Παράρτημα. Πραγματοποίηση μέτρησης τάσης, ρεύματος, ωμικής αντίστασης με χρήση του εργαστηριακού εξοπλισμού Άσκηση εξοικείωσης

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Παράρτημα. Πραγματοποίηση μέτρησης τάσης, ρεύματος, ωμικής αντίστασης με χρήση του εργαστηριακού εξοπλισμού Άσκηση εξοικείωσης"

Τρυφωσα Ζυγομαλάς
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Παράρτημα Πραγματοποίηση μέτρησης τάσης, ρεύματος, ωμικής αντίστασης με χρήση του εργαστηριακού εξοπλισμού Άσκηση εξοικείωσης Σκοπός του παραρτήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τη χρήση και τη λειτουργία του πολύμετρου. Συγκεκριμένα, στο παράρτημα αυτό υπάρχουν οδηγίες για την μέτρηση τάσης, ρεύματος και αντίστασης έχοντας υπόψη τις σωστές πρακτικές για την ασφαλή χρήση των οργάνων, διασφαλίζοντας έτσι την αξιοπιστία των μετρήσεων αλλά και προφυλάσσοντας τον εξοπλισμό και τον ίδιο τον χρήστη από ατυχήματα. 1. Βολτόμετρο Το όργανο με το οποίο μετράται η τάση μεταξύ δύο ακροδεκτών ονομάζεται βολτόμετρο. Στο βολτόμετρο συνεχούς τάσης σημειώνεται πάντα στους ακροδέκτες του ο θετικός (+) και ο αρνητικός (-) ακροδέκτης. Το βολτόμετρο τόσο στο AC όσο και στο DC συνδέεται έτσι ώστε να εφαρμόζεται στα άκρα του η τάση που πρόκειται να μετρηθεί (βλ. σχ. 1). Η συνδεσμολογία αυτή ονομάζεται παράλληλη. Το βολτόμετρο έχει πολύ μεγάλη εσωτερική αντίσταση, ώστε το ρεύμα που το διαρρέει να ελαχιστοποιείται. Θεωρητικά, η ακρίβεια της μέτρησης ενός βολτόμετρου αυξάνεται όσο μεγαλύτερη τιμή έχει η εσωτερική αντίσταση του. Σχήμα 1. Συνδεσμολογία βολτόμετρου. 2. Αμπερόμετρο Το όργανο με το οποίο μετράται η ένταση του ρεύματος ονομάζεται αμπερόμετρο. Για τη μέτρηση της έντασης του ρεύματος πρέπει να διακόπτεται το κύκλωμα και το αμπερόμετρο να συνδέεται σε σειρά με το φορτίο ώστε να διαρρέεται από το ρεύμα του συγκεκριμένου κλάδου του κυκλώματος (βλ. σχ. 2). Γενικότερα, η συγκεκριμένη 1

Συγκεκριμένα, στο παράρτημα αυτό υπάρχουν οδηγίες για την μέτρηση τάσης, ρεύματος και αντίστασης έχοντας υπόψη τις σωστές πρακτικές για την ασφαλή χρήση των οργάνων, διασφαλίζοντας έτσι την

2 συνδεσμολογία ονομάζεται συνδεσμολογία σε σειρά. Το παραπάνω πρακτικά σημαίνει ότι για τη σύνδεση ενός αμπερόμετρου σε ένα κύκλωμα, κόβουμε το κύκλωμα σε ένα σημείο και στο σημείο τομής συνδέουμε τους δύο ακροδέκτες του αμπερόμετρου. Τα αμπερόμετρα έχουν πολύ μικρή εσωτερική αντίσταση ώστε η αναπτυσσόμενη τάση στα άκρα του να ελαχιστοποιείται. Θεωρητικά, η ακρίβεια της μέτρησης ενός αμπερόμετρου αυξάνεται όσο μικρότερη τιμή έχει η εσωτερική αντίσταση του. Σχήμα 2. Συνδεσμολογία αμπερόμετρου. 3. Ωμόμετρο Με το ωμόμετρο είναι δυνατή η απευθείας μέτρηση της ωμικής αντίστασης μιας αντίστασης. Εσωτερικά, το όργανο περιέχει κυρίως μια μικρή πηγή τάσης συνεχούς ρεύματος (DC) (μπαταρία), και ένα αμπερόμετρο για τη μέτρηση του ρεύματος που διαρρέει την προς μέτρηση αντίσταση. Για τη πραγματοποίηση της μέτρηση της αντίστασης μιας συσκευής ή ενός εξαρτήματος γενικότερα, τα άκρα της συνδέονται παράλληλα με τους ακροδέκτες του ωμόμετρου (βλ. σχ. 3). Προσοχή, κατά τη μέτρηση της τιμής της αντίστασης, ΔΕΝ πρέπει σε καμία περίπτωση να εφαρμόζεται τάση στο κύκλωμα. Σχήμα 3. Σύνδεση ωμόμετρου. 2

