Модернизация лабораторного стенда по электричеству и магнетизму « изучение режимов работы RC — цепочки»

На рисунке 15 показана полная компоновка стенда, т.е. лабораторный стенд.Рисунок 15 – Лабораторный стенд:1- модули лабораторной работы; 2 – комплект измерительных приборов.[4]4. Миниатюрная электротехническая лаборатория МЭЛ-2Универсальный лабораторный стенд «Миниатюрная электротехническая лаборатория МЭЛ-2». Обеспечивает выполнение 22 лабораторных работ по электрическим цепям и аналоговой электронике. В комплект поставки входят стенд МЭЛ-2, два мультиметра, комплект соединительных проводов, паспорт и инструкция по эксплуатации, книга и компакт-диск с лабораторным практикумом. Питание от сети переменного тока 220 В, 50 Гц, потребляемый ток 0,1 А. Вес 6 кг.«Миниатюрная электротехническая лаборатория МЭЛ-2»:- Два регулируемых источника постоянного напряжения с защитой от перегрузки- Встроенный функциональный генератор сигналов с диапазоном от 20 Гц до 1 МГц- Цифровой частотомер- Встроенный генератор трехфазного напряжения- Встроенный фазометр- Операционный усилитель с защитой от перегрузки для выполнения работ по активным фильтрам- Линия задержки- Нелинейные элементы- Наборы пассивных линейных элементов (резисторов, индуктивностей, емкостей) в соответствии с методическими указаниями по выполнению работДостоинства МЭЛ-2:- Компактность и универсальность позволяют иметь всего 8-10 «кейсов» для лаборатории электротехники- Удобство хранения и обслуживания- Многократное зрительное восприятие типовых схем укрепляет знания- Возможность ускоренного выполнения циклов лабораторных работ на одном стенде- Возможность комбинированных комплексных исследований- Уникальные встроенные приборы значительно снижают стоимость комплекта лабораторного оборудования- Надежность наборного поля и контактов обеспечивают длительный срок эксплуатацииНа рисунке 17 показан лабораторный стенд МЭЛ-2.Рисунок 17 – лабораторная установка МЭЛ-2Эскиз наборного поля показан на рисунке 18. Наборное поле разделено на шесть панелей: 1. Линейные и нелинейные цепи постоянного тока;2. Переменный ток, частотные характеристики, фильтры, четырехполюсники, переходные процессы;3. Длинная линия;4. Функциональный генератор; 5. Трехфазная цепь;6. Выпрямитель.Рисунок 18 – Наборное поле МЭЛ-2На данной лабораторной установке можно проводить следующие лабораторные работы:- Исследование линейной электрической цепи постоянного тока;-Исследование цепей переменного тока;-Исследование электрических цепей, содержащих магнитно-связанные катушки-Исследование параллельного колебательного контура;- Исследование связанных колебательных контуров;- Исследование нелинейной феррорезонансной цепи;- Исследование четырехполюсника;- Исследование электрических фильтров типа «К»;- Исследование переходных процессов в цепях с сосредоточенными параметрами R,L,C;- Исследование модели линии с распределенными параметрами;- Исследование трехфазных электрических цепей.[5]В ходе формирования данной главы были выбраны стенды, которые используются в лабораторных работах в реальном времени. Все они скомпонованы таким образом, чтобы на них было очень удобно и просто работать, но все они отличаются друг от друга такими показателями как:- габариты;- потребляемая мощность;- вес;- показатель надёжности.Одной из задач нашей курсовой работы является модернизация лабораторного стенда. Модернизацию можно провести следующим образом – это замена внутренних элементов стенда, т.е. замена электрических компонентов. Но об этом будет написано в следующей главе.3 Модернизация лабораторного стенда по электричеству и магнетизмуВ ходе исследования лабораторных стендов была найдена одна из возможных модернизаций лабораторного стенда, иже будет идти речь о ней.В МИРЭА были проведены разработки миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ-2 и миниатюрной физической лаборатории «Электричество и магнетизм» МФЛЭМ-1. Студенческая научная лаборатория в течение нескольких лет изготавливает стенды МЭЛ-2 и МФЛЭМ-1. В последние годы проведена модернизация аппаратной части стендов и переход на новую элементную базу. Будут рассмотрены основные особенности модернизированных стендов МФЛЭМ-1. Одним из способов модернизации являлось применение в стенде малогабаритных узлов и деталей, современных технологических конструкций, печатных плат, smd элементов, замены электровакуумных устройств транзисторными имитаторами с целью снижения веса, материалоемкости, энергопотребления и повышения надежности стенда.