Sprawozdanie

Laboratorium z podstawe elektrotechniki i elektroniki 2

Grupa numer 3: Data wykonania ćwiczenia: 09.10.2009 r.

Adrian Szwak

Filip Woźniak

1. Cel ćwiczenia

- pomiar napięcia stałego za pomocą przyrządów analogowych i cyfrowych

- określenie wpływu rezystancji wewnętrznej woltomierza i źródła na wynik pomiaru napięcie

2. Schemat układów pomiarowych

Legenda:

• E - SEM

• Rw - rezystancja wewnętrzna

• Rv - rezystancja woltomierza

• V - woltomierz

• Rx - rezystancja układu

• Ω - omomierz

3. Mierniki i parametry

- Woltomierz analogowy LM-3

- klasa: 0,5

- błąd pomiarowy 0,05%X + 0,01%Z

- Rv* = 1kΩ/V

- Multimetr cyfrowy V543

- błąd pomiarowy 0,05%X + 0,01%Z

- Rv = 10 MΩ

- Multimetr Metex

- błąd pomiarowy 0,15%X + 0,03%Z

4. Pomiary

4.1 Pomiar napięcia stałego woltomierzem analogowym LM-3

E= 4,5V

L.p.	αx	αx śr	Uz	α max	Cv	Ux	∆Ux	δUx	Ux±∆Ux	Rv
	[dz]	[dz]	[V]	[dz]	[V/dz]	[V]	[V]	[%]	[V]	[kΩ]
1	45,8
	45,7	45,8	7,5	75	0,1	4,577	0,038	0,82	4,577±0,038	7,5
	45,8
2	23
	23,1	23,0	15	75	0,2	4,607	0,075	1,63	4,607±0,075	15
	23
3	11,6
	11,7	11,6	30	75	0,4	4,65	0,15	3,22	4,65±0,15	30
	11,6

4.2 Pomiar napięcia stałego woltomierzem cyfrowym V543

L.p.	Ux	Uz	delta z	∆Ux	δUx	Ux+∆Ux
	[V]	[V]	[V]	[V]	[%]	[V]
1	4,502	10	0,001	0,0055	0,12	4,502±0,0055
2	4,50	100	0,01	0,015	0,32	4,50±0,015
3	4,5	1000	0,1	0,10	2,32	4,5±0,1

4.3 Wpływ rezystancji (woltomierz analogowy LM-3)

Uz = 3 V

α max = 75 działek

Cv = 0,04 V/dz

∆Ux = 0,015 V

Rw	αx	Ux	∆U met	p=-∆Umet	E=Ux+p	∆E	E±∆E
[kΩ]	[dz]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]
0	38,2	1,53	0	0	1,528	0,015	1,528±0,015
0,01	38	1,52	-0,0051	0,0051	1,525	0,015	1,525±0,015
0,1	37	1,48	-0,049	0,049	1,529	0,016	1,529±0,016
1	28,7	1,15	-0,38	0,38	1,531	0,020	1,531±0,020
10	8,9	0,36	-1,19	1,19	1,543	0,065	1,543±0,065
100	1,1	0,04	-1,47	1,47	1,51	0,52	1,51±0,52
1000	0,1	0,004	-1,33	1,33	1,34	5,02	1,34±5,02

Uz = 15 V

α max = 75 działek

Cv = 0,2 V/dz

∆Ux = 0,075 V

Rw	αx	Ux	∆U met	p=-∆Umet	E=Ux+p	∆E	E±∆E
[kΩ]	[dz]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]
0	61,1	12,2	0	0	12,220	0,075	12,22±0,075
0,01	61	12,2	-0,0081	0,0081	12,208	0,075	12,208±0,075
0,1	60,7	12,14	-0,081	0,081	12,221	0,076	12,221±0,076
1	57,2	11,44	-0,76	0,76	12,203	0,080	12,203±0,080
10	36,5	7,3	-4,9	4,9	12,17	0,13	12,17±0,13
100	8	1,6	-11	11	12,27	0,58	12,27±5,08
1000	0,9	0,18	-12	12	12,18	5,08	12,18±5,08

4.4 Wpływ rezystancji (woltomierz cyfrowy V543)

Uz = 10 V

Rv = 10 MΩ

Rw	Ux	∆Ux	∆Umet	p=-∆Umet	E=Ux+p	∆E	E±∆E
[kΩ]	V	V	V	V	V	V	V
0	1,506	0,076	0	0	1,506	0,076	1,506±0,076
0,01	1,505	0,076	-0,000015	0,000015	1,505	0,076	1,505±0,076
0,1	1,505	0,076	-0,00015	0,00015	1,505	0,076	1,505±0,076
1	1,505	0,076	-0,0015	0,0015	1,507	0,076	1,507±0,076
10	1,504	0,076	-0,015	0,015	1,519	0,077	1,519±0,077
100	1,491	0,076	-0,15	0,15	1,640	0,083	1,640±0,083
1000	1,367	0,069	-1,37	1,37	2,73	0,14	2,74±0,14

Rw	Ux	∆Ux	∆Umet	p=-∆Umet	E=Ux+p	∆E	E±∆E
[kΩ]	V	V	V	V	V	V	V
0	11,98	0,60	0	0	11,98	0,60	11,98±0,6
0,01	11,98	0,60	-0,00012	0,00012	11,98	0,60	11,98±0,6
0,1	11,97	0,60	-0,0012	0,0012	11,97	0,60	11,97±0,6
1	11,96	0,60	-0,012	0,012	11,97	0,60	11,97±0,6
10	11,86	0,59	-0,12	0,12	11,98	0,60	11,98±0,6
100	11,86	0,59	-1,19	1,19	13,05	0,65	13,05±0,65
1000	10,86	0,54	-11	11	21,72	1,09	21,72±1,09

4.5 Wzorzec rezystancji

L.p.	Rw	∆Rw	Rd	∆Rd
1	9865	17,7975	9875,4	50,05
2	6533	12,7995	6537,4	33,39
3	4823	10,2345	4826,3	24,85

Przy każdym pomiarze niepewności wokół wartości wzorca mają część wspólną.

5. Wnioski

Naszym pierwszym zadaniem było zmierzenie napięcia stałego przy pomocy mierników analogowych i cyfrowych. Na pierwszy rzut oka widać, że mierniki cyfrowe są dokładniejsze niż analogowe (precyzyjniej mierzą znaną wartość E). Drugim wnioskiem, który można wysnuć to ten, że wraz ze wzrostem zakresu dokładność pomiarów spada, jednak tego można było się spodziewać. W mierniku analogowym błąd przy najniższym mierzonym zakresie jest 4 krotnie mniejszy niż ten przy największym. W mierniku cyfrowym różnica jest jeszcze większa: przy 1000 V zakresu błąd jest niemal 20-krotnie większy niż przy zakresie 10 V. Jasno wynika, że trzeba dobierać niższe zakresy - by wyniki były dokładniejsze.

Kolejnym zadaniem było zbadanie wpływu rezystancji wewnętrznej na wynik pomiaru. Przy zerowej rezystancji wewnętrznej oraz przy niskich wartościach tejże wynik oraz niepewności niewiele od siebie odbiegają. W mierniku analogowym przy 10 kΩ wynik odstaję od tych przy niższych rezystancjach, błąd zwiększył ponad 3-krotnie. Przy 100 kΩ zachwiania są jeszcze większe, natomiast przy 1 MΩ moim zdaniem pomiar nie ma kompletnie sensu, gdyż przy niskim napięciu błąd jest wyższy niż wartość jaką otrzymaliśmy. W mierniku cyfrowym jest podobnie jednak zachwiania następują przy stopniu wyżej (100 kΩ).

Na końcu zajęć mieliśmy zmierzyć omomierzem cyfrowym wartość rezystancji nastawionej na dekadzie. Zgodnie z instrukcją z pomiarów i obliczenia błędów wyszło mi, że niepewności wokół wartości wzorca: nastawionej i zmierzonej mają część wspólną.

---