LABORATORIUM PODSTAW MIERNICTWA		Sprawozdanie z ćwiczenia nr 6
				Temat: Badanie woltomierza z podwójnym całkowaniem.
Nazwisko i imię	Podpis	Ocena	Rok akademicki 2006/07	Ćwiczenie wykonano 22-11-2006
1. Kamiński Rafał
2. Kowalczyk Jan					Grupa: AiR 5/1
3. Bysko Szymon						Sprawozdanie oddano ………………………..
4.
5.					Sekcja 3	Signum prowadzącego …………………………..
6.

1. Cel ćwiczenia.

Ćwiczenie miało na celu zapoznanie nas z budową, własnościami i zasadą działania woltomierza z podwójnym całkowaniem.

2. Opis stanowiska pomiarowego.

Na naszym stanowisku pomiarowym znajdował się woltomierz cyfrowy z przetwornikiem z podwójnym całkowaniem, generator napięcia przemiennego oraz oscyloskop.

Przedstawmy teraz schemat blokowy badanego woltomierza.

3. Wpływ zakłóceń na przebiegi napięcia.

1. Zakłócenie o wartości 25 [Hz].

Obraz na oscyloskopie zrobiony przy pomocy aparatu fotograficznego:

Widok ze zdjęcia jest niedokładny, dlatego przedstawiamy obraz na dodatkowych wykresach.

• Zakłócenie o wartości 75 [Hz]

Obraz na oscyloskopie zrobiony przy pomocy aparatu fotograficznego:

• Zakłócenie o wartości H= 50 [Hz]

Obraz na oscyloskopie zrobiony przy pomocy aparatu fotograficznego:

Kilka wniosków, które nasuwają się po obejrzeniu przedstawionych przebiegów.

Dla częstotliwości 25 Hz jak i 75 Hz widać to ,że wprowadzają one do pomiaru błędy - dla tych samych wartości składowych otrzymywaliśmy różne wartości zmierzonego napięcia ( w okresie czasu 1 wartości napięcia były inne niż w czasie 2). Spowodowane jest to tym, że okres wejściowego napięcia jest różny od okresu całkowania.

Natomiast sprawa ma się całkiem inaczej dla częstotliwości 50 Hz i jej wielokrotności, czyli 100, 150 itd. Mimo, iż wprowadzają zniekształcenie na scałkowany przebieg nie są powodem powstania błędów - wskazywana przez woltomierz wartość praktycznie się nie zmienia. ( dla okresu czasu 1 i 2 przebiegi były takie same i wartości napięcia również). Wynika to z właściwości integratora, a mianowicie z tego, że całka po pełnym okresie z sinusoidy jest zawsze równa 0.

4. Przebiegi napięcia w punktach charakterystycznych.

• Przebiegi w punktach (1) oraz (4).

• Przebiegi w punktach (1) oraz (3).

• Przebiegi w punktach (3) oraz (4).

Sygnał w punkcie (1) jest sygnałem z generatora. Sygnał (3) z układu formującego impuls. Sygnał (4) pochodzi z licznika.

Układ formujący przekształca prostokątny sygnał z generatora na ciąg impulsów o takiej samej częstotliwości - 500kHz. Przy każdym okresie pracy generatora układ formuje impuls natomiast licznik pobiera impulsy z generatora i je zlicza. Widać to na ostatnim wykresie na którym można zaobserwować impulsy które przekształciły się w tzw. „mgiełkę”.

• Przebiegi w punktach (4) oraz (10).

• Przebiegi w punktach (2) oraz (10)

• Przebiegi w punktach (2) oraz (4)

(2) sygnał na bramce sterującej blokiem cyfrowym, (4) sygnał pochodzący z licznika, (10) napięcie na wyjściu integratora.

Dla punktów (4) oraz (10) można zauważyć mgiełkę, czyli impulsy licznika przez czas całkowania na wyjściu integratora.

Dla punktów (2) oraz (10) Czas całkowania napięcia wejściowego jest zawsze stały - określony za pomocą licznika, dlatego też dla różnych wartości napięć wejściowych otrzymujemy różne nachylenie prostej na wyjściu integratora (tym większe nachylenie im większe napięcie mierzone). Napięcie wzorcowe ma zawsze wartość stałą, co daje przy jego całkowaniu zawsze stałe nachylenie prostej na wyjściu integratora. Można powiedzieć, że pomiar napięcia woltomierzem z podwójnym całkowaniem sprowadza się do pomiaru czasu - czas, po jakim zostanie osiągnięta wartość zero zależy od wartości mierzonego napięcia. Bramka jest otwarta przez cały czas pomiaru, przepuszczając impulsy z generatora na wejście licznika.

Dla punktów (2) oraz (4) można zauważyć ze impulsy są zliczane wtedy i tylko wtedy, gdy bramka jest otwarta. W innym przypadku impulsy nie są zliczane.

5. Wnioski

Woltomierz, który badaliśmy to woltomierz wykorzystujący przetwornik z podwójnym całkowaniem. Przetwornik w nim zastosowany ma bardzo długi czas przetwarzania który podwaja się z każdym bitem rozdzielczości natomiast rozdzielczość jest związana z pojemnością licznika impulsów.

W czasie, gdy na wejście podawane jest jakieś napięcie mierzone, następuje otwarcie bramki oraz rozpoczęcie zliczania impulsów z generatora przez licznik. Zmniejszenie badanego napięcia powoduje zmniejszenie czasu otwarcia bramki.

Gdyby pojemność naszego licznika nie była stała moglibyśmy ustawiając ją wpływać na tłumienie zakłóceń sygnałów o różnych częstotliwościach. W naszym przypadku dobrze tłumione są tylko zakłócenia o częstotliwościach będących krotnością 50 Hz czyli częstotliwości sieciowej.

Politechnika Śląska w Gliwicach

Instytut Automatyki

Zakład Systemów Pomiarowych

---