Pracownia Technik Pomiarowych dla Astronomów 2009

Transkrypt

1 Pracowna Technk Pomaroch dla Astronomów Wojcech DOMNK Pracowna technk pomaroch dla astronomów 009. Plan zajęć Pracown przewdje 5 ćwczeń. Wykład stanow ntegralną część Pracown.. ajęca w Pracown odbywają sę w grpach. Przydzał do danej grpy obowązje podczas całego semestr. 3. Obecność na wszystkch zajęcach praktycznych Pracown jest obowązkowa.. Przed kaŝdym ćwczenem przeprowadzany jest sprawdzan (na ocenę). Na kaŝdym sprawdzane wstępnym obowązje znajomość materał podanego na kładach do dna sprawdzan oraz materał zawartego w nstrkcjach do ćwczeń. 5. Dwkrotne nezalczene sprawdzan wstępnego do danego ćwczena powodje defntywne skreślene z lsty czestnków Pracown. 6. Podczas ćwczeń stdenc są ocenan z przygotowana do zajęć oraz z posta w trakcećwczeń. 7. Po zakończen ćwczena stdent składa w cąg jednego tygodna krótk raport zawerający ops przebeg ćwczena, opracowane nk oraz wnosk. aport podlega ocene. Netermno dostarczene raport moŝe spowodować obnŝene oceny, odmowę przyjęca go lb nedopszczene do następnych zajęć. 8. Ocena z ćwczena jest padkową ocen ze wstępnego sprawdzan, z raport oraz otrzymanej w trakce zajęć. Wszystke oceny cząstko mszą być pozytywne, aby ćwczene mogło być znane za zalczone. 9. Warnkem dopszczena do kolejnego ćwczena jest zalczene ćwczena poprzednego. 0.alczene Pracown następje po zdan kolokwm końcogo. Do tego kolokwm dopszczone będą tylko osoby, które otrzymały oceny pozytywne wszystkch ćwczeń..kolokwm końco ma charakter egzamn stnego obejmje cały materał program Pracown..Materały Pracown nformacje beŝące znaleźć moŝna na stronach: pe.fw.ed.pl PPS - Pracowna Przyjazna Stdentow

2 Strktra kład dośwadczalnego Prąd elektryczny w obwodach; przypomnene podstawoch pojęć praw Prąd: porządkowany rch ładnków elektrycznych jawsko przyrodncze detektor rządzene pomaro NatęŜene prąd (prąd - ): dq lość ładnk dq przepływająca przez przewodnk w jednostce czas rządzene konawcze magstrala nterfejs Napęce elektryczne (): spadek potencjał na częśc obwod elektrycznego ne zawerającej źródeł prąd reglator nterfejs kompter Prawo Ohma: * Współczynnk proporcjonalnośc mędzy napęcem natęŝenem: dzelnk napęca - podstawo obwód elektryczny opór lb rezystancja Sła elektromotoryczna : napęce na odcnk obwod zawerającego źródło prąd, a ne zawerającego rezystancj w y w e + Drge prawo Kchhoffa: dla obwod zamknętego 3 Dzałane wększośc obwodów elektrycznych moŝna opsać jako kład jednego lb klk dzelnków napęca Perwsze prawo Krchhoffa: dla dowolnego węzła sec elektrycznej Wzmacnacz tranzystoro o wspólnym emterze

3 Analogcznym kładem elektrycznym jest dzelnk prądo Teora obwodów rozwaŝa dwa rodzaje dealnych źródeł energ elektrycznej: Prądy w poszczególnych gałęzach noszą: gdze: G G G + G G G + G G oznaczają przewodnośc gałęz obwod Źródło napęco: Napęce na jego zacskach (sła elektromotoryczna) ne zaleŝy od natęŝena prąd jścogo Źródło prądo: Prąd jśco ne zaleŝy od napęca na zacskach KaŜde rzeczywste źródło energ elektrycznej moŝe być przedstawone jako: - źródło napęco szeregowa rezystancja wnętrzna lb - źródło prądo bocznkjąca je rezystancja wnętrzna max/ asada Thevenna: KaŜdą seć elektryczną moŝna przedstawć w postac obwod zastępczego składającego sę ze źródła napęcogo szeregoj rezystancj wnętrznej asada Nortona: KaŜdą seć elektryczną moŝna przedstawć w postac obwod zastępczego składającego sę ze źródła prądogo zbocznkowanego rezystancją wnętrzną w y w e + + najomość rezystancj (mpedancj) wnętrznych kładów elektrycznych oraz parametrów ch źródeł jest podstawą śwadomego posłgwana sę rządzenam elektrycznym 3

4 NatęŜene prąd (prąd): ( dq kłady złoŝone z elementów bernych opór () Berne elementy elektronczne to: ndkcyjność (L) ~ ( 3 33 ( ( W kaŝdym pnkce obwod elektrycznego natęŝene prąd ma jednakową wartość harakterystyk prądowo napęco elementów ch konfgracja decydją o charakterystyce obwod L Prawa Krchhoffa podstawą analzy obwod!!! pojemność () ogólnene prawa Ohma dla prądów zmennych: : f ( napęce ( jest lnom fnkcjonałem prąd ( opór : ( ( d( ndkcyjność L: ( L q( pojemność : ( ( Prawa Krchhoffa obowązją!!! ezystancja mpedancja Obwód szerego L zaslany ze źródła napęcogo o zmennej sle elektromotorycznej: ( 0 j e 0 zespolona ampltda napęca ωπν natęŝene prąd: ( 0 e 0 zespolona ampltda natęŝena drgego prawa Krchhoffa: równane rch ładnk elektrycznego d( t t t + L + ( ) ( ) ( ) opór: - częstość kołowa Podstawając raŝena na ( ( otrzymjemy: Składo mpedancj : ndkcyjność: pojemność: L jωl jω o ~ ( + jωl 0 + (e [(] ( ( L jω jest mpedancją obwod ( mpedancja jest welkoścą zespoloną Postać algebraczna mpedancj zastępczej obwod złoŝonego zaleŝy od kształt obwod!!! ezystancja: część rzeczywsta mpedancj e() eaktancja: część rojona mpedancj m() eprezentacja mpedancj na płaszczyźne zespolonej: m() e() tg(φ) Szerego połączene mpedancj: ównoległe połączene mpedancj: n m() φ n e() tangens kąta przesnęca fazogo φ mędzy napęcem natęŝenem prąd praw Ohma Krchhoffa nkają prawa szeregogo równoległego łączena oporów, które pozwalają oblczać rezystancje zastępcze z 3 n n z n n

