Sprawozdanie Pel e01 PDF

Preview

Summary

Sprawozdanie z elektroniki ocenione na 4...

Description

_____________________________ numer albumu

_____________________________ numer albumu

_____________________________ imię i nazwisko

_____________________________ imię i nazwisko

kierunek

_____________________________

_____________________ dzień tygodnia

semestr

______________________________

rok akademicki

____________________

_____________________ godziny zajęć _____________________ numer zespołu

Laboratorium elektroniki Ćwiczenie

____________

__________________________________________________________ _ Tytuł ćwiczenia

__________________________________________________________ _

__________________ data wykonania pomiarów

__________________ data oddania raportu

ocena ______ Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia było zapoznanie się z dokonywanie pomiarów przy pomocy multimetrów, zasilacza laboratoryjnego, oscyloskopu cyfrowego oraz generatora funkcyjnego oraz w wykonywanie niezbędnych obliczeń.

Zadanie 1. W tym zadaniu mierzyliśmy rezystancje opornika wzorcowego 100 Ω z wykorzystaniem dwóch multimetrów Metex-3800 (J3/2.03/2017-M/8) oraz Protek 506 (WD043.01-0160203). Następnie wyznaczyliśmy niepewności pomiaru dla każdego z zakresów na multimetrach oraz określiliśmy, który z nich wykonuje dokładniejsze pomiary. Tabela 1. Wyniki dla Metex-3800 Zakres omomierza [Ω] 20M

Dgts [Ω] 0,001 M

2M

0,0001 M

200k 20k 2k

0,01 k 0,001 k 0,0001 k

200

0,01

Wynik [Ω] (0,000 ± 0,002)M (0,000 ± 0,0002)M (0,100 ± 0.01)k (0,100 ± 0.015)k (0,099 ± 0,0005) k 99,95 ± 0,5

Niepewność względna [Ω] ΔR =±(1.0 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg +

W tabeli zostały ukazane otrzymane przez nas wyniki dla danych zakresów. Dgts, czyli rozdzielczość multimetru odczytaliśmy z jego instrukcji, tak jak i wzory na niepewność względną.

Tabela 2. Wyniki dla Protek 506 Zakres omomierza [Ω]

Dgts [Ω]

Wynik [Ω]

Niepewność względna [Ω]

40M

0,001 M

4M

0,0001 M

400k 40k

0,01 k 0,001 k

4k

0,0001 k

400

0,01

(0,000 ± 0,002)M (0,000 ± 0,0002)M (0,000 ± 0,02)k (0,100 ± 0,002)k (0,100 ± 0,0007)k 99,96 ± 0,51

ΔR =±(1.0 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg + ΔR =±(0.5 %rdg +

Tabela 2 zawiera analogiczne dane jak tabela pierwsza. Wnioski Otrzymane wyniki potwierdzają, że większość z otrzymanych pomiarów mieści się w granicy niepewności pomiaru. Wynik najbliższy 100 Ω otrzymaliśmy przy użyciu multimetru Protek 506 dla zakresu 400 Ω

Zadanie 2 U ) R wartości napięcia wraz z tymi, które zostały odczytane z zasilacza ( Siglent SPD3303D o numerze WDO52.02-006-203). Jako amperomierzy wykorzystany został multimetr Metex M3800 o numerze J3/2.03/2017-M/8. W tym zadaniu porównywaliśmy obliczone na podstawie prawa Ohma ( I=

Schemat układu:

Na schemacie znajduje się źródło napięcia, opornik wzorcowy o oporze 150 Ω oraz szeregowo wpięty w układ amperomierz.

