LABORATORIJSKI PRAKTIKUM IZ ELEKTROMETROLOGIJE

D MLADEN POPOVIĆ LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VIŠA ELEKTOTEHNIČKA ŠKOLA BEOGAD

SADŽAJ OSNOVNE VEŽBE EXCEL EWB LABVIEW STANA. MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM... 3. VITUELNI INSTUMENTI... 3 3. MEENJE UNUTAŠNJE OTPONOSTI NAPONSKOG IZVOA... 7 4. MEENJE PAAMETAA NAIZMENIČNIH SIGNALA... 5. POŠIIVANJE OPSEGA I MEENJE ULAZNE OTPONOSTI AMPEMETA I VOLTMETA... 5 6. BAŽDAENJE INSTUMENATA... 9 7. GADNJA I BAŽDAENJE VOLTMETA ZA MEENJE NAIZMENIČNOG NAPONA... 35 8. INVETUJUĆI MENI POJAČAVAČ... 39 9. NEINVETUJUĆI I DIFEENCIJALNI POJAČAVAČ... 47 0. ISPITIVANJE AKTIVNIH FILTEA... 53. INSTUMENTACIONI POJAČAVAČ... 6 SEDAMSEGMENTI LED DISPLEJ... 65 3 GADNJA I BAŽDAENJE ELEKTONSKOG OMMETA... 68 4. MEENJE OTPONOSTI UI METODOM... 75 5. LABOATOIJSKE METODE MEENJA OTPONOSTI... 8 DODATNE VEŽBE 6. OSNOVNA LOGIČKA KOLA U MENIM UEĐAJIMA... 83 7. NOMALNA ASPODELA EZULTATA MEENJA... 89 8. STATISTIČKA OBADA EZULTATA POSEDNO MEENE VELIČINE.. 93 9. SIMULACIJA MEENJA: UVOD U ELECTONICS WOKBENCH (EWB) 99 0. PIMEI ZA SIMULACIJU ADA KOLA POMOĆU EWB... 09 DODATAK LITEATUA 3 6

LABOATOIJA ZA ELEKTOMETOLOGIJU PEDMET: ELEKTOMETOLOGJA LABOATOIJSKA VEŽBA B. MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM CILJ VEŽBE Cilj vežbe je upoznavanje sa standardnim analognim osciloskopom, frekvencmetrom i generatorom signala.. OSCILOSKOP Analogni osciloskop tipa CHAUVIN ANOUX CA 90 namenjen je za ispitivanje talasnih oblika, amplitudnih i vremenskih parametara jednog ili dva signala frekvencije 0-0 MHz. Na slici prikazana je principijelna blok-šema analognog osciloskopa. Katodna cev je stakleni balon u kome je visoki vakuum i više elektroda. Katoda koja se grejačem od usijanog volframovog vlakna zagreva na 830 C služi kao izvor jona. Katoda je na negativnom potencijalu od 300 V u odnosu na prvu anodu a na pozitivnom potencijalu 0-00 V u odnosu na upravljačku rešetku. Pomoću potencijala na upravljačkoj rešetki podešava se količina elektrona koji izlaze kroz otvor na osi cilindra, odnosno podešava se osvetljenost (intenzitet) slike na ekranu. Elektrostatički otklonski sistem elektronskog mlaza sastoji se od ubrzavajuće anode koja je na pozitivnom potencijalu od kv u odnosu na katodu i fokusirajuće anode koja je na pozitivnom potencijalu 3-4 kv u odnosu na katodu. Ekran katodne cevi (tipično 8 0 cm) je prekriven sa unutrašnje strane slojem fosfora koji fluorescira, tj. zrači svetlost usled apsorpcije kinetičke energije elektrona. Otklonski sistem u katodnoj cevi sastoji se od ploča za horizontalni i ploča za vertikalni otklon elektronskog mlaza. Ako se na par ploča za otklon po vertikali dovede napon U y, između njih se formira električno polje intenziteta U y /d, odnosno dolazi do skretanja mlaza na ekranu: U y l Y =, () U d ac gde su d rastojanje između ploča, l dužina ploča i U ac napon na ubrzavajućoj anodi. Odnos vertikalnog otklona i primenjenog napona je statička osetljivost katodne cevi S y =Y/U y. Slično se definiše statička osetljivost za horizontalni otklon: S x =X/U x. Tipična vrednost statičke osetljivosti je 0,- mm/v. Za praktična merenja interesantniji je faktor skretanja, recipročna vrednost od statičke osetljivosti, čija je vrednost 0-00 V/cm. Vertikalni pojačavač. Ulazni signal (Y i/ili X) prolazi kroz kanal za vertikalni otklon, koji daje potrebno pojačanje i osetljivost po vertikali u voltima po podeoku (VOLTS/DIV). Potrebna osetljivost od 5mV/DIV do 5V/DIV podešava se pomoću atenuatora (delitelja sa frekventnom kompenzacijom) gde se signal smanjuje -5000 puta sa korakom --5. Pomoću preklopnika DC/AC/GND u kolu za selekciju osciloskop se prilagođava za merenje jednosmernog ili sporoperiodičnog signala do 30 Hz (DC), naizmeničnog signala (AC) ili se ulaz spaja na uzemljenje (GND). Signal se zatim u pojačavaču Y AMPLIFIE prilagođava parametrima katodne cevi i vanjskim potenciometrom pomera duž vertikale u željeni položaj Y. Ulazni stepen pojačavača izrađuje se od FET tranzistora tako da je ulazna impedansa osciloskopa tipično MΩ paralelno sa 0-50 pf. Komutator CH/CH/DUAL/ADD omogućava da se na ekranu sa 8 0 podeoka prikaže jedan ili drugi ili oba signala istovremeno (ADD daje sumu dva signala). Izlazni pojačavač OUT AMPLIFIE usklađuje izlazni signal i vertikalni otklonski sistem. Princip rada osciloskopa. Ako se na horizontalne otklonske ploče X ne dovodi nikakav napon, izlazni signal Y(t) se na ekranu osciloskopa pojavljuje kao vertikalna linija dužine srazmerne trenutnoj vrednosti amplitude. Da bi se na ekranu pojavio talasni oblik merenog signala, na X-ploče se dovodi napon testerastog oblika koji linearno raste na periodu T. Ovakav napon na X-pločama u odsustvu signala Y daje horizontalnu liniju na ekranu, što je posledica kretanja mlaza sleva nadesno i vraćanju na početak. Ovo je slika koja se obično ima nakon uključivanja osciloskopa. Ako se istovremeno na Y-ploče dovodi merni signal Y(t) a na X-ploče testerasti napon, na ekranu se dobija veran oblik napona Y(t) (slika ). NAPON NA VETIKALNIM PLOČAMA t t EKAN NAPON NA HOIZONTALNIM PLOČAMA Slika. Formiranje valnog oblika na ekranu osciloskopa 4

