Politechnika Wrocławska^™ we Wrocławiu
Paweł Proń	Wydział Elektroniki	kierunek: EiT
data wykonania ćwiczenia: 98-06-02	Grupa: I	rok akademicki: 97/98
Temat ćwiczenia: Kompensacyjna metoda pomiaru napięcia i jej zastosowanie w kompensacyjnych przetwornikach A/C.

I. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady pomiaru oraz źródeł błędów w pomiarze napięcia metodą bezpośredniego porównania z wzorcem oraz sposobu technicznej realizacji tej zasady, i zwrócenie uwagi, że zautomatyzowanie pomiaru tą metodą doprowadziło do powstania kompensacyjnych przetworników A/C.

II. Wykaz przyrządów.

• kompensator SFC 2211

• galwanometr N - 3152

• tłumik do galwanometru TG-1

• źródło napięcia E_x-1

• źródło napięcia wzorcowego typ ZB - 1

• źródło napięcia wzorcowego typ ZD - 1

• kompensacyjny przetwornik A/C typ PAC - 1

III. Wyniki pomiarów.

1. Pomiar E_x z zastosowaniem komparatora dwustanowego.

• schemat układu pomiarowego

• tabela wyników

Źródło	Ex [V]	R [	Ew [V]	Ew [V]	ZRÓWN [V]
ZB - 1	0,5	-	0,520	0,011	0,021
ZD - 1	0,5	52	0,520	0,001	0,011

• Przykłady obliczeń:

• dla ZB - 1

E_w =
[V]

E_w =

[V]

[V]

• dla ZD - 1

E_w =
[V]

E_w =

[A]

[A]

[
]

E_w =
=

[V]

2. Pomiar E_x z zastosowaniem galwanometru i tłumika.

• tabela wyników

tłumienie	ZB - 1			ZD - 1
K	Ex [V]	Ew [V]	Ew [V]	Ex [V]	R [	Ew [V]	Ew [V]
10000	0,5	1,010	0,012	0,5	148	1,480	0,002
1000	0,5	0,590	0,012	0,5	65	0,650	0,001
100	0,5	0,530	0,012	0,5	54	0,540	0,001
10	0,5	0,530	0,012	0,5	53	0,530	0,001

• obliczenia tak jak wyżej

• dla ZB - 1 , K = 10

[V]

- dla ZD - 1, K = 10

[V]

3. Kompensacyjny przetwornik A/C

• schemat przetwornika

• dla E_x = 05 V - E_w = 0,53 V

1. do przetwornika dołączono oscyloskop i obserwowano przebiegi napięć dla poszczególnych kompensacji

• kompensacja schodkowa - najdłuższy czas przetwarzania

• kompensacja dekadowa - pośredni czas przetwarzania

• kompensacja binarna - najkrótszy czas przetwarzania

IV . Wnioski

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z kompensacyjnymi metodami pomiaru napięcia. Do pomiarów zastosowano dwa rodzaje komparatorów: dwustanowy i analogowy (galwanometr). Ten drugi komparator miał dużą czułość i każda zmiana napięcia wzorcowego powodowała zmianę ustroju co zmniejszało błąd zrównania. Natomiast komparator dwustanowy, wskazywał tylko moment zrównania się napięcia wzorcowego z badanym, lecz nie określał jednoznacznie tej równości. Dla obu komparatorów dokładność była w podobnych granicach, czego powodem była zbyt mała możliwość regulacji napięcia wzorcowego. Na dokładność składały się, dokładność wzorca, oraz najmniejsza zmiana wartości regulowanego napięcia wzorcowego tzw. ziarno. Ziarno dla obu źródeł wynosiło 0,01 V, i było główną składową błędu zrównania. Okazało się również, że w tej metodzie pomiaru istotną rolę odgrywa rodzaj zastosowanego źródła. W przeprowadzonych pomiarach dokładność była większa dla źródła ZD - 1, niż dla źródła ZB - 1 o około 10 razy.

W ostatniej części ćwiczenia badany był automatyczny przetwornik A/C. Działa on podobnie jak poprzednie układy na zasadzie porównywania napięcia badanego z wzorcowym, którym było napięcie z przetwornika C/A. Układ ten miał możliwość stosowania kompensacji schodkowej, binarnej oraz dekadowej. Kompensacja schodkowa była najwolniejsza (podawane były coraz większe napięcia na wejście komparatora.(wzrost o stalą wartość), zaś kompensacja binarna była najszybsza (przedział napięcia dzielony jest na połowę, następnie wykrywane jest w której części mieści się napięcie mierzone, a następnie dodawana (do wartości bieżącej lub poprzedniego kroku - w zależności od tego w jakiej części przedziału napięcia wzorcowego mieści się napięcie mierzone) jest połowa napięcia przedziału, proces ten jest powtarzany aż do zrównania obu napięć. Podobną szybkość miała kompensacja dekadowa (jednak była ona wolniejsza niż kompensacja binarna) - działa ona na zasadzie podobnej do binarnej, z tym że tutaj była brana nie połowa napięcia przedziału, ale jakaś stała wartość napięcia wynikająca z podzielenia zakresu napięcia badanego na dekady. W ćwiczeniu obserwowano przebiegi przy pomocy oscyloskopu elektronicznego. Czas przetwarzania był dość krótki, jednak zauważalny dla ludzkiego oka. Przy większych napięciach było wyraźnie widać różnicę między poszczególnymi metodami przetwarzania.

Politechnika Wrocławska - Instytut Metrologii © 1998

- 4 -

---