1

Uwagi prowadz

ą

cego

ć

wiczenie:

Wykaz przyrządów znajdujących się na stanowiskach

Lp.

Nazwa przyrządu

Typ

Producent

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 1

Ć

wiczenie 3

Temat: POMIARY NAPI

Ę

CIA I PR

Ą

DU STAŁEGO

Grupa:

Data wykonania

ć

wiczenia:

..................................................................
Data oddania sprawozdania:
..................................................................
Ocena:
..................................................................

Zespół w składzie:

1.

2.

3.

Prowadz

ą

cy

ć

wiczenie:

..................................................................

2

Zestawienie parametrów wykorzystywanych przyrządów pomiarowych

Wartość parametru przyrządu

Lp.

Nazwa i typ

przyrządu

Funkcja

pomiarowa

Nazwa parametru

1; 3; 5

2; 4; 6

Napięciowe

Prądowe

1

Zasilacz

stabilizowany

Zakresy pomiarowe

Zakresy pomiarowe

R

wew

U „-„

Klasa dokładności

Zakresy pomiarowe

2

Multimetr

analogowy

I „-„

Klasa dokładności

Zakresy pomiarowe

Błąd podstawowy

U „-„

R

wej

Zakresy pomiarowe

3

Multimetr

cyfrowy

I „-„

Błąd podstawowy

Zakres rezystancji

Dekada x

4

Rezystor

dekadowy

Klasa dekady

3

1. POMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO WOLTOMIERZEM ANALOGOWYM I CYFROWYM

Zasilacz

V

A

V

C

U

Rys. 1. Schemat układu do pomiaru napięcia woltomierzem analogowym i cyfrowym.

Gdzie:

V

A

– woltomierz analogowy (multimetr);

V

C

– woltomierz cyfrowy (multimetr).

1.1. Odczyt mierzonego napięcia na podstawie wskazań przyrządów i zapis wyniku
pomiaru

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 1.
- Zanotować wartości zakresów pomiarowych multimetrów dla poszczególnych pomiarów.
- Ustawić przełączniki zakresów pomiarowych multimetrów na wartości podane w tabeli 1.1.
- Ustawić napięcie wyjściowe z zasilacza o wartościach podanych w tabeli 1.1.
- Dokonać odczytu wskazań woltomierza cyfrowego (zaokrąglając do trzech miejsc po

przecinku);

- Zanotować maksymalną liczbę działek dla danego zakresu pomiarowego woltomierza

analogowego.

- Dokonać odczytu wskazań woltomierza analogowego w działkach (

α

m

).

- Wyznaczyć stałą podziałki woltomierza.

- Obliczyć wartość napięcia wskazywanego przez woltomierz analogowy.

Tabela 1.1

U

wyjściowe

U

NC

U

mC

U

NA

α

max

α

C

V

U

mA

=

α⋅

C

V

V

V

V

V

dz

dz

V/dz

V

- Wyznaczyć błędy graniczne dla poszczególnych pomiarów w oparciu o wyniki z tabeli 1.1
oraz parametry przyrządów z tabeli na stronie 2;
- Zapisać w tabeli 1.2 wyniki pomiarów w postaci X = X

m

±

∆

g

X z uwzględnieniem

odpowiedniej liczby cyfr znaczących.

4

Tabela 1.2

U

mC

∆

g

U

C

U

C

=

U

mC

±

∆

g

U

C

U

mA

∆

g

U

A

U

A

=

U

mA

±

∆

g

U

A

V

V

(..................) V

V

V

(..................) V

1.2. Dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej

- W układzie jak na rys. 1 odłączyć woltomierz cyfrowy.
- Przełącznikiem podzakresów w woltomierzu analogowym wybierać wartości zgodnie z

danymi w tabeli 1.3.

- Na zasilaczu ustawiać napięcia zgodnie z danymi w tabeli 1.3.
- Dokonać odczytu wskazań woltomierza analogowego w działkach.
- Wyznaczyć stałą podziałki dla poszczególnych wartości.

