Лабораторна робота № 4 застосування калібратора програмованого П320 для повірки вимірювальних приладів

Мета роботи. Проведення повірки вимірювального приладу за допомогою калібратора напруг програмованого П320.

Завдання:

1. Вивчити будову, операції підготовки до роботи і порядок роботи калібратора напруг програмованого П320.

2. Підключити П320 для повірки вимірювального приладу згідно схеми, зображеної на рис.1.

3. Провести повірку вимірювального приладу.

4. Оформити звіт по роботі.

ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ

Калібратор програмований типу П320 (надалі - калібратор) являє собою прецизійне джерело каліброваних напруг і струмів з ручним і програмним керуванням і призначений для застосування в автоматизованому повірочному обладнанні, а також як самостійний прилад для повірки аналогових і цифрових приладів на постійному струмі.

У даній роботі калібратор П320 застосовується в автономному (ручному) режимі роботи і управляється перемикачами, розташованими на передній панелі.

Основні технічні характеристики калібратора П320:

1. Живлення калібратора – від мережі перемінного струму напругою (220 ± 22 V) і частотою (50 ± 1) Hz.

2. Потужність, споживана калібратором від мережі живлення, при номінальній напрузі мережі не перевищує 150 V×A.

3. Калібратор забезпечує:

· видачу каліброваних напруг (режим КН) у діапазоні від 10 (V до 1000 V;

· видачу каліброваних струмів (режим КС) у діапазоні від 10 nА до 100 mА;

· значення каліброваних струмів і напруг відображаються на цифровому табло.

4. Калібратором можна керувати вручну перемикачами, розташованими на передній панелі, або командами, що подаються на зовнішній з´єднувач УП.

5. Відключення виходу калібратора забезпечується по команді «СБРОС», а його запуск по команді «ПУСК».

6. Межі значень основних допустимих похибок калібратора в режимах каліброваних напруг і струмів зазначені в таблиці 1.

Примітки:

1. U_k, I_k – безрозмірна величина, яка чисельно дорівнює встановленому значенню каліброваної напруги в мілівольтах на межі 100 мВ, у вольтах – на інших межах (встановленому значенню каліброваних струмів у міліамперах).

2. Межі значення основної припустимої похибки зазначені для нагрузки, що не перевищує 10 % припустимої (див. табл.3).

3. Основна допустима похибка повинна зберігатися у межах згідно табл. 1 протягом 2 годин після калібрування.

Таблиця1.

Межі каліброваних напружень (струмів)	Межі відносної похибки каліброваних напружень (струмів)	Межі основної допустимої похибки каліброваних напруже­нь (стумів)
100 мВ	± (0,04×Uк+10) мкВ	±(0,05×Uк+10) мкВ
1 В	± (20×Uк+10) мкВ	± (30×Uк+10) мкВ
10 В	± (10×Uк+40) мкВ	± (20×Uк+40) мкВ
100 В	± (30×Uк+500) мкВ	± (40×Uк+500) мкВ
1000 В
До 600 В	± (0,03×Uк+5) мВ	± (0,04×Uк+5) мВ
Вище 600 В	± (0,04×Uк+ 5) мВ	± (0,05×Uк+ 5) мВ
1 мА	± (0.02×Iк+0,01) мкА	± (0.06×Iк+0,01) мкА
10 мА	± (0,05×Iк+0,1) мкА	± (0,1×Iк+0,1) мкА
100 мА	± (0,05×Iк+ I) мкА	± (0,1×Iк+ 1) мкА

4. Межі основної допустимої похибки зазначені за умови калібрування приладу по нормальному елементу класу 0,001 і для нагрузки, що не перевищує 10% припустимої.

5. Межа основної допустимої похибки зберігається протягом не менш 2 годин після калібрування.

