ZSE w Rzeszowie |
Pracownia elektryczna |
1999/2000 |
|
Sprawozdanie z ćw. nr 4 |
Badanie wpływu parametrów mierników na wyniki pomiarów |
II e |
|
29.09.1999r. |
Piotr Madej |
|
|
I. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zdobycie umiejętności dobierania woltomierza lub amperomierza do pomiaru odpowiednio napięcia lub prądu oraz określenie dokładności pomiaru.
II. Wskazówki BHP:
Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.
Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.
Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.
Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.
Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.
Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.
Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.
Spis przyrządów:
Opornica dekadowa
Opornica dekadowa
Woltomierz analogowy
Woltomierz cyfrowy
Miliamperomierz
Zasilacz stabilizowany
Przebieg ćwiczenia:
Pomiar poziomu napięcia.
Wskazanie miernika cyfrowego przyjmujemy za wartość poprawną.
Dla każdego pomiaru liczymy błąd bezwzględny: ΔU = UA - UC [V]
oraz błąd względny procentowy: δ = * ΔU/ΔUC * 100%
UA1, UA2, UA3 - wskazania woltomierza VA odpowiednio na 1, 2, 3 zakresie pomiarowym.
|
7,5 |
75 |
150 |
|
|
|
|
|
|
UC1 |
UA1 |
UA2 |
UA3 |
ΔU1 |
ΔU2 |
ΔU3 |
δU1 |
δU2 |
δU3 |
V |
V |
V |
V |
V |
V |
V |
% |
% |
% |
3 |
3,05 |
3,2 |
3,6 |
0,05 |
0,2 |
0,6 |
*1,66 |
*6,66 |
*20,0 |
5 |
5,1 |
5,2 |
5,4 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
*2,00 |
*4,00 |
*8,00 |
7,5 |
7,6 |
7,9 |
8,1 |
0,1 |
0,4 |
0,6 |
*1,33 |
*5,33 |
*8,00 |
Pośredni pomiar napięcia z zastosowaniem dodatkowego rezystora szeregowego.
Wskazania woltomierza cyfrowego przyjmujemy za wartość poprawną.
* = UPOPR - UM = UC - UA
* = -ΔU
Błąd względny: δ = * ΔU/ΔUC *100%
UC = 5V RV = 7,5 k |
|||||
RS |
UA |
p |
ΔU |
δ |
RS/RV |
kΩ |
V |
V |
V |
% |
- |
0 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
4,5 |
0,5 |
-0,5 |
*10 |
0,133 |
2 |
4,04 |
0,96 |
-0,96 |
*19,2 |
0,266 |
3 |
3,67 |
1,33 |
-1,33 |
*26,6 |
0,400 |
4 |
3,35 |
1,65 |
-1,65 |
*33,0 |
0,533 |
5 |
3,08 |
1,92 |
-1,92 |
*38,4 |
0,666 |
6 |
2,85 |
2,15 |
-2,15 |
*43,0 |
0,800 |
7 |
2,65 |
2,35 |
-2,35 |
*47,0 |
0,933 |
7,5 |
2,57 |
2,43 |
-2,43 |
*48,6 |
1,000 |
3. Pomiar napięcia z zastosowaniem dodatkowego rezystora równoległego.
Wskazanie woltomierza cyfrowego przyjmujemy za wartość poprawną.
Obliczamy błąd bezwzględny: ΔU = UA - UC [V]
* = UPOPR - UM = UC - UA = -ΔU
RV = 7,5 kΩ |
||||||
RR |
UC |
UA |
p |
ΔU |
δ |
RR/RV |
Ω |
V |
V |
V |
V |
% |
- |
0 |
5 |
0 |
|
|
|
|
200 |
5 |
0,8 |
4,2 |
-4,2 |
*84 |
26,6 |
400 |
5 |
1,4 |
3,6 |
-3,6 |
*72 |
53,3 |
800 |
5 |
2,1 |
2,9 |
-2,9 |
*58 |
106,6 |
1000 |
5 |
2,4 |
2,6 |
-2,6 |
*52 |
133,3 |
2000 |
5 |
3,1 |
1,9 |
-1,9 |
*38 |
266,6 |
4000 |
5 |
3,7 |
1,3 |
-1,3 |
*26 |
533,3 |
6000 |
5 |
3,9 |
1,1 |
-1,1 |
*22 |
800,0 |
7500 |
5 |
4,0 |
1,0 |
-1,0 |
*20 |
1000 |
4. Badanie wpływu rezystancji wewnętrznej amperomierza magnetoelektrycznego na błąd pomiaru natężenia prądu.
Błąd bezwzględny pomiaru obliczamy jako: ΔJ = JA - JP gdzie:
JA - wskazanie amperomierza magnetoelektrycznego
JP - wartość poprawna prądu obliczona z praw Ohma
JP = UC/RW
RA = 24 |
||||
RO |
RA/RO |
JP |
JA |
ΔJ |
Ω |
- |
mA |
mA |
mA |
0 |
0 |
47,8 |
40,0 |
-7,8 |
10 |
2,4 |
43,4 |
36,7 |
-6,7 |
24 |
1,0 |
38,7 |
33,4 |
-5,3 |
40 |
0,6 |
34,3 |
30,1 |
-4,2 |
60 |
0,4 |
30,0 |
26,8 |
-3,2 |
80 |
0,3 |
26,7 |
24,1 |
-2,6 |
100 |
0,24 |
24,1 |
21,9 |
-2,2 |
200 |
0,12 |
16,1 |
15,1 |
-1,0 |
400 |
0,06 |
9,7 |
9,3 |
-0,4 |
Wnioski:
W pierwszym obwodzie z powodu złego odczytu i niedokładności miernika napięcie na woltomierzu analogowym różniło się od napięcia na woltomierzu cyfrowym.
W obwodzie drugim stała jest wartość rezystancji woltomierza analogowego i napięcia na woltomierzu cyfrowym. Błąd względny maleje im zwiększa się rezystancja woltomierza RR w stosunku do RS. Wraz ze wzrostem wartości rezystancji rezystora RS zwiększa się różnica między napięciem mierzonym a napięciem poprawnym.
W trzecim obwodzie błąd względny równy jest stosunkowi współczynnika korekcji ze znakiem przeciwnym do napięcia poprawnego natomiast współczynnik korekcji jest równy różnicy napięcia poprawnego i napięcia mierzonego. Wtedy gdy im mniejsza jest różnica między napięciem mierzonym UA a napięciem poprawnym Uc tym mniejszy jest błąd względny.
Na błąd pomiaru natężenia prądu ma wpływ rezystancja amperomierza . Im rezystancja obwodu jest mniejsza tym większy jest błąd natężenia prądu.
W obwodzie czwartym im mniejszy jest spadek napięcia na amperomierzu analogowym tym prąd mierzony bardziej jest zbliżony do poprawnego. W tym obwodzie rezystancja wewnętrzna amperomierza jest stała.
VI. Wykresy: