План-коспект открытого бинарного занятия по дисциплинам Иностранный язык (английский) и Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП)

План-конспект

открытого бинарного занятия

По дисциплинам

-«Иностранный язык (английский)»

-«Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП)»

Тема:

«Технический английский язык в описании контрольно-измерительных приборов NI ELVIS II»

( интеграция темы занятия по иностранному языку «Академия труда» и лабораторной работы № 4 по ВОСП «Контрольно-измерительные приборы NI ELVIS II»)

Специальность 210406 «Сети связи и системы коммутации»

Преподаватель английского языка

Гаврилова Татьяна Александровна

Преподаватель спецдисциплин

Сорокина Татьяна Алексеевна

Москва

2012

Тип занятия: практический (выполнение лабораторной работы)

Цели занятия

-Исследовать работу виртуальных измерительных приборов: цифрового мультиметра NI ELVIS, регулируемого источника питания постоянного тока, осциллографа и генератора функций,

-получить основные навыки использования технического английского языка при работе с учебным оборудованием.

Задачи занятия

• Обучающие -

  • продолжить формирование знаний и умений студентов по восприятию научной лексики на английском зыке,

  • продолжить формирование умений работать с научной и технической терминологией со словарем и без него,

  • способствовать углублению теоретических знаний и практических навыков по применению технического оборудования с использованием информационных технологий и мультимедийных средств;

  • объединить знания по дисциплинам «Английский язык» и «Волоконно-оптические системы передачи».

• Воспитывающие -

  • способствовать овладению умением работать с лабораторным оборудованием, компьютерной техникой, составлять и оформлять отчет по лабораторной работе;

  • продолжить выработку коммуникативных навыков личности посредством работы в микрогруппах.

• Развивающие -

  • продолжить развитие обобщенных знаний и целостных представлений об измерительных приборах, использование интегрированного подхода к изучению различных дисциплин с использованием междисциплинарных связей.

Оснащение урока

1. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Волоконно-оптические системы передачи» в электронном виде.

2.Лабораторные стенды NI ELVIS II платформой Emona FOTEx

3.Раздаточный материал с текстами

4.Мультимедийный проектор, интерактивная доска

Примечание: занятие проводится в специализированной лаборатории «Волоконно-оптические системы передачи», оснащенной лабораторными стендами и компьютерными местами (15 мест).

Краткий план занятия

1. Подготовка студентов к началу работы - 5 мин

Преподаватели ВОСП и английского языка приветствуют студентов, проверяют количество присутствующих на занятии. Преподаватели формулируют цели и задачи урока.

2. Основная часть занятия - 55 мин

Выполнение студентами лабораторной работы № 4. «Контрольно-измерительные приборы NI ELVIS II».

3.Контроль знаний - 20 мин.

Выполнение студентами тестов по дисциплинам «Английский язык» и «Волоконно-оптические системы передачи».

4. Объяснение домашнего задания- 5 мин.

Преподаватели ВОСП и английского языка объясняют домашнее задание на следующий урок.

5. Подведение итогов занятия - 5 мин.

Преподаватели ВОСП и английского языка подводят итоги проведения занятия и оценивают работу студентов на занятии.

Развернутый план занятия

Этапы целевой установки

Время

Деятельность преподавателя

Деятельность студентов

Примечание

1.Организационный момент.

5 мин.

Преподаватели приветствуют студентов и гостей, озвучивают цели и задачи урока. Проверяют присутствующих и отмечают отсутствующих.

.Студенты готовятся к выполнению лабораторной работы.

Компьютеры включаются до начала занятия в целях экономии времени на занятии.

2. Выполнение студентами лабораторной работы № 4. «Контрольно-измерительные приборы NI ELVIS II».

55 мин.

Преподаватель ВОСП контролирует правильность выполнения лабораторной работы, помогая при необходимости студентам. Преподаватель английского языка фиксирует правильность произношения студентов при комментировании лабораторной работы на английском языке студентами.

Предварительно все студенты группы были разбиты на бригады по 3-4 человека и назначается ответственный. Каждая группа при выполнении лабораторной работы объясняет работу отдельного измерительного прибора, комментируя свои действия на английском языке.

Предварительно при работе с карточками на английском языке преподаватель английского распределил комментарии между всеми студентами группы.

3.Выполнение тестов.

20 мин.

Тест по дисциплине ВОСП состоит из 12 вопросов с 4 вариантами ответов.

Тест по дисциплине «Английский язык» состоит из 12 вопросов с 4 вариантами ответов.

Студенты выполняют тесты.

Студенты выполняют тестовые задания на индивидуальных листах.

4.. Домашнее задание.

5мин.

1.ВОСП. Подготовить отчет по лабораторной работе №5.

2.ВОСП. Подготовить теоретическую часть по лабораторной работе №5.

3.English. Выучить слова по теме.

4. English Подготовиться к диктанту.

Студенты записывают домашнее задание.

Домашнее задание написано на доске!

5. Подведение итогов урока.

5мин.

Преподаватель ВОСП проверяет выполнение лабораторной работы и дает оценку работы студентов.

Преподаватель англ. яз.- I hope the lesson was very interesting for you. Everybody worked well. Your marks are the following. Thank you. Good bye.

Ответственный в каждой бригаде комментирует работу бригады в целом и каждого участника в отдельности.

Проставить оценки за урок в журнал.

Лабораторная работа № 4

Контрольно-измерительные приборы NI ELVIS II

1.Цель работы.

Исследовать работу виртуальных измерительных приборов: цифрового мультиметра NI ELVIS, регулируемого источника питания постоянного тока, осциллографа и генератора функций.

