Как подключить ваттметр в мультисиме

Ваттметр измеряет активную мощность. Результат отображается в ваттах. Ваттметр также показывает коэффициент мощности, вычисляемый по сдвигу между напряжением и током и их произведению. Коэффициент мощности — это косинус фазового угла между напряжением и током.

Последовательно нажимаем Simulate => Instruments =>Wattmeter, появится следующее изображение компонента:

Чтобы открыть свойства компонента нужно дважды щекнуть по нему левой кнопкой мыши

Пример использования:

Задание: определить мощность рассеиваемую на резисторе R3 в следующей схеме

Решение:

Собираем данную схему. Поключаем ваттметр.

После запуска расчета схемы, в свойстве ваттметра можно наблюдать показание мощности

Аналитический расчет

Находим эквивалентное сопротивление цепи и входной ток

Находим падение напряжения на параллельном соединении

Ток в цепи с R3

Мощность выделяемая на R3

Ваттметр

С помощью ваттметра можно измерить активную мощность в электрической цепи. Схема подключения ваттметра показана на рис. 3.16. Ваттметр подключается таким образом, чтобы одновременно измерять напряжение и ток в электрической цепи. На передней панели ваттметра, кроме показаний мощности, присутствуют также показания коэффициента мощности, который равен

где ф — фазовый угол между током и напряжением.

Подключение ваттметра

Рис. 3.16. Подключение ваттметра

Мощность измеряется в ваттах, английское обозначение — W (mW — милливатты).

Осциллограф

С виртуальным осциллографом программы N1 Multisim можно работать так же, как с настоящим осциллографом. В программе Multisim 14 доступны четыре разных осциллографа: стандартные двухканальный и четырехканальный осциллографы, а также осциллографы Agilent и Tektronix с передней панелью, подобной передней панели реальных осциллографов. В дальнейшем, как правило, будет использоваться стандартный двухканальный осциллограф. Настройки виртуального осциллографа напоминают настройки обычного лабораторного осциллографа. Основные параметры настройки: время на горизонтальной оси, напряжение в вольтах на вертикальной оси и синхронизация. Начнем с простой схемы, представленной на рис. 3.17 и покажем, как отрегулировать изображение осциллограммы на экране осциллографа. Схема имеет следующие параметры:

Визуализация сигнала с помощью осциллографа

• действующее значение переменного напряжения -1 В,
• частота-10 кГц,
• сопротивление — 1 кОм.

Рис. 3.17. Визуализация сигнала с помощью осциллографа

Подключим к схеме осциллограф. Осциллограф имеет нижние контакты А, В, и боковые контакты Ext Trig (External Trigger). Контакты А и В представляют собой сигнальные входы осциллографа. Контакт А — канал №1, контакт В — канал №2. Они подключаются к схеме, и напряжения, которые они измеряют, отображаются на экране осциллографа. Если подключить любой вход к узлу в схеме, то осциллограф покажет напряжение данного узла относительно земли. Минусовые выводы контактов А и В подключать к схеме не обязательно. Контакт Ext Trig — это вход внешней синхронизации. Обычно осциллографы создают сигналы синхронизации с помощью сигналов, измеряемых на каналах А или В. При работе с сигналами высокого уровня можно использовать канал А или В в качестве запускающего, но при измерении небольших сигналов могут возникнуть сложности с созданием сигнала синхронизации, и кривые не фиксируются на экране осциллографа. Чтобы избежать этого, используют каналы внешней синхронизации. Мы не будем применять сигналы внешней синхронизации, так как все измеряемые сигналы достаточно высокого уровня.

