MOSTEK NIEZRÓWNOWAŻONY

1. TREŚĆ:

1. Wyznaczanie charakterystyk przetwarzania mostka niezrównoważonego.

2. Badanie możliwości zastosowania mostka niezrównoważonego jako miernika względnych odchyłek rezystancji – mostka procentowego.

3. Pomiary mostkiem procentowym.

2. WYMAGANIA:

1. Funkcja przetwarzania mostka niezrównoważonego.

2. Wpływ doboru elementów mostka na stopień nieliniowości charakterystyki przetwarzania mostka niezrównoważonego.

3. Wymagania stawiane mostkom procentowym.

4. Zastosowania mostków niezrównoważonych

4. PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Narysować schemat i połączyć mostek niezrównoważony.

2. Nastawić wartości rezystorów mostka:

2.1 Przy zasilaniu napięciowym i wyjściu napięciowym wywzorcować mostek.

W tym celu:

• nastawić zasilanie mostka na poziomie kilku woltów,

• przeprowadzić zerowanie mostka, tzn. tak regulować wartość rezystancji R₂, by przy R₁(e=0) =100W sprowadzić wartość napięcia wyjściowego mostka do zera,

• przeprowadzić nastawę czułości mostka, tzn. po zwiększeniu rezystancji R₁ od R₁(e=0) =100W do wartości R₁ (e=1) =200W tak regulować wartość napięcia zasilania mostka by na wyjściu mostka otrzymać napięcie znamionowe równe 1V.

2.2 Wyznaczyć charakterystyki mostka:

gdzie: Y - sygnał wyjściowy (napięcie lub prąd) mostka,

Y_n - znamionowy sygnał wyjściowy (napięcie 1V, prąd 10mA) mostka,

- względna zmiana rezystancji rezystora badanego,

e_n - wartość znamionowa względnej zmiany rezystancji rezystora badanego (e_n=1)

przy i

oraz:

1. przy zasilaniu napięciowym i wyjściu napięciowym (woltomierz),

2. przy zasilaniu napięciowym i wyjściu prądowym (miliamperomierz),

3. przy zasilaniu prądowym i wyjściu prądowym (miliamperomierz),

4. przy zasilaniu prądowym i wyjściu napięciowym (woltomierz).

Przyjąć dodatnie zmiany wartości e od 0 do 1 co 0,1 , tzn. kolejne nastawy rezystora R₁ będą wynosić 100W, 110W, 120W, ...., 200W

i ujemne zmiany wartości e od 0 co 0,1 do takiej wartości by wartość ujemnego napięcia wyjściowego nie przekraczała –1V lub wartość ujemnego prądu wyjściowego nie przekraczała –10mA, tzn. kolejne nastawy rezystora R₁ będą wynosić 90W, 80W, 70W, ....

UWAGA: W przypadkach b, c i d każdorazowo wywzorcować mostek postępując analogicznie jak w pkt. 4

2.3 Wykreślić (na wspólnym wykresie) funkcje błędów nieliniowości charakterystyk mostka

dla przypadków: a, b, c i d:

Przyjąć taką wielkość wykresu by odpowiadało 10cm i d=10% odpowiadało 10cm.

4. Wyjaśnić skąd wynikają różnice w wartościach błędów nieliniowości w przypadkach a,

b, c i d. Który przypadek mostka jest najkorzystniejszy ze względu na najmniejszy błąd

nieliniowości.

3. Zwiększyć m-krotnie (gdzie: m=100) wartość rezystancji rezystorów stosunkowych, tzn.

ustawić R₃ = R₄ = mR₂ = 10 000W. Nastawić zasilanie prądowe i wyjście napięciowe.

3.1 Postępując jak w p. 2.1 wywzorcować mostek

3.2 Postępując jak w p. 2.2 wyznaczyć charakterystykę mostka:

UWAGA: Charakterystykę wyznaczyć tylko dla mostka o zasilaniu prądowym i wyjściu

napięciowym.

3.3 Wykreślić funkcję błędu nieliniowości mostka (postępując jak w p. 2.3).

Dobrać odpowiednią skalę wykresu.

3.4 Porównać otrzymane wartości błędu nieliniowości z błędem nieliniowości otrzymanym

w p. 2 przy m=1 i wyjaśnić skąd pochodzi różnica między otrzymanymi wartościami

błędów nieliniowości.

4. Sprawdzić, który z mostków

• mostek o zasilaniu prądowym i wyjściu napięciowym

• mostek o zasilaniu napięciowym i wyjściu napięciowym

spełnia wymagania uniwersalnego mostka procentowego, tzn. takiego, w którym napięcie wyjściowe zależy tylko od względnej odchyłki e porównywanych rezystorów R₁ i R₂.

W tym celu:

4.1 Nastawić wartości rezystorów mostka:

4.2 Przy zasilaniu prądowym i wyjściu napięciowym wywzorcować mostek tak by przy

e=0,1 (zmiana wartości R₁ ze 100,0W na 110,0W) napięcie wyjściowe wynosiło 100mV.

4.3 Zmienić wartości rezystancji R₁ i R₂ na 1000W i sprawdzić czy przy takiej samej wartości

e=0,1 (zmianie wartości R₁ z 1000W na 1100W) wartość napięcia wyjściowego mostka też wynosi 100mV

4.4 Zmienić zasilanie mostka na napięciowe i powtórzyć czynności wg p. 3.2 i p. 3.3

5. Wykonać pomiary za pomocą fabrycznego mostka procentowego

5.1 Zmierzyć wartości rzeczywistych odchyłek rezystorów węglowych (o tolerancji 5%) od

wartości nominalnej i nanieść wartości tych odchyłek na osi liczbowej

2. Ze zbioru rezystorów o tej samej wartości nominalnej i tolerancji 5% dobrać pary

rezystorów o najmniejszych odchyłkach. Zaproponować metodykę postępowania

w przypadku gdy operacja dotyczy większej liczby badanych rezystorów.