Mariusz Musiał 98.03.30
Paweł Bacik
SPRAWOZDANIE Z ĆW. NR 3
Temat : Pomiar napięcia i prądu stałego przyrządami analogowymi i cyfrowymi.
Cel ćwiczenia : Poznanie podstawowych parametrów typowych woltomierzy i amperomierzy napięcia stałego oraz wykorzystania ich do pomiarów w różnych obwodach. Ćwiczenie wskazuje jak parametry przyrządu i obwodu mogą wpływać na wynik pomiaru.
Spis przyrządów :
woltomierz analogowy LM3 (kl=0,5, RV =1000W/V)
woltomierz analogowy LE3 (kl=1, pobór prądu 7,5V-100mA; 15-60V-50mA)
miernik cyfrowy V544 (d=±(0,05%Ux+0,01%Uz); R100mV=1000kW, R10,100,1000V=10MW±10%)
miernik cyfrowy VC-10T(d=±(0,1%Ux+1znak)na zak. 0,2V, 2V, 20V, 200V; d=±(0,5%Ux+1znak)na zak. 1000V; RV=1000kW na zak. 0,2V, 2V; RV=10MW dla pozostałych zakresów)
Program ćwiczenia:
Pomiar napięcia stałego na wyjściu
zasilacza napięciowego
Rw=1W±0,1%
|
LM3 |
|
|
|
|
|
LE3 |
|
|
|
|
Lp |
Uzas[V] |
Uzak[V] |
a[dz] |
Cv[V/dz] |
U[V] |
DUgr[V] |
Uzak[V] |
a[dz] |
Cv[V/dz] |
U[V] |
DUgr[V] |
1 |
1 |
1,5 |
21,4 |
0,05 |
1,07 |
0,01 |
7,5 |
10,3 |
0,1 |
1,03 |
0,08 |
2 |
2 |
3 |
20,6 |
0,1 |
2,06 |
0,02 |
7,5 |
20,3 |
0,1 |
2,03 |
0,08 |
3 |
3 |
7,5 |
31,6 |
0,1 |
3,16 |
0,04 |
7,5 |
31,0 |
0,1 |
3,10 |
0,08 |
4 |
5 |
7,5 |
52,9 |
0,1 |
5,29 |
0,04 |
7,5 |
52,5 |
0,1 |
5,25 |
0,08 |
5 |
7 |
7,5 |
73,2 |
0,1 |
7,32 |
0,04 |
7,5 |
73,1 |
0,1 |
7,31 |
0,08 |
6 |
10 |
15 |
21,1 |
0,1 |
2,11 |
0,08 |
15 |
42,0 |
0,25 |
10,50 |
0,15 |
7 |
12 |
15 |
25,8 |
0,5 |
12,9 |
0,1 |
15 |
50,3 |
0,25 |
12,58 |
0,15 |
8 |
14 |
15 |
29,4 |
0,5 |
14,7 |
0,1 |
15 |
58,2 |
0,25 |
14,55 |
0,15 |
9 |
16 |
30 |
16,7 |
0,5 |
8,35 |
0,2 |
30 |
33,0 |
0,5 |
16,50 |
0,30 |
10 |
18 |
30 |
18,6 |
1 |
18,6 |
0,2 |
30 |
37,2 |
0,5 |
18,60 |
0,30 |
11 |
20 |
30 |
20,6 |
1 |
20,6 |
0,2 |
30 |
41,0 |
0,5 |
20,50 |
0,30 |
12 |
22 |
30 |
22,7 |
1 |
22,7 |
0,2 |
30 |
45,0 |
0,5 |
22,50 |
0,30 |
13 |
24 |
30 |
24,6 |
1 |
24,6 |
0,2 |
30 |
49,0 |
0,5 |
24,50 |
0,30 |
14 |
26 |
30 |
26,8 |
1 |
26,8 |
0,2 |
30 |
53,0 |
0,5 |
26,50 |
0,30 |
15 |
28 |
30 |
28,8 |
1 |
28,8 |
0,2 |
30 |
57,0 |
0,5 |
28,50 |
0,30 |
16 |
30 |
75 |
30,5 |
1 |
30,5 |
0,4 |
60 |
30,0 |
1 |
30 |
0,6 |
Rw=1W±0,1%
|
V544 |
|
|
VC-10T |
|
|
Lp |
Uzak[V] |