Будем работать с каналом А осциллографа. Запустим моделирование, затем дважды щелкнем по символу осциллографа, откроется лицевая панель осциллографа и по экрану побежит сплошная полоса. Отметим, что на лицевой панели осциллографа нажата кнопка Y/T. Это значит, что горизонтальная ось представляет собой ось времени и все диаграммы являются временными. О чем говорит сплошная полоса на экране осциллографа? Она говорит о том, что необходимо настроить временную развертку осциллографа по горизонтали, чтобы мы увидели на экране синусоидальный сигнал. Изменим временную развертку. По умолчанию осциллограф настроен на значение 10 ms/div (мс/дел). Сигнал, который надо измерить, имеет частоту 10 кГц. Период сигнала является величиной, обратной частоте Т = 1 / f, следовательно, период сигнала составляет 0,1 мс или 100 мкс. Так как временная развертка настроена на 10 мс/дел, а сигнал повторяется через 0,1 мс, каждое деление горизонтальной оси содержит 100 периодов колебаний. Поэтому кажется, что осциллограмма на экране представляет собой сплошную полосу. Установим время одного колебания равным одному делению горизонтальной шкалы (то есть одно полное колебание должно вписаться в одно деление). Период равен 0,1 мс, следовательно, надо изменить настройку временной развертки так, чтобы одно деление шкалы осциллографа соответствовало 0,1 мс или 100 мкс. Для этого щелкнем по полю с показаниями временной развертки. В поле появится курсор, кроме того, рядом с полем появятся стрелки. Установим в этом поле с помощью стрелок значение 100 мкс/дел, как показано на рис. 3.17. Теперь вместо сплошной линии у нас появилась синусоида. Но эта синусоида имеет недостаточную амплитуду. Для увеличения амплитуды щелкнем по полю с ценой деления по вертикальной оси 5V/Div и установим в этом поле новую цену деления lV/Div, как показано на рис. 3.17. Устанавливая это значение, мы ожидаем, что размах колебаний синусоиды будет на одно деление вверх и на одно деление вниз, так как величина переменного напряжения источника питания задана равной 1 В. На рис. 3.17 видим, что амплитуда колебаний увеличилась, но максимальное значение амплитуды больше одного деления шкалы осциллографа. Это происходит потому, что источник питания показывает действующее напряжение (rms), а осциллограф прорисовывает полную синусоиду напряжения, у которой максимальное значение на квадратный корень из двух больше действующего напряжения, т.е. равно 1,41 В.

Задавая различные значения в поле Смещение, мы можем смещать синусоиду по оси Y. Это полезно делать в том случае, когда записываются идентичные синусоиды по двум каналам А и В. При этом синусоиды могут накладываться друг на друга и сливаться в одну. Смещая одну из синусоид по оси у, мы разделяем кривые.

Кнопки АС, 0 и DC лицевой панели используются для настройки каналов осциллографа. Они являются аналогами кнопок АС, 0 и DC обычного осциллографа. Если измеряется напряжение, которое имеет переменную и постоянную составляющие, то при нажатой кнопке DC осциллограф отобразит как переменную, так и постоянную составляющие сигнала. Предположим, синусоидальный сигнал имеет постоянную составляющую напряжения 2 В, тогда синусоида на экране осциллографа будет сдвинута по вертикальной оси на 2 В. При нажатой кнопке АС осциллограф отобразит только переменную составляющую сигнала с нулевым смещением по вертикальной оси.

Настройки синхронизации. Если осциллограф использует катодную трубку, кривая рисуется на экране с помощью электронного луча. При воздействии электронного луча на экран люминофорное покрытие экрана начинает светиться, в результате чего осциллограмма становится видна пользователю. Луч располагается в левой части экрана и не перемещается, пока осциллограф не получит сигнал синхронизации. После получения сигнала луч начинает движение вправо и рисует на экране видимую линию. Достигнув правой границы экрана, луч автоматически перемещается в левую часть. Там он останавливается и не двигается, пока не получит новый сигнал синхронизации. Таким образом, сигнал синхронизации сообщает осциллографу о начале рисования кривой. Если осциллограф не получает сигнала синхронизации, то луч не будет перемещаться и в результате экран осциллографа останется пустым. Если сигнал синхронизации приходит в случайные моменты времени, которые не согласованы с измеряемым сигналом, осциллограмма будет произвольно перемещаться по экрану по горизонтальной оси (будет «бегать» вдоль горизонтальной оси). Если сигнал синхронизации настроен правильно, осциллограмма зафиксируется в одном положении на экране осциллографа. Источник синхронизации выбирают с помощью кнопок, расположенных в области Синхронизация на передней панели осциллографа. На рис. 3.17 выбран запуск от канала А (буква А подсвечена).

