« Испытания работы источника ,блока счетчика импульсов и блока электронагревателя »

Лабораторная работа №1

« Испытания работы источника ,блока счетчика импульсов и блока электронагревателя »

Цель работы : - познакомится

- определить порядок работы блоков. и задания в них нужных параметров

Перечень аппаратуры

Порядок выполнения работы :

Эксперимент №1 Испытания работы блока источника питания

Регулируемый источник питания постоянного и переменного напряжения предназначен для питания испытываемых датчиков и блоков комплекта и задания напряжений и токов при испытании датчиков этих величин.

Внимание! Не допускается превышать указанные для выбранного предела («20 В/0,5 A», «5 В/1,5 А») напряжения и токи нагрузки источника.

Рисунок 1 - Лицевая панель источника питания.

Элементы управления источником питания

Элементы управления источника питания показаны на рисунок - 1

1- выключатель «Сеть»;

2- переключатель рода выходного напряжения «Переменное напряжение» или «Постоянное напряжение»;

3- индикатор формы выходного переменного напряжения (синусоидальное, треугольное, прямоугольное, пилообразное);

4- кнопка переключения формы переменного напряжения;

5- переключатель диапазона частот переменного напряжения;

6- ручка плавной регулировки частоты переменного напряжения;

7- переключатель диапазона выходного напряжения и тока. Для переменного напряжения указанные на лицевой панели значения соответствуют максимально возможной амплитуде;

8- ручка плавной регулировки выходного напряжения;

9, 10, 11- выходные гнезда. Гнездо 10, подключенное к выходу 9 через резистор 2 Ом, используется при испытании датчиков тока с низким входным сопротивлением.

Порядок работы с источником питания

1. Если уровень выходного напряжения источника неизвестен, перед включением источника отключите его нагрузку.

2. Проверьте подключение источника к питающей сети и включите источник (выключатель «Сеть» 1, рисунок - 1).

3. Переключателем 7 (рисунок - 1) установите диапазон выходного напряжения
(20 В/0,5 А или 5 В/1,5 А).

4. Установите требуемый вид выходного напряжения (постоянное или переменное) переключателем 2 (рисунок - 1).

5. Для переменного напряжения выберите форму выходного напряжения, нажимая на кнопку 4 (рисунок - 1).

6. Подключите мультиметр (MY65, блок 509.3) к выходу источника питания (гнезда 9, 11, рисунок - 1).

7. С помощью мультиметра установите требуемую величину постоянного или переменного напряжения ручкой регулировки (8, рисунок - 1). Показания мультиметра равны 1,11×средне выпрямленного значения напряжения (тока). Эта величина соответствует действующему значению синусоидального напряжения (тока), составляет 0,555×амплитуды треугольного или пилообразного напряжения (тока) и 1,11×амплитуды прямоугольного напряжения (тока).

8. Для переменного напряжения выберите диапазон частот выходного напряжения (переключатель 5 рисунок - 1) и установите требуемую частоту ручкой 6 (рисунок. - 1). Для измерения частоты используйте соответствующий предел измерения мультиметра MY65 (блок мультиметров 509.3).

9. Подключите испытываемую цепь к выходным гнездам блока (9 или 10, 11, рисунок - 1).

10. При перегрузке источника срабатывает защита, и выходное напряжение и ток снижаются практически до 0. В этом случае необходимо устранить причину перегрузки, например, уменьшить выходное напряжение источника, и на 5…10 с разомкнуть цепь нагрузки для восстановления защиты. Для размыкания цепи нагрузки можно установить переключатель диапазона «5 В, 1,5 А» - «20 В, 0,5 А» (7, рисунок - 1) в среднее положение.

Внимание! В диапазоне «5 В, 1,5 А» возможно искажение формы напряжения с амплитудой более 6 В.

Основные технические Характеристики регулируемого источника питания.

1. Выходное напряжение – переменное и постоянное.

2. Диапазоны регулировки выходного напряжения

постоянного напряжения -5…0…+5 В и -20…0…+20 В;

амплитуды переменного напряжения 0…5 В и 0…20 В.

