Utilizarea instrumentației virtuale în măsurarea parametrilor bobinelor, condensatoarelor și rezistențelor

Introducere

În ultimul timp instrumentele virtuale sunt folosite din ce în ce mai des în locul celor reale, deoarece sunt flexibile, versatile, precise şi pot fi uşor modificate prin programe. Lucrarea de faţă, intitulată „Utilizarea instrumentaţiei virtuale în măsurarea parametrilor bobinelor, condensatoarelor şi rezistenţelor“ este structurată pe patru capitole şi bibliografie.

În primul capitol intitulat „Măsurarea impedanţelor“ sunt prezentate metode directe și metode indirecte de măsurare a impedanţelor. Cel de-al doilea capitol „Instrumentaţie virtuală“ cuprinde noţiuni fundamentale despre instrumentaţia virtuală şi mediul de programare LabVIEW. În capitolul trei sunt redate datele experimentale şi concluziile. Au fost implementate în LabVIEW câteva punți pentru măsurarea impedanțelor. Rezultatele obținute au fost comparate cu cele furnizate prin utilizarea unei punți reale de măsurare a impedanțelor. LabVIEW se găseşte printre primele limbaje de programare grafică utilizate în aplicaţiile de achiziţii de date cu tehnica de calcul. Cu ajutorul plăcilor de achiziţii de date, fluxul de date numerice sau analogice provenite de la diverse traductoare poate fi prelucrat sau analizat. Prelucrarea datelor analogice sau numerice cu ajutorul limbajului de programare, permite simularea aparatelor de măsură şi control sau permite crearea instrumentelor virtuale. Spre deosebire de instrumentaţia clasică, cea virtuală poartă un mare avantaj, acesta constând în faptul că poate fi uşor transportată prin programare.

În mediul academic, LabVIEW revoluționează industria, având un impact puternic în cercetare și predare conceptuală. Un laborator bazat pe acest program software flexibil crește productivitatea cercetărilor și îmbunătățește modul de învățare al studenților; totodată se lucrează cu un volum mult mai mare de date într-un timp cât mai scurt și cu dimensiuni fizice reduse.

Capitolul patru este destinat analizei instrumentelor de măsură din punct de vedere economic având ca subiect: „Analiza comparativă între instrumentaţia clasică şi virtuală“.

Comparând cele două sume aferente dotării unor laboratoare, se afirmă că suma destinată dotării laboratoarelor cu aparatede măsură și control este mult inferioară față de costul pentru a achiziționa licenţa necesară implementării instrumentelor virtuale. Cu toate acestea, se obțin rezultate precise şi în urma utilizării aparatelor virtuale.

Lucrarea se finalizează cu referinţele bibliografice utilizate.

Capitolul 1

Măsurarea impedanțelor

La un sistem electric liniar, în care există numai semnale de frecvență f se definește impedanță de intare la poarta i ca fiind raportul tensinii Ui la acea poartă și curentul Ii ce există în acea poartă, Ui și Ii fiind fazori, deci scalari complexi [1].

(1)

Dacă impedanța depinde, în general, numai de frecvență, putem afirma că:

(2)

În funcție de principiul utilizat, de precizia urmărită, de domeniul de frecvență la care se efectuează măsurătorile, valoarea impedanțelor poate fi aflată prin diferite metode:

• măsurarea rezistențelor în curent continuu:

o ohmetre cu amplifcator operațional;

o logometre;

o punți de curent continuu;

• măsurarea impedanțelor în curent alternativ:

o impedanțmetrul vectorial;

o punți de curent alternativ;

• măsurarea impedanțelor prin metode de rezonanță.

Măsurarea impedanțelor prin metode de punte sunt cele mai utilizate în tehnica măsurărilor electrice și electronice deoarece au sensibilități ridicate.

Sensibilitatea S a punții poate fi definită ca fiind raportul dintre variația tensiunii de dezechilibru ∆Ud normătă la tensiunea aplicată E și variația relativă a rezistenței ∆R4 care a determinat dezechilibrul [1]:

(3)

Condiția de echilibru a punților de curent alternativ se obține în același mod ca și la punțile de curent continuu, ea fiind o condiție complexă:

(4)

Dacă: (5)

rezultă alte forme ale condiției de echilibru, echivalente, obținute prin egalarea părților reale și a celor imaginare [10]: (6)

sau: (7)

Prin aceste relații se explică faptul că trebuie indeplinite două relații reale. Pentru a obține echilibrul sunt necesare două elemente de reglaj. În efectuarea operației de măsurare, alegerea elementelor de reglaj nu poate fi făcută oricum, iar prin alegerea structurii unei punți trebuie satisfăcute:

- relațile de echilibru nu trebuie să depindă de frecvență (în funcție de alegerea structurii brațelor punții se pot evita erorile);

- două brațe ale punții sunt complexe (unul conține impedanța de măsurat iar celălalt este brațul de referință);

- două brațe ale punții sunt auxiliare (pot conține: o rezistență și o reactanță sau două rezistențe sau două reactanțe);

- mărimile impedanței necunoscute, obținute cu ajutorul condițiilor de echilibru, trebuie să depindă fiecare doar de câte un element reglabil (aceste elemente reglabile se pot etalona).