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VOLTS/DIV ATTENUATO INPUT SELECTION INPUT Y M Ω 5 pf DC AC GND VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM CH CH Y POSITION DUAL GAIN VA/CAL AND Y AMPLIFIE SWITCH OUT (DIFFEENTIAL) AMPLIFIE + +V cc + -V cc INPUT X M Ω 5pF ( SAME AS CH) ACCELEATING ANODE CONTOL GID INTENSITY FOCUSING ANODE Y PLATES HEATE CATHODE (- kv) X PLATES VET. CH CH (50 Hz) LINE TIGGE SOUCE TIGGE MODE DC AC HF LF TV-V SYNC. TV-H SEPA. TIG. MODE AUTO NOM TIGGE LEVEL TIGGE SLOPE TIGGE SLOPE + + LEVEL + +V cc -V cc TIME/DIV TIME BASE Q S + +Vc +Vcc V c C X AMPLIFIE + +V cc -V cc EXT. TIGGE INPUT M Ω 5pF X PLATES - PLOČICE ZA HOIZONTALNI OTKLON Y PLATES - PLOČICE ZA VETIKALNI OTKLON HEATE - GEJAČ KATODE CATHODE - KATODA ACCELEATING ANODE - UBZAVAJUĆA ANODA FOCUSING ANODE - FOKUSIAJUĆA ANODA SCEEN - EKAN ATTENUATO - ATENUATO (OSLABLJIVAČ) Y POSITION - Y POZICIJA SAME AS CH - ISTO KAO KANAL INPUT SELECTION - IZBO ULAZA GAIN VA/CAL - POJAČANJE POMENLJIVO/KALIBISANO OUT AMPLIFIE - IZLAZNI POJAČAVAČ INPUT X - ULAZ X TIGGE LEVEL - NIVO OKIDANJA TIGGE SLOPE - NAGIB OKIDANJA Slika. Principijelna blok-šema osciloskopa TIME BASE - VEMENSKA BAZA TIME/DIV - VEME/PODEOK INPUT X - ULAZ X TIGGE MODE - NAČIN OKIDANJA EXT. TIGG. INPUT - EKSTENI EXT. - VANJSKI OKIDNI ULAZ TIGGE SOUCE - IZVO OKIDANJA CONTOL GID - UPAVLJAČKA EŠETKA Sinhronizacija. Prikazivanje signala usklađeno je sa vremenskom bazom, tj. signalima testerastog napona. Da bi se dobio nepokretan oscilogram na ekranu, period testerastog napona treba da bude umnožak celog broja perioda posmatranog signala: T t = nt s. Ako to nije ispunjeno, slika beži s jednog na drugi kraj ekrana. Kada je period testerastog signala n puta veći od perioda merenog signala, na ekranu se vidi n perioda merenog signala; a ukoliko je manji tada se vidi samo deo jednog perioda merenog signala. 5

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM Usaglašavanje perioda testerastog i merenog napona ostvaruje se sinhronizacijom. Time se omogućava da crtanje novog oscilograma počinje uvek u istoj tački posmatranog signala. Okidni sklop služi za sinhronizaciju posmatranog signala sa vremenskom bazom. U kolu za sinhronizaciju u Šmitovom kolu upoređuje se jednosmerni napon (nivo sinhronizacije, okidni nivo TIGGEING LEVEL) sa naponom merenog signala. U trenucima izjednačavanja ovih napona (u tačkama A, B, ) dobija se impuls za sinhronizaciju (slika 3). To je sinhronizacija na rastućem delu signala, a pomoću preklopnika SLOPE može da se odabere da bude na opadajućem delu signala, tj. u tačkama A, B itd. Signal za sinhronizaciju može se dovesti iz nekog vanjskog izvora (preklopnik TIGGE SOUCE u položaju EXT), iz internog izvora A A B B.... naizmeničnog napona male amplitude i frekvencije 50 Hz (preklopnik u položaju LINE) ili najčešće iz vertikalnog pojačavača (preklopnik u položaju INT), pri čemu se interni signal može dovesti iz jednog ili drugog kanala (CH ili CH). Signali za sinhronizaciju dovode se direktno (DC), preko kondenzatora (AC), preko visokopropusnog filtera (HF), preko niskopropusnog filtera (LF). Bolji osciloskopi imaju mogućnost izdvajanja impulsa za sinhronizaciju iz TV signala pomoću separatora TV-SYNC- SEPAATO, koji radi u vertikalnom ili horizontalnom modu (TV-V ili TV-H). Okidanje video signala može biti u AUTO režimu (podešavanje nivoa okidanja automatsko i trag uvek vidljiv) ili u normalnom (NOM) režimu trag vidljiv pri okidanju. Vremenska baza se sastoji od Milerovog integratora koji generiše testerasti napon i flip-flopa koji upravlja punjenjem i pražnjenjem kondenzatora C. Za Milerov integrator je karakteristično da se kondenzator na neinvertujućem ulazu operacionog pojačavača puni konstantnom strujom I, pa napon na njemu raste proporcionalno vremenu t: U=Q/C=It/C. Kada izlaz iz komparatora kola za sinhronizaciju pređe iz negativnog u pozitivno zasićenje (tačka A na slici 3), tj. kada se generiše impuls za sinhronizaciju, flip-flop okida i njegov izlaz Q menja se sa na 0. Tranzistor je zakočen i počinje punjenje kondenzatora C sve dok se njegov napon ne izjednači sa referentnim naponom baterije V c. Tada izlaz operacionog pojačavača u povratnoj sprezi promeni stanje, a time i stanje S ulaza flip-flopa. Kao rezultat menja se izlaz Q sa 0 na i tranzistor vodi, pa testerasti napon naglo pada na nulu. Tu vrednost zadržava sve do pojave novog impulsa za sinhronizaciju. Ovo je vreme čekanja i podešava se komandom HOLD-OFF. Horizontalni pojačavač (X AMPLIFIE) pojačava signal vremenske baze. Tada osciloskop radi u uobičajenom režimu Y-t. Posebnim prekidačem može se na horizontalni pojačavač dovesti vanjski signal X i tada osciloskop radi u režimu X-Y. MEENI NAPON Slika 3. Formiranje impulsa za sinhronizaciju NIVO OKIDANJA IMPULSI ZA SINHONIZACIJU t t. UPUTSTVO ZA UKOVANJE Oznake na prednjoj strani osciloskopa CHAUVIN ANOUX CA 90 date su na slici 4. Da bi se dobio adekvatan oscilogram, neophodno je da rukovanje osciloskopom bude u skladu sa procedurama propisanim od strane proizvođača... POSTAVLJANJE KOMANDI U POČETNI POLOŽAJ Uključiti napajanje, pritisnuti prekidač POWE (). Preklopnik AC/GND/DC postaviti u položaj AC (, A). Komandu VETICAL POSITION za pomeranje po vertikali postaviti u srednji položaj (7, 7A) kada je prekidač pritisnut. Komandu VETICAL VAIABLE postaviti u krajnji desni položaj CAL kada je prekidač pritisnut (8, 8A). Preklopnik VETICAL MODE u položaj CH/CH (6). Komandu HOIZONTAL VAIABLE postaviti u krajnji desni položaj CAL kada je prekidač pritisnut (4). Preklopnik TIGGE MODE u položaj AUTO (8). 6

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM Preklopnik TIGGE SOUCE u položaj CH/CH (). Komandu TIGGE LEVEL postaviti u srednji položaj (9). Komandu HOLD-OFF postaviti u položaj NOM (7). 9. EGULACIJA 0. EGULACIJA FOKUSA INTENZITETA SVETLOSTI ZAKA. VIJAK ZA EGULACIJU ZAKETANJA ZAKA NOMALNO NA OSU KATODNE CEVI 4. KONTINUALNO PODEŠAVANJE VEMENSKE BAZE, KADA JE PEKIDAČ IZVUČEN FAKTOOM UVEĆANJA 0 7. PODEŠAVANJE 8. PEKLOPNIK VEMENA ZA IZBO ČEKANJA NAČINA OKIDANJA 0. BNC PIKLJUČAK ZA EKSTENI SIGNAL SINHONIZACIJE. MEŽNI PEKIDAČ 3. LED INDIKATO NAPAJANJA 5. PEKLOPNIK 6. POTENCIOMETA ZA TIME / DIV POMEANJE ZAKA PO HOIZONTALI 9. PODEŠAVANJE NIVOA SINHON.. PEKLOPNIK TIGGEING SOUCE HOIZONTAL. 0 TIGGE ON OFF VETICAL!. IZLAZ ZA EGULACIJU SONDE. 5. PIKLJUČAK 8A 4A A 3A A ZA MASU. BNC PIKLJUČAK ZA VETIKALNI SIGNAL NA KANAL CH (EŽIM X-t) ILI ZA HOIZONTALNI SIGNAL (EŽIM Y-X) MAKSIMALNI NAPON: DC+AC peak=50 V peak AC DC DC+ACpeak AC DC t 3. UPOZOENJE 4. PEKLOPNIK ZA PODEŠAVANJE OSETLJIVOSTI 6. PEKLOPNIK 7A POTENCIOMETA ZA ZA IZBO CH, CH, POMEANJE ZAKA PO ISTOVEMENO CH I CH VETIKALI ZA KANAL CH, ILI SUMA CH+CH KADA JE PEKIDAČ IZVUČEN ULAZ JE INVETOVAN 7. POTENCIOMETA ZA POMEANJE ZAKA PO VETIKALI ZA KANAL CH 8. PEKIDAČ ZA POVĆAVANJE OSETLJIVOSTI (KADA JE PEKIDAČ IZVUČEN UVEĆANJE x5) Slika 4. Prednja ploča osciloskopa CA 90.. SNIMANJE JEDNOG OSCILOGAMA (mode simple trace) Dovesti osciloskop u početno stanje. Komandom HOIZONTALL POSITION (6) horizontalni zrak postaviti na sredinu ekrana. Priključiti signal pomoću BNC konektora na ulaz CH/CH (, A) i preklopnikom VOLTS/DIV (4, 4A) razvući signal po visini ekrana. Maksimalni signal koji sme da se priključi je 50 V (DC+AC peak ). Odabrati vremensku bazu TIME/DIV (5) tako da se dobije željeni broj perioda posmatranog signala. Podesiti TIGGE LEVEL (9) tako da se dobije stabilan oscilogram. Ako je posmatrani signal slab i kada je preklopnik VOLTS/DIV na 5mV/div, tada se povlačenjem prekidača PULL x5 MAG (8, 8A) dobija pet puta veća osetljivost: mv/div. Za položaj 0 mv/div na isti način dobija se petorostruko uvećanje od mv/div. Treba voditi računa da se time smanjuje frekventna propusnost kanala sa 0 MHz na 7 MHz. 7

