Miernictwo i automatyka

Czwartek 15:15-17:00

Grupa 2:

Sylwia Gaik

Krzysztof Sarnecki

ĆWICZENIE 3: PRZYRZĄDY WIRTUALNE – REZYSTOR

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z wirtualnym przyrządem pomiarowym zrealizowanym w środowisku LabVIEW. Zastosowanie wirtualnego przyrządu pomiarowego do realizacji pomiarów pośrednich na przykładzie wirtualnego rezystometru.

1. Wstęp teoretyczny:

Przyrząd wirtualny to rodzaj inteligentnego przyrządu pomiarowego, składającego się z komputera ogólnego przeznaczenia i dołączonych do niego urządzeń pomiarowych potrzebnych do akwizycji danych oraz oprogramowania umożliwiającego użytkownikowi obsługę za pomocą ekranu komputerowego i klawiatury lub myszy, z wykorzystaniem graficznego interfejsu użytkownika, tak jakby obsługiwał tradycyjny przyrząd autonomiczny.

Spis przyrządów:

• Komputer klasy PC z programem LabVIEW;

• Rezystor dekadowy (DR5b-16) (2 sztuki);

• Woltomierz cyfrowy METEX M-4640A (2 sztuki);

• Zasilacz (ZT-980-1M).

Po stwierdzeniu bezbłędnego podłączenia urządzeń i sprawdzeniu poprawności działania układu przystąpiono do pomiarów.

1. Przebieg doświadczenia:

Ustawiono wartości rezystora wzorcowego na 10000 Ώ, natomiast zakresy woltomierzy na 200 V DCV. Włączono zasilacz i ustawiono odpowiednią wartość napięcia. Następnie uruchomiono program LabVIEW i ustawiono odpowiednie numery COM (w naszym przypadku 4 i 5). Uruchomiono rezystometr wirtualny. Przeprowadzono trzy serie pomiarowe zmieniając zakresy woltomierzy.

1. Tabele z wynikami pomiarów:

1. Wyniki pomiarów dla R_n=10000 Om, zakresy woltomierzy 2 V DCV

R_n=10000Ω±0,05% ΔU=0,05%rgd+3dgt

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Rx [Ω]	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
Rxw [Ω]	99	199	299	399	499	599	699	799	899	999
U1 [V]	0,0188	0,0374	0,0555	0,0733	0,0907	0,1074	0,1241	0,1405	0,1566	0,1724
U2 [V]	1,8945	1,8745	1,8545	1,8345	1,8145	1,7945	1,7745	1,7545	1,7410	1,7245
∆U1 [V]	0,0003	0,0003	0,0003	0,0003	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004
∆U2 [V]	0,0012	0,0012	0,0012	0,0012	0,0012	0,0012	0,0012	0,0012	0,0012	0,0012
δU1 [%]	1,65	0,85	0,60	0,46	0,38	0,33	0,29	0,26	0,24	0,22
δU2 [%]	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07
∆Rn [Ω]	5
δRn [%]	0,05
∆Rx [Ω]	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5
δRx [%]	0,05
∆Rxwmax [Ω]	1,7	1,9	2,1	2,3	2,5	2,7	2,9	3,0	3,2	3,4
δRxwmax [%]	1,8	1,0	0,7	0,6	0,5	0,4	0,4	0,4	0,4	0,3
∆Rxwśk [Ω]	1,6	1,7	1,8	1,9	1,9	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4

Przykładowe obliczenia:

• błąd bezwzględny dla R_n

W analogiczny sposób obliczono ∆Rx_wmax.

• błąd bezwzględny z pomiarów woltomierzem

W analogiczny sposób obliczono ΔU₂.

• błąd bezwzględny dla R_x

• błąd względny δU₁

Analogicznie obliczono δU₂, δR_x oraz δR_n.

