ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΩΜΟΜΕΤΡΟΥ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΤΗ ΤΑΣΗΣ DC

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΩΜΟΜΕΤΡΟΥ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΤΗ ΤΑΣΗΣ DC"

Λαλαγη Πολίτης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΩΜΟΜΕΤΡΟΥ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΤΗ ΤΑΣΗΣ DC ΕΠΩΝΥΜΟ ΟΝΟΜΑ Α.Μ. ΤΜΗΜΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ:.... /..../ 20.. ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ:.... /..../ 20.. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

2 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ της εργαστηριακής άσκησης είναι η χρησιμοποίηση του οργάνου κινητού πηνίου για την υλοποίηση ωμομέτρου καθώς και μετρητή DC τάσεων. Για την υλοποίηση της άσκησης χρησιμοποιήσαμε ένα αμπερόμετρο του 1 ma. το οποίο ονομάσαμε Βασικό όργανο. ΣΤΟΧΟΙ η γνώση της κατασκευής και λειτουργίας ενός ωμομέτρου με χρήση οργάνου κινητού πηνίου η κατανόηση των σφαλμάτων που παρατηρούνται κατά την ανάγνωση της κλίμακας ενός ωμομέτρου κινητού πηνίου η κατανόηση και μελέτη του σφάλματος που εισάγει η εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου κατά την μέτρηση της τάσης σε ένα κύκλωμα Α. ΧΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΩΜΟΜΕΤΡΟΥ ΜΕ ΟΡΓΑΝΟ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ Βήμα 1. Κάνοντας χρήση ενός οργάνου κινητού πηνίου (το οποίο ονομάζουμε Βασικό όργανο) υλοποιούμε το ακόλουθο ωμόμετρο (σχήμα 2.1). Σχήμα 2.1 Η αντίσταση R f που χρησιμοποιήσαμε, η τάση του τροφοδοτικού V B και τα χαρακτηριστικά στοιχεία του Βασικού οργάνου είναι (πίνακας 2.1): R f (Ω) V B (V) Χαρακτηριστικά στοιχεία του Βασικού οργάνου I (Α) Χαρακτηριστικά στοιχεία του Βασικού οργάνου R εσ (Ω) Πίνακας

ΣΤΟΧΟΙ η γνώση της κατασκευής και λειτουργίας ενός ωμομέτρου με χρήση οργάνου κινητού πηνίου η κατανόηση των σφαλμάτων που παρατηρούνται κατά την ανάγνωση της κλίμακας ενός ωμομέτρου κινητού πηνίου η

3 Για να κάνουμε μηδενισμό του ωμομέτρου μας βραχυκυκλώσαμε τα σημεία Γ Δ και ρυθμίσαμε την αντίσταση ρύθμισης R α (σχήμα 2.1) έτσι ώστε να έχουμε την μέγιστη απόκλιση της βελόνας του Βασικού οργάνου. Αυτή η μέγιστη απόκλιση αντιστοιχεί πλέον σε μετρούμενη αντίσταση R x =... (Ω) Για να βαθμολογήσουμε τώρα το κατασκευασθέν ωμόμετρο, βάλαμε γνωστές αντιστάσεις μεταξύ των σημείων Γ και Δ (σημεία μέτρησης), και καταρτίσαμε τον παρακάτω πίνακα 2.2 Ένδειξης Βασικού Οργάνου Μετρούμενης Αντίστασης: Ένδειξη Βασικού Οργάνου I 2I 3I 4I 5I 6I 7I 8I 9I I Μετρούμενη Αντίσταση Πίνακας 2.2 Βήμα 2. Με βάση τον παραπάνω πίνακα 2.2 σχεδιάσαμε την καμπύλη ρύθμισης R = f (Ένδειξη Βασικού Οργάνου) 00Ω Διάγραμμα Καμπύλη Ρύθμισης R = f (Ένδειξη Βασικού Οργάνου) - 2 -

.. (Ω) Για να βαθμολογήσουμε τώρα το κατασκευασθέν ωμόμετρο, βάλαμε γνωστές αντιστάσεις μεταξύ των σημείων Γ και Δ (σημεία μέτρησης), και καταρτίσαμε τον παρακάτω πίνακα 2.

4 Βήμα 3. Από την Καμπύλη Ρύθμισης 2.1 βλέπουμε ότι η σχέση R = f (Ένδειξη Βασικού Οργάνου) είναι Αυτό ήταν αναμενόμενο αφού η σχέση που συνδέει την προς Μέτρηση αντίσταση R x και το ρεύμα Ι Βασικού Οργάνου είναι (υπολογιστικά): R x = Βήμα 4. Επιχειρήσαμε με το ωμόμετρο που υλοποιήσαμε (σχήμα 2.1) να μετρήσουμε 5 άγνωστες αντιστάσεις (R 1 έως R 5 ). Τις αντιστάσεις αυτές (R 1 έως R 5 ) μετρήσαμε και με το Ψηφιακό Ωμόμετρο το οποίο θεωρούμε Ιδανικό (πίνακας 2.3). Με τις ενδείξεις που πήραμε μετρώντας τις αντιστάσεις με το δικό μας κατασκευασθέν ωμόμετρο (ενδείξεις Βασικού οργάνου), ανατρέξαμε στην Καμπύλη Ρύθμισης 2.1 και βρήκαμε την τιμή των μετρηθέντων αντιστάσεων την οποία καταχωρήσαμε στην 4 η στήλη του πίνακα 2.3. Στην συνέχεια για κάθε αντίσταση, συγκρίναμε την τιμή που μας έδειξε το Ψηφιακό Ωμόμετρο με την τιμή που βρήκαμε εμείς με βάση την Καμπύλη Ρύθμισης 2.1 (4 η στήλη του πίνακα 2.3). Από την σύγκριση και τις σχέσεις απόλυτο σφάλμα = τιμη( Ψ ) πραγματικη τιμη( ) μετρηθεισα (2.1) ( Ψ ) πραγματικη τιμη ( Ψο ) τιμη ( Ψ ) μετρηθεισα τιμη σχετικο σφαλμα = (2.2) πραγματικη υπολογίσαμε το Απόλυτο και το Σχετικό Σφάλμα ο Ψ ο απόλυτο σφάλμα (R 1 ) = = σχετικό σφάλμα (R 1 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 2 ) = = σχετικό σφάλμα (R 2 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 3 ) = = σχετικό σφάλμα (R 3 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 4 ) = = σχετικό σφάλμα (R 4 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 5 ) = = σχετικό σφάλμα (R 5 ) = =

Επιχειρήσαμε με το ωμόμετρο που υλοποιήσαμε (σχήμα 2.1) να μετρήσουμε 5 άγνωστες αντιστάσεις (R 1 έως R 5 ).

5 Όλα τα παραπάνω συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα 2.3: Τιμή της Ένδειξη Άγνωστες προς Ένδειξη Ψηφιακού αντίστασης με Ωμομέτρου μέτρηση Αντιστάσεις Ωμομέτρου βάση το που φτιάξαμε διάγραμμα 1 Απόλυτο Σφάλμα Σχετικό Σφάλμα (%) R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 Πίνακας 2.3 Παρατηρώντας το Σχετικό Σφάλμα στον πίνακα 2.3 συμπεραίνουμε ότι: Αυτό είναι αναμενόμενο γιατί... Β. ΜΕΤΡΗΣΗ DC ΤΑΣΕΩΝ ΜΕ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ Βήμα 5. Για να μετατρέψουμε το βασικό όργανο σε βολτόμετρο τοποθετούμε εν σειρά μ αυτό μια αντίσταση R σ (Δικτύωμα Α). Δικτύωμα Α - 4 -

διάγραμμα 1 Απόλυτο Σφάλμα Σχετικό Σφάλμα (%) R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 Πίνακας 2.3 Παρατηρώντας το Σχετικό Σφάλμα στον πίνακα 2.

