ΜΕΤΡΗΣΗ ΔΙΑΦΟΡΑΣ ΦΑΣΗΣ ΔΥΟ ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ



Σχετικά έγγραφα
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΑΣΚΗΣΗ-3: Διαφορά φάσης

ΜΕΛΕΤΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΜΕ ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟ

ΑΣΚΗΣΗ 208 ΚΥΚΛΩΜΑ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΕΝ ΣΕΙΡΑ U U (3)

Μεταβατική Ανάλυση - Φάσορες. Κατάστρωση διαφορικών εξισώσεων. Μεταβατική απόκριση. Γενικό μοντέλο. ,, ( ) είναι γνωστές ποσότητες (σταθερές)

ΑΣΚΗΣΗ-3: ΣΧΗΜΑΤΑ LISSAJOUS

Φίλτρα διέλευσης: (α) χαμηλών συχνοτήτων (β) υψηλών συχνοτήτων

Μετρήσεις με Παλμογράφο

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ R-C ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Η θεωρία της άσκησης καλύπτεται από το βιβλίο του Εργαστηρίου. ( j

Εναλλασσόμενο και μιγαδικοί

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Ι. Σημειώσεις Εργαστηριακών Ασκήσεων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Σημειώσεις για την Άσκηση 2: Μετρήσεις σε RC Κυκλώματα

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

ΑΣΚΗΣΗ 8 ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟΥ ΣΕ ΚΥΚΛΩΜΑ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗΣ ΤΑΣΗΣ (AC)

1η Εργαστηριακή Άσκηση: Απόκριση κυκλώµατος RC σε βηµατική και αρµονική διέγερση

Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Μετρήσεις µε παλµογράφο

ΑΣΚΗΣΗ 8 ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟΥ ΣΕ ΚΥΚΛΩΜΑ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗΣ ΤΑΣΗΣ (AC)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Παλμογράφος Βασικές Μετρήσεις

ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΣΥΖΕΥΞΗ ΜΕΣΩ ΠΥΚΝΩΤΗ

ΑΣΚΗΣΗ-2: ΚΥΚΛΩΜΑ RC

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΗΜΥ203 Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων

Στοιχεία R, L, C στο AC

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Παλμογράφος. ω Ν. Άσκηση 15:

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο : ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟ ΡΕΥΜΑ

Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ.1) με τα εξής χαρακτηριστικά: R 2.3 k,

ΤΟ ΜΑΥΡΟ ΚΟΥΤΙ. 1. Το περιεχόμενο του μαύρου κουτιού. 2. Είσοδος: σήματα (κυματομορφές) διέγερσης 3. Έξοδος: απόκριση. (απλά ηλεκτρικά στοιχεία)

7. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ

2 η ΕΝΟΤΗΤΑ. Δίοδοι - Επαφή pn. 4 ο 5 ο 6 ο Εργαστήριο ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Περιεχόμενα. Πρόλογος...13

ΜΕΡΟΣ Α: Απαραίτητες γνώσεις

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΑΣΚΗΣΗ 2 Συντονισμός RLC σε σειρά

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

3. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΣΥΖΕΥΞΗ ΜΕΣΩ ΠΥΚΝΩΤΗ

Η ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ Αcos(ωt + φ) ΚΑΙ Η ΦΑΣΟΡΙΚΗ ΤΗΣ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ

Τµήµα Βιοµηχανικής Πληροφορικής Σηµειώσεις Ηλεκτρονικών Ισχύος Παράρτηµα

Κεφάλαιο 1: Κινηματική των Ταλαντώσεων

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΕΞΟΙΚΕΙΩΣΗ ΜΕ ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΗ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

3 η ΕΝΟΤΗΤΑ. Το διπολικό τρανζίστορ

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Σημειώσεις Σχετικά με τη λειτουργία του Παλμογράφου

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Ηλεκτρικές Ταλαντώσεις: Εξαναγκασμένη Ηλεκτρική Ταλάντωση

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10. Μελέτη ηλεκτρικών δικτύων στην Ηµιτονική Μόνιµη Κατάσταση

Κυκλώματα με ημιτονοειδή διέγερση

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 04/02/2011 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

