ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ"

Ευθαλία Ανδρέου
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ 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 μελέτη και η χρήση του οργάνου κινητού πηνίου. Για την υλοποίηση της άσκησης χρησιμοποιήσαμε ένα αμπερόμετρο του 1mA. το οποίο ονομάσαμε Βασικό όργανο. ΣΤΟΧΟΙ η γνώση του ορθού τρόπου μέτρησης των χαρακτηριστικών στοιχείων του Βασικού οργάνου η γνώση της μεθοδολογίας επέκτασης (της κλίμακας) ενός αμπερομέτρου η γνώση της μεθοδολογίας μετατροπής ενός αμπερομέτρου σε βολτόμετρο ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΟΥ ΒΑΣΙΚΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ Βήμα 1. Πραγματοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 1.1 και μετρήσαμε τα χαρακτηριστικά στοιχεία του οργάνου μας (πίνακας 1.1): Σχήμα 1.1 Χαρακτηριστικά στοιχεία οργάνου I max (Α) V max (V) V R = max (Ω) εσ. I max Πίνακας 1.1 Βήμα 3. Μεταβάλλοντας την τάση V B του τροφοδοτικού (σχήμα 1.1) ελέγξαμε την γραμμικότητα του βασικού οργάνου (πίνακας 1.2): - 1 -

3 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 Με τις μετρήσεις του πίνακα 1.2 σχεδιάζουμε την καμπύλη γραμμικότητας του Βασικού οργάνου (Διάγραμμα 1.1). Διάγραμμα 1.1 ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ Βήμα 4. Το Βασικό όργανο είναι ένα αμπερόμετρο του 1mA. Για να μετρήσουμε μ αυτό το όργανο ρεύματα μεγαλύτερα του 1mA κάνουμε επέκταση της κλίμακας του. Θα πραγματοποιήσουμε δύο επεκτάσεις γι αυτό το όργανο, 5 φορές και 10 φορές. Υπολογίζουμε τις αντιστάσεις R Π που πρέπει να βάλουμε παράλληλα με το Βασικό όργανο ώστε να επιτύχουμε την επιθυμητή επέκταση: R εσ. α) Κ 1 = 5 φορές R Π1 = = = Κ 1 1 R εσ. β) Κ 2 = 10 φορές R Π 2 = = = Κ 2 1 Για να ελέγξουμε στο εργαστήριο ότι η εκάστοτε επέκταση είναι σωστή πραγματοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 1.2. Πριν όμως πρέπει να τοποθετήσουμε την κατάλληλη προστατευτική αντίσταση R f. Για το ποια είναι η κατάλληλη θα λάβουμε υπόψιν μας 2 παράγοντες: - 2 -

4 I) Με δεδομένο ότι το τροφοδοτικό μας μπορεί να δώσει μέγιστη τάση V Β μέχρι 25Volt, η τιμή της αντίστασης R f δεν πρέπει να υπερβαίνει μια μέγιστη τιμή ώστε να μπορέσουμε να επιτύχουμε μέγιστη απόκλιση του Βασικού οργάνου πριν φθάσουμε στην μέγιστη τάση V Β του τροφοδοτικού. II) Η ισχύς που θα καταναλώνεται πάνω στην R f (κατά την μέγιστη απόκλιση του οργάνου) δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,5Watt για να μην καταστραφεί η αντίσταση. Σχήμα 1.2 α) Με βάση τις παραπάνω προϋποθέσεις I και II, υπολογίσαμε την αντίσταση R f για τις δύο περιπτώσεις επέκτασης (5 και 10 φορές): Κ 1 = 5 R f 1 = β) Κ 2 = 10 R f 2 = - 3 -

5 Βήμα 5. Τις τιμές R Π1,R Π2, R f1, R f2 που υπολογίσαμε, τις τοποθετήσαμε στο κύκλωμα του σχήματος 1.2 και ελέγξαμε την επέκταση του Βασικού οργάνου (πίνακας 1.3): ΕΝΔΕΙΞΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΕΝΔΕΙΞΗ ΒΑΣΙΚΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΕΙΣΑ ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΕΠΕΚΤΑΣΗ I 1max = I 1max = Κ 1 = I 2max = I 2max = Κ 2 = Από την σχέση (1) Πίνακας 1.3 ( Ψ ) πραγματικη τιμη ( Ψο ) τιμη ( Ψ ) μετρηθεισα τιμη σχετικο σφαλμα = (1) πραγματικη υπολογίζουμε το σφάλμα για τις 2 παραπάνω επεκτάσεις: Κ 1 σχετικο σφαλμα = 1 = ο Κ 2 σχετικο σφαλμα = 2 = Πού οφείλονται τα παραπάνω σφάλματα: 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). Δικτύωμα Β Δικτύωμα Γ - 4 -

6 Την αντίσταση Ro υπολογίζουμε από την σχέση: R o = (K Κ) R Π όπου 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 ελέγξουμε στο εργαστήριο ότι η επέκταση είναι σωστή (Κ =100), πραγματοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 1.3. Πριν όμως πρέπει να τοποθετήσουμε την κατάλληλη προστατευτική αντίσταση R f. Για το ποια είναι η κατάλληλη θα λάβουμε υπόψιν μας τους 2 παράγοντες I και II που αναφέραμε στο βήμα 4, άρα: Κ =100 R f = Σχήμα 1.3 Πραγματοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 1.3 και πήραμε τις παρακάτω μετρήσεις (πίνακας 1.4): ΕΝΔΕΙΞΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΕΝΔΕΙΞΗ ΒΑΣΙΚΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΕΙΣΑ ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΕΠΕΚΤΑΣΗ I max = I max = Κ = Πίνακας 1.4 Το σχετικό σφάλμα είναι: σχετικο σφαλμα = = και οφείλεται: - 5 -

7 ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΒΑΣΙΚΟΥ ΟΡΓΑΝΟΥ ΩΣ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ Βήμα 7-8. 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. Οι αντιστάσεις R σ υπολογίζονται ως: α) 1Volt R σ1 = β) 10Volt R σ2 = Πραγματοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 1.4 για να ελέγξουμε αν όντως φτιάξαμε τα επιθυμητά βολτόμετρα. Μετρήσαμε την τάση του ψηφιακού βολτομέτρου (όταν έχουμε μέγιστη απόκλιση στο Βασικό όργανο) και υπολογίσαμε τα σφάλματα από την σχέση (1)

8 Σχήμα 1.4 ΕΝΔΕΙΞΗ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ ΣΧΕΤΙΚΟ ΣΦΑΛΜΑ Για V οργανου = 1Volt R σ1 = V 1max = ΣΧ 1 = Για V οργανου = 10Volt R σ2 = V 2max = ΣΧ 2 = Πίνακας 1.5 Τα παραπάνω σφάλματα ΣΧ 1 και ΣΧ 2 του πίνακα 1.5 οφείλονται: - 7 -

Σχετικά έγγραφα

ΑΣΚΗΣΗ 1: ΜΕΛΕΤΗ ΟΡΓΑΝΟΥ ΚΙΝΗΤΟΥ ΠΗΝΙΟΥ

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