3. Амплитуда тока нагрузки на пределе 5 В не более 1,5 А, на пределе 20 В - 0,5А.

4. Форма выходного переменного напряжения: синусоидальная, треугольная, прямоугольная, пилообразная.

5. Диапазоны регулировки частоты переменного напряжения не уже 1…100 Гц и
100 Гц…10 кГц.

1.2 Познакомится с элементами управления источника питания и его технической характеристикой.

1.3 Провести испытания источника питания согласно инструкции.

Порядок робот источника питания.

Эксперимент №2 Испытания блока счетчика импульсов

Блок счетчика импульсов используется при тестировании датчиков с импульсным или частотным выходом. Счетчик выполняет счет импульсов с суммированием или вычитанием, вычисление частоты импульсов и измерение интервалов времени. Блок также используется как маломощный источник питания с фиксированными напряжениями
«+5 В» и «+24 В» и суммарным током обеих источников не более 100мА.

Рисунок - 2. Блок счетчика импульсов.

Элементы управления счетчиком импульсов (см. рисунок - 2):

1 – выключатель «Сеть»;

2 – счетчик импульсов СИ8 (описание в SI8_321.pdf);

3 – индикаторы направления счета (+ и -) и состояния контактов управления внешней цепью К1, К2. Эти контакты не используются в данном комплекте оборудования и не выведены на лицевую панель блока;

4 – индикатор счетчика;

5, 6 – кнопки управления счетчиком;

7 – кнопка перевода счетчика в режим программирования;

8, 9, 10 – входы счетчика 1, 2 и 3. В зависимости от режима работы счетчика назначение этих входов изменяется. Активным уровнем (т. е. вызывающим срабатывание счетчика) для всех входов является логический 0 (напряжение на входе не более 0,8 В относительно «0 В» или вход замкнут через внешний контакт на «0 В»). Состоянию логической 1 соответствует уровень напряжения более 2 В или разомкнутая цепь входа;

11 – кнопка «Сброс». При подключении к гнезду 10 (вход 3) используется для обнуления счетчика в некоторых режимах работы счетчика импульсов;

12 – тумблер «Счет – Стоп». При соединении с гнездом 9 (вход 2) используется для остановки или возобновления счета в некоторых режимах работы счетчика импульсов;

13, 14, 15 – выводы стабилизированного источника питания счетчика. Суммарный ток нагрузки выходов «+5 В» и «+24 В» не должен превышать 100 мА.

16 – индикатор перегрузки источника питания счетчика с самовосстанавливающимся предохранителем. При срабатывании этой защиты необходимо устранить перегрузку и, кратковременно, разомкнуть цепь нагрузки. Счетчик СИ8 имеет и встроенную быстродействующую защиту от перегрузок. При ее срабатывании гаснут все индикаторы на лицевой панели счетчика. После устранения перегрузки работа счетчика автоматически восстанавливается.

Перед использованием блока необходимо задать конфигурацию счетчика импульсов, необходимую для выполнения конкретной лабораторной работы. Программирование (конфигурирование) счетчика импульсов целесообразно выполнить до подключения к блоку каких либо внешних цепей. Подробно режимы работы счетчика СИ8 и порядок его программирования описаны в литературе: «Счетчик импульсов СИ8. Руководство по эксплуатации» (файл SI8_321.pdf).

Перевод счетчика импульсов в режим программирования:

1. Включите тумблер «Сеть». Счетчик переходит в режим «РАБОТА».

2. Для перехода в режим «ПРОГРАММИРОВАНИЕ» нажмите и удерживайте кнопку «ПРОГ.» (7, рисунок - 2) на лицевой панели счетчика до появления на индикаторе надписи c_rES (примерно 5 с).

3. Счетчик входит в меню верхнего уровня (рисунок - 3). Переключение между пунктами меню происходит при нажатии на кнопку со стрелкой вверх (5, рисунок - 2). Кнопка со стрелкой вправо (6, рисунок - 2) – переход от любого пункта меню сразу к пункту меню out, позволяющего, при нажатии кнопки «ПРОГ.» (7, рисунок - 2) сохранить установленные параметры и вернуться в режим «РАБОТА».

Назначение пунктов меню верхнего уровня:

c_rES – сброс счетчика импульсов (не используется в лабораторных работах);

t_rES – сброс счетчика времени (не используется в лабораторных работах);

GrouP_A – уставки срабатывания логических устройств управления выходными
контактами (не используются, рекомендуемые значения указаны ниже);

GrouP_b – параметры загрузки счетчика импульсов. Требуют однократной установки
(проверки) и, в дальнейшем, не должны изменяться;

GrouP_C – основные параметры конфигурации счетчика импульсов (требуют
настройки или проверки установленных значений);

GrouP_d – параметры работы логических устройств (не используются, рекомендуемые
значения приведены ниже));

GrouP_E – параметры интерфейса RS485 (не используются, изменение
нецелесообразно);

out – при нажатии кнопки «ПРОГ.» (7, рисунок - 2) - выход из режима программирования
и переход в режим «РАБОТА».

Рисунок - 3. Диаграмма переходов в меню верхнего уровня.

Выбрав необходимый пункт (группу параметров) в меню верхнего уровня нажимаем кнопку «ПРОГ.» и переходим в меню нижнего уровня. Все меню нижнего уровня организованны аналогично меню верхнего уровня (рисунок. 1.3).

После входа в меню нижнего уровня появляется запрос кода доступа Pln_0000. Если код доступа не установлен, для продолжения нажимаем кнопку «ПРОГ.» и переходим к списку параметров группы (меню нижнего уровня). Назначение кнопок управления в меню нижнего уровня:

1. Кнопка со стрелкой вверх (5, рисунок - 2.) – переход от одного пункта меню к другому.

2. Кнопка со стрелкой вправо (6, рисунок - 2.) – переход к пункту меню out.

3. Кнопка «ПРОГ.» - переход в режим редактирования выбранного параметра. Для пункта out переход в меню верхнего уровня.

После выбора необходимого параметра и перехода к режиму его редактирования кнопки управления выполняют следующие функции:

1. Кнопка со стрелкой вправо (6, рисунок - 2.) – выбор изменяемого разряда многоразрядного числа. Не используется если параметр – одноразрядное число.

2. Кнопка со стрелкой вверх (5, рисунок - 2.) – изменение выбранного значения параметра или разряда многоразрядного числа.

3. Кнопка «ПРОГ.» - сохранение выбранного значения параметра и возвращение в меню группы.

Далее, изменяем другие параметры группы, и возвращаемся в меню верхнего уровня (выбираем пункт out и нажимаем кнопку «ПРОГ.»).

Рассмотрим некоторые параметры, значения которых необходимо изменять или контролировать при выполнении лабораторных работ. Полный список параметров приведен в «Счетчик импульсов СИ8. Руководство по эксплуатации» (файл SI8_321.pdf).

Группа GrouP_A - уставки включения логических устройств, управляющих выходными контактами. Для блокирования работы логических устройств целесообразно установить большое значение уставок, например U1=U3=9000000.

Группа GrouP_b (параметры загрузки счетчика импульсов). В группу входят следующие параметры:

Strt – начальное значение счетчика импульсов, загружаемое в него при сбросе после достижения минимального (FinL) или максимального (FinH) значений. Проверить, и при необходимости восстановить, значение Strt=0.

FinL – минимальное значение счетчика. По достижении этой величины счетчик сбрасывается к значению Strt. Должно быть FinL=-9999999.

FinH – максимальное значение счетчика. По достижении этой величины счетчик сбрасывается к значению Strt. Должно быть FinH=9999999.

Указанные значения параметров должны быть установлены при выполнении всех лабораторных работ.

