Łukasz Gałuszka

Nr ind.100749

Jacek Gwizdak

Nr ind.100803

KOMPENSACYJNA METODA POMIARU NAPIĘCIA

I JEJ ZASTOSOWANIE

W KOMPENSACYJNYM PRZETWORNIKU A/C

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie zasad pomiaru oraz źródeł błędów w pomiarze napięcia metodą kompensacyjną. Poznanie zasady działania przetworników A/C.

2. Wykaz przyrządów

1. Źródło napięcia wzorcowego ZD-1

E_W=R⋅10 mA

I=10 mA ±0,05%

Klasa R ×1 - kl 0,1

×10 - kl 0,05

×100 - kl 0,05

2. Źródło E_X

E_wyj = E_X[V]±10%

3. Oscyloskop

4. Przetwornik A/C typu PAC-1

3. Pomiar Ex metodą kompensacji z zastosowaniem źródła ZD-1

EX	R			R	ΔR	EW­	ΔEW	ΔIQ		ΔEQ­(max)	ΔEP	δEP
V	×100	×10	×1	Ω	Ω	V	V	μA	μA	V	V	%
10	10	0	9	1009,0	0,5	10,090	0,010	6	4	0,006	0,016	0,15
5	5	0	1	501,0	0,3	5,010	0,006	8	8	0,004	0,010	0,19
2	2	0	6	206,0	0,2	2,060	0,003	15	15	0,003	0,006	0,29
1,5	1	5	5	155,0	0,1	1,550	0,002	17	16	0,003	0,005	0,32
1,2	1	2	4	124,0	0,1	1,240	0,002	18	19	0,003	0,005	0,35
1	1	0	3	103,0	0,1	1,030	0,002	21	21	0,002	0,004	0,36
0,5	0	5	3	53,0	0,1	0,530	0,001	28	27	0,001	0,002	0,39

ΔI_Q- błąd nieczułości układu w [μA]

ΔE_Q -błąd nieczułości w [V]

ΔE_Q=ΔI_Q⋅R=6⋅10^-6[A]⋅1009[Ω]=0,006054 V

ΔR=100⋅10Ω⋅0,05/100+10⋅0Ω⋅0,05/100+1⋅9Ω⋅0,1/100=0,509Ω

mA±0,05%

Δ,⋅,⋅ m ,

E_Z - błąd zrównania; dla prawidłowego obwodu jest błędem nieczułości układu

ΔE_Q -błąd nieczułości

ΔE_P -błąd kompensacji; suma błędów wzorca i zrównania

ΔE_W - błąd wzorca napięcia

ΔE_P=ΔE_W+ΔE_Q

ΔE_W=1009[Ω]⋅0,000005[A]+0,01[A]⋅0,5[Ω]=0,010045 V

Ex = E_W ± (Ew + E_P)

10	=	( 10,090	±	0,016 )V
5	=	( 5,010	±	0,010 )V
2	=	( 2,060	±	0,006 )V
1,5	=	( 1,550	±	0,005 )V
1,2	=	( 1,240	±	0,005 )V
1	=	( 1,030	±	0,004 )V
0,5	=	( 0,530	±	0,002 )V

4. Wykres dla kompensacji dekadowej E_X =2V otrzymany na oscyloskopie z przetwornika A/C.

5. Sprawdzanie w której metodzie (dekadowej czy binarnej) szybciej dochodzi do kompensacji.

Ćwiczenie polegało na zliczeniu „kroków” które musiał wykonać przetwornik A/C aby dokonać kompensacji. Wyniki przedstawia tabela.

Lp	EX [V]	Sposób kompensacji	Ilość „kroków”
1	2	Dekadowo	13
2	2	Binarnie	8
3	1,5	Dekadowo	10
4	1,5	Binarnie	9
5	0,5	Dekadowo	7
6	0,5	Binarnie	9
7	0,2	Dekadowo	9
8	0,2	Binarnie	8

6. Wnioski

Metoda kompensacyjna pozwala zmierzyć napięcie poprzez porównanie jej ze znanym wzorcem. W ćwiczeniu pomiarów dokonano dla 7 wartości. Na błąd w tej metodzie składają się: błąd wzorca oraz błąd zrównania. Dla wykonanych pomiarów błędy ΔE_W jak i ΔE_Z malały wraz E_X. Jednak błąd względny δE_P rósł podczas gdy E_X malało. Wnioskować stąd można, że metoda kompensacyjna jest tym dokładniejsza im większe jest E_X . Otrzymane błędy względne są rzędu 0,5% a więc bardzo małe. Widać stąd, że metoda kompensacyjna pomiaru napięcia jest bardzo dokładna przez co została ona wykorzystana w przetwornikach A/C.

W drugiej części ćwiczenia obliczano ilość kroków do pełnej kompensacji. Ustalono, że ilość ta rośnie wraz ze wzrostem mierzonego napięcia i jest większa dla dekadowej kompensacji. Aby otrzymać dokładniejsze wyniki należałoby dokonać większej ilości pomiarów.

Przedstawiony wykres jedynie / obrazuje nam jak przebiega kompensacja w przetworniku A/C.

1

4

X

Y

---