Metrologia

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Katarzyna Dziadek

Przemysław Drąg

Krzysztof Berek

Dawid Bębenek

Kamil Dybeł

WIMiR, gr. 29, zespół 4

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie własności dynamicznych przetworników pierwszego rzędu, czyli układu prądowego RC, który jest odpowiednikiem tego typu przetwornika, w funkcji czasu i częstotliwości oraz wyznaczenie podstawowych parametrów tych przetworników na drodze pomiarowej.

2. Schemat stanowiska pomiarowego:

3. Transmitancja układu:

-Wyprowadzenie transmitancji układu RC:

Po transformacji Laplace'a otrzymujemy:

gdzie:

K = 1 - czułość przetwornika

T = RC - stała czasowa

4. Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych:

a. Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa
- teoretyczna, przedstawiona za pomocą transmitancji widmowej:

- eksperymentalna, czyli z wykorzystaniem oscyloskopu:

Najpierw odczytaliśmy amplitudę na wejściu (U_1m), a następnie zmieniając wartości częstotliwości, odczytywano odpowiadające im wartości amplitud (U_2m)

Tabela z wyznaczanymi charakterystykami amplitudowo-częstotliwościowymi
C [nF]	R [Ω]	f [Hz]	log f	2 [V]	2 [V]		[dB]
5,1	2200	3000	3,477	18,6	8,96	0,482	-6,339
				4000	3,602	18,6	8,64	0,465	-6,651
				6000	3,778	18,6	8,16	0,439	-7,151
				8000	3,903	18,6	7,68	0,413	-7,681
		50	510	1000	3	17,4	8,96	0,515	-5,764
				3000	3,477	17,4	8	0,46	-6,745
				4000	3,602	17,4	7,36	0,423	-7,473
				6000	3,778	17,4	6,08	0,349	-9,143
		50	2200	200	2,301	10,24	8,96	0,875	-1,16
				400	2,602	10,24	8,64	0,844	-1,473
				800	2,903	10,24	7,68	0,75	-2,499
				1000	3	10,24	7,2	0,703	-3,061

b) Wykresy:

1). C=5,1nF R=2200Ω

2). C=50nF R=510Ω

3). C=50nF R=2200[Ω]

5. Charakterystyka fazowo-częstotliwościowa

a) teoretyczna (za pomocą transmitancji widmowej)

b) eksperymentalna (dane z oscyloskopu)
Pomiarów dokonaliśmy korzystając z jednego kanału oscyloskopu. Do płytki odchylenia pionowego należało doprowadzić napięcie U1, natomiast do płytki odchylenia poziomego napięcie U2. Spowodowało to powstanie na ekranie oscyloskopu elipsy, z której odczytaliśmy
oraz
, zgodnie z zasadą pokazaną na poniższej ilustracji:

Kąt fazowy
określa się ze wzoru:

-Wyniki:

Stałe	f[Hz]	[ms]	(ms)	φ[rad]	φ[°]
C=5,1nF R=2200Ω	1000	2,24	3,44	-0,70912	-40,6293
C=50nF R=510Ω	5000	2,08	3,2	-0,70758	-40,5416
C=50nF R=2200[Ω]	12000	2,24	3,44	-0,70912	-40,6293

6. Wnioski

Przedmiotem badań był przetwornik pierwszego rzędu zbudowany z elementów RC. W przypadku charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej wyniki teoretyczne i doświadczalne różnią się nieznacznie, natomiast charakterystyka fazowo-częstotliwościowa uzyskana z pomiarów pokrywa się z teoretyczną tylko do zakresu 10^6 rad/s. Dalszy przebieg krzywej wyznaczonej doświadczalnie może świadczyć że układ ten nie działał poprawnie powyżej tego zakresu.

---