Лабработа 1 редактирована. Зертханалы жмыстарды жиынтыы
 Скачать 349.44 Kb.
|
|
Қазақстан Республикасы Ауыл шаруашылығы министрлігі Қазақстан Республикасы Ауыл шаруашылығы министрлігі С.Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университеті «Электрмен жабдықтау» кафедрасы «Электротехника және электрониканың негіздері» пәні бойынша Зертханалық жұмыстардың жиынтығы 5ВО71300-«Көлік, көлік техникасы және технологиялары» 5ВО72400-«Технологиялық машиналар және жабдықтары» 5ВО73200-«Стандарттау және сертификаттау» мамандықтарына арналған Бакалавриат бағыты бойынша Астана 2019 1 Зертханалық жұмыс Кіріспе «Электротехника және электрониканың негіздері» пәні-электротехникалық құрылғылардағы электромагниттік құбылыстарды зерттеумен олардың құрылымдарын оқып білу және оларды өндірісте пайдалану, электр знергиясын шығарып алу оны қашықтыққа жеткізу және қолданумен шұғылданатын ғылым мен техниканың саласына жатады. Кез-келген электротехникалық құрылғы жұмыс істеу үшін оның бойымен ток күші өтуі керек. Ол үшін міндетті түрде: бірінші, электр энергиясының көзі (қорек көзі) болуы керек, екінші, электрқабылдағыш (тұтынушы) болуы керек, ол аталған қорек көзімен бірге тұйықталған электр тізбегін құруы қажетті шарт болып табылады. Сонымен, электр тізбегі-электр энергиясының көзінен (қорек көзінен), электр энергиясын қабылдағыштан, өлшеу құралдарынан, коммутациялық аппаратуралардан, қосу желілерімен сымдардан тұрады. Қандайда бір, электр тізбегінде зертханалық жұмыстар жүргізу үшін алдымен оны сұлбамен кескіндейді, яғни электр тізбегі график түрінде элементтердің шартты белгілері бойынша құрастырылады. Сондықтан, «электротехника және электрониканың негіздері» пәні электрлік емес мамандықтарға арналып, электрлік және электрондық сұлбаларды модельдеу және талдау үшін зертханалық жұмыстарды жүргізуге қажетті өлшеуіш құралдары бар, қарапайым виртуалды көрініс түрінде компьютерлік класстарда жасауға болатын Electronics Workbench (EWB) , бағдарламасы қабылданды. Электротехника пәнінен компьютерлік класстарда зертханалық жұмыстарды орындау үшін EWB бағдарламасының мүмкіндіктерімен, қасиеттерімен танысып, оқып білу НҰСҚАУЛЫҒЫ. Electronics Worbench бағдарламасы, электрлік және электрондық сұлбаларды модельдеу және талдау үшін арналған. Бағдарламаның ерекшелігі-барлық бақылап-өлшеуіш құралдардың бар болуы, сыртқы түрі және сипаттамасы бойынша өнеркәсіптік аналогтарға аса жақын болуы. Олардың көмегімен әр-түрлі функционалдық қызмет атқаратын электротехникалық, электрондық құрылғыларды тәжірибелік тұрғыдан зерттеуге және аса қарапайым тәсілмен жинауға болады. Сұлбаның құрамындағы элементерді дұрыс модельдеу үшін оның шартты белгілерімен параметрлері EWB бағдарламасының жұмыс терезесінде кескінделеді. Бұл сабақ, бірінші сабақ болғандықтан, кіріспе сабағы болып есептеледі де, бірінші зертханалық жұмыс болып, тақырыбы: Electronics Workbench (EWB) бағдарламасымен танысу, мақсаты: EWB бағдарламасымен Windows ортасында танысып, электрлік және электрондық сұлбаларды жинауды олардың элементтерін таңдауды оқып үйрену болады. Бірінші зертханалық жұмыс, кіріспе сабағында оқушылар, аталған нұсқаулықпен