......................... Juhendaja: Töö sooritatud: 2009 Aruanne esitatud: 2009 Aruanne tagastatud: ...........2009 Aruanne kaitstud: .............2009 Juhendaja allkiri............................. Töö eesmärk: 1. Õppida kasutama signaaligeneraatorit mitmesuguse kujuga signaalide tekitamiseks: · perioodilised moduleerimata signaalid · moduleeritud signaalid · impulsssignaalid · erikujulised signaalid 2. Õppida kasutama numbrilist ostsillograafi signaali vaatlemiseks ja tema parameetrite määramiseks. Kasutatud seadmed: 1) signaaligeneraator HP33120A 2) ostsillograaf HP54602 Töö käik: 1. Genereerisime siinussignaali: sagedus 2 kHz pinge 1,5 Vrms Määrasime ostsillograafi ekraanilt kursoreid kasutades: Uamp = 4,250 V f = 2,0 kHz T = 500 s 2. Genereerisime ristküliksignaali: sagedus 500 Hz pinge 0,85 Vpp täitetegur 30% (harvendus) Mõõtsime: Uamp = 828,1 mV fkordus = 500 Hz tnelinurk = 600 s 3
pulgale. Kasutusel on RS-232C ühenduskaabel koos klemmplaadiga. 3. Töö käik 3.1 Sümboli edastamine RS-232C liidesel Joonis 1: Ühenduste skeem klemmplaadil Ühendasime arvuti järjestikliidese väljundisse pikenduskaabli abil klemmplaadi. Klemmplaadil ühendasime omavahel juhtmetega Rx ja Tx klemmid (vaata joonis 1) Seejärel käivitasime arvutis programmi Tera Term ja veendusime, et ekraanile ilmub klaviatuuril trükitu. Mõõtmiseks ühendasime ostsillograafi mõõteotsiku klemmplaadil klemme Rx ja Tx ühendava juhtme külge. Ostsillograafi maandusjuhtme aga klemmplaadi klemmi kirjaga G külge. Pärast ostsillograafil seadistamist ("CH1 menu" ja "Coupling DC" ning vertikaal 1 ruut=....mV, horisontaal 1 ruut=....µs.), seadistasime ka programmis Tera Term järjestikpordi seaded(menüü Setup --> Serial Port) selliselt, et edastuskiirus oleks 300 bit/s, andmebittide arv 7, paarsuskontroll Even, stop-bittide arv 2.
xx.2011 Aruanne tagastatud: ............................................ Aruanne kaitstud: .............................................. ...................................... Töö eesmärk: 1. Õppida kasutama signaaligeneraatorit mitmesuguse kujuga signaalide tekitamiseks: perioodilised moduleerimata signaalid, moduleeritud signaalid, impulss-signaalid, erikujulised signaalid. 2. Õppida kasutama numbrilist ostsillograafi signaali vaatlemiseks ja tema parameetrite määramiseks. Kasutatavad seadmed: 1.) signaaligeneraator HP33120A 2.) ostsillograaf HP54602B 3.) ühendusjuhtmed Töö käik: 1. Genereerisime siinussignaal: sagedus fg = 2 kHz ± 0,001 mHz pinge ug = 1,5 Vrms ± 0,015 Vrms Määrasime ostsillograafi ekraanilt signaali: Amplituud A = 2,094 V ± 0,101 V Sagedus f = 2,0 kHz ± 0,2 Hz Periood T = 500,0 µs ± 0,05 µs 2. Genereerisime ristküliksignaal: sagedus fg = 500 Hz ± 0,05 mHz