6. Допускається здійснювати калібрування по менш точному нормальному елементу (або джерелу опорного напруги (ДОН)), при цьому межа основної припустимої похибки буде збільшена на величину DU(DI), обумовлену формулою:

D U = D U_нэ × А, мкВ(1)

або

D I = D U_нэ × А ×10^-3, мкВ (2)

де D U_нэ - різниця основних похибок застосованого нормального елемента і нормального елемента класу 0,001 у мкВ; А - величина, яка чисельно дорівнює межі калібратора в вольтах або міліамперах.

7. Нестабільність вихідної напруги (струму) калібратора за 8 годин безупинної роботи без підстроювання нулів і калібрування дорівнює значенням, приведеним у табл.2.

8. Нестабільність вихідної напруги (струму) калібратора за 3 місяці без підстроювання нулів і калібрування не перевищує значень, наведених у табл. 2.

9. Для межі 100 мВ наведене значення гарантується за умови щоденного підстроювання нуля.

10. Час встановлення робочого режиму калібратора не більш 1 години.

11. Тривалість безупинної роботи калібратора без обліку часу встановлення робочого режиму в робочих умовах не менш 8 годин на добу.

Таблиця 2

Межі каліброваних напружень (струмів)	Нестабильність вихідного напруги (струму)
за 8 годин	за 3 місяці
100 мВ	±(0,02×Uк+15) мкВ	20 мкВ
1 В	± (20×Uк+15) мкВ	200 мкВ
10 В	± (20×Uк+15) мкВ	1 мВ
100 В	± (0,03×Uк+15) мВ	15 мВ
1000 В
До 600 В	± (0,05×Uк+15) мВ	0,2 В
Більш 600 В	± (0,1×Uк+15) мВ	0,2 В
1 мА	± (0,05×Iк+0,0015) мкА	0,2 мкА
10 мА	± (0,1×Iк+0,015) мкА	2 мкА
100 мА	± (0,1×Iк+ 1,5) мкА	20 мкА

12. Припустиме значення струму нагрузки в режимі КН:

· 200 мА - для напруг до 150 В;

· 50 мА - для напруг до 300 В;

· 25 мА - для напруг до 600 В;

· 15 мА - для напруг до 1000 В.

13. Припустиме значення напруги на нагрузці в режимі KT – не більше 100 В.

14. Калібратор має захисний пристрій від перевантажень. Захисний пристрій забезпечує відключення виходу калібратора при перевищенні припустимих рівнів струму (п.п.13-15) і при напрузі, що перевищує 1100 В.

15. При спрацьовуванні захисту загоряється індикатор «СБРОС».

16. При напрузі більше 175 В, включається індикатор високої напруги .

17. Калібратор має обмежувач рівня вихідної напруги (струму).

18. Час установлення каліброваної напруги з похибкою, що не перевищує значень, зазначених у табл.1, не більше 5 с.

19. Межа додаткової допустимої похибки вихідної напруги, викликаної зміною струму нагрузки від 10 % до 100 % допустимого значення у режимі КН (п.п.13-15) дорівнює межі основної похибки на границі 100 мВ і половині межі основної похибки на інших границях каліброваних напруг.

Будова і робота калібратора П320

Спрощена структурна схема калібратора приведена на рис.1.

Джерело каліброваних напруг (ДКН) виконано за схемою компенсаційного стабілізатора з безперервним регулюванням.

Вихідна стабілізована напруга U_к надходить на вихідні клеми калібратора. Ця ж напруга (чи її частина U_R1) подається на вхід підсилювача (ППС), де вона порівнюється з опорною напругою U_оп.

Різниця вихідної й опорної напруги підсилюється і подається в необхідній фазі на регулюючий транзистор V1. Зміна вихідної напруги U_к викликає таку зміну напруги на транзисторі V1, при якій величина вихідної напруги відновлюється з заданим ступенем точності.

При достатній чутливості ППС сигнал помилки малий, і в ідеальному випадку U_к = U_оп. Отже,

, (3)

де U_к - напруга на виході калібратора; U_оп - опорна напруга; R 1, R 2 - опори пліч дільника.

Джерело каліброваних струмів (ДКС) може бути реалізовано у схемі рис.1 вмиканням нагрузки замість резистора R 2. Тоді

, (4)

де I_к - струм нагрузки.

