Ознайомлення з інтерактивним комп'ютерним середовищем Electronics Workbench v 12

Скачати 107.33 Kb.

Назва	Ознайомлення з інтерактивним комп'ютерним середовищем Electronics Workbench v 12
Дата	30.09.2013
Розмір	107.33 Kb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО-

КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Кафедра технічної електроніки

Ознайомлення з інтерактивним комп'ютерним середовищем Electronics Workbench v.5.12.

Опис лабораторної роботи

Київ – 2005

1. Мета роботи

Систематизувати знання з електродинаміки шкільного курсу. Ознайомитись з принципом дії та засвоїти правила роботи в інтерактивному комп'ютерному середовищі Electronics Workbench v.5.12. (EWB) Навчитись досліджувати основні властивості та параметри простих електронних компонентів (джерела живлення, комутаційні елементи, резистори, конденсатори, індуктивності), шляхом віртуального моделювання їх.

2. Обладнання, програмне та інформаційно-методичне забезпечення.

2.1. ЕОМ типу IBM PC. Програма Electronics Workbench та методичний посібник для роботи з нею.

2.2. Інтерактивний електронний посібник Основи інформаційно-електронних технологій.

3. Підготовка до виконання лабораторної роботи.

3.1. Повторити матеріал електродинаміки шкільного курсу Пройти залікові тести цього розділу.

3.2. Вивчити теоретичний матеріал, викладений на лекціях, в розділах:

Вступ. Загальні поняття.; 2. Теоретичні основи цифрових технологій.; 3. Прості електронні компоненти/Резистори, Конденсатори, Індуктивності. Інтерактивного електронного посібника Основи інформаційно-електронних технологій та в літературі. Пройти навчально-контролюючі програми та залікові тести цих розділів.

3.3. Допуск до виконання лабораторної роботи отримаєте тільки після виконання згаданих завдань.

4. Завдання для виконання лабораторної роботи.

Завдання 1. Познайомитись з зовнішнім виглядом, структурою та прийомами роботи з інтерфейсом у інтерактивному комп'ютерному середовищі для моделювання електронних пристроїв Electronics Workbench.

Завдання 2.Познайомитись з джерелами струму, їх характеристиками, способами підключення та правилами їх використання в електронних схемах.

а

) Змоделювати процес контролю вихідної напруги джерел постійної та змінної напруги з допомогою мультиметра. Для цього необхідно створити схему показану на Мал.1. Змінюючи параметри джерел, контролюйте їх вихідну напругу мультиметром, використовуючи перемикач типу однополюсний тумблер.

Мал.1.

б) здійснити візуальний контроль з допомогою осцилографа вихідних напруг джерел змінного струму, створивши схему Мал.2.

Результати вимірювань занесіть в таблицю, а візуального контролю в файл, або замалюйте для включення в звіт.

2

М

ал.2.

Завдання 3.

Д

ослідити можливості функціонального генератора та осцилографа, створивши схему Мал.3. Результати дослідження опишіть в звіті.

Мал.3.

Завдання 4.

Дослідження закону Ома для постійного струму. Складіть схему Мал.4. Проаналізуйте розрахункові та отримані при вимірюванні результати значень струму та напруги в резисторі R2 для декількох його величин. Результати занесіть в звіт.

М

ал.4.

Завдання 5.

Складіть схему та виконайте дослідження як в завданні 5 тільки для змінного струму. Результати занесіть в звіт.

Завдання 6.

Дослідження опору конденсатора змінному струму. Складіть схему Мал.5. Проаналізуйте розрахункові та отримані при вимірюванні результати значень струму та напруги в конденсаторі С1 різного значення для декількох частот. Результати занесіть в звіт.

3

М

ал.5.

Завдання 7.

Дослідження характеристик індуктивностей. Складіть схему Мал.6.

М

ал.6.

Проаналізуйте розрахункові та отримані при вимірюванні результати значень струму та напруги в індуктивності L1 різного значення для декількох частот. Результати занесіть в звіт.

Завдання 8.

Дослідження електронної схеми. Складіть схему подібну Мал.7. не повторюючи її. Проявіть свою творчість.

Мал.7.

Проаналізуйте розрахункові та отримані при вимірюванні результати значень струму та напруги для різних ділянок схеми та для декількох частот. Результати занесіть у вигляді таблиці в звіт.

5. Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи.

5.1. До лабораторної роботи приступайте лише після отримання допуску на її виконання.

5.2. Уясніть суть завдання та методи його виконання.

5.3. При виконанні лабораторної роботи не ігноруйте правила техніки

4

безпеки, ретельно виконуйте рекомендації інструкцій по експлуатації обладнання, що використовується, будьте уважні та належним чином виконуйте вказівки цього опису.

5.4. Виконайте завдання в інтерактивному комп'ютерному середовищі для моделювання електронних пристроїв Electronics Workbench. Результати виконання оформіть в електронних файлах.

5.5. Приклад опису виконання Завдання 8.

