background image

POLITECHNIKA RZESZOWSKA ii2012 

 

 

Katedra Podstaw Elektroniki 

 

PRZYRZĄDY POMIAROWE I PODSTAWY MIERNICTWA W 

LABORATORIUM ELEKTRONICZNYM 

 

Celem ćwiczenia jest: 

 

praktyczne  poznanie  podstawowych  przyrządów  pomiarowych  dostępnych  w 
laboratorium elektroniczny oraz wykonanie wybranych pomiarów elektronicznych 

 

pomiar  i  poznanie  właściwości  podstawowych  elektronicznych  elementów  biernych 
(rezystorów, kondensatorów, elementów nieliniowych). 

 

A)

 

Zagadnienia ogólne do samodzielnego zapoznania się przed zajęciami 

 

 

Wstępne  zapoznanie  się  z  instrukcjami  obsługi  przyrządów  wykorzystywanych  w 
laboratorium elektronicznym. 

 

Przygotowanie schematów pomiarowych. 

 

Ustalenie  zasad  stosowania  układów:  poprawnie  mierzonego  prądu  i  poprawnie  mierzonego 
napięcia. 

 

Definicje  podstawowych  wielkości  elektrycznych  i  ich  jednostki  (uwzględniając  również 
stosowane  przedrostki  –  mnożniki):  napięcia,  prądu,  rezystancji,  pojemności,  indukcyjności, 
energii elektrycznej, mocy elektrycznej (w układzie SI). 

 

Moc  admisyjna  (maksymalna)  elementów  elektronicznych  (np.  rezystora  i  termistora)  i  jej 
wykorzystanie podczas pomiaru charakterystyk statycznych. 

 

Podstawowe linowe i nieliniowe elementy elektroniczne oraz ich najważniejsze właściwości i 
zastosowania. 

 

Skala liniowa i logarytmiczna na wykresach charakterystyk wielkości fizycznych. 

 

Przed  zajęciami  przygotować  wstępną  wersje  protokołu  zawierającą  np.  kolejne  etapy 
pomiarów,  tabele pomiarowe itp. 

 
 

B)

 

Pomiary 

 

UWAGA:  PODCZAS 

POMIARÓW 

NALEŻY 

BEZWZGLĘDNIE 

PRZESTRZEGAĆ 

BEZPIECZNYCH  WARUNKÓW  POMIARÓW,  UWZGLĘDNIAJĄC  PARAMETRY 
DOPUSZCZALNE 

POSZCZEGÓLNYCH 

MIERNIKÓW 

ORAZ 

MIERZONYCH 

ELEMENTÓW! 

 

1.

 

Na  podstawie  wyglądu  paneli  czołowych  określić  możliwości  pomiarowe  i  regulacyjne 
wybranych  urządzeń.  Zwrócić  uwagę  na:  opis  słowny,  znaki  graficzne,  symbole,  kolorystykę; 
zastosowane  do  wyrażenia  istotnych  informacji  o  możliwościach  pomiarowych  i  regulacyjnych 
danego  urządzenia.  Ustalić  sposób  połączenia  miernika  z  układem  pomiarowym  –  rodzaj 
stosowanych przewodów pomiarowych. 

2.

 

Ustalić  jakie  i  w  jakich  zakresach  są  mierzone  wielkości  fizyczne  przez  wykorzystywany  w 
laboratorium multimetr. 

3.

 

Jakie  wartości  są  wskazywane  przez  multimetr  przy  braku  podłączenia  wielkości  mierzonej  do 
zacisków wejściowych przy  wyborze określonej funkcji? Odpowiedź uzasadnić w opracowaniu 
wyników (pkt. 2C). 

4.

 

Wykorzystując dostępne w laboratorium przyrządy pomiarowe dokonać pomiaru: 
a)

 

rezystancji 5-u rezystorów; 

b)

 

pojemności 5-u kondensatorów; 

c)

 

charakterystyki  prądowo-napięciowej  I=f(U)  wybranego  rezystora  w  co  najmniej  dziesięciu 
punktach pomiarowych w bezpiecznym dla niego obszarze pracy, 

d)

 

charakterystyki  prądowo-napięciowej  I=f(U)  termistora  lub  warystora  w  co  najmniej 
dziesięciu punktach pomiarowych w bezpiecznym dla niego obszarze pracy. 

5.

 

Odczytać  oraz  zanotować  oznaczenia  i  kody  umieszczone  na  mierzonych  rezystorach  i 
kondensatorach. 

background image

POLITECHNIKA RZESZOWSKA ii2012 

 

 

Katedra Podstaw Elektroniki 

 

6.

