1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie kompensacyjnej metody pomiaru napięć i zasady pracy kompensacyjnych przetworników A/C ze szczególnym zwróceniem uwagi na źródła błędów (wymagania stawiane wzorcom napięcia, komparatorom)

II.Program:

1. Sprawdzanie liniowej zależności napięcia od obciążenia w przedziale od 0 do1000V.

Zakres 0,1 - 1 Ω
Nr	Ω	Uwz	Ux
1	0,1	0,001	0,0009
2	0,7	0,007	0,0069

Zakres 1-10 Ω
Nr	Ω	Uwz	Ux
1	1	0,1	0,0099
2	2	0,02	0,02
3	3	0,03	0,03
4	4	0,04	0,04
5	5	0,05	0,05
6	6	0,06	0,06
7	7	0,07	0,07
8	8	0,08	0,0801
9	9	0,09	0,0901
10	10	0,1	0,1001

Zakres 10-100 Ω
Nr	Ω	Uwz	Ux
1	10	0,1	0,1001
2	15	0,15	0,1502
3	20	0,2	0,2003
4	25	0,25	0,2503
5	30	0,30	0,3004
6	35	0,35	0,3505
7	40	0,40	0,4006
8	45	0,45	0,4507
9	50	0,50	0,5008
10	55	0,55	0,5509
11	60	0,60	0,6009
12	65	0,65	0,651
13	70	0,70	0,7011
14	75	0,75	0,7512
15	80	0,80	0,8013
16	85	0,85	0,8513
17	90	0,90	0,9015
18	95	0,95	0,9515
19	100	1	1,0016

Zakres 100-1000 Ω
Nr	Ω	Uwz	Ux
1	100	1	0,997
2	200	2	1,999
3	300	3	3,001
4	400	4	4,002
5	500	5	5,004
6	600	6	6,006
7	700	7	7,007
8	800	8	8,009
9	900	9	9,011
10	1000	10	10,012

Zależnośc U(R)

2. Wyznaczanie charakterystyki przetwarzania komparatora analogowego U_wyj=f(E_x-E_w) dla napięcia U .

Czułość 500
Nr.	R	Rx	Ux	Uwz - Ux	Wychylenie
		[Ω]	[Ω]	[V]	[V]	[dz]
9	-500	608,8	6,088	-0,434	-40
8	-450	613,9	6,139	-0,383	-34
7	-400	618,7	6,187	-0,335	-30
6	-350	623,8	6,238	-0,284	-25
5	-300	628,5	6,285	-0,237	-21
4	-250	633,3	6,333	-0,189	-13
3	-200	638,1	6,381	-0,141	-13
2	-150	642,8	6,428	-0,094	-9
1	-100	647,5	6,475	-0,047	-6
	Uwz = 652,2
1	100	656,9	6,569	0,047	6
2	150	661,7	6,617	0,095	9
3	200	666,5	6,665	0,143	11
4	250	671,2	6,712	0,19	14
5	300	676,3	6,763	0,241	16
6	350	681,5	6,815	0,293	18
7	400	686,2	6,862	0,34	20
8	450	690,1	6,901	0,379	22
9	500	696,7	6,967	0,445	24

Czułośc 50
Nr.	R	Rx		Ux		Uwz - Ux	Wychylenie
		[Ω]	[Ω]		[V]		[V]	[dz]
10	-100	642,7		6,427		-0,095	-67
9	-90	643,2		6,432		-0,09	-60
8	-80	644,6		6,446		-0,076	-53
7	-70	645,3		6,453		-0,069	-48
6	-60	646,5		6,465		-0,057	-41
5	-50	647,6		6,476		-0,076	-34
4	-40	648,5		6,485		-0,037	-26
3	-30	649,5		6,495		-0,057	-18
2	-20	650,4		6,504		-0,018	-12
1	-10	651,3		6,513		-0,009	-6
	Uwz = 652,2
1	10	653,3		6,533		0,011	6
2	20	654,2		6,542		0,02	12
3	30	655,4		6,554		0,032	18
4	40	656,2		6,562		0,040	26
5	50	657,5		6,575		0,053	34
6	60	658,3		6,583		0,061	41
7	70	659,2		6,592		0,07	48
8	80	660,3		6,603		0,080	53
9	90	661,4		6,614		0,092	60
10	100	662,3		6,623		0,101	67
Czułośc 5
Nr.	R		Rx		Ux	Uwz - Ux		Wychylenie
		[Ω]		[Ω]		[V]	[V]		[dz]
10	-10		651,2		6,512	-0,01		-80
9	-9		651,3		6,513	-0,009		-72
8	-8		651,4		6,514	-0,008		-64
7	-7		651,5		6,515	-0,007		-56
6	-6		651,6		6,516	-0,006		-48
5	-5		651,7		6,517	-0,005		-38
4	-4		651,8		6,518	-0,004		-31
3	-3		651,9		6,519	-0,003		-22
2	-2		652,0		6,520	-0,002		-14
1	-1		652,1		6,521	-0,001		-6
	Uwz = 652,2
1	1		652,3		6,523	0,001		10
2	2		652,4		6,524	0,002		17
3	3		652,5		6,525	0,003		26
4	4		652,6		6,526	0,004		34
5	5		652,7		6,527	0,005		41
6	6		652,8		6,528	0,006		49
7	7		652,9		6,529	0,007		57
8	8		653,0		6,530	0,008		65
9	9		653,1		6,531	0,009		74
10	10		653,2		6,532	0,01		81

Wykres charakterystyki przetwarzania komparatora analogowego.

