ΑΣΚΗΣΗ 1: ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΣΚΗΣΗ 1: ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ"

Ἱερώνυμος Παυλόπουλος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ. Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ημερομηνία:... /.... /20... Τμήμα:..... Ομάδα: ΑΣΚΗΣΗ 1: ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΟΥ ΒΑΣΙΚΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ Βήμα 1. Για να μετρήστε τα χαρακτηριστικά στοιχεία του οργάνου (πίνακας 1.1) που στο εξής θα ονομάζουμε Βασικό όργανο, υλοποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 1.1 με αντίσταση R f = 4.7KΩ. Σχήμα 1.1 Ο ρόλος της R f είναι καθαρά προστατευτικός (προστατεύει το Βασικό όργανο από άτσαλους χειρισμούς της τάσης του τροφοδοτικό που θα μπορούσαν να το καταστρέψουν). δείκτης του 1). Όταν συμβεί αυτό μετρείστε το ρεύμα (I max ) και την τάση (V max ) στο κύκλωμα του σχήματος 1.1 και υπολογίστε την εσωτερική αντίσταση R εσ. = Vmax Imax του Βασικού οργάνου. Χαρακτηριστικά στοιχεία οργάνου I max (Α) V max (V) R εσ = V (Ω). max Imax Πίνακας 1.1 Βήμα 3. Για να ελέγξτε την γραμμικότητα του βασικού οργάνου, μεταβάλλετε την τάση V B του τροφοδοτικού στο κύκλωμα του σχήματος 1.1 ώστε να πετύχετε στο Βασικό όργανο τις ενδείξεις που αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα 1.2. Για κάθε ένδειξη μετρείστε αντίστοιχα το ρεύμα του ψηφιακού αμπερομέτρου (σε ma) και συμπληρώστε τον πίνακα 1.2. Ρεύμα Βασικού Οργάνου (ma) Ρεύμα Ψηφιακού Αμπερομέτρου (ma) 1/10 2/10 3/10 4/10 5/10 6/10 7/10 8/10 9/10 Πίνακας 1.2 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 1 -

1) που στο εξής θα ονομάζουμε Βασικό όργανο, υλοποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 1.1 με αντίσταση R f = 4.7KΩ. Σχήμα 1.

2 ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ Βήμα 4. Το Βασικό όργανο είναι ένα αμπερόμετρο του 1mA. Για να μετρήσετε μ αυτό το όργανο ρεύματα μεγαλύτερα του 1mA θα πρέπει να κάνετε επέκταση της κλίμακας του. Θα πραγματοποιήσετε δύο επεκτάσεις γι αυτό το όργανο, για 5 φορές και 10 φορές. Για επεκτάσεις της κλίμακας ενός αμπερομέτρου μέχρι και 40 φορές, τοποθετούμε παράλληλα με αυτό μία αντίσταση R Π όπως στο διπλανό σχήμα. Η αντίσταση R Π δίνεται από R εσ. την σχέση R Π = όπου R εσ η εσωτερική αντίσταση του Κ-1 Βασικού όργάνου και Κ η επιθυμητή επέκταση. Υπολογίστε τις αντιστάσεις R Π που πρέπει να βάλετε παράλληλα με το Βασικό όργανο ώστε να επιτύχετε την επιθυμητή επέκταση: R εσ. α) Κ 1 = 5 φορές R Π1 = = = Κ 1 1 R εσ. β) Κ 2 = 10 φορές R Π2 = = = Κ 2 1 Για να ελέγξετε στο εργαστήριο αν η εκάστοτε επέκταση είναι σωστή θα υλοποιήσετε το κύκλωμα του σχήματος 1.2 (στο βήμα 5). Πριν όμως πρέπει να υπολογίσετε την κατάλληλη προστατευτική αντίσταση R f που θα βάλετε στο κύκλωμα.. Για το ποια είναι η κατάλληλη να λάβετε υπόψιν σας 2 παράγοντες: I) Με δεδομένο ότι το τροφοδοτικό μπορεί να δώσει μέγιστη τάση V Β μέχρι 25Volt, η τιμή της αντίστασης R f δεν πρέπει να υπερβαίνει μια μέγιστη τιμή ώστε να μπορέσετε να επιτύχετε μέγιστη απόκλιση του Βασικού οργάνου πριν φθάσετε στην μέγιστη τάση V Β του τροφοδοτικού. II) Η ισχύς που θα καταναλώνεται πάνω στην R f (κατά την μέγιστη απόκλιση του οργάνου) δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 0,5Watt για να μην καταστραφεί η αντίσταση. α) Με βάση τις παραπάνω προϋποθέσεις I και II, υπολογίστε την αντίσταση R f για τις δύο περιπτώσεις επέκτασης (5 και 10 φορές): β) Κ 1 = 5 R f 1 = ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 2 -