 

Stosując  generator,  multimetr,  oscyloskop  dwukanałowy  i  częstotliwościomierz  dokonać 
porównawczych pomiarów: 

 

częstotliwości, 

 

napięcia międzyszczytowego, 

 

napięcia skutecznego, 

 

amplitudy, 

dla  kilku  sygnałów  o  różnym  kształcie  (sinusoida,  prostokąt,  trójkąt),  częstotliwości  i 
amplitudzie.  Dokonać  przemyślanego  wyboru  rodzajów  i  parametrów  sygnałów  uwzględniając 
właściwości  regulacyjne,  pomiarowe  i  możliwości  obserwacji  (np.  ustalić  dolną  częstotliwość 
graniczną obserwowanego sygnału na oscyloskopie). 

 

C)

 

Opracowanie i analiza wyników 

 

1.

 

Zapoznać  się  z  dokumentacją  techniczną,  instrukcją  obsługi  lub  innymi  materiałami 
opisującymi dane urządzenie. Ustalić parametry techniczne, a szczególnie wartości minimalne, 
maksymalne, czułość na poszczególnych zakresach i wartości dopuszczalne (krytyczne). Na tej 
podstawie uzupełnić i porównać informacje o przyrządach uzyskane w pkt. B1. 

2.

 

Jakie posiadają i jak działają zabezpieczenia w wykorzystywanych przyrządach? 

3.

 

Ustalić  jakie  są  minimalne  i  maksymalne  wartości  mierzone  przez  oscyloskop  na 
poszczególnych zakresach? 

4.

 

Ustalić  funkcje  regulacyjne  poszczególnych  przełączników  i  podstawowe  zasady  obsługi 
oscyloskopu analogowego i cyfrowego. 

5.

 

Jakie są rodzaje sygnałów uzyskiwane z generatora. Jakie są minimalne i maksymalne wartości 
częstotliwości i amplitudy? Co to jest i jak dokonuje się regulacji składowej stałej sygnałów w 
generatorze. 

6.

 

Jakie  są  uwarunkowania  (ograniczenia  i  błędy)  pomiaru  rezystancji  metodą  techniczną  w 
układzie: 

 

poprawnie mierzonego prądu, 

 

poprawnie mierzonego napięcia. 

 
7.

 

Na  czym  polega,  jak  jest  realizowana  i  jakie  osiągamy  korzyści  stosując  czteropunktową 
metodę pomiaru rezystancji (multimetr Agilent 34401A). 

8.

 

Jakie są tolerancje i typoszeregi „E” produkowanych rezystorów i kondensatorów? 

9.

 

Jakie  są  podstawowe  rodzaje  produkowanych  i  stosowanych  rezystorów  w  układach 
elektronicznych. 

10.

 

Jakie są podstawowe rodzaje kondensatorów. Jakie zawierają materiały izolacyjne? Jakie są ich 
podstawowe  właściwości,  parametry    i  ograniczenia  w  zastosowaniach?  Porównania  dokonać 
w postaci tabeli. 

11.

 

Wyjaśnić  dlaczego  kondensatory  elektrolityczne  i  tantalowe  wymagają  zapewnienia 
odpowiedniej polaryzacji. 

12.

 

Jaka jest zasada pomiaru napięcia stałego i zmiennego w stosowanym multimetrze? 

13.

 

Narysować  zmierzone  w  pkt.  B4c  i  B4d  charakterystyki  I=f(U).  Wyznaczyć  rezystancję 
statyczną i dynamiczną mierzonych elementów w funkcji prądu. 

14.

 

Wyznaczyć  i  narysować  zależność  mocy  wydzielającej  się  w  elemencie,  od  napięcia  dla 
mierzonego rezystora i termistora. Czy badane elementy można uznać za liniowe, ewentualnie 
w jakim zakresie? 

15.

 

Jakie  są  zasady  oznaczania,  w  tym  kody  barwne,  do  określania  wartości  rezystorów  i 
kondensatorów. Uwzględnić i porównać wyniki uzyskane w pkt. B4 i B5. 

16.

 

Na  podstawie  wyników  pomiarowych  ustalić  (udowodnić)  rodzaj  badanego  termistora  (NTC, 
TPC?). 

17.

 

Przedstawić technologię rezystorów i kondensatorów SMD i zasady oznaczania ich wartości. 

18.

 

Jakim przyrządem można poprawnie mierzyć parametry czasowe sygnałów niesinusoidalnych? 

19.

 

Jak  za  pomocą  oscyloskopu  można  mierzyć  częstotliwość  sygnałów  sinusoidalnych  i 
niesinusoidalnych? Opisać metodę. 

background image

POLITECHNIKA RZESZOWSKA ii2012 

 

 

Katedra Podstaw Elektroniki 

 

20.

 

Wskazać i uwzględnić w sprawozdaniu ewentualne pomyłki i błędy pomiarowe, umieszczając 
stosowne uwagi!  

21.

 

W sprawozdaniu umieścić własne wnioski i spostrzeżenia. 

22.

 

Niezrealizowane  lub  błędnie  wykonane  punkty  pomiarowe  podczas  planowych  zajęć 
laboratoryjnych należy powtórzyć w dodatkowym, uzgodnionym terminie. 

 
 
 

D)

 

Podstawowe przyrządy pomiarowe i ich ogólna charakterystyka 

 

Do podstawowych przyrządów pomiarowych, niezbędnych w laboratorium elektronicznym należą: 

••••

 

zasilacze stabilizowane, 

••••

 

multimetry cyfrowe, 

••••

 

generatory funkcyjne, 

••••

 

oscyloskopy. 

 

1) Zasilacze stabilizowane 

Każdy  element  i  układ  elektroniczny  wymaga  odpowiedniego  zasilania  energią  elektryczną. 

Najczęściej  potrzebne  jest  napięcie  stałe  o  określonej  wartości  i  właściwej  dla  danego  elementu 
polaryzacji.  Urządzeniem,  które  takie  zasilanie  umożliwia  jest  zasilacz  stabilizowany  napięcia, 
najczęściej regulowany. Przez stabilizację należy rozumieć utrzymywanie stałej wartości napięcia, 
przy zmieniającej się wartości prądu pobieranego z zasilacza, temperatury otoczenia itp. Regulacja 
umożliwia  zaś  ustalenie  określonej  wartości  napięcia  z  danego  zakresu,  które  jest  następnie 
stabilizowane. Dodatkowo w wielu zasilaczach jest możliwość ustawienia określonego ograniczenia 
prądowego.  Zabezpiecza  to  często  elementy  lub  urządzenia  przed  uszkodzeniem.  W  niektórych 
typach urządzeń, zasilacz może wtedy pracować jako źródło prądowe. 

 

 

2) Multimetry cyfrowe 

Multimetry są to przyrządy, które poprzez odpowiedni wybór funkcji pomiarowej umożliwiają 

pomiar  wielu  wielkości  elektrycznych.  Obecnie  większość  multimetrów  produkowanych  jest  jako 
mierniki cyfrowe. Umożliwia to bezpośredni odczyt danej wartości na wyświetlaczu. Jeśli jednostki 
nie  są  automatycznie  wyświetlane  to  należy  je  ustalić  na  podstawie  położeń  właściwych 
przełączników.  Należy  ustalić  maksymalną  wartość  na  danym  zakresie  pomiarowym  i  zwrócić 
szczególną uwagę,  aby tej wartości podczas pomiarów nie przekroczyć! 

 

3) Generatory funkcyjne 

Podczas pomiarów elektronicznych często zachodzi konieczność stosowania różnych sygnałów 

(przebiegów),  zarówno  okresowych  jak  i  nieokresowych.  Takie  sygnały  można  uzyskać  z 
generatorów.  Możliwości  regulacyjne  umożliwiają  wybór  zarówno  rodzaju  sygnału  jak  i  jego 
parametrów np. częstotliwości , amplitudy, składowej stałej. 

 

4) Oscyloskopy 

Są to jedne z najbardziej uniwersalnych przyrządów pomiarowych. Pozwalają na wizualizację 

jednego  lub  wielu  sygnałów.  W  przypadku  sygnałów  okresowych  dzięki  specyficznej 
synchronizacji,  wykorzystującej  wewnętrzny  generator  podstawy  czasu  następuje  pozorne 
zatrzymanie  sygnału  na  ekranie  lampy  oscyloskopowej  (oscyloskopy  analogowe).  Dzięki 
skalibrowanemu  wzmocnieniu  możliwe  jest  określenie  zarówno  parametrów  czasowych  jak  i 
napięciowych mierzonych sygnałów. Oscyloskopy cyfrowe to najnowsza generacja oscyloskopów. 
Zastosowanie  techniki  cyfrowej  umożliwia  obserwację,  rejestrację,  zaawansowaną  obróbkę 
matematyczną  zarówno  sygnałów  periodycznych  jak  i  aperiodycznych  na  podstawie  próbek 
pobieranych  z  pierwotnego  sygnału.  Wbudowanie  odpowiednich  interfejsów  umożliwia 
bezpośrednią współpracę z systemami komputerowymi.