Wydział Budowy Maszyn i Informatyki 22.10.14 r.

Kierunek: Automatyka i Robotyka godz. 13.15 – 14.45

Semestr: III

Grupa dziekańska: 3

Numer sekcji: 4

Laboratorium z Podstaw Teorii Obwodów

Nr 4

Badanie stanów nieustalonych

Wykonawcy ćwiczenia:

• Dominik Hanzel

• Łukasz Krywult

• Klaudiusz Kokot

• Marcin Pawlik

1. Przebieg ćwiczenia.

1.1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie definicji stanów nieustalonych, oraz dokonanie badań szybkości rozładowania kondensatora przy określonym napięciu i pojemności kondensatora w obwodzie RC.

1.2. Schemat układu.

1.3. Przebieg pomiaru.

Połączono układ zgodnie ze schematem pomiarowym, najpierw z rezystancją R=1kΩ, a potem z R=5kΩ. Na wejście układu podano napięcie 5,0V, a pojemność kondensatora ustawiono na 1,15μF. Przy pomocy oscyloskopu dokonywano pomiaru spadku napięć na kondensatorze, zmieniając jego pojemność od 1,15 μF do 0,05 μF co 0,05 μF. Wyniki pomiarów zapisano w tabeli pomiarowej.

1.4. Tabela pomiarowa.

Pojemność [µF]	Czas rozładowywania [s]
	R=1kΩ
1,15	2,00
1,10	1,96
1,05	1,84
1,00	1,80
0,95	1,76
0,90	1,72
0,85	1,64
0,80	1,60
0,75	1,52
0,70	1,44
0,65	1,40
0,60	1,36
0,55	1,28
0,50	1,24
0,45	1,08
0,40	1,00
0,35	0,88
0,30	0,80
0,25	0,72
0,20	0,64
0,15	0,40
0,10	0,24
0,05	0,12

1.5. Przykładowe obliczenia.

τ _obl =R·C=10⁶·1,15·10^-6=1,15[s]

1.6. Charakterystyki rozładowywania kondensatora.

1.6.1. Charakterystyka dla R=1kΩ i C=1,1µF .

1.6.2. Charakterystyka dla R=1kΩ i C=0,8µF .

1.6.3. Charakterystyka dla R=1kΩ i C=0,55µF .

1.6.4. Charakterystyka dla R=1kΩ i C=0,35µF .

1.6.5. Charakterystyka dla R=1kΩ i C=0,15µF .

1.6.6. Charakterystyka dla R=5kΩ i C=1,15µF .

1.6.7. Charakterystyka dla R=5kΩ i C=0,7µF .

1.6.8. Charakterystyka dla R=5kΩ i C=0,45µF .

1.6.9. Charakterystyka dla R=5kΩ i C=0,3µF .

1.6.10. Charakterystyka dla R=5kΩ i C=0,1µF .

1.7.Porównanie stałej czasowej obliczonej ze stałą czasową wyznaczoną graficznie.

τ obl [s]	τ graf [s]
1,10	1,08
0,80	0,76
0,55	0,49
0,35	0,28
0,15	0,16

1.8. Wnioski.

W rzeczywistości układem rozładowywującym kondensator jest rezystancja wewnętrzna oscyloskopu równa 1MΩ , toteż w obliczeniach stałej czasowej należy przyjąć opór R=1MΩ.

Pomiędzy wartościami stałej czasowej wyznaczonej graficznie i stałej czasowej obliczonej, są niewielkie różnice wynikające z mało dokładnego odczytania czasu rozładowywania kondensatora na oscyloskopie.

Gdy stała czasowa jest mała (tłumienie duże), wówczas krzywa wykładnicza jest stroma, wobec czego napięcie na kondensatorze szybko maleje.

Jeśli natomiast stała czasowa jest duża (tłumienie małe), wówczas krzywa wykładnicza jest płaska, więc napięcie maleje stosunkowo powoli.