Схема калібратора розділена на дві основні функціональні частини: власне джерело каліброваних напруг (струмів) і схему управління.

Конструктивно ці дві частини калібратора ізольовані одна від одної і розділені захисним екраном, що дозволяє створити ізольований від корпуса калібратора вихід і підвищує завадозахищеність.

Основною і метрологічно найбільш відповідальною частиною калібратора є кероване джерело опорної напруги (ДОН). Ним забезпечується регулювання вихідної напруги або струму в межах шести десяткових розрядів (декад). Керований ДОН виконано на основі кремнієвого стабілітрона з гарантованим часовим дрейфом і напругою стабілізації (9,1 ± 0,45) В. За допомогою масштабного підсилювача напруга стабілітрона приводиться до рівня Е_о = 11 В.

Підсилювач і стабілітрон розміщені в активному термостаті.

Для здійснення масштабного перетворення (регулювання) E_oп у калібраторі застосована широтно-імпульсна модуляція (ШІМ) опорної напруги.

Схема ШІМ являє собою усреднюючий пристрій (RС-фільтр), до входу якого за допомогою керованих ключів періодично підключається опорна напруга E_oп.

У схемі калібратора передбачені пристрої захисту приладу і споживача від перевантажень, що включають у себе:

· схему захисту при переключеннях діапазонів, перевантаженнях і аварійних ситуаціях;

· схему діапазонного обмеження вихідного параметра;

· схему обмеження рівня вихідного параметра усередині діапазону.

Калібратор відноситься до приладів настольного типу, корпус його - стандартизований, що дозволяє агрегатувати калібратор з іншими пристроями, в яких використані типові конструкції (УТК).

На передній панелі калібратора розташовані органи управління і приєднання:

· вимикач «СЕТЬ»;

· кнопкові перемикачі «СБРОС», «ПУСК»;

· декадний і діапазонний перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ»;

· перемикач діапазонів;

· вихідні клеми;

· клема захисного заземлення;

· елементи калібрування;

· органи сигналізації високої напруги , програмного управління УП;

· декадні перемикачі;

· цифрове табло.

На задній панелі розташовані:

· розетка живлення,

· запобіжник,

· колодка з’єднувача програмного управління.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИМІРЮВАНЬ

УВАГА! На вихідних клемах калібратора відносно корпуса може бути висока напруга (1000 В), тому всі необхідні переключення у вимірювальних схемах дозволяється робити тільки при відключеному від мережі калібраторі або при натиснутій кнопці «СБРОС».

Про наявність на виході калібратора напруги, що перевищує 170‑180 В, попереджає сигнальний транспарант жовтого кольору .

Перед початком роботи перевірте заземлення приладу.

Заземлення приладу повинне бути надійним, тому що у випадку його порушення оператор піддається смертельній небезпеці.

Підготовка до роботи

Заземліть калібратор, для чого з'єднайте клему «^» з контуром заземлення.

Замкніть перемичкою вхідні клеми «2», «4», «Э» і «^». Перемкніть клеми «1» і «3» (див. рис.2).

Встановіть декадні перемикачі в нульове положення (провернути проти ходу годинної стрілки до упора).

Встановіть перемикач діапазонів у положення «100 мВ».

Зробіть наступні включення:

· підключіть до калібратора шнур живлення;

· включіть вилку шнура живлення в мережу;

· включіть тумблер «СЕТЬ» і прогрійте калібратор протягом 0,5 години.

Зробіть установку нульового рівня:

· підключіть до вихідних клем калібратора прилад з чутливістю не менш 3 мкВ.

· натисніть кнопку «ПУСК» і регулюванням УСТ.«0» установіть нульовий вихід калібратора.

Примітки:

1. Допускається встановлювати нуль по приладу, що повіряється.