Группа GrouP_C (параметры и режимы работы счетчика импульсов). В группу входят следующие параметры:

P – коэффициент деления предделителя. Указывает, сколько входных импульсов должен отсчитать предделитель, прежде чем показания счетчика импульсов увеличатся
на 1. Диапазон допустимых значений 1…9999. В большинстве случаев должно быть Р=1, т. е. предделитель отключен. Указания по изменению значения Р даны в описании лабораторных работ.

F – множитель (диапазон 0.0000001…9999999). Указывает величину, на которую должно быть умножено значение счетчика импульсов перед его выводом на индикатор прибора. В большинстве случаев F=1.

ti – период измерения частоты импульсов на входе счетчика. Может быть задан в диапазоне 1…99 с. При ti=1 с (и P=F=1) на индикаторе будет показана частота входных импульсов.

di – смещение показаний частотомера (диапазон 0.0000001…9999999). Константа, добавляемая к содержимому счетчика после его умножения на F, перед выводом значения счетчика на индикатор прибора. Должно быть установлено di=0.

inp=1…6 – задает конфигурацию входов прибора. Необходимое значение указано в описании конкретных работ.

tc – постоянная времени входного фильтра устранения дребезга контактов (диапазон 0.1…999.9 мс). Увеличение постоянной времени снижает максимальную частоту счета импульсов. При выполнении большинства лабораторных работ устанавливается минимальная постоянная времени 0.1 мс при значении tc=0.

ind – выводимый на индикатор параметр 1…5. Необходимое значение указано в лабораторной работе.

Ftt – формат вывода времени на индикатор прибора. Необходимо установить Ftt=0 – режим секундомера с разрешающей способностью 0,01 с. Ftt=1 – режим счетчика времени наработки до 99999 часов.

init – перезагрузка счетчика значением параметра Strt (GrouP_b) при включении питания прибора. Должна быть включена – init=1.

Группа GrouP_d – режимы работы логических устройств. Для блокирования работы логических устройств рекомендуется установить следующие значения параметров, включенных в эту группу: SEL1=1, dir1=3, SEt1=2, SEL2=1, dir2=3, SEt2=2.

Параметры других групп не влияют на выполнение лабораторных работ, и менять их заводские установки не следует.

Рассмотрим задание параметров для нескольких типовых конфигураций, используемых в лабораторных работах.

1. Счетчик импульсов с возможностью блокировки и сброса.

Подключение входов счетчика импульсов.

Вход 1 (8, рисунок - 2) – считаемые импульсы. Импульс фиксируется при переходе напряжении на входе от уровня 1 (более 2 В относительно «0 В») к уровню 0 (менее 0,8 В).

Вход 2 (9, рисунок - 2) – подключается к тумблеру «Счет/стоп». При разомкнутом тумблере (положение «Счет») счетчик считает импульсы на входе 1, при замкнутом тумблере (положение «Стоп») счет импульсов останавливается с сохранением уже накопленного результата.

Вход 3 (10, рисунок - 2) – подключается к кнопке «Сброс». При нажатии на кнопку счетчик импульсов обнуляется.

Параметры конфигурации счетчика импульсов.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

P=F=ti=1;

inp=2 (суммирующий счетчик импульсов);

ind=1 (вывод на индикатор содержимого счетчика);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

Если считаемые импульсы поступают от механического контакта, для устранения дребезга необходимо увеличить tc до 10…20 мс (установить tc=10 или иное значение в диапазоне 10…20).

2. Счетчик с раздельными входами для импульсов увеличения и уменьшения содержимого счетчика и входом сброса (обнуления) счетчика (реверсивный счетчик).

Подключение входов счетчика импульсов.

Вход 1 (8, рисунок - 2) – импульсы увеличения содержимого счетчика.

Вход 2 (9, рисунок - 2) – импульсы уменьшения содержимого счетчика.

Вход 3 (10, рисунок - 2) – подключается к кнопке «Сброс». При нажатии на кнопку счетчик импульсов обнуляется.

