INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH
WYDZIAA
ELEKTRONIKI WAT
Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 1
Ćwiczenie 3
Temat: BLOKI ELEKTRONICZNYCH MIERNIKÓW ANALOGOWYCH
Data wykonania ćwiczenia:
Grupa:
..................................................................
Zespół w składzie: Data oddania sprawozdania:
..................................................................
1.
Ocena:
..................................................................
2.
Prowadzący ćwiczenie:
3.
..................................................................
Uwagi prowadzącego ćwiczenie:
Wykaz przyrządów znajdujących się na stanowiskach
Lp. Nazwa przyrzÄ…du Typ Producent
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
1. BADANIE DZIELNIKA NAPI
CIA
1.1. Wyznaczanie charakterystyki przetwarzania rezystancyjnego dzielnika napięcia.
1.1.1. Przygotowanie przyrządów do pomiarów
a) Zasilacz napięcia stałego:
- napięcie wyjściowe zasilacza ustawić na minimum: górny przełącznik i pokrętło w lewym skrajnym poło\
eniu,
- przełącznik rodzaju pracy ustawić w poło\
enie:  V  pomiar napięcia,
- przełącznik zakresów prądowych ustawić na minimum:  25 mA ,
b) Multimetr cyfrowy:
- klawisz  AC : wyciśnięty  pomiary stałoprądowe,
- klawisz  V : wciśnięty  pomiar napięcia,
- wybrać podzakres  100 V .
1.1.2.Układ pomiarowy
Zasilacz napięcia
stałego
+
+ +
Badany
U1 dzielnik U2 Woltomierz
cyfrowy
napięcia
- - -
+
-
1.1.3. Pomiary
Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem z p. 1.1.2.
Włączyć zasilanie przyrządów.
Regulując pokrętłem (i przełącznikiem)  regulacja napięcia , ustawić na woltomierzu zasilacza kolejne wartości
napięcia U1 podane w tabeli.
Z woltomierza cyfrowego odczytać wartości napięcia U2 dobierając odpowiednie podzakresy napięcia.
Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli.
U1 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
U2 V
KU -
Oznaczenia:
U1  napięcie wejściowe DN (ustawione na zasilaczu),
U2  napięcie wyjściowe DN (zmierzone woltomierzem cyfrowym),
KU = U1/U2  przekładnia dzielnika.
Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów narysować wykres U2 = f(U1).
Jest to charakterystyka przetwarzania rezystancyjnego DN.
2
1.2. Badanie dzielnika napięcia przy napięciu przemiennym (sinusoidalnym).
1.2.1. Przygotowanie przyrządów do pomiarów
Generator pomiarowy:
- napięcie sinusoidalne,
- częstotliwość sygnału wyjściowego: f = 1 kHz,
- regulator napięcia wyjściowego: lewe skrajne poło\
enie (minimum),
- regulator składowej stałej  offset : poło\
enie środkowe (składowa stała wyłączona).
Oscyloskop cyfrowy:
- postępować zgodnie z poleceniami osoby prowadzącej ćwiczenie.
1.2.2.Układ pomiarowy
CH1
Generator Oscyloskop
Badany dzielnik
pomiarowy cyfrowy
napięcia
We
CH2
Wy
1.2.3. Pomiary
Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem z p. 1.2.2.
Włączyć zasilanie przyrządów
Pokrętło regulatora napięcia wyjściowego generatora  AMPLITUDE , ustawić w poło\
eniu środkowym.
Nacisnąć przycisk [AUTO] w bloku  RUN CONTROL oscyloskopu.
W bloku  MENU nacisnąć przycisk [Measure].
W menu ekranowym nacisnąć przycisk [Source] i wybrać  CH1 .
W menu ekranowym nacisnąć przycisk [V] i pokrętłem podświetlonym wybrać  Vpp .
W menu ekranowym nacisnąć przycisk [Source] i wybrać  CH2 .
W menu ekranowym nacisnąć przycisk [V] i pokrętłem podświetlonym wybrać  Vpp .
Pod oscylogramami pojawią się wartości obserwowanych napięć.
Regulując napięciem generatora ustawić napięcie wejściowe dzielnika napięcia (odczytane na oscyloskopie)
w granicach (2 ÷ 5)VP-P.
Dla podanych w tabeli częstotliwości zmierzyć za pomocą oscyloskopu napięcie UWe oraz UWy.
Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli.
f kHz 1 5 10 50 100 500 1000 5000 10000
UWe V
UWy V
KU -
Oznaczenia:
UWe = UGEN  napięcie wejściowe DN (zmierzone oscyloskopem),
UWy  napięcie wyjściowe DN (zmierzone oscyloskopem),
KU = UWe/UWy  przekładnia dzielnika.
Na podstawie otrzymanych wyników pomiarów narysować wykres KU = F(f).
2. BADANIE PRACY PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH AC/DC.
2.1. Przygotowanie przyrządów do pracy.
Generator pomiarowy:
- napięcie sinusoidalne,
- częstotliwość sygnału wyjściowego: f = 1 kHz,
- regulator napięcia wyjściowego: poło\
enie środkowe,
- regulator składowej stałej  offset : poło\
enie środkowe (składowa stała wyłączona).
