Teach Pelajaran dengan makmal jarak jauh

Pelajaran Teach

Asas Makmal Elektronik (5/7): hasilkan isyarat ujian terkawal

Pelajar mempelajari bentuk gelombang, frekuensi, tempoh, voltan puncak ke puncak, ofset dan rujukan dengan mengkonfigurasi serta memerhatikan isyarat sebenar daripada penjana fungsi Hive.

  • Electronics - Hive
  • 30 min
  • Tahun pertama universiti / latihan teknikal elektronik asas / sekolah menengah teknik
  • ms-MY
  • Electronics
Log masuk untuk membuat sesi kelas Ada kod kelas?
Electronics - Hive
Electronics - Hive

Hasil pembelajaran

  • Mengenal pasti bentuk gelombang sinus, segi empat dan segi tiga.

  • Mentakrifkan frekuensi, tempoh, voltan puncak ke puncak, amplitud dan ofset DC.

  • Menukar antara frekuensi dengan tempoh menggunakan f = 1/T.

  • Mengubah satu tetapan penjana pada satu masa dan mengesahkan hasilnya dengan osiloskop.

Lagi untuk makmal ini

Pratonton aktiviti pelajar

Kandungan aktiviti

Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.

1

1 · Berikan cabaran yang diketahui kepada litar

6 min

Bekalan DC membolehkan anda memerhatikan litar pada satu voltan tetap. Penjana
fungsi membolehkan anda mengkaji tindak balas litar apabila frekuensi dan bentuk
gelombang berubah: “Apakah yang berlaku apabila voltan naik dan turun 160 kali
sesaat? Bagaimana jika bentuknya licin, mendadak atau berbentuk segi tiga?”

Penjana fungsi menghasilkan bentuk gelombang voltan terkawal. Jurutera
menggunakannya sebagai masukan yang diketahui sambil memerhatikan keluaran litar.
Tetapan yang berguna bukan sekadar “hidup”: tetapan itu merangkumi bentuk
gelombang, frekuensi, amplitud, ofset dan rujukan. Dalam pelajaran ini,
osiloskop yang disambungkan menjadi alat paparan; semua langkah osiloskop yang
diperlukan disediakan.

Penjana fungsi makmal

Panel hadapan penjana fungsi dengan paparan frekuensi, kawalan bentuk gelombang, pad kekunci angka, tombol pelarasan dan penyambung keluaran isyarat yang dilabel dalam bahasa Melayu.

Penjana fizikal berbeza-beza, tetapi tetapan utamanya menerangkan isyarat yang
sama. Pastikan keluaran dimatikan semasa membuat sambungan yang belum pasti dan
mulakan dengan amplitud sederhana yang sesuai untuk litar.

Teori pilihan: terminal sepunya penjana dan bumi perlindungan

Penjana atau osiloskop fizikal tidak diperlukan; semua tindakan wajib berlaku
dalam Hive. Untuk makmal voltan rendah yang diselia pada masa hadapan yang
menggunakan bekalan terasing yang diluluskan, ingat bahawa konduktor luar
penyambung keluaran pada banyak penjana meja disambungkan kepada bumi
perlindungan; klip bumi osiloskop biasa juga mungkin dibumikan. Kedua-duanya
bukan rujukan terapung yang bebas. Semasa keluaran dimatikan, kenal pasti
rujukan litar dan semak pembumian instrumen dalam manual sebelum menyambungkan
terminal sepunya. Jangan sekali-kali sambungkan terminal sepunya penjana atau
klip bumi osiloskop kepada bekalan sesalur, nod yang tidak diketahui atau litar
terapung/bertenaga tinggi melainkan makmal telah meluluskan kaedah terasing atau
pembezaan dengan kadaran yang sesuai.

Tiga bentuk keluaran lazim

Tiga panel berlabel A, B dan C menunjukkan bentuk gelombang voltan sinus, segi empat dan segi tiga dengan tempoh yang sama.

Gelombang sinus berubah dengan licin, gelombang segi empat berubah secara
mendadak antara dua aras dan gelombang segi tiga naik serta turun pada kadar yang
hampir tetap.

Bentuk gelombang berlabel manakah mempunyai peralihan mendadak dan berada pada
salah satu daripada dua aras voltan untuk sebahagian besar setiap kitaran?

2

2 · Nyatakan isyarat dengan lengkap

8 min

Gunakan kuantiti berikut:

- Frekuensi f (Hz): kitaran sesaat. 160 Hz bermaksud 160 kitaran lengkap setiap saat.
- Tempoh T (s): masa untuk satu kitaran lengkap. Frekuensi dan tempoh adalah salingan: f = 1/T dan T = 1/f.
- Voltan puncak ke puncak Vpp: beza antara nilai minimum dengan maksimum bentuk gelombang.
- Amplitud: lazimnya jarak dari nilai tengah ke satu puncak. Bagi gelombang simetri, amplitud ialah separuh Vpp. Konvensyen instrumen berbeza-beza, jadi baca unit yang dipaparkan — Hive melabelkan tetapan berkenaan dalam Vpp.
- Ofset DC: nilai tengah tempat gelombang berayun. Ofset 0 V memusatkan isyarat simetri pada bumi.
- Rujukan/bumi: nod yang menjadi rujukan bagi voltan isyarat.
- Konvensyen beban dan impedans sumber: banyak penjana makmal mempunyai sumber 50 Ω dan boleh memaparkan amplitud untuk beban 50 Ω atau beban berimpedans tinggi. Tetapan paparan yang sama boleh menghasilkan voltan litar yang berbeza jika konvensyen beban salah. Catat konvensyen yang dipilih dan sahkan Vpp sebenar pada beban dengan osiloskop.

