Marcin Kornak Wrocław 24 marca 2000

EiT

Nr.indeksu 100927

Temat:

Pomiar napięcia i prądu stałego przyrządami

analogowymi i cyfrowymi

I.Cel ćwiczenia:

Poznanie podstawowych parametrów typowych woltomierzy i amperomierzy napięcia stałego oraz wykorzystaniu ich do pomiarów w różnych obwodach. Ćwiczenie wskazuje jak parametry przyrządu i obwodu mogą wpływać na wynik pomiaru.

II. Wykaz urządzeń i przyrządów użytych przy wykonywaniu ćwiczenia:

Woltomierz analogowy

- klasa 0,5

Woltomierz cyfrowy V543

- dokladność:

• ± 0,1 % wartości mierzonej ± 4 dgt

Amperomierz analogowy

• klasa 0,5

Amperomierz cyfrowy VC-10T

- dokładność:

- 0,5% wartosci mierzonej ± 1 dgt

Omomierz cyfrowy

-dkładność:

- zakres 20, 200 mΩ: 0,2% wartosci mierzonej ± 2dgt

• zakres 2000 mΩ:0,5% wartosci mierzonej ± 2dgt

Opornik dekadowy

- klasa: 0,5

Zasilacz napięciowo-prądowy ZNP-1

II.Przebieg ćwiczenia:

1. Pomiar napięcia stałego na wyjściu zasilacza napięciowego:

a) woltomierzem analogowym

Woltomierz-analogowy
Nr.pomiaru	Zakres	Ilość dzialek	V/działke	Il. Dzialek	V	Δ V	δ U	V ± Δ V
1					[V]	[V]	%	[V]
		15	30	0,5	29	14,5	0,075	0,517	14,5 ± 0,008
		30	30	1	14,5	14,5	0,15	1,034	14,5 ± 0,15
		75	75	1	14,5	14,5	0,375	2,586	14,5 ± 0,4
		150	75	2	7,2	15	0,75	5	15,0 ± 0,8
	2	15	30	0,5	24,5	12,25	0,075	0,612	12,25 ± 0,08
		30	30	1	12,5	12,5	0,15	1,2	12,5 ± 0,15
		75	75	1	12,2	12,2	0,375	3,073	12,2 ± 0,4
		150	75	2	6,1	12,2	0,75	6,147	12,2 ± 0,8
	3	15	30	0,5	17,5	8,7	0,075	0,862	8,70 ± 0,08
		30	30	1	8,7	8,7	0,15	1,724	8,70 ± 0,15
		75	75	1	8,8	8,8	0,375	4,310	8,8 ± 0,4
		150	75	2	4,5	9	0,75	8,333	9,0 ± 0,8

ΔU- błąd bezwzgledny

ΔU = kl*zakres/100[V]

δU- błąd względny

δU = ΔU/U*100

Przykładowe obliczenia (U = 14,5)

ΔU=0,5*15/100=0,075

δU=0,075/14,5*100=0,517%

b) woltomierzem cyfrowym

Woltomierz-cyfrowy
Nr.pomiaru	Zakres	U	ΔU	δU	U ± ΔU
1		[V]	[V]	%	[V]
	20	14,250	0,018	0,126	14,250 ± 0,018
	200	14,23	0,054	0,003	14,23 ± 0,05
	2000	14,4	0,414	2,875	14,4 ± 0,4
2	20	12,114	0,016	0,132	12,114 ± 0,016
	200	12,10	0,052	0,429	12,10 ± 0,05
	2000	12,3	0,412	3,349	12,3 ± 0,4
3	20	8,610	0,012	0,139	8,610 ± 0,012
	200	8,59	0,048	0,558	8,59 ± 0,05
	2000	8,9	0,408	4,584	8,9 ± 0,4

ΔU- błąd bezwzgledny

ΔU = 0,1 % U + 4dgt

δU- błąd względny

δU = ΔU/U*100

Przykładowe obliczenia (U = 14,250)

ΔU = 0,001*14,250+4*0,001=0,018[V]

δU = ΔU/U*100 % = 0,126 %

2.Pomiar natezenia pradu

a) amperomierzem analogowym

Amperomierz-analogowy
Nr.pomiaru	Zakres	Il.dzialek	V/dzialke	Il.dzialek	U	ΔU	δU	U ± ΔU
						[mA]	[mA]	[mA]	[mA]
	1	30	30	1	15,8	15,8	0,15	0,949	15,8 ± 0,15
		75	75	1	15,9	15,9	0,375	2,538	15,9 ± 0,4
		150	75	2,00	7,8	15,6	0,75	4,807	15,6 ± 0,8
		300	75	4	3,8	15,2	1,5	9,868	15,2 ± 1,5
	2	30	30	1	13,6	13,6	0,15	1,102	13,6 ± 0,15
		75	75	1	13,5	13,5	0,375	2,777	13,5 ± 0,4
		150	75	2	4,8	13,6	0,75	5,514	13,6 ± 0,8
		300	75	4	3,3	13,2	1,5	11,363	13,2 ± 1,5
	3	30	30	0,5	21,6	10,8	0,15	1,388	10,8 ± 0,15
		75	75	1	10,7	10,7	0,375	3,504	10,7 ± 0,4
		150	75	1	10,9	10,9	0,75	6,880	10,9 ± 0,8
		300	75	2	5,3	10,6	1,5	14,150	10,6 ± 1,5