2. У випадку неможливості встановлення нуля необхідно регулятор УСТ. «0» (на передній панелі) поставити в середнє положення, а регулюванням УСТ. «0»,ГРУБО (під верхньою кришкою) необхідно установити нуль з точністю ± 20 мкВ. Потім перевірте можливість встановлення нуля регулятором УСТ. «0» з похибкою ± 5 мкВ.

Натисніть кнопку «СБРОС».

Встановіть перемикач діапазонів у потрібне положення.

При використанні калібратора в режимі КН, зробіть необхідні з'єднання виходу з нагрузкою, для чого з'єднайте потенційні «1», «2» і токові «3», «4» клеми калібратора з виводами нагрузки за схемою на рис.3. Для з'єднання однополярних клем використовуйте скручені пари ізольованих провідників.

При використанні калібратора в режимі КС необхідно:

а) відвернути клеми «2» і «4», з'єднати їх перемичкою;

б) відвернути клеми «1» і «3», зняти перемичку, не підключаючи її до клеми «Э»;

в) підключити нагрузку згідно рис.4.

Використання захисного екрана дозволяє істотно послабити вплив завад загального виду.

У більшості практичних випадків необхідно з'єднувати захисний екран (клема «Э») із клемою заземлення нагрузки, і тільки в тому випадку, коли вплив перешкод не має істотного значення, його можна з'єднати з клемою «^» калібратора.

З'єднайте захисний екран (клема «Э») із клемою «^» або з клемою заземлення нагрузки, згідно попередніх рекомендацій.

Порядок роботи

Для обмеження вихідної напруги, з метою запобігання перевантаженню повірочних засобів, необхідно застосовувати діапазонний перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ».

За допомогою діапазонного перемикача «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ» («1»; «10»; «100»; «1000») здійснюється обмеження вихідної напруги (струму) в залежності від встановленого діапазону.

Приклад: При обмеженні діапазону вихідної напруги від 1000 В до 10 В.

· перемикач діапазонів - у положення «1000 V»;

· діапазонний перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ» - у положенні «10».

При цьому вихідна напруга калібратора відповідає діапазону, який встановлюється діапазонним перемикачем «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ» «10», ІНДИКАЦІЯ світлового табло відповідає встановленій межі «1000 V».

1. Натисніть кнопку «ПУСК» і подайте на вхід вимірювального приладу, що повіряється, калібровану напругу від калібратора.

2. Встановіть декадними перемикачами необхідне значення напруги або струму.

3. Виберіть необхідну кількість точок повірки, для кожного з зазначених викладачем діапазонів.

4. Виконайте вимірювання відповідно до алгоритму, приведеного у Додатку 2.

5. Примітка: при загорянні індикатора «СБРОС» усуньте причину перевантаження, після чого знову натисніть кнопку «ПУСК».

6. Після закінчення роботи зробіть наступні операції:

· установіть декадні перемикачі в нульове положення;

· натисніть кнопку «СБРОС»;

· виключіть тумблер «СЕТЬ» або, при необхідності, переведіть перемикач діапазонів у потрібне положення.

При повірці на калібраторі приладів, що настроюються по нормальному елементу, варто калібрувати П320 по тому ж нормальному елементу. При цьому можна користуватися межами відносної похибки (табл.1).

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

Визначіть приведену похибку, варіацію і відносну варіацію вимірювання напруг відповідно до алгоритму, який наведено у Додатку 2.

Зробіть висновок про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності.

Зробіть прогноз про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності протягом наступних років експлуатації.

Оформіть звіт по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. З якою метою використовують калібратор напруг і струму програмований П320?

2. Які межі основної допустимої похибки каліброваних напруг (струмів) П320 варто прийняти за умови калібрування приладу для нагрузки, що перевищує 10 % припустимої?

3. Для чого і яким чином застосовують перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ»?

4. Що означає загоряння індикатора «СБРОС»?

5. Який критерій використовують для висновку про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності?

6. Чому збільшення кількості вимірювань у кожній точці повірки призводить до підвищення точності результату вимірювання?

7. Які основні етапи повірки приладу і основні види робіт.

Дата добавления: 2014-12-23