Курсовая по физике

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive

Курсовая работа

 

  • Работа с электрокардиографом ЭК1Т-1/3-07 через компьютер.

 

 Использование электрокардиографа вместе с компьютером дает ряд преимуществ:

1. Появляется возможность хранить результаты в базе данных компьютера.
2. Измерения можно проводить как в одноканальном режиме, так и в многоканальном.
3. Результаты измерений можно распечатывать на обычной бумаге, а не на термобумаге, что облегчает и увеличивает срок их хранения.


Ход работы:

1. Произвести подключение электрокардиографа к компьютеру с помощью соединительного шнура COM-COM.
2. Включить рубильник, произвести включение компьютера.
3. Нажмите на кнопку включения монитора.
4. После запуска ОС на рабочем столе найдите ярлык программы:

Rabotaskardiografom1 и запустите двойным щелчком.
5. Перед вами главное окно программы:

Rabotaskardiografom2

 

Нажмите: Пациент / Найти пациента

Rabotaskardiografom3

6. В открывшемся окне нажмите кнопку Новый:

Rabotaskardiografom4

В открывшемся окне введите данные пациента и нажмите Ок

Rabotaskardiografom5

7. Включите электрокардиограф, и подключите пациента для снятия всех отведений (в том числе грудных).
8. Нажмите кнопку соединения с компьютером (стрелка вверх)
9. После этого сразу нажимаем на компьютере в окне Найти пациента кнопку Запись (если электрокардиограф отключится от компьютера, нажмите кнопку Соединение с компьютером еще раз)

Rabotaskardiografom6

После этого откроется главное окно программы.
10. Можно настроить скорость движения виртуальной бумаги, отведения, а так же масштаб и фильтрацию.

Rabotaskardiografom7

• Можно использовать электрокардиограф, как в одноканальном режиме, так и в трех- и шестиканальном, в зависимости от поставленной задачи.
• Фильтр 50 Гц убирает сетевой фон электросети, остальные фильтры используют при появлении дополнительных помех (электромагнитные наводки).
11. Нажимаем кнопку Старт:

Rabotaskardiografom8

12. После окончания измерений нажать кнопку стоп (там же).Результат можно сохранить на вкладке Найти пациента.
13. Нажмите Пациент / Печать чтобы распечатать результаты измерений.
14. Произведите выключение электрокардиографа и компьютера (Закрыть программу, затем нажать Пуск/Завершение работы)
15. Выключите рубильник.

 

Задание:

1. Произведите действия 1 – 13, сняв кардиограмму отведений I – III и I – V6.
2. Сделайте вывод о состоянии здоровья пациента.
3. Выполните пункты 14 – 15.

 

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive

Практическая работа №

 

«Изучение аппарата для ДМВ-терапии»

 

 

Приборы и принадлежности: аппарат для ДМВ-терапии ДМВ-01 «Сол-нышко», кювета с электролитом и диэлек-триком, два термометра, набор электродов, скоростной осциллограф С7-19, делитель напряжения.

 

Цель работы: Ознакомление с физическими и биофизическими основа-ми метода ДМВ-терапии; ознакомление с принципом действия аппарата для ДМВ-терапии; исследование про-странственного распределения его электромагнитного поля; исследование теплового воздействия переменного электромагнтного поля ДМВ на диэлектрики и электро-литы.

 

Физические и биофизические основы метода

 

Электромагнитное поле дециметрового диапазона образовано излучате-лем, соединённым с генератором. Распространение его зависит от формы, ве-личины и расположения излучателя (рис.1).Металлические предметы вызы-вают концентрацию и искажение линий поля (вследствие электризации через влияние), поэтому в области их нахождения возможен перегрев тканей. По этой причине металлические предметы, находящиеся у больного, должны быть удалены из зоны воздействия.
Известно, что органические вещества (белки, жиры, углеводы), из кото-рых состоят живые ткани, в чистом и сухом виде являются диэлектриками. Однако все ткани и клетки в организме содержат или омываются жидкостями (кровь, лимфа, различные тканевые жидкости), в состав которых, кроме орга-нических коллоидов, входят растворы электролитов. Поэтому эти жидкости являются относительно хорошими проводниками. Различные ткани организма имеют различную электропроводность:
Рис.1

• Спинно-мозговая жидкость – 1,4–1,8 Ом–1м–1;
• Кровь (мышцы) – 0,5–0,6 Ом–1м–1;
• Костная ткань (без надкостницы) – 10–7 Ом–1м–1;
• Жировая ткань – 0,03 Ом–1м–1;
Биологические объекты – гетерогенные (неоднородные по составу и свойствам) структуры. В большей степени это обусловлено наличием мем-бран. К ним относятся клеточные поверхностные мембраны и мембраны, ок-ружающие клеточные органоиды и образующие эндоплазмотическую сеть (эндо – внутренний).
Под действием электромагнитного поля в диэлектриках происходит смещение и ориентация зарядов в пределах атома или молекулы – поляриза-ция диэлектрика. Время, в течение которого происходит образование и (или) ориентация электронная, ионная, ориентационная, макроструктурная, поверх-ностная) в той или иной мере присущи биологическим объектам.
Макроструктурная поляризация происходит во всём объёме клеток вследствие неоднородности электрических свойств клеток. Под действием внешнего электромагнитного поля внутри отдельных структурных элементов клеток, ограниченных мембранами, происходит перемещение свободных за-рядов – ионов, вследствие чего эта структурная единица превращается в мак-роскопический электрический (содержащий много атомов и молекул) диполь.
Поверхностная поляризация происходит на поверхностях, имеющих двойной электрический слой (например, мембраны). При наложении внешнего электрического поля на поверхностях раздела происходит перераспределение ионов и частиц дисперсной фазы, заряженных противоположно.
Время релаксации:
Электронной поляризации 10–16–10–14 с;
Ионной поляризации 10–14–10–12 с;
Ориентационной поляризации 10–13–10–7 с;
Макроструктурной поляризации 10–8–10–3 с;
Поверхностной поляризации 10–3–100 с.
Поглощение энергии электромагнитного поля происходит засчёт ионной проводимости и диэлектрических потерь, а также резонансного механизма. Колебательное движение заряженных частиц при этом сопровождается образованием тепла и физико-химическими сдвигами.
При ДМВ-терапии количество поглощённой энергии плохо проводящи-ми тканями превосходит таковое для жидких сред (кровь, лимфа и т.п.). По-этому максимальное поглощение энергии при ДМВ-терапии происходит в коже, нервной, соединительной, жировой и костной тканях, в которых, естественно, происходит и большее теплообразование. Количество образующегося тепла возрастает с увеличением частоты и напряженности электромагнитного поля, а также определяется биофизическими свойствами тканей, прежде всего диэлектрической проницаемостью и электропроводностью. Нагрев тканей зависит и от расположения электродов по отношению к телу больного: наибольшее выделение тепла происходит у излучателей и на поверхности тела, а в глубине ткани оно резко уменьшается.
Основными проявлениями специфического (осцилляторного) действия электромагнитного поля ДМВ диапазона считают изменения коллоидного состояния клеток и межклеточной жидкости, усиление дисперсности белков и фосфолипидов, также уменьшения вязкости среды, изменения РН и гидратации тканей, активацию ион-транспортных систем клеточных мембран, повышение активности некоторых ферментов.
Электромагнитному полю ДМВ как лечебному фактору присуще прежде всего противовоспалительное, болеутоляющее, бактериостатическое, проти-воотёчное, сосудорасширяющее и трофикорегенераторное действие (восста-навливающее нервную систему).
Поэтому ДМВ-терапия применяется при лечении воспалительных про-цессов в костях, тканях и суставах, невралгии, бронхиальной астме и многих других.
Рассмотрим механизм действия электромагнитного поля ДМВ диапазона на растворы электролитов и диэлектриков на основе количественных оценок.
Нагревание электролитов в поле происходит за счёт движения ионов, т.е. токопроводимости. При этом энергия тока переходит во внутреннюю.
Мощность, выделяемая в электролита,
, где
Е – эффективное значение напряжённости электрической составляющей поля;
- удельное сопротивление электролита.
Под действием электромагнитного поля в диэлектрике происходит не-прерывная переориентация дипольных молекул. Колебания диполей отстают по фазе от колебаний напряжённости поля. Тепловая мощность, выделяемая в диэлектрика,
, где
- циклическая частота колебаний вектора напряжённости;
- относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика;
Е – эффективное значение напряжённости поля;
- электрическая постоянная;
- угол диэлектрических потерь.
В состав организма входят ткани, обладающие свойствами, как электро-литов, так и диэлектриков. Следовательно, под воздействием поля ДМВ диа-пазона в тканях выделяется (в расчёте на ) тепловая мощность
.

Вся электрическая схема аппарата смонтирована в металлическом кор-пусе, отдельные элементы экранированы. Элементы управления находятся на передней панели и имеют соответствующие надписи.
Для изучения теплового воздействия электромагнитного поля ДМВ на электролиты и диэлектрики на излучатели устанавливаются кюветы из орг-стекла с исследуемыми жидкостями. Количество жидкостей в кюветах подби-рается так, чтобы их теплоёмкости были одинаковы. Для этого используются таблицы теплоёмкостей веществ и их плотностей (справочник). Изменение температуры фиксируется термометрами перед началом опыта и сразу после окончания.

Принцип работы осциллографа. Анализ сигнала.

Принцип работы осциллографа заключается в визуальном отображе-нии электриче¬ских сигналов. По вертикальной оси откладываются напряжения сигналов (их еще назы¬вают амплитудами), а по горизонтальной оси — время. Сигнал на экране прибора всегда отображается слева направо, т.е. в этом направлении идет временная шкала.
Основным предназначением осциллографа является возможность изучения формы
сигнала. Формы четырех наиболее распространенных сигналов изобра-жены на рис. 10.9.

Сигнал постоянного тока

Сигнал переменного тока

Цифровой сигнал

Импульсный сигнал
Рис. 10.9. Четыре наиболее распространенных типа сигналов

Постоянное напряжение (напряжение постоянного тока). Прямая горизонтальная линия. Единственным важным ее параметром является амплитуда, т.е. уровень сиг-нала над осью X.
Сигналы переменного тока. Форма сигнала, изображенного на рисунке, называется синусоидой. Она является наиболее распространенным видом переменного сигнала. Изображенный сигнал непрерывно изменяется во времени, но может также иметь любую частоту.
Цифровые сигналы. Они представляют собой сигналы с переменной амплиту¬дой, которая может иметь лишь два значения: низкий уровень (0 В) и высокий (напря-жение источника питания). Цифровая схемотехника интерпретирует сигнал по час-тоте и по заполнению периодов импульсами. Так, компьютер перекачивает файлы с подключенной к нему цифровой камеры именно в виде подобных сигна¬лов. Частота цифровых сигналов также может быть очень большой, обеспечивая высокую скорость передачи данных за короткий промежуток времени.
Импульсные сигналы. Они представляют мгновенные перепады уровней на-пряжения между состояниями логических единицы и нуля. Большинство импульс-ных сигналов являются цифровыми и часто служат для контроля времени, как стартовый пистолет на стадионе перед забегом. Как только судья делает выстрел из пистолета (начинается импульс), какие-то узлы и компоненты схемы начинают работать и, быть может, генерировать новые сигналы.

