Система моделювання Electronics Workbench (стр. 5 из 10)
Вихідна напруга розглянутого джерела описується поліномом наступного виду:
Y=A+B*V1+C*V2+D*V3+E(V1)2+F*V1*V2+G*V1*V2+H(V2)+I*V1*V2+J(V3)2+K*V1*V2*V3 (3.3)
Коефіцієнти полінома задаються за допомогою вікна(мал.3.15)
Мал.3.15. Значення параметрів поліномінального джерела для піднесення V1 до другого степеня.
Контрольні питання і завдання
1- Мається джерело напруги 10 В с внутрішнім опором 10 МОм і навантаженням, що змінюється в межах від 10 до 100 Ом. Чи можна таке джерело назвати генератором струму?
2- Проведіть розрахунок вираження, що складається, (3.1) при Um = 2 В и порівняйте отримані результати з даними мал. 3.7.
3. Формула (3.3) отримана шляхом зіставлення даних на мал. 3.14 і значень коефіцієнтів полінома в діалоговому вікні джерела для кожної схеми. Проведіть такий порівняльний аналіз самостійно. Яким іншим, більш простим способом можна одержати формулу (3.3)?
3. Керуючись формулою (3.3), досліджуйте можливі варіанти зведення постійної напруги 3 В в кубічний ступінь, у четвертий і п'ятий ступінь на базі одного поліноміального джерела. Складіть схеми пристроїв і перевірте їхню працездатність.
Складіть схему для дослідження спектрального складу AM- і ЧМ-сигналів.
Результати моделювання зіставте з розрахунковими по формулах (3.2) і (3.2а).
6. Як відомо, потужність у ланцюзі постійного струму визначається за формулою: W = VI = V2/R- Для створення моделі найпростішого ватметра, що реалізує цю I формулу, використовуйте поліноміальне джерело, а в якості що показує I приладу — амперметр W, включений послідовно з навантаженням R = 100 Ом. I
7. Ознайомтеся з утворювачами математичних функцій з використанням керованих джерел (схемний файл math.ca4).
3.2 Індикаторні прилади
Індикаторні прилади програми EWB 3.1 показані на мал. 3.16.
Вольтметри й амперметри забезпечують відлік вимірюваної величини з точністю до третього знака (у EWB 5.0 — до четвертого). Параметри приладів задаються в діалоговому вікні (для вольтметра — на мал. 3.17). У поле першого параметра задається вхідний опір вольтметра, у поле другого — режим виміру постійного (DC) або перемінного (АС) струму. Діалогове вікно для амперметра — аналогічне розглянутому з тією лише різницею, що перший параметр — це внутрішній опір амперметра, що значно менше вхідного опору вольтметра.Негативна клема для підключення цих приладів позначена широкої I чорною смугою і може бути розміщена на будь-якій грані іконки при обертанні зображення компонента (обертання виконується натисканням комбінації клавіш Ctrl + R).
Мал.3.16. Індикаторні прилади.
Мал.3.17. Вікно установки параметрів вольтметра.
7-сегментний цифровий індикатор — модель широко використовуваних у цифровій техніці алфавітно-цифрових індикаторів. Параметри індикатора задаються в діалоговому вікні (мал. 3.18), у якому перший параметр — максимальне значення вхідної напруги, другий — його мінімальне значення, третій і четвертий параметри — час затримки переключення при переході від низького (мінімального) рівня вхідної напруги до верхнього (максимальному) і навпаки, п'ятий пари* метр — гранична вхідна напруга, при якому починається світіння. Вітчизняними аналогами таких приладів є індикатори типу АЛС, ЗЛС і ін.
Чотирьохвхідний індикатор відрізняється від розглянутого наявністю вбудованого дешифратора, що дозволяє підключати його безпосередньо до виходів двійково-десяткових лічильників з кодом 8-4-2-1. Правий висновок такого індикатора - молодший або нульовий розряд, при його активізації на індикаторі висвічується 1. Лівий висновок індикатора — старший або третій розряд, при його активізації відображається цифра 8. Якщо сигнал логічної одиниці подати на усі входи індикатора, то буде відображатися буква F, що позначає в шістнатцятірковій системі числення десяткове число 15 (сума чисел 8, 4, 2 і 1). При всіх можливих комбінаціях вхідних сигналів на індикаторі можна відображати числа 0...9 і букви А, У, З, D, Е и F. Вітчизняними аналогами таких приладів є індикатори типу 490ИП1, 490ИП2 з тією відмінністю, що вони можуть відображати тільки цифри .
Світлодіод — параметри цього індикатора будуть описані при розгляді напівпровідникових діодів.
Мал.3.18. Вікно установки параметрів 7-сегментного індикатора
Мал.3.19. Вікно установки параметрів звукової сигналізації.
Мал.3.20. Вікно установки параметрів лампи розжарення.
Запобіжник — модель плавкого запобіжника, спрацьовування якого при заданому струмі супроводжується проваллям на його значку зиґзаґоподібної перемички між вихідними затискачами.
Логічний пробник — характеризується напругою спрацьовування 2,4 В, що відповідає мінімальному значенню сигналу логічної одиниці цифрових Із ТТЛ-серії (з живленням +5 В). Спрацьовування супроводжується червоним або синім світінням.
