INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Sprawozdanie z Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 1 Ćwiczenie 3
Temat: POMIARY NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO
Grupa: E2Y2S1
Zespól w składzie: 1. Axel Gocan 2. Adam Jędrzejewski 3. Marcin Mikołajczuk

Badanie dzielnika napięć

Wyznaczenie charakterystyki przetwarzania rezystancyjnego dzielnika napięcia.

Układ pomiarowy

Na zasilaczu napięcia stałego ustawiamy napięcie wyjściowe na minimum, rodzaj pracy na pomiar napięcia, a przełącznik zakresów prądowych na 25mA.

Na multimetrze cyfrowym wyłączamy pomiar stało prądowy, włączamy pomiar napięcia oraz ustalamy podzakres na 100V.

Pomiary

Z woltomierza cyfrowego odczytać wartość napięcia U₂ dobierając odpowiednie podzakresy napięcia. Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli.

U1	V	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U2	V	0,13	0,27	0,39	0,53	0,65	0,79	0,91	1,04	1,17	1,29
KU	-	7,69	7,40	7,69	7,54	7,69	7,59	7,69	7,69	7,69	7,75

Do obliczeń:

U₁ – napięcie wejściowe DN (ustalone na zasilaczu)

U₂ – napięcie wyjściowe DN (zmierzone woltomierzem cyfrowym)

$K_{U} = \frac{U_{1}}{U_{2}}$ - przekładnia dzielnika.

Przykład obliczeń:

$$K_{U} = \frac{4V}{0,53V}$$

K_U = 7,54

Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów narysować wykres U₂ = f(U₁)

Jest to charakterystyka przetwarzania rezystancyjnego DN.

Badanie dzielnika napięcia przy napięciu przemiennym (sinusoidalnym).

Układ pomiarowy

Generator pomiarowy ustawiamy na napięcie sinusoidalne o częstotliwości f = 1kHz, napięcie wyjściowe na minimum oraz składową stałą wyłączamy.

Oscyloskop włączamy na prace automatyczną.

Pomiar

f	kHz	1	5	10	50	100	500	1000
UWe	V	9,9	9,9	9,9	9,8	9,8	9,8	9,5
Uwy	V	1,34	1,34	1,34	1,32	1,30	1,20	0,96
KU	-	7,39	7,39	7,39	7,42	7,54	8,16	9,90

Do obliczeń:

U_We = U_GEN – napięcie wejściowe DN (zmierzone oscyloskopem)

U_wy – napięcie wyjściowe DN (zmierzone oscyloskopem0

$K_{U} = \frac{U_{\text{We}}}{U_{\text{Wy}}}$ – przekładnia dzielnika

Przykład obliczeń:

$K_{U} = \frac{9,8V}{1,3V}\text{\ \ \ \ \ \ \ \ }$K_U = 7,54

Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów narysować wykres K_U = F(f)

Po połączeniu układu i sporządzeniu pomiaru dla danych wyników można zauważyć, iż napięcie zostaje podzielone przez dzielnik napięcia według przekładni dzielnika, która wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości, przez co napięcie jest coraz niższe po podzieleniu.

Badanie pracy przetworników pomiarowych AC/DC

Układ pomiarowy

Generator pomiarowy ustawiamy na napięcie sinusoidalne o częstotliwości f = 1kHz, napięcie wyjściowe na minimum oraz składową stałą wyłączamy.

a)

b)

Badania

a)

PRZETWORNIK WARTOŚCI ŚREDNIEJ (PROSTOWANIE JEDNOPOŁÓWKOWE)
Napięcie wejściowe sinusoidalne o wartości U1, bez składowej stałej

PRZETWORNIK WARTOŚCI SZCZYTOWEJ (UKŁAD SZEREGOWY)
Napięcie wejściowe sinusoidalne o wartości U1, bez składowej stałej
PRZETWORNIK WARTOŚCI SZCZYTOWEJ (UKŁAD RÓWNOLEGŁY)
Napięcie wejściowe sinusoidalne o wartości U1, bez składowej stałej

b)