Опция Запуск настроена на запуск по переднему фронту сигнала синхронизации (включена левая кнопка в верхнем ряду), а Уровень запускающего сигнала равен О В. Осциллограф создает сигнал запуска путем сравнения сигнала на входе канала А и заданного уровня синхронизации. Если входной сигнал пересекает уровень в положительном направлении, это приводит к созданию сигнала синхронизации. Если, как в данном примере, сигнал на канале А пересечет «Уровень О V» в положительном направлении, луч начнет движение слева направо и нарисует на экране кривую.

Осциллограмма, соответствующая заданным установкам, показана на рис. 3.17. Видно, что кривая рисуется после того, как измеряемый сигнал пересекает нулевую точку в положительном направлении. Если изменить уровень запуска на 1 В, то сигнал запуска будет создан после того, как измеряемый сигнал пересечет уровень 1 В в положительном направлении. После того, как луч достигнет правой границы экрана, он возвращается в левую часть и начинает движение после следующего сигнала синхронизации. Осциллограммы накладываются друг на друга, и картинка на экране кажется неподвижной.

Режим Одн (Однократный — Single) . Данный режим работает аналогично режиму Normal, за исключением того, что на экране формируется только одна кривая. При активации опции Одн осциллограф переходит в режим ожидания сигнала синхронизации. После получения сигнала синхронизации рисуется кривая, а потом луч отключается. Другие кривые не создаются до тех пор, пока пользователь повторно не активирует режим ожидания запуска, а система не получит сигнал запуска. Обычно этот режим используется при работе с одиночными осциллограммами (например, с кривыми импульсов, которые не повторяются). Если используется аналоговый осциллограф с режимом однократного запуска, то на экране видна одна кривая, которая затем постепенно исчезает по мере того, как люминофорное покрытие перестает светиться. До появления цифровых осциллографов существовали аналоговые, которые назывались «запоминающими». Эти осциллографы работали в режиме однократного запуска и позволяли сохранять одиночные осциллограммы на экране. В обычном аналоговом осциллографе одиночные осциллограммы не сохраняются. На запоминающем осциллографе кривая будет показываться на экране столько, сколько необходимо.

Режим Авто. В этом режиме сигнал синхронизации создается автоматически, а не путем сравнения заданного значения и уровня триггера. Во многих осциллографах для создания сигнала синхронизации используется напряжение частотой 60 Гц от источника питания. Момент запуска не синхронизируется с измеряемым сигналом, в результате осциллограмма будет постоянно перемещаться вдоль горизонтальной оси. Получаемая в этом режиме осциллограмма никак не связана с моментом запуска. Это значит, что начальная точка кривой является произвольной и постоянно изменяется. Режим автоматической синхронизации используется в двух случаях. Первый случай — это измерение напряжения постоянного тока. Такое напряжение не изменяется, поэтому измеряемый сигнал не может пересечь уровень запуска, и в режиме обычного или однократного запуска сигнал синхронизации создан не будет. Второй случай — это ситуация, в которой осциллограф не может создать сигнал запуска в обычном или одиночном режиме. Тогда надо переключить осциллограф в режим автоматического запуска. В результате осциллограмма появится на экране, после чего станет ясно, как следует изменить уровень синхронизации, чтобы отобразить осциллограмму в обычном режиме.