Για επεκτάσεις της κλίμακας ενός αμπερομέτρου μέχρι και 40 φορές, τοποθετούμε παράλληλα με αυτό μία αντίσταση R Π όπως στο διπλανό σχήμα. Η αντίσταση R Π δίνεται από R εσ.

3 Κ 2 = 10 R f 2 = Βήμα 5. Για να ελέγξτε αν όντως επιτύχατε τις επιθυμητές επεκτάσεις του Βασικού οργάνου (5 και 10 φορές), υλοποιήστε το παρακάτω κύκλωμα του σχήματος 1.2 και τοποθετείστε τις τιμές R Π1,R Π2, R f1, R f2 που υπολογίσατε στο παραπάνω βήμα 4. I max I max Σχήμα 1.2 Ξεκινήστε δίνοντας τάση από το τροφοδοτικό V τρ =0V και αρχίστε να την αυξάνεται σιγά-σιγά μέχρι να πετύχετε στο Βασικό όργανο μέγιστη απόκλιση της βελόνας του (να δείξει ο δείκτης του 1 που τώρα θα αντιστοιχεί στην πραγματοποιηθείσα επέκταση). Μετρείστε το ρεύμα I max για κάθε περίπτωση και υπολογίστε την επέκταση Κ που επιτύχατε. Συμπληρώστε τον πίνακα 1.3 ΕΝΔΕΙΞΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΕΝΔΕΙΞΗ ΒΑΣΙΚΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΕΙΣΑ ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΕΠΕΚΤΑΣΗ I 1max = I 1max = Κ 1 = I 2max = I 2max = Κ 2 = Πίνακας 3 Βήμα 6. Όπως γνωρίζουμε για επέκταση τις κλίμακας του Βασικού οργάνου πάνω από 40 φορές, το παρακάτω Δικτύωμα Β δεν είναι το πλέον κατάλληλο, χρειάζεται μια μικρή τροποποίηση (να γίνει όπως το Δικτύωμα Γ). Στο βήμα αυτό θα πραγματοποιήσετε επέκταση της κλίμακας του οργάνου κατά 100 φορές. Άρα θα χρησιμοποιήσετε το Δικτύωμα Γ. Η αντίσταση Ro υπολογίζετε από την σχέση: R o = (K Κ) R Π όπου ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 3 -

2 Ξεκινήστε δίνοντας τάση από το τροφοδοτικό V τρ =0V και αρχίστε να την αυξάνεται σιγά-σιγά μέχρι να πετύχετε στο Βασικό όργανο μέγιστη απόκλιση της βελόνας του (να δείξει ο δείκτης του 1 που τώρα

4 K η επιθυμητή επέκταση K η (μικρή) επέκταση από το προηγούμενο βήμα 4 R Π η υπολογισθείσα R Π για την (μικρή) επέκταση του βήματος 4 (μπορούμε να επιλέξουμε από το βήμα 4 την Κ 1 και R Π1, ή Κ 2 και R Π2 ) άρα για Κ =100, R o = (K Κ) R Π = Για να ελέγξετε στο εργαστήριο αν η επιθυμητή επέκταση είναι σωστή (Κ =100), υλοποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 1.3. Πριν όμως πρέπει να υπολογίσετε την κατάλληλη προστατευτική αντίσταση R f. Για το ποια είναι η κατάλληλη θα λάβετε υπόψη σας τους 2 παράγοντες I και II που αναφέραμε στο βήμα 4, άρα: Κ = 100 R f = I max A R f R o V τρ R π R εσ I max Σχήμα 1.3 Τοποθετείστε στο κύκλωμα του σχήματος 1.3 την αντίσταση R f που υπολογίσατε ή λίγο μικρότερη. Όσο ποιο μικρή βάλετε τόσο μειώνεται ο βαθμός προστασίας του Βασικού οργάνου από άτσαλους χειρισμούς της τάσης του τροφοδοτικό που θα μπορούσαν να το καταστρέψουν. Για αυτό προσοχή. δείκτης του 1 που τώρα θα αντιστοιχεί σε 100mA). Μετρείστε το ρεύμα I max και υπολογίστε την επέκταση Κ που επιτύχατε. Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα: ΕΝΔΕΙΞΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΕΝΔΕΙΞΗ ΒΑΣΙΚΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΕΙΣΑ ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΕΠΕΚΤΑΣΗ I max = I max = Κ = ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 4 -

