Ćwiczenie nr 1

Temat: Pomiar napięcia i natężenia prądu stałego

Przebieg ćwiczenia

1. Badanie amperomierza i woltomierza magnetoelektrycznego
A. Sprawdzenie błędu podstawowego amperomierza
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1;

U

R

ogr

A

b

A

w

Zasilacz

Rys. 1. Schemat układu do sprawdzenia amperomierza

- dla wszystkich opisanych punktów skali pomiarowej ustawić mierzoną wartość prądu, zapisać wartość

wskazywaną przez miernik wzorcowy A

w

(ustawień dokonać dla wartości rosnących a następnie malejących);

- wyniki wpisać do tabeli 1;

Tabela 1

Lp.

I

Dla wartości rosnących Dla wartości malejących

( A)

I

w

[ A]

I

[ A]

I

[ ]

I

w

[ A]

I

[ A]

I

[ ]

1

0

2

:

- obliczyć błąd bezwzględny pomiaru I;
- obliczyć błąd względny I;
- określić klasę dokładności miernika (przyjąć zasady określania zgodnie z PN-92/E-06501);
- sporządzić wykres błędów miernika I=f(I) w postaci krzywej łamanej.

B. Określenie rezystancji wewnętrznej i poboru mocy badanego miernika
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2;

U

R

ogr

A

b

Zasilacz

V

w

Rys. 2. Schemat układu do określania rezystancji wewnętrznej i poboru mocy miernika

- dokonać kilku pomiarów dla różnych wartości prądu (w tym dla wartości znamionowej);
- wyniki wpisać do tabeli 2;

Tabela 2

Lp.

I

[ A]

U

[V]

R

A

[ ]

P

A

[W]

1

2

:

- obliczyć rezystancję amperomierza R

A

;

- obliczyć moc pobierana przez miernik P

A

.

C. Rozszerzanie zakresu pomiarowego amperomierza
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3;

2

U

R

ogr

A

b

Zasilacz

A

w

R

b

Rys. 3. Schemat układu do badania amperomierza o rozszerzonym zakresie pomiaru

- obliczyć wartość bocznika R

b

aby badany przyrząd posiadał dwukrotnie większy zakres pomiarowy;

- dla wszystkich opisanych punktów skali pomiarowej ustawić mierzoną wartość prądu, zapisać wartość

wskazywaną przez miernik wzorcowy (ustawień dokonać dla wartości rosnących a następnie malejących);

- wyniki zapisać do tabeli 3;

Tabela 3

Lp.

I

Dla wartości rosnących Dla wartości malejących

( A)

I

w

[ A]

I

[ A]

I

[ ]

I

w

[ A]

I

[ A]

I

[ ]

1

0

2

:

- obliczyć błąd bezwzględny pomiaru I;
- obliczyć błąd względny I;
- określić klasę dokładności miernika (przyjąć zasady określania zgodnie z PN-92/E-06501);
- dokonać teoretycznej analizy błędu granicznego amperomierza z rozszerzonym zakresem;
- sporządzić wykres błędów miernika I=f(I) w postaci krzywej łamanej.

D. Sprawdzenie błędu podstawowego woltomierza
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4;

V

b

U

R

d

Zasilacz

V

w

A

b

Rys. 4. Schemat układu do sprawdzenia woltomierza

- dla wszystkich opisanych punktów skali pomiarowej ustawić mierzoną wartość prądu, zapisać wartość

wskazywaną przez miernik wzorcowy V

w

(ustawień dokonać dla wartości rosnących a następnie malejących);

- wyniki wpisać do tabeli 4;

Tabela 4

Lp.

U

Dla wartości rosnących Dla wartości malejących

(mV)

U

w

[mV]

U

[mV]

U

[ ]

U

w

[mV]

U

[mV]

U

[ ]

1

0

2

:

- obliczyć błąd bezwzględny pomiaru U;
- obliczyć błąd względny U;
- określić klasę dokładności miernika (przyjąć zasady określania zgodnie z PN-92/E-06501);
- sporządzić wykres błędów miernika U=f(U) w postaci krzywej łamanej.

