Лабораторный стенд по измерениям. Постановка задачи

Давно в голове зрела идея создания нормального, качественно работающего лабораторного стенда для работы со студентами. Если честно, надоело уже на барахле производства 70х годов работать. В конце концов, в электронном мире живем.

Просматривая каталоги лабораторного оборудования и посещая разные институты поражался бестолковому разнообразию и однотипным ошибкам. Во-первых, я не видел ни одного стенда на современной элементной базе! Кругом один совок! Во-вторых, я еще ни разу не встретил нормальной защиты от неумелого пользователя. На мои попытки закоротить источники питания реакции были разные - от воплей инженеров, не всегда цензурных, до веселого искрения. Хотя бы раз сработала бы защита и заморгала лампочка «а студент источник питания испортил»!

Хотелось бы также выслушать мнения студентов, что они хотят от лабораторной установки. Предупреждаю сразу - варианты «делать все сама» и подобные буду удалять сразу. В качестве моего видения вопроса скажу следующее - у студента должен быть электронный вариант этого стенда, где он мог бы потренироваться в работе дома. Больше вариантов облегчить жизнь студенту не вижу.

Каков же должен быть идеальный лабораторный стенд для учебных целей? Попробуем сформулировать его характеристики.

1. Прочный. Просто неубиваемый! Поверхности не должны поддаваться ручкам и маркерам, а в случае пачкания - быстро смываться. Суровая бытность нашей учебы…

2. Прост в обслуживании. Внутренности должны работать как часы, инженер, обслуживающий стенд должен только протирать пыль и нажимать кнопку «ВКЛ» когда начинаются лабораторные работы.

3. Стенд должен быть вариативным, то есть включать в себя большое (желательно очень большое) количество вариантов. Причем изменять эти варианты должен не инженер (как это делается обычно, путем переставления перемычек и сопротивлений), а сам стенд, автоматически при запуске.

4. Приборы и источники питания должны быть защищены. От самых параноидальных нападений. Например, стоит рассчитывать, что амперметр будет воткнут в розетку. Без сопротивлений, естественно. Причем, такая ситуация должна отслеживаться, с индикацией на самом стенде. Чтобы нарушитель понес наказание.

Вот это мы и попробуем соорудить. В качестве примера возьмем предмет «Методы и средства электротехнических измерений». Начнем с простого - с базовых электротехнических измерений. Итак, список предполагаемых работ с кратким пояснением.

1. Прозвонка цепи. Есть 4 линии, одна из них разорвана. Требуется определить - какая именно.

2. Внутри стенда собрана «двойная звезда» (это которая обычная звезда, но в каждом плече не одно, а два сопротивления стоит). Номиналы сопротивлений известны. В двойной звезде есть 7 выводов, они выведены на переднюю панель стенда, но предварительно «запутаны». Определить правильную цоколевку схемы.

3. Измерения на постоянном токе. Строим вольт-амперную характеристику источника э.д.с., график тока и мощности. Задача: научиться правильно включать основные измерительные приборы - вольтметры (всех систем, в том числе цифровой мультиметр), амперметр (аналоговый и цифровой), ваттметр. Убедиться, что приборы всех систем показывают одно и то же значение.

4. Изменение пределов измерения аналогового вольтметра. Есть идеальный источник э.д.с. на большое напряжение и аналоговый вольтметр с меньшим пределом измерения и известным сопротивлением. Подобрать необходимое сопротивление шунта и провести измерения.

5. Базовая работа с осциллографом. Есть генератор неизвестной формы сигнала (синус, прямоугольник, пила, треугольник), амплитуды и частоты. С помощью осциллографа определить все необходимые параметры и зарисовать сигнал.

6. Фигуры Лиссажу. Есть генератор синусоиды с частотой 50Гц и регулируемый генератор синусоиды. Построить фигуры Лиссажу для отношения частот 1:1, 1:2… и разности фаз 0, pi/4, pi/2. Есть неизвестный генератор синусоиды. С помощью генератора частотой 50Гц, по фигуре Лиссажу определить отношение частот и разность фаз сигналов.

Пока в таком объеме. Продолжение списка лабораторных работ следует, будут обновления. Также будут обновления в случае, если в комментариях появятся трезвые идеи. Буду благодарен всем, высказавшим свое мнение.

Удачи нам в нашем нелегком деле разгрызания гранита науки!

Update:

Лабораторная работа №4 - только для постоянного тока.

7. Измерения на переменном токе. Исследование показаний различных типов приборов при различной форме напряжения. Определение действующих значений параметров.

8. Изменение пределов измерения амперметра и вольтметра на переменном токе - использование трансформаторов тока и напряжения.

9. Измерение коэффициента мощности с помощью осциллографа (двухлучевого и с помощью фигур Лиссажу). Установка измерителя коэффициента мощности.

10. Трехфазные цепи. Измерение токов, напряжений. Взаимосвязь между ними.

11. Трехфазные цепи. Измерение различных мощностей, коэффициента мощности.

12. Трехфазные цепи. Измерение энергии (применение счетчиков электрической энергии).

Вот такой объем по целому курсу. Весьма плотно, скажу я вам. Еще ни одного такого курса на семестр не встречал. Попробуем уместить это все на панели стенда и разработать для него электронику.

Разделы:

Астрономическое (6)

Всякое (39)

Грустное (1)

Институтское регулярное (42)

К защите (10)

Как в этом работать (2)

Картинки для зрителя (7)

О физике (10)

Путешествия (12)

Развитие сайта (11)

Облако меток: