Архив Галактики

Практикум по NI myDAQ. #8

Копосов Д.Г. / 05.07.2015

Данным постом мы продолжаем знакомство с практикумом, который позволит использовать NI myDAQ в качестве методического инструмента учителя...
...предыдущая часть...

2.18. Функциональный генератор
Генератор стандартных сигналов (или генератор функций) используется для генерации аналоговых сигналов наиболее распространенных типов (гармонический, прямоугольный, треугольный и т.д.)
Функциональный генератор (FGEN) генерирует сигналы различных типов выходных сигналов: синусоидального, П-образного, треугольного. Прибор NI myDAQ имеет настройки амплитуды и частоты сигнала, смещения амплитуды. FGEN использует выход АО 0 и имеет диапазон частот от 0.2 Гц до 20 кГц.



Задание 42. Подключите к схеме генератор прибора myDAQ (AO 0, AGND). Подайте на вход схемы прямоугольные импульсы напряжения с генератора. С помощью осциллографа изучите сигналы на входе и выходе этой схемы, сделав так, чтобы оба сигнала одновременно выводились на экран. Изменяя сопротивление потенциометра, частоту генерации (до 10 Гц) П-образного сигнала, настройки осциллографа, получите графики изображенные ниже (1,2, 3 и 4). Обсудите увиденные экспериментальные данные. Объясните полученные результаты.



Процессы заряда и разряда конденсатора широко используют в электронике и автоматике. С их помощью получают периодические несинусоидальные колебания, называемые релаксационными. Генератор пилообразного напряжения, например, — основа блока строчной развертки в любом телевизоре, мониторе, дисплее и т.д. Он может использоваться в логопедии для отработки правильного дыхания, особенно у заикающихся детей.

Задание 43. Аналогично предыдущему заданию исследуйте при помощи осциллографа процесс зарядки/разрядки конденсатора емкостью 100 нФ. Измерьте общее сопротивление резистора и потенциометра для каждого из случаев, указанных выше.

2.19. Правила Кирхгофа для цепей постоянного тока
Узел цепи в электронике — точка, в которой соединяются три (или более) проводника электрической цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Ветвь электрической цепи (неразветвленный участок) — участок электрической цепи, содержащий только последовательно включенные элементы.



Электрическая цепь, содержащая узлы и ветви, называется разветвленной. Для расчета разветвленных цепей, содержащих неоднородные участки, используют правила Кирхгофа. Расчет цепей состоит в отыскании токов на различных участках цепей.

I правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узлах равна нулю. Знаки определяются в зависимости от того, направлен ток к узлу (-) или от него (+).
Контур электрической цепи — замкнутый путь, проходящий через несколько узлов и ветвей электрической цепи.

II правило Кирхгофа: алгебраическая сумма падений напряжения в замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС.

Используя эти правила, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять ее. Это умение достигается практикой и опытом.

Задание 44. Проанализируйте информацию в сети Интернет по теме «Правила Кирхгофа». Самостоятельно придумайте схему, на которой по измеренным значениям напряжения с помощью myDAQ можно убедиться в справедливости правил Кирхгофа для электрических цепей.

2.20. Скорость вращения вентилятора
Вентилятор из комплекта имеет 3-вывода: питание (до +12 В), земля и импульсный тахометрический выход. Обязательно найдите и изучите техническую документацию к данной модели вентилятора.
Скорость вращения зависит от напряжения питания. В технической документации к вентилятору будет указано максимальное количество оборотов (в нашем случае: 4000 оборотов в минуту при напряжении в 12 В).
Сигнал тахометра представляет собой прямоугольные импульсы напряжения, причем за один оборот вентилятора формируется два импульса напряжения. Зная частоту следования импульсов тахометра, можно определить скорость вращения вентилятора. Например, если частота импульсов тахометра равна 100 Гц (100 импульсов в секунду), то скорость вращения вентилятора составляет 50 оборотов в секунду (3000 об/мин).
Для вентилятора, чтобы он начал вращаться, потребуется напряжение порядка 6 В (значение из технической документации). Для поддержания вращения ему необходимо меньшее напряжение. Поскольку механизм должен преодолеть инерцию и трение покоя, напряжение, которое требуется для запуска вентилятора, превышает то напряжение, которое требуется для поддержания вращения.

Задание 45. Соберите схему по указанной иллюстрации. Используя цифровой осциллограф, определите частоту импульсов (параметр «Freq.»). Далее определите частоту вращения вентилятора в оборотах в минуту. Изменяя потенциометром скорость вращения вентилятора, определите частоту вращения для выбранных вами положений потенциометра. Обсудите полученные результаты.


Мы можем анализировать параметры полученного сигнала, выдвигать гипотезы, делать предположения, расчеты и выводы. Это первый уровень познания окружающего мира.
Однако у вас могло возникнуть естественное желание автоматизировать эту задачу.
В следующей главе вы познакомитесь с программным обеспечением, которое позволит захватывать сигналы, проводить их анализ и преобразования, и, конечно, представить новый выходной сигнал, новый результат. Это уже следующий уровень — уровень преобразований.

2.20. Зачет №1
Выполните небольшую зачетную работу.

Задание 46 (теоретическая часть). Дайте развернутый ответ на следующие вопросы:
1. Чем отличаются виртуальные измерительные приборы от традиционных?
2. В чем преимущества и недостатки виртуальных приборов?
3. Что входит в состав измерительного комплекса на базе ком-пьютерной техники?
4. С какими трудностями вы столкнулись, используя этот при-бор для измерения физических величин?

Задание 47 (практическая часть). Самостоятельно исследуйте тему «Пьезоизлучатель звука». Соберите указанную схему. Подключите функциональный генератор и осциллограф. Исследуйте работу схемы. Представьте полученные вами результаты в максимально интересной и динамичной форме.



Задание 48 (исследовательская часть). Создайте электрическую цепь для демонстрации работы резистивного датчика силы.

Тензорезистивный датчик силы (Force-Sence Resistor) уменьшает свое сопротивление, когда есть увеличение силы, приложенной к круглой активной об-ласти (12,7 мм в диаметре), что позволяет определить силу или давление. Его конструкция из толстой полимерной пленки оптимизирована для использования в сенсорном управлении электронными устройствами, а также для определения массы от нескольких граммов до 10 кг.
 



... продолжение...