мұқият танысып, оқып, түсініп төмендегі бақылау сұрақтарына жауап беріп келесі сабаққа рұқсат алулары керек. Electronics Worbench бағдарламасы зертханалық жұмыстарды Windows ортасында виртуалды түрде жасауға мүмкіндік береді. Electronics Worbench бағдарламасында сұлбаны жинап құрастырудың алдында – керекті элементтерді, құрал-саймандарды таңдап алуға; -- элементтерді жұмыс ауданында сұлбаның кез-келген жеріне орналастыруға; --элементтерді тік немесе көлденең жайғастыруға немесе 90-қа бұрып қоюға; --сұлбаның бөліктерін, элементтерін көшіруге, қоюға, жоюға; --элементтерге шартты белгілерін тағайындауға, олардың параметрлерін өзгертуге және бір уақытта сұлбаның барлық элементтері көрініп тұратындай етіп сұлбаны жинауға мүмкіндік береді. Electronics Worbench бағдарламасының жұмыс терезесі Windows ортасында EWB бағдарламасын эмблемасы арқылы іске қосқан кезде компьютердің экранында EWB бағдарламасының жұмыс терезесі шығады.  1-1-сурет EWB бағдарламасының жұмыс терезесінің көрінісі Бағдарламаның жұмыс терезесі линейка тәріздес 4 қатардан , жоғарғы оң жақта 2 ажыратқыштан және жұмыс алаңынан тұрады: Жоғарғы, бірінші қатар - мұнда EWB бағдарламасының эмблемасы және аты-жөні көрсетілген –тақырыптар қатары. Төменірек, екінші қатар- мұнда (File, Edit,Circuit, Analysis, Window, Help) көрсетілген –басты меню қатары. Үшінші қатар- пернетақтаның түймелеріне (батырмаларына) ұқсас жасалған және 3 бөліктен тұратын, алғашқы бөлігі 4 түйме (New- создать -құру, Open – открыть-ашу, Save-сохранить-сақтау, Print-печатать-баспаға шығару) және екінші бөлігі 3 түйме (Cut-вырезать-кесіп алу, Copy-копировать-көшіру, Paste-вставить-қою) ары қарай, сұлбаның элементтерін сағат тіліне қарама-қарсы 900-қа бұру, масштабты үлкейту немесе кішірейту түймелері көрсетілген, тіпті бұйрықтар секілді, сол себебті пәрмендер деп аталып - пәрмендер панелі орналасқан. Төртінші соңғы қатарда-компоненттер панелі орналасқан. Мұнда әр-бір зертханалық жұмыс кезінде сұлбаларды моделдеп құру үшін керекті элементтердің және бақылап-өлшеуіш аспаптардың шартты графикалық белгілерімен кескінделген пернетақтаның түймелеріне ұқсас 14 түймелер (батырмалар) секілді пиктограммалар орналасқан. Пәрмендер мен компоненттер панелдерінің соңына қарай экранның оң жақ жоғарғы бөлігінде сұлбаны іске қосу түймесі орналасқан. EWB бағдарламасында қолданылатын компоненттердің сыйпаттамасы. Осы компоненттер панелінде орналасқан 14 пиктограммалардың 13-інде керекті элементтер мен бақылап-өлшеуіш аспаптар, 2-ші пиктограммадан бастап өздерінің функционалдық қызметтеріне сай 13 топқа бөлінген. Ал, 1-ші пиктограммаға тиісті элементтер мен бақылап-өлшеуіш аспаптар бөлінбеген, сондықтан, 1-ші пиктограмма бос болғандықтан жұмыс барысында қолданылмайды. Аталған 13 пиктограммаларға бөлінген элементтер мен бақылап-өлшеуіш аспаптар топтарының аты жөндері төмендегідей: 1. Sources- қорек көздері және басқарылатын көздер тобы, активты элементтер. Мұнда, EWB бағдарламасында барлық қорек көздері идеалды. 2. Basic- Passive- пассивті элементтер және коммутациялық құрылғылар тобы (базалық элементтер). 