POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA |
||
LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ |
||
Numer ćwiczenia:
7 |
Temat ćwiczenia: Niezrównoważone mostki prądu stałego.
|
Zespół: Monika Miernik Paulina Płaszczyńska Rajmund Podgórski Michał Różycki |
Data wykonania: 27.11.1997 |
Data oddania do sprawdzenia: 4.12.1997 |
Ocena: |
1. Cel wykonywania ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości metrologicznych mostka niezrównoważonego prądu stałego. Ćwiczenie polega na eksperymentalnym wyznaczeniu charakterystyk mostka niezrównoważonego i porównaniu ich z charakterystykami teoretycznymi.
2. Spis przyrządów.
Zasilacz prądu stałego, napięcie wyjściowe 6 V szt. 1
Oporniki dekadowe DR6-16, klasa 0.05 szt. 4
Opornik dekadowy D-04, klasa 0.1 szt. 1
Mikroamperomierz TLME-2, klasa 0.5, zakres 7,5 mA szt. 1
Woltomierz TLME-2, klasa 0.5, zakres 7.5 V szt. 1
3. Schemat pomiarowy.
4. Tabelaryczne zestawienie pomiarów wraz z obliczeniami.
|
|
Pomiar dla: |
|
Pomiar dla: |
|
Pomiar dla: |
|
|
|
|
R1 = 1500 W |
|
R1 = 1500 W |
|
R1 = 1500 W |
|
|
|
|
R2 = 500 W |
|
R2 = 1500 W |
|
R2 = 3000 W |
|
|
|
|
R3 = 150 W |
|
R3 = 500 W |
|
R3 = 1500 W |
|
|
|
|
R4 = 50 W |
|
R4 = 500 W |
|
R4 = 3000 W |
|
|
|
|
I |
Iob |
I |
Iob |
I |
Iob |
I |
Lp. |
DR1 / R1 |
mA |
mA |
mA |
mA |
mA |
mA |
mA |
1 |
-0.15 |
-54.5 |
-49.27 |
-60.25 |
-60.27 |
-42.5 |
-50.00 |
-20,6 |
2 |
-0.14 |
-50.25 |
-45.99 |
-56 |
-56.25 |
-39.5 |
-46.66 |
-19,15 |
3 |
-0.13 |
-46.5 |
-42.70 |
-51.5 |
-52.23 |
-36.5 |
-43.33 |
-17,68 |
4 |
-0.12 |
-42.25 |
-39.42 |
-47.25 |
-48.21 |
-33.5 |
-40.00 |
-16,1 |
5 |
-0.11 |
-38.75 |
-36.13 |
-43.25 |
-44.20 |
-30.5 |
-36.67 |
-14,8 |
6 |
-0.1 |
-34.75 |
-32.85 |
-39 |
-40.18 |
-27.75 |
-33.33 |
-13,2 |
7 |
-0.09 |
-31 |
-29.56 |
-35 |
-36.16 |
-25 |
-30.00 |
-11,9 |
8 |
-0.08 |
-27.5 |
-26.28 |
-30.75 |
-32.14 |
-22 |
-26.67 |
-10,4 |
9 |
-0.07 |
-24 |
-22.99 |
-27 |
-28.13 |
-19.5 |
-23.33 |
-9,1 |
10 |
-0.06 |
-20.25 |
-19.71 |
-22.75 |
-24.11 |
-16.5 |
-20.00 |
-7,8 |
11 |
-0.05 |
-17 |
-16.42 |
-19 |
-20.09 |
-13.75 |
-16.67 |
-6,3 |
12 |
-0.04 |
-13.25 |
-13.14 |
-15 |
-16.07 |
-11 |
-13.33 |
-5 |
13 |
-0.03 |
-10 |
-9.85 |
-11.25 |
-12.05 |
-8.5 |
-10.00 |
-3,8 |
14 |
-0.02 |
-6.75 |
-6.57 |
-7.5 |
-8.04 |
-5.75 |
-6.67 |
-2,5 |
15 |
-0.01 |
-3.5 |
-3.28 |
-4 |
-4.02 |
-3 |
-3.33 |
-1,1 |
16 |
0.01 |
3.1 |
3.28 |
3.5 |
4.02 |
2.5 |
3.33 |
1,1 |
17 |
0.02 |
6.5 |
6.57 |
7.25 |
8.04 |
5.25 |
6.67 |
2,5 |
18 |
0.03 |
9.25 |
9.85 |
10.5 |
12.05 |
7.75 |
10.00 |
3,7 |
19 |
0.04 |
12.25 |
13.14 |
14.25 |
16.07 |
10.25 |
13.33 |
5 |
20 |
0.05 |
15 |
16.42 |
17.75 |
20.09 |
12.75 |
16.67 |
6,2 |
21 |
0.06 |
18.25 |
19.71 |
21.25 |
24.11 |
15.25 |
20.00 |
7,5 |
22 |
0.07 |
21 |
22.99 |
24.5 |
28.13 |
17.75 |
23.33 |
8,5 |
23 |
0.08 |
24 |
26.28 |
28 |
32.14 |
20 |
26.67 |
9,9 |
24 |