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM Ako je posmatrani signal nedovoljno razvučen i na najvećoj brzini TIME/DIV, tj. na 0, μs/div, tada se povlačenjem prekidača PULL x0 MAG komande HOIZONTAL VAIABLE (4) dobija deset puta veća brzina od 0,0 μs/div=0ns/div. Za položaj 0,5 μs/div na isti način može se dobiti povećanje na 50ns/div. Ako je posmatrani signal jednosmeran ili je frekvencije manje od 5 Hz, preklopnik AC/GND/DC treba postaviti na DC..3. SNIMANJE DVA OSCILOGAMA (mode double trace) U odnosu na snimanje jednog oscilograma (mode simple trace) poterebno je imati u vidu dodatna uputstva: Postaviti preklopnik VETICAL MODE (6) na DUAL. Prekidač automatski radi u naizmeničnom režimu (ALTernate) kada je preklopnik TIME/DIV podešen na 0, ms ili manje, odnosno radi u isprekidanom režimu (CHOPped) kada je TIME/DIV na 0,5 ms ili više. Kada se na ekranu prikazuju dva signala, preklopnik TIGGE SOUCE () postaviti na CH ili CH. Za trigerovanje se može koristiti jedan ili drugi signal, ali se u mernoj praksi za trigerovanje koristi onaj koji je manje komplikovan..4. SABIANJE DVA OSCILOGAMA (mode additive and differential) Komande na osciloskopu postave se u skladu sa prethodnim uputstvima koja se odnose režim snimanja dva oscilograma, a zatim: Provjeriti da li su oba preklopnika VOLTS/DIV na istoj poziciji i da li su obe komande VAIABLE okrenute do kraja udesno. Ako preklopnici VOLTS/DIV nisu na istoj poziciji, treba ih postaviti na poziciju koja je određena za signal veće amplitude. Preklopnik VETICAL MODE postaviti u ADD. Na ekranu se vidi suma. Na primer, za dva signala amplituda 4,div i,div kada su u fazi dobija se signal amplitude 4,div+,div=5,4div, a kada su u protufazi dobija se signal 4,div-,div=3div. Izvlačenjem preklopnika PUL CH INV komande CH VETICAL POSITION (7A) dobija se signal razlike. Za signale iz prethodnog primera razlika će biti 4,div-,div=3div kada su u fazi, odnosno biće 4,div+,div=5,4div kada su u protufazi..5. SNIMANJE OSCILOGAMA X-Y (mode X-Y) Za snimanje oscilograma X-Y treba se pridržavati sledeće procedure: Smanjiti intenzitet zraka da se ne bi oštetio fosforni sloj na ekranu katodne cevi (0). Okrenuti preklopnik TIME/DIV u krajnji desni položaj na X-Y. Priključiti vertikalni signal na konektor CH Y (A), a horizontalni signal na konektor CH X (). egulisati visinu traga preklopnikom CH VOLTS/DIV, a širinu sa CH VOLTS/DIV. Preklopnik PULL x5 MAG komande VAIABLE koristiti za povećanje osetljivosti samo kada je to potrebno. Komandu TIME VAIABLE (4) ostaviti u položaju pritisnuto. Pomerati trag po vertikali sa VETICAL POSITION (7A), a po horizontali sa HOIZONTAL POSITION (6). Vertikalna komanda CH VETICAL POSITION (7) nema efekta na trag X-Y. Predznak ordinate može se promeniti izvlačenjem preklopnika PUL CH INV (7A) komande CH VETICAL POSITION. 8

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE 3. UPOTEBA FEKVENTNO KOMPENZOVANE SONDE VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM Frekventno nekompenzovana sonda je koaksijalni kabl dužine m koji je na jednom kraju spojen na mernu tačku a na drugom kraju priključen na osciloskop pomoću BNC konektora (slika 5.a). Kapacitivnost kabla je 00 pf i paralelno je spojena sa ulaznom impendansom osciloskopa. Pri niskim frekvencijama (< khz) impedansa Z k =/ωc k je velika, pa impedansa kabl-osciloskop neće opterećivati mernu tačku. Međutim, pri visokim frekvencijama ulaznog signala (>00 khz) Z k ima malu vrednost koja jako opterećuje mernu tačku. KUKICA OSCILOSKOP C OSCILOSKOP 9MΩ 00 pf = 00pF U M MΩ 5pF U M = MΩ U UL C = 5pF MASA a) b) Slika 5. Priključivanje osciloskopa: a) sa nekompenzovanom sondom, b) sa kompenzovanom sondom Frekventno kompenzovana sonda ima na vrhu paralelni spoj fiksnog otpornika od 9MΩ i promenljivi kondenzator C =4 0 pf (slika 5.b). Ova impedansa je u seriji sa ulaznom impedansom osciloskopa Z ul =MΩ pf, pa je U UL <U M. Slabljenje mernog napona je dato izrazom: U U Z + Z ( + jωc ) ( + jωc ) M = = +. () UL Z Ako se vrednost kondenzatora C odabere tako da je C =C, slabljenje signala zbog priključivanja sonde imaće vrednost koja je konstantna i nezavisna od frekvencije merenog signala: + / =0. Na osnovu jednakosti C =C, tada je C =5pF MΩ/9MΩ=3,9 pf. Za frekvencije merenog signala 0, 0 MHz upotrebljava se frekventno kompenzovana sonda sa slabljenjem 0: (označava se sa 0), a za signale čija je frekvencija veća od 00 MHz potrebna je sonda sa slabljenjm 00: (označava se sa 00). ZADATAK. Podešavanje sonde 0 Priključiti kabl sa frekventno kompenzovanom sondom na CH. Preklopnik VOLTS/DIV postaviti na 0 mv/cm, a preklopnik TIME/DIV na 0, ms/div. Sondu sa slabljenjem 0: priključiti na referentni izvor pravougaonog signala khz, 0,5 V pp (). Plastičnim odvijačem pomerati trimer na glavi sonde dok se ne dobije optimalan oscilogram. Na slici 6 prikazani su signali sa podešenom i nepodešenom sondom. NEPODEŠENO ( CMALO) Slika 6. Podešavanje frekventno kompenzovane sonde 9 PODEŠENO NEPODEŠENO ( C VELIKO)