Τα αμπερόμετρα έχουν πολύ μικρή εσωτερική αντίσταση ώστε η αναπτυσσόμενη τάση στα άκρα του να ελαχιστοποιείται.

3 3.1 Διαδικασία μέτρησης αντίστασης (γενικότερα) Για τη μέτρηση της τιμής μιας αντίστασης ακολουθούνται τα εξής δύο στάδια: Ο επιλογέας περιοχών τοποθετείται στη θέση όπου αναμένεται να είναι η αντίσταση και τα καλώδια βραχυκυκλώνονται. Χρησιμοποιώντας το ροοστάτη μηδενισμού επιτυγχάνουμε να προκύψει η ένδειξη μηδέν. Το στάδιο αυτό λέγεται μηδενισμός του οργάνου και επαναλαμβάνεται ΠΑΝΤΑ σε κάθε νέα περιοχή μέτρησης. Στη συνέχεια τα καλώδια (ακροδέκτες οργάνου) εφαρμόζονται στα δύο άκρα της προς μέτρηση αντίστασης. Αποφεύγουμε να ακουμπάμε τα γυμνά μέρη των καλωδίων με τα χέρια, για να αποφεύγεται λανθασμένη μέτρηση. Να σημειωθεί ότι στα ωμόμετρα δεν υπάρχει πολικότητα. 4. Βασική περιγραφή του πολύμετρου που χρησιμοποιείται στο εργαστήριο Το πολύμετρο είναι ένα ηλεκτρολογικό/ηλεκτρονικό όργανο το οποίο μας παρέχει τη δυνατότητα μέτρησης της τάσης, της έντασης και της αντίστασης σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα πραγματοποιώντας κάθε φορά την αντίστοιχη συνδεσμολογία. Η χρήση πολύμετρου είναι απαραίτητη για τη διεξαγωγή όλων των εργαστηριακών ασκήσεων που θα πραγματοποιηθούν στα πλαίσια του μαθήματος. Το πολύμετρο που απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα (βλ. σχ. 4) είναι αυτό που είναι διαθέσιμο για χρήση στο εργαστήριο του μαθήματος. Ο εν λόγω εξοπλισμός περιγράφεται εν συντομία μόνο ως προς τα βασικά του σημεία (έχουν επιλεγεί μόνο οι σημαντικότερες από τις λειτουργίες που θα χρησιμοποιηθούν στις ασκήσεις). Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι οι τυποποιήσεις των συμβολισμών στις προσόψεις των οργάνων τηρούνται από όλους τους κατασκευαστές οπότε οι περιγραφές που δίνονται στη συνέχεια δεν αφορούν μόνο στο συγκεκριμένου τύπου εξοπλισμό αλλά εφαρμόζονται γενικότερα. Επίσης, στα συγκεκριμένα όργανα δεν πραγματοποιείται μηδενισμός του οργάνου κατά τη διάρκεια μέτρησης ωμικής αντίστασης. Συγκεκριμένα : 3

Το στάδιο αυτό λέγεται μηδενισμός του οργάνου και επαναλαμβάνεται ΠΑΝΤΑ σε κάθε νέα περιοχή μέτρησης.

