WYKŁAD 12

1

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

CHARAKTERYSTYKI

PRZETWARZANIA

x

y



S =
tg



CHARAKTERYSTY

KA PRAWDZIWA

x

y

S =
tg





CHARAKTERYSTY

KA POŻĄDANA

Przetworniki

pasywne

Przetworniki

aktywne

WYKŁAD 12

2

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE DIOD

PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

u

i

u

i

u

i

[mA
]

50

[V]

0,
5

-
0,5

[nA]

Si

Ge

u

i

[mA
]

[V]

0,
5

-
0,5

5

[A]

Cu

WYKŁAD 12

3

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

Linearyzacja

charakterystyk

U

d

U

R

U

i

R

i

u

D

R

D +
R

i

u

d

u

R

u

WYKŁAD 12

4

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

Układ Graetza

R

a

A

R

d

U

+

-

WYKŁAD 12

5

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

Układ Graetza

R

a

A

R

d

U

-

+

WYKŁAD 12

6

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

Układ Graetza

R

a

A

R

d

U

-

+

+

-

WYKŁAD 12

7

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE JEDNOPOŁÓWKOWE NA

CHARAKTERYSTYCE LINIOWEJ

u(t
)

i(t)

i

u

i =
au

t

t

0

0

0



m

U

a

t

i





)

(

WYKŁAD 12

8

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE DWUPOŁÓWKOWE NA CHARAKTERYSTYCE

LINIOWEJ

u(t
)

i(t)

i

u

i = a
u

t

t

0

0

0



m

U

a

t

i

2

)

(







m

w

U

U

2

0



WYKŁAD 12

9

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE JEDNOPOŁÓWKOWE NA CHARAKTERYSTYCE

KWADRATOWEJ

u(t
)

i(t)

i

u

t

t

0

0

0

i = a
u

2

2

)

(

2

m

U

a

t

i



WYKŁAD 12

10

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE DWUPOŁÓWKOWE NA CHARAKTERYSTYCE

KWADRATOWEJ

u(t
)

i(t)

i

u

t

t

0

0

0

i = a
u

2

2

)

(

sk

U

a

t

i



WYKŁAD 12

11

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

WOLTOMIERZE WARTOŚCI ŚREDNIEJ WYPROSTOWANEJ

1

2

3

u(t)

u(t)

· k

k

Schemat funkcjonalny woltomierza wartości średniej

wyprostowanej

Funkcja 1:

Przetwornik o charakterystyce:

x(t) = a |u(t)|

Funkcja 2:

Przetwornik o charakterystyce:





T

dt

t

x

T

y

0

)

(

1

Funkcja 3:

Przetwornik o charakterystyce:

z = y·k

k

WYKŁAD 12

12

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

WOLTOMIERZE WARTOŚCI ŚREDNIEJ

WYPROSTOWANEJ

10
0

50

0

0

5
0

10
0

[V]

[V]

Wartość średnia
wyprostowana

Wartość skuteczna dla napięć
sinusoidalnych

11

,

1

2

2







k

k

Współczynnik
kształtu dla
sinusoidy

WYKŁAD 12

13

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

WOLTOMIERZE WARTOŚCI SKUTECZNEJ

1

2

3

[u(t)]

2

[u(t)]

2

Schemat funkcjonalny woltomierza wartości skutecznej

Funkcja 1:

Przetwornik o charakterystyce:

x(t) = a u

2

(t)

Funkcja 2:

Przetwornik o charakterystyce:





T

dt

t

x

T

y

0

)

(

1

[u(t)]

2

Funkcja 3:

Przetwornik o charakterystyce:

z = y

WYKŁAD 12

14

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

CHARAKTERYSYKA KWADRATOWA

R

a

A

R

d

U

E

U

D

+

_

R

1

R

2

U

1

U

2

i

U

p

u

i

2

1

2

2

R

R

R

E

U

U

p









R =
arctg



WYKŁAD 12

15

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

CHARAKTERYSYKA KWADRATOWA

R

a

A

R

d

U

E

D

+

_

R

1

R

2

U

1

U

2

WYKŁAD 12

16

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

CHARAKTERYSYKA KWADRATOWA

R

a

A

R

d

U

D

1

E

+

_

R’