b) amperomierzem cyfrowym

Amperomierz-cyfrowy
Nr.pomiaru	Zakres	I	ΔI	δI	I ± ΔI
	[mA]	[mA]	[mA]	%	[mA]
1	20	15,454	0,078	0,504	15,45 ± 0,08
	200	15,79	1,088	6,890	15,79 ± 1,08
	2000	18,9	0,194	1,026	18,90 ± 0,19
2	20	13,426	0,068	0,506	13,42 ± 0,07
	200	13,77	0,698	5,068	13,8 ± 0,7
	2000	16,9	0,184	1,088	16,90 ± 0,18
3	20	10,601	0,054	0,509	10,60 ± 0,05
	200	10,93	0,556	5,086	10,9 ± 0,6
	2000	14,1	0,170	1,205	14,10 ± 0,17

ΔI- błąd bezwzgledny

ΔI = 0,5 % I + 1dgt

δI- błąd względny

δI = ΔU/U*100

Przykładowe obliczenia (I = 15,454)

ΔI = 0,005*14,250+1*0,001=0,078[mA]

δU = ΔU/U*100 % = 0,078/15,454*100=0,504 %

3.Pomiar rezystancji

1. omomierzem cyfrowym

Omomierz-cyfrowy
Rezystancja Ω	Zakres	Ω	ΔΩ	δΩ	Ω ± ΔΩ
10k	[mΩ]	[mΩ]	[mΩ]	%	[mΩ]
		20	9,987	0,0239	0,239	9,98 ± 0,02
		200	10,34	0,0406	0,392	10,34 ± 0,04
		2000	10,2	0,251	2,460	10,2 ± 0,3
	1k	20	1,001	0,004	0,399	1,001 ± 0,004
		200	1,34	0,0468	3,492	1,34 ± 0,05
		2000	1,2	0,206	17,166	1,2 ± 0,2
	100	20	0,102	0,0022	2,156	0,102 ± 0,002
		200	0,43	0,0286	6,651	0,43 ± 0,03
		2000	0,4	0,202	50,5	0,4 ± 0,2
	10	20	0,013	0,0020	15,384	0,013 ± 0,002
		200	0,340	0,0206	6,058	0,34 ± 0,02
		2000	0,3	0,2015	67,166	0,3 ± 0,2

ΔΩ - błąd bezwzgledny

ΔΩ = 0,2 % I + 2dgt - dla zakresu 20 - 200Ω

ΔΩ = 0,5 % I + 2dgt - dla zakresu 200Ω

δΩ - błąd względny

δΩ = ΔU/U*100

przykładowe obliczenia (Ω = 9,897 )

ΔΩ = 0,002*9,987+1*0,002=0,0239[mΩ]

δΩ = ΔU/U*100 % = 0,0239/9,987*100=0,239%

4. Wnioski:

1.Pomiary napięcia i prądu są jednymi z najczęściej wykonywanych pomiarów.

2.W większości wypadków przyrządy cyfrowe gwarantują większą dokładność pomiaru niż przyrządy analogowe.

3.Włączenie przyrządu pomiarowego do obwodu powoduje zmianę jego parametrów. Sytuacja taka nie miałaby miejsca jedynie dla idealnych mierników, np. dla woltomierza o nieskończonej rezystancji. Błąd spowodowany włączeniem przyrządu do obwodu nazywamy błędem systematycznym.

4.Na podstawie pomiarów wykonanych w punkcie 1 a, b, c, d możemy stwierdzić, że znaczącą rolę w pomiarach odgrywa odpowiednie dobranie zakresu. Korzystając z mierników analogowych o zmiennym zakresie należy dobierać zakres pomiarowy tak, aby wychylenie wskazówki było jak największe Powoduje to, że uzyskane wyniki obarczone są wówczas najmniejszymi błędami, co potwierdziły pomiary.Ponieważ błędy zależą proporcjonalnie od zakresu, więc mogą się one zmniejszyć nawet wielokrotnie.

5.W przypadku mierników cyfrowych do błędów wynikających z klasy przyrządów dochodzi błąd dyskretyzacji. Jest on zależny od zakresu, tzn. im lepiej dobieramy zakres pomiarowy do wartości mierzonej, tym błąd jest mniejszy.

6.Na wartości błędów, którymi są obarczone mierniki, wpływa zakres oraz klasa tego miernika.Mierniki prądu stałego potrafią w ograniczonym zakresie niwelować błędy spowodowane przez zmienne sygnały zakłócające.

.

---