Sprawozdanie z laboratoriów z

Miernictwa Elektronicznego (ETEW00002L)

Temat laboratoriów:

Pomiar prądu stałego przyrządami analogowymi i

cyfrowymi

Prowadzący:

dr inż. Lesław Kardysz

Wykonali:

Cichoń Andrzej 170753

Curyk Bartosz 170918

Dudkowski Michał 170863

Czwartek 15

15

– 16

55

31. marca 2009r.

Cel ćwiczeń:

Celem ćwiczenia było poznanie parametrów typowych amperomierzy prądu stałego

oraz warunków ich eksploatacji. Ponadto zapoznaliśmy się z metodami obliczania i
eliminowania błędu pomiaru, wynikającego ze zmiany wartości mierzonej wskutek
włączenia do obwodu przyrządu pomiarowego.

I. Pomiar prądu w obwodach o różnej rezystancji

a) urządzenie analogowe
Parametry amperomierza:

- praca w poziomie
- klasa 0,5
- zakres temperaturowy 0-40

o

C (optymalnie 20

o

C)

- zakres przyjęty na 750

l.p.

U

v

[V]

R

D

[Ω]

I

A

[mA]

∆ I

A

[mA]

δ I

A

[%]

I

A

+∆ I

A

[mA]

δ sys [%]

I

XZM

[A]

I

XZM

-

I

X

[A]

1

0,1

10

10

3,8

37,5

10±3,8

-0,4

9,96

-0,04

2

0,5

50

10

3,8

37,5

10±3,8

-0,08

9,99

-0,01

3

1

100

10

3,8

37,5

10±3,8

-0,04

10

0

4

5

500

10

3,8

37,5

10±3,8

-0,01

10

0

5

10

1000

10

3,8

37,5

10±3,8

0

10

0

U

v

– napięcie ze źródła

R

D

– opór opornicy dekadowej

R

A

– opór własny amperomierza

∆ I

A

– błąd względny pomiaru

δ I

A

– błąd względny pomiaru

δ sys – błąd systematyczny
I

XZM

– wartość zmierzona z poprawką o błąd metody

I

X

– wartość wyliczona bezpośrednio z prawa Ohma

Wykorzystane wzory:

∆ I

A

= (kl ∙ zakres)/100 [mA]

∆ I

A

= (0,5*750)/100 = 3,75 [mA]

δ I

A

= (∆ I

A

/ I

A

) ∙ 100% [%]

δ I

A

= (3,75/10) ∙ 100% = 37,5 [%]

R

A

= 23/I

ZAK

[Ω]

R

A

= 23/750 = 0,04

[Ω]

δ sys = -R

A

/ (R

A

+ R

D

) ∙ 100% [%]

δ sys = -0,04 / (0,04+10) ∙ 100% = 0,4 [%]

(dla 1. analogicznie dla pozostałych)

I

X

= U

V

/ R

D

[mA]

I

X

= 0,1 / 10

= 0,01 [A] = 10 [mA]

(dla 1. analogicznie dla pozostałych)

Czwartek 15

15

– 16

55

31. marca 2009r.

b) urządzenie cyfrowe

Parametry woltomierza:

- zakres przyjęty na 20
- błąd bezwzględny (0,1% ∙ U

X

+ 4 cyfry)

l.p.

U

v

[V]

R

D

[Ω]

I

A

[mA]

∆ I

A

[mA]

δ I

A

[%]

I

A

+∆ I

A

[mA]

δ sys [%]

I

XZM

[A]

I

XZM

- I

X

[A]

1

0,1

10

10,2

0,4

4,12

10,2±0,4

-0,15

10,1

0,2

2

0,5

50

10,6

0,4

3,96

10,6±0,4

-0,03

10,6

0,6

3

1

100

10,8

0,4

3,89

10,8±0,4

-0,02

10,8

0,8

4

5

500

10,9

0,4

3,85

10,9±0,4

0

10,9

0,9

5

10

1000

10,9

0,4

3,85

10,9±0,4

0

10,9

0,9

U

v

– napięcie ze źródła

R

D

– opór opornicy dekadowej

R

A

– opór własny amperomierza

∆ I

A

– błąd względny pomiaru

δ I

A

– błąd względny pomiaru

δ sys – błąd systematyczny
I

XZM

– wartość zmierzona z poprawką o błąd metody

I

X

– wartość wyliczona bezpośrednio z prawa Ohma

Wykorzystane wzory:

∆

I

A

= (U

ZAKR

∙ a% + n∆r) [A]

(n∆r – ilość cyfr przy minimalnej zauważalnej zmianie wyniku)

∆

I

A

= 0,1% ∙ 20 + 4 ∙ 0,1 = 0,42 [A]

(dla 1. analogicznie dla pozostałych)

δ I

A

= (∆ I

A

/ I

A

) ∙ 100% [%]

δ I

A

= (0,42 / 10,2) ∙ 100% = 4,12[%]

R

A

= 300 [mV]/ZAK

[Ω]

R

A

= 300 / 20 = 0,015

[Ω]

δ sys = -R

A

/ (R

A

+ R

D

) ∙ 100% [%]

δ sys = -0,015 / (0,015+10) ∙ 100% = 0,15 [%]

(dla 1. analogicznie dla pozostałych)

I

X

= U

V

/ R

D

[mA]

I

X

= 0,1 / 10

= 0,01 [A] = 10 [mA]

(dla 1. analogicznie dla pozostałych)

Schemat:

Czwartek 15

15

– 16

55

31. marca 2009r.

V

A

R

D

U

V

II. Pomiar prądu w obwodach o takiej samej rezystacji

(parametry i obliczenia wykorzystane z zadania I)

R

D

= 50 Ω

a) urządzenie analogowe

l.p.

U

v

[V]

I

A

[mA]

∆ I

A

[mA]

δ I

A

[%]

I

A

+∆ I

A

[mA]

δ sys [%]

I

XZM

[A]

I

XZM

- I

X

[A]

1

5

100

3,8

3,8

100±3,8

-0,08

99,9

-0,1

2

10

200

3,8

1,9

200±3,8

-0,08

199,9

-0,1

3

15

300

3,8

1,3

300±3,8

-0,08

299,9

-0,1

a) urządzenie analogowe

l.p.

U

v

[V]

I

A

[mA]

∆ I

A

[mA]

δ I

A

[%]

I

A

+∆ I

A

[mA]

δ sys [%]

I

XZM

[A]

I

XZM

- I

X

[A]

1

5

101,4

0,4

0,4

101,4±0,4

-0,03

101,4

1,4

2

10

201,3

0,4

0,2

201,3±0,4

-0,03

201,3

1,3

3

15

300,7

0,4

0,1

300,7±0,4

-0,03

300,7

0,7

III. Wnioski:

W zadaniu I zauważamy, że przyrząd analogowy jest o wiele mniej dokładny od

cyfrowego, ponieważ błędy pomiaru są bardzo znaczące. Wynikać to może z tego, iż
została przyjęta zbyt duża zakresowość przyrządu co wpłynęło znacząco na dokładność
dokonanych odczytów. Dodatkowo w przypadku urządzenia analogowego błąd metody jest
znikomy tak samo jak różnica pomiędzy wynikiem poprawiony a wartością wyliczoną
wprost z prawa Ohma. W przypadku amperomierza cyfrowego spotykamy również bardzo
mały błąd systematyczny, niemniej jednak różnica pomiędzy wartością z poprawką w
wyliczoną z prawa Ohma jest znacząca. Wynikać to może z niedokładności przyrządów
pomiarowych, ponieważ podczas dokonywania pomiarów były one ustawiane na wartości
dokładne (i takie w których wyniki można było łatwo przewidzieć).

W ćwiczeniu drugim zaobserwowaliśmy, iż w obwodzie o stałym oporze i zmiennym

napięciu błędy są nieznaczne. Jedną z najważniejszych obserwacji jest zapewne wartość
natężenia prądu, która zmieniała się wprost proporcjonalnie do zmiany wartości
przyłożonego napięcia. Jest to sytuacji dokładnie obrazująca poprawność prawa Ohma.

Czwartek 15

15

– 16

55

31. marca 2009r.