U[V] |
DU[V] |
Uzak[V] |
U[V] |
DU[V] |
1 |
1 |
1,0491 |
0,0006 |
2 |
1,048 |
0,002 |
2 |
10 |
2,027 |
0,002 |
2 |
2,026 |
0,003 |
3 |
10 |
3,090 |
0,003 |
20 |
3,10 |
0,01 |
4 |
10 |
5,194 |
0,004 |
20 |
5,20 |
0,02 |
5 |
10 |
7,215 |
0,005 |
20 |
7,23 |
0,02 |
6 |
100 |
10,36 |
0,02 |
20 |
10,37 |
0,02 |
7 |
100 |
12,44 |
0,02 |
20 |
12,47 |
0,02 |
8 |
100 |
14,41 |
0,02 |
20 |
14,43 |
0,02 |
9 |
100 |
16,36 |
0,02 |
20 |
16,39 |
0,03 |
10 |
100 |
18,28 |
0,02 |
20 |
18,30 |
0,03 |
11 |
100 |
20,27 |
0,02 |
20 |
20,30 |
0,03 |
12 |
100 |
22,25 |
0,02 |
200 |
22,2 |
0,1 |
13 |
100 |
24,22 |
0,02 |
200 |
24,2 |
0,1 |
14 |
100 |
26,25 |
0,02 |
200 |
26,3 |
0,1 |
15 |
100 |
28,20 |
0,02 |
200 |
28,2 |
0,1 |
16 |
100 |
29,90 |
0,02 |
200 |
29,9 |
0,1 |
Rw=100W±0,05%
|
LM3 |
|
|
|
|
|
LE3 |
|
|
|
|
Lp |
Uzas[V] |
Uzak[V] |
a[dz] |
Cv[V/dz] |
U[V] |
DUgr[V] |
Uzak[V] |
a[dz] |
Cv[V/dz] |
U[V] |
DUgr[V] |
1 |
1 |
1,5 |
7,3 |
0,05 |
0,365 |
0,008 |
7,5 |
- |
0,1 |
- |
0,08 |
2 |
2 |
1,5 |
16,6 |
0,05 |
0,83 |
0,01 |
7,5 |
8,0 |
0,1 |
0,80 |
0,08 |
3 |
4 |
3 |
17,3 |
0,1 |
1,73 |
0,02 |
7,5 |
16,5 |
0,1 |
1,65 |
0,08 |
4 |
6 |
3 |
26,5 |
0,1 |
2,65 |
0,02 |
7,5 |
27,0 |
0,1 |
2,70 |
0,08 |
5 |
8 |
7,5 |
36,0 |
0,1 |
3,60 |
0,04 |
7,5 |
35,5 |
0,1 |
3,55 |
0,08 |
6 |
10 |
7,5 |
45,0 |
0,1 |
4,50 |
0,04 |
7,5 |
45,0 |
0,1 |
4,50 |
0,08 |
7 |
12 |
7,5 |
54,2 |
0,1 |
5,42 |
0,04 |
7,5 |
54,0 |
0,1 |
5,40 |
0,08 |
8 |
14 |
7,5 |
62,9 |
0,1 |
6,29 |
0,04 |
7,5 |
62,5 |
0,1 |
6,25 |
0,08 |
9 |
16 |
7,5 |
70,9 |
0,1 |
7,09 |
0,04 |
7,5 |
71,0 |
0,1 |
7,10 |
0,08 |
10 |
18 |
30 |
16,0 |
1 |
16,0 |
0,2 |
30 |
32,0 |
0,5 |
16,00 |
0,30 |
11 |
20 |
30 |
17,6 |
1 |
17,6 |
0,2 |
30 |
35,0 |
0,5 |
17,50 |
0,30 |
12 |
22 |
30 |
19,5 |
1 |
19,5 |
0,2 |
30 |
39,0 |
0,5 |
19,50 |
0,30 |
13 |
24 |
30 |
21,1 |
1 |
21,1 |
0,2 |
30 |
42,0 |
0,5 |
21,00 |
0,30 |
14 |
26 |
30 |
22,9 |
1 |
22,9 |
0,2 |
30 |
45,6 |
0,5 |
22,80 |
0,30 |
15 |
28 |
30 |
24,6 |
1 |
24,6 |
0,2 |
30 |
48,8 |
0,5 |
24,40 |
0,30 |
16 |
30 |
30 |
26,0 |
1 |
26,0 |
0,2 |
30 |
51,9 |
0,5 |
25,95 |
0,30 |
Rw=100W±0,05%
|
V544 |
|
|
VC-10T |
|
|
Lp |
Uzak[V] |
U[V] |
DU[V] |
Uzak[V] |
U[V] |
DU[V] |
1 |
1 |
0,3572 |
0,0003 |