1

R

1

R

0

D

2

D

3

R’

2

R’

3

R

2

R

3

+

-

u’

WYKŁAD 12

17

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

CHARAKTERYSYKA KWADRATOWA

u’

i

0

u’

i

1

U

p

1

'

1

1

1

1

R

R

R

E

U

p





u’

i

2

U

p2

'

2

2

2

2

R

R

R

E

U

p





u’

i

3

U

p

3

'

3

3

3

3

R

R

R

E

U

p





i = i

0

+ i

1

+ i

2

+ i

3

WYKŁAD 12

18

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

CHARAKTERYSYKA KWADRATOWA

u

i

U

p1

U

p2

U

p3

i

u

WYKŁAD 12

19

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

WOLTOMIERZE WARTOŚCI SZCZYTOWEJ

1

2

3

u(t)

u(t)

max

Schemat funkcjonalny woltomierza wartości szczytowej

Funkcja 1:

Przetwornik o charakterystyce:

x(t) = a |u(t)|

Funkcja 2:

Przetwornik o charakterystyce:

y = x(t)|

max

: k

a

Funkcja 3:

Przetwornik o charakterystyce:

z = y/k

a

WYKŁAD 12

20

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

WOLTOMIERZE WARTOŚCI SZCZYTOWEJ

10
0

50

0

0

5
0

70

[V]

[V]

Wartość szczytowa

Wartość skuteczna dla napięć
sinusoidalnych

41

,

1

2 



a

k

Współczynnik
amplitudy dla
sinusoidy

1
0

2
0

3
0

4
0

6
0

WYKŁAD 12

21

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

UKŁAD PROSTOWANIA SZCZYTOWEGO - szeregowy

Źródł
o

Woltomierz

u(t
)

u

C

(

t)

i(t)

D

C

R

r

++ +
+

+

U





ład

= r

C



roz

= R

C

r C << T <<

R C

WYKŁAD 12

22

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

UKŁAD PROSTOWANIA SZCZYTOWEGO - równoległy

Źródł
o

Woltomierz

u(t
)

u

C

(

t)

i(t)

C

r

D

R

U



+

+

+

+

+

WYKŁAD 12

23

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

WOLTOMIERZE WARTOŚCI

SZCZYTOWEJ – przebiegi czasowe w

układzie szeregowym

t

u

U

m

u(t

)

u

C

(t

)

u

C

(t

)

T/

2

T

t

1

t

2

t

1

- T

t

2

- T

t

i(t)

WYKŁAD 12

24

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWNIKI WARTOŚCI SZCZYTOWEJ – porównanie

układów

u(t
)

u

C

(

t)

i(t)

D

C

r

u

D

(

t)

u(t)

=

u

D

(t)

+

u

C

(t)

u(t
)

t

U

m

u

C

(t

)

U

m

t

u

D

(

t)

t

-U

m

R

U



+

R

+

WYKŁAD 12

25

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t) =

U

m

sin



t

U

m

U

m

-U

m

WYKŁAD 12

26

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

t

t

t

u

d

(t

)

u(t

)

t

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

> 0

u

C

(t

)

u

R

U

0

+U

m

U

0

+U

m

-U

m

WYKŁAD 12

27

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

u

d

(t

)

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

C

(t

)

u

R

u(t

)

t

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

< 0

u

C

(t

)

u

R

U

m

-U

0

U

m

-U

0

-U

m

WYKŁAD 12

28

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

U

0

=

0

U

1

-U

2

-U

1

U

1

U

1

WYKŁAD 12

29

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t) =

U

m

sin



t

U

m

-U

m

U

m

WYKŁAD 12

30

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t

)

t

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

> 0

u

C

(t

)

u

R

U

0

-U

m

U

m

-U

0

U

m

WYKŁAD 12

31

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

< 0

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u

C

(t

)

u

R

-U

m

-

U

0

U

m

+

U

0

U

m

WYKŁAD 12

32

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE SZEREGOWYM

D

C

R

u(t

)

