LABORATORIUM MIERNICTWA WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH

Sprawozdanie

Wykonał: Marcin Szczupak gr.33 zespół 13 17 XII 2004

Nr ćwiczenia. 10

TEMAT ĆWICZENIA: ZASTOSOWANIE OSCYLOSKOPU ANALOGOWEGO I

CYFROWEGO .

PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Pomiar częstotliwości generatora GB z wykorzystaniem rozciągu sinusoidalnego

Schemat układu pomiarowego

Wykaz przyrządów:

GW- wzorcowy generator dekadowy RC typ PW-9

GB- badany generator dekadowy RC typ PW-9

O -oscyloskop cyfrowy HP

Po ustawieniu odpowiednich warunków pomiaru uzyskaliśmy na ekranie figury Lissajous.

Warunki kolejnych pomiarów przedstawia poniższa tabelka:

fw	Hz	600	900	400	900
fx/fw		1/1	2/3	3/2	1/3
fx	Hz	600	600	600	300

Oscylogramy otrzymanych figur Lissajous wraz z opisem układu współrzędnych przedstawia rysunek 1

Omówienie wyników pomiaru znajduje się we wnioskach.

2. Pomiar różnicy częstotliwości generatorów GW i GB.

Posługując się układem pomiarowym jak w punkcie 1 i ustalając warunki wg instrukcji

(tj. taka sama częstotliwość na obu generatorach i wartość dostrojenia równa 0 ) uzyskaliśmy obraz obracającej się elipsy. Mierząc czas trwania k = 10 pełnych obrotów elipsy mogliśmy obliczyć różnicę częstotliwości generatorów Δf.

Wynik pomiaru zamieszczony jest w poniższej tabelce.

Δt	s	231,69
Δf	Hz	0,04316

Obliczenia Δf

0,04316 Hz

3. Pomiar kąta przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem na wejściu i wyjściu

przesuwnika fazowego.

W celu przeprowadzenia pomiarów zestawiliśmy układ pomiarowy wg poniższego rysunku.

Wykaz przyrządów

G- generator RC typ PO-18, WY II,

O - oscyloskop cyfrowy HP

C - kondensator 4-dekadowy typ DK5

R - rezystor 4-dekadowy

Tr - transformator

Posługując się powyższym układem wyznaczyliśmy przesunięcie fazowe czterema metodami:

1. teoretyczną
   ;

2. obliczoną na podstawie oscylogramu elipsy
   ;

3. obliczoną na podstawie oscylogramu obu przebiegów
   ;

Ad a) Wartości poszczególnych parametrów odczytaliśmy z nastaw przyrządów

f = 100 Hz stąd ω = 628,318 / s , C = 0,01 μF , R = 37,4 kΩ

0,4616 [rad] = 26,45˚

Ad b) Korzystając z otrzymanego oscylogramu rys.2 wyznaczyliśmy parametry:

= 6,85 V X = 14,15 V

0,5053 [rad] = 28,95˚

Ad c) W oparciu o otrzymane przebiegi wejścia i wyjścia odczytaliśmy z oscyloskopu

parametry X = T =7 ms oraz ΔX = Δt =2,68 ms

68,91˚

Zestawienie wyników :

26,45˚

28,95˚

68,91˚

4. Wyznaczanie charakterystyk napięciowo-prądowych diod prostowniczych i

stabilizacyjnych za pomocą oscyloskopu.

Do przeprowadzenia pomiarów posłużyliśmy się układem zestawionym wg poniższego rysunku.

Wykaz przyrządów

G - generator RC typ PO-18

D - dioda półprzewodnikowa

R - rezystor 100 Ω

O - oscyloskop cyfrowy HP

Tr - transformator separujący

Charakterystyki poszczególnych diod przedstawiają rysunki:

a) dioda prostownicza rys. 3a ;

2. dioda Zenera (stabilizująca) rys. 3b ;

5 . Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej obwodu rezonansu równoległego.

Schemat układu pomiarowego.

Wykaz przyrządów

O - oscyloskop typ STD-501 XY,

G - generator funkcyjny typ PO

K - układ rezonansu równoległego

i prostowania szczytowego

Obrazy charakterystyk rezonansowych oraz napięć UG , UR otrzymanych na ekranie oscyloskopu przedstawiają rysunki: rys. 4a (rezonans) , rys. 4b (UG) , rys. 4c (UR) .

6. Wnioski.

1.Pomiar częstotliwości generatora GB z wykorzystaniem rozciągu sinusoidalnego.

Celem przeprowadzonego przez nas badania było porównanie częstotliwości

wzorcowej z częstotliwością mierzoną . Gdy częstotliwość mierzona była wielokrotnością lub podwielokrotnością częstotliwości wzorcowej otrzymywaliśmy na ekranie oscyloskopu figury Lissajous. Łatwo mogliśmy zauważyć, że ich kształt zmienia się wraz ze zmianą stosunku częstotliwości badanej do częstotliwości wzorcowej. Można więc za jej pomocą określać jaka jest częstotliwość mierzona, znając częstotliwość wzorcową oraz kształt otrzymanej figury. Mankamentem tej metody jest dość zależność pomiaru od dokładności generatora wzorcowego oraz ograniczenie wielkości mierzonych do wielokrotności częstotliwości wzorcowej. Zwykle za pomocą tej metody porównuje się zazwyczaj przebiegi

sinusoidalne o ile stosunek częstotliwości jest nie większy od 10. Wynika to z tego że przy wyższych stosunkach bardzo trudno jest je zaobserwować ze względu na bardzo szybkie zmiany ich kształtu.

2.Pomiar różnicy częstotliwości generatorów GW i GB.

Różnica w częstotliwości obu generatorów objawiała się obrotami figury Lissajous. Im ta różnica większa tym obroty szybsze. Ustawiliśmy częstotliwość generatorów na tym samym poziomie a dostrojenie obu generatorów na poziomie 0, dzięki czemu mogliśmy porównać częstotliwości generowane przez te generatory. Otrzymany wynik jest bardzo niewielki wynosi zaledwie 0,043 Hz co w porównaniu z generowaną częstotliwością 600 Hz, jest wartością pomijalnie małą.

3.Pomiar kąta przesunięcia fazowego pomiędzy napięciem na wejściu i wyjściu przesównika fazowego.

Posługując się oscyloskopem elektronicznym mogliśmy w łatwy sposób zaobserwować przesunięcie fazowe zarówno w rozciągu sinusoidalnym (figura Lissajous) jak i rozciągu liniowym. Pozwoliło nam to porównać kąty przesunięcia otrzymane trzema metodami. Łatwo widać że kąt teoretyczny różni się niewiele (10%) od kąta otrzymanego z figury Lissajous. Kąt otrzymany na podstawie obu przebiegów (rozciąg liniowy) odbiega znacznie od wyznaczonego poprzednimi metodami. Wynika to najprawdopodobniej z błędnego odczytu poszczególnych parametrów, sądzę że zamiast długości całego okresu zmierzyliśmy tylko pół , stąd taka duża rozbieżność. Prawdziwą wartością kąta wyznaczonego trzecią metodą byłoby 34,5 ˚ , co nie różni się tak bardzo od poprzednich kątów.

4.Wyznaczanie charakterystyk napięciowo-prądowych diod prostowniczych i stabilizacyjnych za pomocą oscyloskopu.

Dzięki oscyloskopowi mogliśmy bezpośrednio zaobserwować charakterystykę obu diod a korzystając funkcji coursor wyznaczyć charakterystyczne wartości napięć obydwu elementów elektronicznych. Wartości te pokrywają się z rzeczywistymi wartościami tych parametrów, niewielkie różnice mogą wynikać, z błędnego odczytu lub błędu dyskretyzacji.

5. Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej obwodu rezonansu równoległego.

Otrzymana charakterystyka rezonansowa U=f(f) pokazuje wyraźny wzrost napięcia dla charakterystycznej częstotliwości (rezonansowej). Porównując przebieg napięcia na wejściu i wyjściu zauważamy że układ zwiększa amplitudę sygnału wraz ze wzrostem częstotliwości sygnały o niższych częstotliwościach są tłumione.

---