Измерение амплитуды

Пусть, к примеру, сигнал имеет размах 0,5 В от верхушки положительного импульса до верхушки отрицательного при частоте 1000 Гц. Благодаря заранее установленной в положение 0,5 В ручке "Вольт/деление" и тому, что тестовый сигнал имеет такую же aмплитуду, высота линии на экране будет равна 1 клетке.
Уменьшая установленную величину "Вольт/деление", можно добиться уве¬личения сигна-ла на экране, что, в свою очередь, повышает точность наблюдений. К примеру, если тот же сигнал с размахом 0,5 В рассматривать при положении ручки "Вольт/деление" 0,1 В, то он будет занимать уже 5 клеток.

Измерение частоты

Поворачивая ручку развертки ("Время/деление"), можно рассмотреть сигнал под-робнее. Чем медленнее развертка, тем меньшую часть сигнала видно на экра¬не. Так, на-пример, при положении ручки 0,1 мс/дел., в каждой клетке видно час¬тоты до 10 000 Гц. При более быстрой развертке, скажем, 10 мкс/дел. каждая клетка соответствует уже 100 000 Гц.
Осциллограф отображает на экране временную развертку, т.е. период сигнала пере-менного тока, а не его частоту. Для преобразования одной физической величины в дру-гую нужно немного посчитать. Так, сигнал с частотой 50 Гц имеет период 0,02 с, как это можно определить из простейшей формулы:

Чтобы определить частоту по сигналу на экране осциллографа, нужно измерить рас-стоя¬ние между ближайшими максимумами или минимумами сигнала (то есть период— мини-мальный интервал времени между ближайшими повторяющимися точками периодического сигнала). Затем берем приве¬денную выше формулу и подставляем известный период. Если предположить, что ручка временной развертки была установлена в положение 10 мс/дел., то каждый период сиг¬нала будет занимать примерно 2 клетки на экране:

Так как ручка "Время/деление" стояла на отметке 10 мс, то нужно разделить полученное число на 0,01 (10 мс). В результате как раз и получим искомую частоту сигнала 50 Гц.

Порядок выполнения работы:

1. Настройка аппарата и подключение его к осциллографу:
а) Вывести ручку настройки мощности в крайнее левое положение.
б) Включить аппарат и прогреть его в течение около 5 минут. Подключить один из излучателей
в) Подготовить осциллограф к работе согласно инструкции по эксплуатации, подключить его к аппарату через делитель напряжения (рис 2).
г) С помощью регулировок добиться устойчивого изображения сигнала, зарисовать полученный сигнал, определить его амплитуду, частоту и период.

Рис. 2

2. Исследование теплового воздействия поля УВЧ на электролиты и диэлектрики:
а) Поместите кюветы с раствором поваренной соли (электролит) и касторовым мас-лом (диэлектрик) на один из излучателей аппарата;
б) Измерьте температуры и жидкостей в кюветах;
в) Включите аппарат и задайте время и мощность.
г) Снимите показания термометров через 10-15 мин. (при включенном аппарате);
д) Результаты измерений занесите в таблицу 2;

Электролит, °С
Диэлектрик, °С

е) По результатам опыта сделайте выводы.

Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой аппарат ДМВ-терапии?
2. Как электромагнитное поле ДМВ диапазона воздействует на электролиты и ди-электрики?
3. Отчего зависит распределение электромагнитного поля ДМВ диапазона, созданного излучателем?

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:
«Разработка, расчет и изготовление низковольтного регулируемого источника тока».


ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ 3 КУРСА
ГРУППЫ Ф-31
КИСЛИЦЫН Н.С.
ПРОВЕРИЛ: СИТЯКОВ А.С.


КИРОВ
2008

ВВЕДЕНИЕ.

ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Трансформатором называется электромагнитный аппарат, осуществляющий преобразование энергии переменного тока заданной частоты и заданного напряжения в энергию переменного тока той же частоты, но другого напряжения.
По назначению трансформаторы делятся на силовые, измери¬тельные, радиотехнические и др.

Силовые трансформаторы — важнейшие элементы силовых электрических цепей. Они позволяют создать экономически эффективную, очень гибкую и удобную систему передачи и распределения электрической энергии.
На станциях электрическая энергия вырабатывается генераторами при высоком напряжении (6...30 кВ). Для уменьшения мощности потерь в проводах, пропорциональных квадрату тока в линии, необходимо повышать напряжение и соответственно уменьшать ток. Поэтому напряжение в линиях электропередач (ЛЭП) повышается от нескольких сотен до тысяч киловольт (500 кВ и выше).
Номинальное напряжение большинства потребителей колеблется от 127 до 500 В. Поэтому возникает необходимость создания ряда станций, понижающих напряжение до установленной номинальной величины.

Измерительные трансформаторы применяются в качестве
элементов измерительных устройств при измерении токов и напряжений, величины которых больше номинальных значений для соответствующих
измерительных приборов.

