования
Таким образом, длительность импульса прямо пропорциональна входному напряжению:
В свою очередь, падение напряжения на измеряемом резисторе пропорционально его сопротивлению. Особенностью этого метода является то, что при времени заряда конденсатора t=20 мс, значительно снижаются помехи сети питания, так как за это время воздействует помеха длительностью в один период, а интеграл от периодического сигнала за период равен нулю. Более того, интегрирование обеспечивает усреднение импульсных помех.
С целью повышения точности измерений осуществляется калибровка по двум высокостабильным резисторам, размещенным вне термостата, что обеспечивает снижение систематической погрешности. Для снижения случайной погрешности производятся многократные измерения сопротивления образцов и температуры с усреднением результатов.
В каждом цикле происходит поочередное измерение температуры, сопротивления всех образцов и калибровочных резисторов.
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 693;