3. Diodes- диодтар тобы. 4.Transistors- транзисторлар тобы. 5. Analog ICs- аналогтық микросхемалар тобы. 6. Mixed ICs- аралас типті микросхемалар тобы. 7. Digital ICs- аралас типті сандық микросхемалар тобы. 8.Logic Gates- логикалық сандық микросхемалар тобы. 9. Digital- сандық микросхемалар тобы. 10. Indicators- индикаторлық құрылғылар тобы. 11. Controls- аналогты есептеу құрылғылары тобы. 12. Miscellaneous- аралас типті компоненттер тобы. 13. Instruments- электр сұлбаларының талдауын жасауға мүмкіндік беретін бақылап-өлшеуіш құрылғылар тобы. Жоғарыда аталған компоненттер панелінде орналасқан 13 пиктограмманың беттерінде әр-бір топтың бастапқы элементтерінің графикалық белгілері бейнеленген. Мысалы, осы 13 пиктограмманың 1-ші түймесінің бетінде, яғни 1- ші топ Sources- қорек көздері тобының бастапқы элементі, - тұрақты кернеу (ЭҚК) көзі немесе аккумулятор батареясының шартты графикалық белгілері бейнеленген. Бұл 1-ші топта осындай 23 элемент бар өздерінің шартты белгілерімен. Сол секілді 2-ші топ Basis-Passive-пассивті элементтер тобының бастапқы элементі, -резистор- кедергінің шартты графикалық белгісі (бағдарламаны ойлап тапқан, құрастырған елдің стандарты бойынша) 2-ші түйме бетінде бейнеленген. Бұл 2-ші топта 20 элемент бар өздерінің шартты графикалық белгілерімен.Сондай-ақ, 10-шы топ Indicators-индикаторлық құрылғылар тобының бастапқы элементі,- амперметр мен вольтметр. Бұл топта 9 элемент, ал 13-ші топ Instruments –бақылап-өлшеуіш құрылғылар тобының бастапқы элементі,- мультиметр. Бұл топта 7 элемент бар. Келесі сабақтарда, зертханалық жұмыс барысында біздерге керек болатын және өте жиі қолданыста болатын элементтер, олар: 1- топ, Sources- қорек көздері; 2- топ, Basic-Passive -пассивті элементтер; 13- топ-Instruments -бақылап-өлшеуіш аспаптар және 10- топ-Indicators -индикаторлы құрылғылар тобында жинақталған. Сондықтан, әр зертханалық жұмыстардың әдістемелік нұсқаулықтарында көрсетілген сұлбаның құрамында қандай элементтер бар және ол элементтерді қай топтардан таңдап шығарып аламыз соны жақсылап түсініп алу қажет.  1-2-сурет. Sources-қорек көздері тобы
Мысалы: Сұлба бойынша бізге қорек көзі керек болса онда курсорды 1-ші топтың пиктограммасына апарып тышқанның сол жақ батырмасын бір бассақ, сол топта шоғырланған барлық элементтердің қатары шыға келеді ( 1-2суретке қараңыз). Мұнда «жерге тұйықтау» элементінен бастап екі қатарда 23 элемент бар. Енді осы топтағы 23 элементтің 2-ші элементінің бетінде «Тұрақты кернеу (ЭҚК) немесе аккумуляторлық батарея»-ның шартты белгісі бейнеленген, сол түймеге курсорды апарып тышқанның сол жақ батырмасын басып тұрып бері жұмыс алаңына шығарып аламыз да, тышқанның сол жақ батырмасын жібереміз.Ал, егерде бізге «жерге тұйықтау» элементі керек болса, онда курсорды 1-ші элементтің шартты белгісі көрсетілген пиктограммаға апарып тышқанның сол жақ батырмасын басып тұрып, бері терезенің жұмыс алаңына сүйреп алып шығамыз да тышқанның сол батырмасын жібереміз. Сұлбада қандай элементтер көрсетілген, немесе оқушыға қандай элемент керек, сол элементті осылай жұмыс алаңына шығарып алуға болады. Әр-бір элементтін екі қысқышы болады, сұлбаны жинаған кезде курсорды бір элементтің қысқышына жақындатып апарсақ түйін шығады сол түйінге курсорды ақырын тигізіп ажыратпай сүйреп алып екінші элементтің қысқышына тигізсек онда да түйін шығады да екі элемент қосылады.  1-3-сурет. Basic- (Passive)- пассивті элементтер тобы
Ал, бізге резистор керек болды делік, онда курсорды «пассивті элементтер» 2-ші топтың бастапқы элементі «пассивті элемент» резитордың шартты белгісі (бағдарламаны ойлап тапқан, құрастырған елдің стандарты бойынша) көрсетілген пиктограммаға апарып тышқанның сол жақ батырмасын бір бассақ, сол тобқа шоғырланған барлық элементтердің пиктограммалар қатары шыға келеді (1-3-суретке қараңыз). Мұнда 20 элемент бар. Енді, курсорды резистордың шартты графикалық белгісі көрсетілген, түйіннен кейінгі 2-ші пиктограммаға апарып тышқанның сол жақ батырмасын басып тұрып, терезенің жұмыс алаңына сүйреп алып шығамызда тышқанның сол жақ батырмасын жібереміз. Сонда, бізге керекті 4-5 резистордың біреуі бар деп есептеп, қалған үшеу-төртеуін дәл осылай терезенің жұмыс алаңына шығаруға болады. Осы 4-5 резисторды әрбір оқушының дәптерлерінде көрсетілгендей етіп жайғастырамыз да, сұлбаны құрастыруға немесе жинауға кірісеміз. Ол үшін, курсорды элементтің бір қысқышына ақырындап апарып жақындатсақ, онда түйін пайда болады, сол кезде тышқанның сол жақ батырмасын басып тұрып, жібермей, апарып курсорды екінші элементтің қысқашына тигізсек тізбек қосылады. Осы тәртіппен қалған элементтердің (резисторларды, жерге тұйықтау көзін және қорек көздерін) бәрін дәптерде көрсетілгендей тармақталмаған немесе тармақталған етіп, құрастырып жинауға болады.  1-4 сурет. Индикаторлық құрылғылар тобы
Ал егерде бізге амперметр немесе вольтметр керек болса, онда курсорды 10-шы-Indicators- индикаторлық құрылғылар тобына апарып тышқанның сол жақ батырмасын бассақ, экранға сонда шоғырланған барлық элементтер шығады ( 1-4 суретті қараңыз). Мұнда 9 элемент бар. Бағдарлама бойынша амперметр мен вольтметрдің шартты белгілері төртбұрыш болып келеді және бір жақ қабырғасы қалыңырақ сызықпен белгіленген бұл аспаптың теріс қысқашына сәйкес келеді дегенді білдіреді. Амперметрде, вольтметрде – айнымалы токтың немесе тұрақты токтың тізбектеріндегі токты, кернеуді өлшеу үшін қолданылады және айнымалы токты немесе кернеуді өлшеген кезде амперметрде, вольтметрде токпен, кернеудің әсерлік мәндерін көрсетеді. Амперметрмен, вольтметрді жұмыс алаңына шығарып алу, сол элементтерді шығарып алу тәртібімен бірдей. Амперметрді, вольтметрді жұмыс алаңына шығарған кезде олар қызыл түсті болып шығады, бұл деген аспаптың бастапқы кезде белсенді болып тұрғанын көрсетеді. Сәлден соң олар қара түске өзгереді. Аспаптарды белсенді болып тұрған кезде көлденең орналасқан кезін, тік орналасуына немесе керісінше ауыстыруға болады. Ол үшін, курсорды төртбұрышты аспапқа апарып тигізіп тышқанның сол жақ батырмасын бір бассақ, аспап қызыл түске өзгеріп белсенді күйге өтеді. Осы кезде курсорды EWB бағдарламасының жұмыс терезесінің көрінісі 1- суреттегі 3-ші қатардағы пәрмендер панелінің 8-ші пиктограммасын бассақ аспап бір орнында 90-қа бұрылады. Осылай кез-келген элементті оңға солға бұруға болады. Ал енді, курсорды амперметрдің немесе вольтметрдің кескініне апарып