1. CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metodami obliczania i eliminowania błędów pomiaru, wynikających ze zmiany wartości mierzonej wskutek włączenia przyrządu pomiarowego, oraz możliwościami zastosowania woltomierzy prądu stałego do pomiarów sygnału zmiennego ze składową stałą.

2. OPIS ĆWICZENIA:

W ćwiczeniu dokonaliśmy pomiaru (trzema różnymi woltomierzami) napięcia sinusoidalnego przetworzonego kolejno przez:

• Diodę prostowniczą

• Kondensator

• Układ filtra

3. SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO:

4. SPIS PRZYRZADÓW:

- Woltomierz V₁ V640 R_V1=100 MΩ kl. 1,5

- Woltomierz V₂ LM-1 R_V1=5 kΩ kl. 0,5

- Woltomierz V₃ V543 R_V1=10 MΩ δU_N = 5% δU_X = 1%

5. TABELE POMIAROWE:

L.p.	V1 V640						Rodzaj prostowania	Położenie przełącznika Rw
		Un	CU	 X	UX1	UP1±U1
		V	V/dz	Dz	V	V
1	15	0,30	19,5	5,85	5,8	0,2	jednopołówkowe	4
2	15	0,30	19,5	5,85	5,8	0,2	jednopołówkowe	4
3	15	0,30	36,5	10,95	10,9	0,2	z kondensatorem	4
4	15	0,30	36,5	10,95	10,9	0,2	z kondensatorem	4
5	2	0,03	17,9	0,54	0,54	0,03	z filtrem	1
6	15	0,30	18,2	5,46	5,5	0,2	z filtrem	1
7	15	0,30	16,1	4,83	4,8	0,2	z filtrem	2
8	15	0,30	17,9	5,37	5,4	0,2	z filtrem	2
9	15	0,30	12,0	3,60	3,6	0,2	z filtrem	3
10	15	0,30	18,1	5,43	5,4	0,2	z filtrem	3
11	15	0,30	36,7	11,01	11,0	0,2	z filtrem	4
12	15	0,30	36,6	10,98	11,0	0,2	z filtrem	4

L p.	V2 LM-1						Rodzaj prostowania	Położenie przełącznika Rw
		Un	CU	 X	UX2	UP2±U2
		V	V/dz	Dz	V	V
1	10	0,20	30,5	6,10	6,10	0,05	jednopołówkowe	4
2	Wyłączony						jednopołówkowe	4
3	10	0,20	56,9	11,38	12,38	0,05	z kondensatorem	4
4	Wyłączony						z kondensatorem	4
5	10	0,20	2,1	0,42	8,22	0,05	z filtrem	1
6	Wyłączony						z filtrem	1
7	10	0,20	25,1	5,02	5,52	0,05	z filtrem	2
8	Wyłączony						z filtrem	2
9	10	0,20	18,7	3,74	5,63	0,05	z filtrem	3
10	Wyłączony						Z filtrem	3
11	10	0,20	57,1	11,42	11,42	0,05	z filtrem	4
12	Wyłączony						z filtrem	4

L.p.	V3 V543				Rodzaj prostowania	Położenie przełącznika Rw
		Un	UX3	UP3±U3
		V	V	V
1	10	6,263	6,3	0,6	jednopołówkowe	4
2	10	6,272	6,3	0,6	jednopołówkowe	4
3	10	11,551	11,5	0,6	z kondensatorem	4
4	10	11,564	11,5	0,6	z kondensatorem	4
5	1	0,570	0,57	0,06	Z filtrem	1
6	10	5,831	5,8	0,6	Z filtrem	1
7	10	5,196	5,2	0,5	Z filtrem	2
8	10	5,716	5,7	0,6	Z filtrem	2
9	10	3,862	3,9	0,5	Z filtrem	3
10	10	5,816	5,8	0,6	Z filtrem	3
11	10	11,638	11,6	0,6	Z filtrem	4
12	10	11,639	11,6	0,6	Z filtrem	4

6. OPRACOWANIE WYNIKÓW:

Rezystancje wewnętrzne wyznaczyliśmy ze wzorów:

- R_Z1=9,091 MΩ jest to zastępcza rezystancja równolegle połączonych woltomierzy U₁ i U₃;

- R_Z2=4997 Ω jest to zastępcza rezystancja równolegle połączonych woltomierzy U₁ , U₂ i U₃;

- U_1­ to napięcie wskazywane przy obciążeniu R_Z1;

- U₂ to napięcie wskazywane przy obciążeniu R_Z2;

Błędy mierników analogowych wynikające z klasy wyznaczono z zależności:

Natomiast miernik cyfrowy posiada błędy dyskretyzacji co do zakresu i co do wartości:

Podczas pomiarów dostępnymi miernikami wystąpił błąd metody który to można wyznaczyć ze wzoru:

Dla wszystkich wykonanych pomiarów została policzona wartość poprawna odczytu z zależności:

7. WNIOSKI:

Ćwiczenie to było przykładem różnorodności otrzymywania i mierzenia napięcia stałego. Na oscyloskopie można było zaobserwować przybliżony przebieg napięcia wyjściowego. Zewnętrzny dobór rezystancji wewnętrznej źródła umożliwia nam dobranie tego parametru tak aby przy dostępnych nam miernikach błąd pomiaru był minimalny. Tak więc przy pomiarze napięcia stałego należy dobierać mierniki o rezystancji uzwojenia kilka rzędów większej niż R_W źródła. Im większy jest stosunek R_W do R_V­ tym mniejsze błędy metody.

Innym udokumentowaniem tegoż wniosku są odczyty napięć wykonanych w pierwszej części ćwiczenia. Zmienialiśmy wówczas układ przetwarzania napięcia przy R_W4. Pomiary różnymi przyrządami wskazują zbliżone do siebie wartości dla tego samego przetwarzania, co wyklucza pomyłkę.

Zauważyliśmy prawidłowość co do prostowania napięcia diodą. Przy przebiegach sinusoidalnych wyprostowanych jednopołówkowo wskazania mierników prądu stałego będą pomiarem wartości średniej napięcia.

Jeżeli rezystancja woltomierza jest odpowiednio duża w stosunku do rezystancji wewnętrznej źródła, to wartość wskazywana przez przyrząd jest wartością poprawną (błąd metody jest znacznie mniejszy od klasy przyrządu, dlatego też można go pominąć).

---