Το διπολικό τρανζίστορ

«Εργαστήριο σε Θέματα Ηλεκτρικών Μετρήσεων»

ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Άσκηση 10 Στοιχεία ηλεκτρονικής τεχνολογίας

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

1 η ΕΝΟΤΗΤΑ. Δίοδοι-Επαφή pn

ΑΣΚΗΣΗ 7 ΚΥΚΛΩΜΑ R-L-C: ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ

1. Ιδανικό κύκλωμα LC εκτελεί ηλεκτρικές ταλαντώσεις και η χρονική εξίσωση του φορτίου του πυκνωτή

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

4. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΑΜΕΣΗ ΣΥΖΕΥΞΗ

ΑΣΚΗΣΗ 6. Μελέτη συντονισμού σε κύκλωμα R,L,C, σειράς

Περιεχόμενα. Πρόλογος...13

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Μάθηµα ευτέρας 20 / 11 / 17

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Πανεπιστήµιο Κύπρου Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων

ΜΕΡΟΣ Α: Απαραίτητε γνώσει

Σχήμα 1 Απόκλιση στον πυκνωτή (σωλήνας Braun)

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 2: Στοιχειώδη Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΑΣΚΗΣΗ 7 ΚΥΚΛΩΜΑ R-L-C: ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ

Αρχή λειτουργίας στοιχειώδους γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος

2. Όλες οι απαντήσεις να δοθούν στο εξεταστικό δοκίμιο το οποίο θα επιστραφεί.

Κύκλωμα RLC σε σειρά. 1. Σκοπός. 2. Γενικά. Εργαστήριο Φυσικής IΙ - Κύκλωμα RLC σε σειρά

HMY 102 Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

απόσβεσης, με τη βοήθεια της διάταξης που φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Η σταθερά του ελατηρίου είναι ίση με k = 45 N/m και η χρονική εξίσωση της

m e j ω t } ja m sinωt A m cosωt

Άσκηση 2. Όργανα εργαστηρίου, πηγές εναλλασσόμενης τάσης και μετρήσεις

«Συγκριτής τάσης (με τελεστικό ενισχυτή)»

Σχεδίαση Ηλεκτρονικών Κυκλωμάτων RF

Σχήμα 1 Μορφές κυμάτων (α) Μονοδιάστατο, (β) Διδιάστατο, (γ) και (δ) Τρισδιάστατα. [1]

1. Μεταβατικά φαινόμενα Κύκλωμα RC

1. Χρονικά Εξαρτημένες Πηγές 2. Φάσορες 3. Σύνθετη Αντίσταση 4. Ανάλυση Δικτύων AC

ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων. Τελική Εξέταση Πέμπτη 7/12/2006, Α και

2η Εργαστηριακή Άσκηση: ιαγράµµατα Bode και εφαρµογή θεωρήµατος Thevenin

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Επαναληπτικές Ασκήσεις Εργαστηρίου Κυκλωμάτων και Μετρήσεων ΗΜΥ 203

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΛΑΜΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΣΑΚΕΛΛΑΡΗ ΔΕΣΠΟΙΝΑ ΦΥΣΙΚΟΣ- M.SC.

Ασκήσεις στη Κυκλική Κίνηση

Transcript:

ΑΣΚΗΣΗ 05 ΜΕΤΡΗΣΗ ΔΙΑΦΟΡΑΣ ΦΑΣΗΣ ΔΥΟ ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ Αντικείμενο της άσκησης αυτής είναι η μέτρηση της διαφοράς φάσης μεταξύ δύο κυματομορφών τάσης σε ένα κύκλωμα εναλλασσομένου ρεύματος με τη βοήθεια ενός παλμογράφου. Αν τροφοδοτήσουμε ένα γραμμικό κύκλωμα με μία ημιτονοειδή διέγερση, όλες οι τάσεις και όλα τα ρεύματα του κυκλώματος (δηλαδή όλες οι αποκρίσεις) στη μόνιμη κατάσταση θα είναι επίσης ημιτονοειδείς συναρτήσεις. Οι ημιτονοειδείς διεγέρσεις και αποκρίσεις (βλ. Σχ.) εκφράζονται ως συναρτήσεις συνημιτόνου της μορφής, y ( t ) ym cos t όπου f f / T T y φ m η κυκλική συχνότητα σε rad/sec η συχνότητα σε Hz η περίοδος σε sec το εύρος της ημιτονοειδούς συνάρτησης η φάση της ημιτονοειδούς συνάρτησης Σχ. Γνωρίζουμε ότι m j j y e e t e j ReY t y( t) y cos( t ) Re m