Радиотехнические трансформаторы включают в себя большую группу трансформаторов, служащих для согласования к дов, усиления колебаний, преобразования высокочастотных и импульсивных сигналов и др.
Современные трансформаторы имеют простую конструкцию и удобную форму исполнения. Они надежны в работе, при правильной эксплуатации почти не изнашиваются и могут работать практически неограниченное время, не требуя особого ухода и наблюдения.
90
Трансформатор имеет несколько (не менее двух) обмоток, электрически изолированных друг от друга. Обмотка, соединяемая с источником энергии, называется первичной, с нагрузкой — вторичной. Для усиления магнитной связи между обмотками, последние располагаются на замкнутом ферромагнитном сердечнике. Он позволяет получить необходимый поток при небольшой намагничива¬ющей силе.
Все электрические величины и параметры (ЭДС, токи, число витков и т.д.), относящиеся к первичной и вторичной обмоткам, называются соответственно первичными и вторичными.
Рассмотрим принцип действия трансформатора на примере од¬нофазного двухобмоточного трансформатора (рис.3.4.1).


Ф-рабочий поток


Ф1б- поток рассеяния <Ф2б - поток рассеяния
первичной обмотки вторичной обмотки

Рис. 3.4.1

Переменное напряжение U1, подведенное к первичной обмотке, создает в ней переменный ток i1, который возбуждает в катушке переменное магнитное поле. Основная часть линий магнитной индукции замыкается по сердечнику, образуя рабочий магнитный поток Ф. Линии этого поля, сцепленные с витками первичной и вторичной обмоток, образуют потокосцепления:

где w1 и w2 — число витков соответственно в первичной и вторич¬ной обмотках. При гармоническом напряжении м„ подведенном к первичной обмотке [(см.уравнение (3.3.6)], возникает синусоидаль¬ный рабочий поток (поток в сердечнике), отстающий по фазе от на¬пряжения:
(3.4.1)

где w1 и w2 — число витков соответственно в первичной и вторичной обмотках. При гармоническом напряжении u1, подведенном к первичной обмотке [(см.уравнение (3.3.6)], возникает синусоидальный рабочий поток (поток в сердечнике), отстающий по фазе от напряжения:


Вследствие периодического изменения рабочего потока в об¬мотках трансформатора индуктируются ЭДС:

Физический смысл соотношений (3.4.2) состоит в том, что изме¬нение ЭДС е1 и е2 во времени отстают по фазе от изменения потока Ф на угол п/2, а максимальные значения

пропорциональны числу витков в первичной и вторичной обмотках.

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника) и обмоток. В зависимости от формы различают стержневые (рис. 3.12.1,a) и броневые сердечники (рис. 3.12. 1,6).

Рис 3.12.1
В броневом сердечнике обмотки расположены на среднем стержне, а магнитный поток делится на две части и замыкается по крайним стержням вдвое меньшего сечения, чем средний. Использование броневых сердечников позволяет защитить обмотки от механичес¬ких повреждений и снизить наводки от переменного тока в близко¬расположенных проводниках. Сердечники броневого типа находят применение в маломощных трансформаторах (радиотехнические силовые и выходные трансформаторы). В электротехнике в основ¬ном применяют сердечники стержневого типа, в которых обмотки охватывают два стержня.
Сердечник выполняют из отдельных изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,35...0,5 мм. Такая конструк¬ция магнитопровода позволяет существенно снизить потери от вихревых токов. Отдельные листы соединяют впритык или внах¬лестку, что уменьшает магнитное сопротивление магнитопровода (рис. 3.12.2).

Нечетные слои Четные слои

 


Рис. 3.12.2
В трансформаторах тока используют сердечники из пермалоя для уменьшения магнитного сопротивления. Для уменьшения потоков рассеяния обмотки трансформатора укладывают на одни и те же стержни. Существуют два основных типа обмотки: концентричес¬кие и дисковые (рис. 3.12.3).


Рис. 3.12.3
Концентрическая обмотка выполняется в виде цилиндрических ка¬тушек, расположенных на стержнях сердечника. В целях безопас¬ности ближе к стержню располагают обмотку низкого напряжения (НН), ее охватывает обмотка высокого напряжения (ВН). Дисковая обмотка собирается из катушек низшего и высшего напряжения, имеющих форму плоских дисков, чередующихся по высоте стерж¬ней.
Мощность трансформатора ограничена допустимым нагревом изоляции трансформатора. Поэтому для увеличения мощности трансформатора применяют охлаждение. По способу охлаждения трансформаторы делятся на сухие и масляные. Масло не только улучшает охлаждение, но и улучшает также изоляцию обмоток. В более крупных трансформаторах применяют принудительную цир¬куляцию масла.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Для расширения пределов измерения на переменном токе, а также для безопасности обслуживания высоковольтных линий при¬меняют измерительные трансформаторы. На рисунке 3.13.1 показа¬на схема включения измерительных приборов через трансформато¬ры тока (ТТ) и напряжения (ТН).

Рис. 3.13.1
Измерительные ТТ служат для включения амперметров и токовой обмотки ваттметра. Ток в первичной обмотке трансформатора ра¬вен току в нагрузке, поэтому зависит от ее величины. Ток во вто¬ричной обмотке создает вторичный поток, который уменьшает об¬щий поток. Поскольку вторичная обмотка замкнута на очень малое сопротивление амперметра, то трансформатор работает в режиме короткого замыкания, и ток во вторичной обмотке, т.е. через изме¬рительный прибор, в k раз меньше, чем ток через нагрузку (так как


АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ.
Лабораторный автотрансформатор и регулятор напряжения школьный. Щит электрораспределительный школьный.
При небольших коэффициентах трансформации для экономии обмоточной меди и стали сердечника и увеличения КПД использу¬ются автотрансформаторы, в которых обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего (рис. 3.14.1).