тышқанның сол жақ батырмасын екі рет бассақ сол амперметрдің немесе вольтметрдің параметрлерін, өлшеу режимдерін тиісті зертханалық жұмыстың талабы бойынша төмендегідей өзгертуге болады: Амперметрдің ішкі кедергісінің мәні (үндемеген жағдайда 1mОм), өлшенетін токтың түрі (DC-тұрақты, AC-айнымалы). Вольтметрдің ішкі кедергісінің мәні (үндемеген жағдайда 1МОм), өлшенетін кернеудің түрі (DC-тұрақты, AC-айнымалы). Айнымалы токты немесе кернеуді өлшеген кезде амперметрде, вольтметрде токпен кернеудің әсерлік мәндерін көрсетеді.  1-5-сурет. Бақылап-өлшеуіш құрылғылар тобы. Ал, егерде бізге мультиметр керек болса, онда курсорды «бақылап-өлшеуіш құрылғылар» 13 тобынының пиктограммасына апарып тышқанның сол жақ батырмасын бассақ, экранға «бақылап –өлшеуіш құрылғылар» тобында шоғырланған барлық элементтер шығады (1-5-сурет). Мұнда 7 элемент бар. Енді курсорды мультиметрдің кескіні бейнеленген пиктограммаға апарып тышқанның сол жақ батырмасын басып тұрып, бері терезенің жұмыс алаңына алып шығуға болады.Енді, сол кішкентай мультиметрдің бейнесіне курсорды апарып тышқанның оң жақ батырмасын екі рет бассақ сол мультиметрдің бет жақ панелі (1-6-сурет) шығады.  1-6-сурет. Мультиметр Мультиметрдің бет жақ панелінде өлшеу нәтижелерін көрсететін дисплей, сұлбаға қосатын қысқыштар және басқару батырмалары бар.Ток, кернеу, кедергі және әлсізденуді өлшейтін батырмалар, тұрақты ток және айнымалы кернеуді өлшеуге арналған екі батырма орналасқан. Мультиметр деген аспап тізбектегі токты, кернеуді, кедергіні және сұлбадағы екі бақылаудағы түйіндердің арасындағы сигналдың әлсізденуін децибел (dB) шамасында өлшеуге қолданылады. Мультиметрдің жұмыс режимі оның бетіндегі батырмаларды тышқанның көмегімен анықталады. Мультиметр төмендегідей 4 режимде жұмыс істей алады: A-токты өлшеу режимінде (амперметр режимі) ішкі кедергісі 1mОм=  Ом.V-кернеуді өлшеу режимінде (вольтметр режимі) ішкі кедергісі 1МОм=  Ом.Ω-кедергіні өлшеу режимі (омметр режимі). dB-сұлбаның екі түйінінің арасындағы кернеудің әлсізденуін децибел шамасында өлшеу.  1-7-сурет. Генератор Функционалды генератор-синусойдалы немесе үшбұрышты немесе тікбұрышты түрде сигналдар шығаратын идеалды кернеу көзі болып табылады. Генератордың бет жақ панелі 1-7-суретте көрсетілген , жоғарғы жағында үш батырма келтірілген. Генератордың үш түрлі формадағы тиісті кернеуін таңдау үшін және сигналдың жиілігін Гц, толықтыру коэффициентін %, амплитудасын В, таңдау үшін тышқанның көмегімен генератордың бет жақ панеліндегі тиісті батырмаларды шерту керек. Панелдің бетінде төменірек үш қысқаш (зажим) келтірілген. Оң жақта «+», сол жақта «-«, ортасындағы қысқаш жерге тұйықталады. Екі шеткі қысқаштар сұлбаға сигналды қосу үшін арналған. Кернеу оң жақ қысқашта оң бағытта өзгереді, сол жақ қысқашта теріс бағытта өзгереді.  