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

U

2

U

2

-U

2

U

0

=

0

U

1

-U

2

WYKŁAD 12

33

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t) =

U

m

sin



t

U

m

-U

m

U

m

WYKŁAD 12

34

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t

)

t

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

> 0

u

C

(t

)

u

R

U

0

-U

m

U

m

U

m

WYKŁAD 12

35

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

< 0

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u

C

(t

)

u

R

-U

m

-

U

0

U

m

U

m

WYKŁAD 12

36

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

U

0

=

0

U

1

-U

2

U

2

U

2

-U

2

WYKŁAD 12

37

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u(t) =

U

m

sin



t

u

C

(t

)

u

R

U

m

U

m

-U

m

WYKŁAD 12

38

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t

)

t

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

> 0

u

C

(t

)

u

R

U

0

+U

m

U

m

-U

m

WYKŁAD 12

39

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

u(t) = U

o

+

U

m

sin



t U

0

< 0

u

C

(t

)

u

R

U

m

-U

0

U

m

-U

m

WYKŁAD 12

40

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PROSTOWANIE SZCZYTOWE W UKŁADZIE RÓWNOLEGŁYM

C

D

R

u(t

)

u

C

(t

)

u

d

(t

)

u

R

(t

)

u(t

)

t

t

t

t

u

d

(t

)

u

C

(t

)

u

R

U

0

=

0

-U

1

U

1

U

1

U

1

-U

2

WYKŁAD 12

41

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PRZETWORNIKI WARTOŚCI MIĘSZCZYTOWEJ

C

1

D

1

u(t

)

u

C1

(

t)

u

d1

(

t)

D

2

C

2

R

u

d2

(

t)

u

C2

(

t)

u

R

(t

)

u(t

)

t

u

d

(t

)U

m

t

u

R

2U

m

t

WYKŁAD 12

42

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

PRZETWORNIKI WARTOŚCI MIĘSZCZYTOWEJ

C

1

D

1

u(t

)

u

C1

(

t)

u

d1

(

t)

D

2

C

2

R

u

d2

(

t)

u

C2

(

t)

u

R

(t

)

u(t

)

t

u

d

(t

)

-
U

m

t

u

R

2U

m

t

WYKŁAD 12

43

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

SCHEMATY BLOKOWE ELEKTRONICZNYCH WOLTOMIERZY NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

Układy

wejściow

e

Przetwor

nik

~ /

=

Wskaźn

ik

=

Układy

wejściow

e

Przetwor

nik

~ /

=

Wskaźn

ik

~

Układy

wejściow

e

Przetwor

nik

~ /

=

Wskaźn

ik

WOLTOMIERZE ANALOGOWE

WYKŁAD 12

44

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

SCHEMATY BLOKOWE ELEKTRONICZNYCH WOLTOMIERZY NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

=

Układy

wejściow

e

Przetwor

nik

~ /

=

Wskaźn

ik

WOLTOMIERZE CYFROWE

A/C

U

N

Dekode

r

Woltomierz

napięcia

stałego

WYKŁAD 12

45

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

UZUPEŁNIENIE

1. Silne zróżnicowanie sygnałów

pomiarowych

kształt

częstotliwość:

0 - GHz

wartości

mV - kV

impedancja wyjściowa źródła

2. Stosowane przyrządy

przyrządy elektromechaniczne

przyrządy termoelektryczne

przyrządy elektroniczne

WYKŁAD 12

46

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

UZUPEŁNIENIE

3. Klasyfikacja woltomierzy analogowych i

cyfrowych w zależności od mierzonego
parametru

woltomierze wartości średniej wyprostowanej

woltomierze wartości skutecznej

woltomierze wartości szczytowych

woltomierze wartości międzyszczytowych

WYKŁAD 12

47

POMIARY PARAMETRÓW NAPIĘĆ

ZMIENNYCH

UZUPEŁNIENIE

SONDA do pomiaru napięć
zmiennych