Wstęp. Doświadczenia. 1 Pomiar oporności z użyciem omomierza multimetru

Podobne dokumenty
Ćwiczenie nr 9. Pomiar rezystancji metodą porównawczą.

Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe"

Badanie układów aktywnych część II

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI. Temperaturowa zależność statycznych i dynamicznych charakterystyk złącza p-n

Pomiar podstawowych wielkości elektrycznych

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Laboratorium elektroniki i miernictwa

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

SPRAWDZENIE PRAWA OHMA POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ

PROFESJONALNY MULTIMETR CYFROWY ESCORT-99 DANE TECHNICZNE ELEKTRYCZNE

ĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI

ZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

Pomiar rezystancji metodą techniczną

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Ćwiczenie 3: Pomiar parametrów przebiegów sinusoidalnych, prostokątnych i trójkątnych. REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Ćwiczenie nr 3 Sprawdzenie prawa Ohma.

Ćw. III. Dioda Zenera

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

Sprzęt i architektura komputerów

Uśrednianie napięć zakłóconych

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ

Ćwiczenie 5. Pomiary parametrów sygnałów napięciowych. Program ćwiczenia:

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

2. Który oscylogram przedstawia przebieg o następujących parametrach amplitudowo-czasowych: Upp=4V, f=5khz.

Imię i nazwisko (e mail): Rok: 2018/2019 Grupa: Ćw. 5: Pomiar parametrów sygnałów napięciowych Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Badanie widma fali akustycznej

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Technik elektronik 311[07] Zadanie praktyczne

Analiza właściwości filtra selektywnego

Wyznaczanie oporu elektrycznego właściwego przewodników

Podstawy użytkowania i pomiarów za pomocą MULTIMETRU

Laboratorium Metrologii

SERIA II ĆWICZENIE 2_3. Temat ćwiczenia: Pomiary rezystancji metodą bezpośrednią i pośrednią. Wiadomości do powtórzenia:

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Badanie właściwości multipleksera analogowego

Badanie widma fali akustycznej

Wprowadzenie do programu MultiSIM

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Ćwiczenie 14 Temat: Pomiary rezystancji metodami pośrednimi, porównawczą napięć i prądów.

Ćw. 8: POMIARY Z WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU Ocena: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 1 Pomiar wielkości elektrycznych z wykorzystaniem instrumentów NI ELVIS II

POMIARY OSCYLOSKOPOWE. Instrukcja wykonawcza

Badanie zjawiska rezonansu elektrycznego w obwodzie RLC

Sprawozdanie z ćwiczenia na temat. Badanie dokładności multimetru cyfrowego dla funkcji pomiaru napięcia zmiennego

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Generator. R a. 2. Wyznaczenie reaktancji pojemnościowej kondensatora C. 2.1 Schemat układu pomiarowego. Rys Schemat ideowy układu pomiarowego

Politechnika Białostocka

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice. Ćwiczenie 12 Metody sterowania falowników

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

Oscyloskop. Dzielnik napięcia. Linia długa

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Laboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Laboratorium elektroniki i miernictwa

Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

BADANIE ELEMENTÓW RLC

Powtórzenie wiadomości z klasy II. Przepływ prądu elektrycznego. Obliczenia.

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

07 K AT E D R A FIZYKI STOSOWA N E J

WYKORZYSTANIE MULTIMETRÓW CYFROWYCH DO POMIARU SKŁADOWYCH IMPEDANCJI

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

R X 1 R X 1 δr X 1 R X 2 R X 2 δr X 2 R X 3 R X 3 δr X 3 R X 4 R X 4 δr X 4 R X 5 R X 5 δr X 5

Zakłócenia równoległe w systemach pomiarowych i metody ich minimalizacji

Ćwiczenie - 4. Podstawowe układy pracy tranzystorów

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

Segment B.XIII Prąd elektryczny Przygotowała: mgr Bogna Pazderska

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych wzmacniacz odwracający i nieodwracający

Systemy i architektura komputerów

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2

Transkrypt:

Wstęp Celem ćwiczenia jest zaznajomienie się z podstawowymi przyrządami takimi jak: multimetr, oscyloskop, zasilacz i generator. Poznane zostaną również podstawowe prawa fizyczne a także metody opracowywania pomiarów. Doświadczenia 1 Pomiar oporności z użyciem omomierza multimetru Zakres Wartość oporu U Błąd bezwzględny U 20 MΩ 0 MΩ 0.005 MΩ 2 MΩ 0.0001 MΩ 0.0003 MΩ 200 kω 0.1 kω 0.03 kω 20 kω 0.1 kω 0.0032 kω 2 kω 0.101 kω 0.00045 kω 200 Ω 100.18 Ω 0.3 Ω Tabela 1. Pomiary oporności opornika wzorcowego. Najdokładniejszy pomiar otrzymano na najmniejszym zakresie na którym możliwe było zmieżenie wartości. Różnica w błędzie pomiędzy ostatnim i przedostatnim zakresie jest jednak niewielka, ze względu na budowę multimetru - dla zakresu 2 kω jest dokładniejszy niż dla 200Ω. Aby tabela stała się bardziej czytelna zapiszemy ją dokonując uproszczenia jednostek: Zakres Opór U 20 MΩ 0 ± 5 kω 2 MΩ 0.1 ± 0.3 kω 200 kω 0.10 ± 0.03 kω 20 kω 100 ± 4 Ω 2 kω 101.0 ± 0.5 Ω 200 Ω 100.2 ± 0.3 Ω Tabela 2. Pomiary oporności opornika wzorcowego. Pomiary powinniśmy wykonywać na najmniejszym możliwym zakresie, który jest nie większy niż mierzona wartość. Z tego powodu należy zaczynać pomiary od największego zakresu i stopniowo go zmniejszać. Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 2 / 16

2 Amperomierz, zasilacz i opornik Schemat 1. Schemat obwodu do pomiaru rezystancji opornika. Aby policzyć wartość oporu wykorzystamy prawo Ohma R = U I. Wyniki zostaną przedstawione w tabeli. Ograniczenie natężenia Natężenie prądu I Napięcie na zasilaczu U Opór obwodu 176.6 ± 1.0mA 28V 158.6Ω 150mA 149.2 ± 0.8mA 23.6V 158.2Ω 100mA 100.1 ± 0.6mA 15.8V 157.8Ω Tabela 3. Pomiary natężenia i napięcia w obwodzie oraz obliczony opór obwodu. Zgodnie z pomiarem wykonanym omomierzem: R = 152.6 ± 0.4Ω Prąd w obwodzie możemy kontrolować poprzez nakładanie granic górnych na napięcie i natężenie. Ustawienie ograniczenia prądowego w skrajnej lewej pozycji nakłada ograniczenie górne w wysokości 0 amperów uniemożliwiając płynięcie prądu. Różnica w oporności otrzymanej w pomiarach za pomocą napięcia i natężenia może wynikać między innymi z niezerowego oporu amperomierza. 3 Połączenia niezależne, równoległe i szeregowe Przez ε oznaczmy napięcie wyświetlone przez zasilacz; przez U napięcia odczytane z woltomierzy. Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 3 / 16

Połączenie niezależne Schemat 2. Połączenie niezależne ε 1 = 5V ε 2 = 10V U 1 = 4.878 ± 0.005V U 2 = 9.845 ± 0.008V Połączenie szeregowe Schemat 3. Połączenie szeregowe Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 4 / 16

ε 1 = 15V ε 2 = 15V U 1 = 15.116 ± 0.010V U 2 = 15.102 ± 0.010V U 3 = 30.22 ± 0.05V Połączenie równolegle Schemat 4. Połączenie równoległe ε = 18V U 1 = 17.561 ± 0.018V U 2 = 17.562 ± 0.018V Wskazania woltomierzy oraz zasilacza są zbliżone do siebie. Możemy uznać zatem wskazania zasilacza za prawdziwe i traktować je jako faktyczne napięcia. Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 5 / 16

