12.03.26. - Praktiskais darbs: Vājstrāvu signālu parametri

Praktiskais darbs: Vājstrāvu signālu parametru mērīšana un analīze virtuālā vidē

Darba mērķis: Apgūt elektrisko ķēžu pamatparametru mērīšanu un vizualizāciju, simulējot drošības sistēmu elementus (EOL pretestības, 12V barošanu, signālu frekvenci) tiešsaistes simulatoros.
Nepieciešamais aprīkojums: Dators ar interneta pieslēgumu un tīmekļa pārlūkprogrammu.

1. uzdevums: Trauksmes cilpas (zonas) pretestības mērīšana

Apsardzes sistēmās (piemēram, Paradox vai DSC) kontrolpanelis nosaka sensora stāvokli (normāls, trauksme, kabeļa pārrāvums), mērot pretestību. Bieži izmanto End-of-Line (EOL) jeb noslēdzošos rezistorus, piemēram, 1 k$\mathrm{\Omega }$Ω vai 2.2 k$\mathrm{\Omega }$Ω.

Darba gaita Tinkercad vidē:

1. Atveriet vietni tinkercad.com un izvēlieties sadaļu Circuits $\to$→ Create new Circuit.

2. No komponentu izvēlnes darba laukā ievelciet Multimetru (Multimeter) un divus rezistorus (Resistor).

3. Iestatiet abu rezistoru vērtības uz 2.2 k$\mathrm{\Omega }$Ω (simulējot dubultās pretestības jeb ATZ slēgumu zonā).​

4. Savienojiet abus rezistorus virknes slēgumā.

5. Multimetra režīmu iestatiet uz Resistance (R) un pievienojiet multimetra spailes ķēdes abos galos.

6. Nospiediet pogu Start Simulation.

7. Fiksējamais rezultāts: Nolasiet un pierakstiet kopējo mērījuma vērtību. Kas notiek ar pretestību (k$\mathrm{\Omega }$Ω), ja vienu no rezistoriem dzēš (simulējot sensora kontakta atvēršanos)? Izveidojiet ekrānšāviņu ar abiem stāvokļiem.

2. uzdevums: Oma likums un iekārtu strāvas patēriņš

Drošības sistēmu barošana visbiežāk tiek nodrošināta ar 12V līdzstrāvu (DC). Lai aprēķinātu akumulatora ietilpību, jāzina iekārtu strāvas patēriņš.​

Darba gaita Tinkercad vidē:

1. Darba laukā pievienojiet Barošanas bloku (Power Supply) un iestatiet tā spriegumu uz 12V.

2. Pievienojiet gaismas diodi (LED) un rezistoru (iestatiet vērtību 1 k$\mathrm{\Omega }$Ω), lai pasargātu LED no izdegšanas.​

3. Savienojiet ķēdi: Barošanas bloka $(+)$(+) $\to$→ Rezistors $\to$→ LED anods $\to$→ LED katods $\to$→ Barošanas bloka $(-)$(−).

4. Lai izmērītu strāvu, virknes slēgumā starp rezistoru un LED ievietojiet multimetru, kas iestatīts Amperage (A) režīmā.

5. Pievienojiet otru multimetru paralēli LED diodei un iestatiet to Voltage (V) režīmā, lai mērītu sprieguma kritumu.

6. Palaidiet simulāciju (Start Simulation).

7. Fiksējamais rezultāts: Pierakstiet strāvu (mA) un spriegumu (V) uz diodes. Izmantojot formulu $P=U\cdot I$P=U⋅I, aprēķiniet komponentes patērēto jaudu vatos (W).

3. uzdevums: Maiņstrāvas un frekvences vizualizācija

Lai saprastu atšķirību starp līdzstrāvu un maiņstrāvu, kā arī izprastu frekvences (Hz) parametru datu pārraidē, izmantosim osciloskopa simulatoru.​

Darba gaita Falstad vidē:

1. Atveriet vietni falstad.com/circuit/.​

2. Augšējā izvēlnē izvēlieties Circuits $\to$→ Basics $\to$→ LRC Circuit (vai jebkuru vienkāršu maiņstrāvas - AC ķēdi).​

3. Ekrāna apakšpusē redzēsiet osciloskopa grafiku, kas attēlo sprieguma (zaļš) un strāvas (dzeltens) viļņus.​

4. Ar dubultklikšķi uzspiediet uz maiņstrāvas avota (aplis ar viļņa līniju) un mainiet Frekvenci (Frequency) no noklusējuma vērtības uz 100 Hz, tad uz 1000 Hz.

5. Fiksējamais rezultāts: Novērojiet un aprakstiet, kā mainās osciloskopa līkne (viļņu blīvums), palielinot frekvenci. Pievienojiet ekrānšāviņu no abiem frekvences stāvokļiem.