Tabela 3. Wyniki pomiarów natężenia Napięcie [V] 28,00 ± 1,76 22,93 ± 1,6 14,99 ± 1,05

Odczytane natężenie [mA] 185,1+0,95 149,1+0,77 99,1+0,52

Obliczone napięcie [V] 27,7 ± 22,3 ± 14,8 ±

Do odczytanych powyżej natężeń zostały dodane także niepewności bezwzględne, które obliczane były ze wzoru: ∆ I =±(0,5 %rdg+3 ∙ 0,01) Natomiast wartość rezystancji uzyskaliśmy dokonując pomiaru (150,6 Ω) na multimetrze M-3800 dla zakresu 200 Ω oraz uwzględniając niepewność względną ze wzoru: ΔR =±(0.5 %rdg +1 dgts ) Otrzymaliśmy R=(150,6 ± 0,4) Ω Wnioski Porównując napięcie odczytane z zasilacza a to obliczone przez nas możemy zauważyć różnicę, nie przekraczają one jednak 0,7 volta. Rozbieżność ta najprawdopodobniej wynikała z działania sprzętu. Ustawienie ograniczenia prądowego na minimum utrudnia regulacje napięcia na wyjściu zasilacza, wynika to z prawa Ohma, że dla natężenia wynoszącego zero, napięcie również będzie wynosić zero, co oznacza, że prąd nie popłynie.

Zadanie 3 Celem tego zadania było porównanie wartości napięcia odczytanej z multimetru Metex M3800 (o numerze J3/2.03/2017-M/8) oraz Protek 506 ( o numerze (WD043.01-0160203) wartością pokazywana przez zasilacz Siglent SPD (o numerze WDO52.02-006-203). Pomiary zostały dokonane dla trzech odmiennych, wskazanych trybów pracy: niezależny, równoległy, szeregowy. Multimetru Protek 506 użyliśmy przy pomiarze szeregowym dla kanału Master. Tabela 4. Napięcie odczytane z multimetrów (wraz z niepewnością) oraz z zasilacza Tryb pracy zasilacza

Master Napięcie odczytanie z zasilacza [V]

Napięcie odczytane z multimetru [V]

Slave Napięcie odczytane zasilacza [V]

Napięcie odczytane z multimetru [V]

Niezależnie

5 ±

5,03 ± 0,03

10 ±

10,00 ± 0,06

Szeregowo

15 ±

-14.96 ± 0,09

15 ±

15,03 ± 0,08

Równolegle

18 ±

18,00 ± 0,1

18 ±

18,01 ± 0,1

Niepewność pomiaru dla multimetru M-3800 obliczyliśmy ze wzoru: ∆U = ±(0,5% |rdg| + 1 dgts) Natomiast dla Protek 506 ze wzoru: ∆U = ±(0,5% |rdg| + 2 dgts) Wnioski Biorąc pod uwagę powyższe odczytane wartości możemy stwierdzić, że te pokazywane przez zasilacz są prawdziwe gdyż nieznacznie odbiegają od tych z multimetru.

Zadanie 4 Celem zadania było zbadanie, czy kształt generowanego sygnału oraz częstotliwość mają wpływ na wartość amplitudy obserwowanego na ekranie oscyloskopu przebiegu. Badane były następujące częstotliwości: 10Hz, 1kHz, 200kHz, 2MHz oraz dwa rodzaje sygnału: sinusoidalny oraz prostokątny. Wykorzystany został przez nas generator funkcyjny DF1641B o numerze WD057.04-001203 oraz oscyloskop Siglent SDS 1052DL o numerze JS/RPO/011/T6/123. Tabela 5. Wartości napięcia dla sygnału sinusoidalnego Częstotliwość ustawiona na generatorze Odczytana amplituda [V] funkcyjnym [Hz] 10 ± 3,00 ± (1 ± )k 3,04 ± (200 ± ¿ k 3,08 ± (2 ± )M 3,12 ± Tabela 6. Wartości napięcia dla sygnału prostokątnego Częstotliwość ustawiona na generatorze Odczytana amplituda [V] funkcyjnym [Hz] 3,24 ± 10 ± (1 ± )k 3,24 ± (200 ± ¿ k 3,36 ± (2 ± )M 3,36 ± Wnioski Zmiana kształtu przebiegu oraz częstotliwości na generatorze mają wpływ na wartość amplitudy, jest on jednak nieznaczny ( w skrajnym przypadku wynosi 0,24 V).

