Politechnika Lubelska

LABORATRIUM METROLOGII

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI

Imię i nazwisko	Grupa	Data	Ocena:
Sobcik	ED 4.4

ĆWICZENIE NR LV4

Pomiary napięć, prądów, rezystancji i mocy w obwodach prądu stałego.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z problematyką pomiaru napięć, prądów, rezystancji i mocy w obwodach prądu stałego z wykorzystaniem karty przetwornika analogowo-cyfrowego i specjalizowanego oprogramowania w środowisku LabView.

Układ pomiarowy:

Fragment obliczający wartość rezystancji i mocy na podstawie pojedynczych wyników pomiarów.

Tabela1.

Typ karty pomiarowej: NI PCI-6221 (37-PIN)

Producent: Phoenix

Parametry toru pomiaru napięcia Ux
Zakres pomiarowy	Gain Error (błąd wzmocnienia)	Offset Error (błąd zera)	Noise (szumy)	Rezystancja wejściowa	Napięcie graniczne
V	ppm	Ppm	µVRMS	Ω	V
-10/10	75	20	244	1k	11

Parametry toru pomiaru prądu Ix
Zakres pomiarowy	Gain Error (błąd wzmocnienia)	Offset Error (błąd zera)	Noise (szumy)	Rezystancja wejściowa	Napięcie graniczne
V	ppm	ppm	µVRMS	Ω	V
-0,2/0,2	135	80	13	1k	11

Pozostałe parametry układu pomiarowego
Rezystancja bocznika	Klasa dokładności bocznika RN	Liczba pomiarów do uśrednienia w serii n	Współczynnik rozszerzenia k	Konfiguracja wejść karty pomiarowej
Ω	%	-	-	-
0,1	0,01	100	3	Differeantial

Tabela2.

Parametry rezystora mierzonego Rx Rezystancja znamionowa: 27Ω Tolerancja rezystancji: 0,1 Ω Dopuszczalna moc: 5W
LP.	Surowe wyniki pomiarów
		Wyniki pomiaru napięcia Ux		Wyniki pomiaru prądu Ix		Wyniki pomiaru rezystancji Rx		Wyniki pomiaru mocy P
		Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U
-	V	V	A	A	Ω	Ω	W	W
1	1,00052	0,000615	0,0395204	0,0004867	25,3166	0,312	0,039541	0,000616
2	2,00503	0,0007461	0,0776784	0,0004792	25,812	0,0800	0,155748	0,00150
3	3,0087	0,0008751	0,115812	0,0005024	25,9792	0,0382	0,348443	0,00263
4	4,00069	0,001001	0,153409	0,0005009	26,0786	0,0223	0,61374	0,00401
5	5,0063	0,0011288	0,191485	0,000515	26,1446	0,0152	0,958631	0,00565
6	6,00969	0,0012589	0,229352	0,0005274	26,2029	0,0114	1,37834	0,00757
7	7,00458	0,0013893	0,266732	0,000518	26,2607	0,00895	1,86835	0,00973
8	8,0046	0,0015191	0,304261	0,0005123	26,321	0,00745	2,43666	0,0122
9	8,99978	0,0016473	0,34132	0,0005182	26,3676	0,00656	3,07181	0,0148
10	9,95637	0,0017713	0,376918	0,000531	26,4152	0,00600	3,75273	0,0176
Rezystancja graniczna Rgr: 10 Błąd metody technicznej: -2,64152%
Nazwa pliku z zapisanym wykresem: 1.jpg

Niepewność pomiaru rezystancji:

dla 1 pomiaru:

Niepewność pomiaru mocy P:

dla 1 pomiaru:

WYKRES 1.JPEG:

Tabela 3.

Współczynnik rozszerzenia k: 3
LP.	Wartości poprawione zaokrąglone
		Wyniki pomiaru napięcia Ux		Wyniki pomiaru prądu Ix		Wyniki pomiaru rezystancji Rx		Wyniki pomiaru mocy P
		Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U
-	V	V	A	A	Ω	Ω	W	W
1	1,0006	0,0007	0,0395	0,0005	25,32	0,32	0,0396	0,0007
2	2,005	0,0008	0,0777	0,0005	25,81	0,08	0,1557	0,0016
3	3,0087	0,0009	0,1158	0,0006	25,98	0,04	0,348	0,003
4	4,0007	0,0011	0,1534	0,0006	26,079	0,023	0,6137	0,0041
5	5,0063	0,0012	0,1915	0,0006	26,145	0,016	0,959	0,006
6	6,0097	0,0013	0,2294	0,0006	26,203	0,012	1,378	0,008
7	7,0046	0,0014	0,2667	0,0006	26,261	0,009	1,87	0,01
8	8,0046	0,0016	0,3043	0,0006	26,321	0,008	2,437	0,013
9	8,9998	0,0017	0,3413	0,0006	26,368	0,007	3,072	0,015
10	9,956	0,002	0,3769	0,0006	26,416	0,007	3,76	0,02

Tabela 4.

