Навигация
Поиск
Информация

Женская одежда

Компания САЙТ.РФ – только качественные проекты и создание интернет сайтов для любых сфер деятельности.

Контакты
an image
НПП Центральная лаборатория автоматизации измерений
111250 Москва, Энергетическая улица, д.7, офис 311
(495) 134-03-49
E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Исследовние возможности создания измерителя ВАХ фотоэлементов на базе виртуальных средств измерений

1. Постановка задачи

Была поставлена задача создания измерителя вольтамперных характеристик на основе использования экономичной платы USB 6008 для использования в учебных целях.

2. ВУЗ, кафедра или предприятие, на котором внедрено решение

Предполагается внедрение в КГТУ им. А.Н.Туполева на кафедре РИИТ в качестве макета для лабораторной работы.

3. Описание решения

В условиях все возрастающей компьютеризации все большее распространение получают виртуальные приборы - приборы, созданные на базе компьютера, устройства ввода/вывода и соответствующего программного обеспечения [1]. Важными достоинствами таких приборов являются: легкость их перестройки (адаптации) под конкретные измеряемые величины и их значения; возможность использования различных видов обработки, индикации и документирования результатов измерения; простота автоматизации процедуры измерения. Вместе с тем, цена виртуального прибора в большой степени определяется стоимостью универсальной платы, которая может превышать стоимость компьютера.

При использовании виртуальных приборов в образовании основной целью является овладение обучающимися специфическими знаниями и навыками, и второстепенное значение имеет точность получаемых результатов. Поэтому для исследования была выбрана самая доступная из всех плат фирмы National Instruments - USB 6008. в качестве программной среды используется LabVIEW - программа, обладающая широкими возможностями обработки получаемых сигналов и индикации полученной информации, кроме того, она позволяет выполнять панель управления в виде панели управления традиционного прибора.

Особенностью измерения ВАХ фотоэлементов является зависимость ее от освещенности. Поэтому схема автоматического снятия ВАХ фотоэлементов должна обеспечивать изменение не только воздействующего напряжения, но и освещенности. Используемая схема измерителя ВАХ фотоэлементов показана на рисунке 1.

Используемая схема измерителя ВАХ фотоэлементов

Рисунок 1

Устройство работает следующим образом: компьютер формирует два воздействующих сигнала, первый из которых представляет собой линейно-изменяющееся напряжение, поступающее на исследуемый фотоэлемент, второй - постоянное напряжение, поступающее на светодиод для задания освещенности фотоэлемента. Вывод сформированного в компьютере сигнала осуществляется через плату ввода/вывода, она служит также для приема выходного тока фотоэлемента. В результате обработки в компьютере вычисляется одна из кривых семейства вольтамперных зависимостей. Число получаемых кривых зависит от числа подаваемых на светодиод значений воздействующего напряжения.

Внешняя панель виртуального прибора показана на рисунке 2.

Внешняя панель виртуального прибора

Рисунок 2

На панели виртуального прибора 5 элементов управления. Два элемента вверху задают диапазон изменения воздействующего напряжения, три элемента слева задают диапазон и шаг изменения освещенности. Полученная ВАХ фотоэлемента отображается на осциллографе в правой части прибора.

Ограничения на точность формирования и приема сигнала накладываются используемым аппаратным обеспечением. Выбранная плата ввода/вывода USB 6008 является 12-ти разрядным устройством, диапазон выходного напряжения ЦАП которого находится в пределах от 0 до 5 В, шаг квантования можно вычислить по формуле ∆ = ∆U/2n ~ 1мВ. Диапазон входного напряжения АЦП лежит в пределах от -10 до 10 В, шаг квантования по той же формуле А ~ 5 мВ. Учитывая большую величину шага квантования АЦП, необходимо предварительное усиление сигнала фотоэлемента.

Усиление можно проводить при помощи обычного преобразователя тока в напряжение на операционном усилителе, схема которого показана на рисунке 3. работа преобразователя поясняется формулой Uвых = iвх ·R. Выбор резистора R осуществляется исходя из соображений оптимального усиления, то есть такого, при котором максимальное значение выходного сигнала преобразователя лежит как можно ближе к максимальному значению входного напряжения АЦП платы ввода/вывода.

Рисунок 3

Работа измерителя ВАХ фотоэлементов была проверена при помощи математической модели фотодиода. Полученное семейство кривых показано на рисунке 4.

Работа измерителя ВАХ фотоэлементов была проверена при помощи математической модели фотодиода

Рисунок 4

Соответствие полученных результатов теоретическим зависимостям говорит о корректности работы измерителя ВАХ фотоэлементов.

Измеритель состоит из компьютера платы ввода/вывода USB 6008 и преобразователя ток напряжение. Заданные при помощи компьютера параметры воздействующих сигналов выводятся при помощи платы USB 6008, поступают на исследуемый фотоэлемент, его выходной сигнал поступает на преобразователь ток/напряжение, далее оцифровывается при помощи той же платы, обрабатывается в компьютере. В результате на экране осциллографа отображается снятое в автоматическом режиме семейство ВАХ фотоэлемента.

Макет для лабораторной работы, упрощающий исследование ВАХ фотоэлементов и полностью исключающий человеческий фактор вносимый в общую погрешность измерений.

4. Перспективы внедрения и развития решения - отрасли, названия предприятий, и т.п.

Измеритель ВАХ фотоэлементов может быть использован в лабораторном макете.

5. Используемое оборудование и программное обеспечение National Instruments

USB 6008, LabVIEW.

6. Список литературы

Лещев Л.Н. Основы LabVIEW, Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2004, 468с

....................................................................................................