2 |
0,357 |
0,001 |
2 |
1 |
0,8161 |
0,0005 |
2 |
0,816 |
0,002 |
3 |
10 |
1,692 |
0,002 |
2 |
1,692 |
0,003 |
4 |
10 |
2,598 |
0,002 |
2 |
2,597 |
0,004 |
5 |
10 |
3,523 |
0,003 |
20 |
3,52 |
0,01 |
6 |
10 |
4,420 |
0,003 |
20 |
4,43 |
0,01 |
7 |
10 |
5,340 |
0,004 |
20 |
5,35 |
0,02 |
8 |
10 |
6,179 |
0,004 |
20 |
6,19 |
0,02 |
9 |
10 |
6,979 |
0,004 |
20 |
6,99 |
0,02 |
10 |
100 |
15,65 |
0,02 |
20 |
15,69 |
0,03 |
11 |
100 |
17,32 |
0,02 |
20 |
17,36 |
0,03 |
12 |
100 |
19,22 |
0,02 |
20 |
19,26 |
0,03 |
13 |
100 |
20,76 |
0,02 |
200 |
20,7 |
0,1 |
14 |
100 |
22,48 |
0,02 |
200 |
22,5 |
0,1 |
15 |
100 |
24,15 |
0,02 |
200 |
24,2 |
0,1 |
16 |
100 |
25,57 |
0,02 |
200 |
25,6 |
0,1 |
Rw=1kW±0,05%
|
LM3 |
|
|
|
|
|
LE3 |
|
|
|
|
Lp |
Uzas[V] |
Uzak[V] |
a[dz] |
Cv[V/dz] |
U[V] |
DUgr[V] |
Uzak[V] |
a[dz] |
Cv[V/dz] |
U[V] |
DUgr[V] |
1 |
1 |
0,15 |
8,5 |
0,005 |
0,043 |
0,001 |
7,5 |
- |
0,1 |
- |
0,08 |
2 |
2 |
0,15 |
18,6 |
0,005 |
0,093 |
0,001 |
7,5 |
- |
0,1 |
- |
0,08 |
3 |
4 |
0,3 |
23,1 |
0,01 |
0,231 |
0,002 |
7,5 |
- |
0,1 |
- |
0,08 |
4 |
6 |
0,75 |
40,1 |
0,01 |
0,401 |
0,004 |
7,5 |
- |
0,1 |
- |
0,08 |
5 |
8 |
0,75 |
54,0 |
0,01 |
0,540 |
0,004 |
7,5 |
- |
0,1 |
- |
0,08 |
6 |
10 |
0,75 |
67,9 |
0,01 |
0,679 |
0,004 |
7,5 |
- |
0,1 |
- |
0,08 |
7 |
12 |
1,5 |
17,1 |
0,05 |
0,855 |
0,008 |
7,5 |
8,5 |
0,1 |
0,85 |
0,08 |
8 |
14 |
1,5 |
19,8 |
0,05 |
0,990 |
0,008 |
7,5 |
10,0 |
0,1 |
1,00 |
0,08 |
9 |
16 |
1,5 |
22,4 |
0,05 |
1,120 |
0,008 |
7,5 |
11,0 |
0,1 |
1,10 |
0,08 |
10 |
18 |
1,5 |
24,9 |
0,05 |
1,245 |
0,008 |
7,5 |
12,2 |
0,5 |
6,10 |
0,08 |
11 |
20 |
1,5 |
27,7 |
0,05 |
1,385 |
0,008 |
7,5 |
13,7 |
0,5 |
6,85 |
0,08 |
12 |
22 |
3 |
15,5 |
0,1 |
1,55 |
0,02 |
7,5 |
15,2 |
0,5 |
7,60 |
0,08 |
13 |
24 |
3 |
16,9 |
0,1 |
1,69 |
0,02 |
7,5 |
16,8 |
0,5 |
8,40 |
0,08 |
14 |
26 |
3 |
18,4 |
0,1 |
1,84 |
0,02 |
7,5 |
18,0 |
0,5 |
9,00 |
0,08 |
15 |
28 |
3 |
19,7 |
0,1 |
1,97 |
0,02 |
7,5 |
19,5 |
0,5 |
9,75 |
0,08 |
16 |
30 |
3 |
20,8 |
0,1 |
2,08 |
0,02 |
7,5 |
20,1 |
0,5 |
10,05 |
0,08 |
Rw=1kW±0,05%
|
V544 |
|
|
VC-10T |
|
|
Lp |
Uzak[V] |
U[V] |
DU[V] |
Uzak[V] |
U[V] |
DU[V] |
1 |
0,1 |
0,04142 |
0,00003 |
0,2 |
0,0414 |
0,0010 |
2 |