0.09 |
26.75 |
29.56 |
31 |
36.16 |
22.5 |
30.00 |
10,9 |
25 |
0.1 |
29.5 |
32.85 |
34.5 |
40.18 |
25 |
33.33 |
12,1 |
26 |
0.11 |
32 |
36.13 |
37.75 |
44.20 |
27.25 |
36.67 |
13,2 |
27 |
0.12 |
35 |
39.42 |
41 |
48.21 |
29.75 |
40.00 |
14,5 |
28 |
0.13 |
37.5 |
42.70 |
44 |
52.23 |
32 |
43.33 |
15,5 |
29 |
0.14 |
40.25 |
45.99 |
47.25 |
56.25 |
34.5 |
46.66 |
16,8 |
30 |
0.15 |
42.75 |
49.27 |
50 |
60.27 |
36.75 |
50.00 |
17,9 |
gdzie: I - prąd pomierzony w trakcie wykonywania ćwiczenia;
Iob - prąd teoretyczny wyliczony wg zależności z punktu 6.
5. Wykresy.
5.1. Charakterystyka I(DR1/R1) dla pierwszego przypadku (R1 = 1500 W, R2 = 500 W, R3 = 150 W,
R4 = 50 W).
5.2. Charakterystyka I(DR1/R1) dla drugiego przypadku (R1 = 1500 W, R2 = 1500 W, R3 = 500 W,
R4 = 50 W).
5.3. Charakterystyka I(DR1/R1) dla trzeciego przypadku (R1 = 1500 W, R2 = 3000 W, R3 = 1500 W,
R4 = 3000 W).
6. Sposób prowadzenia obliczeń.
Prąd Iob, nazywany dalej przez I, wyznaczono teoretycznie korzystając ze wzorów wyprowadzonych w oparciu o metodę schematów zastępczych Milsztejna. Prąd przy zmianie rezystancji tylko w jednej gałęzi możemy wyrazić:
Przy czym:
U - napięcie zasilające mostek,
Rg - opór rezystancji ograniczającej wraz z rezystancją amperomierza.
Przy pomiarach posługiwano się mikroamperomierzem, który na używanym zakresie 75 mA posiadał spadek napięcia 260 mV. Pozwoliło to obliczyć jego rezystancję, która wynosiła 3467 W. Wszstkie pomiary wykonano przy 6 V napięcia zasilania oraz bez rezystora ograniczającego.
7. Wnioski.
Na podstawie pomiarów zostały wykreślone charakterystyki zależności prądu I od zmian rezystancji w wybranej gałęzi, I(DR1/R1).
Porównując otrzymane wyniki (z pomiarów rzeczywistych) z wynikami obliczonymi możemy stwierdzić że przy niewielkich zmianach rezystancji np. R1 o niewielką DR1 i stałej wartości napięcia zasilającego mostek (np. 6V), zmiana prądu w gałęzi miernika (wskaźnika równowagi) jest z pewnym przybliżeniem liniową funkcją zmiany rezystancji. Zauważamy, że im mniejsze są zmiany rezystancji tym bardziej charakterystyka rzeczywista jest zbieżna z charakterystyką wykreśloną na podstawie obliczeń teoretycznych. Sytuacja taka jest bardzo korzystna z punktu widzenia metrologii.
Wykorzystując takie właściwości mostka niezrównoważonego możemy budować układy do pomiaru wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi. Najczęściej jako gałęzie mostka stosuje się termistory wykorzystując mostki do pomiaru temperatury lub tensometry wykorzystując mostki do pomiaru odkształcenia.
Na podstawie wykonanych pomiarów można dodatkowo stwierdzić, iż najbardziej zbieżną charakterystykę prądu zmierzonego i teoretycznego otrzymaliśmy dla przypadku drugiego, w którym zwłaszcza dla ujemnych odchyleń wartości R1 niemalże idealnie pokrywają się te dwie wartości prądów.
R5
R1
R2
mA
R4
R3
V
Zasilacz
U = 6 V
Iob
I
Iob
I
I
Iob