NAPIĘCIE TRÓJKĄTNE
Przetwornik wartości średniej (prostowanie jednopołówkowe)

NAPIĘCIE FALI PROSTOKĄTNEJ
Przetwornik wartości średniej (prostowanie jednopołówkowe)

Przetwornik wartości średniej	Przetwornik wartości szczytowej	Przetwornik wartości szczytowej
Prostowanie jednopołówkowe	Układ szeregowy	Układ równoległy

Przetwornik wartości średniej poniżej danej częstotliwości utrzymuje ją nie obniżając napięcia. Przy ponownym wzroście od tej „minimalnej częstotliwości” wzrasta dalej normalnie. Jest to spowodowane przechodzeniu prądu przez rezystor (opornik), który ma swoją pojemność indukcyjną i względem tej pojemności jest od wstanie się naładować przy odpowiednim napięciu (jego przedziale).

W przetworniku wartości szczytowej układzie szeregowym widać jakby zachowywał się jak kondensator, ponieważ najpierw każdy okres szybko rośnie (ładowanie), a następnie dochodzi do powolnego spadku napięcia (rozładowania). Jest to spowodowane tym, iż jest kondensator, a dodatkowo przechodzący prąd przy jego rozładowaniu w części idzie do rezystora, a część przechodzi bez jakiegokolwiek oporu.

W przetworniku wartości szczytowej układzie równoległym napięcia i częstotliwości są takie same, lecz odwrócone, a przy napięciu wychodzącym prosto z generatora widać małe zakłócenia związane z praca generatora. Cześć prądu przechodząca przed kondensator zostaje zatrzymana i wypuszczana z niego później (np. pół okresu później), a część przechodzi przez opornik stąd wynika odwrócenie.

Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza pomiarowego

Układ pomiarowy

Multimetr ustawiamy na prace przy napięciu przemiennym przy podzakresie 10V.

Generator ustawiamy na napięcie sinusoidalne o częstotliwości wyjściowej f = 20Hz przy minimalnym napięciu wyjściowym oraz wyłączonej składowej stałej.

Pomiar

UGEN = 25V = const
F
Um

Oznaczenia:

U_GEN – Napięcie wyjściowe generatora

f – częstotliwość ustawiana na skali generatora

U_m – wartość napięcia odczytana z miernika.

Na podstawie pomiarów narysować charakterystykę częstotliwościową U_m = F(f).

Z wyznaczonej charakterystyki określ pasmo częstotliwości wzmacniacza pomiarowego.

Dla napięcia generatora równego 25V wartość napięcia otrzymana w przedziale od 50 Hz do 10kHz kształtuje się wzorcowo. Natomiast w przedziale od 20Hz do 50Hz następuje wzrost, a w przedziale 20kHz do 50kHz zanotowaliśmy duże spadki napięcia.

Sprawdzenie podstawowych własności ustroju pomiarowego magnetoelektrycznego

Układ pomiarowy

Multimetr przed włączeniem zasilania ustawiamy wartość 0 na zerowaniu mechanicznym, przy ustawieniu napięciu stałym 10V. Dopiero teraz włączamy miernik.

W zasilaczu napięcia stałego ustawiamy napięcie wyjściowe na minimum, a rodzaj pracy na pomiar napięcia, po czym zakres prądowy ustawiamy na 25mA.

Pomiar

Uzasilacza	V	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Uwoltomierza	V	1,1	2,15	3,1	4,1	5,2	6,2	7,25	8,4	9,4	10

Narysować wykres U_wolt. = f(U_zasil.).

Określić charakter podziałki miernika analogowego.

Z załączonego wykresu możemy odczytać, że im większe napięcie wejściowe (zasilacza) tym mniejsza dokładność przyrządu pomiarowego (woltomierza).