INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Laboratorium Systemów Elektronicznych 1
Sprawozdanie 3
Temat: Pomiary napięcia i prądu stałego
Grupa: E2X1N1

Wykaz przedmiotów znajdujących się na stanowisku:

Lp.	Nazwa przyrządu	Typ	Producent
1.	Zasilacz	ZT-980-2	UNITRA
2.	Generator RC	PO-20	Zopan
3.	Oscyloskop analogowy	EAS-200S	ESCORT
4.	Multimetr analogowy	V640	Meratronik
5.	Multimetr cyfrowy	DM3052	RIGOL
6.	Generator cyfrowy	DF1410	NDN

Zestawienie parametrów wykorzystywanych przyrządów pomiarowych

Lp.	Nazwa i typ przyrządu	Funkcja pomiarowa	Nazwa parametru	Wartość parametru przyrządu
				1; 3; 5
1	Zasilacz stabilizowany		Zakresy pomiarowe	Napięciowe
				0-20 V
2	Multimetr analogowy	U „-„	Zakresy pomiarowe	1000V; 300V; 100V; 30V; 10V
				3V; 1V; 0,3V; 0,1V; 0,03V
			Rwew	0,6 kΩ - 6000 kΩ
			Klasa dokładności	1
		I „-„	Zakresy pomiarowe	10A; 3A; 1A; 0,3A; 0,1A
				30mA; 10mA; 3mA; 1mA;
				0,3mA; 0,1mA; 50µA
			Klasa dokładności	1
3	Multimetr cyfrowy	U „-„	Zakresy pomiarowe	1000V; 100V; 10V; 1V; 100mV
			Błąd podstawowy	100mV, 1V: ±0,1% wm± 0,05% wz
				10V, 100V, 1000V: ±0,2% wm± 0,05% wz
			Rwew	10 MΩ
		I „-„	Zakresy pomiarowe	1A; 100mA; 10mA; 1mA; 100µA
			Błąd podstawowy	±0,5% wm± 0,05% wz
4	Rezystor dekadowy		Zakres rezystancji	0 Ω - 111111,1Ω
			Dekada x	10k
			Klasa dekady	0,05%

1. Pomiar napięcia stałego woltomierzem analogowym i cyfrowym.

UmC	∆gUC	UC=UmC±∆gUC	UmA	∆gUA	UA=UmA±∆gUA
V	V	(…………)V	V	V	(…………)V
0,478	0,001	0,478±0,001	0,48	0,01	0,48± 0,01
0,950	0,006	0,950±0,006	0,95	0,03	0,95± 0,03
2,028	0,009	2,028±0,009	2	0,03	2,00± 0,03
7,105	0,019	7,105±0,019	7	0,1	7,0 ± 0,1

Przykładowe obliczenia:

$$\mathbf{}_{g}U_{A} = \frac{kl*zakr.}{100} = \frac{1*1}{100} = 0,01$$

Do 1V: _gU_C = 0, 1%*0, 478 +  0, 05%*1 = 0, 001

Powyżej 1V:_gU_C = 0, 2%*2, 028 +  0, 05%*10 = 0, 009

UNA	Uwejściowe	UmA=α*CV	ΔgUA	δ%UmA
V	V	V	V	%
1 Cv=0,02	0,25	0,24	0,010	4,16
	0,50	0,44	0,010	2,27
	0,75	0,68	0,010	1,47
	1,00	0,92	0,010	1
3 Cv=0,05	0,25	0,175	0,030	17
	1,00	0,95	0,030	3,1
	2,50	2,55	0,030	1,1
	3,00	2,975	0,030	1
10 Cv=0,20	0,25	0,2	0,100	50
	1,00	0,9	0,100	11,1
	6,00	6	0,100	1,6
	8,00	8	0,100	1,2

Przykładowe obliczenia:

U_mA=α*C_V=12*0,02=0,24

$$\mathbf{}_{g}U_{A} = \frac{kl*zakr.}{100} = \frac{1*1}{100} = 0,01$$

$$\delta_{\%}U_{A} = \frac{\Delta_{g}U_{A}}{U_{\text{mA}}}*100\% = \frac{0,01}{0,24}*100\% = 4,16\%$$

Wnioski:

Z powyższego wykresu możemy wywnioskować, że błąd graniczny spada proporcjonalnie do napięcia, a najmniejszy jest przy ustawionej wartości nominalnej napięcia.

UNC	Uwejściowe	UmC	ΔgUC	δ%UmC
V	V	V	V	%
1	0,25	0,204	0,000708	0,34
	0,5	0,413	0,000913	0,22
	0,75	0,711	0,001211	0,17
	1,0	0,920	0,00142	0,15
10	0,25	0,181	0,00536	2,96
	1,0	0,922	0,00684	0,74
	6,0	6,102	0,01720	0,28
	8,0	8,157	0,02131	0,26

Przykładowe obliczenia:

_gU_C = 0, 1%*0, 204 +  0, 05%*1 = 0, 000708

$$\delta_{\%}U_{A} = \frac{\Delta_{g}U_{C}}{U_{\text{mC}}}*100\% = \frac{0,000708}{0,204}*100\% = 0,34\%$$

1. Pomiar napięcia stałego woltomierzem analogowym i cyfrowym.

Izasilacza	R	INC	ImC	INA	αmax	α	CA	ImA= α *CA
mA	Ω	mA	mA	mA	dz	dz	mA/dz	mA
5	400	10	4,79	10	50	24	0,2	4,8
10	200	10	9,03	10	50	45	0,2	9
15	133	100	14,77	30	60	29	0,5	14,5
20	100	100	19,40	30	60	38	0,5	19