• błąd względny R_xwmax

• błąd średniokwadratowy ΔR_xwsk

Wykresy zależności błędu bezwzględnego maksymalnego (∆R_xwmax) oraz błędu względnego maksymalnego (δR_xwmax) od wartości wskazywanej przez wirtualny rezystometr (R_xw):

1. Wyniki pomiarów dla R_n=10000 Om, zakresy woltomierzy to odpowiednio 2 i 20 V DCV

R_n=10000Ω±0,05% ΔU=0,05%rgd+3dgt

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Rx [Ω]	1100	1200	1300	1400	1500	1600	1700	1800	1900	2000
Rxw [Ω]	1101	1202	1301	1402	1502	1601	1703	1802	1903	2003
U1 [V]	0,1878	0,2031	0,2180	0,2327	0,2471	0,2613	0,2753	0,2890	0,3025	0,3156
U2 [V]	1,706	1,690	1,675	1,660	1,645	1,632	1,617	1,604	1,589	1,576
∆U1 [V]	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0005	0,0005
∆U2 [V]	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004
δU1 [%]	0,21	0,20	0,19	0,18	0,17	0,16	0,16	0,15	0,15	0,15
δU2 [%]	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,23	0,24	0,24	0,24	0,24
∆Rn [Ω]	5
δRn [%]	0,05
∆Rx [Ω]	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	1,0
δRx [%]	0,05
∆Rxwmax [Ω]	5,3	5,7	6,1	6,4	6,8	7,2	7,6	8,0	8,3	8,7
δRxwmax [%]	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,4	0,4	0,4	0,4
∆Rxwśk [Ω]	3,4	3,7	3,9	4,2	4,4	4,6	4,9	5,2	5,4	5,7

Obliczenia dla tych pomiarów były dokonywane za pomocą tych samych wzorów co w podpunkcie a).

Wykresy zależności błędu bezwzględnego maksymalnego (∆R_xwmax) oraz błędu względnego maksymalnego (δR_xwmax) od wartości wskazywanej przez wirtualny rezystometr (R_xw):

1. Wyniki pomiarów dla R_n=10000 Om, zakresy woltomierzy to odpowiednio 2 i 20 V DCV

R_n=10000Ω±0,05% ΔU=0,05%rgd+3dgt

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Rx [Ω]	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
Rxw [Ω]	99	200	300	400	500	600	700	801	901	1001
U1 [V]	0,0186	0,0370	0,0550	0,0726	0,0899	0,1070	0,1236	0,1400	0,1560	0,1718
U2 [V]	1,870	1,852	1,833	1,816	1,799	1,782	1,765	1,748	1,732	1,717
∆U1 [V]	0,0003	0,0003	0,0003	0,0003	0,0003	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004	0,0004
∆U2 [V]	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004
δU1 [%]	1,66	0,86	0,60	0,46	0,38	0,33	0,29	0,26	0,24	0,22
δU2 [%]	0,21	0,21	0,21	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22
∆Rn [Ω]	5
δRn [%]	0,05
∆Rx [Ω]	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5
δRx [%]	0,05
∆Rxwmax [Ω]	1,9	2,2	2,5	2,9	3,3	3,6	3,9	4,3	4,6	5,0
δRxwmax [%]	1,9	1,1	0,9	0,7	0,7	0,6	0,6	0,5	0,5	0,5
∆Rxwśk [Ω]	1,6	1,7	1,9	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2

Obliczenia dla tych pomiarów były dokonywane za pomocą tych samych wzorów co w podpunkcie a).

Wykresy zależności błędu bezwzględnego maksymalnego (∆R_xwmax) oraz błędu względnego maksymalnego (δR_xwmax) od wartości wskazywanej przez wirtualny rezystometr (R_xw):

1. Wnioski:

W doświadczeniu wykorzystaliśmy przyrząd wirtualny, który okazał się bardzo prosty w obsłudze. Dzięki niemu otrzymywaliśmy przejrzyste wyniki naszych pomiarów rezystancji.

Wykonaliśmy trzy serie pomiarowe przy innych zakresach woltomierzy. Porównując wyniki dla obu zakresów doszliśmy do wniosku na przykładzie 1 i 3, że jedynie w przypadku drugiego woltomierza (tego na którym nastąpiła zmiana zakresu) zauważamy trzykrotnie mniejszy błąd – wskazuje to że ustawienie zakresu na 20V było lepszą decyzją.

Dzięki temu doświadczeniu zauważyliśmy jak ważne jest odpowiednie dobranie zakresu pomiarowego gdyż dzięki temu można uzyskać znacznie niższe błędy pomiarów.