ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Εβδομαδιαία Εξέταση 4 Τετάρτη 31/10/2007

Transcript

1 Ημερομηνία: 3/0/2007 Ονόματα: Βέρα Μπετονιέρα ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Εβδομαδιαία Εξέταση 4 Τετάρτη 3/0/2007 Ο Μπόπ ο Μάστορας χρειάζεται ένα πυκνωτή για τη μηχανή συγκόλλησης που διαθέτει. Ο Μποπ μπορεί να είναι πολύ καλός μάστορας είναι όμως και πολύ ακατάστατος. Όλοι του οι πυκνωτές είναι ανακατεμένοι και μάλιστα μερικοί δεν γράφουν ούτε και τιμή! Τι να κάνει λοιπόν, ζητά από εσάς να τον βοηθήσετε να βρει τις τιμές των πυκνωτών του. Σας δίνει λοιπόν ένα άγνωστο πυκνωτή, μια γεννήτρια συναρτήσεων, μια αντίσταση kω και ένα παλμογράφο και σας ζητά να βρείτε την χωρητικότητα του πυκνωτή.. Σχεδιάστε το κύκλωμα το οποίο θα σας βοηθήσει να μετρήσετε τη χωρητικότητα του πυκνωτή. Λάβετε υπ όψη και την εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας. (2) 2. Υλοποιήστε το κύκλωμα. Σχεδιάστε στον πιο κάτω τετραγωνισμένο χώρο, τι θα φαίνεται στην οθόνη του παλμογράφου. (3) 3. Υπολογίστε τη χωρητικότητα. Δείξετε τους υπολογισμούς σας. (2) 4. Ποιο είναι το εύρος της αβεβαιότητας της μέτρησης σας; Εξηγείστε πως το βρήκατε; (3) VOLTS/DIV = SEC/DIV = V/div 0 μs/div

2 Ημερομηνία: 3/0/2007 Ονόματα: Βέρα Μπετονιέρα. Το κύκλωμα που θα μας βοηθήσει να βρούμε τη χωρητικότητα είναι το πιο κάτω (όπου για τη γεννήτρια συναρτήσεων Rth=50 Ω) R TH kω V TH - +? V C (t) Scope Function Generator Thevenin Equivalent 2. Υλοποιούμε το κύκλωμα. Μεταβάλλουμε τη συχνότητα και ρυθμίζουμε τον οριζόντιο άξονα μέχρι να δούμε μια καλή εικόνα της αποφόρτισης. Η γραφική παράσταση φαίνεται πιο πάνω. 3. Μετρούμε τη αντίσταση με το πολύμετρο για να έχουμε μια πιο καλή προσέγγιση. Από τη γραφική βρίσκουμε ότι η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι R= 0.998kΩ τ = t2 t = 28 0μs= 8μs τ 8μs C = = = nF R 0.998kΩ+ 50Ω 4. Για να βρούμε τη χωρητικότητα κάναμε διάφορες μετρήσεις από την οθόνη του παλμογράφου. Για να βρούμε το εύρος της αβεβαιότητας λόγω της ορθότητας του οργάνου πρέπει να προσθέσουμε όλες τις σχετικές αβεβαιότητες. dr% = 0.05% V = 4 ± 0.5( V / 5) = 4 ± V dv% = 00 = 2.5% 4 V2 = 4 ± 0.5( V / 5) = 4 ± V dv2% = 00 = 2.5% 4 V3 =.056 ± 0.5( V / 5) =.056 ± V dv3% = 00 = 9.470%.056 t = 0 ± 0.5(0 / 5) = 0 ± μs dt% = 00 = 0% 0 t2 = 28 ± 0.5(0 / 5) = 28 ± μs dt2% = 00 = 3.57% 28 dτ% = 28.09% dτ = nf* 28.09/00 = 4.825nF Θεωρούμε ότι το εύρος της αβεβαιότητας λόγω της ακρίβειας των μετρήσεων είναι 0 μια και οι μετρήσεις δεν μεταβάλλονταν με τον χρόνο. Άρα η τιμή της χωρητικότητας με το εύρος της αβεβαιότητας είναι C = 7 ± 4.8nF

3 Ημερομηνία: 3/0/2007 Ονόματα: Βέρα Μπετονιέρα

4 Ημερομηνία: //2007 Ονόματα: Βέρα Μπετονιέρα ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Εβδομαδιαία Εξέταση 4 Πέμπτη //2007 Ο Μπόπ ο Μάστορας χρειάζεται ένα πυκνωτή για τη μηχανή συγκόλλησης που διαθέτει. Ο Μποπ μπορεί να είναι πολύ καλός μάστορας είναι όμως και πολύ ακατάστατος. Όλοι του οι πυκνωτές είναι ανακατεμένοι και μάλιστα μερικοί δεν γράφουν ούτε και τιμή! Τι να κάνει λοιπόν, ζητά από εσάς να τον βοηθήσετε να βρει τις τιμές των πυκνωτών του. Σας δίνει λοιπόν ένα άγνωστο πυκνωτή, μια γεννήτρια συναρτήσεων, μια αντίσταση kω και ένα παλμογράφο και σας ζητά να βρείτε με τη μέγιστη δυνατή ακρίβεια την χωρητικότητα του πυκνωτή.. Σχεδιάστε το κύκλωμα το οποίο θα σας βοηθήσει να μετρήσετε τη χωρητικότητα του πυκνωτή. Λάβετε υπ όψη και την εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας. (2) 2. Πως μπορείτε να πετύχετε τη μέγιστη δυνατή ακρίβεια στη μέτρηση σας με τον εξοπλισμό που έθεσε στη διάθεση σας ο Μποπ; (Φροντίστε να εφαρμόσετε ότι συμπεριλάβετε στην απάντηση σας πιο κάτω.) (3) 3. Υλοποιήστε το κύκλωμα. Σχεδιάστε στον πιο κάτω τετραγωνισμένο χώρο, τι θα φαίνεται στην οθόνη του παλμογράφου. (3) 4. Υπολογίστε τη χωρητικότητα. Δείξετε τους υπολογισμούς σας. (2) VOLTS/DIV = SEC/DIV = V/div 0 μs/div

5 Ημερομηνία: //2007 Ονόματα: Βέρα Μπετονιέρα. Το κύκλωμα που θα μας βοηθήσει να βρούμε τη χωρητικότητα είναι το πιο κάτω (όπου για τη γεννήτρια συναρτήσεων Rth=50 Ω) R TH kω V TH - + μf V C (t) Scope Function Generator Thevenin Equivalent 2. Για να πετύχουμε τη μέγιστη ακρίβεια πρέπει η κυματομορφή μας να γεμίζει τι οθόνη του παλμογράφου. Αν αυτό δεν μπορούμε να το πετύχουμε αλλάζοντας τις ρυθμίσεις του παλμογράφου τότε μπορούμε να αλλάξουμε και τις ρυθμίσεις της γεννήτριας συναρτήσεων. 3. Υλοποιούμε το κύκλωμα. Μεταβάλλουμε τη συχνότητα και ρυθμίζουμε τον οριζόντιο άξονα μέχρι να δούμε μια καλή εικόνα της αποφόρτισης. Η γραφική παράσταση φαίνεται πιο πάνω. 4. Μετρούμε τη αντίσταση με το πολύμετρο για να έχουμε μια πιο καλή προσέγγιση. Από τη γραφική βρίσκουμε ότι η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι R= 0.998kΩ τ = t2 t = μs= 8μs τ 8μs C = = = nF R 0.998kΩ+ 50Ω Αν το πρόβλημα μας ζητούσε να βρούμε το εύρος της αβεβαιότητας τότε (όπως και στο πρόβλημα της Τετάρτης): dr% = 0.05% dv % = 00 = 2% 5 dv2 % = 00 = 2% 5 dv3 % = 00 = 7.576%.32 dt% = 00 = 0% 0 dt2% = 00 = 3.57% 28 dτ% = 25.97% dτ = nf * /00 = 4.328nF