Необхідно дослідити електронну схему зображену на Мал.7. Це означає знайти струми у всіх елементах схеми та напруги в точках з'єднання елементів відносно "землі" для декількох частот джерела струму.

Виконуємо віртуальне моделювання схеми та заповнюємо таблицю.

Таблиця результатів віртуального моделювання

№ п/п	Частота (Гц)	I M2 (мА)	I M3 (мА)	I M4 (мА)	E (В)	U M1 (В)	U M5 (В)
1	50	1,818	1,363	3,181	12	10,57	10,00
2	100	2,633	1,975	4,608	12	8,773	7,242
3	400	3,251	2,438	5,688	12	6,493	2,234

Виконуємо розрахунки.

Знаходимо значення опору ємності для частот 50, 100 та 400 Гц. Формула розрахунку опору ємності .

Використовуючи її, знаходимо опір ємності для різних частот:

Замінивши ємність еквівалентним опором, та застосовуючи закон Ома для ділянки кола, знаходимо необхідні значення струмів та напруг. Використаємо для цього еквівалентну схему Мал.8. (Для частоти 50 Гц.)

Мал. 8.

Використовуючи формули паралельного та послідовного з’єднання опорів, отримаємо загальний опір дільниці кола з резисторами рівним R=2,0714 Ом. Це підтверджується вимірюванням віртуальним омметром Мал..9.

Тепер обчислюємо загальний струм в дільниці кола Мал..8.

Мал.. 9.

Віртуальне значення – 3,181 мА. Похибка < 3%.

Для частот 100 і 400 Гц:

Виконуємо розрахунки для інших точок схеми.

Результати заносимо в таблицю.

Таблиця результатів розрахунку

№ п/п	Частота (Гц)	I M2 (мА)	I M3 (мА)	I M4 (мА)	E (В)	U M1 (В)	U M5 (В)
1	50	1,781	1,343	3,160	12	10,41	9,900
2	100	2,613	1,956	4,581	12	8,765	7,221
3	400	3,230	2,413	5,651	12	6,480	2,212

Аналізуючи результати, робимо висновок, що отримані результати співпадають в двох знаках для віртуального моделювання та розрахунку, що відповідає похибці < 5%.

5.6. Зробіть аналіз роботи та оформіть звіт.

6. Завдання для самостійного опрацювання.

6.1. Закріпити знання теоретичного матеріалу. Виконати розрахункову обробку результатів вимірювання при виконанні лабораторної роботи. Оформити звіт. Виконати завдання для самостійної роботи (Див. матеріал Інтерактивного електронного посібника Основи інформаційно-електронних технологій.). Виконати індивідуальну роботу по завданню викладача чи зі своєї ініціативи за згодою викладача.

6.2. Задачі для індивідуальних завдань.

Задача 1.

Обчислити та перевірити методом віртуального моделювання опір проволоченого куба між двома сусідніми вершинами. Опір проволочних ребер вибрати довільно.

Задача 2.

Те ж що в задачі 1 тільки для двох протилежних вершин грані.

Задача 3.

Те ж що в задачі 1 тільки для двох найдальших вершин.

Задача 4.

Те ж що в задачі 1 тільки для тетраедра.

Задача 5.

Те ж що в задачі 1 тільки для ікосаедра.

Задача 6.

Те ж що в задачі 2 тільки для ікосаедра.

Задача 7.

Те ж що в задачі 3 тільки для ікосаедра.

6

Задачі 8-21.

Те ж що в задачах 1-7 тільки для фігур ребра яких є конденсаторами або індуктивностями довільного значення.

6.3. Питання для самостійної підготовки

Дайте вільний переклад назви комп’ютерної програми користувача Electronics Workbench та поясніть його.
Викладіть функціональні можливості програми EWB як віртуального інструменту проектування та дослідження аналогових електронних схем (в межах команди Analysis).
Намалюйте графічні позначення резистора, потенціометра, конденсатора та котушки постійної й змінної величини індуктивності, трансформатора, “землі”, перемикача, джерел живлення постійних та змінних напруг та струмів, реле, діода, біполярного та польового транзисторів різних типів, операційного підсилювача.
Намалюйте графічні позначення у програмі EWB індикаторних, контролюючих та вимірювальних пристроїв.
Поясніть, яким чином можна підключити вивід компонента до провідника.
Назвіть елемент для утворення вузла з’єднань. Які додаткові функції він може виконувати?
Опишіть скорочено інтуїтивний багато віконний інтерфейс програми EWB.
Опишіть коротко меню команд – другий рядок основного вікна EWB.
Опишіть підменю команди File.
Опишіть підменю команди Circuit.
Опишіть зміст команд третього рядка головного вікна EWB.
Опишіть зміст команд четвертого рядка головного вікна EWB.
Опишіть два шляхи занесення результатів розрахунків з EWB у текстовий редактор Word.
Поясніть, з якою метою виконується віртуальне моделювання електронних схем.
Поясніть функціональне призначення чотирьох перших віртуальних вимірювальних пристроїв EWB, які викликаються кліком л/к миші на піктограмі

Поясніть функціональне призначення трьох останніх логічних віртуальних вимірювальних пристроїв EWB, які викликаються щигликом л/к миші на піктограмі

(див. піктограмне меню попереднього питання).

