Manual i punëve të laboratorit 2009

Transcript

1 Contents PUNË LABORATORI Nr KONTROLLI I AMPERMETRAVE, VOLTMETRAVE DHE VATMETRAVE NJË FAZORË ME METODËN E KRAHASIMIT Programi i punës Njohuri të përgjithshme Kontrolli i jashtëm i aparatit Përcaktimi i gabimeve kryesore dhe variacionit të tregimeve Kontrolli i ampermetrave Kontrolli i voltmetrave Kryerja e eksperimentit Percaktimi i klases se perpikmerise se aparatit Përcaktimi i ndikimit të pjerrësisë (mosekujlibrimit) në tregimin e aparatit Përcaktimi i kohës së qetësimit Matja e rezistencës së izolacionit PUNË LABORATORI NR Urat e rrymës së vazhduar programi I punës PRINCIPI I PUNËS SË URAVE TË RRYMËS SË VAZHDUAR Ura e Wheatstone Ura e Tomsonit METODIKA E MATJEVE ME URËN E WHEATSTONE Matja e rezistencave të ndryshme me urën e Wheatstone Matja e rezistencave të voltmetrave Përcaktimi I ndjeshmërisë së urës METODIKA E MATJEVE ME URËN E TOMSONIT matja e rezistencave me urën e tomsonit Matja e rezistencës së brendshme të ampermetrave PUNË LABORATORI NR STUDIMI EKSPERIMENTAL I OSHILOSKOPIT ELEKTRONIK Programi i punës BLLOKSKEMA E OSHILOSKOPIT ELEKTRONIK Matje Elektrike Faqja 1

2 Tubi elektron rrezatues Blloku i ushqimit Blloku i zbërthimit Amplifikatorët STUDIMI EKSPERIMENTAL Përgatitja për punë Rregullimi i ndriçimit dhe fokusimi Çvendosja vertikale e rrezes elektronike. Regullimi i amplifikatorit Rregullimi i frekuencës së gjeneratorit të zbërthimit.sinkronizimi GRADIMI I ZHVENDOSJES VERTIKALE MATJA E MADHËSIVE SINUSOIDALE Matja e Amplitudës Matja e frekuencës Matja e fazës Matja e frekuencës me metodën e LISSAJOUS STUDIMI I KURBËS SË TENSIONIT NË DYTËSORIN E TRANSFORMATORIT TË RRYMËS Matje Elektrike Faqja 2

3 PUNË LABORATORI Nr KONTROLLI I AMPERMETRAVE, VOLTMETRAVE DHE VATMETRAVE NJË FAZORË ME METODËN E KRAHASIMIT 1.1. Programi i punës 1. Njohuri të përgjithshme 2. Kontrolli i jashtëm i aparatit. 3. Të zgjidhen aparaturat e nevojshme dhe të lidhen skemat për të përcaktuar gabimet kryesore dhe variacionin e tregimeve respektivisht per ampermetrin,voltmetrin dhe vatmetrin aktiv një fazor. 4. Të përcaktohet ndikimi i pjerrësisë (mos ekuilibrimi) në tregimin e aparateve. 5. Të përcaktohet koha e qetësimit. 6. Të maten rezistencat e izolimit të aparateve. Shënim : Në laborator kryhet kontrolli i një prej aparateve që percaktohet nga pedagogu Njohuri të përgjithshme Në aparatet e vlerësimit direkt si ampermetrat,voltmetrat dhe vatmetrat, gjatë shfrytëzimit normal të tyre, disa pjesë si boshti, kushinetat etj., pësojnë një farë konsumimi, ndërsa pjesë të tjera si sustat spirale apo magnetët permanent pësojnë ndryshime të parametrave të tyre për shkak te vjeterimit natyral (tek sustat spirale ndryshon momenti specifik i kundërveprimit W, ndërsa tek magnetët permanent ndryshon induksioni magnetik Bo). Nuk përjashtohen edhe rastet kur këto aparate pësojnë dëmtime si djegie të bobinës apo të rezistencave suplementare, këputje apo deformime të sustave spirale etj., dhe si pasojë ata i nënshtrohen remontit. Të gjithë këto shkaqe dhe të tjerë që nuk i përmendëm, shkaktojnë rritjen e gabimeve që bëjnë aparatet, në disa raste dhe mbi vlerat e lejuara të tyre. Prandaj, çdo aparat matës duhet t i nënshtrohet kontrollit periodik dhe kontrollit pas remontit, me qëllim që të përcaktohen gabimet e tij, dhe si rrjedhojë të provohet nëse aparati është brenda klasës së tij të përpikërisë. Saktësia e matjes së aparatit karakterizohet nga gabimet e tij, të cilat përcaktojnë shkallën e afrimit të tregimeve të tij me vlerën reale të madhësisë që matet. Sipas mënyrës së shprehjes dallojmë: gabimet absolute, relative dhe të referuara. Përveç këtyre, gabimet mund të jenë kryesore dhe suplementare. Gabimi absolut Gab, përfaqëson diferencën ndërmjet tregimit të aparatit Mx dhe vlerës reale të madhësisë që matet Mo d.m.th. Gab = Mx - Mo (1) dhe shprehet me të njëjtën njësi të madhësisë që matet. Gabimi absolut i marrë me shenjë të kundërt quhet korrigjim dhe shënohet : Θ = Gab = Mo - Mx (2) Matje Elektrike Faqja 3

4 Korrigjimi është madhësia që i duhet shtuar algjebrikisht tregimit të aparatit për të gjetur vlerën e vërtetë të madhësisë që matet Mo. Në matjet e përpikta, korigjimi duhet të merret gjithmonë parasysh nëpërmjet kurbës së korigjimit që ndërtohet për çdo aparat. Gabimi relativ i matjes, shpreh raportin në përqindje të gabimit absolut me vlerën reale të madhësisë që matet, d.m.th. Gab Mx - Mo Grl% = 100% = 100% (3) Mo Mo Gabimi i referuar i aparatit, shpreh raportin në përqindje të gabimit absolut me vlerën nominale të aparatit Mn, d.m.th. me tregimin e tij maksimal. Gab Mx Mo Grf % = 100% = 100% (4) Mn Mm Në të gjitha shprehjet e mësipërme, si vlerë e madhësisë që matet Mo, merret tregimi i një aparati të përpikërisë së lartë, mbasi kështu i afrohemi më shumë vlerës reale. Përpikëria e aparatit përcaktohet nga gabimi i referuar, ndërsa përpikëria e matjes përcaktohet nga gabimet relative, të cilat janë më të mëdha në pjesën e parë të shkallës së aparatit dhe zvogëlohen gradualisht duke tentuar tek gabimi i referuar, kur tregimet i afrohen fundit të shkallës. Gabimet, në varësi të konditave të përdorimit të aparatit, mund të ndahen në kryesore dhe suplementare. Kryesore quhen gabimet e vetë aparatit që përcaktohen nga cilësite e brendshme të tij, (nga të metat e konstruksionit, të montimit, nga fërkimi i pjesëve të lëvizshme, nga pasaktësia e gradimit etj.), d.m.th. gabime kur ai punon në kushte normale: në temperaturë normale (zakonisht deri në 20 0 C ), në pozicion normal, kur mungojnë fushat e jashtme elektrike, magnetike, etj. Gabim suplementar quhet diferenca ndërmjet gabimit të tregimit në kondita të ndryshme nga normalet dhe gabimit kryesor. Pra, gabimi suplementar shkaktohet nga mosrespektimi i konditave normale gjatë përdorimit ose kontrollit të aparatit. Sipas normave të vendosura nga Komisioni Elektroteknik Ndërkombëtar (KEN), përpikëria e aparateve matëse elektrike përcaktohet nga klasa e përpikërise, e cila jepet në vlerë numerike dhe përfaqëson vlerën maksimale të gabimit kryesor të referuar. Sipas gabimeve aparatet elektrike të matjeve direkte ndahen në këto klasa përpikërie : 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0 Me fjalë të tjera, gabimi kryesor i referuar i aparateve të klasave të ndryshme, në pjesën e punës së shkallës së aparatit nuk duhet të kalojë vlerën e dhënë në tabelën nr 1. Normat e KEN përcaktojnë dhe gabimet suplementare të lejuara, d.m.th. numri i klasës së përpikërisë përcakton njëkohësisht, dhe ndryshimet e lejuara të tregimeve të aparatit në përqindje, kur ndryshojnë kushtet e jashtme. Kontrolli i ampermetrave, voltmetrave dhe vatmetrave (aktivë dhe reaktivë) në parim mund të bëhet: 1. Me metodën e kompensimit në rrymë të vazhduar. 2. Me metodën termoelektrike në rrymë alternative. 3. Me metodën e krahasimit në rrymë të vazhduar dhe alternative. Matje Elektrike Faqja 4

5 Në këtë punë laboratori do të trajtojmë vetëm metodën e krahasimit. Klasat e aparateve dhe gabimet e lejuara Tabela nr.1 Gabimi i lejuar në % të Klasa e aparatit tregimit maksimal të shkallës së aparatit Gabimi kryesor ± 0.1 ± 0.2 ± 0.5 ± 1 ± 1.5 ± 2.5 Gabimet suplementare 1. Nga ndryshimi i temperaturës së ambientit a. nga nominalja C b. nga nominalja C ± 0.1 ± 0.2 ± 0.5 ± 1 ± 1.5 ± Nga zhvendosja për aparatet me susta 5 0 ± 1 0 dhe 1 0 ± për aparatet me varese ± 0.1 ± 0.2 ± 0.5 ± 1 ± 1.5 ± Nga ndryshimi i frekuencës me +10% të vlerës nominale ± 2% ± 0.1 ± 0.2 ± 0.5 ± 1 ± 1.5 ± Nga ndryshimi i tensionit +10% te vleres nominale ± 2% ± 0.1 ± 0.2 ± 0.5 ± 1 ± 1.5 ± Nga ndryshimi i rrymës prej 40 deri në 120% (ose nga 100 deri në 120% për fazometrat) ± 0.1 ± 0.2 ± 0.5 ± 1 ± 1.5 ± Për vatmetrat e fuqisë aktive (reaktive) a. për cos ϕ=0, sin ϕ=1 b. për cos ϕ= 0.5(sin ϕ=0) ± 0.1 ± 0.2 ± 0.5 ± 1 ± 1.5 ± Nga influenca e fushës së jashtme magnetike (me frekuenca gjer në 1000 Hz) a. kur vlera e fushës tregohet nga një numër i mbyllur në kuadrat mbi shkallën e aparatit b. për aparatet e tjera 8. Nga influenca e trupave prej çeliku 9.Nga simetria e rrymave për vatmetrat shumëfazorë ± 0.1 ± 3 ± 0.2 ± 3 Matje Elektrike Faqja 5 ± 0.5 ± 3 ± 1 ± ± 1.5 ± ± 2.5 ±

