WYDZIAŁ ELEKTRONIKI
KATEDRA MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO
LABORATORIUM PODSTAW MIERNICTWA
GRUPA: 4a
Ćwiczenie nr 5	Imię i nazwisko	informa
Temat: Pomiary napięć zmiennych	Data wykonania ćwiczenia	1999-05-22
	Data odbioru sprawozdania	1999-05-27
	Ocena zaliczenia
	Uwagi

1. Charakterystyka układu prostowniczego woltomierza prostownikowego.

Charakterystyka diody

Charakterystyka dwóch szeregowo połączonych diod

Charakterystyka obciążenia

Charakterystyka wypadkowa woltomierza

2. Krzywe skalowania obu woltomierzy.

3. Minimalna wartość chwilowej rezystancji woltomierza prostownikowego szczytowego.

Wartość minimalnej wartości chwilowej rezystancji wejściowej woltomierza prostownikowego szczytowego obliczam wykorzystując rezystor wzorcowy R_N, który był włączony szeregowo z wejściem badanego woltomierza. W tym przypadku rezystancja woltomierza wzorcowego wynosiła R_N = 10Ω. W oparciu o spadek napięcia na tym rezystorze, które wynosiło U_RN = U_iład = 0.19V, obliczam prąd wejściowy i_we w następujący sposób:

Znając chwilowe napięcie wejściowe u_we (które wynosi u_we = 7V) oraz chwilowy prąd wejściowy i_we można już obliczyć wartość chwilowej rezystancji wejściowej r_we w następujący sposób:

Otrzymana w ten sposób wartość chwilowej rezystancji wejściowej r_we jest wartością minimalną.

4. Moduł impedancji wejściowej woltomierza V - 640.

Wartość dla 1kHz.

Aby obliczyć moduł impedancji wejściowej woltomierza V - 640 dla częstotliwości 1kHz w pierwszej kolejności wyznaczam wartość prądu płynącego przez rezystancję 1MΩ, a więc także przez miernik. Prąd ten wyznaczam w następujący sposób:

Mając prąd płynący przez miernik wartość modułu impedancji wejściowej miernika obliczam w następujący sposób:

Wartość dla 10kHz.

Aby obliczyć moduł impedancji wejściowej woltomierza V - 640 dla częstotliwości 10kHz w pierwszej kolejności wyznaczam wartość prądu płynącego przez rezystancję 1MΩ, a więc także przez miernik. Prąd ten wyznaczam w następujący sposób:

Mając prąd płynący przez miernik wartość modułu impedancji wejściowej miernika obliczam w następujący sposób:

Jak widać wartość modułu impedancji wejściowej miernika maleje wraz ze wzrostem częstotliwości. Wynika z tego, że impedancja wejściowa tego miernika ma charakter pojemnościowy.

5 Błąd względny pomiaru napięcia 500kHz za pomocą woltomierza V - 640 (bez sondy w. cz.)

Wartość względnego błędu pomiaru napięcia o częstotliwości 500kHz za pomocą woltomierza V - 640 jaki ma miejsce w przypadku, gdy nie używamy sondy w. cz. obliczam w następujący sposób:

Jak wykazały obliczenia, pomiar napięcia o częstotliwości f=500kHz bez użycia sondy jest obarczony ogromnym błędem. Błąd tego rzędu dyskwalifikuje użycie tego miernika nawet w charakterze wskaźnika. Można go jedynie używać do orientacyjnego określania napięcia typu jest- nie ma, choć w wielu przypadkach i takie zastosowanie pozbawione jest sensu. Na szczęście tą niedogodność można wyeliminować stosując sondę w.cz., która zamienia napięcie zmienne na stałe już w miejscu pomiaru, co skutecznie eliminuje wpływ przewodów.

6. Mnożniki poprawkowe i korekty przebiegów odkształconych.

Aby obliczyć mnożniki poprawkowe korzystam z ogólnego wzoru na ten mnożnik poprawkowy:

gdzie: F_x jest współczynnikiem kształtu przebiegu odkształconego

F_≈ jest współczynnikiem kształtu przebiegu sinusoidalnego.

Wartości współczynników kształtu odpowiednich przebiegów wynoszą:

-sinusoidalny F_≈ = 1.11

-trójkątny (o wypełnieniu 1/2) F_Δ =

-prostokątny (o wypełnieniu 1/2) F_Π = 1

W oparciu o powyższe wartości współczynników kształtu otrzymuję, że odpowiednie mnożniki poprawkowe wynoszą:

- sinusoidalny

-trójkątny

-prostokątny

Mając wartości mnożników poprawkowych mogę już obliczyć skorygowane wartości napięcia mierzonego, które otrzymuję, przez pomnożenie wartości zmierzonej odpowiedniego przebiegu odkształconego przez odpowiedni mnożnik poprawkowy. W ten sposób otrzymuję następujące wartości skorygowanych napięć:

-sinusoidalny

-trójkątny

-prostokątny

7. Parametry wydruku komputerowego.

Na podstawie wydruku komputerowego otrzymałem następujące wartości parametrów:

Okresy:

1. Okres przebiegu prostokątnego - ok. 100s

2. Okres przebiegu trójkątnego - ok. 100s

3. Okres przebiegu sinusoidalnego - ok. 100s

Napięcie międzyszczytowe:

1. Napięcie międzyszczytowe przebiegu prostokątnego - ok. 6V

2. Napięcie międzyszczytowe przebiegu trójkątnego - ok. 6V

3. Napięcie międzyszczytowe przebiegu sinusoidalnego - ok. 6.2V

8. Podsumowanie, wnioski

Chciałbym zauważyć, że w trakcie wykonywania ćwiczenia zaobserwowałem szereg zjawisk, które miały negatywny wpływ na wyniki pomiarów. Najważniejszym z nich było niewłaściwe zachowanie generatora przebiegów, który był podstawą wszystkich układów. Wielokrotnie wyłączał się on na okres od kilkunastu sekund do 2-3 min. Niestety nie udało mi się ustalić przyczyny tego zjawiska. Można jednak spekulować, że jest to skutek działania zabezpieczenia przeciwprzeciążeniowego lub różnicowo-prądowego. (Niestety nie dysponuję informacjami na temat wykonania generatora, więc poniższe rozważania są teoretyczne). Wszystkie przyrządy na stole laboratoryjnym miały połączone uziemienia razem, więc ewentualna upływność w którymś z nich mogła mieć swoje odbicie we wszystkich pozostałych. Potwierdzeniem tej hipotezy może być fakt, że podczas obserwacji przebiegów na oscyloskopie nie dało się ustawić linii zerowej, tzn. po przełączeniu oscyloskopu w tryb pracy GND na ekranie zamiast linii prostej widać było niewielki przebieg sinusoidalny.

Na przebieg pomiarów wpłynął również stopień zużycia sprzętu laboratoryjnego. Szczególnie istotny okazał wpływ „wyrobienia” wtyczek typu BNC - słaby styk powodował efekt „skakania” napięcia.

Ze względu na wydłużony czas wykonywania ćwiczenia i problemy natury technicznej nie udało mi się do końca zrealizować zadania 4.11 dotyczącego symulacji pomiaru amplitudy i częstotliwości napięcia.

---