Использование курсоров. Осциллограф имеет два курсора, представляющие собой две вертикальные линии, которые позволяют измерять мгновенные значения сигналов по осциллограммам на экране. Рассмотрим применение курсоров. Первоначально курсоры располагаются в левой части экрана и наложены друг на друга. Можно разделить курсоры. Для этого надо ухватить небольшой треугольный маркер в верхнем левом углу экрана осциллографа и, удерживая левую кнопку мыши нажатой, потащить его направо. На экране появится синяя вертикальная линия с синим треугольником сверху (курсор №2). Потянем второй курсор, и на экране появится красная вертикальная линия с красным треугольником сверху (курсор №1). Теперь курсоры можно перемещать независимо друг от друга, а на экране будут видны две вертикальные линии. Информация о положении курсоров отобразится в текстовом окне под экраном осциллографа. Метка Т1 соответствует курсору №1 (красного цвета), а метка Т2 — курсору №2 (синего цвета). В столбце Время будут отображаться значения времени. В столбцах Канал А и Канал В указаны значения напряжений для курсоров №1 и №2. Переключение между каналами осуществляется простым щелчком левой кнопкой мыши по нужной кривой. Для двухканального осциллографа на экране будут отображены две кривые напряжения, но так как канал В в схеме на рис.3.17 не подключен, на экране присутствует только одна кривая для канала А, а столбец для канала В пуст. В поле Т2-Т1 показана разность значений курсоров №2 и №1. Чтобы не запутаться с показаниями и положением курсоров, особенно когда на экране присутствует несколько кривых, надо следовать простому алгоритму. 1) Выбрать кривую (канал). Для этого щелкнуть по кривой правой кнопкой мыши и активировать опцию Отображать маркеры на кривой. 2) Разместить на выбранной кривой курсоры №1 (метка Т1) и курсор №2 (метка Т2). 3) Снять разность показаний (Т2 — Т1) по времени и по напряжению для выбранного канала.

Измерение периода колебаний с помощью курсоров. Для измерения периода колебаний нужно расположить курсоры в точках, соответствующих одному периоду колебаний, тогда в текстовом окне под экраном осциллографа получим численное значение периода колебаний. Предположим, что мы хотим определить период колебаний по точкам пересечения синусоиды с горизонтальной осью. Точно установить курсор в нулевую точку вручную затруднительно. Однако программа Multisim предлагает инструмент, который позволяет попасть в нулевую точку точно. Установим в настройках синхронизации на лицевой панели запуск по переднему фронту сигнала и по нулевому уровню сигнала. Учитывая эту настройку, расположим красный курсор немного левее нулевой точки и щелкнем по треугольному маркеру над красным курсором правой кнопкой мыши. Появится контекстное меню, в котором надо выбрать опцию Установить значение Y=> и в появившемся окошке задать значение 0. Курсор передвинется и установится точно в точку 0. Аналогичную процедуру затем проделать с синим курсором и в итоге курсоры точно расположатся в начале и конце одного периода колебаний. В столбце Время под экраном увидим Т2 — Т1 = 100 мкс (для рис. 3.17). Таким образом, период колебаний синусоиды составляет 100 мкс. Далее, устанавливая курсоры на максимальное и минимальное значение синусоиды, определим полную амплитуду колебания, которая составляет 2,811 В.

Ваттметр

Прибор предназначен для измерения мощности и коэффициента мощности.

Ваттметр

Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.

Разное

Интересно

Проблема координатного сверления корпусов при размещении в них плат решается путем сверления по шаблону. Шаблоном выступает сама плата с уже просверленными отверстиями.

Моделирование электрических схем с помощью Multisim

В связи с широким развитием вычислительных устройств задача расчета и моделирования электрических схем заметно упростилась. Наиболее подходящим программным обеспечением для данных целей является продукт National instruments – Multisim (Electronic Workbench ).

В данной статье рассмотрим простейшие примеры моделирования электрических схем с помощью Multisim.

Итак, у нас имеется Multisim 12 это последняя версия на момент написания статьи. Откроем программу и создадим новый файл с помощью сочетания Ctrl+N.

После создания файла перед нами открывается рабочая зона. По сути, рабочая зона Multisim – это поле для собирания требуемой схемы из имеющихся элементов, а их выбор, поверьте велик.