3.Pomiar napięcia stałego metodą kompensacji

Komparator analogowy

UW	R	ΔR	ΔUW	UX	ΔUX	UX ± ΔUX
[V]	[Ω]	[Ω]	[V]	[V]	[V]	[V]
10	1007,9	0,56	0,011	10,079	0,013	10,0790 ± 0,013
5	501,3	0,06	0,003	5,013	0,005	5 ,0130 ± 0,005
2	205,3	0,06	0,0016	2,053	0,004	2 ,053 ± 0,004
1,5	154,7	0,06	0,0014	1,547	0,003	1,547 ± 0,003
1,2	123,8	0,06	0,0012	1,238	0,003	1,238 ± 0,003
1	102,8	0,06	0,0011	1,028	0,003	1,028 ± 0,003
0,5	52,7	0,006	0,0003	0,527	0,002	0,527 ± 0,002
0,2	21	0,006	0,0002	0,21	0,002	0,210 ± 0,002
0,1	10,7	0,006	0,0001	0,107	0,002	0,107 ± 0,002

Komparator cyfrowy

UW	R	ΔR	ΔUW	UX	ΔUX	UX ± ΔUX
[V]	[Ω]	[Ω]	[V]	[V]	[V]	[V]
10	1006,8	0,56	0,011	10,068	0,013	10,068 ± 0,013
5	499,9	0,06	0,003	4,999	0,005	4,999 ± 0,005
2	205,1	0,06	0,0016	2,051	0,004	2 ,051 ± 0,004
1,5	154,8	0,06	0,0014	1,548	0,003	1,548 ± 0,003
1,2	123,6	0,06	0,0012	1,236	0,003	1,236 ± 0,003
1	102,8	0,06	0,0011	1,028	0,003	1,028 ± 0,003
0,5	52,5	0,006	0,0003	0,525	0,002	0,525 ± 0,002
0,2	20,7	0,006	0,0002	0,207	0,002	0,217 ± 0,002
0,1	10,7	0,006	0,0001	0,107	0,002	0,107 ± 0,002

Natężenie prądu wynosi: I = 0,01 A

Błąd natężenia prądu wynosi: ΔI = 0,000005A

Błąd rezystancji obliczyłem ze wzoru:

np. dla R =18,9 mamy:

ΔR=0,05*1/100+0,05*10/100+0.05*100/100=0,0555=0,6

Napięcie wyliczyłem ze wzoru:

E = IR

np.

E = 0,01 10,9 = 0,109 [V]

Błąd napięcia wyliczyłem metodą różniczki zupełnej:

ΔE = RΔI + ΔRI + niestabilność porównania(niestabilność porównania wynosi ±0,002V)

np.

ΔE = 10,90,000005 + 0,10,01+ 0,002 = 0,00305=0,003 [V]

III. Wnioski.

Wykonanie powyższego ćwiczenia polegało na zmierzeniu wartości rezystancji dekady, przy których następowała komparacja napięć. Na podstawie tych zaobserwowanych rezystancji można było bez problemu obliczyć napięcie, jakie powstawało na tych opornościach, ze wzoru :

U=I*R [V]

Komparator analogowy jest dokładniejszy przy pomiarach kompensacyjnych od cyfrowego, gdyż dobrze odzwierciedla stan porównania i - przy dostatecznie małym napięciu ziarna regulacji wzorca - pozwala dokładnie wykonać pomiary - komparator cyfrowy wskazuje tylko, czy napięcie wzorca jest mniejsze, czy większe równe od badanego, nie odzwierciedla wielkości różnicy, a czasem wpada w stan nieokreślony - słabo zapalają się obie diody na panelu czołowym.

Wyznaczona charakterystyka przetwarzania komparatora analogowego I0=f(Ew-Ex) jest linią prostą przechodzącą przez początek układu współrzędnych. Pokazuje ona, że dla Ew > Ex wskazówka wychyla się w prawą stronę, dla Ew < Ex w lewą i jest odzwierciedleniem zależności matematycznej równania prawa Ohma, tzn. przy stałym oporze w obwodzie zmiana napięcia powoduje proporcjonalną do niego zmianę prądu.

Pomiar napięcia metodą kompensacyjną nie zależy od rezystancji wewnętrznej źródeł, ponieważ zrównanie napięć wzorcowego i badanego powoduje zanik prądu w obwodzie, w wyniku czego praktycznie nie występuje spadek napięcia na rezystancjach wewnętrznych.

---