Ο μιγαδικός αριθμός Υ μαζί με την κυκλική συχνότητα ω καθορίζουν πλήρως το ημιτονοειδές μέγεθος y(t). Το Υ είναι, ως γνωστόν, ο φάσορας της ημιτονοειδούς διέγερσης ή απόκρισης. Η φάση φ αντιστοιχεί στη χρονική μετατόπιση του μεγίστου της ημιτονοειδούς συνάρτησης ως προς την αρχή των αξόνων κατά t=φ/ω sec (βλ. Σχ.) και ισούται με την γωνία που σχηματίζει η επιβατική ακτίνα από την αρχή των αξόνων μέχρι το σημείο Υ με τον άξονα των πραγματικών αριθμών στο μιγαδικό επίπεδο(βλ. Σχ. 3). Σχ. Σχ.3 Δύο ημιτονοειδείς διεγέρσεις ή αποκρίσεις της ίδιας γωνιακής συχνότητας ω y y y cos( t ) m ym t cos( ) έχουν διαφορά φάσης Δφ=φ -φ (βλ. Σχ.4) που αντιστοιχεί στη μικρότερη χρονική απόσταση μεταξύ δύο μεγίστων ή δύο σημείων μηδενισμού των ημιτονοειδών συναρτήσεων. Σχ.4 Στο μιγαδικό επίπεδο θα έχουμε αντίστοιχα τα φ,φ και Δφ όπως φαίνονται στο Σχ.5. Ιm Y y m e j φ φ Δφ Re Y y m e j Σχ.5

Η χρονική απόσταση των δύο πλησιέστερων μεγίστων ή σημείων μηδενισμού θα είναι, Δ Δt sec και επομένως Δ ω Δt. ω Συνήθως για λόγους ευκολίας εκφράζουμε τα φ και Δφ σε μοίρες όπως π.χ. U t) 00 cos( t 45 ) V και U t) 50 cos( t 60 ) V. ( ( Τότε, η γωνιακή συχνότητα ω είναι, 360 f deg/ sec (ή πf rad/sec), η διαφορά φάσης ή ( ).83 rad 45 ( 60 ) 05 και η χρονική απόσταση των μεγίστων, όπως φαίνεται στο Σχ.6, 4 3 t 05 05 ( )( ) ( ) T sec 360 f 360 ή.83 t T sec Σχ.6 Η μέτρηση της διαφοράς φάσης με τον παλμογράφο μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: Α) Μετρώντας την μετατόπιση του ενός σήματος ως προς το άλλο και Β) Με τη βοήθεια των σχημάτων Lissajous. 3

Τρόπος Α: Τα δύο σήματα εφαρμόζονται στα δύο κανάλια CHI και CHII του παλμογράφου. Για να είναι ακριβείς οι μετρήσεις θα πρέπει προηγουμένως : Τα δύο ίχνη να ταυτίζονται όταν είναι πατημένο το κουμπί γείωσης (GD) Ο διακόπτης μικρομετρικής ρύθμισης της ταχύτητας σάρωσης του παλμογράφου να είναι στη θέση C (calibration). Μετρούμε τη μετατόπιση ενός αναγνωρίσιμου σημείου (π.χ. μεγίστου, μηδενισμού κ.α.) του ενός σήματος ως προς το αντίστοιχο σημείο του άλλου σήματος. Μετρούμε επίσης την περίοδο των σημάτων η οποία είναι κοινή λόγω της ίδιας συχνότητας. Το πηλίκο της μετατόπισης προς την περίοδο επί 360 ο ή επί π δίνει τη διαφορά φάσης σε μοίρες ή σε ακτίνια αντίστοιχα, δηλαδή t t t άρα 360 ( ) ή ( ) T T όπου Δt η μετατόπιση και Τ η περίοδος των σημάτων. Τρόπος Β: Αν δύο σήματα της ίδιας συχνότητας εφαρμοστούν το ένα στις πλάκες κατακόρυφης απόκλισης και το άλλο στις πλάκες οριζόντιας απόκλισης του παλμογράφου (λειτουργία παλμογράφου σε κατάσταση Χ-Υ ή ΕΧΤ Χ), τότε η εικόνα που θα παρατηρήσουμε θα είναι μία έλλειψη όπως φαίνεται στο Σχ.7. Μετρώντας τα α β Σχ.7 μήκη α και β, η διαφορά φάσης δίνεται από τη σχέση sin 4