Кстати вкратце о элементах. Все группы по умолчанию расположены на верхней панели. При нажатии на какую либо группу, перед вами открывается контекстное окно, в котором вы выбираете интересующий вас элемент.

По умолчанию используется база элементов – Master Database. Компоненты содержащиеся в ней разделены на группы.

Перечислим вкратце содержание групп.

Sources содержит источники питания, заземление.

Basic – резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т.д.

Diodes – содержит различные виды диодов.

Transistors — содержит различные виды транзисторов.

Analog — содержит все виды усилителей: операционные, дифференциальные, инвертирующие и т.д.

TTL — содержит элементы транзисторно-транзисторная логики

CMOS — содержит элементы КМОП-логики.

MCU Module – управляющий модуль многопунктовой связи.

Advanced_Peripherals – подключаемые внешние устройства.

Misc Digital — различные цифровые устройства.

Mixed — комбинированные компоненты

Indicators — содержит измерительные приборы и др.

С панелью моделирования тоже ничего сложного, как на любом воспроизводящем устройстве изображены кнопки пуска, паузы, останова. Остальные кнопки нужны для моделирования в пошаговом режиме.

На панели приборов расположены различные измерительные приборы (сверху вниз) — мультиметр, функциональный генератор, ваттметр, осциллограф, плоттер Боде, частотомер, генератор слов, логический конвертер, логический анализатор, анализатор искажений, настольный мультиметр.

Итак, бегло осмотрев функционал программы, перейдём к практике.

Пример 1

Для начала соберём простенькую схему, для этого нам понадобиться источник постоянного тока (dc-power) и пара резисторов (resistor).

Допустим нам необходимо определить ток в неразветвленной части, напряжение на первом резисторе и мощность на втором резисторе. Для этих целей нам понадобятся два мультиметра и ваттметр. Первый мультиметр переключим в режим амперметра, второй – вольтметра, оба на постоянное напряжение. Токовую обмотку ваттметра подключим во вторую ветвь последовательно, обмотку напряжения параллельно второму резистору.

Есть одна особенность моделирования в Multisim – на схеме обязательно должно присутствовать заземление, поэтому один полюс источника мы заземлим.

После того как схема собрана нажимаем на пуск моделирования и смотрим показания приборов.

Проверим правильность показаний (на всякий случай=)) по закону Ома

Показания приборов оказались верными, переходим к следующему примеру.

Пример 2

Соберём усилитель на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. В качестве источника входного сигнала используем функциональный генератор (function generator). В настройках ФГ выберем синусоидальный сигнал амплитудой 0,1 В, частотой 18,2 кГц.

С помощью осциллографа (oscilloscope) снимем осциллограммы входного и выходного сигналов, для этого нам понадобится задействовать оба канала.

Чтобы проверить правильность показаний осциллографа поставим на вход и на выход по мультиметру, переключив их предварительно в режим вольтметра.

Запускаем схему и открываем двойным кликом каждый прибор.

Показания вольтметров совпадают с показаниями осциллографа, если знать что вольтметр показывает действующее значение напряжения, для получения которого необходимо разделить амплитудное значение на корень из двух.

Пример 3

С помощью логических элементов 2 И-НЕ соберём мультивибратор, создающий прямоугольные импульсы требуемой частоты. Чтобы измерить частоту импульсов воспользуемся частотомером (frequency counter), а проверим его показания с помощью осциллографа.

Итак, допустим, мы задались частотой 5 кГц, подобрали опытным путём требуемые значения конденсатора и резисторов. Запускаем схему и проверяем, что частотомер показывает приблизительно 5 кГц. На осциллограмме отмечаем период импульса, который в нашем случае равен 199,8 мкс. Тогда частота равна

Мы рассмотрели только малую часть всех возможных функций программы. В принципе, ПО Multisim будет полезен как студентам, для решения задач по электротехнике и электронике, так и преподавателям для научной деятельности и т.д.

Надеемся данная статья оказалась для вас полезной. Спасибо за внимание!

Как подключить ваттметр в мультисиме