E. Określenie rezystancji wewnętrznej R

v

i poboru mocy miernika P

v

- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 5;

3

V

b

U

R

d

Zasilacz

A

w

A

b

Rys. 5. Schemat układu do pomiaru rezystancji woltomierza R

v

i poboru mocy P

v

- dokonać kilku pomiarów dla różnych wartości prądu (w tym dla wartości znamionowej);
- wyniki wpisać do tabeli 5;
- obliczyć rezystancję amperomierza R

v

;

- obliczyć moc pobierana przez miernik P

v

.

Tabela 5

Lp.

I

[ A]

U

[V]

R

v

[ ]

P

v

[W]

1

2

:

F. Rozszerzenie zakresu pomiarowego woltomierza
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 6;

V

b

U

R

d

Zasilacz

V

w

A

b

R

d1

Rys. 6. Schemat układu do sprawdzenie woltomierza o rozszerzonym zakresie pomiarowym

- obliczyć wartość rezystora dodatkowego R

d1

tak aby dokonać dwukrotnego rozszerzenia zakresu pomiarowego

woltomierza;

- dla wszystkich opisanych punktów skali pomiarowej ustawić mierzoną wartość prądu, zapisać wartość

wskazywaną przez miernik wzorcowy (ustawień dokonać dla wartości rosnących a następnie malejących);

- wyniki wpisać do tabeli 6;

Tabela 6

Lp.

U

Dla wartości rosnących Dla wartości malejących

(mV)

U

w

[mV]

U

[mV]

U

[ ]

U

w

[mV]

U

[mV]

U

[ ]

1

0

2

:

- obliczyć błąd bezwzględny pomiaru U;
- obliczyć błąd względny U;
- określić klasę dokładności miernika (przyjąć zasady określania zgodnie z PN-92/E-06501);
- sporządzić wykres błędów miernika U=f(U) w postaci krzywej łamanej.

4

2. Sprawozdanie powinno zawierać:
- podpisany przez prowadzącego ćwiczenie protokół pomiarów;
- krótki opis ćwiczenia;
- wykaz przyrządów wraz z niezbędnymi danymi (klasa, zakres pomiarowy, itd.);

Lp.

Nazwa

Typ

przyrządu

Zakresy

pomiarowe

Klasa/rezystancj

a wewnętrzna

Numer fabryczny

1

Mikroamperomierz

2

Woltomierz

R

V

=

3

Amperomierz

R

A

=

4

Dekada rezystancyjna

5

Zasilacz

6

Makieta nr .....

- tabele pomiarowe;
- przykładowe obliczenia;
- wykresy i rysunki sporządzone na papierze milimetrowym;
- wnioski.

3. Przykładowe pytania
1. Omówić budowę miernika magnetoelektrycznego.

2. Wymienić i omówić parametry opisujące właściwości statyczne przyrządów pomiarowych.

3. Wymienić i omówić parametry dynamiczne przyrządów pomiarowych.

4. Narysować schemat do rozszerzania zakresu pomiarowego amperomierz. Napisać wzór na obliczanie wartości

bocznika.

4. Czy woltomierzem magnetoelektrycznym o zakresie 7,5V i rezystancji wewnętrznej R

v

=75 i klasie 0,5

można zmierzyć z niedokładnością mniejszą niż 1% napięcie źródła E=6V o rezystancji wewnętrznej R

w

=1 .

5. Omówić sposób określania klasy przyrządu.

4. Literatura
Obowiązuje literatura do przedmiotu.
Literatura uzupełniająca:
1. Baszun P. – Miernictwo elektryczne cz. I syg. S-43646
cz. II syg. S-43826

5

Ćwiczenie nr 2

Temat: Badanie podstawowych elementów układów kondycjonowania

sygnałów pomiarowych

1. Badanie woltomierza magnetoelektrycznego z prostownikiem
A. Pomiar charakterystyk dynamicznych układu prostującego
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1;

R

d

A

b

Generator

sinusoidalny

V

w

Rys. 1. Schemat układu do pomiaru charakterystyk dynamicznych układu prostującego

- częstotliwość napięcia zasilającego ustawić na wartość kilkudziesięciu Hz;
- wykonać pomiary dla trzech wartości rezystancji R

d

:

R

d

=0

R

d

=R

d1

przy której zakres woltomierza wynosi 1V

R

d

=R

d2

przy której zakres woltomierza wynosi kilka woltów;

-wyniki pomiarów zanotować w tabeli 1;

Tabela 1

Lp.

R

d

=0

R

d

=R

d1

=...........

R

d

=R

d2

=...........

I

[ A]

U

[V]

I

[

A

]

I

[ A]

U

[V]

I

[

A

]

I

[ A]

U

[V]

I

[

A

]

1

1

- sporządzić wykres

I

=f(U) dla R

d

=0 i R

d

=R

d1

oraz I=f(U) dla R

d

=R

d2

.

B. Pomiar wartości średnich i skutecznych
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2;

R

d

A

b

Generator

sinusoidalny

Osc.

Rys. 2. Schemat układu do pomiaru wartości skutecznych i średnich

- dla pomiaru wartości skutecznych ustawić wartość R

d

=R

d1

;

- ustawić na generatorze napięcie o kształcie prostokątnym, trójkątnym i sinusoidalnym tak aby ich obserwowana

na oscyloskopie wartość maksymalna U

m

odpowiadała wartościom skutecznym do 1V;

- wykonać dwa pomiary napięcia skutecznego każdego kształtu przy różnych częstotliwościach;
- wyniki zapisać w tabeli 8;
- dla pomiaru wartości średnich ustawić wartość R

d

=R

d2

;

- ustawić na generatorze napięcie o kształcie prostokątnym, trójkątnym i sinusoidalnym tak aby ich obserwowana

na oscyloskopie wartość maksymalna odpowiadała wartościom skutecznym do kilku woltów;

- wykonać dwa pomiary napięcia wartości średnich każdego kształtu przy różnych częstotliwościach;
- wyniki zapisać w tabeli 2;

6

Tabela 2

Kształt

Napięcia

Pomiar wartości skutecznej

U

sk

Pomiar wartości średniej

U

śr

U

m

[V]

z pomiaru

[V]

z obliczeń

[V]

U

m

[V]

z pomiaru

[V]

z obliczeń

[V]

Sinusoidal-

ny

Prostokąt-

ny

Trójkąt-

ny

- na podstawie wskazań oscyloskopu obliczyć wartość średnią i skuteczną dla badanych kształtów napięcia.


2. Sprawozdanie powinno zawierać:
- podpisany przez prowadzącego ćwiczenie protokół pomiarów;
- krótki opis ćwiczenia;
- wykaz przyrządów wraz z niezbędnymi danymi (klasa, zakres pomiarowy, itd.);

Lp.

Nazwa

Typ

przyrządu

Zakresy

pomiarowe

Klasa/rezystancj

a wewnętrzna

Numer fabryczny

1

Mikroamperomierz

2

Woltomierz

R

V

=

3

Oscyloskop

4

Dekada rezystancyjna

5

Generator

6

Makieta nr .....

- tabele pomiarowe;
- przykładowe obliczenia;
- wykresy i rysunki sporządzone na papierze milimetrowym;
- wnioski.