Звукова сигналізація (зумер) — параметри задаються в діалоговому вікні (3.19), у якому перший параметр — частота сигналу, подаваного на гучномовець комп'ютера, два інших — напруга і струм спрацьовування.
Лампа розжарення характеризується потужністю і номінальною напругою_(3.20). Напруга, при якому лампочка запалюється, приблизно дорівнює половині номінального. При напрузі, що перевищує номінальне на невелику величину, лампочка перегоряє і ланцюг обривається, тобто цей компонент може бути використаний також як запобіжник, що спрацьовує при заданих значеннях напруги і струму, рівного відношенню потужності до напруги.
Десятисегментний індикатор містить лінійку з десяти незалежних індикаторів, параметри яких встановлюються в діалоговому вікні (мал. 3.21), де перший параметр — напруга спрацьовування, другий і третій — номінальний і мінімальний струм. Вітчизняними аналогами цього індикатора є так називаємі шкальні індикатори типу ЗЛС317, ЗЛС343А, ЗЛС362 і ін. [36].
Мал.3.21. Вікно установки параметрів 10-сегментного індикатора.
Мал.3.22. Схема включення десятисегментного індикатора.
Приклад використання 10-сегментного індикатора приведений на мал. 3.22. Ця схема в трохи зміненому виді запозичена з каталогу готових схем програми EWB. Вона містить 10 компараторів напруги на ОУ (див. роздягнув 10.7). На один вхід кожного ОУ подається опорна напруга, формоване джерел напруги Uo і дільником на резисторах R1...R11. Другі входи всіх ОУ об’єднані і підключені до виходу функціонального генератора, використовуваного в режимі синусоїдальних або трикутних коливань з постійною складовою. Амплітуда вихідного сигналу вибирається рівною Uo/2, частота — близько 1 Гц. Виходи ОУ підключені до сегментів індикатора, додаткові резистори R12...R21 служать для установки струму через кожен сегмент.
Після включення джерела харчування (початок моделювання) вихідна напруга функціонального генератора порівнюється з опорним. Це приводить до послідовного спрацьовування компараторів, що фіксується індикатором і візуально сприймається в такий же спосіб, як і індикація рівня в аудіосистемах (безупинно і синхронно з рівнем голосності світіння, що переміщається по довжині індикатора,).
Принцип роботи розглянутої схеми використаний в іншому десятисегментного індикаторі (мал. 3.16), у якого всього два висновки. Параметри індикатора задаються в діалоговому вікні (мал. 3.23), у якому перший параметр визначає напруга спрацьовування першого (нижнього) сегмента, другий — напруга спрацьовування верхнього (десятого) сегмента. Для визначення напруги спрацьовування інших сегментів можна скористатися простою схемою, що складається з послідовно включених індикатора і джерела постійної напруги. Змінюючи напругу джерела, неважко визначити напруга спрацьовування кожного сегмента візуальним контролем за його світінням.
Мал.3.23. Установка параметрів 10-сегментного індикатора.
Контрольні питання і завдання
1. Визначите напруги спрацьовування кожного сегмента 10-сегментного індикатора при вихідних даних, зазначених на мал. 3.23. Встановіть характер залежності напруги спрацьовування від номера сегмента.
2. Використовуючи схему на мал. 3.24, визначите струм I, при якому лампочка L перегоряє при різних значеннях припустимої потужності.
Мал.3.23. Застосування лампи розжарення в якості запобіжника.
3- Складіть схему з джерела постійної напруги і логічного пробника. Змінюючи напругу джерела, встановіть напругу спрацьовування пробника з точністю до десятих часток вольта.
4- Складіть схему, що складається зі звукового сигналізатора (зумера), джерела постійної напруги, резистора, амперметра і вольтметра. Переконаєтеся в правильності спрацьовування звукової сигналізації при встановлених у діалоговому вікні значеннях струму і напруги спрацьовування.
5.Яка кількість амперметрів і вольтметрів можна використовувати в моделюємій схемі?
6. Проведіть випробування семисегментного індикатора (схемний файл 7segdemo.ca4).
7. Практична конструкція запобіжників являє собою найчастіше трубчастий скляний або керамічний корпус з металевими ковпачками-клемами на торцях, до яких припаюється протягнена в порожнині корпуса тонкий дріт, матеріал і діаметр якої визначає струм плавлення. При діаметрі d = 0,02...0,2 мм струм плавлення визначається формулою I = (d - 0,005)/k, [А], у якій коефіцієнт до = 0,034 — для міді; 0,05 — для латуні; 0,07 — для константану; 0,127 — для заліза [45]. Для більш товстих провідників струм плавлення I = m(d3)1/2, [А], де m = 80 — для міді; 24,6 — для заліза; 12,8 — для олова. Оскільки розплавлювання супроводжується своєрідним вибухом і розбризкуванням розплавленого металу, то зі збільшенням струму і відповідно діаметра проводу діаметр захисного трубчастого корпуса збільшується для запобігання його руйнування. Розрахуйте струм плавлення мідних дротів діаметрами 1,3;2,2;3;4,5;7і10 мм.