Imiona	Nazwiska	Prowadzący	data godzina
Witold Szymon	Olszewski Paprocki	dr Jagielnicki	97 - 04 - 02 7^30

Temat : Pomiar napięcia stałego woltomierzami analogowymi

i cyfrowymi

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z parametrami typowych woltomierzy napięcia stałego

oraz wykorzystaniem ich do pomiaru napięcia w różnych obwodach . Ćwiczenie wskazuje jak parametry obwodu i przyrządu mogą wpływać na wyniki .

Program ćwiczenia

1 Pomiar napięcia stałego na wyjściu zasilacza napięciowego o różnej rezystancji wyjściowej

Pomiary wykonano dla stałej wartości napięcia zmieniając jedynie rezystancję wyjściową

2 Pomiar napięcia dla na wyjściu wzmacniacza pomiarowego

Dla kilku wartości wzmocnienia wzmacniacza zmierzyliśmy napięcie wyjściowe przyrządem analogowym i cyfrowym . Parametry dobraliśmy tak by napięcie wyjściowe było mniejsze od 10 V

3 Pomiar napięcia na wyjściu dzielnika napięciowego .

Wykonaliśmy pomiary na wyjściu dzielników o różnej rezystancji wej ( 1 , 10 , 100 kΩ )

dla całego zakresu zmian stałej dzielnika k . Wskazania przyrządów porównaliśmy z napięciem wyjściowym dzielnika obliczonym na podstawie stałej i pomiaru napięcia wejściowego .

Spis przyrządów

-Źródło napięcia

-Mierniki : LM - 3 magnetoelektryczny ( kl 0,5 )

LE - 3 elektromagnetyczny ( kl 1 dla napięcia stałego )

woltomierz cyfrowy ( a = 0,05 % b = 0,01 % )

-Wzmacniacz

-Dekady : 1 - R_we = 10 k Ω ; U_{we max} = 100V

2 - R_we = 1 k Ω ; U_{we max} = 50 V

3 - R_we = 1 MΩ. ; U_{we max} = 50 V

- 1 -

Schematy pomiarowe

Schemat do pomiaru na wyjściu zasilacza napięciowego

5) Tabele pomiarowe

Pomiar napięcia na wyj zasilacza napięciowego

a - miernik magnetoelektryczny

Lp.	E - nap. Zasilacza [ V ]	U - nap. zmierzone [ V ]	Rwm - rez. Wew. Zasil [ Ω ]	δU [ % ]
1		10,007	0,5	1,5
2		9,974	5	1,5
3	10	9,750	50	1,54
4		9,000	500	1,7

ΔU = = 0,015 V kl = 0,5 U_z = 30 [V]

- 2 -

b - miernik elektromagnetyczny

Lp.	E - nap. Zasilacza [ V ]	U - nap. zmierzone [ V ]	Rwm - rez. Wew. Zasil [ Ω ]	δU [ % ]
1		10,007	0,5	3
2		9,975	5	3
3	10	8,750	50	3,4
4		3,750	500	8

ΔU = = 0,3 V kl = 1 % U_Z = 30 [V]

c - miernik cyfrowy

Lp.	E - nap. Zasilacza [ V ]	U - nap. zmierzone [ V ]	Rwm - rez. Wew. Zasil [ Ω ]	ΔUgr [ V ]
1		10,030	0,5	0,006
2		10,020	5	0,006
3	10	10,050	50	0,005
4		10,030	500	0,006

a = 0,05 [%] b = 0,01 [%]

Pomiar napięcia na wyjściu wzmacniacza pomiarowego

2. a - miernik magnetoelektryczny

Lp.	E - nap. Zasilacza [V]	wzmocnienie	U - nap. zmierzone [ V ]	Rwm - rez. Wew. Zasil [ Ω ]	ΔUgr [ V ]
1		1	2,001		0,006
2	2	2	4,050	5	0,006
3		3	6,0,90		0,005

2. ΔU = 0,015 [V] kl = 0,5 U_Z = 30 [V]

2. b - miernik cyfrowy

Lp.	E - nap. Zasilacza [V]	wzmocnienie	U - nap. zmierzone [ V ]	Rwm - rez. Wew. Zasil [ Ω ]	ΔUgr [ V ]
1		1	2,100		0,0105
2	2	2	4,170	5	0,012
3		3	6,210		0,0131
4		4	8,200		0,0141
5		5	10,220		0,0151