Рис. 3.14.1
Автотрансформа¬тор используется для поддержания постоянного напряжения пита¬ния радиоэлектроприборов при неизбежных колебаниях напряже¬ния сети. В лабораторной практике широкое применение нашли также регулируемые автотрансформаторы, в которых с помощью скользящего контакта можно подключаться к каждому витку тран¬сформатора. К таким авторансформаторам относятся выпускаемые промышленностью лабораторный авторансформатор (ЛАТР) и ре¬гулятор напряжения школьный (РНШ).



Разработка и расчет низковольтного источника тока

Задача:

Необходимо изготовить трансформатор мощностью Р0=100 Вт, который будучи включенным в сеть с напряжением U=220 В, в зависимости от состояния переключателя, мог бы выдавать выходное напряжение U=13,19,25,37 В.

Для реализации данной задачи мною была составлена схема рис.1.

Необходимо рассчитать:
1. S-сечение сердечника трансформатора, см2 ;
2. N0 – число витков первичной обмотки;
3. N1,2,3,4 –число витков вторичных обмоток;
4. d – диаметр провода обмоток.

Расчет:

Воспользуемся номограммой расчета силовых трансформаторов мощностью до 1 кВт.
Мощность требуемого трансформатора Р0=100 Вт, по таблице сие соответствует площади сечения сердечника S0=12.15 см2 .Допустимая индукция для сердечника В=10000 Гс, при условии что частота питающей сети 50 Гц. В номограмме проводим прямую от 10000 Гс (по шкале индукции) до Р0 =100 Вт (по шкале мощности) и отмечаем пересечение прямой со школой N/U в N/U=3,7 Вит/В, значит число витков первичной обмотки N0=220*3,7=814 витков. Принимая во внимание потери в стали и меди (считают потери одинаковыми – по 10 %), фактически число витков обмотки берут с поправкой. При этом число витков первичной обмотки уменьшают, а число витков вторичных обмоток увеличивают на 5 % для трансформаторов мощностью до 100 Вт и на 2,5 % для трансформаторов 100 Вт – 1 кВт. Отсюда N1=814*0.95=773,3 витка. Ток, протекающий в первичной обмотке Y=100/220=0,45 A. Диаметр провода в зависимости от силы тока, протекающего по обмотке, определяют по шкале ld , округляя полученное значение в сторону увеличения, d=0,54 мм.
Расчет вторичных обмоток.
Аналогично найдем:
 силу тока во вторичных обмотках Yn=P0/Uвn ;
 d – диаметр провода вторичных обмоток;
 N1,2,3,4 –число витков вторичных обмоток.
Для этого я введу ещё несколько обозначений:
n – положение переключателя;
Unв – требуемое выходное напряжение при положении переключателя n.
При n=1, Unв=13 Вт:
Y1=100/13=7,7 A.
d=2,3 мм.
N1=3,7*13*1,05=50,505 вит.
При n=2, Unв=19 Вт:
Y2=100/19=5,3 A.
d=1,9 мм.
N2=3,7*19*1,05=73,815 вит.
При n=3, Unв=25 Вт:
Y3=100/25=4 A.
d=1,7 мм.
N3=3,7*25*1,05=97,125 вит.

При n=4, Unв=37 Вт:
Y4=100/37=2,7 A.
d=1,4 мм.
N4=3,7*37*1,05=142,745 вит.
Вторичные обмотки трансформатора представляют собой одну целую обмотку, к которой через определённое число витков N1, N2, N3, N4 от начала обмотки отходят выходные провода на переключатель, от положения которого зависит выходное напряжение трансформатора, т.е. :
 после намотанных 50.5 витков выводим первый провод, его напряжение U=13 В;
 далее ещё через (73,8-50,5)=23,3 витка отводим следующий провод, его напряжение U=19 В;
 затем через 23,3 витка отводим следующий провод, его напряжение U=25 В;
 и наконец через 46,6 витков выведем конец обмотки, соответствующий U=37 В.

Так как обмотка одна, мы будем использовать постоянную толщину провода d=1.4 мм., что не соответствует нашим расчетам для 1-й, 2-й, 3-й вторичных обмоток. Рассчитанный ток для этих обмоток будет нагревать провода, это может привести к сгоранию обмотки.
Я рассчитал мощность разрешённой нагрузки по номограмме, которую можно включать в трансформатор при определённых положениях переключателя:
1-е положение:
D=1,4 мм.
Y1=2.7 A.
P1=Y1*U1=2,7*13=35.1 Вт.
2-е положение:
D=1,4 мм.
Y2=2.7 A.
P2=Y2*U2=2,7*19=51.3 Вт.
3-е положение:
D=1,4 мм.
Y3=2.7 A.
P3=Y3*U3=2,7*25=67.5 Вт.
4-е положение:
D=1,4 мм.
Y4=2.7 A.
P4=Y4*U4=2,7*37=100 Вт.

Изготовление трансформатора

Внешний вид трансформатора должен соответствовать электрической схеме.
Мною была разработан следующий трансформатор рис.2.

Материал и размеры основных деталей:

Сердечник.
Материал:
Тонколистовая электротехническая сталь .
Размеры:
Площадь сечения S=1215 мм.,(40.5*30)мм.
Обмотка.
Материал:
Медный провод, покрытый эмалью ПФ, все выводы провода покрыты поливинилхлоридом.
Размеры:
Толщина провода первичной обмотки d=0,54 мм.
Толщина провода вторичной обмотки d=1,4 мм.



Проверка метода расчета.
Для проверки проведенных мной расчетов я произвел еще расчет мощности по толщине сердечника учебного разборного трансформатора для физических демонстраций, мощность которого уже известна и указана на трансформаторе Р0=180 Вт.
1. Штангенциркулем я измерил толщину сердечника S=(49*32) мм2 =1568 мм2=15,68 см2 ;
2. Пользуясь номограммой расчета силовых трансформаторов мощностью до 1 кВт, я установил, что мощность демонстрационного трансформатора Р0=180 Вт.
Полученное мною значение мощности равно мощности указанной на трансформаторе,
что говорит о достаточной точности проведенных мною измерений и расчетов.

 


User Rating: 5 / 5

Star ActiveStar ActiveStar ActiveStar ActiveStar Active

Курсовая работа:
"Межпредметные связи в задачах по физике"

 

 

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. Теоретические основы межпредметных связей:
1. История развития межпредметных связей.
2. Методологические и психолого-педагогические основы межпредметного обучения.
3. Дидактические требования к межпредметному уроку по физике.
4. Роль, значение и пути реализации межпредметных связей при обучении физике в средней школе.
• Домашние задания по другим предметам.
• Решение задач межпредметного характера.
• Наглядные пособия.
• Обобщающие уроки.
• Внеклассные и факультативные занятия.

Глава II. Межпредметные связи в задачах при обучении физике в средней школе:
1. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VII класса.
2. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики VIII класса.
3. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики IX класса.
4. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики X класса.
5. Решение задач межпредметного содержания в курсе физики XI класса.
6. Межпредметные связи в школьных олимпиадах:
• Заочная олимпиада.
• Очная олимпиада.

Глава III. Реализация межпредметных связей (примеры из личной практики).
1. Проведение внеклассных занятий межпредметного характера.
• Геофизическая викторина (VIII класс).
• Урок-игра "ФИЗИКИ И ЛИРИКИ"(VIII класс).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Star InactiveStar InactiveStar InactiveStar InactiveStar Inactive


Изучение операционных усилителей


1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с устройством, принципом действия и характеристиками операционных усилителей без обратной связи и с обратными связями.


2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Операционным усилителем (ОУ) называют усилитель напряжения, предназначенный для выполнения различных операций с аналоговыми сигналами: их усиление или ослабление, сложение или вычитание, интегрирование или дифференцирование и т.д. Все эти операции ОУ выполняет с помощью цепей положительной или отрицательной обратной связи, подающих часть выходного напряжения на вход усилителя. Сам же ОУ при этом должен как можно ближе соответствовать идеальному усилителю, то есть иметь достаточно большой коэффициент усиления Кu ≈ ∞, большое входное сопротивление Rвх ≈ ∞ и бесконечно малое сопротивление выхода Rвых ≈ 0. Частотная характеристика должна простираться от постоянного тока до очень высокой частоты.
В настоящее время ОУ представляет собой полупроводниковую интегральную микросхему, содержащую большое число элементов: транзисторов, диодов и т.д. Несмотря на большое разнообразие схемотехнических решений, условно ОУ можно представить в виде трёх основных частей (Рис.1).
+Еп


Uвых

Uвх


- Еп

Дифференциальный каскад Интегратор Усилитель мощности

Дифференциальный каскад питается генератором тока, поэтому при одинаковых напряжениях на обоих входах (относительно питания) токи в плечах каскада одинаковы, почти не зависят от величины входного напряжения (синфазного) и составляют половину тока генератора. При появлении дифференциального сигнала на входе (разности напряжений на входах), ток в правой ветви каскада меняется от «0» до всего тока генератора в зависимости от полярности и величины дифференциального сигнала. Этот ток преобразуется в интеграторе тока в напряжение, которое повторяется на выходе усилителем мощности (повторителем напряжения). При этом вход, напряжение на котором соответствует по знаку выходному напряжению, называется не инвертирующим, а другой – инвертирующим. Следует отметить, что полностью одинаковыми плечи дифференциального каскада технологически сделать не удаётся, поэтому при нулевом дифференциальном сигнале напряжение выхода нулю не равняется. Смещение нуля можно компенсировать с помощью специально вводимых цепей балансировки (коррекции) нуля.

На схемах ОУ изображают с разной степенью упрощения:

Инвертирующий вход
Неинвертирующий вход Uдиф Выход

Положительное и
отрицательное Uсф U
напряжение питания U

Общий вывод

Uдиф – дифференциальное напряжение (дифференциальный сигнал)
Uсф - синфазное напряжение (синфазный сигнал)

6 1
+

5 2 -


Общий вывод может отсутствовать, тогда синфазное напряжение и напряжение выхода определяется относительно средней точки напряжения питания.

Основная характеристика ОУ – амплитудная, или передаточная, представляет собой зависимость выходного напряжения от дифференциального напряжения на входе. Эту характеристику получают при подаче напряжения на один вход при отсутствии напряжения на другом входе (соединённым с общим выводом).

Uвых

+Uпит


U см


Uдиф


-U пит


Uсм – напряжение смещения – величина дифференциального сигнала, при котором выходное напряжение равно нулю. Коэффициент усиления ОУ (коэффициент передачи напряжения) определяется в области линейного участка характеристики

Кu =

Частотная (амплитудно-частотная) характеристика ОУ представляет собой зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала:

К

ω

ω макс
Из характеристики определяют максимальную частоту ωмакс, при которой коэффициент передачи сохраняет своё значение (уменьшается не более чем в √2 раз), и предельную частоту ωпр , при которой коэффициент передачи становится равным единице.
Указанные и другие характеристики ОУ в значительной степени зависят от напряжения питания, температуры, сопротивления нагрузки и т.д., поэтому применение ОУ без внешних цепей обратных связей ограничено. В зависимости от вида обратных связей ОУ может выполнять различные функции.

Операционный усилитель КМ551УД2Б
Операционный усилитель данного типа относится к группе - прецизионные, обладающие повышенной точностью установки передаточной функции благодаря более высокому входному сопротивлению, улучшенным параметрам смещения нулевого уровня и повышенному коэффициенту усиления.
В ОУ КМ551УД2Б на одном кристалле размещены два усилителя. Характерной особенностью ОУ КМ551УД2 является малый коэффициент шума.

Справочные данные и схема включения микросхемы КМ551УД2Б


R2≤0,01кОм; Rн≥≥ 10 кОм; Rн=2кОм
Uсм, мВ, не более 5. Режим измерения 1,2
Iвх ср,мкА, не более 2. Режим измерения2
ΔIвх,мкА, не более1. Режим измерения2
KU, не менее5*103. Режим измерения3,4
Kос сф,дБ, не менее70. Режим измерения2, 5-7
Uвых max,В, не менее±10. Режим измерения3
Iпот,мА, не более10. Режим измерения2, 8
Uш вх,мкВ, не более - . Режим измерения2, 9
Синфазное входное напряжение 8 В
Напряжение источника питания от ±5 до ±16,5
Входное напряжение:5 В
Максимальный выходной ток 2мА
Мощность рассеивания 400мВт

Инвертирующий усилитель на основе ОУ

i2 Rос

i1 R1

Uвх
Uвых


В этой схеме не инвертирующий вход ОУ соединён с общим выводом, а инвертирующий – с выходом ОУ через резистор обратной связи Rос. Входной сигнал Uвх подаётся на инвертирующий вход через резистор R1. В силу большого значения коэффициента усиления ОУ и его большого входного сопротивления можно принять, что Uдиф = 0 и i1 = i2, а поскольку Uвх = i1 R1 и Uвых = i2 Rос, то KU = Uвых / Uвх = - Rос / R1. Входное сопротивление этой схемы ограничено величиной R1.

Не инвертирующий усилитель на основе О.У.

Rос

R1


Uвых

Uвх



В этой схеме входной сигнал подаётся на не инвертирующий вход, а внешняя цепь обратной связи представляет собой делитель выходного напряжения, часть которого подаётся на инвертирующий вход ОУ. С учётом указанных в предыдущем пункте допущений Uвх = i1 R1 = Uвых - i2 R2, или KU = Uвых / Uвх =1+ R2 / R1. Входное сопротивление не инвертирующего усилителя ограничено входным сопротивлением только самого ОУ что является преимуществом указанной схемы для усиления маломощных сигналов.

Повторитель напряжения на основе ОУ.

 

Uвых
Uвх


В этой схеме выход ОУ соединяется с инвертирующим входом. Поскольку дифференциальное напряжение близко к нулю вследствие большого коэффициента усиления ОУ, Uвых = Uвх, KU = 1. Применяется для усиления тока (мощности), который ограничен сопротивлением нагрузки и возможностями ОУ (предельными эксплутационными параметрами).

Сумматор напряжений.
i 1 R1
Uвх1
Rос

in Rn
Uвх n

Uвых


Представляет собой инвертирующий усилитель с несколькими входами. Поскольку i ос = i 1 + i 2 + i 3 + … i n , а Uвых = Uос = i ос Rос = Rос( Uвх1/ R1 + Uвх2/ R2 +… Uвхn/ Rn ), то при R1 = R1 = R2 = …Rn = Rос, Uвых = Uвх1 + Uвх2 +…. Uвхn, то есть напряжение выхода есть сумма входных напряжений. Применяется для сложения (наложения) аналоговых сигналов.


Интегратор тока
Uc
C
ic

iвх Uвых

В этой схеме в цепь отрицательной обратной связи по напряжению включена ёмкость. Поскольку не инвертирующий вход соединён с общим выводом, а дифференциальное напряжение близко к нулю, напряжение выхода равно напряжению на конденсаторе, которое, в свою очередь, определяется его зарядом. Таким образом Uвых = UС = - ∫ iвх dt.

Интегратор напряжения
C


R


Uвх Uвых

Представляет собой инвертирующий усилитель, в котором резистор обратной связи заменён на конденсатор, вследствие чего напряжение на нём (и на выходе схемы), пропорционально заряду конденсатора. Конденсатор заряжается проходящим через R током, поэтому Uвых = UС = - ∫ uвх dt.

Логарифмический усилитель

VD


R


Uвх Uвых


Здесь в цепь отрицательной обратной связи по напряжению включен диод в прямом направлении. Поскольку ток через диод экспоненциально зависит от прямого напряжения, напряжение на диоде, а значит и на выходе схемы зависит от тока по логарифмическому закону. Ток через диод, в свою очередь, задаётся входным напряжением Uвх и резистором R, поэтому UD = Uвых = T ln i вх / i S ,где T - тепловой потенциал, i S - обратный ток диода, i вх = .