mis koosneb induktiivpoolist L, kondensaatorist C ning ostsillograaf. ja aktiivtakistist R. Skeem Töö käik. 1. Protokollige mõõteriistade andmed. 2. Koostage skeem vastavalt joonisele, kasutades juhendaja poolt antud L, C ja R s väärtusi (Rs on takistussalve näit). 3. Paluge juhendajal kontrollida ühenduste õigsust. 4. Reguleerige ostsillograafi nupud asenditesse, mis vastavad töö juures olevale juhendile. 5. Lülitage ostsillograaf sisse ja oodake, kuni ekraanile ilmub kujutis (ilma impulssgeneraatori signaalita on selleks sirgjoon). 6. Lülitage sisse impulssgeneraator (asub stendis ostsillograafist vasakul). 7. Saavutage ostsillograafi sünkronisatsiooniseadme abil ekraanil seisev kujutis sumbuvatest võnkumistest. Laotuskiiruse astmelise muutmise nupu abil tekitage
kusjuures suurus q (t)= q (0)⋅e−β t iseloomustab laengu võnkeamplituudi vähenemist ajas. Kuna laeng ja pinge kondensaatoril on omavahel seotud [q(t)=Cu(t)], siis võngub pinge kondensaatoril lahendile (3) vastava järgmise valemi järgi: uC (t) =UC (0)e−β tcos(ωt +α) kus pingeamplituudi vähenemist ajas kirjeldab suurus U (t)=U (0)⋅e−βt CC (joonis 10.2b). Pingevõnkumisi saab uurida ostsillograafi abil. Vaatleme nüüd võrrandi (2) lahendit (3) juhul, kui β = 0 (R = 0) . Sel korral toimuvad võnkumised maksimaalse ringsagedusega ω = ω0 ja tegemist on vabade sumbumatute e omavõnkumistega ( ω0 on omavõnkeringsagedus). 2) Kui β = ω0 , siis on diferentsiaalvõrrandil (2) järgmine üldlahend: q(t) = e − β t ( A + B t ) kus A ja B on ülesande algtingimustest (võnkumiste esilekutsumise viisist) leitavad konstandid. Funktsioon (6) ei kirjelda võnkumisi
U1 =3,010±0,035V U 2 =3,029 0,079V Nelinurksignaal f=5000Hz U1=3,432 V (Ue) U2= 3,760 V (Um) Um = Ue 2 Ukesk = Um * 2 / Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um / 2 ) / (Um * 2 / ) = / 2 2 = 1,1107 U2=U1*K U 2 = 3, 432g1,1107 = 3,81V Tulemused langevad enam-vähem kokku. 2.Vahelduvpinge jälgimine Siinuseline signaal f=5000Hz U1= 3,026 V U = U1 g 2 = 4, 279V U2= 3,000 V Ostsillograafil jaotisi j = 2,1 Ostsillograafi võimendus v = 10 Ostsillograafi jaotise väärtus t = 0,2 V Uo = j * v * t = 2,1 * 10 * 0,2 = 4,2 V U ja Uo langevad enam-vähem kokku. Signaali periood T = 4 * 50 µs = 200 µs Signaali sagedus fo = 1 / 200 µs = 0,005 MHz = 5,00 kHz Nelinurksignaal Signaali ulatus: Upp = 3,5 * 0,2 V * 4 = 2,8 V Signaali periood: T = 4 * 50 µs = 200 µs 3.Voolusignaali mõõtmine f=5000Hz I=1,1053 mA U=2,99 V Pingelang Ua= 110,4 mV RA = U A / I I = U / (RA + Z)
Nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K Seega arvutuslikult U2 = 3,644 * 1,1107 = 4,047 V Tulemus langeb enam-vähem mõõtmisel saadud U2 väärtusega kokku. Vahelduvpinge jälgimine Skeem: U1 U2 G V1 V2 Osts. Siinuseline signaal (f = 5 kHz): U1 = 3,028 V U2 = 3,000 V U = U1 2 = 3,028 * 2 = 4,282 V Ostsillograafil jaotisi: j = 2,1 Ostsillograafi võimendus: v = 10 Ostsillograafi jaotise väärtus: t = 0,2 V Uo = j * v * t = 2,1 * 10 * 0,2 = 4,2 V U ja Uo langevad mõõtmise täpsuse piirides enam-vähem kokku. Signaali periood T = 4 * 50 µs = 200 µs Signaali sagedus fo = 1 / 200 µs = 0,005 MHz = 5,00 kHz Ostsillograafiga mõõdetud sagedus langeb kokku eelnevalt mõõdetutega. Nelinurksignaal (f = 10 kHz): Signaali ulatus: Upp = 3,5 * 0,2 V * 4 = 2,8 V Signaali periood: T = 4 * 50 µs = 200 µs Voolusignaali mõõtmine Skeem: U
Seega arvutuslikult U2 = 3,790 * 1,1107 = 4,209 V Tulemuse ja mõõdetud suuruse vahe on 0,419V, mis on vigadest suurem. 2. Vahelduvpinge jälgimine Skeem: U 1 U 2 G V 1 V 2 O Siinuseline signaal (f = 2 kHz): U = 3,001 V U = 3,001 2 = 4,24V Ostsillograafil jaotisi: j = 2,1 Ostsillograafi võimendus: v = 10 Ostsillograafi jaotise väärtus: t = 0,2 V Uo = j * v * t = 2,1 * 10 * 0,2 = 4,2 V U ja Uo langevad mõõtmise täpsuse piirides enamvähem kokku. Signaali periood T = 5,1 * 20 µs = 50 µs Signaali sagedus fo = 1 / 50 µs = 2 kHz Ostsillograafiga mõõdetud sagedus langeb kokku generaatori väljundsagedusega. Nelinurk signaal (f = 2 kHz): Signaali ulatus: Upp = 3,5 * 0,2 V * 10 = 7 V Signaali periood: T = 2,5 * 20 µs = 50 µs 3. Voolusignaali mõõtmine Skeem:
Um = Ue 2 Ukesk = Um Ue = K * Ukesk K = Ue / Ukesk = (Um/ 2 )/( Um ) = 2 2 = 1,1102 Nelinurksignaali korral kehtib voltmeetrite pingete vahel seos U2 = U1 * K U2 = 3,056 * 1,1102 = 3,392V Seega arvutuslik tulemus sobib mõõdetud tulemusega kümnendiku täpsusega. 2. Vahelduvpinge jälgimine Siinuseline signaal (F = 2 KHz): U1 = 3,032 V U2 = 2,9 V U = U1 2 = 3,032 * 2 = 4,287 V Ostsillograafil jaotisi: j = 2,1 Ostsillograafi võimendus: v = 10 Ostsillograafi jaotise väärtus: t = 0,2 V Uo = j * v * t = 2,1 * 10 * 0,2 = 4,2 V U ja Uo langevad mõõtmise täpsuse piirides enam-vähem kokku. Signaali periood T = 4 * 125 µs = 500 µs Signaali sagedus Fo = 1 / 500 µs = 0,002 MHz = 2,00 KHz Ostsillograafiga mõõdetud sagedus langeb kokku eelnevalt generaatoris määratud signaaliga. Nelinurksignaal (F = 2 KHz): Signaali ulatus: Upp = 4,0 * 0,2 V * 4 = 3,2 V 3. Voolusignaali mõõtmine
laboratoorse töö sooritamiseks on analoogtelefonid vastavalt numbritega 30, ... 43 ja digitaaltelefonid numbritega 70, ... 77. Tööobjektiks on analoogtelefonid TA-68, TA-72 (vms). Signaalide kuju jälgimiseks on ette nähtud ostsillograaf C1-65A ja toonvalimise signaalide spektri määramiseks arvuti komplektis mikrofoniga. Mõõtmisteks on tester (amper-volt-oommeeter e AVO-meeter) ja takistusmagasin. NB! Mõõtetulemuste juures arvestada ostsillograafi mõõteotsiku pingejaguri 1:10 olemasoluga. 3 TÖÖ KÄIK 3.1 Vajalikud ettevalmistused tööks 3.1.1 Tutvuda töökohal oleva tehnilise dokumentatsiooniga. 3.1.2 Veenduda visuaalselt laboratoorses töös kasutatavate seadmete korrasolekus. 3.1.3 Käesoleva töö ajal on meil tegemist liinile ühendatud telefoniaparaadiga. Jälgida tuleb telefonikeskjaama poolt esitatavaid nõudeid - toru hargilt võtmise ja numbrivalimise vahel ei tohi olla liiga pikk ajavahemik, sest siis rakendub
Trafo mähiseid I ja II läbinud voolu poolt põhjustatud magnetvoog indutseerib mähises III elektromotoorjõu, mis tekitab voolu telefonis ja me kuuleme vastasabonendi kõnet. 2. Vooluahel mikrofonist vastasabonenti. 3. Vooluahel mikrofonist kuularini. Subjektiivselt hinnates ei ole tegu just kõige efektiivsema mahasurumise meetodiga. 9. Kõnesignaali hinnangulised parameetrid ja skitseeritud kuju Hääldatavaks täheks oli ,,A" täht. Ostsillograafi ekraanilt hinnates saime kujuneva signaali keskmiseks amplituudiks ja perioodiks vastavalt Uhääle amplituud = 0,2 V Thääle signaali periood = 3,0 ms Hääle sagedus f = 1/Thääle signaali periood f = 1/0,003 = 333 Hz ,,A" tähe kõnesignaali spekter 10. Kokkuvõte ja järeldused Käesolevas töös õppisime tundma telefoniliinile ühendatud telefoniaparaadi erinevaid
põhjustanud sisendsignaalist. Siirdereziimide kirjeldamisel kasutatakse siirdekarakteristikat. Siirdekarakteristika näitab väljunduuruse muutumist ajas hüppeliselt muutunud sisendsignaali korral. Lisaks siirdekarakteristikale kasutatakse siirde uurimiseks ka teisi karakteristikaid, näiteks sageduskarakteristikaid. Eksperimentaalselt saadakse sageduskarakteristika, kui sisendisse anda muutuva sagedusega konstantse suurusega siinussignaal ja ostsillograafi või isekirjutava graaf. Amplituudi sageduskarakteristika (ASK) Üldist Iga reguleerimissüsteem töötab stabiilses reziimis (püsireziimis) või dünaamilises reziimis. Dünaamiline reziim esineb üleminekul ühest püsireziimist teise. Dünaamilist reziimi nimetatakse ka siirdeprotsessiks. Näiteks on mootoril dünaamiline reziim üleminekul ühelt püsikiiruselt teisele. See sõltub süsteemi (või ühe elemendi) omadustest ja muutust põhjustanud sisendsignaalist.
56 V = 0,02 ms = 28000 V/s 2 * f *Um = 30650 V/s (arvutuslikult) 3. Impulss-signaalide jälgimine = 96.0ns = 98,0 ns 4.Ühekordsete protsesside jälgimine ja mõõtmine Võnkesagedus: T= 46.80 ms Signaali võnkesagedus f = (1/T)= 21.37 Hz Kolm järjestikust maksimaalset amplituudi sumbuval signaalil: Umax1 = 1,03 V Umax2 = 0,73 V Umax3 = 0,41 V Sumbuvustegur : = = 1,41 x = 1,03 * 5. Signaalid RS232 liideses. COM1 väljundsignaal ostsillograafi sisendile. "l" signaali ASCII koodis 0011011 Sümbol väljastatakse noorem bit ees ja "1" on low-pinge. Amplituud =21,56 (V) = 0,10 ms
Side labor 1 Telefoni analoogliides aruanne Töö tegijate nimed: Kerly Klee1 Töö tegemise kuupäev: Mon Oct 9 17:41:15 2017 1. Analoogliidese parameetrite mõõtmine Terminalseadme seisund U1 [V] U2 [V] U3 [V] Rahuseisund 55 55 0 Hõiveseisund 10 8 2 Valimistooni kestus: 8s. Aruande vormistamisel tuleb teha arvutused: Leida vool, mis läbib terminalseadet tema mõlemates seisundites ja selgitada tulemusi. Rahuseisundi vool: I=U/R, I=0/50, I=0A, voolu tugevus on 0 kuna liin pole kasutusel ja pingelaengut pole. Hõiveseisundi vool: I=U/R, I=2/50, I=0,04A, kuna liin on kasutusel ja seda läbib laeng. Arvutada telefoniaparaadi takistus ja telefoniliini takistus: Telefoniaparaaditakistus: R= Hõiveseisundi U2/ Hõiveseisundi I, R= 8/0,04= 200 . Telefoniliini takistus: R= (Rahuseisundi U1 Hõiveseinudi U1) / Hõiveseisundi I, R=(55 -10) / 0,04 = 1125 2.1 Valimistooni parameetrite mõõtmine...