Baca bentuk gelombang berkala

Gelombang sinus voltan melawan masa yang menunjukkan amplitud, voltan puncak ke puncak, ofset DC, satu tempoh T dan hubungan f sama dengan satu dibahagi T.

Mengubah frekuensi memampatkan atau meregangkan gelombang secara mendatar.
Mengubah Vpp menskalakannya secara menegak. Mengubah ofset menggerakkan
pusatnya ke atas atau ke bawah.

Hitung tempoh isyarat 160 Hz. Tunjukkan T = 1/f, mula-mula dalam saat dan
kemudian dalam milisaat.

Bentuk gelombang simetri berpusat pada 0 V dan ditetapkan kepada 5 Vpp.
Apakah nilai maksimum dan minimum idealnya?

3

3 · Ubah satu tetapan dan sahkan hasilnya

10 min

Litar Hive yang tersimpan menyambungkan penjana kepada rangkaian RC dan dua
saluran osiloskop. Dalam pelajaran ini, gunakan saluran 1 sebagai bukti isyarat masuk daripada penjana. Tindak balas RC belum dinilai lagi.

Ujian 1 menggunakan tetapan tersimpan: gelombang sinus, 160 Hz, kira-kira
5 Vpp dan ofset 0 V. Ujian 2 hanya mengubah frekuensi kepada 80 Hz. Jika
amplitud, ofset atau bentuk gelombang berubah secara tidak sengaja, pulihkan
nilai Ujian 1 sebelum meneruskan.

Hasilkan dan periksa dua isyarat ujian

  1. Buka Hive daripada blok ini dan tunggu sehingga litar RC tersimpan muncul.

  2. Buka Penjana fungsi. Catat bentuk gelombang, frekuensi, Vpp dan ofset yang tersimpan sebelum mengubah apa-apa.

  3. Buka Osiloskop. Pastikan saluran 1 kelihatan dan gunakan tetapan paparan tersimpan untuk ujian pertama.

  4. Pilih Lakukan pengukuran (Realizar medición) sekali. Perhatikan saluran 1 dan anggarkan tempoh daripada surihan atau ukuran yang tersedia.

  5. Kembali ke penjana fungsi dan ubah frekuensi sahaja daripada 160 Hz kepada 80 Hz. Dalam Hive, tekan Freq, Enter Number, Offset (kekunci yang turut berlabel 8), Recall (kekunci yang turut berlabel 0), kemudian kekunci unit beranak panah ke kanan yang berlabel Hz. Kekalkan gelombang sinus, 5 Vpp dan ofset 0 V.

  6. Pilih Lakukan pengukuran sekali lagi. Perhatikan saluran 1 dan anggarkan tempoh baharu.

  7. Jika gelombang sukar dilihat, laraskan skala masa osiloskop sahaja; jangan ubah amplitud penjana untuk membetulkan masalah paparan mendatar.

Sahkan masukan 80 Hz sebelum mengukur

Panel penjana fungsi Hive yang dilokalkan, dengan paparan digital menunjukkan 80.000000 Hz di atas kawalan Penjana fungsi dan Lakukan pengukuran.

Selepas urutan kekunci itu, berhenti seketika dan pastikan paparan penjana
menunjukkan 80 Hz sebelum memilih Lakukan pengukuran. Jika tidak, pulihkan
tetapan tersimpan, buka semula Penjana fungsi dan masukkan frekuensi sekali
lagi tanpa mengubah bentuk gelombang, Vpp atau ofset.

Lengkapkan tepat dua baris. Tempoh diperhatikan boleh dianggarkan daripada
surihan; gunakan milisaat. Contoh format sahaja untuk baris tersimpan:
U1: 160 Hz | sinus | 160 Hz | 5 Vpp | 0 V | 6.25 ms. Masukkan nombor
dalam sel berangka; unit sudah diberikan dalam tajuk lajur. Gunakan nilai yang
anda perhatikan dan jangan salin contoh. Biarkan baris tambahan kosong.

Tetapan dan bukti penjana fungsi

Lengkapkan dua baris: ujian tersimpan pada 160 Hz dan ujian yang diubah kepada 80 Hz. Catat tetapan penjana dan tempoh yang diperhatikan pada saluran 1 osiloskop.

Ujian Bentuk gelombang Frekuensi Hz Tetapan amplitud Vpp Ofset DC V Tempoh diperhatikan ms

Terangkan perkara yang berubah dan yang kekal sama. Gunakan kedua-dua nilai
frekuensi dan tempoh, kemudian nyatakan sama ada bukti anda menyokong T = 1/f.

4

4 · Teori pilihan: hasilkan semula isyarat kemudian

6 min

Penjana fizikal tidak diperlukan. Gunakan teori ini semasa membuat persediaan
untuk makmal yang diselia pada masa hadapan:

1. Sahkan julat masukan yang dibenarkan dan titik rujukan litar.
2. Matikan keluaran semasa membuat sambungan yang belum pasti.
3. Pilih bentuk gelombang, frekuensi, konvensyen Vpp atau amplitud, ofset serta konvensyen beban High-Z/50 Ω yang betul.
4. Dengan kuasa dimatikan, kenal pasti sama ada terminal sepunya penjana dan bumi osiloskop disambungkan kepada bumi perlindungan; sambungkan kedua-duanya hanya kepada titik rujukan bersama yang diluluskan.
5. Hidupkan keluaran dan sahkan Vpp serta ofset sebenar pada beban dengan osiloskop.
6. Ubah dan catat satu tetapan pada satu-satu masa.

Butiran manakah yang diperlukan untuk menghasilkan semula isyarat Hive yang
tersimpan pada penjana fungsi lain? Pilih semua yang berkenaan.

Tulis isyarat tersimpan sebagai satu spesifikasi penjana yang ringkas dan boleh
dihasilkan semula.