- Obliczyć wartość napięcia wskazywanego przez woltomierz analogowy.
- Obliczyć błąd graniczny na wybieranych zakresach pomiarowych.
- Wyznaczyć dokładność pomiaru napięcia.

- Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 1.3.
Tabela 1.3

U

NA

U

wejściowe

U

mA

=

α⋅

C

V

∆

g

U

A

δ

%

U

mA

V

V

V

V

%

0,25

0,5

0,75

1

C

V

=

1,0

0,25

1,0

2,5

3

C

V

=

3,0

0,25

1,0

6,0

10

C

V

=

8,0

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych

zakresów w jednym układzie współrzędnych.

- Odłączyć woltomierz analogowy i podobny ciąg czynności wykonać dla woltomierza

cyfrowego. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 1.4.

5

Tabela 1.4

U

NC

U

wejściowe

U

mC

∆

g

U

C

δ

%

U

mC

V

V

V

V

%

0,25

0,5

0,75

1

1,0

0,25

1,0

6,0

10

8,0

2. POMIAR PRĄDU STAŁEGO AMPEROMIERZEM ANALOGOWYM I CYFROWYM

Zasilacz

A

A

A

C

R

I

U

Rys. 2. Schemat układu do pomiaru prądu amperomierzem analogowym i cyfrowym.
Gdzie:

A

A

– amperomierz analogowy;

A

C

– amperomierz cyfrowy;

R

– rezystor dekadowy.

2.1. Odczyt mierzonego natężenia prądu na podstawie wskazań przyrządów i zapis

wyniku pomiaru

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 2.
- Ustawić napięcie wyjściowe z zasilacza o wartości równej 2 V.

- Ustawić przełączniki zakresów pomiarowych amperomierzy odpowiednio do wartości,

jak w tabeli 2.1.

- Włączyć np. podzakres prądu zasilacza „0,1 Imax” (przycisk 0,25 A);
- Przełącznik regulacji prądu zasilacza ustawić np. w położeniu „0,5”;
- Regulować dekadami rezystora dekadowego tak, aby na wskaźniku prądu zasilacza
uzyskać wartości podane w tabeli 2.1. Zanotować wartość ustawionej rezystancji.

- Dokonać bezpośredniego odczytu wskazywanej wartości przez amperomierz cyfrowy i

zapisać ją w tabeli 2.1.

- Zanotować maksymalną liczbę działek dla danego zakresu pomiarowego amperomierza

analogowego.

6

- Dokonać odczytu wskazań amperomierza analogowego w działkach -

α

m

.

- Wyznaczyć stałą podziałki amperomierza.

- Obliczyć wartość prądu wskazywanego przez amperomierz analogowy.
- Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 2.1.

Tabela 2.1

I

zasilacza

R

I

NC

I

mC

I

NA

α

max

α

C

A

I

mA

=

α⋅

C

A

mA

Ω

mA

mA

mA

dz

dz

mA/dz

mA

- Wyznaczyć błędy graniczne dla poszczególnych pomiarów w o parciu o wyniki z tabeli 2.1

oraz parametry przyrządów z tabeli na stronie 2.

- Wyniki pomiarów zapisać w tabeli 2.2 w postaci X = X

m

±

∆

g

X z uwzględnieniem

odpowiedniej liczby cyfr znaczących.

Tabela 2.2

I

mC

∆

g

I

C

I

C =

I

mC

±

∆

g

I

C

I

mA

∆

g

I

A

I

A =

I

mA

±

∆

g

I

A

mA

mA

(..................) mA

mA

mA

(..................) mA

2.2. Dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej

- W układzie jak na rys. 2 odłączyć amperomierz cyfrowy.
- Ustawić napięcie wyjściowe z zasilacza równe 2V. Włączyć przycisk pomiaru prądu
zasilacza.
- Przełącznikiem podzakresów w amperomierzu analogowym wybierać wartości zgodnie z

danymi w tabeli 2.3. (Pamiętać, że na II i III podzakresie pracy zasilacza Iwyj. = 0,1 lub
0.01 Imax).