2. Литература.

2.1. Бэрри Дункан. Emona FOTEx. Руководство к лабораторному практикуму. (Эксперименты с современными волоконно-оптическими системами связи для NI^TMELVIS I и II.) - Австралия, 2009 (Перевод на русский язык: учебный центр «Центр технологий National Instruments» НГТУ Российский филиал корпорации National Instruments).

3. Подготовка к работе.

3.1. Подготовить бланк отчета.

3.1.1. Номер и наименование работы.

3.1.2. Цель и задачи работы.

3.1.3. Основное оборудование.

3.1.4. Схемы подключения приборов и шаблоны таблиц для результатов измерений.

3.1.5. Ответить на контрольные вопросы.

3.1.4. Выводы по результатам выполнения работы.

3.2. Ответить на вопросы для допуска к работе.

3.2.1. Назначение цифрового мультиметра.

3.2.2. Назначение источниками питания постоянного тока.

3.2.3. Назначение осциллографа.

3.2.4. Назначение генераторов сигналов различной формы.

4. Основное оборудование.

4.1. Персональный компьютер с соответствующим установленным программным обеспечением

2. NI ELVIS II с USB-кабелем и блоком питания.

3. Модуль расширения Emona FOTEx для выполнения лабораторной

работы.

2. Два проводника с разъёмами BNC - "банан" (2 мм).

3. Набор соединительных проводников с разъёмами типа "банан" (2 мм).

5. Задание.

5.1. Изучите краткие теоретические сведения.

5.2. Получить практические навыки работы с виртуальным цифровым мультиметром.

5.3. Получить практические навыки работы с регулируемым источникам питания постоянного тока.

5.4. Получить практические навыки работы с виртуальным осциллографом.

5.5. Получить практические навыки работы с виртуальным генератором функций.

6. Меры безопасности.

6.1. Соблюдайте меры безопасности при работе на ПК.

6.2. Соблюдайте меры безопасности при работе с оборудованием под напряжением питания 220В.

7. Выполнение работы.

   1. Краткие теоретические сведения.

Цифровой мультиметр (Digital Multimeter) и Осциллограф (Oscilloscope), наверное, два самых распространенных измерительных прибора, используемых в электронной промышленности. Большинство операций измерения, необходимых при тестировании и/или ремонте электронных систем, могут быть выполнены с помощью только этих двух приборов.

В то же время, найдется очень мало лабораторий или мастерских, в которых работают с электронными устройствами, где нет таких приборов, как Источник питания постоянного тока (DС Power Supply) или Генератор функций (Function Generator). Помимо того, что источник напряжения постоянного тока может выдавать тестовые сигналы, он еще может использоваться для питания тестируемого оборудования. Генератор функций используется для получения различных тестовых сигналов переменного тока.

Важно, что в NI ELVIS II содержатся все эти четыре (а также другие) основные компоненты лабораторного оборудования. Однако, вместо того, чтобы использовать в каждой компоненте собственный цифровой индикатор или графический дисплей (как приборы, показанные на рисунке), NI ELVIS II посылает результаты измерений через USB на персональный компьютер, где они отображаются на экране.

Реализованные с использованием компьютера приборы NI ELVIS II называются "виртуальными измерительными приборами". Однако не дайте терминам ввести вас в заблуждение. Цифровой мультиметр и осциллограф - реальные измерительные приборы, а не программные симуляторы, так же, как и источник питания постоянного тока и генератор функций формируют на выходе реальные напряжения.

В этом указании эксперименты выполняются с использованием упомянутых четырех, а также других приборов NI ELVIS, поэтому важно, чтобы вы познакомились с их возможностями.

Этот эксперимент знакомит вас с цифровым мультиметром NI ELVIS, регулируемыми источниками питания постоянного тока (их два), осциллографом и генератором функций. Если ранее вы нечасто пользовались осциллографом, то он может показаться вам сложным прибором. Поэтому в эксперимент включена также процедура, которая позволит выполнять настройки для стабильного отображения сигнала частотой 2 кГц двойной амплитудой 4 В. Рекомендуется, чтобы вы использовали эту процедуру в качестве отправной точки при выполнении других экспериментов, приведенных в этом руководстве.

Основные термины и определения.

Амплитуда сигнала - это физическая величина, она измеряется в вольтах (В). Обычно она измеряется от среднего значения сигнала до его верхней точки (называется пиковым напряжением) или от нижней точки до верхней точки (называется двойным пиковым напряжением - peak-to-peak voltage).

Период сигнала - это длительность одного цикла и измеряется в секундах (с). Если период мал, он выражается в миллисекундах (мс) и микросекундах (мкс).

Частота сигнала - это количество периодов за секунду, измеряется в герцах (Гц). Если за секунду проходит много циклов, частота выражается в килогерцах (кГц) и даже в мегагерцах (МГц).

Синусоида - это периодический сигнал, форма которого показана на рисунке 1.

Прямоугольный сигнал - это периодический сигнал, имеющий форму, показанную на рисунке 2.

2. Порядок выполнения работы.

7.2.1.Убедитесь, что питание NI ELVIS выключено, выключатель расположен на задней стенке устройства.

7.2.2. Осторожно вставьте модуль расширения Emona FOTEx в NI ELVIS.

3. Вставьте крепежные винты для фиксации модуля Emona FOTEx в NI

ELVIS II.

Примечание 1: Это может быть уже сделано. Если нет, то винты входят в комплект с N1 ELVIS II, и вставляются через отверстия в верхних правом и левом углах FOTEx.