Параметры конфигурации счетчика импульсов.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

P=F=ti=1;

inp=3 (реверсивный счетчик импульсов с раздельными входами);

ind=1 (вывод на индикатор содержимого счетчика);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

Если считаемые импульсы поступают от механических контактов, для устранения дребезга необходимо увеличить tc до 10…20 мс (установить tc=10 или иное значение в диапазоне 10…20).

3. Измерение скорости вращения. Используется оптический датчик, дающий 12 импульсов на 1 оборот вала.

Подключение входов счетчика импульсов.

Вход 1 (8, рисунок - 2) – импульсы с выхода оптического датчика.

Вход 2 (9, рисунок - 2) – подключается к тумблеру «Счет/стоп». При разомкнутом тумблере (положение «Счет») счетчик считает импульсы на входе 1, при замкнутом тумблере (положение «Стоп») счет импульсов останавливается.

Вход 3 (10, рисунок - 2) – подключается к кнопке «Сброс». При нажатии на кнопку счетчик импульсов обнуляется.

Параметры конфигурации счетчика импульсов.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

P=F=ti=1;

inp=2 (суммирующий счетчик импульсов);

ind=2 (вывод на индикатор частоты импульсов);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

Если считаемые импульсы поступают от механического контакта, для устранения дребезга необходимо увеличить tc до 10…20 мс (установить tc=10 или иное значение в диапазоне 10…20).

При указанных параметрах счетчик отображает частоту импульсов, поступающих с выхода оптического датчика.

Для отображения числа оборотов вала в секунду необходимо считать лишь каждый 12 импульс (датчик дает 12 импульсов на оборот). Для этого достаточно изменить значение предделителя Р=12 и сохранить все остальные перечисленные выше параметры.

Для отображения скорости вращения вала в виде числа оборотов в минуту необходимо задать Р=1 и F=5. При этом частота сигнала на выходе оптического датчика (12 импульсов на оборот) умножается на 5 (F=5). Таким образом, получаем умножение числа оборотов вала в секунду на 12×5=60 и определяем скорость вращения вала в оборотах в минуту.

4. Режим секундомера. При низком уровне сигнала на входе 3 показания счетчика обнуляются («Сброс»). При высоком уровне сигнала на входе 2 начинается счет времени (формат индикатора: часы.минуты.секунды.сотые доли секунд). При низком уровне сигнала на входе 2 счет приостанавливается и возобновляется при следующем появлении высокого уровня на этом входе. Для ручного управления секундомером вход 2 подключается к тумблеру «Счет – Стоп», а вход 3 – к кнопке «Сброс». Вход 1 в этом режиме не используется.

Параметры конфигурации счетчика импульсов.

Группа GrouP_b. Проверить необходимые установки Strt=0, FinL=-9999999, FinH=9999999.

Группа GrouP_C. Установить:

P=F=ti=1;

inp=6 (счет времени);

ind=3 (вывод на индикатор счетчика времени);

Проверить установки di=0, tc=0, Ftt=0, init=1.

2.1 Познакомится с элементами управления блока счетчика

2.2 Изучить режимы работы счетчика и порядок его программирования

Эксперимент №3 Испытания блока электронагревателя

Блок электронагревателя (рисунок. 1.4) используется для тестирования датчиков температуры. Блок позволяет задать и автоматически поддерживать температуру нагревателя. В блоке установлен маломощный источник +5 В для питания микросхемы датчика температуры и иных устройств.

Рисунок - 4. Лицевая панель блока электронагревателя (394.2).

1 – отверстие нагревателя;

2 – измеритель-регулятор температуры;

3 – индикатор текущего значения температуры нагревателя (PV);

4 – индикатор заданного значения температуры нагревателя (SV);

5,6,7 – кнопки управления регулятором температуры;

8 – выключатель питания;

9 – гнезда источника питания +5 В.

Слева от индикаторов 3 и 4 (рисунок. 1.4) на лицевой панели регулятора температуры установлены 4 светодиода

K1 – включен при нагреве;

K2 – не используется;

AL – индикатор превышения предельных значений (не используется).