4 Pomiar rezystancji woltomierza Schemat 5. Schemat układu do pomiaru oporu woltomierza Przyjmijmy, że w wypadku woltomierza połączonego równolegle nie płynie przez niego żaden prąd. Korzystając z prawa Ohma otrzymujemy zależności: I = U 1 R V Wiemy również, że: Wówczas: I = U 2 R R = 100.2 ± 0.3Ω R V = R U 1 U 2 R V = (R + R) U 1 U 2 + U 2 U 1 U 2 2 + U 1 U 2 R ε U 1 U 2 R V 10V 9.734 ± 0.008 V 0.10 ± 0.03 mv 9.75 ± 0.03MΩ 15V 14.616 ± 0.010 V 0.15 ± 0.03 mv 9.76 ± 0.03MΩ 20V 19.392 ± 0.013 V 0.19 ± 0.03 mv 10.23 ± 0.03MΩ Tabela 4. Napięcia na woltomierzach oraz opór woltomierza 1. Opór woltomierza jest rzędu 10M Ω. W porównaniu z opornikami, które mają opór rzędu 100Ω jest to wartość więszka 10000-krotnie. Możemy zatem zakładać iż R V >> R. Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 6 / 16

5 Oscylator Oscylogram 1. Sygnał sinusoidalny Oscylogram 2. Sygnał prostokątny Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 7 / 16

Oscylogram 3. Sygnał prostokątny dla 1M Hz U m f V div T div 3 V 1 Hz 1 V 0.1 s 3 V 10 Hz 1 V 10 ms 3 V 100 Hz 1 V 1 ms 3 V 1 khz 1 V 0.1 ms 3 V 10 khz 1 V 10 µs 3 V 100 khz 1 V 1 µs 3 V 1 MHz 1 V 0.2 µs Tabela 5. Ustawienia oscylatora dla kolejnych pomiarów W czasie zmieniania częstotliwości nie została zaobserwowana zmiana amplitudy. W wypadku fali prostokątnej dla częstotliwości powyżej 1kHz zaobserwowano górkę - krótkotrwałą anomalię w wartości potencjału. Różnica wartości w czasie anomalii oraz amplitudy nie przekraczała 0.2 V. W zakresie częstotliwości które można otrzymać za pomocą generatora amplituda nie ulega zmianie; w wypadu sygnału prostokątnego występują natomiast inne formy zakłuceń. 6 Tłumienie Oscylogramy wykonano dla częstotliwości f = 1 khz, amplitudy U = 8 V i przedziałki czasowej T div = 2 ms. Pierwszy oscylogram został wykonany dla ustawień: Tłumienie V div 0 db 2 V 20 db 0.2 V 40 db 20 mv Tabela 6 Drugi oscylogram został wykonany dla tłumienia 60 db i T div = 5 mv Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 8 / 16

Oscylogram 4. Oscylogram dla tłumienia 0dB, 20dB i 40dB Oscylogram 5. Oscylogram dla tłumienia 60dB Tłumienie 20dB odpowiada 10-krotnemu zmniejszeniu amplitudy. Zmniejszenie jest wykładniczą funkcją tłumienia. 7 Opis oscylogramu 1 Oscylogram został wykonany dla ustawień: prostokątny kształt przebiegu, amplituda 2V, częstotliwość 1kHz, współczynnik wypełnienia 50%, stała składowa 1V. Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 9 / 16

8 Opis oscylogramu 2 Oscylogram 6. Opis naniesiony na oscylogram Oscylogram został wykonany dla ustawień: trójkątny kształt przebiegu, amplituda 0.2V, częstotliwość 5kHz, bral stałej składowej. 9 Częstotliwość sieci Oscylogram 7. Opis naniesiony na oscylogram Obraz nieruchomy uzyskujemy gdy generator wskazuje częstotliwość 49.9Hz. Sugerowało by to, że wartość błędu wynosi około 0.1Hz. Zgodnie z instrukcją błąd częstotliwości generatora wynosi 5% pełnego zakresu, czyli w naszym wypadku 5Hz. Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 10 / 16

10 Poziom wyzwalania Rysunki zostały wykonane dla ustawień: V div = 2V, T div = 20µs, amplituda 6V i częstotliwości 5kHz. Ponadto dla kolejnych pomiarów ustawiono: Oscylogram 8. Poziom wyzwalania +3V, wyzwalanie ze zboczem dodatnim Oscylogram 9. Poziom wyzwalania +3V, wyzwalanie ze zboczem ujemnym Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 11 / 16