Parametry badanej żarówki Napięcie znamionowe: 12V Prąd znamionowy (obliczony): 0,83 Moc znamionowa: 10 W Rezystancja znamionowa (obliczona):14,5
LP.		Surowe wyniki pomiarów
				Wyniki pomiaru napięcia Ux		Wyniki pomiaru prądu Ix		Wyniki pomiaru rezystancji Rx		Wyniki pomiaru mocy P
				Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U
-		V	V	A	A	Ω	Ω	W	W
1	1,00865		0,000617251	0,122038	0,000481189	8,26507	0,0327	0,12393	0,000625
2		2,0045	0,000744951	0,149879	0,000499363	13,3742	0,0228	0,300432	0,00150
3		3,00297	0,000872307	0,178091	0,00048057	16,862	0,0159	0,534802	0,00262
4		4,00539	0,00100174	0,204317	0,000492454	19,6038	0,0128	0,818369	0,00401
5		5,00468	0,00113185	0,228899	0,000507541	21,8642	0,0109	1,14557	0,00567
6		6,00086	0,00126161	0,25288	0,00048152	23,7301	0,00903	1,5175	0,00757
7		7,00112	0,00138887	0,276463	0,00050452	25,3239	0,00830	1,93555	0,00972
8		8,00041	0,00151871	0,299177	0,000520117	26,7414	0,00772	2,39354	0,0122
9		9,00038	0,00164693	0,321753	0,000503723	27,973	0,00706	2,8959	0,0148
10		9,96194	0,00177146	0,344011	0,000502846	28,9582	0,00668	3,42702	0,0176
Rezystancja graniczna Rgr: 10 Błąd metody technicznej:
Nazwa pliku z zapisanym wykresem: 2.jpeg

Niepewność pomiaru rezystancji:

dla 1 pomiaru:

Niepewność pomiaru mocy P:

dla 1 pomiaru:

WYKRES 2.JPEG:

Tabela 5.

Współczynnik rozszerzenia k: 3
LP.	Wartości poprawione zaokrąglone
		Wyniki pomiaru napięcia Ux		Wyniki pomiaru prądu Ix		Wyniki pomiaru rezystancji Rx		Wyniki pomiaru mocy P
		Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U	Wartość średnia	Niepewność rozszerzona U
-	V	V	A	A	Ω	Ω	W	W
1	1,00865	0,0007	0,122	0,0005	8,266	0,033	0,1239	0,0007
2	2,0045	0,0008	0,1499	0,0005	13,374	0,023	0,3004	0,0016
3	3,00297	0,0009	0,1781	0,0005	16,862	0,016	0,535	0,003
4	4,00539	0,0011	0,204	0,0005	19,604	0,013	0,8184	0,0041
5	5,00468	0,0011	0,2289	0,0006	21,864	0,011	1,146	0,006
6	6,00086	0,0013	0,2529	0,0005	23,73	0,01	1,518	0,008
7	7,00112	0,0014	0,2765	0,0006	25,324	0,009	1,94	0,01
8	8,00041	0,0015	0,2992	0,0006	26,741	0,008	2,394	0,013
9	9,00038	0,0016	0,3218	0,0006	27,973	0,008	2,896	0,015
10	9,96194	0,002	0,344	0,0006	28,958	0,007	3,43	0,02
11		-		-		-		-

Zależność rezystancji od temperatury:

Po przekształceniu w celu uzyskania wzoru na temperaturę t włokna:

Dla wolframu temperaturowy współczynnik rezystancji:

Temperatura zimnego włókna:

Rezystancja zimnego włókna:

Jako, że TWR powinno się podawać w Kelwinach zamieniamy
:

Obliczenia:

Co zgadza się z naszym założeniem
.

Co także zgadza się z założeniem.

Temperatury włókna żarówki obliczone metodą proporcji dla kolejnych rezystancji z tabeli 5 (przykładowe obliczenia):

Dla 10 pomiaru R=28,958Ω

Dla 5 pomiaru R=21,864Ω

Teraz metodą proporcji obliczyłem temperatury dla poszczególnych rezystancji z tabelki5.

		R(t)	t
obliczone z proporcji	Tc+273,15	Ω
20	293,150	8,266	293,150	20,000
32,359	305,509	8,736	317,868	44,718
40,798	313,948	9,057	334,747	61,597
47,433	320,583	9,309	348,016	74,866
52,901	326,051	9,517	358,952	85,802
57,416	330,566	9,689	367,982	94,832
61,273	334,423	9,835	375,695	102,545
64,701	337,851	9,966	382,552	109,402
67,682	340,832	10,079	388,514	115,364
70,065	343,215	10,170	393,281	120,131

Wykres obrazujący zależność temperatury włokna żarówki t od napięcia panującego na żarówce.

Stąd płynie prosty wniosek, im większe przyłożone napięcie tym większa temperatura włókna żarówki.

---