5 Szerego obwód : obwód składający sę z pojemnośc rezystancj Szerego obwód c.d. Źródło napęco ( o zmennej sle elektromotorycznej kondensator wstępne naładowany do napęca 0 zamykamy klcz: rozładowane kondensatora prawa Krchhoffa: równane rch ładnk w obwodze: Po przekształcen: dq q całkowane obstronne: ln( q ) ( t + t0) c0 dq( q( + 0 t q( 0 exp Ładnek zanka w obwodze kładnczo ze stałą czasową ( (+ ( t t t ( ) ównane rch ładnk elektrycznego: ( ) ( ) + ( Prąd w obwodze: ( t t t + ( ) Po podstawen do równana rch: ( ) ( ) Napęce na oporze : d[ ( ( ] Napęce na oporze jest zróŝnczkowanym ( napęcem na kondensatorze! d[ ( ] dla ( << ( ( Napęce na pojemnośc : ( (- ( d[ ( ] ( ( ( [ ( ( ] Napęce na pojemnośc jest scałkowanym napęcem na opornk! dla ( << ( ( ( Obwód całkjący (fltr dolnoprzepsto) Napęce jśco: ( ( ( ( + (0) (0) - początko napęce na kondensatorze ( ( prąd płynący w obwodze ( po podstawen: ( ( ( ) (0) + ( gdy << : ( ( + (0) Obwód całkjący (fltr dolnoprzepsto) Dla sygnał harmoncznego: ( ( ( e Stosnek : napęć Transmtancja: Przesnęce fazo mędzy napęcem jścom a jścom: ( jω ( + jω ϕ arctan( ω) Dla częstośc grancznej: ω + m tgϕ e Pasmo transmsj fltra dolnoprzepstogo w skal częstośc: od 0 doν g πν g ω g τ π ϕ dzelnk napęca!!! / , 0,0 ϕ [rad] 0,0-0,5 -π/ -,0 -,5 pasmo transmsj obszar dobrego całkowana νg zęstość [Hz] νg zęstość [Hz] 5

6 Obwód róŝnczkjący (fltr górno-przepsto) Napęce jśco: ( ( ( ( ( ( ( )) dq d ( t po podstawen: ( ( ( )) d ( t d gdy << ( ( prąd płynący w obwodze Obwód róŝnczkjący (fltr górno-przepsto) c.d. Dla sygnał harmoncznego: ( e Stosnek napęć: Transmtancja: przesnęce fazo mędzy napęcem jścom jścom: ( ( ( + jω [( ω ) ] ϕ arctan ω ( ω) + ( Pasmo transmsj fltra górnoprzepstogo w skal częstośc od ν g do πν g ω g τ Dla częstośc grancznej: m tgϕ e π ϕ dzelnk napęca!!! /,5 π 0,5 0,0 0, 0,0 ϕ [rad],0 obszar dobrego róŝnczkowana << νg pasmo transmsj zęstość [Hz] νg zęstość [Hz] Obwód całkjący (fltr dolnoprzepsto) Obwód róŝnczkjący (fltr górno-przepsto) Przykłady sygnałów jścoch jścoch Przykłady sygnałów jścoch jścoch kład całkjący jest korzystywany do: fltracj sygnałów kształtowana sygnałów średnana sygnałów np. w cel elmnacj zakłóceń kład róŝnczkjący korzystywany jest do: fltracj sygnałów kształtowana sygnałów, elmnacj składoj stałej, krywana zboczy td. 6

7 W systemach pomaroch przy nemejętnym łączen aparatry elektrycznej pasoŝytncze obwody L mogą znekształcać sygnały Przykład Połączene sokooporogo źródła z rządzenem pomarom źródło mernk (oscyloskop) Przykład 3 Brak kontakt kabla w gneźdze oscyloskop równowaŝny pojemnośc, która wraz z rezystancją jścową tworzy fltr górnoprzepsto powodjący róŝnczkowane sygnałów jścoch. kabel ck cm obwód całkjący: ogranczene od góry pasma przenoszena obwod pomarogo do częstośc /(π ). Przykład SprzęŜene typ A. źródło mernk (oscyloskop) s obwód. róŝnczkjący ogranczający od doł pasmo pomaro Fltry: dolno- górno-przepsto el ćwczena. badane charakterystyk ampltdoch fazoch oraz własnośc obwod całkjącego róŝnczkjącego - pomary za pomocą generatora fnkcj oraz oscyloskop Wykonane ćwczena. montować obwód całkjący lb róŝnczkjący Dla napęca harmoncznego: znaczyć charakterystykę ampltdową fazową Φ(ω) obwod ( ω) ( ω) W poprzednm kładze zamast kondensatora zamontować cewkę Powtórzyć pomary jak dla kład częstośc grancznej znaczyć ndkcyjność cewk 7