ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ"

Ἑστία Καλλιγάς
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ ΕΠΩΝΥΜΟ ΟΝΟΜΑ Α.Μ. ΤΜΗΜΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ:.... /..../ 0.. ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ:.... /..../ 0.. ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

2 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ της εργαστηριακής άσκησης είναι η χρησιμοποίηση ενός τελεστικού ενισχυτή σε συνεργασία με ένα όργανο κινητού πηνίου για την υλοποίηση ηλεκτρονικού βολτομέτρου (για τη μέτρηση DC τάσεων). Για την υλοποίηση της άσκησης χρησιμοποιήσαμε ένα αμπερόμετρο του 1mA το οποίο ονομάσαμε Βασικό Όργανο και ένα τελεστικό ενισχυτή LM741 ΣΤΟΧΟΙ η κατανόηση και μελέτη του σφάλματος που εισάγει η εσωτερική αντίσταση ενός βολτομέτρου κατά την μέτρηση της τάσης σε ένα κύκλωμα η κατανόηση λειτουργίας και η υλοποίηση ενός ηλεκτρονικού βολτομέτρου η γνώση των δικτυωμάτων υποβιβασμού (ή πολλαπλασιασμού) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για επέκταση της κλίμακας ενός ηλεκτρονικού βολτομέτρου ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Βήμα 1-. Πραγματοποιήσαμε το Μη Αναστρέφων Κύκλωμα του Τελεστικού Ενισχυτή LM741 και Δώσαμε Ολική Αρνητική Ανατροφοδότηση (σχήμα 3.1). Άρα η ενίσχυση Τάσεως του Τελεστικού Ενισχυτή είναι ίση με την Μονάδα. R i 15 KΩ R f.... Ω Σχήμα 3.1 Στην συνέχεια κάναμε την απαιτούμενη αντιστάθμιση ώστε για μηδενική τάση εισόδου, να έχουμε μηδενική τάση εξόδου. Για να επαληθεύσουμε ότι η ενίσχυση είναι ίση με την μονάδα, βάλαμε στην είσοδο του ενισχυτή μια DC τάση i και μετρήσαμε στην έξοδό του τάση o Άρα: i o A

3 Βήμα 3. Πραγματοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 3. και μετρήσαμε τα χαρακτηριστικά στοιχεία του Βασικού Οργάνου. Είναι: I max (Α) max () Σχήμα 3. R εσ. I max max (Ω) Βήμα 4-α). Για το διαιρέτη τάσεως του παρακάτω σχήματος 3.3 θα υπολογίσουμε την τάση που θα εμφανιστεί στα άκρα Α και Β αν αυτή μετριόταν με ένα ιδανικό βολτόμετρο (άπειρη εσωτερική αντίσταση). Στην συνέχεια θα υπολογίσουμε την τάση ' που θα εμφανιστεί στα άκρα Α και Β αν αυτή μετρηθεί με ένα μη ιδανικό βολτόμετρο του 1olt (με εσωτερική αντίσταση R εσ R εσ + R σ ). 1 R 5 1 KΩ R Ω R εσ..... Υπολογισμοί: Σχήμα 3.3 Άρα

4 ' Άρα ' Το σχετικό σφάλμα διαταραχής το οφειλόμενο στο μη ιδανικό βολτόμετρο είναι: R.P.E Βήμα 4-β). Πραγματοποιήσαμε το κύκλωμα του σχήματος 3.4 και μετρήσαμε την τάση που εμφανίστηκε στα άκρα Α και Β όταν αυτή μετρήθηκε μόνο με ένα ιδανικό βολτόμετρο (ψηφιακό σχεδόν άπειρη εσωτερική αντίσταση). Στη συνέχεια μετρήσαμε την τάση ' που εμφανίστηκε στα άκρα Α και Β όταν αυτή μετρήθηκε με ένα μη ιδανικό βολτόμετρο του 1olt (βασικό όργανο + R σ με εσωτερική αντίσταση του μη ιδανικού βολτομέτρου R εσ R εσ + R σ ). Στην δεύτερη περίπτωση είχαμε παράλληλα και το ιδανικό βολτόμετρο (ψηφιακό) ' Σχήμα 3.4 Το σχετικό σφάλμα διαταραχής που οφείλεται στο μη ιδανικό βολτόμετρο είναι: R. P. E.... Βήμα 5. Για να εξαλείψουμε το σφάλμα διαταραχής (το οφειλόμενο στο μη ιδανικό βολτόμετρο του 1olt) παρεμβάλαμε ανάμεσα στην τάση που θέλουμε να μετρήσουμε ( σημεία Α Β) και στο μη ιδανικό βολτόμετρο, ένα τελεστικό ενισχυτή. Για να μην εισάγει ο τελεστικός ενισχυτής αλλοιώσεις στην μέτρηση πρέπει να έχει τα εξής χαρακτηριστικά: - 3 -

5 Στο παρακάτω σχήμα 3.5 φαίνεται η παρεμβολή του τελεστικού ενισχυτή ανάμεσα στην προς μέτρηση τάση και στο μη ιδανικό βολτόμετρο του 1olt (βασικό όργανο + R σ Εσωτερική Αντίσταση R εσ R εσ + R σ ). Σχήμα 3.5 Στο σχήμα 3.5 για λόγους πληρότητας έχουμε σχεδιάσει και τις τροφοδοτικές τάσεις του τελεστικού ενισχυτή. Οι μετρήσεις που πήραμε είναι οι εξής: ' Το σχετικό σφάλμα διαταραχής τώρα το οφειλόμενο στην διάταξη του σχήματος 3.5 είναι: R. P. E.... Άρα το ηλεκτρονικό βολτόμετρο που κατασκευάσαμε και μετράει τάσεις μέχρι 1olt (σχήμα 3.5) μπορούμε να θεωρήσουμε ότι είναι:.... Βήμα 6. Σε πολλές περιπτώσεις χρειάζεται να μετρήσουμε τάσεις μεγαλύτερες από 1olt. Σ αυτές τις περιπτώσεις για να αυξήσαμε την κλίμακα μετρήσεων μας τοποθετούμε στην είσοδο του ηλεκτρονικού βολτομέτρου που κατασκευάσαμε παραπάνω (σχήμα 3.5) μια διάταξη υποβιβασμού τάσεως (σχήμα 3.6 δικτύωμα R 7 και R 4 ). Η διάταξη που χρησιμοποιήσαμε εμείς έχει λόγο υποβιβασμού K 1 / 5 και έτσι το ηλεκτρονικό βολτόμετρο μπορεί τώρα να μετρήσει τάσεις μέχρι 5olt

6 Σχήμα 3.6 R 7 4 ΜΩ R 4 1 ΜΩ Με βάση τα παραπάνω (και την ένδειξη του βασικού οργάνου) η προς μέτρηση τάση είναι μετρ Βασικου * Κ Μετρήσαμε Βασικου άρα μετρ Βασικου * Κ Η τάση που μετρήσαμε με την διάταξη του σχήματος 3.6 (μετρημένη με ψηφιακό βολτόμετρο) ήταν μετρ ψηφιακου Συγκρίνοντας την μετρ ψηφιακου με την μετρ παρατηρούμε ότι: Βήμα 7. Σε άλλες περιπτώσεις χρειάζεται να μετρήσουμε πολύ μικρές τάσεις. Σ αυτές τις περιπτώσεις για να βελτιώσουμε την ακρίβεια μέτρησης μπορούμε να αυξήσουμε την ενίσχυση του τελεστικού ενισχυτή ώστε οι ενδείξεις μας να είναι προς το τέλος της κλίμακας του βασικού οργάνου (μικρότερο σφάλμα). Στην δική μας περίπτωση (σχήμα 3.7) Rf 30 ΚΩ αυξήσαμε την ενίσχυση κατά A Ri 15 ΚΩ Άρα αφού το ηλεκτρονικό βολτόμετρο μπορούσε να μετρήσει πριν (με ενίσχυση Α1) τάσεις μέχρι 1olt, τώρα (με ενίσχυση ΑΑ ) θα μετρά τάσεις μέχρι

7 Σχήμα 3.7 Η μετρούμενη τάση (με βάση την ένδειξη του βασικού οργάνου) θα είναι μετρ Βασικου Α Βασικου Εμείς μετρήσαμε Βασικου άρα μετρ Α Η τάση που μετρήσαμε με την διάταξη του σχήματος 7 (μετρημένη με ψηφιακό βολτόμετρο) ήταν μετρ ψηφιακου Συγκρίνοντας την μετρ ψηφιακου με την μετρ παρατηρούμε ότι: - 6 -

Σχετικά έγγραφα

ΑΣΚΗΣΗ 3: ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ

ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ. Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ημερομηνία:... /.... /20... Τμήμα:..... Ομάδα: ΑΣΚΗΣΗ 3: ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ Βήμα 1. Υλοποιήστε μη