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM. Merenje perioda i frekvencije sinusnog signala pomoću osciloskopa Na izlaz generatora harmonijskog signala priključiti osciloskop i frekvencmetar (slika 7). Izmeriti period T m sinusnog signala pomoću osciloskopa i izračunati frekvenciju signala f m =/T m. Izračunati relativnu grešku merenja frekvencije pomoću osciloskopa: f m f t G = 00%, (3) f t gde je f m izračunata (posredno izmerena vrednost), a f t tačna rednost frekvencije podešena na generatoru signala i izmerena pomoću frekvencmetra. ezultate upisati u tabelu. GENEATO SINUSNOG SIGNALA OSCILOSKOP Slika 7. Merenje perioda sinusnog signala pomoću osciloskopa FEKVENCMETA TAČNA VEDNOST IZAČUNATA VEDNOST IZAČUNATA VEDNOST f t [khz] T m [s] f m [khz] f f f GEŠKA m t G = 00% t Tabela. ezultati merenja perioda sinusnog signala pomoću osciloskopa 3. Merenje efektivne i dvostruke vršne vrednosti napona Na izlaz generatora signala priključiti osciloskop i digitalni voltmetar (slika 8). Na generatoru signala postaviti frekvenciju sinusnog signala DIGITALNI na vrednost manju od khz, tako VOLTMETA da za merenje efektivne vrednosti može da se upotrebi digitalni voltmetar. Pomoću osciloskopa izme- Slika 8. Merenje parametara sinusnog signala riti dvostruku vršnu vrednost napona, tj. vrednost od vrha do vrha U pp m (peak to peak): U pp m =U max (4) i onda računski odrediti njenu efektivnu vrednost U = / = U. (5) ef m U ppm 0, 355 ppm Izmeriti tačnu efektivnu vrednost napona U ef t pomoću voltmetra. Izračunati relativnu grešku određivanja merenja dvostruke vršne vrednosti: U ef m U ef t G = 00%. (6) U ef t GENEATO SINUSNOG SIGNALA OSCILOSKOP Postupak ponoviti za više različitih vrednosti napona. ezultate merenja i računanja uneti u tabelu. 0

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM MEI SE VOLTMETOM U ef t [V] MEI SE OSCILOSKOPOM U ppm [V] IZAČUNATA VEDNOST U ef m =0,355U pp m U ef m ef t GEŠKA = 00% G U U ef t Tabela. ezultati merenja vršne i efektivne vrednosti sinusnog signala 4. Merenje jednosmernog napona pomoću osciloskopa Spojiti mernu šemu kao na slici 3. Ispitati napon potiskivanja (DC OFFSET), tj. jednosmerni napon na generatoru funkcija (naizmenični signal jednak nuli). Smatrati da se pomoću digitalnog voltmetra meri tačna vrednost U t, a da se pomoću osciloskopa meri vrednost U m. Izračunati grešku merenja jednosmernog napona pomoću osciloskopa. ezultate merenja upisati u tabelu 3. MEI SE VOLTMETOM MEI SE OSCILOSKOPOM U t [V] U m [V] U m t GEŠKA G = 00% U U t Tabela 3. ezultati merenja jednosmernog napona potiskivanja pomoću osciloskopa 5. Merenje faktora amplitudne modulacije Na dvostrukom generatoru funkcija na prvom generatoru podesiti sinusni signal frekvencije f. Ovaj signal dovesti na eksterni ulaz drugog generatora na kome treba podesiti sinusoidu frekvencije f tako da bude f >>f. Amplituda izlaznog signala sa drugog generatora modulisana je promenom amplitude iz prvog (slika 9). Za dve različite frekvencije f snimiti oblik izlaznog napona (slika 0) i izračunati faktor modulacije m: a b mu U a b m = 00%. (7) a + b Slika 9. Amplitudna modulacija f =... Hz i f =... Hz f =... Hz i f =... Hz BOJ MEENJA f f a b m [Hz] [Hz] [V] [V] [%] Slika 0. Oscilogrami amplitudne modulacije Tabela 4. ezultati merenja faktora amplitudne modulacije m

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE 6. Merenje frekvencije i faznog kašnjenja metodom Lisažuovih figura Priključiti sinusoidu poznate frekvencije f x na CH X, a sinusoidu nepoznate frekvencije na CH Y. Preklopnik TIME/DIV postaviti u krajnji desni položaj na poziciju X-Y. Na ekranu se dobijaju zatvorene krive: Lisažuove figure (Jules Antoan Lissajous, 8-880). To su zatvorene putanje zraka koji istovremeno osciluje u dva ortogonalna pravca. Merenje frekvencije f y svodi se na utvrđivanje odnosa f y /f x. Na Lisažuovu figuru povuče se horizontalna i vertikalna tangenta, traženi odnos je: VEŽBA B.: MEENJE DVOKANALNIM OSCILOSKOPOM m F A Z N A A Z L I K A n 0 π π 3π π 3 f y f x Tabela 0. Lisažuove figure za odnos :, : i 3: f y m broj dodira horizontalne tangente sa krivom = =. (9) f x n broj dodira vertikalne tangente sa krivom Odnos m/n ne zavisi od fazne razlike, ali se izgled Lisažuove figure menja sa faznom razlikom (tabela 5). Na slici nacrtati oscilograme dobijenih Lisažuovih figura za tri različita odnosa f y /f x, pri čemu je u sva tri slučaja f x isto. f x =... f y=... f x =... f y=... f x =... f y=... Slika.Oscilogrami Lisa žuovih figura Za dva harmonijska signala iste frekvencije odrediti razliku u fazi na osnovu merenja parametara Lisažuove elipse (slika ). f x =f y A B UGAO FAZNOG KAŠNJENJA arcsin A = B A= B= = f x =f y=... Slika.Određivanje fazne razlike pomoću Lisažuove elipse

LABOATOIJA ZA ELEKTOMETOLOGIJU PEDMET: ELEKTOMETOLOGJA LABOATOIJSKA VEŽBA B. VITUELNI INSTUMENTI

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: VITUELNI INSTUMENTI CILJ VEŽBE Cilj vežbe je upoznavanje sa elementima virtuelne instrumentacije uz primenu akvizicionomernog sistema UMASYS i programa LabVew. VITUELNI INSTUMENTI Šta je virtuelni instrument? Konstrukcija elektromehaničkih, pneumatskih ili elektronskih instrumenata zasniva se na primeni odgovarajućih elemenata i komponenata elektromehaničkih, pneumatskih, odnosno elektronskih sistema. U narednu generaciju instrumenata svrstavaju se elektronski instrumenti napravljeni oko mikrokontrolera uz primenu odgovarajućih programa za obradu mernog signala, pa su se često ovi instrumenti nazivaju pametni ili inteligentni. Električni mereni signal može se preko odgovarajuće kartice sa A/D konvertorom priključiti na računar gde se obavljaju složeni proračuni. ezultat ovih proračuna služi za formiranje indikacije vrednosti merene veličine ili za formiranje neke upravljačke akcije prema spoljnom svetu. Ovaj inženjerski pristup široko se razrađuje u oblasti akvizicijskih merenja. Sasvim je prirodno da je na ovoj tački počeo razvoj specijalnih programa koji u suštini obrađuju mernu informaciju u funkcionalnom smislu isto kao i realni instrument. Zato se ovi programi označavaju kao virtuelni instrument (VI), a njihov skup kao vituelna laboratorija. Ovi nazivi nastali su u firmi National Instruments (www.ni.com) i danas predstavljaju važeće termine u oblasti merenja. Personalni računar čini osnovni element virtuelne laboratorije. Dodavanjem odgovarajućeg hardvera (A/D i D/A konvertora) i namenskog softvera računar se može upotrebiti kao merni instrument. Virtuelni instrument odlikuje se kvalitetom koji je svojstven klasičnom autonomnom uređaju ali sa boljim odnosom kvalitet/cena. Na ovaj način moguće je realizovati na jednom mestu veliki broj raznovrsnih PC baziranih uređaja i formirati virtuelnu laboratorijiu za sva merenja koja su potrebna. LabView je vodeći programski paket za formiranje virtuelnih instrumenata i virtuelne laboratorije. To je grafički programski jezik u formi blok-dijagrama koji omogućava akviziciju (prikupljanje), kontrolu, analizu i prezentaciju podataka. Zato je veoma pogodan za korišćenje u laboratorijama pri naučnim ispitivanjima, nadgledanju procesa, i u automatizovanoj proizvodnji. Korisnici ovakvog programskog jezika na lak i jednostavan način, bez pisanja teških i složenih programa, prave svoje projekte i testiraju ih. Ovaj u suštini intuitivni pristup omogućava brže programiranje instrumentacionih sistema. Sa modularnom i hijerarhijskom strukturom programskog jezika izrada prototipova dizajna i modifikacije sistema mogu se obaviti u relativno kratkom vremenskom periodu. Kada aplikacije zahtevaju promenu, virtuelni instrumentacioni sistem ima mogućnost brze modifikacije bez potrebe za novom opremom. U mernom sistemu koji koristi LabVIEW više inženjera ima pristup kompletnoj instrumentacionoj laboratoriji po ceni jednog komercijalnog instrumenta. Treba dodati da se kompleksni zadaci kao što su slanje podataka na internet, akvizicija potrebnih podataka, programiranje baza podataka takođe mogu implementirati u merni projekat. Univerzalni merno-akvizicioni sistem UMASYS. Instrumenti u Laboratoriji za elektrometrologiju nemaju mogućnost priključivanja na računar preko nekog standardnog komunikacionog interfejsa. Da bi se prevazišao ovaj problem namenski je projektovan i realizovan univerzalni merno- -akvizicioni sistem UMASYS. UMASYS prima merne signale i prosleđuje ih do računara gde se dalje vrši procesiranje u najširem smislu. Upotrebom savremenih programa za obradu signala, kao što su LabView, TestPoint ili MatLab, mogu se napraviti virtuelni instrumenti po želji, odnosno formirati virtuelna laboratorija u kojoj se realizuju merenja koja su često nedostupna zbog pomanjkanja adekvatnih instrumenata. Na primer, analiza spektra, prepoznavanje signala, filtracija i drugo. ezultati analize opciono se konvertuju u analogni signal pomoću D/A konvertora. Tako je svaki računar opremljen sa sistemom UMASYS u suštini digitalni procesor signala DSP odgovarajajućih karakteristika. 4