signaalide modulatsioon, erinevad kaablid ja üldine elektroonika ja võrkude tundmine. Väga nõrgaks küljeks oli selline temaatika nagu televisiooni tundmine. Oleks vaja mingit ainet, kus väga konkreetselt ja põhjalikult õpitaks televisiooni meetodeid ja põhimõtteid. Osakonna juht oli väga üllatunud, et õppeasutused osutavad sellele väga vähe tähelepanu, eriti telekommunikatsiooni erialal. Praktikal aitasid mind samuti ka ülikoolis tehtud praktilised tööd, ostsillograafi tundmine, elektroonikaskeemide kokkupaneku ja analüüsi oskus, töö aparatuuriga ja mõõtmismääramatuste tundmine. 3.2 Toimetulek Minu ametiks praktikal oli inseneri assistent. Esimesel nädalal ma tutvusin inseneri ja tema kolleegide tööga, vaatasin ja küsisin. Pärast usaldati mulle kaamerate ja projektorite kontroll, paigutamine ja häälestamine. See õnnestus väga kiiresti ja hästi.
U2=±[1,5+0,2*-1]*=±0,05V U1=3,00V ± 0,008V U2=2,94V ± 0,05V b) Nelinurksignaal: U1=3,74 V U2=3,315 V Voltmeeter B7-37 mõõdab signaali mooduli keskväärtust Um, kuid B7-40 signaali efektiivväärtust Ue Signaali keskväärtus Uk. K=Ue/Ukesk=(Um/)/(Um*2/)=/2=1,1107 Um=Ue* Uk==, millest Ue= ning seega U1===2,986 V 2. Vahelduvpinge jälgimine U = 3,00 V Signaali ulatus: 4 jaotust, tundlikkus 2 V/jaotus. Signaali amplituud: 4 * 2 = 8 V Voltmeetri näit oli Ue = 3,00 V, seega ostsillograafi pealt oleks pidanud välja lugema, et signaali amplituud on: U=3,00*=4,2 Ostsillograafiga mõõtmine, siinuspinge Signaali ulatus Vpp= 4 * 2 = 8 V Signaali periood: T = 4,8 * 0,2 = 0,96 ms Signaali sagedus: f = 1/T = 1/0,96*10-3 =1041,6 Hz Ei lange kokku generaatori sagedusega, kuna esines viga mõõtmisel. 3. Voolusignaali mõõtmine I=1,043mA(vool koormusega) U=2,99V (allikapinge) Ua=107,3 mV(pinge ampermeetril) Ra= I= Z===2,763 k
)/ I = (55,2 12,0) / 0,05 = 864 Meie olukorras pingeallika takistus koosneb telefonijaama sisetakistusest ning telefoniliini sisetakistusest, mis jääb meie mõõtmispunkti ning telefonijaama vahele. Kuna meil puudub info nimetatud suuruste kohta, eeldame edasistes arvutustes, et tegemist on ainult liini sisetakistusega ning telefonijaama sisetakistus on 0 Seega eeldame: Rpingeallikas = Rliin = 864 Osa 2 ostsillograafiga Kasutasime digitaalostsillograafi. Ostsillograafi ühendasime mõõteskeemi joonis 2 järgi. . 2.1 Valimistooni parameetrite mõõtmine Valimistoon pinge 318mV periood 2.320ms sagedus 431.0Hz Joonis 3. Valimistoon 2.2 Kõne uurimine Kõne uurimine Vile Vokaal pinge 0.89V 1.39V periood 1.00ms 4.520ms sagedus 1.00kHz 221.2Hz signaali kuju pilt signaali spektri pilt Joonis 4. Kõne, vile Joonis 5. Kõne, vokaal 2.3 Kutsesignaali uurimine
Seega kehtib nelinurksignaali korral voltmeetrite pigete vahel seos: $ # Kontrollin: $ %. Saadud tulemus erineb väga vähe mõõtmisel saadud tulemusest. 2. Vahelduvpinge jälgimine Siinuseline signaal f= 2kHz Signaali ulatus: 4 jaotust, tundlikkus 2V/jaotus periood T = 5 jaotust, tundlikkus 0,2 ms/jaotus ostsillograafi võimendus: 0,5 Amplituud: Y Y # Voltmeeter näitab aga 3 V, sest voltmeeter näitab efektiivväärtust. Kahe suuruse vahel kehtib seos: J # JJ IJ Y % Tulemus langeb peaaegu kokku voltmeetri näiduga.