Зобразіть підключення вхідних гнізд функціонального генератора, осцилографа, плотера, мультиметра з числа віртуальних контрольно - вимірювальних пристроїв EWB до випробовуваної схеми.
Викладіть можливості функціонального генератора та параметри сигналу на його вихідних гніздах.
Чи завжди потрібно з’єднувати відповідні гнізда контрольно – вимірювальних приладів EWB із загальним проводом – “землею”? Чи потрібно показувати “землю” при виконанні аналізу DC Sweep? Дайте поширену відповідь.
Охарактеризуйте властивості 7-ми сегментного цифрового індикатора, 4-х входового індикатора та логічного пробника з меню Індикатори (Indicators) та наведіть їх схемні позначення.
Охарактеризуйте властивості 10-ти сегментного цифрового індикатора та 2-х вивідного індикатора з меню Індикатори (Indicators) та наведіть їх схемні позначення.

Складіть блочну схему індикатора годинника з індикацією годин, хвилин та секунд, що відділені двома одинокими індикаторами – розмежувачами.
Поясніть сервісні можливості EWB з обробки графіків.
Опишіть підменю команди Analysis.
Як змістити позначення елементу, якщо воно накладається на з’єднувальний провідник, та в який бік виконується це зміщення?
Що таке інтерфейс? У чому інтерфейс програми EWB подібний до інтерфейсів додатків Windows, чому його називають інтерактивним?
Назвіть основні переваги віртуального моделювання.
Як включається в електричне коло амперметр, вольтметр? Чи є різниця у величинах внутрішніх опорів цих приладів?
Як встановити чутливість осцилографа по вертикалі та тривалість його розгортки?
Поясніть різницю між стаціонарним та перехідним процесом в електричному колі, статичним та динамічним режимами його роботи.

7. Зміст звіту

1. Мета роботи.

2. Обладнання, програмне та інформаційно-методичне забезпечення.

3. Звіт про підготовку до виконання лабораторної роботи.

4. Завдання для виконання лабораторної роботи

5. Звіт про виконання завдань лабораторної роботи, самостійної та індивідуальної роботи.

6. Електронні файли результатів роботи.

7. Аналіз результатів роботи.
8. Література

Гершунский Б.С. Основы электроники и микроэлектроники..- К., Выща шк., 1989.
Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере. Electronics Workbench и Micro-Cap. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003.
Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – М.: Солон – Р, 1999.
Чаповський М.З., Власенко В.М. Методичний посібник: Інтерактивне комп'ютерне середовище Electronics Workbench v.5.12. ДУІКТ, 2005.

Укладачі: Чаповський М.З.

Власенко В.М.
Розглянуто та схвалено

на засіданні кафедри Технічної електроніки

протокол № 1 від 8 вересня 2005 р.

Завідувач кафедри Уваров Р.В.

P.S.
Здійснити друк цього опису можна з файла EWB_Lab_rob_druk.doc.

Схожі:

Ознайомлення з інтерактивним комп'ютерним середовищем Electronics Workbench v 12	Тема. Ознайомлення з інтерфейсом та основними можливостями програмного... Мета роботи: освоїти інтерфейс програми Electronics Workbench і навчитися за її допомогою створювати і досліджувати віртуальні принципові...
Тема: Ознайомлення з інтерфейсом та основними можливостями програмного... Мета роботи: освоїти інтерфейс програми Electronics Workbench і навчитися за її допомогою створювати і досліджувати віртуальні принципові...	3 МОДЕЛЮВАННЯ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОГРАМНОГО... Для роботи з програмним комплексом Electronics Workbench V 0C необхідний IBM сумісний персональний комп’ютер з процесором I486 (рекомендується...
Проектування та моделювання шифраторів Опис лабораторної роботи Ознайомлення з принципом дії, основними властивостями та параметрами шифраторів, дослідження їх характеристик та логічних функцій,...	Проектування та моделювання шифраторів Опис лабораторної роботи Ознайомлення з принципом дії, основними властивостями та параметрами шифраторів, дослідження їх характеристик та логічних функцій,...
Тема. Дослідження тиристорів за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench Мета роботи: вивчення принципу дії та властивостей, дослідження характеристик, ознайомлення з основними параметрами та використанням...	Тема. Дослідження біполярних транзисторів за допомогою програмного... Мета роботи: вивчення принципу дії та властивостей, дослідження характеристик, ознайомлення з основними параметрами та використанням...
Тема. Дослідження польових транзисторів за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench Мета роботи: вивчення принципу дії та властивостей, дослідження характеристик, ознайомлення з основними параметрами та використанням...	Тема. Дослідження напівпровідникових діодів за допомогою програмного... Мета роботи: вивчення принципів дії та основних властивостей напівпровідникових діодів, стабілітронів; дослідження їх вольтамперних...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання