background image

Akademia Górniczo-Hutnicza 

im. St. Staszica 

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki 

 

SPRAWOZDANIE 

 

M6 – Zasilacz elektroniczny i wzmacniacz operacyjny 

 

Grupa dziekanatowa: E1 (13)  

Grupa laboratoryjna: C 

Data wykonania ćwiczenia: 18.05.2015r. 

Prowadzący zajęcia: mgr Henryk Krawiec 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kraków, 24 maja 2015 r. 

Wykonawcy 

------------------------ 

------------------------  

------------------------

 

------------------------ 

------------------------  

------------------------

 

------------------------ 

 

background image

6.1 Zasilacz elektroniczny 

Mostek Gretza (zwany także mostkiem prostowniczym) to układ czterech diod połączonych 
w  sposób  w  specyficzny  układ  prostujący  prąd  przy  wykorzystaniu  obu  połówek  napięcia 
przemiennego  (prostownik  dwupołówkowy).  W  układzie  takim  niezależnie  od  kierunku 
przepływu prądu na wejściu prąd na wyjściu płynie zawsze w tę samą stronę. W określonej 
chwili dwie z tych diod pracują przy polaryzacji w kierunku przewodzenia, a dwie w kierunku 
zaporowym;  przy  zmianie  kierunku  prądu  wejściowego  te  pary  zamieniają  się  rolami. 
Pokazany na poniższym rysunku: 

 

Rys. 6.1. Układ mostka Gretza 

Na rysunku 6.1 pokazano dodatkowo rezystor R służący jako obciążenie mostka Gretza. 

 

Rys. 6.2. Przepływ prądu dla dodatniej połówki przebiegu wejściowego. Przewodzą diody D1 i D4. 

background image

 

Rys. 6.3. Przepływ prądu dla ujemnej połówki przebiegu wejściowego. W tym przypadku przewodzą diody D2 i 

D3 

Na  rysunku  6.5.  przedstawiono  na  ekranie  oscyloskopu  napięcie  sinusoidalnie  zmienne  po 
przejściu przez mostek Gretza. 

 

Rys. 6.4: Układ zasilacza elektronicznego badanego w laboratorium 

 

Za  pomocą  oscyloskopu  wykonaliśmy  pomiary  napięć:  maksymalnego  wyprostowanego, 
średniego wyprostowanego (metodą trapezu) i wstecznego dla tego układu. 

background image

 

Rys. 6.5. Napięcie po przejściu przez mostek Gretza 

Wartość maksymalna napięcia wyprostowanego: 𝑈

𝑚𝑎𝑥

= 11𝑉 

Wartość średnia napięcia wyprostowanego: 𝑈

ś𝑟

=

(5𝑡+1,5𝑡)∙11𝑉

2∙5𝑡

= 7,15𝑉

 

 

Rys. 6.6. Napięcie wsteczne na oscyloskopie 

Wartość maksymalna napięcia wstecznego: 𝑈

max 𝑤𝑠𝑡𝑒𝑐𝑧𝑛𝑒

= 11𝑉

 

 

Rys. 6.7. Obserwacja składowej zmiennej napięcia zasilacza za pomocą oscyloskopu 

5t 

1,5t 

11V 

11V 

background image

Charakterystyka stabilizatorów

  

Stabilizator  napięcia  stałego  to  układ  elektryczny  dostarczający  do  odbiornika  napięcie  o 
stałej wartości. W zasilaczach wyróżniamy dwa rodzaje stabilizatorów: 

a)  parametryczne  -  wykorzystują  nieliniowe  charakterystyki  napięciowo  -  prądowe 
elementów  użytych  do  budowy  stabilizatora.  Najczęściej  wykorzystywanym  elementem 
stabilizującym jest dioda Zenera.  

b)  kompensacyjne  -  porównują  napięcie  stabilizowane  ze  wzorcowym  i  w  przypadku  ich 
różnicy tak  działają  na element  sterujący, że  kompensuje on zmiany  napięcia  wyjściowego. 
Obecnie  stabilizatory  kompensacyjne  budowane  są  jako  układy,  w  których  skład  wchodzi 
wiele elementów połączonych w oparciu o złożony schemat wewnętrzny. 

 

4,2 

1,6 

4,5 

3,6 

1,2 

mA 

44 

62 

66 

54 

12 

51 

70 

Stabilizator parametryczny 

 

 

Pomiar dla napięcia 4,5V odrzucony jako błąd gruby. 

𝑅

𝑤𝑒𝑤

=

∆𝑈

∆𝐼

=

𝑈

𝑚𝑎𝑥

− 𝑈

𝑚𝑖𝑛

𝐼

𝑚𝑖𝑛

− 𝐼

𝑚𝑎𝑥

=

4,2𝑉 − 1,2𝑉

0,044𝐴 − 0,070𝐴

= −115,38Ω 

 

 

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

U

w

yj

 [V]

 

I

wyj

 [mA] 

Charakterystyka prądowo-napięciowa stabilizatora 

parametrycznego 

background image

 

 

 

 

 

Pomiar dla napięcia 3,6V odrzucony jako błąd gruby. 