Примечание 2: Для предотвращения повреждения FOTEx эти действия должны выполняться при выключенном питании.

3. Установите переключатель Control Mode (режим управления) на

модуле FOTEx (в верхнем правом углу) в положение Manual (ручной).

3. Подключите NI ELVIS II к ПК при помощи кабеля USB.

Примечание: Это может быть уже сделано.

7.2.6. Включите питание NI ELVIS II, выключатель расположен на задней стенке устройства, затем включите питание макетной платы, этот выключатель расположен в правом верхнем углу рядом с индикатором питания.

7. Включите компьютер и дайте ему загрузиться.

8. Запустите программу NI ELVIS IImx по указанию преподавателя.

Примечание: Если программа NI ELVIS IImx запустилась успешно, появится окно "ELVISmx Instrument Launcher" - окно запуска измерительных приборов (рис. 3)

Рисунок 3

7.3. Цифровой мультиметр NI ELVIS II.

Цифровой мультиметр NI ELVIS II (Digital Multimeter DMM) - прибор,

который измеряет следующие электрические характеристики: постоянное и переменное напряжение, силу постоянного и переменного тока, сопротивление, емкость и индуктивность. Эти операции вкратце описываются далее.

7.3.1. Щелкните мышкой по кнопке DMM в окне запуска измерительных приборов.

Примечание: Если виртуальный прибор Цифровой мультиметр был запущен успешно, появится окно прибора, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4

Режим цифрового мультиметра выбирается при помощи "программных" органов управления виртуального измерительного прибора вместо физических кнопок на NI ELVIS II. То есть для задания режима необходимо нажать соответствующую кнопку под заголовком Measurement and Settings (Измерения и настройки) рядом с указателем мыши на рисунке 4.

7.3.2. Наведите указатель мыши на эти элементы управления, но пока не щелкайте по ним.

Примечание: Когда вы это сделаете, то заметите всплывающее окно, в котором говорится, какой режим измерения активирует эта кнопка.

7.3.3. Пощелкайте по кнопкам напряжения (отмечены буквой V) и тока (отмечены буквой A).

Примечание 1: Обратите внимание, что кнопки на лицевой панели виртуального прибора анимированы. Когда вы щёлкаете по любой из них, они меняются так, как будто вы действительно их нажали (включая) или отжали (выключая).

Примечание 2: Обратите внимание, что в окне "Banana Jack Connections" (соединение с гнездом типа "банан") отображается информация о том, какой разъем DMM на левой стороне NI ELVIS II необходимо использовать для этого конкретного измерения.

Важно, что простой запуск виртуального прибора DMM не активирует аппаратные средства прибора. Чтобы сделать это, необходимо нажать на программную кнопку с зеленой стрелкой Run (Запуск), и это необходимо проделывать каждый раз, когда вы запускаете виртуальный прибор DMM.

7.3.4.Щелкните по кнопке Run (Запуск) DMM.

7.3.5. Щелкая по очереди по кнопкам Measurement and Setting (Измерения и настройки), наблюдая за показаниями DMM.

Примечание: Обратите внимание, что в показаниях меняются единицы измерения (например, V для вольт, А для ампер и т.д.). Также в показаниях учитываются относительные численные значения измерений (например, m для мили-, М для Мега-и т.п.). Обратитесь к преподавателю, если вы не знакомы с метрической системой и множителями для единиц измерения.

Если вы внимательно изучите Цифровой мультиметр, вы увидите и другие элементы управления, включая Mode (Режим), Null Offset (Смещение нуля) и Acquisition Mode (Режим сбора данных). По умолчанию эти элементы управления постоянно используются для соответствующих настроек, так что мы не будем обсуждать их здесь. Когда потребуются подобные настройки, они будут объяснены в соответствующих разделах экспериментов.

Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент!

7.4. Регулируемые источники питания NI ELVIS II.

Регулируемые источники питания NI ELVIS II (Variable Power Source- VPS) - приборы, которые могут одновременно выдавать два напряжения постоянного тока (положительное и отрицательное) на контакты Emona FOTEx. Функционирование источников вкратце рассматривается далее.

7.4.1. Щелкните мышкой по кнопке "VPS" в окне запуска измерительных приборов.

Примечание: Если ВП Variable Power Supply запустился успешно, появится окно прибора, как показано на рисунке 5.

Некоторые настройки VPS можно изменить с помощью физических органов управления на правой стороне блока N1 ELVIS II. Однако все настройки VPS могут быть выполнены при помощи "программных" органов управления виртуального прибора. Такой способ предпочтительнее.

7.4.2. Щелкните по кнопке «V=» Цифрового мультиметра для перехода в режим измерения напряжения постоянного тока.

7.4.3. Соберите схему, изображенную на рисунке 6.

Совет: используйте соединительные проводники со штекерами типа "банан" 4 мм - 2 мм.

7.4.4. Запустите ВП Variable Power Supply щелчком по кнопке Run (Запуск).

7.4.5. Измените на выходе положительного напряжения источника питания ВП Variable Power Supply с помощью мыши, «захватив и вращая» регулятор напряжения (Voltage), показанный на рисунке 7.

7.4.6. Сравните заданное значение напряжение и показания цифрового мультиметра. Показания должны быть близки, но, скорее всего, не будут точно совпадать.

7.4.7. Установите на выходе положительного напряжения источника
питания Variable Power Supply ровно на 7,59В, введя эту цифру в окно V, как показано на рисунке 8, и нажав клавишу Enter.

7.4.8. Сравните введенное вами значение с показаниями цифрового мультиметра.