Zadanie 5 W tym zadaniu otrzymaliśmy instrukcje, co do ustawienia generatora funkcyjnego DF1641B (o numerze WD057.04-001-203), a następnie mieliśmy zbadać przebieg funkcji na oscyloskopie cyfrowym Siglent SDS 1052DL (o numerze JS/RPO/011/T6/123). Zdjęcie 1. Generator funkcyjny ustawiony na częstotliwość 1kHz, amplitudę 8V oraz przebieg sinusoidalny.

Zdjęcie 2. Ekran oscylogramu dla powyższych ustawień.

Zadanie 6 W tym zadaniu, mieliśmy ustawić odpowiednie parametry generatora funkcyjnego DF1641B (o numerze WD057.04-001-203) a następnie zbadanie przebiegu funkcji na ekranie oscyloskopy cyfrowego. Parametry ustawione na generatorze funkcyjnym: przebieg funkcji prostokątny, amplituda o wartości 2V, częstotliwość równa 1kHz, współczynnik wypełnienia W % =50% oraz składową stałą U DC wynoszącą 1V Rysunek 1. Przedstawia dane oraz ekran oscyloskopu cyfrowego

M 250 μs CH2=1.00V

CH2 Vpp 4.60V CH2 Vmax 3.28V CH2 Period 996.0 μs CH2 Vavg 1.00V CH2 Vamp 4.32V

W wyniku naszego niedopatrzenia, nie jesteśmy w stanie udostępnić zdjęcia z powodu jego uszkodzenia, wszystkie dane oraz wykres zostały jednak odtworzone.

Zadanie 7 Celem zadania było ustawienie na generatorze funkcyjnym DF1641B (o numerze WD057.04-001-203) przebiegu sinusoidalnego funkcji, o amplitudzie wynoszącej 8 V a częstotliwości 2kHz. Dodatkowo zastosowaliśmy odpowiednie tłumienia: 0 dB, 20 dB, 40 dB, 60 dB. Poniżej na zdjęciach znajdują się wyniki ukazane na oscyloskopie cyfrowym Siglent SDS 1052DL (o numerze JS/RPO/011/T6/123). Zdjęcie 3. Ekran oscyloskopu dla tłumienia 0 dB (

V m=7,84 V)

Zdjęcie 4. Ekran oscyloskopu dla tłumienia 20 dB ( V m=760 m V)

Zdjęcie 5. Ekran oscyloskopu dla tłumienia 40 dB ( V m=79,2 m V)

Zdjęcie 6. Ekran oscyloskopu dla tłumienia 60 dB ( V m=7,36 m V)

Wnioski

Na podstawie powyższych informacji, możemy stwierdzić, że zwiększenie tłumienia o 20 dB powoduje dziesięciokrotne zmniejszenie wartości amplitudy.

Zadanie 8 Celem tego zadania było zmierzenie wartości skutecznej napięcia przy użyciu multimetru. Funkcja przyjmowała przebieg sinusoidalny, badane było pięć częstotliwości: 50 Hz, 500 Hz, 5k Hz, 50k Hz, 500k Hz a napięcie na generatorze wynosiło 16 V. Generator funkcyjny został połączony z oscyloskopem cyfrowym oraz woltomierzem przy pomocy trójnika. Wykorzystaliśmy generator funkcyjny DF1641B o numerze WD057.04-001-203, oscyloskop cyfrowy Siglent SDS 1052 DL o numerze JS/RPO/011/T6/123 oraz multimetr Metex M-3800 o numerze J3/2.03/2017-M/8.

