TEMAT:

BADANIE UKŁADÓW REGULACJI ORAZ POMIARY NAPIĘCIA.

Cel ćwiczenia



poznanie zasad regulacji napięcia i natężenia prądu w obwodzie
elektrycznym,



realizacja prostych układów regulacji napięcia i natężenia prądu,



wyrobienie umiejętności posługiwania się amperomierzami i woltomierzami.

Wprowadzenie

Niekiedy zależy nam na tym, aby móc nastawiać napięcie podawane do układu począwszy
od wartości bliskiej zeru do wartości ustawionej na zasilaczu. Do tego celu służy układ zwany
dzielnikiem napięcia (układ potencjometryczny). Składa się on ze źródła napięcia o sile
elektromotorycznej U

1

oraz rezystora suwakowego włączonego jak na rysunku poniżej.

Napięcie U

2

jest napięciem wyjściowym układu dzielnika.

Natężenie prądu w obwodzie ma wartość

2

1

1

R

R

U

I





a napięcie na wyjściu dzielnika

2

1

2

1

2

2

R

R

R

U

R

I

U









Napięcie na wyjściu dzielnika równa się iloczynowi napięcia zasilającego U

1

pomnożonego

przez iloraz wartości rezystancji R

2

, na której to napięcie mierzymy i całkowitej rezystancji R

S

rezystora (równej sumie rezystancji R

1

i R

2

.

Powyższe zależności są słuszne jedynie dla dzielnika nieobciążonego. W przypadku
dzielnika obciążonego obowiązują inne zależności.

Zadania pomiarowe



połączyć układ pomiarowy wg rys.1



wykonać pomiary napięcia U

2

woltomierzem analogowym i cyfrowym dla kilku

położeń suwaka rezystora R ( również dla położeń skrajnych ).



wyniki pomiarów zapisać w tabeli nr 1.

UWAGA:



wartość napięcia wyjściowego z zasilacza nie może być zmieniana,



pomiary wykonywać na odpowiednio dobranych zakresach
pomiarowych obu woltomierzy.

I

U

1

R

S

R

1

R

2

U

2

Schemat układu pomiarowego

Rys.1. Schemat układu pomiarowego do nastawiania i pomiaru napięcia.




Tabela pomiarowa

L.p.

U

na



max

C

v



U

2a

U

nc

U

2c

---

V

dz

V/dz

dz

V

V

V

1

2

3

4

5

6

Oznaczenia

U

na

- zakres pomiarowy woltomierza analogowego [V]



max

- maksymalne w

ychylenie wskazówki miernika [dz]

C

V

-

stała podziałki woltomierza [V/dz]



-

aktualne wychylenie wskazówki miernika [dz]

U

2a

-

wartość napięcia zmierzona woltomierzem analogowym ( równa C

v



) [V]

U

nc

- zakres pomiarowy woltomierza cyfrowego [V]

U

2c

-

wartość napięcia zmierzona woltomierzem cyfrowym [V]

+

zasilacz

DC

_-

_

V

a

V

c

R

U

2

Opracowanie wyników

a.

Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów określić zakres regulacji ( U

min

i U

max

)

napięcia w układzie pomiarowym dla zastosowanych urządzeń i mierników.

b.

Wyjaśnić różnice w wartościach napięć zmierzonych woltomierzem analogowym i
cyfrowym.

c.

Określić, którym woltomierzem wykonano dokładniejsze pomiary ( w tym celu należy
dla każdego pomiaru napięcia obliczyć wartość błędu względnego pomiaru ).

Pytania

1.

Podaj definicję napięcia elektrycznego

2.

Do czego służy układ zwany dzielnikiem napięcia?

3.

Jak rozumiesz pojęcie zakres regulacji napięcia w układzie pomiarowym?

4.

Wyprowadź wzór na wartość napięcia wyjściowego nieobciążonego dzielnika w układzie
potencjometrycznym, narysuj ten dzielnik.

5.

Jak powinna być minimalna wartość rezystancji rezystora suwakowego w układzie
potencjometrycznym, by jego włączenie nie spowodowało przeciążenia zasilacza DC o
maksymalnym napięciu 30V i maksymalnej obciążalności 3A.

6.

Narysuj (opisz rolę poszczególnych elementów) układ regulacji napięcia w obwodzie DC.

7.

Omów znaczenie poszczególnych wielkości występujących w tabeli pomiarowej.

8.

Wyjaśnij jak rozumiesz treść uwagi zamieszczonej w zadaniach pomiarowych.

9.

Jak rozumiesz znaczenie błędów występujących w czasie pomiarów?