7.4.9. Нажмите кнопку Reset (сброс) под окном V и пронаблюдайте эффект.

7.4.10. Подключите цифровой мультиметр к выходу отрицательного напряжения источника питания Variable DC регулируемого источника питания.

7.4.11. Повторите действия по п.п. 18-23 для того, чтобы поработать с источником отрицательного напряжения питания.

Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент!

7.5. Осциллограф NI ELVIS II.

Осциллограф NI ELVIS II - полнофункциональный двухканальный осциллограф, позволяют инженерам и техникам измерять различные сигналы переменного тока и наблюдать их формы. Функционирование осциллографа вкратце рассматривается далее.

7.5.1. Закройте виртуальные приборы "Цифровой мультиметр" и "Регулируемый источник питания".

7.5.2. Щелкните мышкой по кнопке "Scope"(осциллограф) в окне запуска измерительных приборов.

Примечание: Если ВП осциллограф запустился успешно, появится окно прибора, как показано на рисунке 9.

7.5.3. Осциллограф NI ELVIS II управляется при помощи органов управления на панели виртуально прибора. Хотя управлять осциллографом NI ELVIS II намного проще, чем другими типами осциллографов, все равно могут возникнуть некоторые небольшие проблемы, особенно если вы используете подобное оборудование впервые. На следующей странице представлен алгоритм действий, которые необходимо выполнить для подготовки к наблюдению и измерению сигналов в экспериментах с FOTEx.

7.5.4. Порядок работы при настройке осциллографа NI ELVIS II.

7.5.5. Следуйте инструкции, приведенной ниже. Позовите преподавателя, если не сможете найти какой-либо элемент управления.

Примечание: Некоторые из настроек, описанных ниже, являются настройками по умолчанию при запуске. Тем не менее, проверьте их, чтобы быть уверенными, что используются нужные настройки.

General (Общие настройки)

1) Убедитесь, что в окошке Cursors On (курсоры включены) флажок не установлен. Vertical (Настройки каналов вертикального отклонения).

2) Убедитесь, что в управляющем элементе Channel О Source (источник канала О) и Channel 1 Source (источник канала 1) выбрано SCOPE CH 1.

3) Убедитесь, что в управляющем элементе Probe (пробник) для обоих каналов установлено 1х.

4) Выберите в списке Coupling (Соединение) для обоих каналов установлено АС (переменной ток).

5) Установите элемент управления Scale (Масштаб) для обоих каналов в положение 1V/div (1 В/дел).

6) Проверьте, находится ли переключатель Vertical Position (позиция по вертикали) для обоих каналов в среднем положении.

Timebase (Масштаб по оси времени)

1)Установите элемент управления Time/div (сек./дел.) в положение 500µs/div (500 мкс/дел.).

Trigger (Запуск)

1)Выберите в списке Туре (Тип) вариант Edge (по фронту).

2) Установите элемент управления Source (Источник) в положение СН О Source.

3) Установите элемент управления Level (Уровень) в положение 0.

4) Установите элемент управления Slope (Наклон) в положение.

7.5.6. Запустите ВП осциллограф, нажав кнопку Run (запуск).

Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент!

В следующей части эксперимента вы ознакомитесь с работой осциллографа NI ELVIS II путем наблюдения и измерения сигнала FOTEx.

7.5.7.Соберите схему, как показано на рисунке 10.

Примечание 1: Как вы увидите, осциллограмма в канале 0 осциллографа - зеленая, так что используйте зеленый проводник с разъемами BNC - "банан". Это будет очень полезно при использовании двух каналов одновременно.

Примечание 2: Обратите внимание, что соединение с выходом 2kHz SINE (синусоида 2 кГц) модуля Master Signals (Генератор опорных сигналов) должно выполняться при помощи красного штекера типа "банан". Чёрный штекер типа "банан" нужно вставить в одно из гнезд GND (заземление) Emona FOTEx.

Выполняя измерения амплитуды сигнала переменного тока с помощью осциллографа, обычно измеряют пиковое {peak-to-peak) напряжение. Под этим понимается разность между самой низкой и самой высокой точками сигнала, как показано на рисунке 11. Зная удвоенное напряжение, можно вычислить среднеквадратическое значение амплитуды.

Другой важной измеряемой характеристикой сигнала переменного тока является период. Период - это время одного цикла, и это тоже показано на рисунке 11.

Хотя, знание периода сигнала само по себе полезно, однако оно позволяет нам вычислить и частоту сигнала по формуле:

f = 1/ Period

Измерение амплитуды сигнала и определение его частоты при помощи обычного осциллографа немного более сложная задача, чем измерения с использованием цифрового мультиметра. Более того, новички при этом могут гораздо легче совершать ошибки. К счастью, осциллограф NI ELVISII реализует функцию измерения амплитуды и частоты и выводит результаты измерений на экран. На панели виртуального прибора эта информация отображается под масштабной сеткой, как показано на рисунке 12.

7.5.8. Запишите результаты измерения напряжения (среднеквадратическое значение и значение пикового напряжения) и частоты в таблицу 1.

7.5.9. По измеренной частоте сигнала рассчитайте его период.

Совет: Вы должны преобразовать предыдущее уравнение для вычисления периода.

Таблица 1

Среднеквадратичное значение напряжения, В

Частота, кГц

Пиковое напряжение, В

Период, мс

Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент!

7.6. Генератор функций NI ELVIS II.

Генератор функций NI ELVIS II - прибор, который может формировать на выходе сигналы переменного тока различной формы, амплитуды и частоты и подавать их на контакты Emona FOTEx. Работа генератора функций вкратце рассматривается далее.