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: VITUELNI INSTUMENTI Osnovne tehničke karakteristike sistema UMASYS odnose se na vanjsku jedinicu, PC ekstender (ISA PC kartica) i na kvalitet prenosa podataka. Vanjska jedinica ima osam A/D ulaza i dva D/A izlazna kanala (slika ). Slika. Univerzalni merno-akvizicioni sistem UMASYS ZADATAK. Indikacioni instrumenti. Priključiti laboratorijski izvor napona na UMASYS. Menjati napon u intervalu 0-0 V i pratiti postavljene vrednosti na virtuelnim indikacionim instrumentima koji se mogu realizovati pomoću programa LabView (slika ). Slika. Indikacija jednosmernog napona pomoću virtuelnih indikatora. Trokanalni virtuelni osciloskop. Proveriti funkcionalnost generatora funkcija DGF pomoću virtuelnog osciloskopa. Uporediti talasne oblike na realnom i virtuelnom osciloskopu. Menjati amplitudu i frekvenciju generisanih signala. Trokanalni virtuelni osciloskop realizovan je pomoću sistema UMASYS i programa LabVIEW da bi se istovremeno prikazali talasni oblici sinusnog, pravougaonog i trouglastog napona koje daje dvostruki generator funkcija DGF, takođe realizovan u Laboratoriji za elektrometrologiju. U dodatku praktukuma dati su tehnički podaci za dvostruki generator funkcija DGF. 5

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.: VITUELNI INSTUMENTI Na slici 3 prikazani su oscilogrami, a na slici 4 panel za podešavanje parametara akvizicije i prikaz signala: 04 broj uzorak po kanalu (Sample points per channels) 30 fizička adresa kartice (Base adress) vremenska baza (Time base) 0,08 s vreme akvizicije po kanalu (Acquisition period per channel) 800 Hz frekvencija uzorkovanja (Sampling frequency) izbor kanala za trigerovanje (Trigger source) 0 nivo trigerovanja (Trigger level) Slika 3. Oscilogram na trokanalnom virtuelnom osciloskopu Slika 4. Podešavanje parametara uzorkovanja i prikazivanja signala 6

LABOATOIJA ZA ELEKTOMETOLOGIJU PEDMET: ELEKTOMETOLOGJA LABOATOIJSKA VEŽBA B.3 MEENJE UNUTAŠNJE OTPONOSTI IZVOA JEDNOSMENOG NAPONA

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.3: MEENJE UNUTAŠNJE OTPONOSTI NAPONSKOG IZVOA CILJ VEŽBE Cilj vežbe je ispitivanje karakteristika i merenje unutrašnje otpornosti laboratorijskog izvora jednosmernog napona i unutrašnje otpornosti hemijske baterije.. DINAMIČKA KAAKTEISTIKA LABOATOIJSKOG IZVOA JEDNOSMENOG NAPONA ZADATAK Spojiti laboratorijski izvor PS-403-D i instrumente kao što je prikazano na slici i snimiti UI dinamičku karakteristiku izvora (slika ). Potenciometrom CV na izvoru podesiti napon praznog hoda ( opt = ) na vrednost U p = -------- V. Priključivanjem otpornosti opterećenja opt pojavljuje se izlazna struja I opt. Pri konstantnoj vrednosti U p jačina struje I opt može da se smanjuje ili povećava zavisno od opt. To je režim CV (Constant Voltage) sa u 0 mω. Zadati nekoliko vrednosti struje opterećenja I opt U CV A B promenljivim opterećenjem opt i proveriti voltmetrom U p... stabilnost U p naponskog stabilizatora. ezultate uneti u C tabelu. Spojiti koordinatni početak sa proizvoljno odabranom radnom tačkom A na ravnom delu karakteristike na ΔU CC slici 3 i odrediti pripadno opterećenje kao nagib tako ΔI D I dobijenog pravca opt =tgα=δu /ΔI=U p /I opt = -------------------.. Smanjivanjem otpornosti opt radna tačka na delu CV pomiče se udesno sve do tačke B u kojoj je I opt =I p. U toj tački vrši se prelaz iz režima naponske u režim strujne stabilizacije, porast struje I opt ograničen je na vrednost I p = -------- ma koja je podešena potenciometrom CC (Constant Current). Proveriti nagib karakteristike u kritičnoj tački B. Odrediti tzv. kritičnu vrednost otpornosti opterećenja u tački B, opt = c = ---------- Ω. Daljim smanjivanjem otpornosti, tj. kada je opt = c, radna tačka prolazi kroz C i ide prema tački D. U tački D izlazne stezaljke su kratko spojene, opt =0, i izvor se ponaša kao strujni izvor sa u >0 kω. ežim CC služi prevashodno za zaštitu mernog uređaja (elektronskog sklopa) koji se napaja, a može da se koristi za merenje malih otpornosti i punjenjenje akumulatora konstantnom strujom. ezultate prikazati na slici 3. Napomena: U dodatku praktukuma dati su tehnički podaci za laboratorijski izvor PS-403-D. MENA ŠEMA Slika. Dinamička karakteristika izvora I p + A I opt IZVO JEDNOSMENOG NAPONA V U opt opt Slika. Merna šema SPECIFIKACIJA MENE OPEME Izvor jednosmernog napona Univerzalni instrument Opterećenje 8