Генератор прямоугольных импульсов
Rос


C Uвых

R1


R2

Принцип действия этой схемы состоит в следующем. Часть выходного напряжения через делитель R1 R2 подаётся на не инвертирующий вход ОУ, что при нулевом напряжении на инвертирующем входе обеспечивает достаточное дифференциальное напряжение на входе ОУ и максимальное напряжение того же знака (напряжение питания) на выходе схемы. В то же время напряжение выхода через резистор обратной связи Rос заряжает конденсатор C, вследствие чего увеличивается напряжение на инвертирующем входе ОУ. Как только это напряжение превысит напряжение на не инвертирующем входе, дифференциальное напряжение сменит знак, что приведёт к смене знака выходного напряжения и всё повторится в том же порядке. Таким образом напряжение на выходе схемы меняется от +Епит до - Епит с постоянной времени, зависящей от C, Rос и соотношения R1 R2.

Рассмотренные принципы применяются во множестве других схем и устройств на основе ОУ.


3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Приборы и оборудование: операционный усилитель __________________, набор резисторов, набор конденсаторов, источник постоянного тока _________, регулируемый источник постоянного тока ____________, цифровой вольтметр (мультиметр) ________, стрелочный вольтметр постоянного тока (мультиметр), монтажная плата, генератор ________________, осциллограф __________, электронный вольтметр _________________.

3.1 Исследование характеристик операционного усилителя (ОУ).
Изучить по справочнику и выписать справочные данные ОУ. Собрать схему усилителя без обратной связи, подключив на вход ОУ регулируемый источник постоянного тока через делитель напряжения 1:1000. (R1 ≈ 300Ком, R2 ≈ 300Ом) и цифровой вольтметр (мультиметр), а на выход – стрелочный вольтметр или мультиметр. Питание ОУ осуществлять от источника постоянного тока в пределах допустимых значений (36В).

+Епит

R1

U= R2 Uвх U вых

- Епит


Изменяя входное напряжение Uвх в пределах – 10мВ ÷ +10мВ измерить напряжение выхода ОУ. Построить амплитудную (передаточную) характеристику ОУ. Определить напряжение смещения и коэффициент усиления напряжения. Сравнить со справочными данными.

3.2. Изучение инвертирующего усилителя.
3.2.1. Собрать схему инвертирующего усилителя, подобрав R1 в пределах 1 ÷ 10 КОм и Rос в пределах 100 ÷ 1000 Ком. Подключить на вход схемы источник регулируемого напряжения и цифровой вольтметр, на выход – стрелочный вольтметр (мультиметр). Изменяя входное напряжение в пределах линейного участка передаточной характеристики, измерить напряжение выхода. Построить зависимость выходного напряжения от входного. Определить коэффициент усиления схемы. Сравнить с расчётными данными.
3.2.2. Подключить на вход усилителя генератор и электронный вольтметр, на выход – осциллограф. Изменяя амплитуду входного напряжения в пределах линейного участка передаточной характеристики, измерить выходное напряжение. Построить график зависимости выходного напряжения от входного (амплитудную характеристику). Определить коэффициент усиления схемы по переменному току, сравнить с расчётными данными.
3.2.3. При средних фиксированных значениях амплитуды входного сигнала провести измерения выходного напряжения при изменении частоты в пределах рабочего диапазона генератора. Построить график зависимости коэффициента усиления от десятичного логарифма частоты (частотную характеристику) инвертирующего усилителя. По возможности определить максимальную и предельную частоту.
3.3. Собрать схему не инвертирующего усилителя. Провести измерения, указанные в п.3.2.1.
3.4. Собрать схему генератора прямоугольных импульсов на ОУ, подобрав R1 R2, Rос порядка сотен КОм, ёмкость – доли микроФарад. Подключить на выход генератора осциллограф. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения, измерить частоту и амплитуду импульсов. Изменяя сопротивление обратной связи при фиксированной ёмкости и изменяя ёмкость при фиксированном сопротивлении обратной связи (5÷6 значений), исследовать зависимость частоты от ёмкости и сопротивления обратной связи. Построить соответствующие графики, сделать вывод о характере зависимостей, объяснить их, исходя из принципа действия генератора.


4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4.1. Объяснить принцип действия ОУ.
4.2. Объяснить принцип действия не инвертирующего усилителя на основе ОУ.
4.3. Вывести формулу входного сопротивления не инвертирующего усилителя.
4.3. Для чего в схемах усилителей на основе ОУ используются обратные связи?
4.4. Как увеличить мощность усилителя (генератора) на основе ОУ? Привести схему, подобрать элементы, объяснить принцип действия.


ЛИТЕРАТУРА
1. Лачин В.И., Савёлов Н.С. Электроника: Учебное пособие. «Феникс», 2002. – 576с.
2. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. – СПб.: КОРОНА прини; М.: Бином – Пресс, 2006 – 416 с., ил.
3. Гершензон Е.М., Полянина Г.Д., Соина Н.В. Радиотехника. – М.: Просвещение, 1986. – 319 с.
4. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1997. – 2806 с.
5. Основы промышленной электроники / Под редакцией Герасимова В.Г. – М.: Высшая школа, 1986.

Page 1 of 2

Пряжа для вязания. Купить пряжу для вязания пледа домпряжи.рф.
Пряжа для вязания. Купить пряжу для вязания пледа домпряжи.рф.

Недавно добавили

Сейчас читают