6 Për të kontrolluar aparatet me metodën e krahasimit, si aparate kampione duhet të përdoren aparate me gabime të lejuara 3-5 herë më të vogla se gabimi i lejuar i aparatit që kontrollohet, në rastin kur nuk merret parasysh korrigjimi në tregimet e aparatit kampion dhe 2-3 herë më të vogla kur ky korrigjim merret parasysh (shih tabelën nr. 2). Theksojmë, që si kampione duhet të zgjidhen aparate të tillë që variacionin e tregimit ta kenë jo më të madh se 1/2 e gabimit të lejuar. Tabela nr. 2 Klasa e aparatit që do të Klasa e aparatit kampion kontrollohet Pa marre parasysh korrigjimin Duke marrë parasysh korrigjimin Kontrolli i ampermetrave, voltmetrave dhe vatmetrave (aktive dhe reaktivë) me metodën e krahasimit, zakonisht bëhet në rrymë alternative. Në rrymë të vazhduar bëhet vetem kontrolli i atyre aparateve që janë destinuar për rrymë të vazhduar. Kontrolli i aparateve të sistemit magnetoelektrik bëhet me aparate kampione po të këtij sistemi, ndërsa për të kontrolluar aparatet e të gjithë sistemeve të tjera, duhen përdorur aparatet kampione të sistemeve elektrodinamike ose elekromagnetike. Mund të lejohet përdorimi i aparateve kampione të sistemit elektromagnetik për kontrollin e aparateve të sistemeve të tjera, nëse si burime ushqimi përdoret akumulator ose bateri galvanike. Aparati kampion duhet të zgjidhet me kufi matje (vlera maksimale e shkallës së aparatit) jo më të mëdha se 1.25 e kufirit nominal të aparatit që kontrollohet. Kur mungojnë aparate kampione me një kufi të tillë matje, atëherë mund të zgjidhet një aparat me kufi më të madh të matjes, por njëkohësisht ai duhet të ketë një klasë përpikërie më të madhe nga ajo që kërkohet. Në këtë rast mund të përdoren formulat: a. Kur aparati kampion përdoret pa marrë parasysh korigjimin Ka Ko 5 Matje Elektrike Faqja 6 Ma Mo b.kur aparati kampion përdoret duke marrë parasysh korigjimin Ka Ma Ko. 2.5 Mo ku dhe - janë vlerat numerike të klasave të përpikërisë së aparatit që kontrollohet dhe atij kampion. dhe - janë vlerat maksimale të shkallës së aparatit që kontrollohet dhe atij kampion. Skema e kontrollit të aparateve duhet të ushqehet nga një burim, frekuenca e të cilit duhet të jetë e barabartë me frekuencën e shënuar në aparat. Kur mungon një shënim i tillë, kontrolli bëhet për

7 frekuencën 50 Hz. Në qoftë se në shkallën e aparatit shënohet diapazoni i frekuencave, atëherë kontrolli mund të bëhet për çfardo frekuence të këtij diapazoni. Përpara fillimit të kontrollit aparatet stacionare ngrohen me ngarkesë nominale për një kohë jo më të vogël se 15 minuta, ndërsa aparatet portative (me përjashtim të aparateve elekronike dhe termoelektrike të klasave ) nuk i nënshtrohen ngrohjes paraprake. Aparatet elektronike kontrollohen pasi t i jenë nënshtruar ngrohjes paraprake me tension nominal për aq kohë sa shënohet në instruksionin e tij të përdorimit. Aparatet termoelektrike të klasave , i nënshtrohen ngrohjes paraprake me rryme ose tension nominal për një kohë jo më të vogël se 5 minuta Kontrolli i jashtëm i aparatit Gjatë kontrollit (shikimit) të jashtëm, duhet të bindemi që në shkallën e aparatit, që do të kontrollohet, janë të shënuara të gjitha shenjat konvencionale. 1. Njësia e madhësisë që mat aparati (amper, volt, vat, ohm etj.). 2. Kufiri i matjes (për vatmetrat aktivë dhe reaktivë shënohen gjithashtu edhe vlerat maksimale të rrymës dhe tensionit). 3. Shenja konvencionale e llojit të rrymës (e vazhduar, alternative ose e vazhduar dhe alternative). 4. Klasa e përpikërisë. 5. Sistemi i aparatit. 6. Frekuenca nominale në qoftë se ajo dallohet nga 50 Hz ose zona e frekuencës nominale. 7. Shenja konvencionale e kategorisë së mbrojtjes së aparatit nga ndikimi i fushave magnetike të jashtme. 8. Tensioni i provës së izolimit të aparatit. 9. Shenja e pozicionit normal të vendosjes së aparatit. 10. Temperatura normale (kur ndryshon nga C). 11. Numri i uzinës. 12. Uzina që e ka prodhuar. 13. Viti i prodhimit. Nga kontrolli i jashtëm i aparatit përcaktohen gjithashtu difektet që shkaktojnë gabime në matjet ose që e nxjerrin atë jashtë përdorimit. Kur aparati ka difekte, ai nuk duhet përdorur, por duhet t i nënshtrohet me parë remontit dhe pastaj kontrollit të plotë. Difektet që takohen më dendur dhe që mund të konstatohen nga kontrolli i jashtëm janë: 1. Të çara në korpusin e aparatit nga të cilat mund të hyjë pluhuri. 2. Të çara në xhamin që mbulon shkallën e aparatit. 3. Pluhur në pjesën e dukshme të mekanizmit matës ose në shkallën e aparatit. 4. Dëmtimi i pasqyrës (kur aparati ka pasqyrë) 5. Prania e sendeve të ndryshme brenda në aparat, që konstatohen duke rrotulluar aparatin në drejtime të ndryshme. 6. Shtrembërimi i shigjetës. 7. Prishja e korrektorit (nuk lejon vendosjen e shigjetës në zero) Përcaktimi i gabimeve kryesore dhe variacionit të tregimeve Zgjedhja e skemës më të përshtatshme të kontrollit bëhet duke u nisur nga lloji i aparatit, që do të kontrollohet si dhe nga kërkesa për të siguruar rregullimin e vijueshëm dhe pa kërcime të rrymës Matje Elektrike Faqja 7

8 ose tensionit, nga zero gjer në kufirin maksimal të matjes. Për këtë qëllim në skemat e kontrollit të rrymës së vazhduar përdoren reostate apo potenciometra, ndërsa në ato të rrymës alternative përdoren autotransformatore. Simbolet për aparatet e matjes Tabela nr. 3 Nr LLOJI I INSTRUMENTIT SIMBOLI 1 Aparat i sistemit magnetoelektrik 2 Logometër me magnet permanent 3 Aparat i sistemit elektomagnetik 4 Aparat i sistemit elektrodinamik 5 Aparat i sistemit ferrodinamik 6 Aparat i sistemit induktiv 7 Aparat i sistemit termik (me fill të nxehtë) 8 Aparat i sistemit elektrostatik 9 Aparat vibrues 10 Aparat termoelektrik me termoçift të pa izoluar 11 Aparat termoelekrik me termoçift të izoluar 12 Aparat me radrizator Simbole që tregojnë natyrën e rrymës 1 Rrymë e vazhduar 2 Rrymë alternative një fazore ~ 3 Rrymë e vazhduar dhe alternative një fazore ~ 4 Rrymë alternative trifazore me një qark rrymë dhe një qark tensioni 5 Rrymë alternative trifazore me dy qarqe rryme dhe dy qarqe tensioni 6 Rrymë alternative trifazore me tre qarqe rryme dhe tre qarqe tensioni Simbole që tregojnë pozicionin e perdorimit 1 Aparate që përdoren në pozicionin vertikal 2 Aparate që përdoren në pozicionin horizontal 3 Aparate që përdoren në pozicion të pjerrur ndaj rrafshit horizontal Matje Elektrike Faqja 8

9 Simbole që tregojnë klasën e përpikërisë 1 Kur gabimi shprehet në përqindje të tregimit maksimal të aparatit Kur gabimi shprehet në përqindje të gjatësisë së gradimit Kur gabimi shprehet në përqindje të vlerës së vërtetë Kontrolli i ampermetrave Në figurën 1 jepen dy skema të mundshme të kontrollit të ampermetrave në rrymë të vazhduar. Si burim ushqimi përdoren akumulatorë me tension 6-12V me kapacitet relativisht të madh (mbi 100 deri 150 Ah). Vlera reale e rrymës, që i përgjigjet tregimit të ampermetrit kampion (të kyçur sipas skemës së fig. 1. a), llogaritet: Ι = C α + θ ) (A) (5) ( 0 1 i mv A x A o A x R sh U = U = R R R R (a) (b) Figura 1. Skema e kontrollit të ampermetrave në rrymë të vazhduar. ku C 1 - konstantja nominale e ampermetrit (A / ndarje) α - leximi në në ndarje θ i - korrigjimi i ampermetrit kampion për pikën e dhënë të shkallës, në ndarje. Kur si ampermeter kampion përdoret një milivoltmetër kampion me shuntin (fig. 1. b), vlera reale e rrymës llogaritet me formulën: Cu α + θu Io = Rsh ( ) 3 10 (A) (6) ku Cu - konstantja nominale e milivolmetrit kampion (mv / ndarje). θ u - korrigjimi i milivoltmetrit për pikën e dhënë të shkallës në ndarje. - vlera reale e rezistencës së shuntit në ohm. Për të kontrolluar ampermetrat në rrymë alternative, mund të përdoren skemat e fig. 2. Si burim ushqimi përdoret rrjeti i frekuencës industriale ose gjeneratorë sinkronë. Për të siguruar një diapazon të gjerë dhe të vijueshëm të rrymës, në skemë janë përdorur autotransformatori AT dhe transformatori i ngarkesës TN, rolin e të cilit e luan transformatori i teknikës sigurimit 220 / 12 V, me fuqi VA. Për skemën e figurës 2. a, vlera reale e rrymës llogaritet me formulën (5). Matje Elektrike Faqja 9

10 Në rastin kur ampermetri kampion reale e rrymës primare llogaritet: kyçet nëpërmjet transformatorit matës të rrymës TR, vlera Gi Io = C1( α + θi ) Ki (1 ) (7) 100 ku: - koefiçenti nominal i transformimit të TR - gabimi në përqindje i koefiçentit të transformimit të TR a) b) Figura 2. Skemat e kontrollit të ampermetrave në rrymë alternative Kontrolli i voltmetrave Për të kontrolluar voltmetrat në rrymë të vazhduar përdoren skemat e figurës 3. Si burim i rrymës së vazhduar përdoren pila të thata ose gjenerator i rrymës së vazhduar. Rregullimi i vijueshëm i tensionit realizohet me ndihmën e potenciometrave me rezistenca të mëdha. Vlera reale e tensionit e voltmetrit kampion të kyçur sipas skemës së figurës 3.a llogaritet: U= Vx Vo U= Rs Vo a) b) Figura 3. Skema e kontrollit të voltmetrave në rrymë të vazhduar. Uo = Cu( α + θu) (V) (8) ku: Cu - konstantja nominale e voltmetrit kampion Vo (V/ndarje) θu - korigjimi i voltmetrit kampion në pikën e dhënë të shkallës (ndarje) α - leximi në shkallën e voltmetrit kampion (ndarje) Matje Elektrike Faqja 10

