Педагогические науки/1. Дистанционное
образование
Соловьев А.И., Циделко
В.Д., Бурченков Г.К., Затока С.А.
Национальный технический университет
Украины
«Киевский политехнический институт»,
Украина
Виртуальная
лабораторная работа:
«Поверка электронных
вольтметров»
Постановка задачи
При
использовании дистанционных форм обучения в технических дисциплинах возникают
сложности, связанные с необходимостью изучения принципа действия тех или иных
приборов, устройств и процессов на реальных физических приборах и макетах.
Доступ к ним у обучающихся может отсутствовать. Поэтому необходимо создание
виртуальных приборов и устройств, функциональность которых в рамках
поставленной задачи.
Поставленную
задачу целесообразно решить с использованием пакета LabView
т.к. он позволяет с легкостью создать внешний вид интересуемого прибора и
реализовать его правильную и точную работу с помощью уже готовых вычислительных
блоков.
Описание решения
Виртуальная лабораторная работа [1]
предназначена для изучения принципа поверки электронных вольтметров и получения
соответствующих навыков.
Лабораторный стенд представляет
собой виртуальную модель лабораторной работы на компьютере. Стенд состоит из 2
закладок: макет и порядок выполнения с выбором варианта.
Закладка «Макет» представлена на рисунке
1.1.
Эта закладка представляет собой
виртуальную реализацию приборов, с помощью которых реализуется поверка
электронного вольтметра.
Данная закладка состоит из моделей
приборов – установки для поверки электронных вольтметров и самого вольтметра.
Принцип действия: при включении установки
для поверки электронных вольтметров и поверяемого вольтметра загораются
соответствующие индикаторы питания. Далее следует установить на вольтметре
требуемый предел измерения, с учетом «V» и «mV». На
установке для поверки вольтметров выставляется
такой же предел измерения, как и на поверяемом вольтметре. С помощью
ручки «Поверяемые отметки шкал» выставить значение, соответствующее первой
оцифрованной отметке, для выставленного предела измерения. На шкале вольтметра
стрелка не будет находиться ровно на отметке из-за присутствия погрешности,
вызванной классом точности. С помощью ручки «РЕГ ВЫХ НАПРЯЖЕНИЯ» максимально
точно установить стрелку вольтметра на оцифрованную отметку. Произвести
измерение с помощью ручки «Измерение». С помощью ручки «Поверяемые отметки
шкал» следует пройти все оцифрованные отметки шкалы вольтметра и выполнить
измерение относительной погрешности.
Рисунок 1.1 – Закладка
«Макет».
На
рисунке показано:
1
– Закладка порядка выполнения опята;
2
– Тумблер включения установки для поверки электронных вольтметров;
3
– Установка поверки электронных вольтметров;
4
– Поверяемый вольтметр;
5 – Тумблер включения вольтметра.
Внутренняя схема реализована с
помощью стандартных средств управления [3], обработки и визуализации данных
среды LabView, что в достаточной степени
отображает принцип работы всего прибора.
Модель погрешности вольтметра была
реализована с помощью генератора случайных чисел, умноженного на
соответствующее значение, в пределах которого оно изменяется. Основная часть
реализованной схемы выполнена в виде формул, в которых описаны все
преобразования, необходимые для корректной работы всей схемы.
Внутренняя схема [2] закладки
«Макет» приведена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 –
Внутренняя схема закладки «Макет».
1
– Блок реализации погрешности, изменяемой в диапазоне от -1 до +1, и от -1,5 до
+1,5. 2 – Регулятор выходного напряжения. 3—переключатель предела измерений в «V» и «mV».
4—Регулятор предела измерений на вольтметре. 5—Поверяемые отметки шкал на
установке. 6 – Пределы измерения на установке. 7 – Блок реализации предельного
значения напряжения, для подальшей обработки. 8 –
Ручка частоты генерируемого напряжения. 9 – Локальные переменные погрешностей.
10 – Блок реализации пределов измерений
в «V»
и «mV». 11 –
Блок вычисления относительной погрешности. 12 – Ручка питания установки для
поверки вольтметра. 13 – Шкала вольтметра. 14 – Ручка выбора вариантов. 15 – Блок,
реализующий влияние вариантов на погрешность измерения. 16 – Ручка «Измерение».
17 – Индикатор измерения. 18 – Временная задержка. 19 – Поле отображения
относительной погрешности. 20 – Результат вычисления приведенной погрешности.
Используемое
оборудование и ПО
Для разработки учебного стенда
использовалась версия 8.0 пакета LabVIEW.
Разработанный стенд рассчитан на работу на мониторе
Внедрение и развитие
решения
Внедрение виртуального макета будет
реализовано в дистанционном курсе «Методы и средства измерения» кафедры
информационно-измерительной техники Национального технического университета
Украины «КПИ», размещенного на информационных ресурсах Украинского института
информационных технологий в образовании в рамках проекта дистанционного
образования по бакалаврскому направлению «Метрология и измерительная техника».
Литература:
1. Основи метрології та вимірювальної техніки: Підручник: У 2 т./ М. Дорожовець, В. Мотало, Б.
Стадник, В. Василюк, Р. Борюк,
А. Ковальчик; За ред.
Б. Стадника.-Львів: Видавництво Національного
університету “Львівська
політехніка”,
2005.
2. Л.И. Пейч, Д.А. Точилин,
Б.П. Поллак. LabVIEW для
новичков и специалистов. Москва: Горячая линия – Телеком,
2004. 384 с.
3. А. Я. Суранов "LabVIEW
7: справочник по функциям", Москва, "ДМК Пресс", 2005г.