Главная
страница 1


Установка для исследования движения тележки по монорельсу.





  1. Назначение установки

  2. Состав установки

  3. Принцип работы

  4. Текст программы для ЭВМ

Зачётная работа по электронике

ученика 11 класса «Г»

гимназии №1567

Сидорова Олега.

Консультанты:

Чеботарёв А.А

Давыдова В.В

г. Москва, 2005 год.



Назначение установки
С помощью созданной установки можно исследовать график движения тележки по монорельсу. Также установка «умеет» измерять ускорение тележки и угол наклона монорельса. Во время движения тележки по монорельсу, на экране монитора выводится график её движения.

Рис. 1
После того, как тележка проедет по монорельсу, на экран выводится график её движения (рис. 1).

Горизонтальная ось – ось времени. Вертикальная ось – ось скорости.

По площади под графиком можно судить о пройденном пути.

Состав установки
Установка состоит из 5-ти основных частей:

1) Тележки с прикреплёнными к ней магнитами

2) Монорельса, прикреплённого на цельный стальной сердечник, вокруг которого намотана проволока. Сердечник с проволокой представляют собой большую катушку.

3) Дифференциального усилителя с собственным блоком питания

4) Аналогово-Цифрового Преобразователя (АЦП)

5) ЭВМ


Рассмотрим подробнее работу этих частей.
Тележка с магнитами.


Основной особенность данной тележки являются два фактора:

1) На ней используются специальные колёса. С помощью них удаётся практически полностью «погасить» силу трения, что существенно отражается на получаемом графике.

2) К тележке, параллельно друг к другу прикреплены два постоянных магнита. Между ними создаётся постоянное магнитное поле. Интенсивность магнитного поля зависит от расстояния между магнитами. Чем ближе друг к другу располагаются магниты, тем она выше. Но мы не можем очень сильно сблизить магниты, так как между магнитами находится катушка монорельса, которая тоже имеет свои физические размеры.

Монорельс.


На картинке видно принципиальное строение данного монорельса:

1) Сам монорельс, по которому движутся колёса катушки.

2) Сердечник, представляющий собой цельный кусок ферромагнетика. Особое внимание следует обратить на то, что сердечник должен обязательно быть цельным. В обратном случае, на графике будут образовываться глубокие провалы. Это будет происходить из-за того, что в местах «полостей, отверстий…» будет вырабатываться гораздо меньше ЭДС.

3) По всей длине стержня, он обмотан медной проволокой, диаметром 0,35 мм. Витки проволоки плотно прилегают друг к другу, для того чтобы не было щелей. На обмотку ушло примерно 190м проволоки, при этом было намотано свыше 4000 витков.


АЦП.


АЦП предназначен для преобразования аналогов сигнала в цифровой код, который только и может «понимать» ЭВМ. АЦП состоит из цифро-аналогово преобразователя и компаратора напряжения.


Дифференциальный усилитель.


Из-за того, что на катушке вырабатывается слишком маленькое напряжение, его приходится усиливать. Для этого служит дифференциальный усилитель. С его помощью можно усиливать сигнал в несколько тысяч раз. В нашем случае усиление происходит примерно в 150 раз. АЦП работает от блока питания дифференциального усилителя, но потребляет довольно слабый ток (всего 10-15мА), поэтому маломощного трансформатора хватает с запасом.

Принцип работы.




Когда тележка с прикреплёнными к ней магнитами начинает двигаться по катушке, то в ней (катушке) возникает ЭДС. Из-за чего это происходит, ведь в цепи нет источника тока? Перейдем в систему отсчета, связанную с магнитами на тележке. Тогда магниты «остаются на месте», а относительно них «двигаются» витки проволоки. Рассмотрим процессы, происходящие в одном из витков. Виток, движущийся в магнитном поле, становится источником тока (ЭДС). Численно L. В нашей установке магниты перекрывают не один, а несколько витков. Из-за этого возникают технические сложности, при выборе проволоки для создания обмотки нашего стержня. Если взять слишком тонкую проволоку, то будет очень сложно её наматывать, а если взять слишком толстую, то количество перекрываемых витков будет сравнительно небольшим, из-за чего погрешность и уровень шума резко возрастут.


Сигнал с катушки подавался на дифференциальный усилитель (синие контакты). И на выходе мы получали уже усиленный сигнал. Также, с помощью переменных резисторов R5 и R7 можно менять некоторые настойки. R5 отвечает за ликвидацию синфазной наводки, а c помощью R7 можно менять напряжение смещения.


На фотографии можно увидеть разводку дифференциального усилителя. Красные контакты – вход, куда подаётся сигнал (ЭДС) с катушки. Синий контакт - +5В с помощью которых осуществляется питание АЦП. Зелёный контакт – общий. И желтый контакт – это выход дифференциального усилителя, где мы получаем усиленный в 150 раз сигнал.


В цепочечном делителе данного АЦП используются резисторы 18 кОм и 36 кОм.

А компаратор напряжения и усилитель к нему состоит из транзисторов 2Т603И и 2 транзистора МП40А соответственно. Исследуемое напряжение положительной полярности подаётся на желтый вход АЦП. Питание АЦП осуществляется от однополярного источника с напряжением 5В. Оно подаётся на синий контакт. Красный контакт – общий провод.






Смотрите также:
Установка для исследования движения тележки по монорельсу. Назначение установки
42.82kb.
1 стр.
Установка очистки нефти от сероводорода и меркаптанов назначение
63.53kb.
1 стр.
1 Описание и работа установки 9 1 Назначение 9
659.18kb.
7 стр.
Установки скреперные навозоуборочные усг-3 и усг-4 назначение и область применения
125.09kb.
1 стр.
2. описание реакторной установки
183.68kb.
1 стр.
«Разработка средств установки программного обеспечения»
19.06kb.
1 стр.
Распаковка и установка
77.38kb.
1 стр.
Научное оборудование и метрология Лабораторные установки для оценки эффективности ингибиторов Установка по оценке эффективности ингибиторов парафиноотложений
30.19kb.
1 стр.
Установка программного обеспечения
69.82kb.
1 стр.
Установка игры
20.75kb.
1 стр.
Ветроэлектросиловая установка we-1000
64.21kb.
1 стр.
«Установка ос windows»
64.9kb.
1 стр.