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE EZULTATI MEENJA VEŽBA B.3: MEENJE UNUTAŠNJE OTPONOSTI NAPONSKOG IZVOA PODEŠENI NAPON NA IZLAZU IZVOA NAPON NA OPTEEĆENJU OTPONOST OPTEEĆENJA STUJA OPTEEĆENJA AČUNSKA POVEA U p = V PODEŠENA VEDNOST I p = ma U opt [V] opt [ Ω] I opt [ma] opt = ΔU/ ΔI [ Ω] GANIČNE STUJE Tabela. Merni podaci U I Slika 3. Dinamička karakteristika izvora ( naznačiti razmeru). MEENJE U LABOATOIJSKOG IZVOA PI KONSTANTNOJ STUJI OPTEEĆENJA ZADATAK Spojiti instrumente kao što je prikazano na slici. Podesiti pomoću potenciometra ili dekadne kutije sa otpornicima struju opterećenja na odabranu vrednost I opt [ ma]. Pri tome treba da je I opt <I max, gde je I max maksimalna struja otpornika određena iz naznačene snage (disipacije) otpornika: I max =(P/) / = ---------------------------------------- A. Izmeriti napon neopterećenog izvora U 0 (I opt =0, opterećenje odspojeno) i napon opterećenog izvora U opt (I opt <I max, opterećenje spojeno), te izračunati unutrašnju otpornost izvora u pomoću jednačine: U I U U 0 opt opt 0 opt u = =. () Iopt Iopt Ponoviti postupak za nekoliko različitih vrednosti U 0. ezultate uneti u tabelu. EZULTATI MEENJA ZADATA STUJA OPTEEĆENJA I opt = -------- ma NAPON NEOPTEEĆENOG IZVOA U 0 [V] za I opt =0 ma OTPONOST OPTEEĆENJA NAPON OPTEEĆENOG IZVOA POMENA NAPONA ZBOG OPTEEĆENJA UNUTAŠNJA OTPONOST IZVOA opt [Ω] U opt [V] za I opt = -------- ma ΔU= U 0 -U opt [V] u = ΔU/I opt [Ω] Tabela. ezultati merenja u izvora pri I opt =const 9

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.3: MEENJE UNUTAŠNJE OTPONOSTI NAPONSKOG IZVOA 3. MEENJE u LABOATOIJSKOG IZVOA PI POMENLJIVOJ STUJI OPTEEĆENJA ZADATAK Vrednost neopterećenog izvora je U 0 = --------- V. Pomoću potenciometra podesiti vrednost struje opterećenja I opt [ma], izmeriti napon opterećenog izvora U opt, te izračunati unutrašnju otpornost izvora u pomoću jednačine. Postupak ponoviti za pet različitih vrednosti struje opterećenja I opt i rezultate uneti u tabelu 3. EZULTATI MEENJA NAPON NEOPTEEĆENOG IZVOA U 0 = ---------- V STUJA OPTEEĆENJA OTPONOST OPTEEĆENJA NAPON OPTEĆENOG IZVOA AZLIKA NAPONA UNUTAŠNJA OTPONOST I opt [ma] opt [Ω] U opt [V] ΔU=U 0 -U opt [V] u =ΔU/I opt [Ω] Tabela 3. ezultati merenja unutrašnje otpornosti izvora pri promenljivoj struji opterećenja 4. MEENJE UNUTAŠNJE OTPONOSTI BATEIJE ZADATAK Spojiti hemijski izvor jednosmjernog napona, bateriju U 0 = ------- V, kao na slici. Izmeriti unutrašnju otpornost baterije za pet različitih vrednosti opteretnog otpora opt =5-00 Ω, odnosno za pet različitih vrednosti struje opterećenja I opt. ezultate uneti u tabelu 4. Nacrtati UI dijagram na slici 4. EZULTATI MEENJA NAPON NEOPTEEĆENOG IZVOA U 0 = ------- V STUJA OPTEEĆENJA I opt [ma] OPTEEĆENJE opt [Ω] NAPON OPTEEĆENJA U opt [V] AZLIKA NAPONA ΔU=U 0 -U opt [V] UNUTAŠNJA OTPONOST u =ΔU/I opt [Ω] Tabela 4. ezultati merenja u baterije pri promenljivoj struji opterećenja U Slika 4. UI dijagram I 0

LABOATOIJA ZA ELEKTOMETOLOGIJU PEDMET: ELEKTOMETOLOGJA LABOATOIJSKA VEŽBA B.4 MEENJE PAAMETAA NAIZMENIČNIH SIGNALA

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE CILJ VEŽBE VEŽBA B.4: MEENJE PAAMETAA NAIZMENIČNIH SIGNALA Cilj vežbe je merenje parametara signala sinusnog, pravougaonog i trougaonog talasnog oblika pomoću analognih, digitalnih i virtuelnih instrumenata.. MEENJE PAAMETAA SINUSNOG SIGNALA ZADATAK Spojiti merne instrumente i pribor kao što je prikazano na slici. Priključiti osciloskop, digitalni i analogni voltmetar na sinusni izlaz generatora: u(t)=u max sinωt. Podesiti frekvenciju izlaznog signala približno na 000 Hz i amplitudu na 0 V. Izmeriti vršnu (maksimalnu) vrednost U max i period T pomoću osciloskopa, a izračunati efektivnu vrednost U ef, srednju vrednost U sr dvostrano ispravljenog sinusnog signala i kružnu frekvenciju ω. Izmeriti U ef pomoću analognog voltmetra, a izračunati U max i U sr dvostrano ispravljenog sinusnog signala. Izmeriti U ef pomoću digitalnog voltmetra, a izračunati U max i U sr dvostrano ispravljenog sinusnog signala. Izmerene vrednosti upisati u osenčene, a izračunate vrednosti u bele ćelije tabele. NAPOMENA Između vršne, efektivne i srednje vrednosti dvostrano ispravljenog sinusnog signala postoje relacije: π U max = U sr = U ef. () MENA ŠEMA GENEATO FUNKCIJA DIGITALNI VOLTMETA V OSCILOSKOP Slika. Merenje parametara sinusnog signala SPECIFIKACIJA OPEME Generator funkcija Univerzalni merni instrument Digitalni multimetar Osciloskop EZULTATI MEENJA PAAMETA MENI INSTUMENT VŠNA VEDNOST U max [V] EFEKTIVNA VEDNOST U ef [V] SEDNJA VEDNOST U sr [V] PEIOD T [s] FEKVENCIJA f [Hz] KUŽNA FEKVENCIJA ω [rad/s] OSCILOSKOP ANALOGNI VOLTMETA DIGITALNI VOLTMETA Tabela. Parametri sinusnog signala - - - - - -

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.4: MEENJE PAAMETAA NAIZMENIČNIH SIGNALA. MEENJE PAAMETAA TOUGAONOG I PAVOUGAONOG NAPONA ZADATAK Pomoću preklopnika na generatoru funkcija odabrati trougaoni talasni oblik napona, podesiti frekvenciju f = 000 Hz i amplitudu U max =0 V. Dodati jednosmernu komponentu (potiskivanje) pomoću ugrađenog jednosmernog izvora, tako da se dobije talasni oblik napona kao na slici. Izmeriti parametre tog signala po istoj proceduri kao što su mereni parametri sinusnog signala. ezultate uneti u tabelu. Između parametara trougaonog signala postoje odnosi: U max T t U = 3 U = U max ef sr. (4) Pomoću preklopnika na generatoru funkcija odabrati pravougaoni talasni oblik napona, podesiti frekvenciju f = 000 Hz i amplitudu U max =0 V. Dodati jednosmernu komponentu tako da se dobije talasni oblik kao na slici. Izmeriti parametre tog signala po istoj proceduri kao što su mereni parametri sinusnog signala. ezultate uneti u tabelu 3. Između parametara pravougaonog signala postoje odnosi: U max U max = T / ts U ef = T / ts U sr t (5) s t za t s = T / U max = U ef = U sr T Izračunati grešku merenja Fos Fo G r = 00%, (6) Fo gde su F os =U ef /U sr =, faktor oblika za sinusni signal i F o faktor oblika merenog, jednostrano ispravljenog signala. EZULTATI MEENJA Trougaoni napon PAAMETA MENI INSTUMENT VŠNA VEDNOST U max [V] EFEKTIVNA VEDNOST U ef [V] SEDNJA VEDNOST U sr [V] PEIOD T [s] FEKVENCIJA f [Hz] OSCILOSKOP ANALOGNI VOLTMETA - - DIGITALNI VOLTMETA - - Greška merenja: Tabela. Parametri trougaonog signala Fos Fo G r = 00% =..., (7) Fo gde su F os =U ef /U sr =, faktor oblika za sinusni signal i F o =... faktor oblika za mereni signal. 3

