ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων"

Σωτηρία Πυλαρινός
4 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Επανάληψη (Λύσεις Ενδιάμεσης) Διδάσκων: Δρ. Γιώργος Ζάγγουλος Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

2 Ασκήσεις Γιατί όταν μετράμε με το ωμόμετρο την τιμή μιας αντίστασης μερικών δεκάδων Ω, δεν επηρεάζει ο τρόπος που κρατάμε την αντίσταση; Επειδή το σώμα μας με πολύ μεγαλύτερη αντίσταση είναι παράλληλο. Άρα η συνολική αντίσταση θα μειωθεί ελάχιστα από την αρχική τιμή της R. 2. Τι ακριβώς θα συμβεί αν μετρήσουμε την τάση εξόδου αρχικά στα 9Vp-p με τον παλμογράφο μόνο να είναι συνδεδεμένος στην έξοδο της γεννήτριας και μετά συνδέσουμε και το κύκλωμα με συνολική αντίσταση είναι 240Ω; Ποια θα είναι η τελική ένδειξη του παλμογράφου σε rms; Vrms= (9/2,82) * (240/290) = 2,633 Volts Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 2

3 Άσκηση 3 Δίνεται ένα κύκλωμα με 2 αντιστάσεις σε σειρά με μια πηγή 10V DC. Εξηγήστε ποιες είναι οι καλύτερες μετρήσεις που πρέπει να πάρετε με το πολύμετροτου εργαστηρίου για να υπολογίσετε με μικρότερη απόκλιση την ισχύ που καταναλώνει η κάθε αντίσταση: (α) εάν οι αντιστάσεις έχουν τιμή μεταξύ 50Ω και 3000Ω η κάθε μια και (β) εάν οι αντιστάσεις έχουν τιμή μεταξύ 140κΩ και 200κΩ η κάθε μια. Δικαιολογήστε την απάντησή σας. (α) Για μικρές αντιστάσεις θα μετρήσουμε R και V μιας και το αμπερόμετρο θα επηρεάσει πολύ τη μέτρηση ρεύματος. (β) Για μεγάλες αντιστάσεις 140kΩ // 10ΜΩ = 138,067kΩ Άρα θα μετρήσουμε Ι και R. H μέτρηση της R μειώνει το 5% της ανοχής σε 0,5% που είναι η αβεβαιότητα του πολυμέτρου Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 3

4 Άσκηση 4 Σχεδιάστε ένα κύκλωμα με όσο το δυνατό λιγότερες αντιστάσεις και μια πηγή και εξηγήστε με ποιο τρόπο θα το χρησιμοποιήσετε για να υπολογίσετε την εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου. Εξηγήστε τη διαδικασία σε βήματα και δηλώστε τις απαραίτητες μετρήσεις που θα κανετε. Τέλος, υπολογίστε την εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου βάσει των τιμών που επιλέξατε για την πηγή και την κάθε αντίσταση. (10 μονάδες) Θα συνδέσω 2 αντιστάσεις σε σειρά και θα μετρήσω τη τιμή της τάσης στα άκρα της μεγαλύτερης. Έστω R1=5ΜΩ και R2=10MΩ σε σειρά με μια πηγή 10V. Η μέτρηση θα έπρεπε να δίνει 10*10/15 = 6,67 ενώ η μέτρηση δίνει 5V. Άρα R2//Rvoltmeter = R1 μιας και έχουν από 5 volts. 5MΩ = (R1 * Rv)/(R1 + Rm) Άρα Rm = 10MΩ. Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 4

5 Άσκηση 5 Τρεις διαδοχικές μετρήσεις τάσης με το πολύμετροστα άκρα της αντίστασης R2 στο ίδιο κύκλωματδίνουν , και Volts. Γράψτε το αποτέλεσμα της μέτρησης στη μορφή α ±β κρατώντας τα δεκαδικά ψηφία που απαιτούνται βάσει της χειρότερης αβεβαιότητας. Στη συνέχεια υπολογίστε την τιμή του ρεύματος (με τον σωστό αριθμό δεκαδικών) που διαρρέει την R2 αν η τιμή της R2 είναι 5.1κΩ με ανοχή 5%. (10 μονάδες) Μ.Ο = , ΔV/2 = 0,00075, Δvmeter = *0.5/100 = Άρα 2.48 ±0.01 I = V/R = (2.48 ±0.4032%) / (5100 ±5%) = ±5.4032% I = ± ma= 0.49 ±0.03 ma Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 5

6 Άσκηση 6 Αναφέρετε αναλυτικά όλες τις ενέργειεςπου απαιτούνται για να υπολογίσετε με τη χρήση παλμογράφου τη σταθερά χρόνου Τ c στο πιο κάτω κύκλωμα. Στην ανάλυση σας δηλώστε ξεκάθαρα όλες τις ρυθμίσεις που θα κάνετε στη γεννήτρια σημάτων καθώς και όλες τις ρυθμίσεις του παλμογράφου για κάθε σας μέτρηση. Σχεδιάστε πιο κάτω το σήμα που θα ρυθμίσετε κατά την τελευταία σας μέτρηση στον παλμογράφο (στο περίπου και σύμφωνα με τις δικές σας ρυθμίσεις) και δείξτε ξεκάθαρα το σημείο 0 Volts, το σημείο Vc(Tc) στη γραφική σας καθώς και τη σταθερά χρόνου. R1 C1 R3 V1 R2 C2 R4 R1=3κΩ, R2=10κΩ, R3=6.2κΩ, R4=6.2κΩ, C1=10μF, C2=22μF και V1 = 3.8Vp-p Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 6

7 Άσκηση 6 Rtotal= R1+ (R2//(R3+R4)) = 3 + (10//12.4) = 8535Ω+ 50Ω= 8585Ω Ctotal = (C1*C2)/(C1+C2) = 220/32 = 6.875μF Tc= Rtotal* Ctotal= ms, F = 1/(15Tc) = 1.13Hz Ρυθμίσεις Γενήτριας: Τετραγωνικός Παλμός, F = 1Hz, Vp-p=3.8V Ρυθμίσεις Παλμογράφου: V/Div = 0,5V, Time/Div = 100ms Μέτρηση V IC και V FC και υπολογισμός V C(Tc) =0,368(V IC -V FC )+V FC = -0.5V Νέες Ρυθμίσεις Παλμογράφου: V/Div = 0,5V, Time/Div = 10ms Μέτρηση χρόνου μεταξύ σημείου έναρξης της αποφόρτισης και σημείου τομής της καμπύλης με την τάση V C(Tc) όπως φαίνεται και στην γραφική που θα σχεδιάσουμε. Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 7

8 Άσκηση 7 Υπολογίστεστο πιο κάτω κύκλωμα τα ακόλουθα: Rth, Vth, Vloadκαι Iload. Στη συνέχεια σχεδιάστε το απλοποιημένο κύκλωμα Theveninκαι προσθέστε την αντίσταση που απαιτείται για να υπάρχει μέγιστη μεταφορά ισχύος στο φορτίο και υπολογίστε το ποσοστό(%) αύξησης της ισχύς στο φορτίο που προσφέρει η διόρθωση σας. (20 μονάδες) R1 = 4.7kΩ, R2 =5.6kΩ, R3 = 2.4kΩ, R4 =1.6 kω, R5 =4.3kΩ, R6 =3kΩ, R_Load =5.6kΩ και V1=14V Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 8

9 Άσκηση 8 Υπολογίστε με τη μέθοδο της επαλληλίας το Vth(V1), Vth(V2) και στη συνέχεια βρείτε το συνολικό Vth και το Rth για το πιο κάτω κύκλωμα αν η αντίσταση φορτίου είναι η R_ Load και οι τιμές των πηγών είναι: V 1 = 12V, V 2 = 8V. Υπολογίστε επίσης την ισχύ που καταναλώνει όλο το κύκλωμα στην περίπτωση που υπάρχει μέγιστη μεταφορά ισχύος στο φορτίο. (20 μονάδες) R1 V2 V1 9k R4 R2 10k R3 R5 8k R6 13k + R_Load 50k - 6k 10k Ιούλιος 19 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 9

Σχετικά έγγραφα

ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων

ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων Παρατηρήσεις 1 ης Ενδιάμεσης Εξέτασης και Θεώρημα Thevenin ιδάσκων: ρ. Γιώργος Ζάγγουλος Πανεπιστήµιο Κύπρου Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών