Ćwiczenie 6. Pomiary wielkości elektrycznych za pomocą oscyloskopu

Transkrypt

1 Ćiczenie 6 Pomiary ielkości elektrycznych za pomocą oscyloskopu 6.1. Cel ćiczenia Zapoznanie z budoą, zasadą działa oscyloskopu oraz oscyloskopoymi metodami pomiaroymi. Wykonanie pomiaró ielkości elektrycznych (okresu, artości maksymalnej i międzyszczytoej, przesunięcia azoego, częstotliości) za pomocą oscyloskopu. 6.. Pomiar czułości ejść X i Y badanego oscyloskopu Schemat układu pomiaroego WAGA! Pomiary należy ykonać położeniu 1 V/div (1 V/cm) przełącznika obodu ejścioego X i Y. W tym celu należy yłączyć podstaę czasu (pokrętło regulacji podstay czasu skręcić maksymalnie praą stronę) i zmieniając artość napięcia podaanego z generatora na ejście oscyloskopu, mierzyć długość linii na ekranie. Wyniki zanotoać tabeli abela pomiaroa Wejście X Wejście Y Długość linii v m S Długość linii v m S y div V V div/v div V V div/v S dlugosc linii m div V 1

2 6.3. Obseracja i odzoroanie różnych przebiegó okresoo zmiennych Schemat układu pomiaroego Oscylogramy i podstaoe parametry przebiegó napięcia sinusoidalnie zmiennego, prostokątnego oraz trójkątnego. Dla częstotliości i napięć podanych przez nauczyciela należy odrysoać z oscyloskopu przebiegi napięcia sinusoidalnie zmiennego, prostokątnego oraz trójkątnego. W oparciu o oscylogramy yznaczyć podstaoe parametry przebiegó: okres, częstotliość, amplitudę oraz napięcie międzyszczytoe. Zaznaczyć na oscylogramach następujące ielkości: okres, amplitudę oraz napięcie międzyszczytoe. Pracoać trybie z łączoną podstaą czasu. W oparciu o podane zory należy ykonać iczenia, a yniki zanotoać obok oscylogramó. okres iczony oparciu o oscylogram P l P t t ybrana podstaa czasu l długość okresu działkach odczytana z oscylogramu częstotliość iczona oparciu o oscylogram 1 gen częstotliość przebiegu ustaiona na generatorze m amplituda przebiegu iczona oparciu o oscylogram C y m C y l stała podziałki ejścia Y l długość amplitudy działkach odczytana z oscylogramu międzyszczytoa artość napięcia iczona oparciu o oscylogram pp pp m V skuteczna artość napięcia skazyana przez oltomierz iczona artość napięcia skutecznego m

3 WAGA: Na ejście Y oscyloskopu podać sygnał o częstotliości... Hz i ustaić na oltomierzu napięcie V... V (artości te podaje nauczyciel). Nie zmieniać tych artości tylko rodzaj przebiegu (sinusoidalnie zmienny, prostokątny, trójkątny). P t C y Przebieg sinusoidalny pp V V Δ Δ δ 100% V V V V % Δ Δ δ 100% gen gen gen Hz Hz Hz % Przebieg prostokątny pp... Przebieg trójkątny pp...

4 6.4. Pomiar nieznanej częstotliości za pomocą krzyych (igur) Lissajous Podstaoymi narzędziami do pomiaru częstotliości przebiegó elektrycznych są częstościomierze o różnych zasadach działania i budoach. W niektórych badaniach, szczególnie przy dużych częstotliościach radioych stosoana jest metoda zana porónaczą, której ykorzystujemy krzye Lissajous Schemat układu pomiaroego i charakterystyka stosoanej metody Metoda porónacza polega na zrónaniu częstotliości zorcoej z częstotliością mierzoną. Zgodność częstotliości można zaobseroać na ekranie oscyloskopu postaci krzyych Lissajous. W ten sposób mogą być porónyane tylko częstotliości, których stosunek jest liczbą całkoitą. Pomiar metodą porónaczą może być bardzo dokładny, jeżeli dysponuje się bardzo dokładnym, reguloanym zorcem częstotliości. Zasadę podłączenia do oscyloskopu napięć o porónyanych częstotliościach podaje poyższy rysunek. Da napięcia sinusoidalne, doproadzone do płytek odchylających X i Y pracującego trybie dukanałoym, torzą na ekranie oscyloskopu (z yłączoną podstaą czasu) obrazy, tz. Krzye Lissajous, których kształt zależy od stosunku amplitud, stosunku częstotliości i przesunięcia azoego między obydoma napięciami. W przypadku, gdy stosunek częstotliości jest róny stosunkoi liczb całkoitych, na ekranie oscyloskopu obseruje się obraz nieruchomy, innych przypadkach obraz jest ciągłym ruchu. Sposób postaania krzyych Lissajous przedstaia następujący rysunek: Wyróżniamy kilka rodzajó krzyych Lissajous, zależy to od stosunku częstotliości zorcoej i częstotliości mierzonej. Najczęściej mamy do czynienia z krzyymi Lissajous pierszego rodzaju ( : 1:1). Są niemi elipsa, okrąg i prosta. Czasami możemy mieć jednak do czynienia z krzyymi Lissajous yższych rzędó. Przykładoe krzye Lissajous yższych rzędó mają postać: 4

5 Pomiar częstotliości z ykorzystaniem igur Lissajous polega na yznaczeniu stosunek częstotliości zorcoej i mierzonej. W tym celu icza się liczbę punktó przecięcia krzyej z prosta rónoległą do osi poziomej (osi X) oraz liczbę punktó przecięcia z prostą rónoległą do osi pionoej (osi Y). Proste poinny być tak proadzone, aby nie przechodziły przez punkty ęzłoe krzyych. Następnie iczenia częstotliości nieznanej dokonujemy oparciu o następujący zór: n n ny n gdzie: n liczba punktó przecięcia krzyej z osią poziomą oscyloskopu, n y liczba punktó przecięcia krzyej z osia pionoą, częstotliość podaana z generatora zorcoego, częstotliość zorcoa. WAGA: Odrysoać oscylogramy dla dóch spośród ymienionych stosunkó częstotliości skazanych przez proadzącego :,,,,, Oscylogramy y

6 6.5. Pomiar przesunięcia azoego pomiędzy napięciem i prądem obodzie za pomocą oscyloskopu dukanałoego Schemat układu pomiaroego Rysunek yjaśniający zasadę pomiaru ϕ l l WAGA: Dokonać pomiaru kąta przesunięcia azoego pomiędzy napięciem sinusoidalnym podaanym z generatora unkcyjnego i napięciem na rezystorze R. Pracoać należy trybie z łączoną podstaą czasu oraz trybie dukanałoym. Skuteczna artość napięcia zmierzona na rezystancji R podzielony prze artość rezystancji jest róny artości skutecznej prądu płynącego obodzie. Wartość rezystancji R oraz pojemności C podaje proadzący abela pomiaroa Przesunik Lp azoy Hz Przesunik 1 C..nF R..Ω l l dz dz ϕ 6