Πριν όμως πρέπει να υπολογίσετε την κατάλληλη προστατευτική αντίσταση R f.

5 ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΒΑΣΙΚΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΩΣ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ Για να μετατρέψουμε ένα αμπερόμετρο σε βολτόμετρο τοποθετούμε εν σειρά μ αυτό μια αντίσταση R σ (Δικτύωμα Δ). Δικτύωμα Δ 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 θέλουμε να φτιάξαμε ένα βολτόμετρο του 1Volt (μέγιστη απόκλιση), και ένα των 10Volt. Βήμα 7. Υπολογίστε την αντίσταση R σ για να φτιάξετε ένα βολτόμετρο του 1Volt R σ1 = Υλοποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 1.4 για να ελέγξετε αν όντως φτιάξατε το επιθυμητό βολτόμετρο. Σχήμα 1.4 Τοποθετείστε προστατευτική αντίσταση R f =1KΩ. Να τονίσουμε εδώ ότι ο ρόλος της R f είναι καθαρά προστατευτικός και δεν έχει καμία σχέση με την μετατροπή του αμπερομέτρου σε βολτόμετρο. δείκτης του 1 που τώρα θα αντιστοιχεί σε 1Volt). ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 5 -

Εμείς θέλουμε να φτιάξαμε ένα βολτόμετρο του 1Volt (μέγιστη απόκλιση), και ένα των 10Volt. Βήμα 7. Υπολογίστε την αντίσταση R σ για να φτιάξετε ένα βολτόμετρο του 1Volt R σ1 =.

6 Μετρήστε την τάση του ψηφιακού βολτομέτρου και συμπληρώστε τον πίνακα 5. Βήμα 8. Υπολογίστε την αντίσταση R σ για να φτιάξετε ένα βολτόμετρο του 10Volt R σ2 = Υλοποιήστε το κύκλωμα του σχήματος 1.5 για να ελέγξετε αν όντως φτιάξατε το επιθυμητό βολτόμετρο. Σχήμα 1.5 Τοποθετείστε προστατευτική αντίσταση R f =1KΩ. Να τονίσουμε εδώ ότι ο ρόλος της R f είναι καθαρά προστατευτικός και δεν έχει καμία σχέση με την μετατροπή του αμπερομέτρου σε βολτόμετρο. δείκτης του 1 που τώρα θα αντιστοιχεί σε 1Volt). Μετρήστε την τάση του ψηφιακού βολτομέτρου και συμπληρώστε τον πίνακα 5 ΕΝΔΕΙΞΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ ΣΧΕΤΙΚΟ ΣΦΑΛΜΑ Για V οργανου = 1Volt R σ1 = Για V οργανου = 10Volt R σ2 = V 1max = ΣΧ 1 = V 2max = ΣΧ 2 = Πίνακας 5 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ, ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ - 6 -

Να τονίσουμε εδώ ότι ο ρόλος της R f είναι καθαρά προστατευτικός και δεν έχει καμία σχέση με την μετατροπή του αμπερομέτρου σε βολτόμετρο. δείκτης του 1 που τώρα θα αντιστοιχεί σε 1Volt).

Σχετικά έγγραφα

ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ

ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ ΕΠΩΝΥΜΟ ΟΝΟΜΑ Α.Μ. ΤΜΗΜΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ:.... /..../ 20.. ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ:.... /..../ 20.. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ της