Politechnika Lubelska w Lublinie	Laboratorium Ćwiczenie nr 2
Nazwisko i imię Wójcik Krzysztof Widz Tadeusz Zbański Robert	Semestr: II	Grupa: 2.5	Rok akademicki 96/97
Temat : Sygnały elektryczne.		Data wykonania. 28.02.97	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z metodami pomiaru i obliczania wartości średniej i skutecznej napięcia prądu stałego i zmiennego.

Układ pomiarowy:

Oznaczenia na rysunku:

G - generator sygnałów

Wz - wzmacniacz mocy

D1 - dioda prostownikowa umożliwiająca prostowanie półfalowe sygnału

D2 - układ Greatza umożliwiający prostowanie całofalowe sygnału

R - rezystancja obciążenia

P1 - przycisk załączający kondensator

P2 - przełącznik rodzaju sygnału

C - kondensator

V₁ - woltomierz elektromagnetyczny

V₂ - woltomierz magnetoelektryczny

Os - oscyloskop katodowy

Spis przyrządów:

Do pomiaru napięcia średniego: woltomierz magnetoelektryczny klasy 0.5 nr 3810273, 78

Do pomiaru napięcia skutecznego: woltomierz elektromagnetyczny klasy 1 (prąd stały) 0.5 (prąd przemienny) nr 1306140, 76.

Tabela wyników:

	Lp.	Usk	Uśr	ka	kk	Um	Usk obl	Uśr obl	ka obl	kk obl
		[ V ]	[ V ]	-	-	[ V ]	[ V ]	[ V ]	-	-
	1	2, 1	0	1, 43	-	3	2, 12	1, 9	1, 42	1, 11
	2	1, 3	0, 75	1, 38	1, 73	1, 8	0, 9	0, 57	2	1, 58
	3	1, 5	1, 2	1, 5	1, 25	2, 25	1, 59	1, 43	1, 41	1, 11
	4	1, 4	1, 35	1	1, 03	1, 4	1, 4	1, 4	1	1
	5	1, 7	0	1, 76	-	3	1, 73	1, 5	1, 73	1, 15
	6	1	0, 6	2, 5	1, 66	2, 5	1, 02	0, 63	2, 45	1, 62
	7	1, 1	0, 8	2	1, 37	2, 2	1, 27	1, 1	1, 73	1, 15
	8	3, 5	0	1, 14	-	4	4	4	1	1
	9	1, 9	1, 3	1, 78	1, 46	3, 4	2, 4	1, 7	1, 42	1, 41

Sygnał sinusoidalny przemienny jest sygnałem okresowym, dlatego wartość średnia za okres tego sygnału wskazywana przez woltomierz jest równa zero. Dlatego wprowadzamy dla tego sygnału wartość średnią półokresową

Wartość skuteczną napięcia sinusoidalnego dla całego okresu można obliczyć wg wzoru:

Po przejściu przez diodę prostownikową napięcie sinusoidalne zostaje wyprostowane półfalowo. Ponieważ co pól okresu wartość napięcia wynosi zero, dlatego do obliczania napięcia średniego całookresowego bierzemy wartość napięcia dla połowy okresu dla której wartość napięcia jest różna od zera i uśredniamy na cały okres. Wartość średnia takiego sygnału wynosi:

Wartość skuteczna takiego napięcia wynosi:

Po przejściu przez układ Graetza sygnał zostaje wyprostowany całofalowo. Wartość średnia napięcia półokresowa i całookresowa będą takie same, a więc możemy zapisać

Wartość skuteczna całookresowa napięcia wynosi

Po załączeniu kondensatora z przebiegu sinusoidalnego wyprostowanego dwupolówkowo otrzymujemy sygnał stały. Wartość średnia tego sygnału wynosi

Sygnał trójkątny jest sygnałem przemiennym okresowym dla którego wartość średnia za okres wynośi zero natomiast wartość średnia półokresowa wynosi

a wartość skuteczna całookresowa wynosi

Analogicznie jak dla sygnału sinusoidalnego tętniącego obliczamy wartość średnią i skuteczną napięcia sygnału trójkątnego wyprostowanego jednopołówkowo

Wartość średnią i skuteczną sygnału trójkątnego wyprostowanego obliczamy następująco

Uwaga: - jest to wartość napięcia dla T/4

Dla sygnału impulsowego okresowego przemiennego wartość średnią liczymy dla połowy okresu

Dla sygnału impulsowego wyprostowanego jednopołówkowo wartość średnia i skuteczna wynosi

Wnioski:

Badane sygnały są sygnałami okresowymi. Można wśród nich wyróżnić sygnały zmienne i przemienne. Sygnał okresowy jest przemienny gdy jego wartość średnia za okres jest równa zero. Są to np. sinusoida i przebieg piłokształtny. Sygnały okresowe których średnia wartość za okres jest różna od zera nazywa się tętniącymi. Można do nich zaliczyć sygnał który powstaje w wyniku przepuszczenia przez diodę prostowniczą sygnału sinusoidalnego, piłokształtnego i impulsowego. Drugą grupę sygnałów stanowią sygnały jednokierunkowe zmienne. Szczególnym przypadkiem takiego sygnału jest sygnał stały. Przykładem sygnałów zmiennych jednokierunkowych jest sygnał sinusoidalny i piłokształtny przepuszczony przez mostek Graetza. Dla tego sygnału jego wartość liczbowa ulega zmianie przy niezmienionym zwrocie.

Z przeprowadzonych badań i obliczeń można zauważyć, że przy odpowiedniej modulacji sygnału (doborze kształtu) uzyskuje się różne, stałe dla danych przebiegów wartości średnie i skuteczne sygnału oraz współczynniki kształtu i amplitudy.

---