Microsoft Word - 01-Cwiczenie Wprowadzajace.doc

Zakład Elektroniki
I I P i B

L a b o r a t o r i u m E l e k t r o n i k i I

ĆWICZENIE WPROWADZAJĄCE
DO SYMULACJI KOMPUTEROWEJ

TEMATYKA
ĆWICZENIA

Zapoznanie się z programem symulacyjnym „Electronic Workbench.”
Rysowanie schematu, użycie elementów bibliotecznych i przyrządów
pomiarowych. Symulacja działania elementów i prostych obwodów.

WYMAGANE
WIADOMOŚCI

własności i parametry elementów R, L, C;
podstawowe prawa elektrotechniki (Prawo Ohma, Kirchhoffa);
obwody prądu stałego;
obwody prądu zmiennego.

LITERATURA
PODSTAWOWA

W. Wawrzyński – Podstawy współczesnej elektroniki, OWPW 2003;
Electronic Workbench, instrukcja obsługi, www.interactiv.com;
www.electronicsworkbench.com/understandelectricity/

LITERATURA
UZUPEŁNIAJĄCA

J. Izydorczyk – Komputerowa symulacja układów elektronicznych PSpice,
wyd. Helion 1993.

OBJAŚNIENIA

Ćwiczenie stanowi wstępne zapoznanie się z programami symulacyjnymi
stosowanymi w elektrotechnice i elektronice.

Ćwiczenie wykonali:

Imię i nazwisko

grupa data ocena

Ćwiczenie wprowadzające do symulacji komputerowej

1. Zapoznanie się z programem

Przegląd menu programu i jego okien:

―  menu „File”
―  menu „Edit”
―  menu „Circuit”
―  menu „Window”
―  menu „Help”

Półka przyrządów:

―  multimetr
―  generator funkcyjny
―  oscyloskop
―  ploter Bodego
―  generator słowa cyfrowego, analizator stanów logicznych, konwerter

logiczny

Biblioteki elementów:

―  źródła i elementy bierne (R, L, C, masa)
―  diody i elementy aktywne (wzmacniacze operacyjne)
―  tranzystory unipolarne
―  elementy łączeniowe i źródła sterowane
―  przetworniki AC-CA i układy czasowe
―  elementy sygnalizacyjne i pomiarowe
―  układy logiczne i cyfrowe

2. Obserwacje na oscyloskopie przebiegów

wytwarzanych przez generator funkcyjny

Połączyć układ jak na rysunku:

Ustawić parametry generatora – 1

―  przebieg sinusoidalny
―  częstotliwość 1 kHz
―  współczynnik wypełnienia 50%
―  amplituda 1 V

Start, Programy;
Laboratorium SYM;
Symulacja
wzmacniacza
operacyjnego

dwuklik

przeciągnij na pole
schematu,
dwuklik – edycja
parametrów

jak narysować
połączenia?

W układzie na
rysunku musi być
podłączona co
najmniej jedna masa

Ćwiczenie wprowadzające do symulacji komputerowej

Zsynchronizować obraz, aby na ekranie były co najmniej dwa okresy przebiegu;

zmierzyć:

amplitudę,
okres, a następnie obliczyć częstotliwość,
wartość międzyszczytową przebiegu napięcia.

2.1.1. Ustawić parametry generatora – 2

―  przebieg prostokątny
―  częstotliwość 1 MHz
―  współczynnik wypełnienia 20%
―  amplituda 5 V
―  offset +5V

Zsynchronizować obraz, aby na ekranie były co najmniej dwa okresy przebiegu;

zmierzyć:

amplitudę,
okres, a następnie obliczyć częstotliwość,
wartość międzyszczytową.

3. Sprawdzanie Prawa Ohma

Narysować schemat jak na rysunku:

Ustawić E = 12V; R = 1 kΩ – obliczyć wartość prądu I, porównać ją z wartością

zmierzoną przez amperomierz.

Wykonać serię pomiarów zmieniając wartość rezystancji; wyniki umieścić w

tabeli:

Ω

1k 100 12k 1 1M

U/I

Ω

Porównać otrzymane wyniki z zadaną wartością rezystancji.