1-8-сурет. Осциллограф 1-8-суретте осциллографтың бет жақ панелі көрсетілген, мұнда 4 кіріс қысқыштары бар. Екі қысқыш жоғарыда тік (вертикаль) орналасқан, жоғарғысы-төменгісі деп бөлінеді. Екі қысқыш төменде Канал A мен Канал B дан төменірек көлденең (горизонталь) орналасқан, сол жақтағы- оң жақтағы деп бөлінеді. Осциллографтың A және B атты екі каналы бар және бір мезгілде екі сигналдарды көзбен байқау ретінде қолдануға болады. Осциллографтың жұмысын басқару оның бет жақ панеліндегі батырмаларды тышқанның көмегімен теріп отырып жұмыс режимін бекіту болып табылады. Y/T, B/A, A/B осы батырмалардың біріне тышқанның сілтемесі тиген кезде X және Y осьтері анықталады. Y/T режимінде Х осьі бойынша уақыт белгіленеді, ал Y осьі бойынша A және B сигналдарының кернеуі белгіленеді. Бұл режимде Х осьіндегі масштаб Time base терезесінде (s/div….с/дел) « « « « асырылады. Осцилографтың вертикал бойынша орын ауыстыруы реттелетін (Y POS) және 10мкВ/дел (mV/Div) тен 5кВ/дел (kW/Div) дейінгі жеке сезімталдық А және В екі каналы бар (CHANNEL). Тәртіпті таңдау екі DC, AC , басумен орындалады. Ұңғылау тәртібі келесі батырмалармен орындалады: Y/T, B/A, A/B Вертикал бойынша- кернеу дабылы, горизонталь бойынша-уақыт; B/A тәртібінде: вертикал бойынша-В арнасының дабылы, горизонталь бойынша- А арнасының дабылы; А/В тәртібінде: вертикал бойынша-А арнасының дабылы, горизонталь бойынша-В арнасының дабылы. Осциллографтың жерге тұйықталуы құрылғының оң жоғарғы бөлігінде орналасқан GROUND қысқышымен орындалады. EWB бағдарламасы зертханалық сабақтың тәртібі Әрбір оқушы зертханалық сабаққа міндетті түрде бір дәптер арнауы керек. Ол дәптерде әрбір зертханалық жұмыстардың тақырыбы мен мақсаты, жұмыстың орындалу реттері және әдістемелік нұсқауларда көрсетілген сұлбалар, кестелер басқада талаптар толық келтірілу керек. Қорытынды есеп келтірілу керек. Бұл, бірінші кіріспе сабағы болғандықтан сабақтың нұсқаулығына мұқият қарап, ынтамен оқып біліп алу керек. Және бақылау сұрақтарына жауап беру керек. Ескерту! Келесі екінші сабаққа әрбір оқушы өздерінің шығармашылық қабілеттеріне қарай, мектептің бағдарламасын еске түсіріп, 5 резистордың R1, R2, R3, R4, R5 тармақталған, тармақталмаған тізбектерін параллель және аралас қосу тәсілімен дәптерге 4 сұлба құрастырып келулері керек. Алдын ала айтуға болады келесі сабақтың тақырыбы: Тұрақты токтың, тармақталған және тармақталмаған тізбектеріндегі ток пен кернеудің өзгеру принциптерін зерттеу. Бақылау сұрақтары. 1.EWB бағдарламасының толық аты қандай? 2. EWB бағдарламасы не үшін қолданылады? 3. EWB бағдарламасының жұмыс терезесінің құрылысын қандай? 4. EWB бағдарламасының компоненттер бөлігі қандай-қандай топқа бөлінген? 5. EWB бағдарламасының мәзірлер қатары қандай бөліктерден тұрады? 6. Элементтерді жұмыс алаңына қалай шығарамыз? 7. Мультиметр нені өлшейді? 8. Элементтерді тізбектеп жалғағанда олардағы ток қалай өзгереді, кернеу қалай өзгереді? 9. Элементтерді параллел жалғағанда олардағы ток қалай өзгереді, кернеу қалай өзгереді? 10. Элементтерді жұмыс алаңында қалай қозғалтады, қалай өшіреді? 11.Элементтердің параметрлерін қалай өзгертеді? Ұсынылған оқулықтар 1.Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум по Electronics Workbench 5.0. /Под ред. Д. И. Панфилова-М.: Додека,2000.-288с. 2.Карлашук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение.-М.: Додека, 1999.-566с. 3.Ахметов А. Қ., Ахметова Ә. А.,Қабақова Т. А. Электротехника.-Астана. Астана полиграфия,2010. 752б. 4.Дәріс конспектісі. |
