Laboratorium Miernictwa Elektronicznego

Sprawozdanie nr 3

Grupa nr 6

Andrzej Cebularz

Konrad Inglot

16.III.1998

1. Temat:

Pomiar napięcia i prądu stałego przyrządami analogowymi i cyfrowymi.

2. Cel ćwiczenia:

Poznanie podstawowych parametrów woltomierzy i amperomierzy napięcia stałego oraz wykorzystanie ich do pomiarów w różnych obwodach. Ćwiczenie wskazuje, jak parametry przyrządu i obwodu mogą wpływać na wynik pomiaru.

3. Użyte przyrządy:

1. Miernik uniwersalny LM3 oznaczany dalej jako M1.

nr T1653

2.Multimetr cyfrowy V543 oznaczany dalej jako M2.

• błąd podstawowy: ,

3. Multimetr cyfrowy VC-10T oznaczany dalej jako M3.

• błąd podstawowy: (zakresy: 0,2V; 2V; 20V; 200V), (zakres 1000V)

4. Rezystory dekadowe DR5b-16.

4. Przebieg ćwiczenia:

W celu porównania woltomierzy analogowych i cyfrowych dokonano po 10 pomiarów napięcia stałego przy tych samych ustawieniach na wyjściu zasilacza prądu stałego. Wyniki dla analogowego przyrządu M1 obrazuje tabela nr 1, a dla przyrządów cyfrowych M2 i M3 tabela nr 2.

Schemat układu pomiarowego napięcia stałego:

Tabela nr 1

Uzas	Kl	Zakres	αmax	C	α	Uobl	Δ	δ	Uwagi
[v]		[v]	[dz]		[dz]	[v]	[V]	[%]
3	0,5	7,5	75	0,1	31,0	3,1	0,04	1,3
5	0,5	7,5	75	0,1	52,5	5,2	0,04	0,8
8	0,5	15	30	0,5	17,0	8,5	0,08	0,9
10	0,5	15	30	0,5	21,3	10,7	0,08	0,8
15	0,5	30	30	1	15,7	15,7	0,15	1,0
20	0,5	30	30	1	20,6	20,6	0,15	0,7
22	0,5	30	30	1	22,7	22,7	0,15	0,7
25	0,5	30	30	1	25,6	25,6	0,15	0,6
28	0,5	30	30	1	28,9	28,9	0,15	0,5
29	0,5	75	75	1	30	30	0,4	1,3

Gdzie:

• U_zas - napięcie otrzymane z zasilacza

• kl - klasa woltomierza

• _max - maksymalne wychylenie

• c - stała przyrządu

•  - wychylenie

• U_obl - napięcie woltomierza analogowego obliczone ze wzoru

•  - błąd bezwzględny

• δ - błąd względny

Tabela nr 2.

Uzas		M2			M3		Uwagi
	Ziarno	Zakres	Uodcz	Ziarno	Zakres	Uodcz
3	0,001	10	3,198	0,01	20	3,16
5	0,001	10	5,349	0,01	20	5,17
8	0,001	10	8,386	0,01	20	8,39
10	0,01	100	10,49	0,01	20	10,52
15	0,01	100	15,54	0,01	20	15,54
20	0,01	100	20,48	0,1	200	20,4
22	0,01	100	22,54	0,1	200	22,3
25	0,01	100	25,49	0,1	200	25,3
28	0,01	100	28,47	0,1	200	28,4
29	0,01	100	29,41	0,1	200	29,3

Błędy pomiarów wykonanych przyrządami cyfrowymi obrazują poniższe wykresy:

Następnie dokonano 7 pomiarów prądu przy pomocy przyrządów M1 i M3. Miały one na celu porównanie dokładności amperomierzy: cyfrowego i analogowego. Wyniki przedstawiają tabele nr 3 i nr 4.

Tabela nr 3

Izas			M1			Uwagi
[mA]	kl	Zakres [mA]	αmax [dz]	α [dz]	Iobl [mA]
100	0,5	150	30	16,0	80,00
200	0,5	300	30	18,8	180,80
300	0,5	750	75	29,5	290,50
600	0,5	750	75	61,0	610,00
800	0,5	1500	30	16,3	815,00
1000	0,5	1500	30	20,7	1035,00

Tabela nr 4

Izas		M3		Uwagi
[mA]	Ziarno	Zakres	Iodcz [mA]
100	0,1	200	80,1
200	0,1	200	181,9
300	1	1000	283
600	1	1000	595
800	1	1000	801
1000	1	1000	1019

W celu sprawdzenia wpływu parametrów przyrządu na otrzymane wyniki dokonano 6 pomiarów napięcia wyjściowego na zasilaczu o stałej nastawie, ale zmiennej rezystancji otrzymywanej w wyniku podłączenia do źródła oporników dekadowych. Pomiary wykonano przyrządem M1, a wyniki ujęte zostały w tabeli nr 5.

Tabela nr 5

Uzas [V]	R [kΩ]	Uwyj [V]	Uwagi
20	0	20,26
20	1	20,24
20	2	20,22
20	3	20,20
20	4	20,18
20	5	20,16

Poniższy wykres przedstawia zależność pomiędzy rezystancją wyjściową źródła a dokładnością pomiaru. Pomiarów dokonano przyrządem M1.

6. Wnioski.

Jak widać z powyższych danych, nie trudno o jednoznaczne wnioski na temat badanych przyrządów. Dla celów porównawczych założyliśmy, że rezystancja zasilacza wynosi 10 Ω (w praktyce jest to ok. 10 - 50 Ω).

Najdokładniejszym przyrządem był miernik cyfrowy M3 o błędzie podstawowym 0,1%, który dzięki dużej rezystancji wejściowej (10MΩ) w praktyce nie wprowadzał dodatkowych błędów metody podczas pomiarów dlatego, że rezystancja źródła napięcia była o 6 rzędów mniejsza. Wyniki przyrządu M3 również mieściły się w granicach błędu .Dla miernika M1 rząd błędu metody był równy (dla zakresu 1,5 V) lub mniejszy rzędowi błędu podstawowego miernika, jednak przekraczał go dla wartości niskich (3V) i bliskich zakresowi (29V).

Wszystkie pozostałe wyniki różnią się co prawda między sobą, ale po uwzględnieniu błędów, otrzymaliśmy przedziały w obrębie których zawierały się spodziewane wyniki.

Jeszcze innym dowodem na wpływ rezystancji źródła na uzyskane wyniki jest ponowny pomiar napięcia przyrządem M1 przy zmiennej rezystancji - błąd pomiaru malał wraz ze zwiększaniem obciążenia źródła.

1

1

V

Zas

---