4 Σχήμα 4. Πολύμετρο εργαστηρίου για τη διεξαγωγή των ασκήσεων Βασικές επιλογές μέτρησης Α: Ενεργοποίηση / απενεργοποίηση πολύμετρου. Αν και οι περισσότεροι τύποι πολύμετρων πλέον έχουν αυτόματο διακόπτη για απενεργοποίηση όταν είναι αδρανή για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα ώστε να μην καταναλώνουν ενέργεια, πρέπει να σημειωθεί ότι γενικότερα όταν ένα όργανο δεν χρησιμοποιείται, πρέπει να απενεργοποιείται για λόγους ασφαλείας. B: Κλίμακες μέτρησης Τάσης. Θα πρέπει πάντα να λαμβάνουμε υπόψη μας ότι πριν από κάθε μέτρηση πρέπει να επιλέγεται η σωστή κλίμακα μέτρησης. Δηλαδή, αν το μετρούμενο μέγεθος είναι τάση και η αναμενόμενη τιμή είναι 17V(DC), τότε αφού μετακινηθούμε στην περιοχή μέτρησης τάσεων (περιοχή Β, V-DC) βρίσκουμε την πλέον κατάλληλη κλίμακα για να πραγματοποιήσουμε τη μέτρηση. Η πλέον 4

γενικότερα όταν ένα όργανο δεν χρησιμοποιείται, πρέπει να απενεργοποιείται για λόγους ασφαλείας. B: Κλίμακες μέτρησης Τάσης.

5 κατάλληλη είναι η αμέσως μεγαλύτερη κλίμακα στο πολύμετρο. Στην προκειμένη περίπτωση θα επιλέγαμε την κλίμακα των 20V. Αν η τιμή του μετρούμενου μεγέθους δεν μπορεί να εκτιμηθεί αρχικά, τότε επιλέγεται η μεγαλύτερη δυνατή κλίμακα και σταδιακά μειώνεται μέχρι να βρεθεί η κλίμακα που απεικονίζει «καλύτερα» (μέγιστη ακρίβεια) το μετρούμενο μέγεθος. Επαφές διασύνδεσης ακροδεκτών για την εν λόγω μέτρηση: G & H C: Κλίμακες μέτρησης ρεύματος. Ισχύουν οι γενικές παρατηρήσεις του B (μέτρηση τάσης). Επαφές διασύνδεσης ακροδεκτών για την εν λόγω μέτρηση: Ε & H ή F & H D: Κλίμακες μέτρησης ωμικής αντίστασης. Ισχύουν οι γενικές παρατηρήσεις / οδηγίες του Α και Β μέρους (μέτρηση τάσης & ρεύματος). Επαφές διασύνδεσης ακροδεκτών για την εν λόγω μέτρηση: G & H Επαφές διασύνδεσης ακροδεκτών: Ε: Θετική Επαφή (+) διασύνδεσης καλωδίου (probe) για τη μέτρηση ισχυρών ρευμάτων (έως 20Α) F: Θετική Επαφή (+) διασύνδεσης καλωδίου (probe) για τη μέτρηση ασθενών ρευμάτων της τάξεως ma και μα. ΠΡΟΣΟΧΗ!!:: Εάν η πραγματοποίηση μέτρησης ισχυρών ρευμάτων μέσω της συγκεκριμένης επαφής οδηγεί σε βλάβη του πολύμετρου! G: Θετική Επαφή (+) διασύνδεσης καλωδίου (probe) για τη μέτρηση τάσης ή ωμικής αντίστασης ανεξαρτήτου κλίμακας. Η: Αρνητική Επαφή (-) διασύνδεσης καλωδίου (probe) αναφοράς. ΠΡΟΣΟΧΗ!!: Οι ακροδέκτες (probes) συνδέονται διαφορετικά για μέτρηση τάσης/ωμικής αντίστασης ή ρεύματος όπως επίσης για μέτρηση ασθενών ή ισχυρών ρευμάτων. Γενικότερα, λανθασμένη συνδεσμολογία (π.χ. ακροδέκτες συνδεδεμένοι για μέτρηση τάσης και πραγματοποίηση μέτρησης ρεύματος) οδηγεί σε καταστροφή του οργάνου. Πάντα ελέγχουμε την συνδεσμολογία του οργάνου πριν τη μέτρηση! 5

ακρίβεια) το μετρούμενο μέγεθος. Επαφές διασύνδεσης ακροδεκτών για την εν λόγω μέτρηση: G & H C: Κλίμακες μέτρησης ρεύματος. Ισχύουν οι γενικές παρατηρήσεις του B (μέτρηση τάσης).