𝑅

𝑤𝑒𝑤

=

∆𝑈

∆𝐼

=

𝑈

𝑚𝑎𝑥

− 𝑈

𝑚𝑖𝑛

𝐼

𝑚𝑖𝑛

− 𝐼

𝑚𝑎𝑥

=

4,42𝑉 − 3,8𝑉
0,04𝐴 − 0,7𝐴

= −0,93Ω 

 

6.2 Wzmacniacz operacyjny 

Wzmacniacz  operacyjny  to  wielostopniowy,  różnicowy  wzmacniacz  prądu  stałego, 
charakteryzujący  się  bardzo  dużym  różnicowym  wzmocnieniem  napięciowym.  Zwykle  służy 
on podobnie jak inne wzmacniacze do wzmocnienia napięcia czy też mocy, różni się  jednak 
od  zwykłych  wzmacniaczy  tym,  że  w  przeciwieństwie  do  nich  sposób  jego  działania  zależy 
głównie od zastosowanego zewnętrznego obwodu. 

 

Rys. 6.8. Układ w laboratorium do badania wzmocnienia wzmacniacza 

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

U

w

yj

 [V]

 

I

wyj

 [A] 

Charakterystyka prądowo-napięciowa stabilizatora 

kompensacyjnego 

4,2 

3,8 

3,6 

4,4 

4,42 

4,39 

0,024 

0,5 

0,7 

0,7 

0,04 

0,06 

0,12 

Stabilizator kompensacyjny 

background image

 

Rys. 6.9. Obraz z oscyloskopu do oczytu napięć wejścia i wyjścia (w tym wypadku dla R

1

 

𝐑

𝟏

= 𝟏𝟎𝐤Ω

 

𝐑

𝟐

= 𝟓𝟎𝐤Ω 

𝐑

𝟑

= 𝟏𝟎𝟎𝐤Ω 

𝐔

𝐰𝐞

 

±1V 

± 1V 

±1V 

𝐔

𝐰𝐲

 

∓2V 

∓10V 

∓15V 

𝐔

𝐰𝐲

𝐔

𝐰𝐞

 

10 

15 

 

Wbrew  przewidywaniom,  przy zastosowaniu opornika  R

3

 𝑈

𝑤𝑦

≠ 30𝑉. Wynika  to  z  tego,  że 

napięcie wyjścia nie może być wyższe od napięcia zasilania. 

 

Rys. 6.10. Wzmacniacz operacyjny w układzie sumacyjnym 

 

𝑈

𝑤𝑦

= −𝑅

3

(

𝐸

1

𝑅

1

+

𝐸

2

𝑅

2

E

1

=-2V;  

E

2

=1V;   

R

1

=5000V; 

R

2

=1000V; 

R

3

=10000V; 

𝑈

𝑤𝑦

= −10000 (

−2

5000

+

1

1000

) = −6𝑉 

 

Odczyt woltomierza: -6,008V 

+1V 

-2V 

background image

Zmierzona  wartość  sumacyjnej  pracy  wzmacniacza  wynosi  −6,008𝑉  zaś  obliczona  −6𝑉. 
Różnica  ta  wynika  ze  strat  powodowanych  rezystancją  przewodów  oraz  niepewności 
pomiarowych. 

PLC 

PLC  (Programowalny  Sterownik  Logiczny) (

ang.

 Programmable  Logic  Controller)  – 

uniwersalne urządzenie mikroprocesorowe przeznaczone do sterowania pracą maszyny lub 
urządzenia  technologicznego.  Sterownik  PLC  musi  zostać  dopasowany  do  określonego 
obiektu  sterowania  poprzez  wprowadzenie  do  jego  pamięci  żądanego 

algorytmu

  działania 

obiektu.  Cechą  charakterystyczną  sterowników  PLC  odróżniającą  ten  sterownik  od  innych 
sterowników  komputerowych  jest  cykliczny  obieg  pamięci  programu.  Algorytm  jest 
zapisywany w dedykowanym sterownikowi języku programowania. 

Cykl pracy sterownika można zapisać krokowo: 

1.  Autodiagnostyka 

2.  Odczyt wejść 

3.  Wykonanie programu 

4.  Zadania komunikacyjne 

5.  Ustawienia wyjść 

 

Sterownik nie posiada jak procesor linii wejścia/wyjścia tylko określoną liczbę wejść i wyjść. 
W procesorach można definiować czy linia ma być wejściem czy wyjściem – w sterownikach 
PLC nie.