Малые интервалы времени
Работа 12. Измерение малых интервалов времени
Оборудование: электромагнитное реле с контактом «на
переключение» или с одним на замыкание и одним на раз-
мыкание, конденсатор известной (большой) ёмкости — 200—
500 мкФ, резисторы с известным сопротивлением 20 кОм,
100 кОм, источник постоянного напряжения с известным
напряжением, диод полупроводниковый, микроамперметр.
Задание: измерить интервал времени между подачей на-
пряжения на обмотку реле и срабатыванием реле — отклю-
36
Часть 1
чением нормально замкнутого контакта. То же — между под-
ключением обмотки реле и включением нормально разо-
мкнутого контакта. И более сложное задание — измерить
интервал времени между отключением нормально разомкну-
того и включением нормально замкнутого контакта (для реле
с контактом «на переключение»!).
Для выполнения работы от учащихся потребуется неко-
торая изобретательность в придумывании нужных электри-
ческих схем — особенно в последнем случае. Главная идея —
находить отрезок времени, заряжая в течение этого времени
конденсатор от источника через известный резистор и из-
меряя его заряд баллистическим методом. Итак, в первом
случае всё совсем просто: параллельно обмотке реле подклю-
чаем последовательную цепочку из резистора, конденсатора
и нормально замкнутого контакта реле. Пока мы не под-
ключили источник, конденсатор будет разряжен. Подключим
источник — конденсатор начнёт заряжаться, и это продол-
жится до того момента, когда контакт реле отключит цепочку
резистор-конденсатор от источника, т. е. конденсатор будет
заряжаться как раз в течение того отрезка времени, который
мы хотим измерить (рис. 7).
Рис. 7
Подключая микроамперметр параллельно заряженному
конденсатору, измерим величину отброса стрелки и сравним
его с отбросом при полностью заряженном конденсаторе.
Наличие двух (а лучше — больше) различных резисторов
с известным сопротивлением позволяет выбрать среди них
наиболее подходящий — не слишком большой, иначе заряд
окажется слишком малым для измерения, — и не слишком
малый — иначе мы не увидим разницы между полностью за-
ряженным конденсатором и заряженным частично — в нашем
Электрические измерения на постоянном токе
37
опыте, а из-за этого не сможем найти время заряда. Впрочем,
если заряд окажется слишком малым — это не беда, можно
заряжать конденсатор за несколько раз, только тогда после-
довательно с резистором нужно включить ещё диод — при
этом накопленный заряд не будет «утекать» через замкнутую
контактом цепь.
Немного сложнее цепь для контакта, который нормально
разомкнут, а замыкается при срабатывании реле. Параллель-
но обмотке реле мы теперь подключим цепь, состоящую из
последовательно включённых (внимание, тут нужно подклю-
чать именно так) резистора, ещё одного резистора, диода
и конденсатора. «Свободный» конец конденсатора подключён
к нижнему концу обмотки реле, между этой точкой и точ-
кой соединения резисторов включён нормально разомкнутый
контакт реле (рис. 8). Таким образом, пока реле не срабо-
тало, этот контакт разомкнут, и после подачи напряжения
на обмотку реле конденсатор начинает заряжаться через по-
следовательно включённые резисторы. В тот момент, когда
контакт реле замкнётся, процесс заряда конденсатора прекра-
тится — напряжение между концами цепочки, состоящей из
конденсатора, диода и одного резистора, обратится в ноль,
диод окажется запертым — значит, конденсатор и разряжать-
ся не будет.
Рис. 8
Тут-то мы и подключим к нему микроамперметр!
Для случая нахождения времени между размыканием
замкнутого контакта и замыканием разомкнутого — времени
«пролёта» контакта от одного вывода до другого (это время
образно называют «мёртвым») — последнюю схему нужно
немного усовершенствовать: нам нужно, чтобы конденсатор
начал заряжаться в тот момент, когда нарушится один кон-
такт, и закончил процесс — когда восстановится второй. Зна-
чит, наличие хотя бы одного замкнутого контакта не должно
38
Часть 1
позволять конденсатору заряжаться. Выход: подключим па-
раллельно два контакта реле, а вторым выводом сделаем
вывод подвижного контакта — того, который поочерёдно ка-
сается двух других контактов (их мы и замкнули). При этом
получится как раз то, чего мы добивались: пока нормально
замкнутый контакт не разомкнётся, конденсатор не заряжа-
ется, и после его размыкания цепь заряда будет существовать
до момента замыкания нормально разомкнутого контакта.
Диод в цепи препятствует разряду конденсатора (рис. 9).
Рис. 9
Для справки: измеряемые времена для различных реле
могут колебаться от 1—2 миллисекунд до 20—50 миллисе-
кунд (последнее характерно для солидных старинных реле —
не стоит иметь с ними дело). Эти времена сильно увели-
чиваются при уменьшении напряжения источника — если
это напряжение немногим выше напряжения срабатывания
реле, то все процессы замедляются.
Достарыңызбен бөлісу: |