7.6.1.Щелкните мышкой по кнопке"FGEN" (генератор функций) в окне запуска измерительных приборов.

Примечание 1: Не закрывайте виртуальный осциллограф, потому что он вам пригодится для проверки правильности работы генератора функций.

Примечание 2: Если ВП генератор функций запустился успешно, появится окно прибора, как показано на рисунке 13.

7.6.2. Запустите ВП генератор функций щелчком по кнопке Run (запуск).

7.6.3.Для наблюдения сигналов на выходе генератора соберите схему, показанную на рисунке 14.

Примечание: Подключение к выходу генератора функций должно быть выполнено проводником с красной вилкой типа "банан".

7.6.4.Установите элемент управления Timebase (Масштаб по оси времени) осциллографа 2ms/div (2 мс/дел.)

Примечание: как только вы это сделаете, вы должны увидеть два полных цикла синусоидального сигнала.

7.6.5. Покрутите регулятор Amplitude (амплитуда) генератора функций

влево и вправо и пронаблюдайте за эффектом.

7.6.6. Задайте амплитуду равной ровно 2, 8В, введя цифры в окно Vрр под виртуальным регулятором Amplitude и нажав клавишу Enter.

7.6.7.Покрутите регулятор Frequency (частота) генератора функций влево и вправо и пронаблюдайте за эффектом.

7.6.8. Задайте частоту сигнала генератора равной точно 135 Гц, введя цифры в окно Hz под регулятором частоты и нажав клавишу Enter.

Попросите преподавателя проверить результаты вашей работы, прежде чем продолжить эксперимент!

8. Контрольные вопросы.

1. Если ничего не подключено к входу Цифрового мультиметра, почему тогда он показывает очень маленькие значения напряжения и тока, вместо того, чтобы показывать ноль?

2. Порядок настройки виртуального мультиметра.

3. Порядок настройки виртуального осциллографа.

4. Порядок настройки виртуального генератора сигналов.

5. Порядок настройки виртуального источника питания.

Experiment 1 - An introduction to the N1 ELVIS II test equipment

Preliminary discussion

The digital multimeter and oscilloscope are probably the two most used pieces of test equipment in the electronics industry. The bulk of measurements needed to test and/or repair electronics systems can be performed with just these two devices.

At the same time, there would be very few electronics laboratories or workshops that don't also have a DC Power Supply and Function Generator. As well as generating DC test voltages, the power supply can be used to power the equipment under test. The function generator is used to provide a variety of AC test signals.

Importantly, the N1 ELVIS II has these four essential pieces of laboratory equipment in one unit (and others). However, instead of each having its own digital readout or display (like the equipment pictured), the N1 ELVIS II sends the information via USB to a personal computer where the measurements are displayed on one screen.

On the computer, the N1 ELVIS II devices are called "virtual instruments". However, don't let the term mislead you. The digital multimeter and scope are real measuring devices, not software simulations. Similarly, the DC power supply and function generator output real voltages.

The experiments in this manual make use of all four N1 ELVIS II devices and others so it's important that you're familiar with their operation.

The experiment _f

This experiment introduces you to the N1 ELVIS II digital multimeter, variable DC power supplies (there are two of them), oscilloscope and function generator. Importantly, the oscilloscope can be a tricky device to use if you don't do so often. So, this experiment also gives you a procedure that'll set it up ready to display a stable 2kHz 4Vp-p signal every time. Importantly, it's recommended that you use this procedure as a starting point for the other experiments in this manual.

It should take you about 50 minutes to complete this experiment.

Equipment

Personal computer with appropriate software installed

N1 ELVIS II plus USB cable and power pack

Emona FOTEx experimental add-in module

Two BNC to 2mm banana-plug leads

Assorted 2mm banana-plug patch leads

Some things you need to know for the experiment

This box contains definitions for some electrical terms used in this experiment. Although you've probably seen them before, it's worth taking a minute to read them to check your understanding.

The amplitude of a signal is its physical size and is measured in vo/ts(V). It is usually measured either from the middle of the waveform to the top (called the peak voltage) or from the bottom to the top (called the peak-to-peak voltage).

The period of a signal is the time taken to complete one cycle and is measured in seconds (s). When the period is small, it is expressed in milli seconds (ms) and even micro seconds (ys).

The frequency of a signal is the number of cycles every second and is measured in hertz (Hz). When there are many cycles per second, the frequency is expressed in kilo hertz (kHz) and even mega hertz (MHz).

A sinewave is a repetitive signal with the shape shown in Figure 1.

A squarewave is a repetitive signal with the shape shown in Figure 2.

Procedure

Part A - Setting started

1. Ensure that the N1 ELVIS II power switch at the back of the unit is off.

2. Carefully plug the Emona FOTEx experimental add-in module into the N1 ELVIS II.

3. Insert the holding screws to secure the FOTEx module to the N1 ELVIS II.

Note 1: This may already be done for you. If not, the screws are supplied with the N1 ELVIS II and are inserted through holes in the top left and right corners of the FOTEx.

Note 2: This must be done with the power off to avoid damaging the FOTEx.

4. Set the Control Mode switch on the FOTEx module (top right corner) to Manual.

5. Connect the N1 ELVIS II to the PC using the USB cable. Note: This may already have been done for you.

6. Turn on the N1 ELVIS II power switch at the rear of the unit then turn on its Prototyping Board Power switch at the top right corner near the power indicator.

7. Turn on the PC and let it boot-up.

8. Launch the N1 ELVISmx software per the instructor's directions.

Note: If the N1 ELVISmx software has launched successfully, the window called "ELVISmx Instrument Launcher" will be visible (see Figure 3).

Part В - The N1 ELVIS II Digital Multimeter

The N1 ELVIS II Digital Multimeter (DMM) is an instrument that can measure the following electrical properties: DC & AC voltages, DC & AC currents, resistance, capacitance and inductance. Its operation is briefly introduced next.

9. Use the mouse to click on the "DMM" button on the N1 ELVISmx Instrument Launcher.

Note: If the digital multimeter virtual instrument has launched successfully, the instrument's window will be visible (see Figure 4).

The digital multimeter's mode of operation is selected using "soft" controls on the virtual instrument instead of physical buttons on the N1 ELVIS II. That is, you tell the meter what to measure by pressing the appropriate buttons under the heading Measurement and Settings near the mouse-pointer in Figure 4.

r

10. Move the mouse-pointer over these controls but don't click on any of them yet.

Note: As you do this, you'll notice that a pop-up appears to tell you by name what measurement mode the controls activate.

11. Click back and forth between one of the Voltage controls (marked V) and one of the Current controls (marked A).

Note 1: As you do, notice that the buttons on the virtual instrument are animated. The selected control fades as though it has been physically pressed in.

Note 2: Notice also that the Banana Jack Connections window updates to tell you which of the DMM's banana jacks to use on the left side of the N1 ELIVS II for that particular measurement.

Importantly, simply launching the DMM virtual instrument doesn't activate the instrument's hardware. To do so, you must press the soft Run control (the button with the green arrow) and this must be done every time you launch the DMM virtual instrument.

12. Click on the DMM's Run control.

13. Click on each of the Measurement and Settings controls in turn while watching the DMM's readout.

Note: As you do, notice that the readout updates to tell you the unit of measurement (eg Kfor volts, A for amps, etc). The readout also indicates the relative size of the measurement (for example, m for milli, M for mega, etc). See the instructor for more information if you're not familiar with the metric system of multiples and sub-multiples.

Question 1

Given you've not been asked to connect the digital multimeter's inputs to anything yet, why does the DMM read very small values of voltage instead of zero?

If you examine the DMM virtual instrument closely you'll notice that there are other controls that can be adjusted including the Mode, Null Offset and Acquisition Mode. These controls default to appropriate settings for regular use so we'll not discuss them further here. Where adjustment of these controls is necessary, they'll be explained at the appropriate place in the experiments.

Ask the instructor to check your work before continuing.

Part С - The N1 ELVIS II Variable Power Supplies

The N1 ELVIS II Variable Power Supplies (VPS) is an instrument that can simultaneously output two DC voltages (one positive and one negative) to terminals on the Emona FOTEx. Its operation is briefly discussed next.

14. Use the mouse to click on the "VPS" button on the N1 ELVISmx Instrument Launcher.

Note: If the Variable Power Supplies virtual instrument has launched successfully, the instrument's window will be visible (see Figure 5).

A couple of the Variable Power Supplies settings can be adjusted by "hard" controls on the N1 ELVIS II (on the right-hand sand of the unit). However, all of the VPS's settings can be adjusted using its soft controls on its virtual instrument. This is the preferred method of operation throughout this manual.

15. Click on the V- DMM's control to put it into DC voltage measuring mode.

16. Connect the set-up shown in Figure 6 below.

Tip: Use the 4mm banana plug to 2mm banana plug patch leads.

17.

Activate the Variable Power Supplies' VI by clicking on its Run control.

18. 
    
    Vary the Variable Power Supplies' positive output voltage by using the mouse to "grab and turn" the Voltage control shown in Figure 7.

Note: Notice that, as you do this, a meter above the control changes.

19. Compare the meter's value with output voltage indicated by the DMM. The two readings should be close but they'll probably not be exactly the same.

20. Set the Variable Power Supplies positive output voltage to exactly 7.59V by typing that number into the l/window as shown in Figure 8 then press the Enter key.

21. Compare the value you typed-in with the output voltage indicated by the DMM.

20. Preset the RESETburton below the l/window and observe the effect.

21. Connect the DMM to the Variable Power Supplies' negative Variable ZXToutput.

22. Repeat Steps 18 to 23 to affect the Variable Power Supplies' negative output.

Ask the instructor to check your work before continuing.

Part D - The N1 ELVIS II Oscilloscope

The N1 ELVIS II Oscilloscope (or just "scope") is a fully functional dual channel oscilloscope that allows engineers and technicians to measure AC waveforms and view their shape. Its operation is briefly discussed next.

25. Close the virtual instruments for the digital multimeter and Variable Power Supplies.

26. Use the mouse to click on the "Scope" button on the N1 ELVISmx Instrument Launcher.

Note: If the scope virtual instrument has launched successfully, the instrument's window will be visible (see Figure 9).

The N1 ELVIS II Oscilloscope is operated using the controls on its virtual instrument. Although operating the N1 ELVIS II Oscilloscope is much easier than operating other types of scopes, it can still be a little tricky to use when you're new to this piece of test equipment. The procedure on the next page is one that you can use to set it up ready to reliably view waveforms and take measurements when undertaking FOTEx experiments.

Procedure for setting up the N1 ELVIS II Oscilloscope

27. Follow the procedure below. Call the instructor for assistance if you can't find a particular control.

Note: Much of this procedure simply involves checking that control settings are in the default positions used at the time of writing this manual.

General

i) Check that the Cursors On box doesn't have a tick in it. Vertical

1. Check that the Channel 0 Source control is set to SCOPECHOand the Channel 1 Source control is set to SCOPE CH1.

2. Check that the Probe control for both channels is set to J*.

iii Set the Coupling control for both channels to AC )

4. Check that the Scale Volts/bivcontrol for both channels is set to lV/div.

5. Check that the Vertical Position control for both channels is in the middle of their travel.

Timebase

i) Set the Time/Div (or Timebase) control to the 500ps/div position. Trigger

1. Set the Type control to Edge.

2. Set the Source control to CH О Source.

3. Check that the Level control is set to 0.

iii) Check that the Slope control is set to the _[~ position.

28. Activate the scope's VI by clicking on its Run control.

Ask the instructor to check your work before continuing.

The next part of this experiment lets you familiarize yourself with N1 ELVIS II Oscilloscope by observing and measuring a FOTEx signal.

29. Connect the set-up shown in Figure 10 below.

Note 1: As you will see, the scope's Channel 0 trace is green so use the BNC-to-banana-plug lead with the green bead on it. You'll find this practice very helpful when using the scope's two channels at once.

Note 2: Notice that the connection to the Master Signals' 2kHz 5TMroutput must be made with the red banana plug. The black banana plug should be connected to any one of the ground {GNU) sockets on the Emona FOTEx.

When measuring the amplitude of an AC waveform using a scope, it's common to measure its peak-to-peak voltage. That is, the difference between its lowest point and its highest point. This is shown in Figure 11. Importantly, knowing the waveform's peak-to-peak voltage allows us to calculate its RMS voltage where required.

The other dimension of an AC waveform Figure 11

that's important to measure is its period. The period is the time it takes to complete

one cycle and this is also shown in Figure 11. While knowing the waveform's period may be useful in its own right, it also allows us to calculate the signal's frequency using the equation:

Period

Measuring the amplitude of signals and determining their frequency using conventional scopes is a little more involved that using a digital multimeter. As such, it can be easy for the novice to make mistakes. Helpfully, the N1 ELVIS II Oscilloscope includes meters that measure voltage and frequency for you and readout the information on the display. The location of this information on the virtual instrument is below the graticule as shown in Figure 12 below.

30. Record the scope's measured value of voltage (RMS and peak-to-peak) and frequency in Table 1 below.

31. Use the signal's frequency to work backwards to calculate and record its period.

Tip: Уоu'll have to transpose the equation on the previous page to make period (F) the subject.

Ask the instructor to check your work before continuing.

Part E - The N1 ELVIS II Function Generator

The N1 ELVIS II Function Generator (FGEN) is an instrument that can output AC signals of various shapes, sizes and frequencies to terminals on the Emona FOTEx. Its operation is briefly discussed next.

32. Use the mouse to click on the "FGEN" button on the N1 ELVISmx Instrument Launcher.

Note 1: Don't close the N1 ELVISmx Scope virtual instrument because you'll be using it to verify the operation of the function generator.

Note 2: If the function generator virtual instrument has launched successfully, the instrument's window will be visible (see Figure 13).

33. Activate the function generator's VI by clicking on its Run control.

34. To observe the function generator's output, connect the set-up shown in Figure 14 below.

Note: Again, the connection to the function generator's output must be made using the lead's red banana plug.

35. Set the scope's Timebase control to the 2ms/div position.

Note: Once this step has been performed, you should see two complete cycles of a sinewave.

36. Vary the function generator's soft Amplitude control left and right and observe the effect on the function generator's output.

37. Set the function generator's amplitude to exactly 2.8V by typing that number into the Vpp window below the soft Amplitude control then pressing the Enter key.

38. Vary the function generator's soft Frequency control left and right and observe the effect on the function generator's output.

39. Set the function generator's frequency to exactly 135Hz by typing that number into the Hz window below the soft Frequency control then pressing the Enter key.

Тест по ВОСП

лабораторная работа № 4

«Контрольно-измерительные приборы NI ELVIS»

I. Цифровой мультиметр (DMM) предназначен для……

1. измерения и визуального измерения различных сигналов.

2. измерения постоянного и переменного напряжения, постоянного и переменного тока, емкости и индуктивности.

3. генерации сигналов постоянного напряжения положительного и отрицательного.

4. генерации сигналов синусоидальной, импульсной и пилообразной формы.

II. Регулируемый источник питания (VPS) предназначен для……

1. измерения и визуального измерения различных сигналов.

2. измерения постоянного и переменного напряжения, постоянного и переменного тока, емкости и индуктивности.

3. генерации сигналов постоянного напряжения положительного и отрицательного.

4. генерации сигналов синусоидальной, импульсной и пилообразной формы.

III. Двухканальный осциллограф (Scop) предназначен для……

1. измерения и визуального измерения различных сигналов.

2. измерения постоянного и переменного напряжения, постоянного и переменного тока, емкости и индуктивности.

3. генерации сигналов постоянного напряжения положительного и отрицательного.

4. генерации сигналов синусоидальной, импульсной и пилообразной формы.

IV. Генератор функций (FGEN) предназначен для……

1. измерения и визуального измерения различных сигналов.

2. измерения постоянного и переменного напряжения, постоянного и переменного тока, емкости и индуктивности.

3. генерации сигналов постоянного напряжения положительного и отрицательного.

4. генерации сигналов синусоидальной, импульсной и пилообразной формы.