U_Z = 100 [V] a = 0,05 [%] b = 0,01 [%]

Pomiar napięcia na wyjściu dzielnika napięciowego przy napięciu U_WE = 10 [ V ]

a - R_WE = 10 k Ω kl = 0,1 %

Lp.	k - wsp. dekady [%]	UWY miernika [ V ]	UWY wzór [ V ]	ΔU [ V ]	δU [%]
1	10	1,070	1	0,070	6,5
2	20	2,070	2	0,070	3,4
3	40	4,060	4	0,060	1,5
4	60	6,030	6	0,030	0,5
5	80	8,070	8	0,070	0,9
6	100	10,020	10	0,020	0,2

U_{WY wzór} =

b - R_WE = 1 k Ω kl = 0,1 %

Lp.	k - wsp. dekady [%]	UWY miernika [ V ]	UWY wzór [ V ]	ΔU [ V ]	δU [%]
1	2	2,050	2	0,050	2,4
2	4	4,030	4	0,030	0,7
3	6	6,010	6	0,010	0,2
4	8	7,970	8	0,030	0,4
5	10	9,990	10	0,010	0,1

c - R_WE = 100 k Ω kl = 0,1 %

Lp.	k - wsp. dekady [%]	UWY miernika [ V ]	UWY wzór [ V ]	ΔU [ V ]	δU [%]
1	2	2,060	2	0,060	2,9
2	4	3,960	4	0,040	1,0
3	6	5,940	6	0,060	1,0
4	8	7,930	8	0,070	0,8
5	10	10,040	10	0,040	0,4

ΔU =  U_{WY miernika} - U_{WY wzór}  δU =

- 4 -

6) Uwagi i wnioski

Przy pomiarze napięcia stałego na wyjściu zasilacza napięciowego zauważyć , można że w przyrządach analogowych wraz ze wzrostem rezystancji źródła zmniejsza się wskazanie woltomierza . Większe zmiany wskazań występują na mierniku elektromagnetycznym . Wpływ rezystancji wewnętrznej na wartość wskazania można wytłumaczyć korzystając z prostych zależności napięciowo prądowych .

Patrząc na schemat 4.1 zauważamy , że gdy rezystancja wewnętrzna źródła jest duża to część napięcia źródłowego odkłada się na tej rezystancji , powodując zmniejszenie wartości napięcia . Im wartość R_WE jest większa tym napięcie na woltomierzu też będzie malało .

Duży wpływ na wartość mierzonej wielkości ma też rezystancja miernika . Najwyraźniej można się o tym przekonać dokonując porównania wyników pomiarów mierników analogowych z cyfrowymi . Wskazania na mierniku cyfrowym praktycznie nie zależą od rezystancji źródła . Dzieje się tak dlatego , że mierniki cyfrowe posiadają rezystancje wewnętrzne dochodzące do GΩ . Prąd i w obwodzie jest wtedy bardzo mały powodując małe spadki na rezystancjach wewnętrznych , przez co wskazania są dokładniejsze . Na podstawie tych obserwacji stwierdzić należy że mierniki elektromagnetyczne nie powinny być używane do pomiaru napięć o dużych rezystancjach wewnętrznych źródła , gdyż błąd wskazań jest wtedy bardzo duży .

Pomiar napięcia na wyjściu wzmacniacza wykonaliśmy za pomocą miernika analogowego i

cyfrowego . Wskazania na mierniku analogowym są bliższe wskazaniom oczekiwanym na wyjściu

( obliczając : 2 [V] * wzmocnienie ) niż na mierniku cyfrowym . Należy jednak pamiętać , że zarówno źródło jak i wzmacniacz nie są urządzeniami laboratoryjnymi , zaś wartość błędu miernika analogowego jest większa od wartości błędu miernika cyfrowego . Zatem wydaje mi się że zbieżność wyniku oczekiwanego i zmierzonego miernikiem analogowym jest czysto przypadkowa . Wartości które wskazuje miernik cyfrowy są bliższe wartościom rzeczywistym .

Dokonaliśmy także pomiaru napięcia na wyjściu dzielnika napięciowego . Na błąd pomiaru składają się w tym przypadku następujące błędy cząstkowe : błąd dokładności zródła napięciowego , błąd dekady δR = kl. * R_ZMIEŻONE , oraz błąd miernika .

---