6 Ανάλογα με την κλίμακα του βολτομέτρου που θέλουμε να φτιάξουμε, υπολογίζουμε την κατάλληλη R σ (με βάση και τα χαρακτηριστικά στοιχεία του Βασικού Οργάνου). Εμείς φτιάξαμε ένα βολτόμετρο του 1Volt (μέγιστη απόκλιση). Η αντίσταση R σ υπολογίζεται ως εξής: R σ = Η ολική εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου που φτιάξαμε είναι: R εσ = = Βήμα 6. Χρησιμοποιώντας το βολτόμετρο που υλοποιήσαμε (Δικτύωμα Α) μετρήσαμε την τάση στα άκρα της μεταβλητής αντίστασης R (σχήμα 2.2). Επιδίωξη μας είναι να μελετήσουμε το σφάλμα που εισάγει η εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου κατά την μέτρηση της τάσης σε ένα κύκλωμα. Για παρατηρήσουμε αυτό το σφάλμα χρησιμοποιήσαμε και ένα ψηφιακό βολτόμετρο το οποίο θεωρούμε ιδανικό (άπειρη εσωτερική αντίσταση). Σχήμα 2.2 Για την υλοποίηση του κυκλώματος του σχήματος 2.2 θέσαμε V B = 1,5V και R f = 1K. Οι τιμές που δώσαμε στην μεταβλητή αντίστασης R, οι μετρήσεις των βολτομέτρων, καθώς και τα υπολογισθέντα σφάλματα (από τις σχέσεις 2.1 και 2.2 του βήματος 4) φαίνονται στον παρακάτω πίνακα

Χρησιμοποιώντας το βολτόμετρο που υλοποιήσαμε (Δικτύωμα Α) μετρήσαμε την τάση στα άκρα της μεταβλητής αντίστασης R (σχήμα 2.2).

7 Ενδείξεις Ψηφιακού Βολτομέτρου (Volt) R (Ω) ΧΩΡΙΣ ΒΑΣΙΚΟ ΟΡΓΑΝΟ (Σημεία Α και Β μη γεφυρωμένα) ΜΕ ΒΑΣΙΚΟ ΟΡΓΑΝΟ (Σημεία Α και Β γεφυρωμένα) ΑΠΟΛΥΤΟ ΣΦΑΛΜΑ ΣΧΕΤΙΚΟ ΣΦΑΛΜΑ R' εσ R Πίνακας 2.4 απόλυτο σφάλμα (R 2000 ) = = σχετικό σφάλμα (R 2000 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 1600 ) = = σχετικό σφάλμα (R 1600 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 1200 ) = = σχετικό σφάλμα (R 1200 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 00 ) = = σχετικό σφάλμα (R 00 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 800 ) = = σχετικό σφάλμα (R 800 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 600 ) = =

................................... =........ σχετικό σφάλμα (R 1600 ) =......................................=........ απόλυτο σφάλμα (R 1200 ) =.................................... =........ σχετικό σφάλμα (R 1200 ) =.

8 σχετικό σφάλμα (R 600 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 400 ) = = σχετικό σφάλμα (R 400 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 200 ) = = σχετικό σφάλμα (R 200 ) = = απόλυτο σφάλμα (R 0 ) = = σχετικό σφάλμα (R 0 ) = = Βήμα 7. Από τις τιμές του πίνακα 2.4 χαράσσουμε την καμπύλη F f ( R R) = όπου F το σχετικό σφάλμα και R εσ η ολική εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου που κατασκευάσαμε (διάγραμμα 2.2). εσ Διάγραμμα

.....................................=........ Βήμα 7. Από τις τιμές του πίνακα 2.

9 Βήμα 8. Από το βήμα 6 και 7 παρατηρώντας από τι εξαρτάται το σφάλμα που εισάγει η εσωτερική αντίσταση ενός μη ιδανικού βολτομέτρου κατά την μέτρηση της τάσης σε ένα κύκλωμα, συμπεραίνουμε ότι: - 8 -

Σχετικά έγγραφα

ΑΣΚΗΣΗ 2: ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΩΜΟΜΕΤΡΟΥ & ΜΕΤΡΗΤΗ ΤΑΣΗΣ DC

ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ. Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ημερομηνία:... /.... /20... Τμήμα:..... Ομάδα: ΑΣΚΗΣΗ 2: ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΩΜΟΜΕΤΡΟΥ & ΜΕΤΡΗΤΗ ΤΑΣΗΣ DC Βήμα 1. Κάνοντας