Zdjęcie 7. Ekran oscyloskopu dla 50Hz

Zdjęcie 8. Ekran oscyloskopu dla 500Hz

Zdjęcie 9. Ekran oscyloskopu dla 5kHz

Zdjęcie 10. Ekran oscyloskopu dla 50kHz

Zdjęcie 11. Ekran oscyloskopu dla 500kHz

Tabela 6. Zmierzone oraz obliczone wartości napięcia dla poszczególnych częstotliwości

Częstotliwość [Hz]

Napięcie skuteczne odczytane z multimetru [V]

50 ± 500 ± (5 ± )k (50 ± )k (500 ± )k

5,73±0,054 5,71±0,054 6,18±0,058 4,96±0,048 0,546±0,013

Napięcie międzyszczytowe odczytane z oscyloskopu [V] 16,40 ± 16,00 ± 16,00 ± 16,09 ± 15,89 ±

Obliczone napięcie skuteczne

5,798 5.656 5.656 5.688 5.617

± ± ± ± ±

Napięcie skuteczne liczyliśmy ze wzoru: U sk =

Uo

√2 U Gdzie jest to połowa wartości napięcia międzyszczytowego. o Korzystaliśmy z multimetru M-3800, zakres 20 V dla prądu zmiennego, stąd niepewność liczyliśmy ze wzoru: ∆U = ±(0,8% |rdg| + 3 dgts) Wnioski Obliczone wartości napięcia skutecznego są do siebie bardzo zbliżone, natomiast te odczytane z multimetru wykazują pewne wahania, najpierw powoli rosną a następnie gwałtownie spadają. Wynika to z przekroczenia wartości, do której multimetry dokonuje rzetelnych pomiarów wartości napięcia skutecznego.

Zadanie 9 W tym zadaniu naszym celem było podłączyć oscyloskop cyfrowy oraz generator funkcyjny z czwórnikiem i dokonać pomiarów napięć: U A , U B , U C , U D które analogicznie występują w układach pokazanych poniżej. Następnie przy pomocy multimetru oczytaliśmy z czwórnika wartość R L , R S . W tym zadaniu korzystaliśmy z oscyloskopu Siglent SDS 1052DL o numerze JS/RPO/011/T6/123, generatora funkcyjnego DF1641B o numerze WD057.04-001-203 oraz multimetru Metex M-3800 o numerze J3/2.03/2017/M/8. Rysunek 2. Układ A

Rysunek 3. Układ B

Rysunek 4. Układ C

Rysunek 5. Układ D

Odczytane z multimetru M-3800 wartości R L , R S 1) R L =(0,99 ± )k Ω 2) RS =(9,981 ± )k Ω Ustawione przez nas parametry na generatorze funkcyjnym: 1) Częstotliwość równa 50Hz 2) Amplituda równa 8 V

Tabela 7. Zmierzone wartości napięcia Układ A B C D

Wartość napięcia [mV] 48 ± 24 ± 24 ± 52 ±

Dzięki odczytanym wartością, jesteśmy w stanie wyznaczyć wartość impedancji wyjściowej i wejściowej: r wy =R L

r we=R S

U A −U B UB

UC U D −U C

−r g

Z podanych wzorów otrzymujemy: r wy =(990 ± ) Ω 1) r we =(8555 ± ) Ω 2) Wnioski Na podstawie powyższych wyników widzimy, że impedancja wejścia jest dużo większa od impedancji wyjścia.

Zadanie 10 Celem zadania było połączenie generatora funkcyjnego DF1641B (o numerze WD057.04001-203) i oscyloskopu cyfrowego Siglent SDS 1052DL (o numerze JS/RPO/011/T6/123) z trójnikiem, a następnie zaobserwowanie górnej i dolnej wartości częstotliwości granicznej, przy której odcinek funkcji zmienia swój kształt na eliptyczny. Zdjęcie 12. Ekran oscyloskopu

Zdjęcie 13. Ekran oscyloskopu

Zdjęcie 14. Ekran generatora funkcyjnego

Wnioski Jak można zauważyć na powyższych zdjęciach elipsa występuje od częstotliwości około 100k Hz a jej górna granica wynosi około 1.8M Hz przy amplitudzie wynoszącej 7.9V....