Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- lab4:эксперимент45 [2022/09/01 10:03]
root [Общее описание порядка выполнения лабораторной работы]
+++ lab4:эксперимент45 [2022/09/01 10:35] (текущий)
root [Общее описание порядка выполнения лабораторной работы]
@@ Строка 86: / Строка 86: @@
 Сразу после подключения к последовательному COM-порту программа начинает прием данных, поступающих от лабораторного блока. Программа имеет два окна отображения графиков. Первое окно предназначено для отображения изменения уровней сигналов по мере поступления данных. Т.е. это условно временная зависимость, подобная осциллографическому изображению. Второе окно отражает зависимость магнитной проницаемости от температуры.
+Оба графика можно масштабировать, перемещать мышью, если только соответствующими переключателями не активировано автоматическое масштабирование по X или фиксация левого или правого края принимаемых данных.
+**ВАЖНО:** Масштабирование и вертикальное положение графика намагниченности (оранжевый цвет линии графика) в правом окне производится только автоматически. Следовательно – перемещение по вертикали или вертикальное масштабирование производится только в отношении графиков температуры.
+** ВАЖНО:** Отображение зависимости намагниченности от температуры во втором окне имеет одну особенность: если включен переключатель "Обрезка", то при формировании этого графика учитываются только те данные, которые оказались в пределах границ первого окна.
+{{ :lab4:переключатель_обрезка.png?200 |}}
+Таким образом, путем масштабирования и перемещения по горизонтали графиков первого окна мы можем определить, какой участок принятых данных нужно отобразить в виде функциональной зависимости во втором окне.
+Масштабирование и перемещения графиков температуры по осям X и Y производится курсором и колесиком мыши. Например, для изменения масштаба необходимо покрутить колесом мыши над соответствующей осью. Ниже показаны зоны для масштабирования и перемещения графиков мышью:
+{{ :lab4:зоны_масштабирования.png?400 |}}
+Назначение любых органов управления программы можно узнать, наведя на них курсор мыши, вскоре появится всплывающая подсказка с пояснениями о назначении этого элемента.
+Графики предусматривают два вида цветовой палитры – темную и светлую. Переключать их можно через меню "Вид" или комбинацией клавиш клавиатуры <Ctrl-L>.
+=== Сохранение данных ===
+По окончании эксперимента можно отключиться от COM-порта лабораторного блока (если эта функция не активирована в автоматическом режиме) и сохранить нужные данные для дальнейшей обработки. На экране имеются две кнопки для этой цели.
+{{ :lab4:кнопки_сохранения_данных.png?200 |}}
+Верхняя кнопка позволяет сохранить набор значений данных в пределах экрана в формате Excel (имя файла для примера):
+"ЕлМаг ЛР45 2022-09-26 (09-56-15) - данные в пределах экрана.xlsx"
+**ВАЖНО:** Данные для сохранения по кнопке "Записать данные в файл" выбираются только в пределах границ правого окна.
+Нижняя кнопка сохраняет каждое окно графика в формате графического файла в формате PNG. Кроме этого, сохраняется скриншот окна программы (имена файлов для примера):
+  * "ЕлМаг ЛР45 2022-09-26 (09-56-15) - график M(T).png"
+  * "ЕлМаг ЛР45 2022-09-26 (09-56-15) - графики M(t) и T(t).png"
+  * "ЕлМаг ЛР45 2022-09-26 (09-56-15) - Снимок окна программы.png"
+Чтобы не забыть сохранить данные по окончании эксперимента, слева указанных кнопок имеются переключатели. В случае их установки, программа автоматически выполнит их "нажатие" при завершении своей работы, тем самым обеспечит автоматическое сохранение информации.
+=== Проведение эксперимента вручную ===
+Для более детального и тщательного проведения эксперимента можно воспользоваться ручным управлением температурой. Для этого необходимо воспользоваться группой элементов управления "Управление температурой":
+{{ :lab4:управление_температурой.png?200 |}}
+Чтобы было понятно, каким образом происходит управление температурой, следует привести несколько пояснений.
+Управление температурой образца гадолиния в лабораторной установке производится с помощью термоэлектрического преобразователя – элемента Пельтье. Этот элемент представляет собой пластину, размером 4 х 4 см, толщиной 4 мм из которой выходят два провода. В данной лабораторной установке используется пакет из двух последовательно включенных элементов:
+{{ :lab4:элемент_пельтье.jpg?200 |}}
+Если через этот элемент пропустить электрический ток, присоединив к красному проводу положительный полюс источника питания, а к черному – отрицательный, то верхняя поверхность начнет охлаждаться, а нижняя – нагреваться. В данной лабораторной установке верхняя поверхность используется для управления температурой образца, а нижняя поверхность прижата к радиатору теплоотвода с вентилятором обдува для стабилизации его температуры.
+Поскольку в процессе исследований нам необходимо как нагревать, так и охлаждать образец, в установке применяется специальное реле, позволяющее переключать полярность тока, протекающего через элемент Пельтье.
+При использовании термоэлектрических преобразователей Пельтье важно строго придерживаться простого правила – ток через этот элемент необходимо менять только плавно. В противном случае происходит быстрая деградация и растрескивание внутренней микроструктуры элемента. В результате он быстро выходит из строя.
+Отсюда следует, что нельзя менять полярность тока, если он не нулевой. Поэтому чтобы перейти, например, от охлаждения образца к нагреву, необходимо сначала плавно уменьшить ток до нуля, затем переключить реле, определяющее полярность, и только теперь плавно увеличить ток.
+В нашей программе управление температурой реализуется двумя элементами управления:
+  - регулятором тока, который выражается в процентах от максимального (регулятор ШИМ);
+  - кнопкой переключателя реле полярности подаваемого тока, на которой отображается мгновенное значение тока в единицах ШИМ.
+Оба элемента управления представлены на рисунке ниже:
+{{ :lab4:ручное_управление_температурой.png?200 |}}
+В практике цифрового электронного управления мощностью широко применяется технология широтно-импульсного модулирования (ШИМ). При этом среднее значение тока определяется шириной импульсов, следующих с фиксированной частотой. Изменение ШИМ заключается в изменении ширины этих импульсов. Это линейно определяет среднее значение мощности. Для современных микроконтроллеров не составляет большой проблемы организовать такое регулирование. В данной программе регулировка ШИМ приведена к масштабу в пределах от 0 до 100. При ШИМ равном 0 ток отсутствует, при значении 100 – ток максимальный.
+Когда мы хотим задать новое значение тока, мы выставляем в указанном выше управляющем поле программы его величину в диапазоне от 0 до 100. Это значение мгновенно передается в лабораторный блок. Причем, лабораторный блок плавно и постепенно изменяет реальную мгновенную величину тока до целевого значения. Наша программа может легко узнать это текущее значение. Оно отображается на цветной кнопке справа.
+Если мы захотим переключить реле полярности, когда ток не равен нулю, контроллер не позволит это сделать.
+В режиме охлаждения цвет указанной кнопки синий, в режиме нагрева – красный.
+Если значение тока равно нулю, мы можем переключить полярность просто нажав на кнопку, на которой отображается мгновенное значение ШИМ. При этом меняется цвет кнопки. Это позволяет нам видеть текущий режим. При включении блока устанавливается такое состояние реле, при котором ток через внутреннее реле отсутствует. Это соответствует режиму охлаждения.
+Назад к [[:lab4:Эксперимент|описанию установки]] или далее к [[lab4:обработка45|обработке эксперимента]]