Sprawozdanie z Laboratorium Elektroniki i Elektrotechniki
Ćwiczenie nr 4
Temat: Pomiary rezystancji metodą mostkową
Nazwisko i imię prowadzącego kurs: dr Wioletta Szczepanowska-Nowak
|
Joanna Gogała, 199509 Wydział Chemiczny |
|
Piątek, 9:15-11:00 |
|
19.04.2013 |
|
1. Cel ćwiczenia
Zapoznanie się z mostkiem Wheatstone'a do pomiaru rezystancji oraz jego właściwościami w zastosowaniach jako mostek zrównowazony i wychyłowy.
2. Spis przyrządów:
Opornik dekadowy MDR – 93 - 5b klasa 0,05
Metex M-4640A
Makieta „Mostek Wheatestone’a”
Makieta
3. Wyniki pomiarów:
a) mostek zrównoważony
Tabela 1. Pomiar rezystancji R1 równoważącej mostek.
| L.p | R2 | R4/R3 | R1 | E | ΔUAC | ΔR1 | δR1 | Czynnik ograniczający |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ω | - | Ω | V | V | Ω | % | ||
| 1. | 100 | 1 | 100 | 2,5 | 0 | 0,05 | 0,05 | Nieczułość wskaźnika zrównoważenia |
| 2. | 100 | 1 | 100 | 4,5 | 0 | 0,05 | 0,05 | Nieczułość wskaźnika zrównoważenia |
| 3. | 100 | 10 | 1000 | 2,5 | 0,1 | 0,50 | 0,05 | Nieczułość wskaźnika zrównoważenia |
| 4. | 100 | 10 | 1000 | 4,5 | 0,1 | 0,50 | 0,05 | Nieczułość wskaźnika zrównoważenia |
| 5. | 100 | 0,1 | 10 | 2,5 | 0,3 | 0,005 | 0,05 | Ziarno regulacji rezystancji |
| 6. | 100 | 0,1 | 10 | 4,5 | 0,3 | 0,005 | 0,05 | Ziarno regulacji rezystancji |
| 7. | 1000 | 1 | 1000 | 2,5 | 0,1 | 0,50 | 0,05 | Nieczułość wskaźnika zrównoważenia |
| 8. | 1000 | 1 | 1000 | 4,5 | 0,1 | 0,50 | 0,05 | Nieczułość wskaźnika zrównoważenia |
| 9. | 1000 | 10 | 10000 | 2,5 | 0,2 | 5,00 | 0,05 | Ziarno regulacji rezystancji |
| 10. | 1000 | 10 | 10000 | 4,5 | 0,2 | 5,00 | 0,05 | Ziarno regulacji rezystancji |
b) mostek wychyłowy
E=2,5V
R2=R3=R4=1kΩ
Tabela 2. Wartości UAC dla stosunków RX/R1 zmienianych w granicach 0÷2R1
| L.p. | Rx | Uac | Rx/R1 | ΔRx | ΔUac | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ω | mV | - | Ω | mV | ||
| 1. | 0 | -1,2406 | 0 | 0 | 0,0010 | |
| 2. | 200 | -0,8272 | 0,2 | 0,10 | 0,0008 | |
| 3. | 400 | -0,5319 | 0,4 | 0,20 | 0,0006 | |
| 4. | 600 | -0,3105 | 0,6 | 0,30 | 0,0005 | |
| 5. | 800 | -0,1381 | 0,8 | 0,40 | 0,0004 | |
| 6. | 1000 | -0,0004 | 1,0 | 0,50 | 0,0003 | |
| 7. | 1200 | 0,1125 | 1,2 | 0,60 | 0,0004 | |
| 8. | 1400 | 0,2065 | 1,4 | 0,70 | 0,0005 | |
| 9. | 1600 | 0,2861 | 1,6 | 0,80 | 0,0005 | |
| 10. | 1800 | 0,3542 | 1,8 | 0,90 | 0,0005 | |
| 11. | 2000 | 0,4133 | 2,0 | 1,00 | 0,0006 | |
| R1 | 1000 |
Wykres 1. Zależność napięcia UAC od rezystancji RX mierzonej w przedziale [0Ω, 2000Ω].
Tabela 3. Wartości UAC dla stosunków RX/R1 zmienianych w granicach 0,9÷1,1R1
| L.p. | Rx | Uac | Rx/R1 | ΔRx | ΔUac |
|---|---|---|---|---|---|
| Ω | mV | - | Ω | mV | |
| 1. | 900 | -0,0655 | 0,90 | 0,45 | 0,0004 |
| 2. | 920 | -0,0518 | 0,92 | 0,46 | 0,0004 |
| 3. | 940 | -0,0385 | 0,94 | 0,47 | 0,0004 |
| 4. | 960 | -0,0254 | 0,96 | 0,48 | 0,0004 |
| 5. | 980 | -0,0127 | 0,98 | 0,49 | 0,0004 |
| 6. | 1000 | -0,0002 | 1,00 | 0,50 | 0,0003 |
| 7. | 1020 | 0,0120 | 1,02 | 0,51 | 0,0004 |
| 8. | 1040 | 0,0241 | 1,04 | 0,52 | 0,0004 |
| 9. | 1060 | 0,0359 | 1,06 | 0,53 | 0,0004 |
| 10. | 1080 | 0,0475 | 1,08 | 0,54 | 0,0004 |
| 11. | 1100 | 0,0588 | 1,10 | 0,55 | 0,0004 |
| R1 | 1000 |
Wykres 2. Zależność napięcia UAC od rezystancji RX mierzonej w przedziale [900Ω, 1100Ω].
Tabela 4. Wartości UAC dla stosunków RX/R1 zmienianych w granicach 0,99÷1,01R1
| L.p. | Rx | Uac | Rx/R1 | ΔRx | ΔUac |
|---|---|---|---|---|---|
| Ω | mV | - | Ω | mV | |
| 1. | 990 | -0,0064 | 0,990 | 0,990 | 0,0004 |
| 2. | 992 | -0,0052 | 0,992 | 0,992 | 0,0004 |
| 3. | 994 | -0,0039 | 0,994 | 0,994 | 0,0004 |
| 4. | 996 | -0,0026 | 0,996 | 0,996 | 0,0004 |
| 5. | 998 | -0,0014 | 0,998 | 0,998 | 0,0004 |
| 6. | 1000 | -0,0001 | 1,000 | 1,000 | 0,0003 |
| 7. | 1002 | 0,0009 | 1,002 | 1,002 | 0,0003 |
| 8. | 1004 | 0,0022 | 1,004 | 1,004 | 0,0004 |
| 9. | 1006 | 0,0034 | 1,006 | 1,006 | 0,0004 |
| 10. | 1008 | 0,0046 | 1,008 | 1,008 | 0,0004 |
| 11. | 1010 | 0,0059 | 1,010 | 1,010 | 0,0004 |
| R1 | 1000 |
Wykres 3. Zależność napięcia UAC od rezystancji RX mierzonej w przedziale [990Ω, 1010Ω].
4. Wnioski.
Z przeprowadzonych badań związanych z mostkiem zrównoważonym wynika, że pomiar napięcia ΔUac został wykonany z bardzo niewielką niedokładnością. Wzorce rezystancji R2, R3 i R4 zostały wykonane bardzo dokładnie, więc nie mają zbytniego wpływu na dokładność pomiarów, podobnie jak napięcie, które nie odgrywa żadnej roli. Oznacza to, że taki system pomiarowy jest bardzo czuły. Czynnikiem wprowadzającym największą niedokładność było ziarno regulacji rezystancji, czego przykładem jest ΔUac wynosząca 0,3mV, natomiast mniejsze błędy wynikają z nieczułości wskaźnika zrównoważenia.
Na wykresie pierwszym widać, że czułość maleje wraz ze wzrostem rezystancji. Przy rezystancji równej 200 wynosi 1,48*10-3, a przy rezystancji równej 1800 wynosi 3,41*10-4, a zatem wartość ΔUAC/ΔRx stale się zmniejsza. W okolicy stanu równowagi (1000Ω) czułość mostka nie zmienia się i równa się prawie jedności, gdyż zależność przedstawiona na wykresie jest zależnością liniową, co oznacza że stosunek ΔUAC/ΔRx pozostaje niezmieniony.