Oscylogram 10. Poziom wyzwalania 3V, wyzwalanie ze zboczem dodatnim Oscylogram 11. Poziom wyzwalania 3V, wyzwalanie ze zboczem ujemnym 11 Napięcie skuteczne Częstotliwość Napięcie skuteczne T div 50Hz 4.208V 5ms 500Hz 4.206V 0.5ms 5kHz 5.163V 50µs 50kHz 17.141V 5µs 500kHz 0.122V 0.5µs Tabela 7. Napięcie skuteczne dla sygnału sinusoidalnego Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 12 / 16

Zgodnie ze wzorem: U sk = 1 T u T 2 (t)dt 0 U sk = 4.24V Częstotliwość Napięcie skuteczne T div 50Hz 6.82V 5ms 500Hz 7.07V 0.5ms 5kHz 9.32V 50µs 50kHz 20.8V 5µs 500kHz 0.29V 0.5µs Tabela 8. Napięcie skuteczne dla sygnału prostokątnego Zgodnie ze wzorem dla przebiegu prostokątnego: U sk = 6V Pomiary wykazały, iż mierniki w trybie pracy woltomierza prądu zmiennego nie nadają się do mierzenia prądu o wysokich częstotliwościach. 12 Czwórnik O układach dyspnujemy następującą wiedzą: R L = 0.995kΩ R S = 9.96kΩ R g = 50Ω v = 50Hz U we = 6V 12.1 Schemat 6. pomiaru U A w obowodzie z czwórnikiem U A = 7.2 ± 0.03mV Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 13 / 16

12.2 Schemat 7. pomiaru U B w obowodzie z czwórnikiem U B = 5.84 ± 0.03mV 12.3 Schemat 8. pomiaru U C w obowodzie z czwórnikiem U C = 33.30 ± 0.03mV 12.4 Schemat 9. pomiaru U D w obowodzie z czwórnikiem Korzystając ze wzorów: U D = 41.20 ± 0.03mV r wy = R L U A U B U C U B r we = R S r g U D U C r wy = 232Ω r we = 41.9kΩ Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 14 / 16

13 Przesunięcie fazowe Przy częstotliwościach mniejszych od 10kHz na ekranie oscylografu widzimy jedną kreskę. Od tej częstotliwości zauważamy, że linia zaczyna się rozdzielać przyjmując kształt elipsy. Dla wartości 100kHz i 1M Hz możemy policzyć wartość przesunięcia fazowego. Oscylogram 12. Tryb X-Y oscylatora dla częstotliwości 100kHz v = 100kHz a = 0.4V b = 6V ϕ = arcsin a b = 4 Zgodnie z instrukcją użyta metoda jest nieskuteczna dla kątów mniejszych od 10, zatem również dla tego przypadku. Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 15 / 16

Oscylogram 13. Tryb X-Y oscylatora dla częstotliwości 1M Hz v = 1MHz a = 3.4V b = 6V ϕ = arcsin a b = 35 W czasie wniosków z doświadczeń nie można zapominać o na pozór zaniedbywalnych wartościach. Źródłem przesunięcia fazowego były różnice w oporościach przewodów bądź wejść oscyloskopu CH1 i CH2. Choć pozostają one zaniedbywalne dla małych częstotliwości to dla dużych mogą wprowadzić znaczne różnice. Przeprowadzone doświadczenia choć nie dowodziły żadnych niezwykłych właściwości fizycznych pokazały iż te dobrze znane działają w praktyce. W czasie przeprowadzania pomiarów poznaliśmy zasady podstępowania z wszystkimi urządzeniami i to właśnie te wnioski są dla nas najważniejsze. Wszystkie własności fizyczne wykorzysywane w czasie doswiadczeń zostały omówione we wnioskach do poszczególnych ćwiczeń. Wykaz urządzeń 2 mierniki Metex M-4650: J3/M/1, J3/M/1/4 Oscylator GOS-630 J3-OM-T6-57 Generator DF1641A J3-T6-259/2 Zasilacz MPS-3003L-3 I3-O11-T6-68 Podstawy Elektroniki i Miernictwa, raport z ćwiczenia M 16 / 16