RS – индикатор режима автоматического регулирования. Должен быть включен для нормальной работы блока в режиме автоматического регулирования. При выключении автоматического регулирования (см. ниже) прибор работает только как индикатор температуры нагревателя.

Задание температуры электронагревателя.

1. Нажать одну из кнопок управления 5 или 6 регулятора температуры 2 (рисунок. 1.4).

Начинает мигать индикатор заданного значения температуры нагревателя
(SV, зеленый индикатор 4, рисунок. 1.4).

2. Для изменения заданного значения температуры повторно нажать кнопки 5 (уменьшение) или 6 (увеличение температуры). Удержание кнопки в течении некоторого времени включает режим автоматического ускоренного изменения значения. В процессе установки индикатор продолжает мигать.

3. После установки требуемого значения температуры необходимо однократно нажать кнопку 7 (рисунок. 1.4). Мигание индикатора 4 (рисунок. 1.4) прекращается. Температура задана.

При выполнении экспериментов рекомендуется начинать с низких значений температуры (на 5…10° выше комнатной) и постепенно повышать её величину до 100° С, т. к. остывание электронагревателя происходит гораздо медленнее его нагрева.

Включение (отключение) режима автоматического регулирования.

При включении питания электронагревателя режим автоматического регулирования выключен. При выполнении экспериментов целесообразно задать начальное значение температуры и, после этого, включить режим автоматического регулирования.

Переключение ежима автоматического регулирования:

1. Однократно нажать кнопку 7 (рисунок. 1.4) регулятора температуры. На индикаторе 3 (красный, PV) отобразиться надпись «r-S». На индикаторе 4 (зеленый, SV) текущее состояние регулятора «StoP» (СТОП) или «rUn» (РАБОТА).

2. Для изменения состояния регулятора нажать любую из кнопок 5 или 6 – индикатор 4 начнет мигать. Повторное нажатие кнопки 5 или 6 переключит режим («StoP»↔«rUn»).

3. Нажатие кнопки 7 фиксирует выбранное значение (индикатор 4 не мигает). Повторное нажатие кнопки 7 возвращает регулятор температуры в исходное состояние – на индикаторе отображаются текущее и заданное значения температуры. Светодиод RS сигнализирует о состоянии регулятора: включен – режим «rUn» (РАБОТА), выключен - «StoP» (СТОП).

Подробно режимы работы измерителя-регулятора температуры ТР441 и порядок его программирования описаны в литературе: «Измерители-регуляторы температуры ТР440 и ТР441. Руководство по эксплуатации» ТАЛС.405111.040 РЭ. (Файл TR440_TR441_doc_020607.pdf записан на компакт-диске с документацией). При выполнении экспериментов любые изменения параметров регулятора температуры, кроме указанных выше, не допускаются.

Оформить отчет

Отчет должен содержать :

1 Цель работы

2 Перечень аппаратуры

3 Электрическую схему соединения

4 Таблицу и результаты измерения

5 Вывод.

Вопросы для самопроверки :

1. Перечислить функции блоков.

2 .Перечислить режимы работ счетчика импульсов.

3.Перечислить режимы работ электронагревателя.

4. Вывод.

Литература:

1.Шишмарев В. Ю. Ш657 Типовые элементы систем автоматического управления : Учебник для сред. проф. Образования / Владимир Юрьевич Шишмарев . – М.: Издательский центр «Академия » , 2004.

2.Келим Ю. М. К32 Типовые элементы систем автоматического управления. Учебное пособие для студентов учреждения среднего профессионального образования . – М.: ФОРУМ : ИНФРА – М, 2004.

3.Берекашвили . В.Ш. Б48 Электронная техника : Учеб. Пособие для студ. сред. проф. Образования / В.Ш. Берекашвили , А.К.Черепанов. - М.: Издательский центр « Академия »,2005.

4.Красногорцев.И.Л. Датчики технологических параметров . Руководство по выполнению базовых экспериментов. ДТП.002 РБЭ ( 940.1 ) / под. ред. П.Н. Сенигова. – Челябинск: ИПЦ «Учебная техника », 2008.