SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie wykonali: Marek Dziedzic , Konrad Krajewski 07.04.2002

Sprawozdanie wykonał: Marek Dziedzic

Wydział: Elektronika

Rok: I

Nr ćwiczenia: 3

Temat ćwiczenia:

Kompensacyjna metoda pomiaru napięcia

1. Cel ćwiczenia:

Poznanie zasady kompensacyjnej metody pomiaru napięć, oraz przyczyn istotnie wpływających na dokładność pomiaru.

2. Wykaz przyrządów pomiarowych:

a) wzorzec napięcia 1V ± 50μV Imax=0,1 mA

b) źródło prądowe Iw=10 mA 0,05

c) opornik dekadowy

d) binarne źródło napięcia

- Uwy=0,01 · Σ Ai · 2ⁱ [V] ±5mV

e) komparator analogowy

- czułość max. 5μA/dz

- rezystancja wewnętrzna 300 Ω

3. Przebieg ćwiczenia:

3.1 Kalibracja źródła prądowego za pomocą wzorca napięcia 1V.

Iw K

Rn Ew

R

Schemat pomiarowy

Iw = 10 mA

ΔIw = 0,05 · 10 mA / 100 = 5 μA

Rmin = 0 Ω

Rmax = 1111.1 Ω

ΔR = 0,1 Ω

3.2 Pomiar napięć z zastosowaniem wzorca napięcia regulowanego

dekadowo i komparatora analogowego.

Iw K

R Ex

Rn

Schemat pomiarowy

Lp.	Ui [V]	R [Ω]	Ew [V]	ΔEw [mV]	ΔUp [mV]	Ux [V]	ΔUx [mV]	δ Ux [%]
1.	0,2	21,1	0,211	1,11	0,15	0,211	3	1,0
2.	0,5	52,8	0,528	1,27	0,17	0,528	3	0,43
3.	1	103,1	1,031	1,52	0,15	1,031	3	0,25
4.	1,5	155,2	1,552	1,78	0,27	1,552	3	0,18
5.	2	205,7	2,057	2,03	0,32	2,057	3	0,15
6.	5	501,4	5,014	3,51	1,8	5,014	6	0,11
7.	10	1010,3	10,103	6,06	1,1	10,103	8	0,071

Tabela1

Wykorzystane wzory:

Ew = Iw · R [V]

ΔEw = (ΔIw/Iw + ΔR/R) · Ew [mV]

ΔUp = ΔU · 0,1 dz/ Δα [mV]

ΔUp<ΔUr ΔUz = ΔUr

ΔUp>ΔUr ΔUz = ΔUp

ΔUx = ΔEw + ΔUz [mV]

δ Ux = ΔUx/Ux · 100 [%]

Przykładowe obliczenia:

• pomiar 2

Ew = 0,01 · 52,8 = 0,528 V

ΔEw = (0,000005/0,01 + 0,1/52,8) · 0,528 = 0,00164 ≈ 1,27 mV

ΔUp = 0,003 · 0,1 dz/ 2 dz = 0,15 mV

ΔUp<ΔUr ΔUz = ΔUr = 1 mV

ΔUx = 1,27 + 1 = 2,27 mV

δ Ux = 0,00227/0,528 · 100 = 0,4299 ≈ 0,43 %

3.3 Pomiar napięć z zastosowaniem wzorca napięcia regulowanego

binarnie i komparatora analogowego.

E Ex

Schemat pomiarowy

Lp.	Ui [V]	aktywne bity	Ew [V]	ΔEw [mV]	ΔUp [mV]	Ux [V]	ΔUx [mV]	δ Ux [%]
1.	0,2	10101	0,21	5	0,18	0,210	15	7,2
2.	0,5	110101	0,53	5	0,20	0,530	15	2,9
3.	1	1100111	1,03	5	0,22	1,030	15	1,5
4.	1,2	1111100	1,24	5	2,86	1,240	15	1,2
5.	1,5	10011011	1,55	5	0,16	1,550	15	0,97
6.	2	11001110	2,06	5	0,66	2,060	15	0,73
7.	5	111110111	5,03	5	5,34	5,030	15	0,30

Tabela2

Wykorzystane wzory:

Ew = 0,01 · Σ Ai · 2ⁱ [V]

ΔUp = ΔU · 0,1 dz/ Δα [mV]

ΔUp<ΔUr ΔUz = ΔUr

ΔUp>ΔUr ΔUz = ΔUp

ΔUx = ΔEw + ΔUz [mV]

δ Ux = ΔUx/Ux · 100 [%]

Przykładowe obliczenia:

• pomiar 2

Ew = 0,01 · (1+4+16+32) = 0,53 V

ΔEw = 5 mV

ΔUp = 0,02 · 0,1 dz/ 10,2 dz = 0,196078 ≈ 0,20 mV

ΔUp<ΔUr ΔUz = ΔUr = 10 mV

ΔUx = 5 + 10 = 15 mV

δ Ux = 0,015/0,53 · 100 = 2,83019 ≈ 2,9 %

4. Wnioski:

Wyniki pomiaru w obu przypadkach są bardzo do siebie zbliżone, różne są natomiast wartości błędów. Pomiar napięcia z zastosowaniem wzorca regulowanego jest dokładniejszy niż z wzorcem binarnym, o czym świadczą kolumny błędu względnego napięcia w tabelach 1 i 2. Wynika to z tego, iż wzorzec pierwszy ma mały błąd ΔUr = 1 mV (najmniejsza zmiana rezystancji 0,1Ω powodował zmianę napięcia o 1 mV) w stosunku do wzorca cyfrowego w którym najmniejsza zmiana wartości napięcia była równa ΔUr = LSB = 10 mV. W wyniku tego, podczas pomiarów, w większości przypadków, nie możliwe było całkowite skompensowanie napięcia. Szczególnie widoczne to było podczas pomiarów z zastosowaniem wzorca binarnego.

Błąd pobudliwości ΔUp wyznaczony laboratoryjnie przyjmuje wartości przypadkowe. W pomiarze ze wzorcem binarnym jest ok. 10 - krotnie mniejszy więc pomijalnie mały W tabeli 1 można zauważyć wzrost ogólny wartości błędu ze wzrostem napięcia mierzonego, czyli ze wzrostem wartości rezystancji lecz nieregularność potwierdza losowość zmian wartości tego błędu.

1

---