0,1 |
0,09109 |
0,00006 |
0,2 |
0,0911 |
0,0011 |
3 |
1 |
0,2255 |
0,0002 |
0,2 |
0,2256 |
0,0012 |
4 |
1 |
0,3934 |
0,0003 |
2 |
0,393 |
0,001 |
5 |
1 |
0,5297 |
0,0004 |
2 |
0,530 |
0,011 |
6 |
1 |
0,6678 |
0,0004 |
2 |
0,668 |
0,011 |
7 |
1 |
0,8376 |
0,0005 |
2 |
0,838 |
0,011 |
8 |
1 |
0,9712 |
0,0006 |
2 |
0,971 |
0,011 |
9 |
10 |
1,099 |
0,002 |
2 |
1,099 |
0,011 |
10 |
10 |
1,224 |
0,002 |
2 |
1,223 |
0,011 |
11 |
10 |
1,354 |
0,002 |
2 |
1,354 |
0,011 |
12 |
10 |
1,524 |
0,002 |
2 |
1,525 |
0,012 |
13 |
10 |
1,657 |
0,002 |
2 |
1,656 |
0,102 |
14 |
10 |
1,795 |
0,002 |
2 |
1,795 |
0,102 |
15 |
10 |
1,929 |
0,002 |
2 |
1,928 |
0,102 |
16 |
10 |
2,044 |
0,002 |
2 |
2,044 |
0,102 |
W powyższych tabelkach korzystałem z następujących zależności:
U=Cv*a; [V]=[V/dz]*[dz];
DUgr[V]=kl*Uzak/100;
DU[V]=0,05*Ux/100+0,01*Uzak/100 dla miernika V544;
DU[V]=0,1*Ux/100+1znak dla miernika VC-10T;
pomiar napięcia na wyjściu dzielnika napięcia
Uzas=10V
Uwy=Cdz*0,1*Uwe
Imax=1,5mA
Rwe=1MW
Lp |
Cdz |
Uzak[V] |
a[dz] |
Cv[V/dz] |
Uwe[V] |
DUgr[V] |
Uwy[V] |
Uzak[V] |
U[V] |
DUv[V] |
DU[V] |
1 |
1 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
1,07 |
10 |
1,034 |
0,002 |
0,031 |
2 |
2 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
2,13 |
10 |
2,054 |
0,002 |
0,076 |
3 |
3 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
3,20 |
10 |
3,066 |
0,003 |
0,129 |
4 |
4 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
4,26 |
10 |
4,076 |
0,003 |
0,184 |
5 |
5 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
5,33 |
10 |
5,091 |
0,004 |
0,234 |
6 |
6 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
6,39 |
10 |
6,115 |
0,004 |
0,275 |
7 |
7 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
7,46 |
10 |
7,155 |
0,005 |
0,300 |
8 |
8 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
8,52 |
10 |
8,217 |
0,005 |
0,303 |
9 |
9 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
9,59 |
10 |
9,307 |
0,006 |
0,278 |
10 |
10 |
15 |
21,3 |
0,5 |
10,65 |
0,08 |
10,65 |
100 |
10,43 |
0,02 |
0,220 |
U=Cv*a; [V]=[V/dz]*[dz];
DUgr[V]=kl*Uzak/100;
DUv[V]=0,05*Ux/100+0,01*Uzak/100;
DU[V]=Uwy-U
Pomiar natężenia prądu stałego w obwodzie elektrycznym jak na rys. 1.
metodą bezpośrednią
Lp |
E[V] |
R[W]±0,05% |
Izak[mA] |
a[dz] |
Cv[mA/dz] |
I[mA] |
DIgr[mA] |
Izak[mA] |
I[mA] |
1 |
1 |
10 |
150 |
19,4 |
5 |
97,0 |
0,8 |
1000 |
97 |
2 |
2 |
20 |
150 |
23,5 |
5 |
117,5 |
0,8 |
1000 |
116 |
3 |
3 |
30 |
150 |
22,5 |
5 |
112,5 |
0,8 |
1000 |
111 |
4 |
4 |
40 |
150 |
21,4 |
5 |
107,0 |
0,8 |
1000 |
106 |
5 |
5 |
50 |
150 |
21,7 |
5 |
108,5 |
0,8 |
1000 |
107 |
6 |
6 |
60 |
150 |
21,2 |
5 |
106,0 |
0,8 |
1000 |
105 |
7 |
7 |
70 |
150 |
21,0 |
5 |
105,0 |
0,8 |
1000 |
104 |
8 |
8 |
80 |
150 |
21,0 |
5 |
105,0 |
0,8 |
1000 |
104 |
9 |
9 |
90 |
150 |
21,3 |
5 |
106,5 |
0,8 |
1000 |
105 |
10 |
10 |
100 |
150 |
21,4 |
5 |
107,0 |
0,8 |
1000 |
106 |
R=23/Im[mA]+0,004 [W] - dla amperomierza LM-3
Uwagi i wnioski:
Pomiar napięcia na wyjściu zasilacza o regulowanej rezystancji wyjściowej prowadzi do następujących wniosków: wraz ze wzrostem rezystancji zasilacza maleje napięcie na jego wyjściu. Spadek napięcia na rezystancji woltomierza zależy od prądu pobieranego przez dołączony układ do zasilacza. Wynika to stąd, że rezystancja wyjściowa jest połączona szeregowo z dołączonym układem.
W naszym przypadku prąd pobierany z zasilacza jest równy sumie prądów pobieranych przez cztery woltomierze przyłączone do wyjścia zasilacza, a praktycznie zależy od prądu pobieranego przez woltomierz LE-3, gdyż charakteryzuje się on stosunkowo dużym poborem prądu (na zakresie 7,5V-100mA). Jest zauważalne przy pomiarze napięcia dla rezystancji Rw=100W i Rw=1kW, w pierwszym przypadku gdy woltomierz LE-3 pracuje na zakresie 7,5V to napięcie wskazywane przez woltomierze znacznie różni się od napięcia nastawionego na wyjściu zasilacza. Jest to spowodowane dużym spadkiem napięcia na rezystancji wyjściowej, np. dla napięcia zasilania 16V napięcie na rezystancji wyjściowej jest równe ok. 9V. Przełączenie zakresu woltomierza na zakres 30V powoduje nagły skok napięcia wskazywanego przez woltomierze o ok. 8,5V. Jest to spowodowane zmniejszonym poborem prądu. Przy Rw=1kW spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej jest tak duży, że przy zmianie napięcia od 0 do 30V wskazania woltomierzy zmieniają się tylko o 2V.
Przy pomiarze napięcia na wyjściu dzielnika napięcia można zauważyć, że napięcie wskazywane przez woltomierz jest mniejsze niż napięcie nominalne (Uwy). Wynika to ze skończonej rezystancji wejściowej dzielnika (1MW) oraz z istnieniem rezystancji wyjściowej dzielnika.
Na wynik pomiaru prądu stałego metodą bezpośrednią duży wpływ ma rezystancja wewnętrzna amperomierza (np. dla LM-3 R=23/I[mA]+0,004), która jest odwrotnie proporcjonalna do prądu jaki przepływa przez amperomierz. Amperomierz wskazuje prąd niższy niż ten, który rzeczywiście przepływa przez gałąź, w którą jest włączony.