Polsko - Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych

Laboratorium Podstaw Elektroniki

Ćwiczenie nr 1

Metody pomiarowe wartości napięć i prądów

31.10.2005 r.

Bytom, rok akademicki 2005/2006

1. Pomiar wartości napięcia stałego

a) Pomiar wartości napięć wyjściowych z zasilaczy przyrządu MX-9000 za pomocą multimetru M-4650B

Układ do pomiaru napięcia stałego przy pomocy woltomierza

U [V]	Pomiar multimetrem		Błąd pomiaru
		Zakres		UV [V]
	+15 V	20 V	15,023 V	∆U = 0,0105 V
		200 V	15,02 V	∆U = 0,0375 V
		2 V	pomiar nieudany	X
	+ 5 V	20 V	5,007 V	∆U = 0,055 V
		200 V	5,00 V	∆U = 0,0325 V
		2 V	pomiar nieudany	X
	- 15 V (wartość nastawiana)	20 V	-15,009 V	∆U = 0,0105 V
		200 V	- 15,01V	∆U = 0,0375 V
		2 V	pomiar nieudany	X

Tabela wyników pomiaru

WNIOSKI:

Wartość błędu pomiaru jest większa im większy jest zakres pomiarowy ustawiony na multimetrze. Pomiar jest niemożliwy przy zakresie pomiaru mniejszym od wartości mierzonego napięcia.

b) Pomiar wartości napięć wyjściowych z zasilaczy przyrządu MX-9000 za pomocą oscyloskopu

Układ do pomiaru napięcia stałego przy pomocy oscyloskopu

U [V]	UV [V]
+15 V	15 V
+ 5 V	5 V
- 15 V (wartość nastawiana)	- 15 V

Wartości napięcia wyjściowego mierzonego za pomocą oscyloskopu

WNIOSKI:

Na podstawie odczytu z ekranu oscyloskopu wartości napięcia nie można ustalić tak dokładnej wartości mierzonego napięcia jak w przypadku pomiaru woltomierzem. Błędy pomiaru wynikłe przy pomiarze napięcia przy użyciu oscyloskopu są w większym stopniu spowodowane nieprawidłową analizą powstałego na ekranie wykresu oraz niepoprawnym jego odczytem.

c) Pomiar wartości napięcia wyjściowego z dzielników niskoomowego i wysokoomowego - problem obciążania układu mierzonego przez przyrząd pomiarowy

Układ do pomiaru napięcia na wyjściu dzielnika rezystorowego (U = 15V)

	Wartości R1 i R2 [Ω] (R1=R2)
		1 kΩ	1 MΩ
Multimetr	U = 7,456 V	U = 6,943 V
Oscyloskop	U = 7,6 V	U = 4 V

Wartości napięc na wyjściu dzielnika rezystorowego

WNIOSKI:

Zaobserwowane różnice w pomiarze wartości napięcia wynikają z różnych wartości impedancji wewnętrznej multimetru (6 MΩ) i oscyloskopu (1 MΩ). Układ do pomiaru napięcia po uwzględnieniu oporu wewnętrznego miernika wyglądałby następująco:

gdzie R_V oznacza opór wewnętrzny woltomierza. Wówczas równolegle połączone rezystory R2 oraz Rv można zastąpić jednym opornikiem R_X o impednacji równej R_X = (R_X * R2) / (R_X + R2). R_V wynosi 6 MΩ dla woltomierza oraz 1 MΩ dla oscyloskopu. Zatem R_X będzie także miało różną wartość, przez co spadek napięcia na oporniku zastępczym R_X będzie różny, a co za tym idzie wskazania woltomierza będą się różniły od wskazań oscyloskopu.

2. Pomiar wartości prądu stałego

a) Pomiar wartości prądu pobieranego z zasilacza za pomocą multimetru

Układ do pomiaru prądu stałego (U=1,2V)

Zakres amperomierza	Zmierzona wartość prądu
2 mA	1,2594 A
200 mA	1,48 A

Wartości pomiaru prądu stałego przy różnych zakresach miliamperomierza

WNIOSKI:

Spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej miliamperomierza wynosi
200 mV. Zatem zgodnie z prawem Ohma dla zakresu 2 mA rezystancja wewnętrzna wynosi 100 Ω a dla zakresu 200 mA wynosi ona 1 Ω. Stąd różnice w pomiarze prądu. Idealny amperomierz ma wewnętrzną rezystancję równą 0 Ω. Dla zakresu 200 mA rezystancja wewnętrzna miliamperomierza jest mniejsza więc pomiar wykonany na tym zakresie jest bliższy prawdy. Z drugiej strony dla większego zakresu dokładność przyrządu pomiarowego jest mniejsza.

b) Pomiar wartości prądu przez pomiar spadku napięcia na rezystorze o znanej wartości rezystancji

Na podstawie wskazań omomierza R = 542 Ω

Schemat do pomiaru napięcia stałego (U=1,2V)

Na podstawie wskazań woltomierza U_V = 0,8221 V

I_R [A]= U_V / R = 0,8221 / 542 [V / Ω] = 0,001517 [A] = 1,517 [mA]

WNIOSKI:

Wartość prądu I_R jest większa od wartości prądu z pkt a. Jednak różnica jest na tyle mała, że można ją pominąć. Różnica ta może wynikać z tolerancji rezystora.

grupa lab. 2, sekcja III

Michał Wojtowicz

Tomasz Gryglewicz

Łukasz Juszczyk

+

U

-

V

U_V

I

+

U

-

R1

R2

U_V

I

U

WE

WY

V

WY

WE

R_V

R1

R2

V

U

WE

R1

R_X

V

U

R = 560 Ω

mA

U

WE

I-U1

I-U1

WE

R = 542 Ω

V

U

U_V

---