В результате проведенных работ вес лабораторного стенда снижен до 6 кг, энергопотребление не превышает 20 Вт. Таким образом, встроенные в лабораторный стенд источники питания, функциональный генератор, частотомер, интегратор, имитаторы электронных ламп, миниатюрные узлы магнитных систем заменяют целый ряд дорогостоящих внешних приборов, выполнены на современной элементной базе, имеют достаточную точность и обеспечивают выполнение всех лабораторных работ при наличии внешнего двухканального осциллографа и двух недорогих мультиметров типа UT30.МФЛЭМ-1 имеет наименьшую стоимость при наибольших возможностях для лабораторных физических исследований по электричеству и магнетизму.[3]ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения курсовой работы были решены все поставленные задачи. В первой главе была рассмотрена теория касательно RC-цепей. Были рассмотрены и изучены следующие RC-цепи:-дифференцирующая RC-цепь;-интегрирующая RC-цепь;-разделительная RC-цепь.Вторая глава была посвящена существующих лабораторным стендам. а именно были приведены несколько примеров таких стендов, которые используются в учебных заведениях для проделывания лабораторных работ.Третья глава была посвящена возможной модернизации лабораторных стендов.Подводя итоги можно сказать, что в настоящий момент модернизация лабораторных стендов возможно только с помощью применения в стенде малогабаритных узлов и деталей, современных технологических конструкций, печатных плат, smd элементов, замены электровакуумных устройств транзисторными имитаторами с целью снижения веса, материалоемкости, энергопотребления и повышения надежности стенда.Эти изменения не изменят лабораторный стенд в целом, но позволит уменьшить возможные габариты лабораторных стендов и вес стенда. Так же в ходе модернизации можно добиться более высоких показателей надёжности и снизить энергопотребление. В результате повышения надёжности лабораторный стенд будет меньше ломаться и отказывать со временем. Это более экономично с денежной точки зрения.Примером такой модернизации может служить описанный во второй и третьей главе лабораторный стенд миниатюрной физической лаборатории «Электричество и магнетизм» МФЛЭМ-1. В результате проделанной модернизации вес стенда был значительно снижен, а именно снижен до 6 кг, а энергопотребление не превышает 20 Вт. В следствии этого МФЛЭМ-1 имеет наименьшую стоимость при наибольших возможностях для лабораторных физических исследований по электричеству и магнетизму.Подводя итог можно сказать, что зачастую модернизация лабораторных стендов очень важна и необходима, так как с каждым годом выходят всё более новые компоненты, создаются всё более новые платы.Список используемой литературы1. Зыкова, Я. Д. /Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Микроэлектроника и микропроцессорная техника» «Микроэлектронные усройства»/ Я.Д. Зыкова, А.В. Горохов / М. 2013. 87 с.2.В.М. Герасимов, Электронные цепи и микросхемотехника. Часть 2. Схемотехника ключевых устройств формирования и преобразования сигналов: Уч. пособие./ Герасимов В.М., Скворцов В.А/ – Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники, 2004 – 209 с.3. Молодежь в науке: Новые аргументы [Текст]: Сборник научных работ I-го Международного конкурса (Россия, г. Липецк, 06 октября 2014 г.). Часть I / Отв. ред. А.В. Горбенко. — Липецк: Научное партнерство «Аргумент», 2014. — 172 с.4. Комов, А.Т. Электричество и магнетизм. Лабораторный практикум: учебное пособие / А.Т. Комов, С.Д. Федорович, А.В. Дедов [и др.]; под ред. А.Т. Комова. — М.: Издательство МЭИ, 2015. — 120 с.5. Алехин В.А. Электротехника и электроника: Лабораторный практикум с использованием Миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ, компьютерного моделирования, Mathcad и LabVIEW/ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики» - М., 2013. – 224 с