V. При измерении постоянного напряжения на DMM необходимо нажать кнопку

1. «V=» 2. «А=» 3. « V~» 4. «А~»

VI. При измерении переменного тока на DMM необходимо нажать кнопку

1. «V=» 2. «А=» 3. « V~» 4. «А~»

VII. Положительное напряжение регулируется с помощью регулятора

1. Reset (Сброс) 2. «Voltage -» 3. «Voltage +»

VIII. На осциллографе (Scop) масштаб по напряжению устанавливается с помощью регулятора

1. «Timebase» 2. «Slop» 3. «Scale» 4. «Type»

IX. На осциллографе (Scop) масштаб по времени устанавливается с помощью регулятора

1. «Timebase» 2. «Slop» 3. «Scale» 4. «Type»

X. Частота сигнала определяется по формуле

1. f = 1/T 2. f = 1/ 2T 3. f = 2/T 4. f = T/2

ХI. Пиковое значение сигнала - это

1. разность между максимальным и нулевым значением сигнала

2. значение сигнала от нулевого до максимального

3. значение сигнала от нулевого до минимального

4. разность между минимальным и максимальным значением сигнала

XII. На генераторе функций (FGEN) частота устанавливается с помощью регулятора

1. «Amplitude» 2. «Frequency» 3. «DC offset» 4. « Device»

Test «Academy of Labor»

Surname___________________________________________________________________

Group_____________________________________________________________________

1. Physical size measured in volts.(V)

1. period

2. sine wave

3. amplitude

4. square wave

5. The time taken to complete one cycle and is measured in seconds.(s)

1. period

2. sine wave

3. amplitude

4. square wave

9. The number of cycles every seconds and is measured in hertz (Hz)

1. period

2. frequency

3. amplitude

4. square wave

13. The repetitive signal with the sine shape.

1. frequency

2. sine wave

3. amplitude

4. square wave

17. The repetitive signal with the square shape.

1. period

2. sine wave

3. frequency

4. square wave

21. Probably the two most used pieces of test equipment in the electronic industry.

1. digital multimeter and oscilloscope

2. personal computer and software

3. thermometer and voltmeter

4. microscope and dishwashing machine

25. An instrument that can measure the following electrical properties: DC/AC voltages, DC/AC currents, resistance, capacitance, inductance.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

29. An Instrument that can simultaneously output two DC voltages (one positive and one negative) to terminals on the Emona FOTEx.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

33. A fully functional dual channel oscilloscope that allows engineers and technicians to measure AC waveforms and view their shape.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

37. An instrument that can output AC signals of various shapes, sizes and frequencies to terminals on the Emona FOTEx.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

38. This experiment should take you about…

1. 50 minutes

2. 10 minutes

3. 5 minutes

4. 30 minutes

42. This experiment introduces you to the NI ELVIS II …

1. digital multimeter, oscilloscope, function generator

2. personal computer, software, DVD

3. thermometer, voltmeter, high technologies

4. microscope, dishwashing machine, microwave oven

Test «Academy of Labor»

Answers

1. Physical size measured in volts.(V)

1. period

2. sine wave

3. amplitude

4. square wave

5. The time taken to complete one cycle and is measured in seconds.(s)

1. period

2. sine wave

3. amplitude

4. square wave

9. The number of cycles every seconds and is measured in hertz (Hz)

1. period

2. frequency

3. amplitude

4. square wave

13. The repetitive signal with the sine shape.

1. period

2. sine wave

3. amplitude

4. square wave

17. The repetitive signal with the square shape.

1. period

2. sine wave

3. amplitude

4. square wave

21. Probably the two most used pieces of test equipment in the electronic industry.

5. digital multimeter and oscilloscope

6. personal computer and software

7. thermometer and voltmeter

8. microscope and dishwashing machine

25. An instrument that can measure the following electrical properties: DC/AC voltages, DC/AC currents, resistance, capacitance, inductance.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

29. An Instrument that can simultaneously output two DC voltages (one positive and one negative) to terminals on the Emona FOTEx.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

33. A fully functional dual channel oscilloscope that allows engineers and technicians to measure AC waveforms and view their shape.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

37. An instrument that can output AC signals of various shapes, sizes and frequencies to terminals on the Emona FOTEx.

1. digital multimeter

2. oscilloscope

3. function generator

4. variable power supplies

41. This experiment should take you about…

1. 50 minutes

2. 10 minutes

3. 5 minutes

4. 30 minutes

45. This experiment introduces you to the NI ELVIS II …

1. digital multimeter, oscilloscope, function generator

2. personal computer, software, DVD

3. thermometer, voltmeter, high technologies

4. microscope, dishwashing machine, microwave oven

Vocabulary notes

1. digital multimeter

Цифровой мультиметр

2. oscilloscope

Осциллограф

3. amplitude

Амплитуда сигнала

4. period

Период сигнала

5. frequency

Частота сигнала

6. sine wave

Синусоида

7. square wave

Прямоугольный сигнал

8. run

Запуск

9. variable power source

Регулируемые источники питания

10. trigger

Запуск

11. time base

Масштаб по оси времени

12. master signals

Генератор опорных сигналов

13. figure

Рисунок

14. switch

Переключатель

15. plug

Разъем

16. mouse

Мышь

17. launch

Запускать

18. voltage controls

Напряжение

19. current controls

Ток

20. click back and forth

Пощелкать

21. banana jack connections

Соединение с гнездом типа банан

22. mode

Режим

23. null off set

Смещение нуля

24. acquisition mode

Режим сбора данных

25. voltage

Регулятор напряжения

26. reset

Сброс

27. scope

Осциллограф

28. cursor on

Курсоры включены

29. channel 0 source

Источник канала 0

30. probe

Пробник

31. type

Тип

32. edge

По фронту

33. source

Источник

34. level

Уровень

35. slope

Наклон

36. peak-to-peak voltage

Пиковое напряжение