Przykładowe obliczenia:

I_mA=α *C_A=24*0,2=4,8 mA

ImC	ΔgIC	IC=ImC±ΔgIC	ImA	ΔgIA	IA=ImA± ΔgIA
mA	mA	(………..) mA	mA	mA	(………..) mA
4,79	0,52	4,79±0,52	4,8	0,1	4,8 ±0,1
9,03	0,55	9,03±0,55	9	0,1	9,0 ±0,1
14,77	0,57	14,77±0,57	14,5	0,3	14,5 ± 0,3
19,40	0,59	19,40±0,59	19	0,3	19,0 ± 0,3

Przykładowe obliczenia:

$$\mathbf{}_{g}I_{A} = \frac{kl*zakr.}{100} = \frac{1*10}{100} = 0,1$$

_gI_C = 0, 5%*100 +  0, 5%*4, 79 = 0, 52

INA	Izasilacza	R	ImA= α*CA	ΔgIA	δ%ImA
mA	mA	Ω	mA	mA	%
10	2,5	800	2,6	0,1	3,84
	5,0	400	5	0,1	2
	7,5	266	7,4	0,1	1,35
	10,0	200	9,6	0,1	1
30	5,0	400	5,1	0,3	5,88
	10,0	200	10,1	0,3	3
	20,0	100	19,5	0,3	1,5
	25,0	80	24,4	0,3	1,23
100	10,0	200	10,2	1	9,8
	20,0	100	20	1	5
	30,0	66,6	30,5	1	3,28
	35,0	57	36	1	2,78

Przykładowe obliczenia:

$$\mathbf{}_{g}U_{A} = \frac{kl*zakr.}{100} = \frac{1*10}{100} = 0,1$$

$$\delta_{\%}I_{\text{mA}} = \frac{\Delta_{g}I_{A}}{U_{\text{mA}}}*100\% = \frac{0,1}{2,6}*100\% = 3,84\%$$

Wnioski:

Błąd graniczny spada proporcjonalnie do wartości natężenia prądu. Tak duże błędy spowodowane są tym, że mierzyliśmy bardzo małe prądy na ustawionych dużych zakresach, co najbardziej widać na natężeniu 2,5mA na ustawionym zakresie 100mA (prawie 10%).

INC	Izasilacza	R	ImC	ΔgIC	δ%ImC
mA	mA	Ω	mA	mA	%
10	2,5	800	2,51	0,0176	0,7
	5,0	400	4,92	0,0296	0,6
	7,5	266	7,25	0,0413	0,57
	10,0	200	9,45	0,0523	0,55
100	10,0	200	10,14	0,1	1
	20,0	100	20,18	0,1509	0,75
	30,0	66,6	30,10	0,2005	0,67
	35,0	57	35,05	0,2253	0,64

Przykładowe obliczenia:

_gI_C = 0, 5%*2, 51 +  0, 05%*10 = 0, 0176

$$\delta_{\%}I_{\text{mC}} = \frac{\Delta_{g}I_{C}}{I_{\text{mC}}}*100\% = \frac{0,0176}{2,51}*100\% = 0,7\%$$

Wnioski:

Błąd graniczny spada proporcjonalnie do wartości mierzonego natężenia. W tym pomiarze błędy są niewielkie, dlatego że zakres był dobrze dobrany do wartości natężenia.

1. Wnioski

Woltomierz podłączamy równolegle do mierzonego elementu. Woltomierz jest tym lepszy, im większą ma rezystancję wewnętrzną (idealny R=∞).

Amperomierz podłączamy szeregowo do mierzonego elementu. Amperomierz jest tym lepszy, im mniejszą ma rezystancję wewnętrzną (idealny R=0).

Odczytywanie wyniku pomiaru z urządzeń analogowych polega na ustawieniu odpowiedniego zakresu (powinien być jak najmniejszy, tak aby maksymalnie zredukować błąd pomiaru), wyliczeniu wartości przypadającej na działkę, odczytaniu pomiaru (z dokładnością do ok 0,25 działki) i przemnożeniu ilości otrzymanych działek przez wartość przypadającą na 1 działkę. Błąd graniczny w przyrządach analogowych wyliczamy ze wzoru:

$$\mathbf{}_{g} = \frac{kl*zakr.}{100}$$

Natomiast dokładność pomiaru określamy za pomocą wzoru:

$\delta_{\%} = \frac{\Delta_{g}}{U_{m}}*100\%$.

Natomiast odczytywanie wyniku pomiaru z urządzeń cyfrowych odbywa się poprzez odczytanie wartości z wyświetlacza. Podobnie jak w analogowych, aby błąd pomiaru był jak najniższy, ustawiamy najniższy zakres odpowiadający naszemu pomiarowi, w przypadku naszego miernika zakres ustawiamy ręcznie, w miernikach z automatycznym doborem zakresu, miernik dobiera najniższy możliwy zakres, odpowiadający wartości pomiaru. Błąd graniczny obliczamy za pomocą wzoru załączonego przez producenta urządzenia w instrukcji obsługi, a dokładność pomiaru wyliczamy ze wzoru jak w mierniku analogowym.

Błędy zaokrąglamy w górę.

Z powyższych obliczeń, możemy stwierdzić że mierniki cyfrowe są dokładniejsze od mierników analogowych.