2015-05-14
684
Ознакомиться с описанием установки.
Сделать внешний осмотр и проверить правильность соединения отдельных блоков установки.
Включить установку в сеть. Привести в рабочие (утопленное) положение клавиши «направление» и «скорость» на лицевой панели измерительного пульта.
Проверить работоспособность и правильность настройки всех измерительных каналов. Для этого поставьте тумблер «контроль», расположенный на задней панели измерительного пульта в положение «вкл».
Проверить канал измерения максимальной скорости: нажать кнопку сброса на электромеханическом счетчике, рукоятку «средняя скорость» повернуть на отметку «10» до упора. Через некоторое время часовой механизм замкнет ключ К (рис. 5) и на счетчик через масштабный делитель будут поступать импульсы от мультивибратора блока контроля. Через 10 минут рукоятка «средняя скорость» повернется в положение «0» и ключ К разомкнется. Взяв отсчет по счетчику, разделите его на 10. Полученное значение соответствует значению средней скорости в метрах в секунду.
Снять и записать отсчет по указателю VМГН (по шкале «0-60») при включенном канале мгновенной скорости (кнопка «скорость» утоплена). Сравнить вычисленное в п. 5 значение 
с отмеченным значением VМГН. Если разность -VМГН 
|0,25‑0,025VМГН|, то регулятором «контроль скорости» откорректировать показания VМГН до изменения знака этого неравенства.
7. Снять и записать отсчет по указателю направления при включенном канале измерения направления (кнопка «направление» утоплена). Отсчет должен составлять 360±20. Если показания выходят за рамки этого интервала, то регулятором «контроль направления» вывести стрелку регулятора на отметку 3600.
Предостережение: постоянная времени измерительной цепи канала направления составляет 15-20 секунд, поэтому отсчет по указателю следует брать через 1.5 - 2 минуты после включения или регулировки.
8. Перевести прибор из режима «контроль» в режим «измерения». С помощью имеющегося в лаборатории двухканального осциллографа снять эпюры напряжения в узловых точках электрической схемы. Для этого, с учебной целью электрическая схема прибора помещена на верхнюю панель прибора, а клеммы 1 -11 соединены с соответствующими точками монтажной схемы прибора. В корпус датчика вмонтирован имитатор скорости ветра, представляющий собой электромотор постоянного тока, питающийся от выпрямителя.
Вывести рукоятку регулировки напряжения выпрямителя против часовой стрелки в крайнее положение. Соединить выход выпрямителя с кабелем питания электромотора. Включить выпрямитель, поставив левую рукоятку на лицевой панели в положение «вкл». Медленно вращая рукоятку регулировки напряжения, добиться устойчивого вращения винта датчика (рекомендуется подать напряжение около 15 вольт).
Внимание! Подавать на электромотор напряжение более 25 вольт категорически запрещается во избежание выхода из строя электромотора!
Поставить тумблер «контрол ь» на пульте прибора М - 63М в положение «вкл», и провести измерение средней и мгновенной скорости ветра при вращающимся винте. Записать показания.
8.1. Включить осциллограф. Проверить подключение корпуса осциллографа к клемме «5» (земля) на верхней панели анеморумбометра. После этого приступайте к снятию эпюр напряжения. Подайте на первый канал осциллографа напряжение с клеммы «1» (вход формирователя опорной серии), а на 2-й - с клеммы «2» (выход формирователя). При этом нижние рукоятки усилителей обоих каналов (V/дел) рекомендуется установить в положение 0.5, а верхние до уровня, соответствующего высоте импульсов 0.5 - 1 деление. Рукоятку развертки (время/дел.) установить в положение 20 мс (студент может выбрать и другое положение, отвечающее более наглядной картине). Целесообразно производить измерения в ждущем режиме осциллографа.
Зарисуйте пару эпюр. В чем отличие между ними? Объясните его.
8.2. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «2», а на второй - с клеммы «3» (выход формирователя основной серии). Зарисуйте пару эпюр. Затем поверните флюгарку в другое положение. Как изменилось взаимное положение импульсов на экране? Покажите это на рисунке. Найдите положение флюгарки, соответствующее синхронности импульсов. Какому значению по указателю направления соответствует это положение? Запишите это значение.
8.3. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «4» (выход формирователя сдвинутой серии), а на второй с клеммы «3» (выход формирователя основной серии). Зарисуйте эпюры. Объясните взаимное положение импульсов. Поверните флюгарку, наблюдая на экране осциллографа взаимное расположение импульсов. Изменилось ли оно? Объясните результат.
8.4. (*)[1] Определить частоту следования импульсов, пользуясь тем, что время пробега электронным лучом одного деления Вам известно (по рукоятке «время/дел»). Измените скорость вращения винта, подав на электромотор другое напряжение. Как изменилась частота? Измерьте мгновенную скорость и частоту следования импульсов при разной скорости вращения (4-5 значений), постройте график зависимости частоты от мгновенной скорости.
