Sprawozdanie z laboratoriów z

Miernictwa Elektronicznego (ETEW00002L)

Temat laboratoriów:

Pomiar napięcia 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

17. marca 2009r.

Cel ćwiczeń:

Celem ćwiczenia było poznanie parametrów typowych woltomierzy napięcia

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 napięcia wyjściowego źródła o różnej rezystancji wewnętrznej

a) urządzenie analogowe
Parametry woltomierza:

- opór właściwy: 1000 Ω/V
- praca w poziomie
- magnetoelektryczny o ruchomej cewce
- napięcie pobiercze 3 kV
- klasa 0,5
- zakres temperaturowy 0-40

o

C (optymalnie 20

o

C)

- zakres przyjęty na 75V
- teoretyczne napięcie przyłożone ze źródła U

TEOR

=15V

Lp.

Rw[Ω]

U

X

[V]

∆ U

X

[V]

δ U

X

[%]

∆ sys[V]

δ sys[%]

(U

X

±∆

UX)[V]

U

X

[V]±δ

U

X

[%]

1

10

15

0,38

2,5

0

0

15±0,38

15±2,5

2

50

15

0,38

2,5

0

0

15±0,38

15±2,5

3

100

15

0,38

2,5

0

0

15±0,38

15±2,5

4

500

15

0,38

2,5

0

0

15±0,38

15±2,5

5

5000

14

0,38

2,7

-1

7

14±0,38

14±2,7

6

10000

13

0,38

2,9

-2

13

13±0,38

13±2,9

U

X

– wartość zmierzona

∆ U

X

– błąd bezwzględny pomiaru

δ U

X

– błąd względny pomiaru

∆ sys – błąd bezwzględny metody
δ sys – błąd względny metody

Wykorzystane wzory:

∆ U

X

= (kl ∙ zakres)/100% [V]

δ U

X

= (∆ U

X

/ U

X

) ∙ 100% [%]

∆ sys = U

X –

U

TEOR

[V]

δ sys = (∆ sys/U

TEOR

) ∙ 100% [%]

Przedział wartości z uwzględnieniem tylko błędu granicznego:

dla pomiaru pierwszego: 14,62 ≤ U

X

[V] ≤ 15,38

dla pozostałych pomiarów sytuacja analogiczna

czwartek 15

15

– 16

55

17. marca 2009r.

b) urządzenie cyfrowe

Parametry woltomierza:

- zakres przyjęty na 200V
- teoretyczne napięcie przyłożone ze źródła U

TEOR

=15V

- błąd bezwzględny (0,1% ∙ U

X

+ 4 cyfry)

Lp.

Rw[Ω]

U

X

[V]

∆ U

X

[V]

δ U

X

[%]

∆ sys[V]

δ sys[%]

(U

X

±∆

UX)[V]

U

X

[V]±δ

U

X

[%]

1

10

15,11

0,24

1,6

-0,11

-0,7

15,11±0,24 15,11±1,6

2

50

15,11

0,24

1,6

-0,11

-0,7

15,11±0,24 15,11±1,6

3

100

15,11

0,24

1,6

-0,11

-0,7

15,11±0,24 15,11±1,6

4

500

15,10

0,24

1,6

-0,10

-0,7

15,10±0,24 15,10±1,6

5

5000 15,10

0,24

1,6

-0,10

-0,7

15,10±0,24 15,10±1,6

6

10000 15,09

0,24

1,6

-0,09

-0,6

15,09±0,24 15,09±1,6

U

X

– wartość zmierzona

∆ U

X

– błąd bezwzględny pomiaru

δ U

X

– błąd względny pomiaru

∆ sys – błąd bezwzględny metody
δ sys – błąd względny metody

Wykorzystane wzory:

∆ U

X

= (U

X

∙ a% + 4 cyfry) = (U

ZAKR

∙ a% + n∆r) [V]

n∆r – ilość cyfr przy minimalnej zauważalnej zmianie wyniku

δ U

X

= (∆ U

X

/ U

X

) ∙ 100% [%]

∆ sys = U

X –

U

TEOR

[V]

δ sys = (∆ sys/U

TEOR

) ∙ 100% [%]

Przedział wartości z uwzględnieniem tylko błędu granicznego:

dla pomiaru pierwszego: 14,87 ≤ U

X

[V] ≤ 15,35

dla pozostałych pomiarów sytuacja analogiczna

Schemat:

czwartek 15

15

– 16

55

17. marca 2009r.

E

R

W

V

II. Pomiar stałej dzielnika o zadanej rezystancji wejściowej

(parametry i obliczenia wykorzystane z zadania I)

a) 10 k Ω:

Urządzenie analogowe na wejściu i cyfrowe na wyjściu

lp.

wartość

przełącznika

U

wej

[V]

U

wej

z poprawką o błędy

U

wyj

[V]

U

wyj

z poprawką o błędy

k

U

wej /

U

wyj

k

z poprawką o błąd

1

5

15

15±0,38

7,55

7,55±0,24

1,99

1,99±0,02

2

10

15

15±0,38

15,09 15,09±0,24

0,99

0,99±0,01

Urządzenie cyfrowe na wejściu i analogowe na wyjściu

lp.

wartość

przełącznika

U

wej

[V]

U

wej

z poprawką o błędy

U

wyj

[V]

U

wyj

z poprawką o błędy

k

k

z poprawką o błąd

1

5

15,09 15,09±0,24

7

7±0,38

2,16 2,16±0,12

2

10

15,09 15,09±0,24

15

15±0,38

1,01 1,01±0,03

b) 1 M Ω:

Urządzenie analogowe na wejściu i cyfrowe na wyjściu

lp.

wartość

przełącznika

U

wej

[V]

U

wej

z poprawką o błędy

U

wyj

[V]

U

wyj

z poprawką o błędy

k

k

z poprawką o błąd

1

5

15

15±0,38

7,36

7,36±0,24

2,04 2,04±0,02

2

10

15

15±0,38

15,09 15,09±0,24 0,99 0,99±0,01

Urządzenie cyfrowe na wejściu i analogowe na wyjściu

lp.

wartość

przełącznika

U

wej

[V]

U

wej

z poprawką o błędy

U

wyj

[V]

U

wyj

z poprawką o błędy

k

k

z poprawką o błąd

1

5

15 15,09±0,24

7,5

7,5±0,38

2,01 2,01±0,06

2

10

15 15,09±0,24

15

15±0,38

1,01 1,01±0,01

Schemat (uproszczony):

czwartek 15

15

– 16

55

17. marca 2009r.

U

1

U

2

V

1

V

2

R

1

R

N

Wnioski:

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

cyfrowego. Wraz ze wzrostem oporu wewnętrznego źródła od 5000 omów wyniki
pomiaru znacznie odbiegają od rzeczywistego przyłożonego napięcia. Wynika to zapewne
z tego, iż tak duży opór powoduje znaczny spadek napięcia. Ponadto w wynikach
zauważalne są błędy systematyczne przy wszystkich pomiarach cyfrowych. Wynikają one
z tego, iż przyjęte zostało, że napięcie przyłożone do woltomierza to 15V, a w
rzeczywistości było inne. Niemniej jednak błąd metody w przypadku woltomierza
cyfrowego, przy dużych oporach, nie jest aż tak znaczny jak w przypadku przyrządu
analogowego.

W przypadku zadania I jak i II wyraźnie możemy zaobserwować, że urządzenie

cyfrowe pozwala na dokładniejsze sprecyzowanie wyniku. Błędy pomiaru są mniejsze a
sam pomiar o wiele dokładniej odczytany.

czwartek 15

15

– 16

55

17. marca 2009r.