Gr. 18 zesp. 5 rok II C	Ćwiczenie wykonali: Joanna Drożdż, Małgorzata Dzido, Jarosław Dziedzic, Bartosz Głowacki	Data: 17.03.09
Nr ćwiczenia 5 i 6	Temat ćwiczenia: Dynamiczne badanie przetworników I i II rzędu	Ocena:

Badanie własności dynamicznych przetworników I rzędu.

Stanowisko badawcze:

Równanie układu:

R=2.2kΏ C=5.1 nF

Transmitancja układu:

teoretyczna stała czasowa T=1.122*10^-5­

f [Hz]	2 U1 [V]	2 U2 [V]	G(f)=(2U2)/(2U1)	LmG(f)=20logG(f) [dB]
<2070	6,3	6,3	1	0
2070	6,3	6,1	0,968254	-0,28021
7000	6,3	5,6	0,888889	-1,02305
14000	6,3	4,3	0,68254	-3,31744
20110	6,3	3,5	0,555556	-5,10545
40000	6,3	2,1	0,333333	-9,54243
64000	6,3	1,3	0,206349	-13,7079
100000	6,3	0,9	0,142857	-16,902
150000	6,3	0,65	0,103175	-19,7285
200000	6,3	0,5	0,079365	-22,0074

Charakterystyka amplitudowo - częstotliwościowa G(f)

- Charakterystyka amplitudowo - częstotliwościowa L(ω)

f	Yo	Ym	ϕ	ϕ
[Hz]	[Div]	[Div]	[rad]	[deg]
2067	2.1	6.4	-0.3343	-19,1637
5500	2	6	-0.3398	-19,479
10400	2.8	5.1	-0.5812	-33.317
16000	3.0	4.1	-0.8208	-47.052
25000	2.6	3.1	-0.9949	-57.0323
49600	1.6	1.7	-1.2261	-70.286
69700	1.37	1.4	-1.3634	-78.1556
100500	0,8	0.8	-1.5708	-90.04
200400	0.2	0.2	-1.5708	-90.04

Charakterystyka fazowo-częstotliwościowa

Badanie własności dynamicznych przetworników II rzędu.

Stanowisko badawcze:

C=50[nF]

R=510 [Ω]

L=227 [mH]

Transmitancja układu:

Wyznaczenie współczynnika tłumienia ξ., pulsacji drgań tłumionych ω_1, oraz pulsacji drgań własnych.

• Dane odczytane z wykresu: ∆y_m = 1,6 [Div] t_u = 0,0043 s Div=1V

y(t_u) = 2,4 [Div] τ = 0.0019 s y₀=2.4 [Div]

• Wyznaczenie czułości układu S=1

• Wyznaczenie współczynnika tłumienia ξ na podstawie nomogramu:

dla:
współczynnik tłumienia wynosi: ξ= 0.1

• Pulsacja drgań tłumionych ω_1:

ω₁=2π/ τ ω₁=3305,263 [1/s]

• Pulsacja drgań własnych:

ω₀=3321,914 [1/s]

Analityczne wyliczenie stałych:

ω₀=9386.465[1/s]
ξ=0,12 S=1

Charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe oraz fazowo-częstotliwościowe:

f[Hz]	Log f	2U1m [V]	2U2m[V]	G(ω)= 2U2m /2U1m	Lm(ω)=20logG (ω)
250	2.3979	4,2	4.2	1.0000	0
450	2.6532	4,2	4.6	1.0952	0.7902
600	2.7782	4,2	5	1.1905	1.5144
800	2.9031	4,2	5.8	1.3810	2.8036
1000	3.0000	4,2	7.3	1.7381	4.8015
1200	3.0792	4,2	10.2	2.4286	7.7070
1450	3.1614	4,2	14.6	3.4762	10.8221
1700	3.2304	4,2	9.4	2.2381	6.9976
2000	3.3010	4,2	4.8	1.1429	1.1598
3000	3.4771	4,2	1.2	0.2857	-10.8814
4000	3.6021	4,2	0.7	0.1667	-15.5630
5000	3.6990	4,2	0.4	0.0952	-20.4238
10000	4.0000	4,2	0.09	0.0214	-33.3801

Charakterystyka amplitudowo - częstotliwościowa G(f)

Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa dla badanego przetwornika w porównaniu z idealną o stałych wyliczonych analitycznie

Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa dla badanego przetwornika w porównaniu z idealną o tych samych stałych

f	Yo	Ym	ϕ	ϕ
[Hz]	[V]	[V]	[rad]	[deg]
200	0.0125	4.4	-0.0028	-0.1629
450	0.34	4.7	-0.0724	-4.1505
600	0.58	5	-0.1163	-6.6647
800	1.06	5.8	-0.1838	-10.5358
1000	2.1	7.4	-0.2877	-16.4945
1200	4.7	10	-0.4893	-28.0485
1450	13.2	14.4	-1.1597	-66.4772
1700	5.1	7.8	-2.4273	-139.1471
2000	1.6	4.1	-2.7391	-157.0187
3000	0.24	1.3	-2.9543	-169.3559
4000	0.008	0.75	-3.1293	-179.3885
5000	0.0042	0.4	-3.1295	-179.3981
10000	0.00006	0.05	-3.1280	-179.3121

Charakterystyka fazowo-częstotliwościowa dla badanego przetwornika w porównaniu z idealną o stałych wyliczonych analitycznie

Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa dla badanego przetwornika w porównaniu z idealną o tych samych stałych

Wnioski:

Podczas wykonywanego ćwiczenia dokonywaliśmy badania przetworników I i II rzędu. Przetwornik I rzędu w swojej budowie zawiera element rozpraszający energie, którym był rezystor oraz element gromadzący energie - kondensator.

Na podstawie charakterystyk możemy stwierdzić że przebiegi odbiegają od idealnych.

Wynika to w naszym przypadku z różnicy stałej czasowej badanego przetwornika a wyliczona analitycznie. Brak zgodności nie dziwi gdyż licząc analitycznie nie bierzemy pod uwagę czynników wpływających na stała czasową (choćby oporów w przewodach czy na kondensatorze oraz strat w urządzeniu)

Przetworniki II rzędu różnią się budową w stosunku do wyżej wymienionych, gdyż zawierają w swojej budowie dodatkowo cewkę. Własnościami dynamicznymi tych układów są :

czułość S , pulsację drgań swobodnych ω₀ i współczynnik tłumienia względnego ξ .

Wskutek dobranych wartości parametrów R, L i C przetwornik miał charakter oscylacyjny.

Tutaj również zauważamy różnice, i to dosyć znaczne, pomiędzy obliczeniami analitycznymi a zmierzonymi. Jak widać charakterystyki różnią się od idealnych. Gdy jednak sprawdzimy przebiegi dla tych samych parametrów to widać ze błędy są nieznaczne wynikające z wyżej wymienionych powodów. Czynnikiem wpływającym na niedokładność może być również niedokładny odczyt danych z oscyloskopu, jednak nie ma to aż tak dużego wpływu gdyż widać ze przebiegi są charakterystyczne dla badanych przetworników.

Obserwując charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową przetwornika II rzędu można zauważyć obszar nagłego zwiększenia amplitudy. Dla najwyższej możemy odczytać odpowiadającą jej częstotliwość i tym samym poznać częstotliwość rezonansu. Jest to o tyle ważne ze często chcemy uniknąć wprawienia uradzenia w stan rezonansu gdyż niesie to za sobą rożne skutki w tym niebezpieczne

.

---