SPRAWOZDANIE

Elektronika i elektrotechnika

Ćw. nr 1

Anna Dul

Paulina Bała

6.03.2014 godz 15:15 - 16:45

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie z podstawowymi zasadami pomiarów napięć i prądów stałych,

podstawowymi parametrami typowych woltomierzy i amperomierzy prądu stałego oraz warunkami

użytkowania narzędzi pomiarowych, ze szczególnym uwzględnieniem doboru zakresu pomiarowego,

prawidłowym odczytem i zapisem wyniku pomiaru.

1. Zestaw przyrządowy:

makieta źródła napięcia (biała), woltomierz analogowy i cyfrowy, dekada oporowa

1. Schemat układu pomiarowego:

1. Ćwiczenie 4.1 – Pomiar napięcia stałego wartości 10,5V woltomierzem analogowym LM-3, kl 0,5 na trzech sąsiednich zakresach zaczynając od najniższego (15V, 30V, 75V)

   Tabela pomiarowa:

L.p	ax	Uzakr	amax	cv	Ux	∆Ux	δUx	Ux±∆Ux	Rv
	dz	V	dz	V/dz	V	V	%	V	kΩ
1.	21	15	30	0,5	10,5	0,08	0,8	(10,5±0,08)	15
2.	10,5	30	30	1	10,5	0,2	1,5	(10,5±0,2)	30
3.	10,5	75	75	1	10,5	0,4	3,6	(10,5±0,4)	75

Przykładowe obliczenia:

c_v= U_zakr/a_max

c_v = 15/30 = 0,5 [V/dz]

U_x = a_x * c_v

U_x = 21 * 0,5 = 10,5 [V]

∆U_x = kl * U_zakr / 100%

∆U_x = 0,5 * 15/100% = 0,075 ≈ 0,8 V

δU_x = ∆U_x/U_x* 100% = 0,075 / 10,5 * 100% ≈ 0,8%

Wnioski: Im mniejsza jest skala naszego woltomierza tym większą dokładkość pomiaru uzyskujemy.

1. Ćwiczenie 4.2 - Pomiar napięcia stałego (tej samej wartości co w p.4.1) woltomierzem cyfrowym typu Metex 4640A , RV = 10 MΩ, również na trzech kolejnych zakresach (20V, 200V, 1000V).

   Tabela pomiarowa:

L.p	Ux	Uz	∆z	∆Ux	δUx	Ux±∆Ux	Danetechniczne przyrządu
	V	V	V	V	%	V
1.	10,621	20	0,003	0,009	0,08	(10,621±0,009)	±0,05%rdg + 3dgt
2.	10,66	200	0,03	0,04	0,4	(10,66±0,03)	±0,05%rdg + 3dgt
3.	10,3	1000	0,5	0,6	5	(10,3±0,5)	±0,1%rdg + 5dgt

Przykładowe obliczenia:

∆U_x = ±0,05%rdg + 3dgt

∆U_x = 0,0005 * 10,621 + 0,003 = 0,0083105 ≈ 0,009 [V]

δU_x = (0,05% + ∆z/U_x)*100%

δU_x = (0,0005 + 0,003/10,621)*100% = 0,07824592 ≈ 0,08 [%]

Wnioski: Podobnie jak w pierwszym przypadku, najważniejsze podczas pomiaru wielkości jest dobranie odpowiedniej skali – tak, aby wynik który otrzymamy był najdokładniejszy.

1. Ćwiczenie 4.3 – Badanie wpływu rezystancji wewnętrznej woltomierza i źródła na wynik pomiaru napięcia ok. 1,5V woltomierzem analogowym kl 0,5V LM-3 o danych: U_z = 1,5V, R_v = 1,5kΩ , c_v = 1,5V/75dz = 0,02 V/dz ∆U_x = ± 0,008 V

Rw	ax	Ux	∆UMET	p=-∆UMET	E = Ux + p	∆E = ∆Ux(1+Rw/Rv)	E±∆E
Ω	dz	V	V	V	V	V	V
0	74	1,48	0	0	1,48	0,008	(1,48±0,008)
10	73	1,46	-0,1	0,1	1,56	0,009	(1,56±0,02)
100	68	1,36	-0,9	0,9	2,27	0,02	(2,27±0,07)
1000	44	0,88	-5,9	5,9	6,75	0,07	(6,75±0,06)
10000	9,5	0,19	-12,7	12,7	12,86	0,6	(12,86±0,6)
10000	1	0,02	-13,4	13,4	13,36	5,4	(13,36±5,4)
1000000	0,25	0,005	-33,4	33,4	33,34	53,4	(33,34±54,4)

Przykładowe obliczenia:

U_x = c_v * a_x

U_x = 0,02 * 74 = 1,48 [V]

∆U_MET= -U_v * R_w/R_v

∆U_MET = -1,46 * 10/150 = -0,097333 ≈ -0,1 [V]

P = -∆U_MET

P = 0,097333≈ 0,1 [V]

E = U_x + p

E =1,46 + 0,1 = 1,56 [V]

∆E = ∆U_x(1+R_w/R_v)

∆E = 0,008 *(1+10/150) = 0,0085333 ≈ 0,009 [V]

Wnioski: Odczyt prawidłowego wyniku przy zbyt dużym przedziale jest praktycznie niemożliwy. Ludzkie oko nie jest dokładne, tak samo z resztą jak przyrząd analogowy. Błędy pomiarowe w końcowej fazie odczytu są bardzo duże.

1. Ćwiczenie 4.4 – Badanie wpływu rezystancji wewnętrznej woltomierza i źródła na wynik pomiaru napięcia ok 1,5V woltomierzem cyfrowym Metex 4640A o danych (±0,05%rdg + 3 dgt), R_v = 10MΩ

Rw	Ux	∆Ux	∆UMET	p=-∆UMET	E = Ux + p	∆E = ∆Ux(1+Rw/Rv)	E±∆E
Ω	V	V	V	V	V	V	V
0	1,4635	0,0001	0	0	1,4635	0,0001	(1,4635±0,0001)
10	1,4636	0,0001	-1,464*10^-6	1,464*10^-6	1,4636	0,0001	(1,4636±0,0001)
100	1,4633	0,0001	-1,463*10^-5	1,463*10^-5	1,4633	0,0002	(1,4633±0,0002)
1000	1,4634	0,0001	-1,463*10^-4	1,463*10^-4	1,4635	0,0002	(1,4634±0,0002)
10000	1,462	0,0001	-1,462*10^-3	1,462*10^-3	1,4635	0,0002	(1,462±0,0002)
10000	1,4493	0,0001	-0,0145	0,0145	1,4638	0,0002	(1,4493±0,0002)
1000000	1,3322	0,0001	-0,133	0,133	1,4654	0,0002	(1,3322±0,0002)

Przykładowe obliczenia:

∆U_MET = -U_v * R_w/R_v

∆U_MET = -1,4636 * 10/10000000 = -1,4636 * 10^-6

P = -∆U_MET

P = 1,4636 * 10^-6

E = U_x + p

E = 1,4636 + 1,4636 * 10^-6≈ 1,4636

∆E = ∆U_x(1+R_w/R_v)

∆E = 0,0001 * (1+10/10000000) = 0,0001

Wnioski: Urządzenie cyfrowe jest dużo dokładniejsze niż analogowe, szczególnie przy dużych zakresach pomiaru. Niewielka skala nie robi znaczącej różnicy w otrzymanych wynikach, rozrzut jest natomiast znaczący przy wartościach ponad 1kΩ