Архив Галактики

Практикум по NI myDAQ. #4

Копосов Д.Г. / 24.06.2015

Данным постом мы продолжаем знакомство с технологиями компании National Instruments (NI) ...
...предыдущая часть...

2. Электрические цепи
2.1. Электрические схемы
Для работы любого электротехнического устройства необходимо, чтобы через него проходил электрический ток, обязательным условием существования которого является наличие замкнутого контура — электрической цепи. Постепенно, шаг за шагом, вам предстоит осваивать некоторые навыки работы с электрическими цепями.
Электрическая цепь — это совокупность взаимосвязанных элементов, компонентов или устройств, предназначенная для прохождения в них электрического тока.
Чтобы изобразить на бумаге, как должна выглядеть та или иная электрическая цепь, используют схемы. Схемы бывают разных видов: рисованные и принципиальные. Первые (слева) — помогут начинающим, вторые (справа) — для специалистов в данной области.


Стоит заметить, что электрическая схема — это информационная модель электрической цепи, а, значит, будет отражать только важные свойства объекта-оригинала. В нашем случае физически собранная электрическая цепь будет выглядеть так, как указано на следующей иллюстрации.
Конечно, простенькую цепь можно представить и в виде рисунка. Однако, как вы уже видите, получается очень громоздко. А если схема будет очень сложной?


Для теоретического анализа какой-либо электрической цепи ее изображают в виде принципиальной схемы.
Принципиальная электрическая схема — способ изображения электрической цепи с использованием условных графических обозначений компонентов или элементов электрической цепи. Под схемой часто понимают и непосредственно физическую реализацию электрической цепи.

Задание 17. Используя макетную плату myProtoBoard и электронные детали, соберите электрическую цепь, приведенную выше. Обратите внимание, что у вентилятора 3 контакта, а будут задействованы только два: красный — это «+» и черный — «–». Используя отвертку, изменяйте положение оси потенциометра, и наблюдайте за вращением лопастей вентилятора. Постарайтесь найти некоторые особенности. Проанализируйте, как работает цепь, и сформулируйте 3 вопроса для обсуждения с преподавателем.

То, что соединено линией, должно быть соединено проводником.
То, что не соединено линией, должно быть электрически изолировано.


Задание 18. Найдите, какие электронные элементы цепи обозначаются указанными значками. Добавьте информацию о деталях из набора к устройству NI myDAQ, неучтенных в таблице.


2.2. Электрическая цепь. Водная аналогия
Аналогия между простой электрической цепью и ее гидравлическим эквивалентом (или, другими словами, с водной системой), проиллюстрированная ниже, позволит вам вспомнить понятие об электричестве (физика, 8 класс).


Первое необходимое условие работы системы заключается в том, что для поддержания потока необходим источник энергии. В гидравлической цепи этим источником является насос, в электрической цепи — батарея. Второе условие состоит в том, что ни вода, ни электрический заряд не создаются и не теряются внутри подобной системы. В обеих цепях существуют несколько сопротивлений потоку. В гидравлической цепи сопротивлениями являются узкие трубы, в электрической цепи — резисторы и другие электронные детали.

Задание 19. Используя указанную выше схему, постарайтесь рассказать о понятии «Электричество», используя для демонстрации цепь, собранную по заданию № 17.

2.3. Напряжение и сила тока. Основные определения
Электрический ток — направленное движение носителей электрического заряда (чаще электронов) под действием электрического поля внутри проводника.
Сила тока — это количество заряда, перенесенного за единицу времени. Если сила тока со временем остается неизменной, то ток назы-вается постоянным. Сила тока обозначается буквой I и измеряется в амперах.
Электрическое напряжение между двумя точками — разность электрических потенциалов между точками цепи. Численно равно работе, которую совершают электрические силы по переносу единичного положительного заряда из одной точки в другую. Напряжение обозначается буквой U (или V) и измеряется в вольтах.
Точку цепи с потенциалом в 0 В называют «землей» (Ground, GND). Все остальные потенциалы считают относительно нее. Они могут быть как положительными, так и отрицательными.
Условились считать, что ток в цепи протекает от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким потенциалом (направление движения положительных зарядов), хотя электроны, имеющие отрицательный заряд, перемещаются в противоположном направлении.
Сопротивление — величина, характеризующая противодействие, которое оказывает электрическая цепь или какой-либо ее элемент движущимся в ней электрическим зарядам. Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в омах.
В микроэлектронике имеют дело с малыми токами (меньше 1 А) и низким напряжением (до 12 В).

Задание 20. Повторить основные понятия, термины, соотношения вы можете на сайте http://interneturok.ru в разделе «Физика. 8класс. Электромагнитные явления».

2.5. Мультиметр
Вначале вам предстоит использовать устройство myDAQ в качестве измерительных приборов: мультиметра и осциллографа.
Мультиметр — это электроизмерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций.
В минимальном наборе это:

• вольтметр (для измерения напряжения);
• амперметр (для измерения силы тока);
• омметр (для измерения сопротивления);
• тест диодов;
• прозвонка проводов (проверка замкнутости цепи)