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE Pravougaoni napon (duty cycle=t i /T=...) VEŽBA B.4: MEENJE PAAMETAA NAIZMENIČNIH SIGNALA PAAMETA MENI INSTUMENT VŠNA VEDNOST U max [V] EFEKTIVNA VEDNOST U ef [V] SEDNJA VEDNOST U sr [V] PEIOD T [s] FEKVENCIJA f [Hz] OSCILOSKOP ANALOGNI VOLTMETA - - DIGITALNI VOLTMETA - - Tabela. Parametri trougaonog signala Greška merenja: Fos Fo G r = 00% =..., (8) Fo gde su F os =U ef /U sr =, faktor oblika za sinusni signal i F o =... faktor oblika za mereni signal. 3. MEENJE PAAMETAA NAIZMENIČNIH SIGNALA VITUELNIM INSTUMENTIMA VITUELNIM INSTUMENTIMA ZADATAK Priključiti harmonijski, trougaoni i četverougaoni naponski signal sa generatora funkcija na sistem UMASYS. Menjati amplitudu i frekvenciju ovih signala. Proveriti funkcionalnost virtuelnih indikacionih instrumenata za efektivnu, maksimalnu i srednju vrednost (slika ). Slika. Merni sistem sa virtuelnim osciloskopom i instrumentima za merenje parametara naizmeničnih signala Napomena. U dodatku praktikuma dat je tabelarni pregled parametara signala tipičnih talasnih oblika. 4

LABOATOIJA ZA ELEKTOMETOLOGIJU PEDMET: ELEKTOMETOLOGJA LABOATOIJSKA VEŽBA B. 5 POŠIIVANJE OPSEGA I ODEĐIVANJE ULAZNE OTPONOSTI AMPEMETA I VOLTMETA

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELM VEŽBA B.5: POŠIIVANJE OPSEGA I MEENJE ULAZNE OTPONOSTI AMPEMETA I VOLTMETA CILJ VEŽBE Cilj vežbe je proširivanje mernog opsega analognog ampermetra pomoću paralelnog (šent) otpornika p, proširivanje mernog opsega voltmetra pomoću serijski spojenog otpornika (predotpornika) s, te merenje ulazne otpornosti ovih instrumenata.. POŠIIVANJE MENOG OPSEGA AMPEMETA ZADATAK Spojiti merne instrumente i pribor kao što je prikazano na slici. Paralelno sa ampermetrom (indikacionim instrumentom) A čiji je merni opseg I a = ----- ma a unutrašnja otpornost a = ----- Ω priključen je šent otpornik p radi proširivanja mernog opsega na vrednost I, tako da je: a p I = Ia a. () a + p Iz prethodne jednačine dobija se da je faktor proširenja opsega ampermetra: n I + a p = =. () Ia p Za datu otpornost šenta p = ----- Ω faktor proširenja opsega je n= -------. Kalibraciju pokazivanja α ampermetra A sa proširenim mernim opsegom provesti sa vrednostima struje 0-I max koje se mere etalonskim ampermetrom A. Jačina struje podešava se pomoću otpornika (potenciometar ili kutija sa dekadnim otpornicima), pri konstantnom naponu na laboratorijskom izvoru jednosmernog napona. Potrebna jačina struje može da se dobije i podešavanjem napona na izvoru, pri konstantnoj vrednosti koja limitira I max u kolu. ezultate merenja upisati u tabelu. MENA ŠEMA LABOATOIJSKI IZVO JEDNOSMENOG NAPONA + I a A a p AMPEMETA SA POŠIENIM OPSEGOM A I ETALONSKI AMPEMETA Slika. Proširenje mernog opsega ampermetra SPECIFIKACIJA OPEME Izvor jednosmernog napona Univerzalni instrument Indikacioni instrument Otpornik EZULTATI MEENJA INDIKACIJA α AMPEMETA A POKAZIVANJE ETALONA I [ma] Tabela. Kalibracija ampermetra sa proširenim opsegom 6

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELM VEŽBA B.5: POŠIIVANJE OPSEGA I MEENJE ULAZNE OTPONOSTI AMPEMETA I VOLTMETA. POŠIIVANJE MENOG OPSEGA VOLTMETA ZADATAK Spojiti mernu šemu kao na slici. Ampermetrom A sa osnovnim (najmanjim) mernim opsegom I a =...ma i unutrašnjom otpornošću a =...Ω može da se meri napon do U=I a a =...mv. adi proširivanja opsega merenja napona na vrednost U priključen je u seriju predotpornik (dekada otpornika) s, tako da je: U Ia =. (3) a + s Iz prethodne jednačine dobija se: = U s a = a ( ). Ia m (4) a Odrediti otpornost s tako da faktor proširenja opsega bude m=... s =... Ω Kalibrisati pokazivanje α ampermetra A za vrednosti proširenog opsega 0-U. ezultate merenja upisati u tabelu. MENA ŠEMA LABOATOIJSKI IZVO JEDNOSMENOG NAPONA + V ETALONSKI VOLTMETA U I a s A VOLTMETA SA POŠIENIM OPSEGOM Slika. Merna šema EZULTATI MEENJA INDIKACIJA AMPEMETA A α POKAZIVANJE ETALONA U [V] Tabela. Kalibracija ampermetra sa proširenim opsegom 7

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELM VEŽBA B.5: POŠIIVANJE OPSEGA I MEENJE ULAZNE OTPONOSTI AMPEMETA I VOLTMETA 3. ODEĐIVANJE ULAZNE OTPONOSTI ZADATAK Priključiti voltmetar kao na slici 3. Kada je prekidač u položaju izmeriti napon: I V = U = U. (5) Zatim izmeriti isti napon kada je prekidač u položaju : I ( + ) V p p U + V = U = U + I V p V = (6) Iz jednačina (5) i (6) dobija se da je ulazna otpornost voltmetra: U V = p (7) U U ZADATAK Priključiti ampermetar na strujni izvor kao na slici 4. Iz jednakosti napona A I = + A I A A (8) dobija se da je ulazna (unutrašnja) otpornost ampermetra: A I I A =. (9) I A MENA ŠEMA. MENA ŠEMA p 0 V A I A. <00 Ω Slika 4. Merenje ulazne otpornosti ampermetra I U Slika 3. Merenje ulazne otpornosti voltmetra EZULTATI MEENJA U =... U p =... =... EZULTATI MEENJA I =... I A =... =... I I A A = = IA... V = p U U U =... 8

LABOATOIJA ZA ELEKTOMETOLOGIJU PEDMET: ELEKTOMETOLOGJA LABOATOIJSKA VEŽBA B. 6 BAŽDAENJE INSTUMENATA

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.6: BAŽDAENJE INSTUMENATA CILJ VEŽBE Cilj vežbe je baždarenje analognih indikacionih instrumenata pomoću tačnijih digitalnih, računanje apsolutnih i relativnih grešaka glavnih marki, određivanje linearnosti i histerezisa instrumenta, te crtanje baždarnih dijagrama.. BAŽDAENJE VOLTMETA ZADATAK Spojiti mernu šemu kao na slici. Uporediti vrednost glavnih marki na području 0-5 V analognog voltmetra U sa pokazivanjem digitalnog voltmetra U d. ezultate merenja upisati u tabelu. Nacrtati baždarni dijagram U d =f (U) i dijagram greške ΔU=f (U) na slici i 3. Uzimajući da su vrednosti očitane na digitalnom voltmetru tačne, izračunati u svim mernim tačkama apsolutnu i relativnu grešku. Odrediti linearnost i histerezis. Odrediti statičku karakteristiku baždarenog instrumenta kao terminalni pravac koji prolazi kroz rajnje tačke (y min, x min ) i (y max, x max ): y y y ( x x ) max min = 0, gde su x=u i y=u d. xmax xmin MENA ŠEMA LABOATOIJSKI IZVO JEDNOSMENOG NAPONA U U d Slika. Merna šema SPECIFIKACIJA MENE OPEME Laboratorijski izvor jednosmernog napona Univerzalni merni instrument, baždareni instrument Digitalni multimetar, baždarni instrument 30

