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 zaleŜność 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 natęŜenia 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 połoŜeniu „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, Ŝe na II i III podzakresie pracy zasilacza Iwyj. = 0,1 lub
0.01 Imax).
- Ustawić dekady rezystora dekadowego tak, aby natęŜenie 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 natęŜenia prądu.
- Wykreślić zaleŜność 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 zaleŜność 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 wyŜej sporządzonych treści sprawozdanie powinno zawierać:
- wykorzystywane w obliczeniach wzory oraz przykłady obliczeń;
- wymagane wykresy;
- interpretację uzyskanych wyników (wnioski i spostrzeŜenia) oraz zwrócenie uwagi na:
- sposób włączania przyrządów pomiarowych do układu pomiarowego;
- sposób odczytywania wyniku pomiaru i wyznaczaniu błędu i dokładności pomiaru
dla róŜnych przyrządów;
- dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej oraz moŜliwości
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.