Электронные генераторы и измерительные приборы

Реферат

Данная тема реферата, а именно «Электронные генераторы и измерительные приборы» важна для моей профессии, а также актуальна на сегодняшний день.

Электронные генераторы применяются в радиовещании, медицине, радиолокации, входят в состав аналого-цифровых преобразователей, микропроцессорных систем и т. д. То есть тема реферата на прямую связана с жизнью человека и с множеством профессий, что делает ее важной и актуальной.

Средства электрических измерений широко применяются в энергетике, связи, промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, а также в быту — для учёта потребляемой электроэнергии. Используя специальные датчики для преобразования неэлектрических величин в электрические, электроизмерительные приборы можно использовать для измерения самых разных физических величин, что ещё больше расширяет диапазон их применения.

генератор напряжение колебательный пилообразный

1. Электронные генераторы

Электронный генератор — это устройство, преобразующее электрическую энергию источника постоянного тока в энергию незатухающих электрических колебаний заданной формы и частоты.

Электронные генераторы применяются в радиовещании, медицине, радиолокации, входят в состав аналого-цифровых преобразователей, микропроцессорных систем и т. д.

Классификация электронных генераторов:

1) по форме выходных сигналов:

  • синусоидальных сигналов;
  • сигналов прямоугольной формы (мультивибраторы);
  • сигналов линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) или их еще называют генераторами пилообразного напряжения;
  • сигналов специальной формы.

2) по частоте генерируемых колебаний (условно):

  • низкой частоты (до 100 кГц);
  • высокой частоты (свыше 100 кГц).

3) по способу возбуждения:

  • с независимым (внешним) возбуждением;
  • с самовозбуждением (автогенераторы).

Свойства электронных генераторов различны и зависят от их назначения.

Большинство электронных генераторов работает за счет обратной связи.

Принцип действия

Принцип действия электрического генератора основан на взаимодействии проводника и магнитного поля, в котором он движется. Как всегда приводится классический пример с рамкой в магнитном поле. Когда рамка вращается, её пересекают линии магнитной индукции, при этом в рамке образовывается электродвижущая сила. Эта ЭДС заставляет ток течь по рамке и с помощью контактных колец попадать во внешнюю цепь. Примерно так устроен простейший электрический генератор.

22 стр., 10568 слов

Автоматизация процедуры включения синхронного генератора на параллельную ...

... более сложно обеспечить его подключение. Идеальным условием включения синхронного генератора на параллельную работу с энергосистемой является равенство напряжений и частот машины и системы, а также совпадение фаз напряжений ... выключателя замыкались в момент, когда угол δ = 0, автоматический синхронизатор должен создавать сигнал управления или с опережением по времени tоп, или с опережением по углу ...

Рисунок 1 — Структурная схема генератора

Схемы электронных генераторов (рисунок 1) строятся по тем же схемам, что и усилители, только у генераторов нет источника входного сигнала, его заменяет сигнал положительной обратной связи (ПОС).

Обратная связь — это передача части выходного сигнала во входную цепь. Необходимая форма сигнала обеспечивается структурой цепи обратной связи. Для задания частоты колебаний цепи ОС строятся на LC или RC-цепях (частоту определяет время перезаряда конденсатора).

Сигнал, сформированный в цепи ПОС, поступает на вход усилителя, усиливается в К раз и поступает на выход. При этом часть сигнала с выхода возвращается на вход через цепь ПОС, где ослабляется в К раз, что позволят поддерживать постоянную амплитуду выходного сигнала генератора.

Генераторы с независимым внешним возбуждением (избирательные усилители) являются усилителями мощности с соответствующим частным диапазоном, на вход которых подаётся электрический сигнал от автогенератора. Т.е. происходит усиление только определенной полосы частот.

Электронные генераторы используют колебания свободных электронов или ионов, находящихся между электродами лампы.

Электронные генераторы используют колебания свободных электронов или ионов, находящихся между электродами лампы. Частота колебаний этих генераторов зависит от времени пролета электронов или ионов между определенными точками в лампе, которое в свою очередь зависит от величины приложенного напряжения и напряженности магнитного поля. Колебательная система в таком генераторе обеспечивает синфазность колебаний всех электронов.

Электронные генераторы применяют для получения переменных токов высокой и повышенной частоты. Для высоких напряжений применяют преимущественно ламповые генераторы, а для низких напряжений — ламповые и транзисторные генераторы. Электронные генераторы являются устройствами, преобразующими постоянный ток в переменный ток определенной частоты.

Электронные генераторы имеют неоспоримые преимущества перед машинными преобразователями вследствие сравнительной простоты устройства, исключительно широкого диапазона частот колебаний от нескольких периодов в секунду до многих миллионов герц. Они являются основным оборудованием радиотехнических устройств и широко используются также в промышленных установках для нагрева металлических изделий и неметаллических материалов токами высокой частоты.

Рисунок 2- График колебательного процесса в электронном генераторе.| График незатухающих колебаний.

Электронные генераторы подразделяются на пять разновидностей: генераторы основных колебаний с возбудителями на контурах LC; генераторы основных колебаний с возбудителями на контурах RC; гетеродинные) генераторы с ручным управлением; гетеродинные генераторы с качающейся частотой; генераторы с дискретной сеткой ( растром) сигналов образцовых частот.

Электронный генератор представляет собой схему электронного усилителя ( на электронных лампах или на транзисторах) с положительной обратной связью, величина которой равна критическому значению.

Электронный генератор — это устройство, преобразующее электрическую энергию источника постоянного тока в анергию незатухающих электрических колебаний требуемой формы, частоты и мощности.

4 стр., 1616 слов

Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний

... генератора на основе усилителя положительной обратной связью Необходимым и достаточным условием самовозбуждения баланса амплитуд баланса фаз Это условие означает, что колебания ... T Литература [Электронный ресурс]//URL: ... на частоту кварцевого резонатора или частоту, кратную частоте кварцевого резонатора (рис. 11). Рис. 11. LC- генератор с кварцевым резонатором 4. Генераторы ...

Электронные генераторы бывают с внешним и внутренним возбуждением. Генераторы с внешним возбуждением управляются от постороннего источника сигналов, а генераторы с внутренним возбуждением — автогенераторы — возбуждаются самостоятельно. Для объяснения работы любого электронного генератора его структурную схему представляют в виде усилителя и цепи положительной обратной связи. При К [ введение положительной обратной связи увеличивает коэффициент усиления усилителя. Однако если произведение / ( р приближается к единице, положение меняется — на выходе усилителя наблюдаются колебания даже при отсутствии сигнала на входе. Происходит самовозбуждение усилителя — превращение усилителя в генератор. Электронный автогенератор работает следующим образом. Это начальное напряжение усиливается усилителем и через цепь обратной связи в фазе подается на вход усилителя.

Рисунок 3- Примеры выходных напряжений генераторов. а, 5 — периодических, в, г — непериодических.

Электронные генераторы являются традиционным объектом исследования явления синхронизации. Более того, именно возникновение радиосвязи и электроники стимулировало бурное развитие в изучении синхронизации. Широко известно, что если поднести микрофон близко к динамику, то в системе могут возбудиться автоколебания, которые проявляются громким звуком определенной частоты. Эта система содержит все компоненты, присущие электронным генераторам: усилитель, колебательный контур, цепь обратной связи и источник энергии. Произвольный малый шум, зарегистрированный микрофоном, усиливается и передается динамиком, возвращается на вход усилителя через микрофон и усиливается снова. Этот процесс продолжается, пока из-за нелинейности усилителя не наступит насыщение.

Рисунок 4- Схема автогенератора с индуктивной обратной связью.

Одноконтурный электронный генератор имеет только один объемный резонатор, через который пролетает возбуждающий его электронный поток.

Электронные генераторы инфранизких частот выполняются на биениях, на основе интегрирующих звеньев и как функциональные. Наиболее широко распространены задающие генераторы, построенные на основе использования интегрирующих звеньев.

Электронный генератор высокого напряжения состоит из блока задающего генератора и блока умножения.

Электронный генератор высокого напряжения, дозирующее устройство и электризатор смонтированы на передвижном шасси и закрыты защитным кожухом.

Электронные генераторы гармонических колебаний классифицируют по ряду признаков, основными из которых являются частота и способ возбуждения.

Электронным генератором гармонических колебаний называют устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний синусоидальной формы требуемой частоты и мощности.

Электронными генераторами синусоидальных колебаний называют устройства, предназначенные для создания электрических колебаний требуемой частоты. Они бывают с посторонним возбуждением и самовозбуждающиеся. Генераторы с посторонним возбуждением представляют собой усилители мощности, в цепь нагрузки которых включен колебательный контур. Самовозбуждающиеся генераторы, получившие широкое применение в устройствах автоматики и телемеханики, принято называть электронными автогенераторами. Они представляют собой преобразователи энергии источника питания в энергию незатухающих колебаний переменного тока как высоких, так и низких частот.

12 стр., 5857 слов

«Технические измерения и приборы» : «Расчет сужающего устройства» » Мы с АГНИ

... перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят ... чистоты измеряемого вещества и его смазывающей способности. В технических условиях на некоторые турбинные расходомеры установлен шестилетний межповерочный срок нормальной работы. 3. Малая зависимость ...

Рисунок 5-генератор синусоидальных колебаний

2. Измерительные приборы

Измерительный прибор — это средство измерения, в котором вырабатывается сигнал, доступный для восприятия наблюдателем.

Измерение — это процесс определения физической величины с помощью технических средств.

Мера — это средство измерения физической величины заданного размера.

Меры и приборы подразделяются на образцовые и рабочие. Образцовые меры и приборы служат для поверки по ним рабочих средств измерений. Рабочие меры и приборы служат для практических измерений.

Классификация электроизмерительных приборов

Электроизмерительные приборы можно классифицировать по следующим признакам:

  • методу измерения;
  • роду измеряемой величины;
  • роду тока;
  • степени точности;
  • принципу действия.

Существует два метода измерения. Классификация электроизмерительных приборов по методу измерения:

1. Метод непосредственной оценки, заключающийся в том, что в процессе измерения сразу оценивается измеряемая величин.

2. Метод сравнения, или нулевой метод, служащий основой действия приборов сравнения: мостов, компенсаторов.

Классификация электроизмерительных приборов по роду измеряемой величины:

  • для измерения напряжения (вольтметры, милливольтметры, гальванометры);
  • для измерения тока (амперметры, миллиамперметры, гальванометры);
  • для измерения мощности (ваттметры);
  • для измерения энергии (электрические счетчики);
  • для измерения угла сдвига фаз (фазометры);
  • для измерения частоты тока (частотомеры);
  • для измерения сопротивлений (омметры).

Классификация электроизмерительных приборов по роду тока:

  • постоянного;
  • переменного однофазного;
  • переменного трехфазного тока.

Классификация электроизмерительных приборов по степени точности: по степени точности приборы подразделяются на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; и 4,0. Класс точности не должен превышать приведенной относительной погрешности прибора, которая определяется по формуле:

  • где А — показания поверяемого прибора;
  • А 0 — показания образцового прибора;
  • Amax — максимальное значение измеряемой величины (предел измерения).

Системы измерительных приборов

Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия: различают системы электроизмерительных приборов. Приборы одной системы обладают одинаковым принципом действия. Существуют следующие основные системы измерительных приборов:

6 стр., 2966 слов

Измерение тока и напряжения. Понятие о технических регламентах. ...

... магнита и контура с протекаю­щим по нему током. Магнитоэлектрические приборы приме­няются как самостоятельно, так и в сочета­нии с различными преобразователями пере­менного тока в постоянный, при измерении переменного тока и напряжения. ...

1.Магнитоэлектрическая;

2.Электромагнитная;

3.Электродинамическая;

4.Индукционная.

Обозначение и принцип действия прибора

Рис 5- Обозначие и принцип действия прибора

3. Коллебательный контур

Колебательный контур — электрическая цепь, содержащая катушку индуктивности, конденсатор и источник электрической энергии. При последовательном соединении элементов цепи колебательный контур называется последовательным, при параллельном — параллельным.

Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания.

Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона:

I = U / Х

Рисунок 6- Простейший электрический колебательный контур

В различных радиотехнических устройствах наряду с последовательными колебательными контурами часто (даже чаще, чем последовательные) применяют параллельные колебательные контуры На рисунке приведена принципиальная схема параллельного колебательного контура. Здесь параллельно включены два реактивных элемента с разным характером реактивности Как известно, при параллельном включении элементов складывать их сопротивления нельзя — можно лишь складывать проводимости. На рисунке приведены графические зависимости реактивных проводимостей катушки индуктивности B L = 1/щL , конденсатора В C = -щC , а также суммарной проводимости В У , этих двух элементов, являющаяся реактивной проводимостью параллельного колебательного контура. Аналогично, как и для последовательного колебательного контура, имеется некоторая частота, называемая резонансной, на которой реактивные сопротивления (а значит и проводимости) катушки и конденсатора одинаковы. На этой частоте суммарная проводимость параллельного колебательного контура без потерь обращается в нуль. Это значит, что на этой частоте колебательный контур обладает бесконечно большим сопротивлением переменному току.

Рисунок 7- Параллельный колебательный контур

4. Генератор пилообразного напряжения

генератора пилообразного напряжения

Рисунок 8- Схема генератора пилообразного напряжения с тиратроном

Генераторы пилообразного напряжения и тока находят широкое применение в автоматике, телевидении, технике связи, измерительной технике и в других областях прикладной радиоэлектроники. Основными характеристиками этих генераторов являются линейность рабочего участка выходного напряжения, длительность рабочего и обратного хода, период повторения.

Генераторы пилообразного напряжения (ГПН) чаще всего выполняются с внешним управлением. При этом длительность рабочего хода определяется длитель ностью внешнего управляющего импульса прямоугольной формы. При необходимости можно создать генераторы, работающие в ждущем (с запуском от короткого импульса), автоколебательном или в режиме синхронизации.

Заключение

В своем реферате я рассмотрел электронные генераторы и измерительные приборы, узнал их особенности, основные характеристики, строение, схемы и основы этих приборов. Знания этой темы очень важно для моей будущей профессии, а также пригодится молодым специалистам.

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/na-temu-elektronnyie-generatoryi/

14 стр., 6687 слов

Анализ и исследование схем преобразователей напряжение-частота

... Приведена функциональная электрическая схема и описан принцип работы Методы преобразования напряжения в частоту и преобразователи Применение прецизионных аналоговых микросхем/А.М. Алексенко, Е.А. Коломбет, ... через транзистор VT. Частота следования выходных импульсов обратно пропорциональна наклону пилообразного напряжения интегратора и линейно изменяется с изменением входного сигнала (рис. 1.2, ...

2. Электроника, Полный курс лекций, Прянишников В.А., 2004

3. Электротехника и электроника, Жаворонков М.А., Кузин А.В., 2005

4. Телевидение и передача изображений (Кириллов В.И.) 1988

5. http://www.ngpedia.ru/ Большая Энциклопедия Нефти Газа электронная библиотека «Нефть-Газ».