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE EZULTATI MEENJA VEŽBA B.6: BAŽDAENJE INSTUMENATA U [V] 0,5 3 4,5 6 7,5 9 0,5 3,5 5 U d [V] ΔU [V] G [%] U [V] ΔU [V] G [%] Tabela. ezultati merenja U, baždarene marke, pokazivanje analognog voltmetra 0-U max U d, pokazivanje digitalnog voltmetra pri povećanju merenog napona 0-U max ΔU=U-U d, apsolutna greška pri porastu napona od 0 do U max G=( ΔU/U max ) 00%, relativna greška pri povećanju merenog napona U d, pokazivanje digitalnog voltmetra pri smanjenju merenog napona U max -0 ΔU, apsolutna greška pri smanjenju napona od U max do 0 G=( ΔU/U max ) 00%, relativna greška pri smanjenju merenog napona LINEANOST U Ud max L = 00% =.. U max HISTEEZIS H Ud Ud = max 00% =... U max TEMINALNI PAVAC Početna tačka (y min, x min )= (U min, U dmin )= Krajnja tačka (y max, x max )=(U max, U dmax )= Jednačina pravca y = f( x) Jednačina pravca Ud = f( U) ymax y U min dmax Udmin y = ( x x0) Ud = ( U U0) =... xmax xmin Umax Umin 3

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE BAŽDANI DIJAGAM VEŽBA B.6: BAŽDAENJE INSTUMENATA U d U Slika. Baždarni dijagram voltmetra ΔU d U Slika 3. Dijagram greške baždarenog voltmetra 3

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE. BAŽDAENJE AMPEMETA ZADATAK Spojiti mernu šemu kao na slici 4. VEŽBA B.6: BAŽDAENJE INSTUMENATA Uporediti vrednost glavnih marki analognog ampermetra I na području 0-50 ma sa pokazivanjem digitalnog ampermetra I d. ezultate merenja upisati u tabelu. Nacrtati baždarni dijagram I d =f(i) dijagram greške ΔI=f(I) na slici 5. Uzimajući da su vrednosti očitane na digitalnom ampermetru tačne, izračunati u svim mernim tačkama apsolutnu i relativnu grešku. Odrediti linearnost i histerezis. Odrediti statičku karakteristiku baždarenog instrumenta kao terminalni pravac koji prolazi krajnje tačke (y min,x min ) i (y max,x max ): ymax ymin y = ( x x0 ), gde su x=i i y=i d. x x max min Izračunati maksimalnu struju I max [ma] pri nominalnoj snazi disipacije P n [W] na otporniku =...Ω (<00 Ω). MENA ŠEMA LABOATOIJSKI IZVO JEDNOSMENOG NAPONA A A d Slika 4. Merna šema EZULTATI MEENJA I [ma] 0 5 0 5 0 5 30 35 40 45 50 I d [ma] ΔI [ma] G [%] I d [ma] ΔI [ma] G [%] Tabela. ezultati merenja I, baždarene marke, pokazivanje analognog ampermetra 0-I max I d, pokazivanje digitalnog ampermetra pri povećanju merene struje 0-I max ΔI=I-I d, apsolutna greška pri porastu struje od 0 do I max G=( ΔI/I max ) 00%, relativna greška pri povećanju merene struje I d, pokazivanje digitalnog ampermetra pri smanjenju merene struje I max -0 ΔI, apsolutna greška pri smanjenju napona od I max do 0 G=( ΔI/I max ) 00%, relativna greška pri smanjenju merene struje MAKSIMALNA STUJA ZAŠTITNOG OTPONIKA P n =...W =...Ω I max =...ma 33

M.Popović: LABOATOIJSKI PAKTIKUM IZ ELEKTOMETOLOGIJE VEŽBA B.6: BAŽDAENJE INSTUMENATA LINEANOST HISTEEZIS I Id max L = 00% =.. I max H I I max = 00% =.. I max TEMINALNI PAVAC Početna tačka (y min, x min )= (I min, I dmin )= Krajnja tačka (y max, x max )= (I max, I dmax )= y y I dmax I dmin y = x x0 I d = I I x x I I max min ( ) ( ) =... max min max min 0.. ΔI d BAŽDANI DIJAGAM I d I I I I Slika 4. Baždarni dijagram ampermetra i dijagram greške 34

LABOATOIJA ZA ELEKTOMETOLOGIJU PEDMET: ELEKTOMETOLOGJA LABOATOIJSKA VEŽBA B.7 GADNJA I BAŽDAENJE VOLTMETA ZA MEENJE NAIZMENIČNOG NAPONA

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELM VEŽBA B.7: GADNJA I BAŽDAENJE VOLTMETA ZA MEENJE NAIZMENIČNOG NAPONA CILJ VEŽBE Cilj vežbe je gradnja i baždarenje analognog voltmetra za merenje naizmeničnog napona. Kao osnova za gradnju voltmetra služi ampermetar jednosmerne struje (instrument sa pokretnim kalemom) i ispravljač sa jednostranim i dvostranim ispravljanjem. VOLTMETA NA BAZI AMPEMETA I JEDNOSTANOG ISPAVLJAČA ZADATAK Spojiti merne instrumente i elemente kao što je prikazano na slici. Otpornik kojim se ograničava jačina struje u kolu u konkretnoj izvedbi može se izostaviti jer je struja iz generatora funkcija mala. Menjati sinusni izlaz od 0 V do 4 Vpp na generatoru funkcija, tako da indikacija α baždarenog instrumenta (miliampermetra) budu glavne marke 0, 0,, 0,...,. Napon se čita na etalonskom voltmetru (digitalni multimetar MAXCOM MAX-60 sa 3 ½ digita). ezultate uneti u tabelu i prikazati ih u obliku baždarnog dijagrama U(α) na slici. Zbog postojanja praga provođenja diode U p, indikacija α će biti 0 sve dok je ulazni napon U<U p. Odrediti U p. Osciloskopom snimiti talasne oblike napona na etalonskom i baždarenom instrumentu za vrednost napona 4 Vpp. Talasne oblike nacrtati na slici 3. MENA ŠEMA N400 GENEATO FUNKCIJA ETALONSKI VOLTMETA ma Slika. Merna šema voltmetra na bazi ampermetra i jednostranog ispravljača BAŽDAENI VOLTMETA SPECIFIKACIJA OPEME Generator funkcija Indikacioni merni instrument Digitalni multimetar Osciloskop EZULTATI MEENJA POKAZIVANJE ETALONSKOG VOLTMETA U [V] INDIKACIJA BAŽDAENOG VOLTMETA α Tabela. ezultati baždarenja 36

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELM VEŽBA B.7: GADNJA I BAŽDAENJE VOLTMETA ZA MEENJE NAIZMENIČNOG NAPONA BAŽDANI DIJAGAM U [V] Slika. Dijagram baždarenja Slika 3. Talasni oblici merenog napona i napona na baždarenom instrumentu 37

M.Popović: PAKTIKUM IZ ELM VEŽBA B.7: GADNJA I BAŽDAENJE VOLTMETA ZA MEENJE NAIZMENIČNOG NAPONA. VOLTMETA NA BAZI AMPEMETA I DVOSTANOG ISPAVLJAČA ZADATAK Spojiti merne instrumente i elemente kao što je prikazano na slici 4. Otpornik kojim se ograničava jačina struje u kolu u konkretnoj izvedbi može se izostaviti jer je struja iz generatora funkcija mala. Menjati sinusni izlaz od 0 V do 4 V pp na generatoru funkcija, tako da indikacija α baždarenog instrumenta (miliampermetra) budu glavne marke 0, 0,, 0,...,. Napon se čita na digitalnom voltmetru MAXCOM MX-60 sa 3 ½ digita, koji se u ovom merenju tretira kao etalonski instrument. ezultate uneti u tabelu i prikazati ih u obliku baždarnog dijagrama U(α) na slici. Osciloskopom snimiti talasne oblike napona na etalonskom i baždarenom instrumentu za vrednost napona 4 V pp. Talasne oblike nacrtati na slici 5. MENA ŠEMA. D 3 D GENEATO FUNKCIJA ETALONSKI VOLTMETA ma D 4. D BAŽDAENI VOLTMETA Slika 4. Baždarenje voltmetra na bazi ampermetra i dvostranog ispravljača EZULTATI MEENJA POKAZIVANJE ETALONSKOG VOLTMETA U [V] INDIKACIJA BAŽDAENOG VOLTMETA α Tabela. ezultati baždarenja Slika 4. Talasni oblici merenog napona i napona na baždarenom instrumentu 38