3. Przykładowe pytania
1. Omówić budowę miernika magnetoelektrycznego.

2. Omówić budowę miernika elektromagnetycznego.

3. Podać parametry opisujące przebiegi okresowe.

4. Omówić zasadę pomiaru wartości średniej i skutecznej.


4. Literatura
Obowiązuje literatura do przedmiotu.
Literatura uzupełniająca:
2. Baszun P. – Miernictwo elektryczne cz. I syg. S-43646
cz. II syg. S-43826

7

Ćwiczenie nr 3

Temat: Cyfrowy pomiar napięć. Multimetr cyfrowy

Przebieg ćwiczenia

1. Pomiar napięcia stałego multimetrem.
A. Zapoznanie się z instrukcją i podstawowymi danymi multimetru

B. Pomiar napięcia stałego multimetrem
- zmierzyć kilka wartości napięć zasilacza wykorzystując multimetr;
- wyniki zapisać w postaci: U±

określając na podstawie instrukcji miernika).

C. Pomiar rezystancji wewnętrznej
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1;









Rys. 1. Schemat do określania rezystancji wewnętrznej

- zmieniając wartość rezystancji dekadowej notować wskazania woltomierza , wyniki zanotować w tabeli 1.

Tabela 1
R
[M ]

0

1

2

3

4

5

6

7

9

10

U [V]

Rv
[M ]

- obliczyć wartość rezystancji wewnętrznej woltomierza Rv i zapisać ją w tabeli 1.
- porównać otrzymane wyniki z danymi instrukcyjnymi.

D. Pomiar napięcia sinusoidalnego
- zestawić układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2;







Rys. 2. Schemat do napięcia sinusoidalnego

- zmieniając częstotliwość notować wskazania woltomierza U oraz odczytywać amplitudę napięcia U

amp

z

oscyloskopu;
- pomiaru dokonywać w zakresie od 30 Hz do 2KHz, wyniki zanotować w tabeli 2.
Tabela 2
f [Hz]

0

1

2

3

4

5

6

7

9

10

U [V]

U

amp

[V]

- określić pasmo miernika porównać z danymi instrukcyjnymi.

U

R

V

b

Zasilacz

V

b

Generator

sinusoidalny

Osc.

8

E. Pomiar rezystancji
- wykorzystując multimetr jako omomierz dokonać pomiaru i sprawdzenia błędu pomiaru rezystancji, jako
rezystancję wzorcową wykorzystać dekadę R

wz

;

- wyniki zamieścić w tabeli 3
Tabela3
R

wz

[ ]

R

m

[ ]

R

- obliczyć błąd R oraz porównać go z danymi instrukcyjnymi.

F. Test złącza półprzewodnikowego
- wykorzystując w tester złącz półprzewodnikowych dokonać pomiaru napięcia progowego różnych złącz;
- wyniki zanotować.

2. Sprawozdanie powinno zawierać:
- podpisany przez prowadzącego ćwiczenie protokół pomiarów;
- krótki opis ćwiczenia;
- wykaz przyrządów wraz z niezbędnymi danymi (klasa, zakres pomiarowy, itd.);

Lp.

Nazwa

Typ

przyrządu

Zakresy

pomiarowe

Klasa/rezystancj

a wewnętrzna

Numer fabryczny

1

Mikroamperomierz

2

Woltomierz

R

V

=

3

Oscyloskop

4

Dekada rezystancyjna

5

Generator

- tabele pomiarowe;
- przykładowe obliczenia;
- wykresy i rysunki sporządzone na papierze milimetrowym;
- wnioski.

3. Przykładowe pytania
1. Omówić błędy w miernikach cyfrowych.

2. Podać przykład pomiaru cyfrowego oraz zapisać wynik uwzględniając błąd analogowy i cyfrowy.

3. Podać parametry opisujące przebiegi okresowe.

4. Omówić zasadę napięcia progowego złącza półprzewodnikowego.


4. Literatura
Obowiązuje literatura do przedmiotu.
Literatura uzupełniająca:
3. Baszun P. – Miernictwo elektryczne cz. I syg. S-43646
cz. II syg. S-43826