8.5. Замкните ключ К в канале измерения средней скорости, включив часовой механизм. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «2», а на второй - с клеммы «9» (выход третьего триггера масштабного делителя). Рукоятку «время/дел.» поставьте в положение 0.1. Зарисуйте пару эпюр. Объясните различие между ними. Теперь подайте на первый канал напряжение с клеммы «10» (выход масштабного делителя), а на второй – по-прежнему с клеммы «9». Рукоятку «время/дел.» в этом случае рекомендуется поставить в положение 0.5 с. Зарисуйте пару эпюр. Объясните различие между ними. Сопоставьте этот рисунок с предыдущим. Как изменяется частота импульсов на входе («2»), в середине («9») и на выходе («10») масштабного делителя?
8.6. (*) Определите частоту следования импульсов на клеммах 2, 9 и 10 и коэффициент деления масштабного делителя.
8.7. Далее исследуется канал измерения мгновенной скорости. Ручку «время/дел.» снова установить в положение 20 мс и подайте на первый канал напряжение с клеммы «2», а на второй с клеммы «8» (выход триггера). Зарисуйте пару эпюр и объясните различие между ними. Включите кнопку «0 - 30». Как изменилась частота? Объясните ответ.
8.8. (*) По ширине импульса в точке «8» определите время зарядки дозирующего конденсатора. Время развертке луча осциллографа в этом случае следует изменить (подумайте, как?). Измените скорость вращения винта. Изменилось ли время зарядки? Объясните ответ.
8.9. Подайте на осциллограф пару напряжений с клемм «7» и «8» (выходы триггера), зарисуйте эпюры и объясните разницу между ними.
8.10. Теперь исследуйте канал измерения направления. Подайте на первый канал напряжение с клеммы «3», а на второй – с клеммы «11» (выход триггера канала измерения направления). Зарисуйте пару эпюр и объясните различие. Поверните флюгарку, добейтесь срабатывания сигнализатора положения флюгарки - переключения шкал указателя направления. Как изменится картина на экране в этот момент?
8.11. Далее включите блок контроля (переведите тумблер в положение «вкл») и подайте на первый канал осциллографа напряжение с клеммы «3» (выход формирователя основной серии), а на второй - с клеммы «6» (выход с блока контроля). Зарисуйте эпюры напряжения с блока контроля. Теперь выключите блок контроля и зарисуйте эпюры напряжения с формирователя. Объясните разницу в рисунках.
9. (*) Определите частоту импульсов с формирователя основной серии и с блока контроля. Сопоставьте эти частоты с показаниями измерителя мгновенной скорости ветра. Измените скорость вращения винта, снова измерьте частоты и снимите показания скорости. Сохраняется ли пропорциональность между частотой и скоростью?
10. Выключите все каналы анеморумбометра. Выключите все блоки установки - осциллограф, выпрямитель. Уберите свое рабочие место.
11. Составьте отчет о лабораторной работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Почему не работает канал направления, если винт не вращается?
Увеличивается ли частота поступления импульсов в канал средней скорости при замыкании кнопки “0-30”?
Какие функции выполняет масштабный делитель? Чем он отличается от простой масштабной линейки на триггерах?
С какой целью в канале измерения направления ветра предусмотрена подача напряжения на S-вход триггера импульсов либо основной, либо сдвинутой серии?
Как измениться время зарядки дозирующего конденсатора Сд при вращении резистора “контроль скорости”?
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Стернзат М.С. метеорологические приборы и измерения. Л.: Гидрометеоиздат. – 1976 г. 392с.
2. Григоров Н.О., Саенко А.Г., Восканян К.Л. Методы и средства гидрометеорологических измерений. Метеорологические приборы. С-Пб, РГГМУ, 2012. – 306 с.
3. Капустин А.В., Сторожук Н.Л. Технические средства гидрометеорологической службы. С-Пб, КОМЕТЕХ, 2005. – 283 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР
Блокинг-генератор является широко употребляемым элементом электроники. Поскольку импульсатор, применяемый в анеморумбометре М-63 является модернизованным блокинг-генератором, рассмотрим принцип его действия.
Принципиальная схема блокинг-генератора изображена на рис. 9.
 |
Задающим элементом блокинг-генератора является колебательный контур L2-С, включенный в базовую цепь транзистора VT. Возникающие в контуре гармонические колебания усиливаются транзистором. Следовательно, в коллекторной цепи транзистора (положительный полюс источника питания – L1+L2 – коллектор – эмиттер - R2 – общий провод) возникают колебания тока той же частоты. Особенностью блокинг-генератора является то обстоятельство, что катушка L1 соединена трансформаторной положительной связью с катушкой L3 колебательного контура. Таким образом, в контуре поддерживаются незатухающие колебания. Частота этих колебаний зависит от параметров контура и равна 1/(LC)-0,5. Следовательно, на резисторе R2, выполняющем функцию нагрузки транзистора, создаются колебания напряжения той же частоты, которые снимаются с резистора на выход генератора. Подчеркнем, что обратная связь (L1+L2) – L3 должна быть положительной, что достигается соответствующим включением L1+L2 в цепь. При обратном включении (перемене местами выводов катушки) обратная связь становится отрицательной, и, следовательно, блокинг-генератор не работает.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
