Wykonanie: Anna Kostrubiec i Grzegorz Kozik

Wydział: Elektroniki

Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja

Data wykonania ćwiczenia: 20.04.98r.

Ćwiczenie nr 5

Temat: Pomiar napięcia i prądu stałego przyrządami analogowymi i

cyfrowymi.

Pomiar napięcia stałego na wyjściu :

Zasilacza napięciowego

przyrządy cyfrowe :

• woltomierz cyfrowy V544 o rezystancji wejściowej RV = 10 [MW] i błędzie podstawowym ± 0,05% wartości mierzonej plus 0,01% pełnego zakresu.

• woltomierz cyfrowy VC-10T o rezystancji wejściowej RV = 10 [MW] i błędzie podstawowym ± 0,1% wartości mierzonej plus 0,1% pełnego zakresu

przyrządy analogowe :

• woltomierz magnetoelektryczny LM - 3 o klasie 0,5 i rezystancji wewnętrznej RV = 1000 [W/V]

• woltomierz elektromagnetyczny LE - 3 o klasie 1.

Tabela pomiarowa

Przyrząd	Lp.	Zakres	U	ΔU	δU	Rw
[typ]		[V]	[V]	[V]	[%]	[W]
	1.	100	15,58	0,02	0,1	0
	2.	100	15,57	0,02	0,1	5
V544	3.	100	15,57	0,02	0,1	50
	4.	100	15,56	0,02	0,1	500
	5.	100	15,56	0,02	0,1	5000
	1.	20	14,73	0,04	0,3	0
	2.	20	14,73	0,04	0,3	5
VC-10T	3.	20	14,73	0,04	0,3	50
	4.	20	14,73	0,04	0,3	500
	5.	20	14,73	0,04	0,3	5000
	1.	30	15,9	0,2	1,5	0
	2.	30	15,9	0,2	1,5	5
LM-3	3.	30	15,9	0,2	1,5	50
	4.	30	15,7	0,2	1,5	500
	5.	30	13,8	0,2	1,5	5000
	1.	30	15,9	0,3	2	0
	2.	30	15,7	0,3	2	5
LE-3	3.	30	14,7	0,3	2	50
	4.	30	8,7	0,3	3,5	500
	5.	30	1,5	0,3	20	5000

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

Z analizy powyższych wyników pomiarów wynika niezbicie, że przyrządy cyfrowe zapewniają dużo większą dokładność pomiaru niż przyrządy analogowe. Rezystancja wewnętrzna źródła zasilania nie wpływa na wskazania przyrządu cyfrowego ze względu na dużą rezystancję wejściową, natomiast przyrząd analogowy (w szczególności LE-3 ) wprowadza duże błędy przy Rw = 5000 [W].

Dzielnika napięcia

przyrządy :

• dzielnik napięcia o Rwe = 1 [kW] i podziale θ = 0,7

• woltomierz cyfrowy V544

• woltomierz analogowy LM - 3

Tabela pomiarowa

Lp.	Przyrząd	zakres	Uwe	Uwy	θ	Rw	ΔUwe	δUwe	ΔUwy	δUwy
	[typ]	[V]	[V]	[V]		[W]	[V]	[%]	[V]	[%]
1.		100	15,21	10,64	0,70	0	0.02	0,13	0,02	0,20
2.	V544	100	15,13	10,59	0,70	5	0,02	0,13	0,02	0,20
3.		100	14,48	10,13	0,70	50	0,02	0,13	0.02	0,20
4.		100	10,13	7,09	0,70	500	0,02	0,20	0,02	0.28
1.		30	15,5	10,9	0,70	0	0,2	1,3	0,2	1,8
2.	LM-3	30	15,4	10,8	0,70	5	0,2	1,3	0,2	1,8
3.		30	14,8	10,4	0,70	50	0,2	1,4	0,2	1,9
4.		30	10,3	7,3	0,70	500	0,2	2,0	0,2	2,7

Przykładowe obliczenia:

V544

Wnioski:

Analizując powyższą tabelę pomiarową zauważamy, że pomiar dzielnika napięcia

przyrządem analogowym jest nieco mniej dokładny od pomiaru przyrządem cyfrowym,

wynika to z rachunku błędów. Podział dzielnika odczytany z przyrządu wynosi 0,7,

otrzymany z obliczeń także wynosi 0,7, pomiar był więc przeprowadzony bardzo dokładnie.

Pomiar stabilności czasowej źródła napięciowego.

a) metoda bezpośredniego kontrolowania

przyrządy:

• woltomierz V544

Tabela pomiarowa:

Lp.	t	U
	[s]	[V]
1.	0	10,107
2.	30	10,107
3.	60	10,106
4.	90	10,103
5.	120	10,103
6.	150	10,104
7.	180	10,105
8.	210	10,104
9.	240	10,103
10.	270	10,104
11.	300	10,104
12.	330	10,105
13.	360	10,103
14.	390	10,102
15.	420	10,102

Wykres zależności napięcia od czasu.

