Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- lab4:эксперимент45 [2022/09/01 03:09]
root [Общее описание порядка выполнения лабораторной работы]
+++ lab4:эксперимент45 [2025/07/01 11:59] (текущий)
@@ Строка 103: / Строка 103: @@
 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?400 |}}
+{{ :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"
@@ Строка 118: / Строка 118: @@
 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?400 |}}
+{{ :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]]