Ćwiczenie wprowadzające do symulacji komputerowej

Zmodyfikować układ zamieniając rezystor żarówką:
Ustawić E = 11V; zmierzyć prąd I płynący w obwodzie i napięcie na żarówce U.

Obliczyć wartość mocy wydzielonej w żarówce P = U

⋅ I = …… [W]

Powiększać napięcie baterii co 0,1V, zaobserwować moment przepalenia się

żarówki; oszacować wówczas moc wydzieloną w żarówce.

4. Sprawdzanie Praw Kirchhoffa

4.1. Sumowanie prądów w węźle

Narysować układ jak na rysunku:

Zmierzyć prądy, umieścić wartości w tabelce, obliczyć sumę prądów.
Porównać uzyskane wyniki.

Ustawić

I1 I2 I3

I1+I2+I3

out

R1=4Ω
R2=5Ω

R3=10Ω

R1=4Ω
R2=5Ω
R3=5Ω

R1=5Ω
R2=5Ω

R3=15Ω

I out

Opisu elementu np.
R1 można dokonać
po jego zaznaczeniu
i otwarciu Circuit-
Label

Ćwiczenie wprowadzające do symulacji komputerowej

4.2. Sumowanie napięć w oczku

Narysować układ jak na rysunku:

Zmierzyć napięcia, umieścić wartości w tabelce, obliczyć sumę napięć.
Porównać uzyskane wyniki.

Ustawić

U1 U2 U3

U1+U2+U3

R1=1 kΩ
R2=1 kΩ
R3=1 kΩ

R1=4 kΩ
R2=5 kΩ
R3=5 kΩ

R1=5Ω
R2=5Ω

R3=15Ω

Miejsce na notatki i obliczenia:

Ćwiczenie wprowadzające do symulacji komputerowej

5. Zachowanie się elementów R, L, C przy sterowaniu

przebiegami zmiennymi

5.1. Rezystor

Narysować układ jak na rysunku. Narysować przebiegi napięcia i prądu (przebieg

prądu jako napięcie na małym rezystorze 1Ω, proporcjonalne do prądu płynącego w
obwodzie). Zmierzyć oscyloskopem cyfrowym wartości amplitud prądu i napięcia.
Zmierzyć za pomocą plotera Bodego przesunięcie fazowe napięcia i prądu.

Ćwiczenie wprowadzające do symulacji komputerowej

5.2. Cewka indukcyjna

Narysować układ jak na rysunku. Narysować przebiegi napięcia i prądu (napięcie

na małym rezystorze proporcjonalne do prądu płynącego w obwodzie). Oscyloskopem
cyfrowym zmierzyć
wartości amplitud prądu
i napięcia. Zmierzyć za
pomocą plotera Bodego
przesunięcie fazowe
napięcia i prądu.

5.3. Kondensator

Narysować układ jak na rysunku. Narysować przebiegi napięcia i prądu (napięcie

na małym rezystorze proporcjonalne do prądu płynącego w obwodzie). Oscyloskopem
cyfrowym zmierzyć
wartości amplitud
prądu i napięcia.
Zmierzyć za pomocą
plotera Bodego
przesunięcie fazowe
napięcia i prądu.

Ćwiczenie wprowadzające do symulacji komputerowej

5.4. Obwód rezonansowy szeregowy

Narysować układ jak na rysunku. Narysować przebiegi napięcia i prądu (napięcie

na małym rezystorze 10Ω proporcjonalne do prądu płynącego w obwodzie).

Oscyloskopem

cyfrowym zmierzyć
wartości amplitud
prądu i napięcia.
Zmierzyć za pomocą
plotera Bodego
przesunięcie fazowe
napięcia i prądu.

5.5. Selektywna gałąź mostka Wiena

Narysować układ jak na rysunku. Narysować przebiegi napięcia wejściowego i

wyjściowego. Zmierzyć te wartości. Obliczyć tłumienie obwodu. Narysować

charakterystyki
częstotliwościowe
(amplitudową i
fazową) z plotera
Bodego.