6 Σύντομη άσκηση για εξοικείωση στη μέτρηση ωμικής αντίστασης,τάση και ρεύματος: 1. Συνδέστε το TPS-3321 με το τροφοδοτικό. 2. Συνδέστε το τροφοδοτικό στην ηλεκτρική παροχή (πρίζα). 3. Σύμφωνα με τις οδηγίες του παραρτήματος, συνδέστε ένα πολύμετρο παράλληλα με την αντίσταση R5 και ρυθμίστε το στην λειτουργία μέτρησης αντίστασης. ΠΡΟΣΟΧΗ!!: Μην ενεργοποιήστε τη μονάδα και το πολύμετρο εάν δεν γίνει ένας τυπικός έλεγχος των συνδέσεων από το εκπαιδευτικό προσωπικό. 4. Ενεργοποιήστε το πολύμετρο. 5. Εάν το πολύμετρο σας βγάζει μέτρηση 1 τότε πρέπει να κάνετε αλλαγή κλίμακας στον επιλογέα. 6. Καταγράψτε τη μέτρησή σας. R5= Ohm. 7. Συνδέστε ένα καλώδιο από την υποδοχή +12V του Power Supply στην αριστερή υποδοχή της αντίστασης R5. 8. Συνδέστε ένα καλώδιο από τη δεξιά υποδοχή της αντίστασης R5 στην υποδοχή GND του Power Supply. 9. Σύμφωνα με τις οδηγίες του παραρτήματος, συνδέστε παράλληλα το πολύμετρο με την αντίσταση R5 και ρυθμίστε το στη λειτουργία μέτρησης τάσης συνεχούς ρεύματος. ΠΡΟΣΟΧΗ!!: Μην ενεργοποιήστε τη μονάδα και το πολύμετρο εάν δεν γίνει ένας τυπικός έλεγχος των συνδέσεων από το εκπαιδευτικό προσωπικό. 10. Ενεργοποιήστε τη μονάδα και το πολύμετρο. 11. Εάν το πολύμετρο σας βγάζει μέτρηση 1 τότε πρέπει να κάνετε αλλαγή κλίμακας στον επιλογέα. 12. Καταγράψτε τη μέτρησή σας για τη τάση στα άκρα της αντίστασης. V R5 = Volts. 13. Απενεργοποιήστε τη μονάδα και το πολύμετρο. 14. Αφαιρέστε το καλώδιο που συνδέει την υποδοχή +12VDC του Power Supply με την αριστερή υποδοχή της αντίστασης R Σύμφωνα με τις οδηγίες του παραρτήματος, συνδέστε ένα πολύμετρο σε σειρά με το κύκλωμα και ρυθμίστε το στη λειτουργία μέτρησης συνεχούς ρεύματος. ΠΡΟΣΟΧΗ!!: Μην ενεργοποιήστε τη μονάδα και το πολύμετρο εάν δεν γίνει ένας τυπικός έλεγχος των συνδέσεων από το εκπαιδευτικό προσωπικό. 16. Ενεργοποιήστε τη μονάδα και το πολύμετρο. 17. Εάν το πολύμετρο σας βγάζει μέτρηση 1 τότε πρέπει να κάνετε αλλαγή κλίμακας στον επιλογέα. 18. Καταγράψτε τη μέτρησή σας για το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση. Ι= ma. 6

!: Μην ενεργοποιήστε τη μονάδα και το πολύμετρο εάν δεν γίνει ένας τυπικός έλεγχος των συνδέσεων από το εκπαιδευτικό προσωπικό. 4. Ενεργοποιήστε το πολύμετρο. 5.

Σχετικά έγγραφα

Πολύμετρο Βασικές Μετρήσεις

Πολύμετρο Βασικές Μετρήσεις 1. Σκοπός Σκοπός της εισαγωγικής άσκησης είναι η εξοικείωση του σπουδαστή με τη χρήση του πολύμετρου για τη μέτρηση βασικών μεγεθών ηλεκτρικού κυκλώματος, όπως μέτρηση της έντασης