Πειραματική Διάταξη - Μετρήσεις. Αφού ρυθμίσετε τη συχνότητα της γεννήτριας στα 500Hz και το πλάτος της τάσης στα 3Vp (με τη βοήθεια του παλμογράφου), καθώς και το Time/div στα 0,msec στον παλμογράφο, πραγματοποιείστε τη συνδεσμολογία του Σχ.8 και θεωρήστε το κύκλωμα στη μόνιμη ημιτονοειδή κατάσταση. Σχ.8. Για τις ακόλουθες τιμές των στοιχείων: χωρητικότητα C=μF, αντίσταση R=00, 00, 300,,000 Ω α) Μετρήστε και με τους δύο τρόπους μέτρησης τη διαφορά φάσης μεταξύ της εισόδου V S (t) και της εξόδου V C (t) του κυκλώματος. β) Στη θέση του πυκνωτή βάλτε την αντίσταση και στη θέση της αντίστασης τον πυκνωτή. Μετρήστε και με τους δύο τρόπους μέτρησης τη διαφορά φάσης μεταξύ της εισόδου V S (t) και της εξόδου V R (t) του κυκλώματος. Επεξεργασία Μετρήσεων 3. Υπολογίστε θεωρητικά τη διαφορά φάσης εισόδου-εξόδου για τις περιπτώσεις (α) και (β). 4. Σχεδιάστε σε κοινούς άξονες τη θεωρητική και τις πειραματικές καμπύλες Δφ=f(R) για τις περιπτώσεις (α,3) και (β,3). (Τρεις καμπύλες για πηγή-πυκνωτή και τρεις για πηγή-αντίσταση). 5. Ποια είναι τα συμπεράσματά σας σχετικά με τη μεταβολή της φ συναρτήσει της R για πηγή-πυκνωτή και για πηγή-αντίσταση. Εξηγείστε τις απαντήσεις σας. 5

Ερωτήσεις προς Μελέτη Για να παρακολουθήσετε την Άσκηση θα πρέπει να γνωρίζετε τουλάχιστον το 80% των απαντήσεων.. Για το R-C κύκλωμα σειράς του σχήματος ποια είναι η συνάρτηση μεταφοράς όταν έξοδος είναι η τάση Uc(t); (Για την συνάρτηση μεταφοράς του R-C κυκλώματος συμβουλευτείτε την άσκηση 07, ορισμός μέτρο γωνία). + V R - U S (t) R C + V C - Σχήμα. Ποιο είναι το μέτρο και η γωνία της συνάρτησης μεταφοράς; 3. Για το ίδιο κύκλωμα του σχ. ποιο είναι το μέτρο και η γωνία της συνάρτησης μεταφοράς όταν έξοδος είναι η τάση U R (t); 4. Τι μας δείχνει η γωνία της συνάρτησης μεταφοράς; 5. Ποια είναι η διαφορά φάσης μεταξύ των τάσεων α)της πηγής και της αντίστασης β) της πηγής και του πυκνωτή γ) της αντίστασης και του πυκνωτή; 6. Ποια τάση προηγείται σε κάθε περίπτωση; 7. Ποια είναι η διαφορά φάσης μεταξύ του ρεύματος και της τάσης σε ένα πυκνωτή; Ποιο από τα δυο προηγείται; 8. Πως μεταβάλλεται η σύνθετη αντίσταση ενός πυκνωτή με την συχνότητα; 9. Με ποιο τρόπο μπορώ να μετρήσω τη διαφορά φάσης μεταξύ δυο τάσεων ενός κυκλώματος;. 6