11 Kur voltmetri kampion kyçet në seri me një rezistencë suplementare vlerën reale Uo të tensionit përdorim formulën:, fig. 3.b, për të përcaktuar Rs + Rvo Uo = Cu( α + θu) (V) (9) Rvo ku : - vlera e rezistencës së voltmetrit kampion në ohm - vlera reale e rezistencës suplementare në ohm Kontrolli i voltmetrave me rrymë alternative mund të bëhet duke përdorur skemat e fig. 4 U~ Vx Vo U~ Vo AT a) b) T.T Figura.4. Skemat e kontrollit të voltmetrave në rrymë alternative. Vlera reale e tensionit për skemën e fig. 4.a llogaritet me formulën (8), ndërsa kur voltmetri kampion kyçet nëpërmjet transformatorit matës të tensionit TT, tensioni llogaritet: Gu Uo = Cu( α + θu) Ku(1 ) (10) 100 ku: - koefiçenti nominal i transformimit të transformatorit matës të tensionit. - gabimi në përqindje i koefiçentit të transformimit të transformatorit Kryerja e eksperimentit Percaktimi i klases se perpikmerise se aparatit Pas lidhjes së skemës së kontrollit, aparati i nënshtrohet ngrohjes paraprake dhe fill pas kësaj fillon kontrolli i tij. Kontrolli bëhet duke vendosur shigjetën e tij me rradhë në të gjitha vlerat numerike të shkallës, në fillim duke e rritur rrymën, tensionin apo fuqinë nga zeroja gjer në vlerën nominale (kontrolli në rritje të shkallës) dhe pastaj duke e zvogëluar rrymën, tensionin apo fuqinë deri në zero, për të njëjtat vlera (kontrolli në zbritje të shkallës). Për të gjitha këto pika, me ndihmën e formulave të mësipërme, përcaktohen vlerat reale të madhësive që maten nga aparati kampion. Gjatë eksperimentit duhet patur kujdes që shigjeta të çohet tek tregimi numerik i shkallës gradualisht dhe vetëm në një drejtim (kur rritet madhësia që matet, nga e majta në të djathtë dhe kur zvogëlohet, nga e djathta në të majtë). Në bazë të të dhënave eksperimentale përcaktohen gabimet absolute dhe korrigjimet si për rritjen ashtu dhe për zvogëlimin e tregimeve, ndërsa gabimet relative dhe të referuara përcaktohen duke u Matje Elektrike Faqja 11

12 bazuar në gabimin absolut më të madh të çiftit rritje-zvogëlim për çdo vlerë numerike të shkallës.vlera më e madhe e gabimit të referuar përcakton klasën e përpikërisë së aparatit. Të dhënat eksperimentale dhe llogaritjet shënohen në tabelën nr. 4. Me të dhënat e tabelës ndërtohen grafikët e korrigjimeve për tregimet rritëse dhe zvogëluese, duke shënuar në boshtin e abshisave tregimet e aparatit që kontrollohet, ndërsa në boshtin e ordinatave korigjimet përkatëse. Pikat e gjetura bashkohen me drejtëza. Variacion i tregimeve të aparatit quhet diferenca e tregimeve të tij në rritje me tregimet në zvogëlim për të njëjtën vlerë reale të madhësisë që matet. Variacioni i tregimeve të aparatit përcaktohet njëkohësisht me gabimet kryesore, si diferencë e vlerave reale të madhësisë që matet, (tregimet e aparatit kampion), që i korrespondojnë të njëjtit tregim të aparatit që kontrollohet, në fillim gjatë rritjes dhe pastaj gjatë zvoglimit të madhësisë që matet, në përqindje të vlerës maksimale që mat aparati. Morr Moz V % = 100% Mm (11) Tabela nr. 4 Tregimi i aparatit që kontrollohet Tregimi i ap. kampion në rritje Tregimi i ap. kampion në zvogëlim Ga në θ në Ga në θ në Grl Grf V Mx Morr Moz rritje rritje zvogëlim zvogëlim Nd. A, V Nd. A, V Nd. A, V A, V A,V A, V A, V % % % Kur përcaktohen gabimet kryesore dhe variacioni i tregimeve, duhet të respektohen kushtet normale të shfrytëzimit të aparatit. Kontrolli i aparateve me shumë kufij, bëhet direkt për të gjitha vlerat numerike të shkallës vetëm për një kufi matje, ndërsa për kufijtë e tjerë të matjes mund të bëhet kontrolli vetem për dy vlera numerike të shkallës, për vlerën maksimale dhe për vlerën për të cilën mund të presim gabimin më të madh. Vlera numerike për të cilën mund të presim gabimin më të madh përcaktohet si vijon: 1. Llogarisim gabimet që priten për të gjitha vlerat numerike të matjes duke u nisur nga vlerat e gabimeve G 1 të përftuara për kufirin e matjes që u kontrollua (të dhënat e tabelës 3) me anën e formules : M 2 G2 = G1 + ( Gm 1 Gm2 ) (12) M m1 ku: G m1, G m2 - janë gabimet absolute për vlerat maksimale të shkallës së aparatit, respektivisht për kufirin e kontrolluar dhe kufirin e dytë të matjes. Matje Elektrike Faqja 12

13 M 2, M m1 - janë vlerat e shkallës respektivisht për vlerën e dhënë dhe vlerën maksimale të shkallës së aparatit për kufirin e dytë të matjes. Ajo vlerë që ka gabimin absolut G 2 më të madh, do të jetë në kondita më të disfavorshme. 2. Bëjmë kontrollin dhe në këto vlera të shkallës. Llogarisim për këto dy vlera numerike të shkallës (për kufirin maksimal dhe vlerën numerike me G 2 më të madh) raportin: M 02 / M 01 ku M 02 - vlera reale e madhësisë së matur e shprehur në ndarje të shkallës për kufirin e dytë të matjes. M 01 - vlera reale e madhësisë së matur e përftuar për po atë vlerë numerike të shkallës, e shprehur po në ndarje të shkallës, për kufirin e matjes të kontrolluar plotësisht. Në qoftë se raporti i përftuar për dy vlerat numerike të shkallës ndryshon më pak se 1/3K (%) (K - klasa e aparatit qe kontrollohet), atëherë përcaktohet koefiçenti korrigjues për kufirin e dhënë të matjes si e mesme aritmetike e dy vlerave të përftuara dhe gjenden gabimet për këtë kufi. Në qoftë se raportet ndryshojnë me shumë se 1/3 K (%), atëherë përcaktimi i koefiçentit korrigjues nuk lejohet dhe aparati duhet kontrolluar për të gjitha vlerat numerike edhe në këtë kufi të matjes. Aparati me shumë kufij matje konsiderohet brenda klasës së tij të përpikërisë, në qoftë se gabimet e tij të referuara për çdo kufi të matjes nuk e kalojnë vlerën e klasës së përpikërisë. Shuntet, rezistencat suplementare dhe transformatorët matës që përdoren për zgjerimin e kufijve të matjes të aparateve, duhet të zgjidhen sipas tabelës nr. 5. Klasa e përpikërisë së aparatit Klasa e përpikërisë së shuntit ose rezistencës suplementare Tabela nr. 5 Klasa e përpikërisë së transformatorëve matës ose ose Përcaktimi i ndikimit të pjerrësisë (mosekujlibrimit) në tregimin e aparatit Kur aparati përdoret në pozicionin normal për të cilin është ndërtuar dhe graduar, qendra e rëndesës së pjesës së tij të lëvizshme përputhet me boshtin e rrotullimit, ai është në ekuilibër. Në qoftë se do të rrotullohet aparati në një farë këndi nga pozicioni normal, kondita e mësipërme nuk plotësohet, si rrjedhojë lind një moment suplementar kundrejt boshtit, i cili shkakton shfaqjen e gabimit suplementar nga rrotullimi (mosekujlibrimi) i aparatit. Ndikimi i pjerrësisë (mosekujlibrimi) së pjesëve të lëvizshme të aparatit mbi tregimet e tij përcaktohet si vijon: Matje Elektrike Faqja 13

14 1. Për pozicionin normal të aparatit që kontrollohet duke rritur gradualisht rrymën (tensionin), vendoset shigjeta e aparatit në vlerën numerike afër mesit të shkallës dhe lexohet tregimi i aparatit kampion M rr. Pastaj duke zvogëluar gradualisht rrymën (tensionin) nga kufiri maksimal gjersa aparati që kontrollohet të shënojë të njëjtën madhësi bëhet leximi i dytë, M z në aparatin kampion. Për të përjashtuar variacionin e tregimeve të aparatit që kontrollohet, gjendet vlera reale si e mesme aritmetike e të dy leximeve: M mes M = 2. Pastaj e vendosim aparatin në një mekanizëm të posaçëm, i cili lejon rrotullimin e tij me kënde të ndryshme në të katër drejtimet dhe përcaktohen për këto katër pozicione (jo normale), me metodën që u përshkrua më sipër, vlerat reale M 1, M 2, M 3, M 4, për të njëjtin tregim të aparatit që kontrollohet. Gabimet suplementare në % të gjatësisë së shkallës, që shkaktohen nga ndikimi i pjerrësisë të aparatit përcaktohen si vijon: për pozicionin e parë: rr + M 2 z M 1 M mes β 1% = 100 (13) M m po ashtu gjejmë dhe për pozicionet e tjera: β 2%, β 3 %, β 4 %. Vlera në gradë e këndit të rrotullimit të aparatit nga pozicioni normal varet nga lloji i tij dhe përcaktohet nga tabelat. Që ndikimi i pjerrësisë të jetë brenda normave të lejuara, (ose që aparati të konsiderohet i ekuilibruar), duhet që gabimet suplementare të mësipërme të mos kalojnë për klasën e përpikërisë, vlerat e dhëna të tabelës nr. 1. Nr. Pozicioni i aparatit që kontrollohet Rezultatet e matjeve dhe të llogaritjeve Tregimet e aparatit kampion Tregimi i aparatit që kontrollohet rritëse zvogë luese mesa tare Gabimet absolute nga ndikimi i pjerrësisë Tabela nr. 6 Gabimi suplemen tar nd. A (V) % Aparatet e pajisur me nivel nuk i nënshtrohen këtij eksperimenti Përcaktimi i kohës së qetësimit Koha e qetësimit të pjesës së lëvizshme të mekanizmit matës të aparatit mund të përcaktohet, si në rrymë rrymë të vazhduar ashtu dhe alternative, në varësi të përdorimit të aparatit. Për aparatet me shkallë të njëanëshme ajo përcaktohet gjatë kyçjes së madhësisë që matet, duke e rritur atë deri afër mesit të shkallës, ndërsa për aparatet më shkallë të dyanëshme, gjatë çkyçjes së madhësisë që matet Matje Elektrike Faqja 14