3
2.2. Układ pomiarowy
a)
Badany
CH1 Oscyloskop
Generator
przetwornik
cyfrowy
pomiarowy
AC/DC
CH2
Wy
b)
Wy
Badany
CH1 Oscyloskop
Generator
przetwornik
cyfrowy
pomiarowy
AC/DC
CH2
2.3. Badania
A) Badania przetworników AC/DC przy napięciu sinusoidalnym
Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem z p.2.2.a).
Dobrać współczynniki odchylania DY1 i DY2 tak, aby wysokość oscylogramów była odpowiednia.
W tabelach narysować oscylogramy napięć wejściowych i wyjściowych badanych przetworników pomiarowych
AC/DC przy dodatkowych zało\
eniach podanych w tabelach.
We wnioskach zanotować uwagi dotyczące działania poszczególnych rodzajów przetworników oraz narysować
ich schematy .
PRZETWORNIK WARTOÅšCI ÅšREDNIEJ (PROSTOWANIE JEDNOPOA
ÓWKOWE)
Napięcie wejściowe: sinusoidalne
Napięcie wejściowe: sinusoidalne Napięcie wejściowe: sinusoidalne
o wartości u1/2, bez składowej
o wartości u1, bez składowej stałej o wartości u1, ze składową stałą
stałej
PRZETWORNIK WARTOÅšCI SZCZYTOWEJ (UKA
AD SZEREGOWY)
Napięcie wejściowe: sinusoidalne
Napięcie wejściowe: sinusoidalne Napięcie wejściowe: sinusoidalne
o wartości u1/2, bez składowej
o wartości u1, bez składowej stałej o wartości u1, ze składową stałą
stałej
4
PRZETWORNIK WARTOÅšCI SZCZYTOWEJ (UKA
AD RÓWNOLEGA
Y)
Napięcie wejściowe: sinusoidalne
Napięcie wejściowe: sinusoidalne Napięcie wejściowe: sinusoidalne
o wartości u1/2, bez składowej
o wartości u1, bez składowej stałej o wartości u1, ze składową stałą
stałej
B) Obserwacja pracy przetworników AC/DC przy napięciu odkształconym.
Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem z p.2.2.b).
W tabelach narysować oscylogramy napięć wyjściowych badanych przetworników pomiarowych.
NAPI
CIE TRÓJK
TNE
przetwornik wartości średniej przetwornik wartości szczytowej przetwornik wartości szczytowej
(prostowanie jednopołówkowe) (układ szeregowy) (układ równoległy)
NAPI
CIE FALI PROSTOK
TNEJ
przetwornik wartości średniej przetwornik wartości szczytowej przetwornik wartości szczytowej
(prostowanie jednopołówkowe) (układ szeregowy) (układ równoległy)
5
3. WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYKI CZ
STOTLIWOÅšCIOWEJ WZMACNIACZA
POMIAROWEGO
Do badania wzmacniacza pomiarowego zostanie wykorzystany wewnętrzny wzmacniacz miernika
(multimetru) UM-110.
3.1. Układ pomiarowy
Elektroniczny
Generator funkcji miernik
analogowy
3.2. Pomiary
a) Przygotowanie multimetru UM-110:
- przełącznik rodzaju pracy miernika ustawić w poło\
eniu  ~ (praca przy napięciu przemiennym).
- pokrętło główne ustawić na podzakres  10 V ,
b) Przygotowanie generatora pomiarowego:
- napięcie sinusoidalne,
- częstotliwość sygnału wyjściowego: f = 20 Hz,
- regulator napięcia wyjściowego: lewe skrajne poło\
enie (minimum),
- regulator składowej stałej  offset : poło\
enie środkowe (składowa stała wyłączona).
Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem z p.3.1.
Wartość napięcia ustawić zgodnie z zaleceniami prowadzącego.
Dla częstotliwości podanych w tabeli zmierzyć napięcie multimetrem UM-110.
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli.
Ugen. =& & & & & ..= const
f Hz 20 50 100 200 500 1 k 2 k 5 k 10 k 20 k 50k
Um V
Oznaczenia:
Ugen.  napięcie wyjściowe generatora (wartość podana przez prowadzącego ćwiczenie),
f  częstotliwość ustawiana na skali generatora zgodnie z tabelą,
Um  wartość napięcia odczytywana z miernika.
Na podstawie pomiarów narysować charakterystykę częstotliwościową Um = f(f) wzmacniacza pomiarowego
stosowanego w badanym elektronicznym mierniku analogowym.
Z wyznaczonej charakterystyki określić pasmo częstotliwości wzmacniacza pomiarowego.
4. SPRAWDZENIE PODSTAWOWYCH WA
AÅšCIWOÅšCI USTROJU POMIAROWEGO
MAGNETOELEKTRYCZNEGO
Do badania ustroju pomiarowego magnetoelektrycznego (ME) zostanie wykorzystany miernik
(multimetr) UM-110.
Zgodnie z równaniem przetwarzania (Ä… = cÅ"I ), ustrój pomiarowy ME reaguje na prÄ…d staÅ‚y.
W strukturze wewnętrznej multimetru jest przetwornik pomiarowy napięcia na prąd (U/I). Powoduje to, \
e w
ćwiczeniu przyrząd pomiarowy jest sterowany sygnałami napięciowymi.
UWAGA: Przed przystąpieniem do pomiarów nale\
y przygotować wstępnie przyrządy.
a) Przygotowanie multimetru UM-110:
- przed włączeniem zasilania sprawdzić (i skorygować) zerowanie mechaniczne  wskazówka
miernika powinna być ustawiona na kresce  0 ,
- pokrętło główne ustawić na podzakres  10 V napięcia stałego,
- włączyć zasilanie miernika.
6
b) Przygotowanie zasilacza napięcia stałego:
- napięcie wyjściowe zasilacza ustawić na minimum: górny przełącznik i pokrętło w lewym skrajnym poło\
eniu,
- przełącznik rodzaju pracy ustawić w poło\
enie:  V  pomiar napięcia,
- przełącznik zakresów prądowych ustawić na minimum:  25 mA ,
4.1. Praca ustroju ME przy napięciu stałym.
4.1.1. Układ pomiarowy
Zasilacz napięcia
Miernik
stałego
UM-110
&!
+
-
+,~
Przełącznik
obrotowy
4.1.2. Pomiary
Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem z p.4.1.1.
Regulując pokrętłem (i przełącznikiem)  regulacja napięcia , ustawić na woltomierzu zasilacza kolejne wartości
napięcia podane w tabeli.
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli.
Uzasilacza V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Uwoltomierza V
Narysować wykres Uwolt. = f(Uzasil.).
Określić charakter podziałki miernika analogowego.
4.2. Praca ustroju ME przy napięciu sinusoidalnym.
4.2.1. Układ pomiarowy
Generator
Miernik
funkcji
UM-110
4.2.2. Pomiary
A) Praca ustroju ME przy napięciu przemiennym (sinusoidalnym bez składowej stałej).
Pokrętło główne miernika ustawić na podzakres  10 V napięcia stałego,
Przygotowanie generatora pomiarowego:
- napiÄ™cie sinusoidalne: u(t) = Um sinÉt,
- częstotliwość sygnału wyjściowego: f = 1 kHz,
- regulator napięcia wyjściowego: lewe skrajne poło\
enie (minimum),
- regulator składowej stałej  offset : poło\
enie środkowe (bez składowej stałej) .
Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem z p.4.2.1.
Zmieniać wartości napięcia wyjściowego generatora.
7
Wynik pomiaru zanotować poni\
ej:
Uzmierzone = & & & & & ..V
B) Praca ustroju ME przy napięciu sinusoidalnym ze składową stałą.
Przy minimalnym napięciu wyjściowym generatora (lewe skrajne poło\
enie regulatora napięcia) ustawić
składową stałą U0 = 5 V (pokrętło  offset ).
Regulator napięcia wyjściowego ustawić w poło\
enie środkowe.
Zmieniać wartości częstotliwości zgodnie tabelą.
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli.
u(t) = U0 + Um sinÉt, gdzie U0 = 5 V
f [Hz] Hz 0,5 1 2 5 10 11 12
Ä…max dz
Ä…min dz
Oznaczenia:
ąmax  maksymalne wychylenie wskazówki w działkach,
ąmin  minimalne wychylenie wskazówki w działkach,
U0  składowa stała (wartość składowej stałej ustawiona na mierniku).
Na podstawie otrzymanych wyników omówić podstawowe właściwości ustroju pomiarowego
magnetoelektrycznego.
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:
1) Protokół pomiarowy z wypełnionymi tabelami.
2) Przykłady obliczeń do ka\
dego punktu pomiarowego.
3) Wymagane wykresy (odpowiednio opisane).
4) Porównanie wyników pomiarów z danymi technicznymi.
5) Wnioski wynikające z przeprowadzonych pomiarów i obserwacji.
Przykładowe pytania kontrolne:
1) Schemat blokowy elektronicznego miernika analogowego: zadania poszczególnych bloków.
2) Dzielnik napięcia : rezystancyjny i rezystancyjny skompensowany pojemnościowo: budowa, działanie.
3) Zadania wzmacniaczy pomiarowych w elektronicznych miernikach analogowych.
4) Przetworniki AC/DC wartości średniej, skutecznej i szczytowej napięcia: budowa, działanie, przeznaczenie.
5) Ustrój pomiarowy magnetoelektryczny: budowa, działanie, podstawowe parametry.
Literatura dodatkowa:
1) A.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki,  Metrologia elektryczna , Wyd. 5, 6, 7, 8, 9 WNT, 1996r, 1998r,
2000r, 2003r, 2007r.
2) J. Dusza, G. Gortat, A. Leśniewski  Podstawy miernictwa Ofic. Wyd. Politechniki Warszawskiej, 1998r.
3) W. S. Kwiatkowski  Miernictwo elektryczne. Analogowa technika pomiarowa 1999
8