- Ustawić dekady rezystora dekadowego tak, aby natężenie prądu odczytywane ze wskaźnika

prądowego zasilacza przyjmowało wartości zgodnie z danymi z tabeli 2.3.

- Określić

α

max

dla poszczególnych zakresów amperomierza.

- Dokonać odczytu wskazań amperomierza analogowego

α

A

w działkach.

- Określić stałą podziałki amperomierza.

- Obliczyć wartość mierzoną prądu I

mA.

- Obliczyć błąd graniczny na wybieranych zakresach pomiarowych.
- Wyznaczyć dokładność pomiaru natężenia prądu.

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych

zakresów w jednym układzie współrzędnych.

7

Tabela 2.3

I

NA

Izasilacza

R

I

mA

=

α⋅

C

A

∆

g

I

A

δ

%

I

mA

mA

mA

Ω

mA

mA

%

2,5

5,0

7,5

10

C

A

=

10,0

5,0

10,0

20,0

30

C

A

=

25,0

10,0

20,0

30,0

100

C

A

=

35,0

- Odłączyć amperomierz analogowy.
- Podobny ciąg czynności wykonać dla amperomierza cyfrowego.

- Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 2.4.

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru

δ

%

I

mC

od wartości mierzonej I

mC

dla

poszczególnych zakresów w jednym układzie współrzędnych.

Tabela 2.4

I

NC

I

zasilacza

R

I

mC

∆

g

I

C

δ

%

I

mC

mA

mA

Ω

mA

mA

%

2,5

5,0

7,5

10

10,0

10,0

20,0

30,0

100

35,0

- Wyznaczyć dokładność oraz błędy graniczne dla poszczególnych pomiarów
w o parciu o wyniki z tabeli 4.1 i parametry przyrządów z tabeli 1.2.
- Wyniki pomiarów zapisać w tabeli 4.2 w postaci X = X

m

±

∆

g

X z uwzględnieniem

odpowiedniej liczby cyfr znaczących.

8

3. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA.

Oprócz wyżej sporządzonych treści sprawozdanie powinno zawierać:

- wykorzystywane w obliczeniach wzory oraz przykłady obliczeń;
- wymagane wykresy;
- interpretację uzyskanych wyników (wnioski i spostrzeżenia) oraz zwrócenie uwagi na:

- sposób włączania przyrządów pomiarowych do układu pomiarowego;
- sposób odczytywania wyniku pomiaru i wyznaczaniu błędu i dokładności pomiaru

dla różnych przyrządów;

- dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej oraz możliwości
minimalizowania błędu pomiaru.

Przykładowe pytania kontrolne:

1.

Omówić strukturę wewnętrzną (blokowo) woltomierza elektronicznego analogowego.

2.

Omówić strukturę wewnętrzną i zasadę działania woltomierza cyfrowego z podwójnym
całkowaniem.

3.

Omówić wpływ impedancji wewnętrznej woltomierza na jego wskazania.

4.

Omówić stosowane sposoby określania dokładności woltomierzy analogowych.

5.

Omówić stosowane sposoby określania dokładności woltomierzy cyfrowych.

6.

Omówić budowę i działanie ustroju pomiarowego magnetoelektrycznego.

Literatura dodatkowa:

1) A.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki, „Metrologia elektryczna”, Wyd. 5, 6, 7, 8, 9 WNT,
1996r, 1998r, 2000r, 2003r, 2007r.
2) A.Jellonek, Z.Karkowski „Miernictwo radiotechniczne " WNT, 1972r
3) J. Parchański „Miernictwo elektryczne i elektroniczne” W S i P 1991r.
4) J. Dusza, G. Gortat, A. Leśniewski „Podstawy miernictwa” Ofic. Wyd. Politechniki
Warszawskiej, 1998r.