tabelist 1 Individuaalülesanne Lähteandmed: Amplituud A: 10V Võnkesagedus f: 900Hz Faas : 0 Signaali kuju leidmine: y = A*sin(*t+) Leian ringsageduse: = 2f = 2*900 = 1800 rad/s y = 10*sin(1800*t+0) Kokkuvõte ja järeldused Antud labori raames mõõtsin analoogliidese parameetreid (pinge, vool, takistus) rahu- ja hõiveseisundis. Selgus, et rahuseisundis terminalseadmes voolu ei ole. Hõiveseisundi korral läbib terminalseadet vool tugevusega 0.0516 A. Kasutades ostsillograafi, mõõtsin valimistooni, vile, vokaali ja kutsesignaali pinge amplituudi, perioodi ja sagedust. Selgus ka, et erinevatele tööreziimidele vastavad erinevate parameetritega signaalid.
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Automaatikainstituut Rauno Kaasik 093581 Signaalide mõõteseadmed Labor 2. Aines ISS0050 Môôtmine Juhendaja: Rein Jõers Brigaadis: Rauno Kaasik Esitatud: Kaitstud: Tallinn 2010 Töö eesmärk Tutvuda üldotstarbeliste signaali mõõtevahenditega: multimeetri, fasomeetri, ostsillograafi ja generaatoriga. Ühendada mõõteriistu skeemi ja hinnata mõõtevigasid. Kasutatud seadmed Generaator G3-112, Multimeetrid B7-37 ja B7-40, Ostsillograaf C1-83, Faseomeeter F2-34, ühenduskaablid. Töö käik 1. Vahelduvpinge, f=2000 Hz, 3 V V1 multimeeter B7-40 V2 multimeeter B7-37 Vali voltmeetritel sobivad mõõtepiirkonnad kus mõõtetäpsus on kõige suurem, või lülita sisse piirkonna automaatne valik. Automaatse mõõtepiirkonnaga 20V: U1 = 3,005 V [B7-40]
S = ×h = =25 = 0,000025 m Magnetahela keskmine pikkus : l = = × = 36,13 mm = 0,03613m 6. Näidisarvutused ja koondtabel tulemustest Katsekeha nr1. Raud Primaarvoolu tipuväärtus : = 0,047 A Maksimaalne magnetväljatugevus katsekehas: 222,6 Maksimaalse magnetilise induktsiooni tipuväärtus: Vastavad mastaabid ostsillograafi ekraanil: Erikadu p, arvutatud hüsteerissilmuse pindala järgi: Koertsiivjõud kui B=0 Erikadusid võib ka arvutada lihtsustatud kujul, kus hüsteerissilmus asendatakse ristkülikuga Tabel . Tulemuste koondtabel Katsekeha nr. 1 Katsekeha nr. 2 Nimetus, valem (Raud) (Ferriid)Katsekeha nr. 3 (Ferriid) Magnetväljatugevus
)/ I = (54,8 11,6) / 0,05 = 864 Meie olukorras pingeallika takistus koosneb telefonijaama sisetakistusest ning telefoniliini sisetakistusest, mis jääb meie mõõtmispunkti ning telefonijaama vahele. Kuna meil puudub info nimetatud suuruste kohta, eeldame edasistes arvutustes, et tegemist on ainult liini sisetakistusega ning telefonijaama sisetakistus on 0 Seega eeldame: Rpingeallikas = Rliin = 864 Osa 2 ostsillograafiga Kasutasime digitaalostsillograafi. Ostsillograafi ühendasime mõõteskeemi joonis 2 järgi. . R liin = 894 oomi Valimistoon Katse 1 Katse 2 Katse 3 Katse 4 Katse 5 Rvalimistoon kaob [k] 5.992 5.930 5.970 5.950 5.960 Rvalimistoon tagasi [k] 5.990 5.928 5.950 5.940 5.950 Keskväärtus: R kesk.kaob = (5992 + 5930 + 5970 + 5950 + 5960)/5 = 29802 / 5 = 5960,4 oomi R kesk.tuleb = (5990 + 5928 + 5950 + 5940 + 5950)/5 = 29758/ 5 = 5951,6 oomi R kesk = (R kesk.kaob + R kesk.tuleb)/2 = 5956 oomi Hajuvus skaob=2,1 stagasi=2,1
annaabi.ee 