15 për një vlerë të tillë që i korrespondon, vlerës maksimale të shkallës. Metodika e përcaktimit të kohës së qetsimit është si vijon: 1. Aparati kyçet tek burimi i ushqimit dhe në varësi nga lloji i shkallës së tij, vendoset shigjeta në vlerën përkatëse të shkallës. 2. Pa prekur mjetet e rregullimit, aparati çkyçet dhe kyçet përsëri. Pasi vrojtojmë karakterin e qetësimit të pjesës së lëvizshme dhe formojmë bindjen se shigjeta tregon po atë vlerë, çkyçim aparatin. 3. Aparati me shkallë të njëanëshme kyçet përsëri njëkohësisht me sekondometrin, ndërsa për aparatin me shkallë të dyanëshme, bëhet çkyçja njëkohësisht me kyçjen e sekondometrit. Si kohë qetësimi për aparatin me qetësim periodik merret intervali i kohës nga momenti i kyçjes së aparatit deri në momentin, kur shigjeta për herë të fundit zhvendoset nga pozicioni përfundimtar, në një largësi, që nuk kalon 1% të gjatësisë së shkallës së aparatit. Për aparatet me qetësim aperiodik të shigjetës, si kohë qetësimi, merret intervali i kohës nga momenti i kyçjes deri në momentin kur shigjeta afrohet deri 1% të gjatësisë shkallës së aparatit, me pozicionin e saj përfundimtar. Në varësi nga lloji i aparatit standartizohet dhe koha e qetësimit. Rekomandohet që si vlerë reale e kohës së qetësimit të merret e mesmja aritmetike e tre matjeve (veçanërisht kur shigjeta bën lëkundj periodike) Matja e rezistencës së izolacionit Rezistenca e izolacionit të aparatit matet me meger me tension nominal 500 V. Matja bëhet ndërmjet njërës prej bobinave të aparatit dhe korpusit të tij. Si korpus mund të përdoret çdo njëra nga vidat e karkasës së tij. Sipas standarteve, kur temperatura varion nga C dhe lagështira relative deri 80 %, rezistenca e izolacionit duhet të jetë mbi 20. Matje Elektrike Faqja 15

16 2. Urat e rrymës së vazhduar Manual i punëve të laboratorit 2009 PUNË LABORATORI NR programi I punës 1. Të studiohen urat e rrymës së vazhduar të tipeve të ndryshme që disponon laboratori i matjeve elektrike. Të studiohet konstruksioni dhe anekset e tyre si : galvanometri, burimet e ushqimit, rezistencat kampione etj. Të vizatohen skemat dhe të shënohen karakteristikat e aparateve që do të përdoren gjatë eksperimentit. 2. Të maten me urën e Wheatstone disa rezistenca me vlera të ndryshme dhe me klasë përpikërie të njohur. Matja çdo rezistence të bëhet duke ndryshuar polaritetin e burimit të ushqimit dhe raportin e krahëve të urës, por në mënyrë të tillë që të jenë në punë të gjitha dekadat e R 2 (krahu i urës rezistenca, e të cilit përbëhet nga dekada ). Të llogaritet gabimi relativ për secilën rezistencë të matur. 3. Të maten me urën e Wheatstone rezistencat e disa voltmetrave të sistemeve të ndryshëm duke përdorur të njejtën metodikë si për matjen e rezistencave. Të llogaritet fuqia që përdor çdo voltmetër sipas formulës së mëposhtëme : P U 2 n = Rv 4. Të përaktohet eksperimentalisht ndjeshmëria e urës së Wheatstone për matjen e një rezistence të dhënë. Të kalkulohet ndjeshmëria po për këtë rezistencë dhe të bëhet krahasimi i rezultateve. 5. Të maten me urën e Tomsonit rezistencat e disa ampermetrave të sistemeve të ndryshëm dhe e një rezistence shunti. Matja e çdo rezistence të bëhet duke ndryshuar polaritetin e burimit të ushqimit dhe duke përdorur disa rezistenca kampione. Të llogaritet fuqia që përdor çdo ampermetër ose shunt sipas formulës së mëposhtme : P = 2 n I R A 2.2. PRINCIPI I PUNËS SË URAVE TË RRYMËS SË VAZHDUAR Matja e rezistencës në qarqet e rrymës së vazhduar mund të bëhet me metoda dhe aparate të ndryshme në varësi të madhësisë së rezistencës, që duhet të matet dhe përpikërisë që kërkohet për matjen e saj. Aparatet që përdoren më shumë dhe që kënaqin të dy kërkesat e mësipërme janë urat e ekuilibruara të rrymës së vazhduar. Ato përdoren si për matjen e rezistencave të mesme (gjer në 10 6 om ) ashtu dhe për matjen e rezistencave të vogla ( gjer në om ), si për rezistencat e përpikërisë së lartë ( të klasave 0.02 dhe 0.05 ) ashtu edhe per ato të përpikërisë së ulët (të klasës 5). Urat e rrymës së vazhduar ndahen në dy grupe: urat e Wheatstone dhe urat e Tomsonit (dyfishe ose me gjashtë krahë). Urat përdoren shpesh dhe për matjen e madhësive joelektrike si : temperatura, deformimet statike dhe dinamike, të zhvendosjeve të vogla, në automatikë dhe në telemekanikë Ura e Wheatstone. Skema principiale e kësaj ure paraqitet në figurën 1. Matje Elektrike Faqja 16

17 Rx R2 G R3 R4 Figura Nr.1. Skema principiale e urës së rrymës së vazhduar, Wheatston. Për këtë qark në bazë të ligjeve të Kirghofit mund të gjejmë : U I G R1 R4 R2 R3 = U R ( R + R ) ( R + R ) + R R ( R + R ) + R R ( R + R ) G () 1 Në urat e ekuilibruara rryma I G = 0, pra nga ekuacioni (1) rezulton se : nga nxjerrim : R1 R4 = R2 R3 R 3 R1 = Rx = R2 (2) R 4 Pra siç duket nga barazimi (2), ekuilibri i urës arrihet duke ndryshuar rezistencën R 2, ose raportin R 3 / R 4.Urat e tipit të fundit quhen ura me reokord. Në urat e tjera ekuilibrimi arrihet duke ndryshuar rezistencën R 2, e cila përfaqëson një kuti me disa dekada rezistencash. Krahët R 3 dhe R 4 që formojnë raportin, përfaqësojnë edhe ato kuti me pak rezistenca, me anën e të cilave vendoset raporti i përshtatshëm. Zakonisht ky raport zgjidhet : R3 n = K = 10 R4 ku n - numër i plotë pozitiv ose negativ. Leximi i R x në këtë rast bëhet në dekadat e R 2 duke pasur parasysh dhe faktorin 10 n : R x n = 10 R2 Shpesh herë nuk është e mundur të arrihet ekuilbrimi i plotë i urës, sepse R 2 ndryshohet me shkalle. Matja në këto raste bëhet duke përdorur metodën e interpolimit. Ta zëmë se për një vleftë të R 2 treguesi i galvanometrit devijon në të djathtë me α 1 ndarje, ndërsa kur rritet rezistenca R 2 me madhësinë e një shkalle ΔR 2 (zakonisht ΔR 2 = 0.1 ose 1 ohm) treguesi i galvanometrit devijon në të majtë me α 2 ndarje. Pra kur rezistenca ndryshon me madhësinë ΔR 2 treguesi i galvanometrit devijon α 1 + α 2 ndarje. Në këtë rast : ΔR 2 α1 n Rx = ( R2 + ) 10 α + α 1 2 Matje Elektrike Faqja 17

18 ku α 1 dhe α 2 merren në vlefta absolute. Manual i punëve të laboratorit 2009 Siç u përmend edhe më sipër, ura e Wheatstone përdoret për të matur rezistenca mesatare, me vlera nga disa ohm ose disa dhjetra ohm deri në om. Kufiri i poshtëm i matjeve kufizohet nga influenca e telave lidhës dhe e kontakteve. Në qoftë se duam të matim për shembull një rezistencë R x = 0.1 ohm dhe rezistenca e telave lidhës është r = 0.001ohm, atëhere ura do të tregojë jo R x por R x + 2r = dhe gabimi relativ do të jetë : Rx ( Rx + 2 r) γ= 100 = 100 = 2% R x 01. gabim ky mjaft i madh, që shpesh herë nuk mund të lejohet. Në qoftë se rezistenca që do të matet do të jetë akoma më e vogël, gabimi do të rritet më shumë. Kufiri i sipërm i matjes me urën e Wheatstone kufizohet nga zvogëlimi i ndjeshmërisë së urës dhe nga ulja e përpikërisë për shkak të rezistencës së izolimit ndërmjet bornave të urës (kur R x > 10 6 om ) Ura e Tomsonit. Ura Tomson përdoret për matjen e rezistencave të vogla sepse me anën e saj bëhet i mundur evitimi i rezistencave së kontakteve dhe të telave lidhës. Skema principiale e saj është paraqitur në figurën 2. Figura 2. Skema principiale e urës së Tomsonit. Siç shihet nga skema ura ka gjashtë krahë, rezistencat e të cilave janë shënuar : R x, R 0, R 1, R 2, R 3 dhe R 4, ndërsa rezistencat e telave lidhës (duke përfshirë dhe rezistencat kalimtare të kontakteve) me r 1, r 2, r 3, r 4, dhe r. Po të supozojmë se rezistencat e telave lidhës dhe të kontakteve hyjnë në madhësitë e rezistencave të shënuara me germa të mëdha, atëhere kur ura është e ekuilibruar (kur në galvanometër nuk kalon rrymë), do të kemi : dhe I3 Rx + I2 R3 = I1 R1 I3 R0 + I2 R4 = I1 R2 I ( R + R ) = ( I I ) r Duke zgjidhur këtë sistem gjejmë : R R R r R R R x = 1 R ( ) (3) 2 r + R3 + R4 R 2 R 4 Që rezultati i matjes të përcaktohet vetëm nga terma e parë e anës së djathtë të kësaj shprehje dhe për të lehtësuar ekuilibrimin e urës duhet të plotësohet kondita : Matje Elektrike Faqja 18

19 Kjo konditë plotësohet kur : r R 4 r+ R + R 3 4 R1 R 3 ( ) = 0 R R 2 4 Në këtë rast : R 1 = R 3 dhe R 2 = R 4 (4) 1 Rx R R ose R R R x = 0 x = 0 R R (5) Që të plotësohet kondita (4), ura e Tomsonit përgatitet me dekada dyfishe, me anë të të cilave ndryshohen njëkohësisht dy rezistenca (për shembull R 1 dhe R 3 ose R 2 dhe R 4 ) në mënyrë të atillë që ato të mbeten të barabarta për çdo pozicion të dorezës së dekadës.meqënëse rezistencat e krahëve të urës kanë një klasë të dhënë përpikërie, për të bërë që termi i dytë të jetë i papërfillshëm ndaj të parit, merret dhe një masë suplementare: zvogëlohet rezistenca r në minimum. Kjo arrihet duke e përgatitur atë prej një zbarre të shkurtër. Në këtë mënyrë zvogëlohet shumë faktori : r R4 r + R3 + R4 duke e bërë atë të paperfillshëm. Për të evituar ndikimin e telave lidhës r 1, r 2, r 3 dhe r 4 merren këto masa : a ) R 1, R 2, R 3 dhe R 4 merren më të mëdha se 10 ohm. b) telat lidhës zgjidhen me seksion të madh që të jenë shumë herë më të vogla se 10 ohm. Urat e Tomsonit ndërtohen me R 0 = konstante. Krahët R 1 dhe R 3 përfaqësojnë dy kuti rezistencash me fisha, ndërsa krahët R 2 dhe R 4 përfaqësojnë kuti rezistencash me kursor. Që të plotësohet gjithmonë R 2 = R 4 dekadat e këtyre rezistencave kanë një dorezë të përbashkët. R 0 në urat e këtij tipi, përfaqëson një rezistencë etalone të njohur, e cila zakonisht përbën një aneks të urës. Rryma e akumulatorit që ushqen urën është mjaft e madhe (disa amperë) mbasi rezistencat R x dhe R 0 janë mjaft të vogla. Rezistencat R 0 dhe R x përgatiten me katër borna. Një palë, që quhen të rrymës, shërbejnë për lidhjen e rezistencës në qarkun e rrymës kryesore, ndërsa të tjerat, që quhen bornat potenciale, shërbejnë për lidhjen e këtyre rezistencave në bornat përkatëse të urës. Ky konstruksion i rezistencave na jep mundësi të evitojmë influencën e rezistencës së kontakteve të rrymës. Zakonisht ura dyfishe përdoret për matjen e rezistencave nga 10 ohm gjer në om. Kur maten rezistenca shumë të vogla, zvoglohet rënia e tensionit si në R x ashtu dhe në R 0 dhe për këtë arësye ulet dhe ndjeshmëria e urës. Për të rritut ndjeshmërinë duhet zmadhuar rryma që kalon në R 0 dhe R x, por kjo nuk është gjithmonë e mundur, sepse R x dhe veçanërisht R 0 lejojnë rryma të kufizuara METODIKA E MATJEVE ME URËN E WHEATSTONE Teknikat për matje me anën e urave të tipit Wheatstone janë pothuajse të njëjta. Për këtë arsye mëposhtë do të marrim si shembull ekuilibrimin e urës së tipit MTB, të cilën e disponon laboratori i matjeve elektrike. Matje Elektrike Faqja 19

20 Ura e tipit MTB mund të përdoret për matjen e rezistencave me skemën e Wheatstone ose të Tomsonit. Kur përdoret si urë ajo Wheatstone fisha vendoset në folenë B. Me këtë urë mund të maten rezistenca nga 50 ohm gjer në ohm ; në kufirin me përpikëri ± 0.05 % dhe në kufirin om me përpikërinë ± 0.5 %. Ushqimi i urës bëhet nga një burim i rrymës së vazhduar (bateri akumulatorësh ose radrizator) me tension të ndryshueshëm, që lidhet nëpërmjet komutatorit K ( figura Nr.3 ). Figura Nr. 3. Lidhjet e jashtme të urës MTB sipas skemës së Wheatstone Ky i fundit shërben për të ndryshuar drejtimin e rrymës ushqyese me qëllim që të evitohen gabimet sistematike që mund të lindin për shkak të forcave termoelektromotore. Çdo matje bëhet për dy drejtimet e rrymave dhe si vlerë e madhësisë që matet konsiderohet e mesmja aritmetike e tyre. Në bornat G të urës lidhet një galvanometër magnetoelektrik, ndjeshmëria e të cilit duhet të jetë e tillë që të na lejojë të vemë re ndryshimet e rezistencës që matet, të paktën të barabarta me klasën e përpikërisë së urës për kufirin në të cilin bëhet matja. Pasi lidhet skema, zgjidhet dhe vendoset raporti i krahëve R 3 dhe R 4 si dhe tensioni i baterisë nga tabela e mëposhtme. R x Rezistenca e krahëve Tensioni i baterisë Kufijtë e ndryshimit R 3 R 4 V Madhësia e rezistencës që matet gjendet nga shprehja : 3 R R R x = 2 R 4 Gjatë matjeve duhet respektuar një rend i caktuar i kyçjes dhe çkyçjes së galvanometrit dhe të baterisë. Kyçet më parë bateria me anën e komutatorit K dhe pastaj galvanometri me anën e butonit të vendosur në urë. Në çkyçje respektohet rendi i kundërt: Më parë çkyçet galvanometri dhe më pas bateria. Ky rend duhet respektuar medoemos, përndryshe mund të dëmtohet galvanometri nga f. e. m. e madhe që induktohet në rezistencën që matet, kur kjo e fundit ka formën e një bobine me induktivitet të konsiderueshëm. Matje Elektrike Faqja 20

21 Matja e rezistencave të ndryshme me urën e Wheatstone. Programi i punës parashikon matjen e disa rezistencave të njohura me klasë të dhënë përpikërie. Matjet duhet të kryhen me ndjeshmërinë më të madhe, e cila mund të llogaritet në qoftë se njihen rezistencat e krahëve të urës R x, R 2, R 3, R 4. Në këtë rast mbahet parasysh kondita e afruar që siguron ndjeshmërinë më të madhe : R x = R 2 = R 3 = R 4 Nga ana tjetër duhet tentuar që të shfrytëzohen të gjitha dekadat e R 2, që do të thotë se tregimi i dekadës së parë të R 2, ( x 1000 ohm ) të jetë i ndryshëm nga zero. Për secilën rezistencë bëhen dy matje, për dy drejtimet e rrymës dhe vlera e rezistencës gjendet si e mesmja aritmetike e dy matjeve. Me anë të formulës së njohur : R R γ= R 0 llogarisim gabimin relativ të rezistencës së matur. x Përpikëria e leximit mund të rritet duke zgjedhur një galvanometër me ndjeshmëri të tillë që, kur ura është afër ekuilibrit tregimi i galvanometrit të ndryshojë me ndarje ose më shumë, kur R 2 rritet me vlerën ΔR 2 (ΔR 2 është zmadhimi i R 2 me një ndarje të dekadës së fundit, që për rastin e urës me të cilën kryhet matja, është 0.1ohm ). Në këtë rast ekuilibri i plotë i urës zakonisht nuk mund të arrihet, por kemi mundësi të fitojmë edhe një shifër në leximin e R 2, pra dhe të R x me metodën e interpolimit. Le të pranojmë për shembull që gjatë matjes së një rezistence, treguesi i galvanometrit zhvendoset në të djathtë të zeros me α 1 = 51 ndarje dhe kur vendosim R 2 = ohm treguesi zhvendoset α 2 = 182 ndarje në të majtë të zeros. Pra : Me metodën e interpolimit gjejmë : 1019,7 > R 2 > 1019,6 α1 R 2 = R 2 + ΔR 2 α + α = = = ohm Të dhënat e eksperimentit dhe të llogaritjeve vendosen në tabelën e mëposhtme. Vlera e rezis. që do të matet R x Drejtimi i rrymës së ushqimit Raporti i krahëve të urës R 2 R 0 = R 2 R R 3 4 Drejtimi i treguesit të galvanome trit R 0 = R 0 α 1 + ΔR α + α R 3 R 4 α 1 α 2 Ω Ω Ω Ω Ω nd. nd. Ω Ω % 1 2 R om γ Matje Elektrike Faqja 21

22 Matja e rezistencave të voltmetrave Manual i punëve të laboratorit 2009 Me urën e Wheatstone do të bëhet matja e rezistencës së voltmetrave të sistemeve të ndryshme. Kjo bëhet me qëllim që të përcaktohet një nga parametrat më të rëndësishëm të voltmetrave që është rezistenca e brëndshme e tyre, R V. Kur dihet R V mund të llogaritet fuqia që konsumon aparati: 2 U n P = R V Në rastin e përgjithshëm, kur nuk dihet rendi i rezistencës që duhet matur, veprohet në këtë mënyrë : vendosen R 3 = R 4 = 1000 om, që realizohet duke vendosur dy fisha në foletë x1000 ohm. Pastaj të pesë dekadat e rezistencës R 2, vendosen në mënyrë të tillë që vlera e saj të jetë 1000 ohm ( 1, 0, 0, 0, 0 ). Në seri me galvanometrin lidhet një rezistencë suplementare e madhe. Mbyllet komutatori K dhe shtypet butoni i galvanometrit për një kohë shumë të shkurtër dhe vrojtohet zhvendosja e treguesit të galvanometrit. Treguesi do të zhvendoset në një drejtim, për shembull në të djathtë të zeros. Rritet R 2 dhe përsëri futet galvanometri në punë. Në qoftë se shpejtësia e zhvendosjes së galvanometrit do të zvogëlohet, do të thotë që R 2 duhet rritur akoma më shumë. Në rast të kundërt R 2 duhet zvogëluar gjersa të arrihet ekuilibri. Pas arritjes së ekuilibrit, hiqet rezistenca suplementare e lidhur në seri me galvanometrin dhe vendoset përsëri ekuilibri. Në qoftë se për vlerat e zgjedhura të R 3 dhe R 4 nuk mund të arrihet ekuilibri, atëhere duhet ndryshuar raporti i krahëve R 3 / R 4. Pastaj kryhen të njejtat veprime gjersa të arrihet ekuilibri i plotë. Për matjen e rezistencës së brendshme të voltmetrit vlejnë të njëjtat kërkesa si për matjen e rezistencave me urën e Wheatstone. Me të dhënat e matjeve dhe llogaritjeve plotësohet tabela e mëposhtme: Karakteristikat e voltmetrit Drejtimi i rrymës ushqimit Raporti i krahëve të urës R 2 R V = R 2 R R 3 4 Drejtimi i treguesit të galvanometrit R V= ' α 1 RV + ΔR α + α 1 2 R V mes. P V = U 2 n/r V R 3 R 4 α 1 α 2 Ω Ω Ω Ω ndarje ndarje Ω Ω W Përcaktimi I ndjeshmërisë së urës. Ndjeshmëri mesatare të urës, kundrejt ndryshimit të rezistencës së një krahu, quhet raporti i devijimit Δα që pëson treguesi i galvanometrit kur rezistenca R e një krahu ndryshon me madhësinë ΔR: Smes. = Δα ΔR Më dendur merret ndjeshmëria relative si ndryshim i Δα mbi ndryshimin relativ të rezistencës, pra : Matje Elektrike Faqja 22

23 S mes. = Δα R = Δα Δ ΔR R R Për të përcaktuar eksperimentalisht ndjeshmërinë veprojmë në këtë mënyrë : Ekuilibrojmë urën për një rezistencë të dhënë. Në këtë rast do të ishtë më e përshtatshme të zgjidhnim një vlerë rezistence të tillë që të plotësohej kushti i ndjeshmërisë maksimale ( të gjitha rezistencat e krahëve afërsisht të barabarta) dhe të futen në punë të gjitha dekadat e R 2. Kështu mund të merrnim R X = R 1 = 1000 ose ohm. Pas ekulibrimit ndryshojmë rezistencën R 2 me një madhësi të tillë që treguesi i galvanometrit të zhvendoset 5-20 ndarje (Δα = 5-20 ). Në dekadat e R 2 lexojmë ndryshimin përkatës të R 2 dhe llogarisim ndjeshmërinë relative të urës me galvanometrin e dhënë, sipas formulës së mësipërme. Llogarisim ndjeshmërine relative të urës sipas formulës: S = 2 U m S ( 1+ m) R + ( 1+ m) ( R + R ) G G X 3 ku : R G - rezistenca e brendshme e galvanometrit në ohm. S G - ndjeshmëria e galvanometrit në ndarje / amper. R X - rezistenca që matet në ohm. R 3 - rezistenca e krahëve të urës R 3 = R 4 kur ura është në ekuilibër. U - tensioni në bornat e urës gjatë ekuilibrit. R 3 R X m = = kur ura është në ekuilibër. R 4 R 2 Vlerat e matura dhe ato të llogaritura i vendosim në tabelën e mëposhtme. Madhësitë e matura Madhësitë e llogaritura α x R X,R 2 R 3,R 4 ΔR U S G R G Δα S experi. S llog α 1 α 2 U α 1 +α 2 nd. nd. Ω Ω V nd./ A Ω ndarje - - Vlera e ndjeshmërisë e përcaktuar me të dy metodat duhet të dalë afërsisht e njëjtë METODIKA E MATJEVE ME URËN E TOMSONIT Për të lidhur urën MTB sipas skemës së Tomsonit, vendoset një fishë në folenë T ndërsa dy fishat e tjera në foletë respektive të krahëve R 3 dhe R 4 (në urën MTB rezistenca R 2 është shënuar me R 1 dhe R 4 me R 2 ). Matje Elektrike Faqja 23

24 Skema e lidhjeve të jashtëme është paraqitur në figurën e mëposhtme. U R A Ro K Rx G Figura Nr. 4. Skema e lidhjeve të jashtme të urës MTB sipas Tomsonit. Si burim ushqimi mund të përdoret një bateri akumulatorësh me tension 2-4 V dhe kapacitet të madh amperorë (Ah), ose një radrizator i përshtatshëm. Galvanometri zgjidhet si për urën e Wheatstone. Qarku i rrymës ndihmëse përbëhet nga një dypolar, nga rezistenca e panjohur R x dhe rezistenca kampione R 0, të lidhura ne njëra tjetrën nëpërmjet një zbarre të shkurtër bakri, r < (1-5) * 10-4 ohm, nga ampermetri A dhe reostati i rregullimit të rrymës R. Përcjellësat që lidhin bornat potenciale të R x dhe R 0 me urën duhet të kenë rezistencë më të vogël se 0.01 % e rezistencës së krahëve të urës. Ampermetri A dhe reostati R duhen zgjedhur të tillë që të lejojnë kalimin e rrymave pak më të mëdha se rrymat e lejuara të R x dhe R 0. Me urën MTB të lidhur sipas skemës së Tomsonit mund të maten rezistenca nga ohm. Në diapazonin ohm përpikëria e matjes është ± 0.05 %, në diapazonin ohm përpikëria është ± 0.2 % dhe në diapazonin ohm përpikëria eshte ± 0.5 %. Për të lidhur skemën që u përshkrua më sipër, në varësi të rendit të rezistencës që do të matet zgjidhet R 0 nga tabela e mëposhtme (në urën MTB bornat e R 0 shënohen me R N ). Sipas skemës së paraqitur në figurë Kur ndërrohen vendet e R x dhe R 0 R x R 0 R 2 = R 4 R x R 0 R 2 = R 4 Nga deri në Nga deri në Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Pastaj me anën e reostatit R vendoset një rrymë e tillë, e cila kontrollohet me anën e ampermetrit të lidhur në skemë, që të jetë më e vogël se rryma e lejuar e rezistencave R x dhe R 0. Meqenëse R 0 përfaqson një rezistencë kampione, fuqia e lejuar e saj njihet (0.1 ose 1 W). Të njëjtën gjë mund të themi edhe për R x kur edhe kjo e fundit është rezistencë kampione. Kështu mund të llogarisim rrymën e lejuar : Matje Elektrike Faqja 24

25 I lej = P R lej Nga tabela e mësipërme zgjedhim dhe rezistencat e krahëve të urës së Tomsonit R 2 = R 4. Për të realizuar ekuilibrin e urës, shtypet butoni i urës që kyç galvanometrin dhe ndryshohen rezistencat R 1 = R 3 me anë të kursorëve të dekadave derisa galvanometri të tregojë zero. Vlera e rezistencës së panjohur R x përcaktohet nga formula: 1 R R R ose R R R x = 0 x = 0 R R 2 Skema e figurës Nr. 4 përdoret kur R 0 R x, por në qoftë se R 0 > R x atëhere duhen ndryshuar vendet e R x me R 0 dhe llogaritjet bëhen me formulën : 2 R R R ose R R R x = 0 x = 0 R1 R 3 Kur matjet bëhen me përpikëri ±0.05 % leximi në urë duhet bërë duke futur në punë dekadën e parë x1000 ohm, ndërsa në matjet me përpikëri ±0.2 % ose ±0.5 % leximi mund të bëhet edhe duke filluar nga dekada e dytë x 100 ohm. Në rastë kur nuk dihet rendi i madhësisë që duhet të matet R x, veprojmë në këtë mënyrë : Zgjidhet në fillim një R 0 çfardo, vendoset R 2 = R 4 = 100 ohm dhe galvanometrit i lidhet në seri një rezistencë mbrojtëse ohm pastaj ekuilibrohet ura duke ndryshuar dekadat e rezisencave R 1 = R 3. Kur ekuilibri arrihet pa vënë në punë dekadën e parë ose disa nga dekadat e para, atëhere duhet zvogëluar R 0 ose duhet rritur R 2 = R 4. Pas këtij ndryshimi ekuilibrojmë përsëri urën duke futur në punë më shumë dekada dhe llogarisim me përafërsi R x. Më pas, nga tabela orientuese e më sipërme, zgjidhet përfundimisht R 0 dhe R 2 = R 4, bëhet përsëri ekuilibrimi i urës, pastaj hiqet rezistenca suplementare e lidhur në seri me galvanometrin dhe bëhet ekuilibrimi përfundimtar duke shfrytëzuar ndjeshmërinë maksimale të urës. Për të evituar ndikimin e forcave termoelektromotore mbi rezultatin, ashtu si në urën e Wheatstone matja duhet kryer dy herë, duke ndryshuar drejtimin e rrymës me anë të komutatorit K. Është mirë që të kryhen matje për disa vlera të rrymës (për shembull për I n, 0.5I n, 0.2I n duke mbajtur parasysh dhe rrymën e lejuar të R 0 ) dhe pastaj gjendet e mesmja aritmetike e të gjitha vlerave Matja e rezistencave me urën e tomsonit Programi i punës parashikon matjen e një rezistence me vlerë nominale të njohur dhe me klasë përpikërie të njohur. Metodika e matjes është e njëjtë me atë përshkruar më sipër. Pasi kryhen matjet për disa vlera të rrymës së ushqimit dhe për dy drejtimet e saj, me anë të formulave përkatëse llogaritet vlera e rezistencës R x0 dhe më pas gabimi relativ i saj në përqindje sipas formulës së njohur : Rx Rx γ = 0 100% R Rezultatet e matjeve dhe llogaritjeve vendosen në tabelën e mëposhtme : x0 Madhësia Drejtimi Rezistenca Tregimi i urës R 0 R x0 =R 0 R 1 /R 2 R xomes γ Matje Elektrike Faqja 25

26 e rrymës i rrymës që matet R x R 2 =R 4 R 1 =R 3 Ω Ω Ω Ω Ω Ω % Matja e rezistencës së brendshme të ampermetrave Meqenëse rezistencën e ampermetrave nuk e njohim veprohet sipas metodikës që përshkruhet mësipër për këtë rast. Pasi përcaktojmë vlerën mesatare të rezistencës, gjejmë fuqinë që përdor ampermetri sipas formulës : 2 P = I R A n A ku : I n - rryma nominale (maksimale) e ampermetrit. Që matjet të bëhen me ndjeshmëri të madhe, duhet të respektohet tabela e zgjedhjes së R 0 dhe R 2 = R 4 dhe rryma në R 0 dhe R x të jetë aq e madhe sa lejojnë këto rezistenca. Sa më e madhe të jetë ndjeshmëria e galvanometrit, aq më e madhe është dhe ndjeshmëria e urës. Duke përdorur një galvanometër me ndjeshmëri shumë të madhe, mund të rritet dhe përpikëria e leximit me një shifër më shumë nga numri i dekadave të urës. Në këtë rast do të përdorej interpolimi ashtu si në urën e Wheatstone. Të dhënat e eksperimenteve dhe rezultatet e llogaritjeve vendosen në tabelën e mëposhtme. Amper meter Rryma Drej timi i rrym es Krahët e urës R 0 R x0 = cv.galv. R x0 = R Ames I 2 nr A R R 2 =R 4 R 1 =R 3 1 R α 1 α 2 R x0 + 0 R 2 α2 ΔR α + α 1 2 A Ω Ω Ω Ω nd nd Ω Ω W Me anën e urës së Tomsonit mund të përcaktojmë edhe rezistencën specifike të përcjellësve. Teknika e matjeve në këtë rast mbetet e njejtë me atë që u përshkrua më lart. Para se të bëhet matja është mirë që të maten gjatësia dhe diametri i telit dhe pastaj të llogaritet afërsisht (kur dihet dhe lloji i metalit) rezistenca e tij. Kështu ka mundësi të zgjidhen shpejt dhe drejt R 0 dhe R 2 = R 4 nga tabela, pra arrihet shpejt ekuilibrimi i urës. Kur nuk dihet lloji i metaleve atëhere veprohet si në rastin e përgjithshëm. Matje Elektrike Faqja 26

27 PUNË LABORATORI NR 3+4 STUDIMI EKSPERIMENTAL I OSHILOSKOPIT ELEKTRONIK 3. Programi i punës 1. Të studiohet instruksioni i oshiloskopit që do të përdoret. 2. Të bëhet gradimi i zhvendosjes vertikale për pozicione të ndryshme të potenciometrit që ndryshon koefiçientin e amplifikimit vertikal dhe të ndërtohet kurba e gradimit S = f(n). 3. Të maten me ndihmën e oshiloskopit madhësite e një sinusoide, zhvendosja në faze dhe frekuenca e një madhësie sinusoidale. 4. Të studiohet forma e kurbës dhe madhësia e tensionit në dytësorin e transformatorit të rrymës për I1 = konst. dhe për vlera të ndryshme të ngarkesës në dytësor. Të përcaktohen vlerat maksimale dhe efektive të tensionit në dytësor si dhe vlerat e koefiçientit të transformimit për disa vlera të rezistencës dytësore R2. 5. Të ndërtohen kurbat: U U K U 2maks I1 2maks, 2efekt, =, K i = në funksion të rezistencës R2. Të vizatohet kurba U2efekt I2 e tensionit në dytësor për R2 = 0.5 ohm dhe R2 = 1 ohm. Oshiloskopi elektronik ose osholoskopi katodik, është një aparat që ka gjetur një përdorim të gjërë në shumë fusha të shkencës dhe teknikës. Ndjeshmëria e tij dhe aftësia për të regjistruar fenomene që ndryshojnë në frekuencë nga disa Hz deri në dhjetra MHz dhe rezistenca shumë e madhe e hyrjes kanë bërë që oshiloskopi elektronik të jetë i pazëvendësueshëm në fushën e matjeve të madhësive jo vetëm elektrike, por edhe të shumë madhësive joelektrike. Pjesa kryesore e oshiloskopit është tubi elektron-rrezatues CRT, principi i punës të cilit bazohet në zhvendosjen e tufës së elektroneve nën veprimin e fushës elektrike apo magnetike. Tubi elektron-rrezatues përfaqëson një llampë elektronike me vakuum të thellë. Elektronet që rrezatohen nga elektroda e nxehtë, mbas koncentrimit dhe përshpejtimit nën veprimin e fushave magnetike apo elektrike, bien mbi ekranin fluoreshent duke shkaktuar ndriçimin e këtij të fundit. Nën veprimin e rrymave apo tensioneve që studiohen, rrezja e elektroneve zhvendoset para se të bjerë në ekran. Kjo zhvendosje ndjek ndryshimin e vlerave të çastit të madhësisë që studiohet dhe prandaj në ekran shohim formën e kurbës së kësaj madhësie. Oshiloskopi elektronik përdoret shumë në teknikën e matjeve, veçanërisht për studimin e proçeseve të shpejta në qarqet elektrike. Me anën e oshiloskopit jo vetëm mund të shihet dhe të rregjistrohet forma e kurbës së madhësisë që studiohet, por mund të kryhen dhe matje të madhësive të ndryshme, si për shembull matja e madhësisë së amplitudes së tensionit, rrymës, frekuenca e tyre ndryshimi i fazës etj. Oshiloskopi mund të përdoret si tregues i zeros (p.sh. në urat e rrymës alternative), për matjen e madhësive të ndryshme joelektrike me metoda elektrike, etj. Për këto arsye oshiloskopi është një aparat i domosdoshëm në laboratoret e matjeve. Matje Elektrike Faqja 27

28 3.1. BLLOKSKEMA E OSHILOSKOPIT ELEKTRONIK Manual i punëve të laboratorit 2009 Bllokskema e oshiloskopit elektronik me nyjet ose blloqet kryesore të tij paraqitet në fig. 1. Pavarsisht nga tipet e ndryshme të oshiloskopëve mund te themi se përgjithësisht ai përbëhet nga katër blloqe kryesore: 1. tubi elektron-rrezatues 2. blloku i ushqimit 3. blloku i zbërthimit 4. amplifikatori i sinjaleve Fig. 1 Bllokskema e oshiloskopit më të thjeshtë Tubi elektron rrezatues Tubi elektron-rrezatues, paraqitja skematike e të cilit jepet në fig. 2, përfaqëson një ballon qelqi me vakuum të thellë dhe me disa elektroda metalike. f f E a K G A 1 A 2 V H b Fig. 2 Tubi elektron-rrezatues (CRT) Pjesët kryesore të tubit janë: a) topi elektronik, b) pllakat e zhvendosjes dhe c) ekrani fluoreshent. Matje Elektrike Faqja 28

29 Topi elektronik krijon fluksin e elektroneve dhe e transformon këtë fluks në rreze elektronike të drejtuar në ekran. Topi elektronik përbëhet nga filli i nxehjes (filamenti), katoda, rrjeta e komandimit (grila), anoda e parë dhe anoda e dytë. Filamenti, ff shërben për të ngrohur katodën K. Kjo e fundit përfaqëson një cilindër të vogël metalik të mbuluar me një lëndë që lëshon lehtë elektronet. Rrjeta e komandimit R ose grila G, (e ndërtuar zakonisht si një cilindër me vrimë në mes për të drejtuar tufen e elektroneve në drejtim të anodave). Në grile jepet një potencial më negativ në krahasim me potencialin e katodës. Duke ndryshuar këtë potencial mund të ndryshojmë sasinë e elektroneve që dalin nga katoda, sepse elektronet kanë ngarkesa negative dhe prandaj shtyhen prej rrjetës në drejtim të katodës. Në këtë mënyrë ndryshohet ndriçimi në ekran. Anoda e parë A1 dhe anoda e dytë A2 kanë potencial pozitiv kundrejt katodës. Potenciali i anodës A1 është gjithmonë më i lartë ( V) nga potenciali i A2 ( V). Forma dhe vendosja e anodave kundrejt njëra tjetrës, zgjidhet në mënyrë të atillë, që fusha elektrike, e cila vepron mbi elektronet, t i përshpejtojë ata dhe t i mbledhë (fokusojë) në një rreze të hollë. Veprimi i fushës elektrike mbi fluksin e elektroneve, është analog me fokusimin e fluksit të dritës me anën e lenteve optike. Ekrani fluoreshent. Ana e brendshme e ekranit të tubit elektron-rrezatues mbulohet me një shtresë të hollë lënde të posaçme, e cila ka aftësinë që të ndriçojë, kur mbi të bie një tufë elektronesh. Kur tubi përdoret shumë kjo shtresë konsumohet, prandaj duhet kujdes për të mos lejuar që njolla e ndritshme të mbahet për një kohë të gjatë në një vënd. Pllakat (elektrodat) e zhvendosjes, përfaqësojnë dy çifte elektrodash paralele. Secili çift vendoset në planin përpendikular me planin e çiftit tjetër. Pllakat e çiftit të parë vendosen paralel me njëra tjetrën në mënyrë horizontale, ndërsa pllakat e çiftit të dytë H vendosen vertikalisht. Në qoftë se në pllakat do të zbatojmë një diferencë potencialesh, atëhere rrezja elektronike, duke kaluar ndërmjet pllakave i nënshtrohet veprimit të fushave elektrike. Nën veprimin e këtyre fushave ndryshon trajektorja e rrezes elektronike dhe njolla e ndritur në ekran do të lëvizë nga pozicioni që kishte kur nuk ishte ushtruar diferencë potencialesh në pllaka. Zhvendosja e njollës së ndritshme në ekran përcaktohet nga formula: ku: l b L l 1 = ( + ) d U u x = K 2 U ( 1 ) 2 a d - largësia ndërmjet pllakave l - distanca që përshkon rrezja elektronike në fushën e pllakave L - largësia nga skaji i pllakave deri tek ekrani Ua- tensioni në pllakën e dytë ux - diferenca e potencialeve ndërmjet pllakave Çifti i parë i pllakave V1,V2 të vendosura horizontalisht e zhvendosin rrezen në ekran vertikalisht (lart ose poshtë), prandaj këto pllaka quhen vertikale. Çifti i dytë i pllakave H1, H2 të vendosura vertikalisht e zhvendosin njollën në ekran në drejtimin horizontal, në të djathtë ose në të majtë, prandaj këto pllaka quhen horizontale. Ndërtohen dhe tuba me komandim magnetik në të cilat në vend të pllakave të zhvendosjes kemi bobina të posaçme. Rrezja elektronike në këto tuba zhvendoset nën veprimin e fushës magnetike, e cila krijohet nga rryma që kalon në bobina. Zhvendosja në këtë rast është proporcionale me vlerën e çastit të rrymës që kalon në bobinë. Matje Elektrike Faqja 29

30 Blloku i ushqimit Për ushqimin e tubit elektron-rrezatues duhet tension i vazhduar mjaft i lartë. Tension i vazhduar nevojitet edhe për blloqet e tjera të oshiloskopit (për amplifikatorët, bllokun e zbërthimit etj.). Blloku i ushqimit shërben për të krijuar këto tensione të vazhduara. Blloku i ushqimit përfaqëson një radrizator me gjysmëpërçues me stabilitet të lartë te tensionit në dalje. Në daljen e bllokut të ushqimit vendoset një ndarës tensioni nga i cili merren tensionet e nevojshme Blloku i zbërthimit Tensioni që studiohet jepet në pllakat vertikale dhe e zhvendos rrezen në drejtimin vertikal. Që të shohim në ekran formën e kurbës së tensionit në funksion të kohës shfrytëzojmë një tension ndihmës i cili e zhvendos rrezen elektronike në drejtimin horizontal. Që kurba U = f (t) të dalë në ekran pa deformime duhet që tensioni ndihmës (tensioni i zbërthimit) të ndryshojë në një interval kohe të caktuar, në mënyrë proporcionale me kohën. Pastaj ky tension duhet të kthehet menjëherë në vlerën fillestare dhe njolla rrjedhimisht të kthehet në pozicionin fillestar (fig. 3). Pas kësaj proçesi përsëritet periodikisht. Që në ekranin e osholoskopit të kemi një figurë të palëvizshme është e nevojshme që perioda e tensionit që jep blloku i zbërthimit të jetë e barabartë me tensionin që studiohet. Kur perioda e tensionit zbërthyes është N herë më e madhe nga ajo e tensionit që studiohet atëhere në ekran do të kemi N perioda të tensionit që studiohet. Blloku i zbërthimit përbëhet zakonisht nga një gjenerator që jep tensione në formë të dhëmbëve të sharrës fig.3 dhe nga një amplifikator. Në fig. 4 paraqitet skema e gjeneratorit më të thjeshtë të zbërthimit, që ka si element kryesor nje element gjysmëpërçues, për shembull një diodë tunel. Fig. 3 Tensioni i bllokut të zbërthimit U h D C U d R Fig. 4 Gjenerator i thjeshtë zbërthimi Matje Elektrike Faqja 30

31 Karakteristika kryesore e këtyre diodave ështe tensioni i hapjes Uh dhe tensioni i bllokimit Ub. Kur tensioni që ushqen diodën është më i vogël nga Uh ajo përfaqëson një rezistencë shumë të madhe dhe rryma në të pothuajse nuk kalon. Kur tensioni arrin vlerën Uh rezistenca e diodës zvogëlohet shumë dhe menjëherë dioda bëhet përçuese, d.m.th. në të kalon rrymë e konsiderueshme. Në qoftë se tensionin ushqyes do ta zvogëlojmë përsëri, dioda bllokohet për vlerën e tensionit Ub, rezistenca e saj rritet menjëherë dhe rryma nuk kalon më. Të tilla dioda si ajo që u përmend më lart, përdoren në gjeneratorët e zbërthimit për të fituar tension në formën e dhëmbëve të sharrës. Kur jepet tension ne hyrje ngarkohet kondesatori C nëpërmjet rezistencës R. Tensioni në bornat e kondesatorit rritet në formë eksponenciale, d.m.th. në fillim zmadhohet shpejt (aq më shpejt sa më të vogla të jenë vlerat e C dhe R), me një rritje afërsisht lineare. Kur tensioni arrin vlerën Uh, dioda hapet, rezistenca e saj zvogëlohet shumë, kondesatori shkarkohet shumë shpejt në këtë rezistencë të vogël dhe tensioni i kondesatorit UC zvogëlohet gjer në Ub. Kur UC = Ub dioda bllokohet dhe rezistenca e saj rritet shumë dhe me një herë. Për këtë arsye kondesatori fillon përsëri të ngarkohet dhe më vonë përsëritet proçesi që u përshkrua më lart. Në këtë mënyrë në bornat e kondesatorit që janë njëkohësisht dhe daljet e gjeneratorit fitohet tensioni i zbërthimit në formën e dhëmbëve të sharrës (fig. 3). Që ndryshimi i tensionit nga U0 deri në U3 t i afrohet sa më shumë vijës së drejtë, rritet tensioni i ushqimit të gjeneratorit ( U>>U3 ). Nga parametrat e diodës dhe të kondesatorit varet koha e rënies së tensionit nga U3 në U0. Kjo kohë duhet të jetë minimale ndryshe në ekranin e oshiloskopit do të duket edhe kalimi i kundërt i rrezes elektronike. Frekuenca e tensionit të gjeneratorit të zbërthimit ndryshohet duke ndryshuar madhësinë e kapacitetit C (ndryshimi me shkallë ) dhe duke ndryshuar rezistencës R (ndryshimi i imët ). Kështu, duke ndryshuar kohën e ngarkimit të kondesatorit, ndryshohet edhe frekuenca e tensionit në dalje të gjeneratorit. Për të përmirësuar karakteristikat e gjeneratorëve të zbërthimit përdoren skema më të komplikuara që sigurojnë një diapazon më të gjerë të ndryshimit të frekuencës dhe një tension më linear dhe më të qëndrueshëm sesa gjeneratori i thjeshtë që u analizua mësipër Amplifikatorët Osholoskopët elektronikë kanë zakonisht dy amplifikatorë, që shërbejnë për të rritur ndjeshmërinë. Njëri nga ata quhet vertikal mbasi shërben për të përforcuar tensionin që studiohet e që jepet në pllakat vertikale nëpërmjet amplifikatorit. Amplifikatori i dytë shërben për të përforcuar tensionin që jepet në pllakat horizontale, prandaj quhet amplifikator horizontal STUDIMI EKSPERIMENTAL Përgatitja për punë. Ushqimi i oshiloskopit bëhet nga rrjeti i rrymës alternative me tension 220 V, 50 Hz. Para kyçjes së oshiloskopit dorezat e montuara në faqen e tij të përparme duhet të vendosen në pozicionet e mëposhtme: 1. Oshiloskopi vihet në punë nëpërmjet butonit (1). Matje Elektrike Faqja 31

32 2. Doreza e ndryshimit të koefiçientit të amplifikimit vertikal vendoset në pozicionin që i përket koefiçientit të amplifikimit minimal (13). 3. Doreza e gjeneratorit të zbërthimit vendoset në një pozicion të çfardoshëm për shembull 50 Hz (22). Pasi të jenë bërë këto veprime kyçet çelësi i ushqimit të aparatit Rregullimi i ndriçimit dhe fokusimi Rrotullojmë dorezën e rregullimit (3) të ndriçimit sipas akrepave të orës. Në këtë mënyrë rregullojmë potecialin negativ të griljës dhe bëjmë që në ekran të duket një vijë e ndritshme. Për të holluar këtë vijë duhet bërë fokusimi. Për këtë qëllim rrotullohet doreza përkatëse (4). Fokusimi konsiston në rregullimin e potencialit të anodës së parë të tubit A1 (fig. 2) Çvendosja vertikale e rrezes elektronike. Regullimi i amplifikatorit Doreza (17), (18) shërbejnë për të zhvendosur figurën në drejtimin vertikal (nga poshtë-lart dhe anasjelltas). Rregullimi bëhet kur nuk jepet sinjal në hyrjen vertikale. Në këtë rast duke rrotulluar dorezën pika e ndritshme vendoset në mesin e ekranit. Pasi jepet në hyrjen vertikale tensioni që do të studiohet, vendoset madhësia e dëshiruar e figurës në ekran duke ndryshuar amplifikimin vertikal me dorezën përkatëse (13), (15). Figura nuk duhet të dalë jashtë kufijëve të ekranit Rregullimi i frekuencës së gjeneratorit të zbërthimit.sinkronizimi Për rregullimin e frekuencës së gjeneratorit të zbërthimit shërbejnë dy doreza, një për rregullim të imët dhe tjetra për rregullim të trashë (22). Me anën e rregullimit të trashë zgjidhet frekuenca e dëshiruar e zbërthimit dhe pastaj me anën e dorezës se rregullimit të imët te frekuencës së zbërthimit bëjmë që figura të mos lëvizë në ekranin e oshiloskopit. Figura 5. Pamja frontale e një oshiloskopi Matje Elektrike Faqja 32

33 Në figurën 5 është paraqitur pjesa e përparme e oshiloskopit. Shpegimet e mëposhtme i parkasin numrave, të cilët përfaqësojnë çdo element të panelit të oshiloskopit. (1) Çelësi i ndezjes. (3) Kontrolli i intensitetit. (4) Kontrolli i fokusit. (9) Konektori CH1 ose IN X. Vlera max e tensionit të hyrjes 250 V (DC + Vlera Max AC). (10) Konektori CH2 ose IN Y. Vlera max e tensionit të hyrjes 250 V (DC + Vlera Max AC). (11),(12) AC\GND\DC zgjedh mënyren e lidhjes midis hyrjes së amplifikatorit dhe sinjalit të hyrjes. AC Hyrja lidhet me sinjalin nëpërmjet një kapaciteti. Kalon vetem komponentja AC, GND Hyrja e amplifikatorit lidhet me potencialin zero, DC Hyrja lidhet direkt me sinjalin e hyrjes. (13),(14),(15),(16) Zgjidhet dhe rregullohet faktori VOLT/DIV i amplifikimit. (6) X5 MAG Ndryshohet ndjeshmëria e hyrjes X me faktorin 5. (17),(18) Pozicioni vertikal i rrezes për CH1 dhe CH2. (19) V MODE Zgjedh mënyren e paraqitjes së sinjaleve. Vetëm CH1 ose CH2, DUAL të dy kanalet, ADD shuma algjebrike CH1 & CH2. (22),(25) TIME/DIV Zgjidhet dhe rregullohet frekuenca e zbërthimit ose baza e kohës. (21) X10 MAG Ndryshohet baza e kohës me faktorin 10. (26) Ndryshohet pozicioni horizontal i sinjaleve. (27) Trigger MODE. AUTO, NORM gjeneratori i zberthimit hyn në pune me marrjen e sinjalit të trigerimit, TV-H dhe TV-V përdoren në matjet televizive. (28) Trigger SOURCE INT si sinjal trigerimi është ai në hyrjet CH1 ose CH2, LINE sinjali i trigerimite është rrjeti, EXT sinjal i jashtëm. (30) Trigger LEVEL zgjidhet niveli i amplitudës për të cilën fillon trigerimi GRADIMI I ZHVENDOSJES VERTIKALE Gradimi i oshiloskopit konsiston në përcaktimin e ndjeshmërisë (ose të konstantes së tij) ose në përcaktimin e vlerës së ndarjes së shkallës që vendoset mbi ekranin e oshiloskopit. Gradimi bëhet për çdo pozicion të dorezës që ndryshon koefiçientin e amplifikimit, me anën e skemës së paraqitur në figurën 6. Në këtë skemë R1 përfaqëson një rezistencë rreth 20 kω ndërsa R2 një kuti rezistencash me dekada. Figura 6. Përcaktimi i ndjeshmërisë së oshiloskopit elektronik. Pasi vendoset doreza e amplifikimit vertikal në pozicionin për të cilin do të bëhet matja, merren disa vlera të rezistencës R2 dhe lexohet zhvendosja përkatëse Y në ekranin e oshiloskopit. Tensioni që shkakton këtë zhvendosje të rrezes në ekranin e oshiloskopit është: Matje Elektrike Faqja 33

34 R 2 U = U V R 1 + R 2 ku: UV - tregimi i voltmetrit. Ndjeshmëria gjendet me anën e formulës : Y mm SY = [ ] 2 2 U V ku: Y - është çvendosja e rrezes së oshiloskopit për vlerën pik-pik të tensionit. Në bazë të të dhënave të eksperimentit të kryer për ato vlera të rezistencës që rekomandohen nga pedagogu plotësohet tabela e mëposhtme: Nr. Pozicioni i dorezës R1 R2 Zhvendosja vertikale Y Tregimi i voltmetri t U Ndjesh - mëria SY Ndjesh - mëria mesatare Konstantja C V / nd Ω Ω mm V V mm / V mm / V V/cm Me të dhënat e tabelës ndërtohet kurba e gradimit SY = f (n) ku n përfaqëson numrin që tregon doreza. Është mirë që në boshtin e ordinatave të vendoset n dhe në boshtin e abshisave të vendoset SY= f (n) MATJA E MADHËSIVE SINUSOIDALE Matja e Amplitudës Në figurën 7 janë paraqitur dy forma sinjali të ndryshme. Është shumë e rëndësishme që përpara se të bëhet matja e amplitudes, pozicioni i dorezave të ndryshimit të koefiçientit Volt/ndarje të jetë në pozicionin e kalibruar CAL duke na dhënë mundësi të përdorim tregimet e dhëna nga prodhuesi i oshiloskopit. Figura 7. Matja e ampliudës dhe e frekuencës Matje Elektrike Faqja 34

35 Në këtë mënyrë tregimi pik-pik përcaktohet: V ( ndarjet_ vertikale) ( VOLT NDARJE) p p = / Nëse pjestojmë me 1/2 vlerën e mësipërme marrim madhësinë e amplitudës së sinjalit. P.sh. nga figura nëse pranojmë se volt/ndarjë është 100 mv atëherë kemi për sinjalin A dhe B VA =(4.6 ndarje) x 100 mv = 460 mv VB = (2 ndarje) x 100 mv = 200 mv Matja e frekuencës Në mënyrë të ngjashme mund të matet edhe frekuenca dhe perioda e sinjalit. Përpara se të bëhet matja e amplitudës, pozicioni i dorezave të ndryshimit të koeficientit Kohë/ndarje të jetë në pozicionin e kalibruar CAL. Përsëri pozicioni i dorezës që ndryshon vlerën e Kohë/Ndarje të jetë në pozicionin e kalibruar për të pasur një matje të saktë. Frekuenca e panjohur përcaktohet duke matur periodën e një cikli të valës në ekranin e oshiloskopit. T = ( ndarje _ horizontal e / cikel) x( kohe / ndarje) kështu për sinjalin A kemi: ( 8.8ndarje) x0.5ms T = = 2. 2ms 2cikle dhe frekuenca është. 1 f = 455Hz 2.2ms Matja e fazës Shumë qarqe elektronike fusin një zhvendosje të fazës së sinjalit në hyrje e krahasuar me sinjalin në dalje. Kjo zhvendosje faze shpeshherë është e nevojshme të matet. Matje Elektrike Faqja 35

36 Figura 8. Matja e zhvendosjes së fazës Në figurën 8 është dhënë skema e matjes së zhvendosjes së fazës. Në të dy hyrjet e oshiloskopit janë lidhur sinjali në hyrje të qarkut (CH1) dhe ai në dalje (CH2). Në ekranin e oshiloskopit do të vendosen dy kurba si në figurën 9. Figura 9 Për të bërë matje të saktë dhe të lehtë, duhet të kalojmë njërin sinjal nëpër zero, sepse ajo është një pikë e mirë referimi për të matur zhvendosjen e fazës. Në këtë mënyrë zhvendosja e fazës do të jetë: θ= 360 Z T Ku zhvendosja Z midis dy sinjaleve dhe perioda T janë matur në ndarje të shkallës së oshiloskopit. Një tjetër metodë për matjen e zhvendosjes së fazës është ajo e Metodës së LISSAJOUS Matje Elektrike Faqja 36

37 Megjithëse është më e vështirë për t u përdorur, kjo metodë është me e saktë në matjen e fazës. Figura 10 tregon skemën e lidhjes. Figura 10. Matja e fazës me metodën Lissajous. Në këtë rast oshiloskopi duhet lidhur për të punuar sipas mënyrës X-Y. Ku njëri sinjal lidhet në hyrjen horizontale IN X dhe tjetri në atë vertikale IN Y. Në këtë rast në ekranin e oshiloskopit do të kemi figurën 11. Figura 11 Dy vlerat A dhe B mund të përcaktohen në figurën e dhënë në oshiloskop, fig. 11, prej nga mund të përcaktojmë zhvendosjen fazore si : A θ = sin 1 B Vlera A përcaktohet si distanca nga boshti X deri në pikën ku elipsi pret boshtin Y, ndërsa vlera B përcaktohet si lartësia e elipsit e matur nga boshti X. Për të bërë matje të sakta duhet që Oshiloskopi të inicializohet me të dy akset X dhe Y të vendosur në nivelin zero. Kjo gjë realizohet duke tokëzuar të dy hyrjet e oshiloskopit dhe si rrjedhim rrezja e oshiloskopit vendoset në mesin e ekranit të oshiloskopit (Çelsat (26) dhe (18)). Matje Elektrike Faqja 37