Wnioski:

Napięcie kontrolowane woltomierzem cyfrowym zmienia się w granicach od 10,102 do napięcia 10,107. Zmiany te wywołane są niestabilnością napięcia zasilania zasilacza i zmianami temperatury otoczenia.

metoda różnicowa

Układ składa się z dwóch zasilaczy połączonych antyszeregowo, rezystora ograniczającego i czułego miernika napięcia.

Przyrządy:

• woltomierz cyfrowy V544 na zakresie 100[mV]

• zasilacze stabilizowane

Ponieważ źródło napięcia wzorcowego nie było dostępne użyto drugiego zasilacza o

podobnej dokładności .

Tabela pomiarowa

Lp.	t	Ur
	[s]	[V]
1.	0	30,40
2.	30	29,34
3.	60	28,64
4.	90	27,59
5.	120	27,13
6.	150	26,51
7.	180	26,35
8.	210	25,54
9.	240	24,98
10.	270	24,79
11.	300	24,37
12.	330	24,64
13.	360	24,51
14.	390	23,85
15.	420	23,79

Wykres zależności napięcia różnicowego Ur od czasu.

Wnioski:

Zmierzone napięcie różnicowe określa nam stabilność czasową jednego źródła napięcia względem drugiego. Jeżeli jednym ze źródeł jest źródło wzorcowe można określić stabilność źródła.

Pomiar natężenia prądu w obwodzie elektrycznym.

a) metoda bezpośrednia

Układ pomiarowy

A

E R

przyrządy:

• amperomierz VC-10T o błędzie ±0,3% wart. mierzonej plus 0,1% zakresu.

• amperomierz LM-3 o klasie 0,5

Lp.	Amp.	IA	ΔIA	In	I	E	R
	[typ]	[mA]	[mA]	[mA]	[mA]	[V]	[W]
1.		15,51	0,02	20	15,53	10,889	700
2.	VC-10T	16,57	0,02	20	16,73	7,713	460
3.		15,47	0,02	20	15,85	4,170	262
4.		15,48	0,02	20	16,67	1,817	108
1.		15,2	0,2	30	15,4	10,768	700
2.	LM-3	15,6	0,2	30	16,1	7,410	460
3.		15,2	0,2	30	15,4	4,173	270
4.		15,1	0,2	30	15,4	1,813	117

Przykładowe obliczenia:

metoda pośrednia

układ pomiarowy

A

Rw

E R

Tabela pomiarowa

Lp.	Woltom.	Rw	Un	Uw	ΔUw	I	ΔI	δI
	[typ]	[W]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[%]
1.		10	2	0,142	0,002	14,2	0,2	1,5
2.	VC-10T	10	2	0,159	0,002	15,9	0,2	1,5
3.		10	2	0,142	0,002	14,2	0,2	1,5
4.		10	2	0,146	0,002	14,6	0,2	1,5
1.		10	0,75	0,148	0,004	14,8	0,4	3
2.	LM-3	10	0,75	0,152	0,004	15,2	0,4	3
3.		10	0,75	0,150	0,004	15,0	0,4	3
4.		10	0,75	0,152	0,004	15,2	0,4	3

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

Metoda bezpośrednia jest prostsza w realizacji, ale jest mniej dokładna, ponieważ amperomierz włączony do obwodu wnosi dodatkową rezystancję mającą wpływ na prąd płynący w obwodzie. Metoda pośrednia mimo to, że błąd mogą wprowadzać dwa składniki obwodu jest dokładniejsza. Można bowiem zastosować rezystor o małej rezystancji, a spadek napięcia mierzyć po wzmocnieniu we wzmacniaczu pomiarowym.

Pomiar prądów pobieranych przez aparaturę elektroniczną.

metoda bezpośrednia

przyrządy:

• amperomierz VC-10T o błędzie 0,3% wart. plus 0,1% zakresu

• woltomierz LM-3 kl 0,5

A

V

E

Tabela pomiarowa

Lp.	UV	IA	ΔUA	ΔIA	UN	IN
	[V]	[mA]	[V]	[mA]	[V]	[mA]
1.	16,1	0,524	0,2	0,004	30	2
2.	14,8	0,483	0,2	0,004	30	2
3.	13,2	0,428	0,2	0,004	30	2
4.	8,8	0,286	0,2	0,003	30	2
5.	6,9	0,224	0,2	0,003	30	2
6.	3,7	0,119	0,2	0,003	30	2

Przykładowe obliczenia:

metoda pośrednia

przyrządy:

• woltomierz LM-3 kl 0,5

V

E R

Tabela pomiarowa

Lp.	E	R	UV	UN	I	ΔI
	[V]	[W]	[V]	[V]	[mA]	[mA]
1.	10,444	0	10,4	30	-	-
2.	10,499	5	10,4	30	19,8	0,1
3.	10,541	50	10,4	30	2,8	0,1
4.	10,540	500	10,3	30	4,8	0,2
5.	10,539	5000	10,2	30	3,4	0,2

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

Pomiar prądu pobieranego przez urządzenie jest trudny do wykonania metodą pośrednią ze względu na małą dokładność badanego przyrządu (LM-3), metoda bezpośrednia jest w tym miejscu bardziej odpowiednia.

1

---