Numer grupy
25 b |
Imię i nazwisko
Wielosik Łukasz Wędrychowicz Rafał Wojtas Wojciech Zabierowski Łukasz
|
|
Temat ćwiczenia
Własności dynamiczne przetworników pomiarowych pierwszego rzędu. |
||
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie własności dynamicznych przetworników pierwszego w funkcji czasu i częstotliwości oraz wyznaczenie podstawowych parametrów tych przetworników na drodze pomiarowej.
2. Wyznaczenie odpowiedzi skokowej
Pomiar polegał na obserwacji i pomiarze sygnału wyjściowego przetwornika ( napięcie ) RC dla różnych przykładowych nastawień wartości elementów R ( rezystor ) oraz C ( kondensator ). Następnie dla jednej wybranej nastawy elementów pobrane zostały przebiegi: sygnału wejściowego podawanego na wejście przetwornika oraz sygnału z wyjścia badanego przetwornika. i na ich podstawie przeprowadzona została analiza badanego układu.
a) schemat układu pomiarowego
elementy układu
C = 5.1 [nF]
R = 510 [Ω]
wyznaczenie transmitancji układu RC:
; 
Dokonujemy transformacji Laplace'a:
CR [ sU2(s) - U2(0) ] + U2(s) = U1(s) ; U2(0) = 0
CRsU2(s) + U2(s) = U1(s)
U2(s)(CRs + 1) = U1(s)
gdzie
Dla danych R = 510[Ω] oraz C = 5.1[nF] obliczamy T = RC = 510· 5.1·10-9 = 2.6 ·10-6 [ s ]
Stała czasowa odczytana z przebiegu T = 2.5 · 10-6 [ s ]
Po podstawieniu obliczonych zależności otrzymamy postać transmitancji:
= 
Na podstawie wykresu odczytano:
T = 2.5 · 10-6 s
Odpowiedź skokowa badanego układu:
3. Wyznaczenie charakterystyk: amplitudowo - fazowej i fazowo - częstotliwościowej przetwornika
3.0 Rzeczywiste przebiegi charakterystyk:
3.1 Wyznaczanie charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej
a) elementy układu
Wartości elementów. dla których pobrane zostały przebiegi sygnałów
C = 5.1 [nF]
R = 510 [Ω]
b) tabela pomiarowa
f [kHz] |
2U1m [V] |
2U2m [V] |
G(ω) |
LmG(ω)=20log G(ω) [dB] |
1 |
6.9 |
6.9 |
1 |
0 |
5 |
6.9 |
6.9 |
1 |
0 |
13.2 |
6.9 |
6.7 |
0.97 |
-0.26 |
25 |
6.9 |
6.4 |
0.92 |
-0.72 |
40 |
6.9 |
5.6 |
0.81 |
-1.83 |
54 |
6.9 |
4.96 |
0.72 |
-2.85 |
70 |
6.9 |
4.32 |
0.63 |
-4.01 |
87 |
6.9 |
3.72 |
0.54 |
-5.35 |
100 |
6.9 |
3.4 |
0.49 |
-6.19 |
110 |
6.9 |
3.16 |
0.46 |
-6.74 |
130 |
6.9 |
2.72 |
0.39 |
-8.17 |
148 |
6.9 |
2.44 |
0.35 |
-9.12 |
168 |
6.9 |
2.2 |
0.32 |
-9.9 |
187 |
6.9 |
2.0 |
0.29 |
-10.75 |
200 |
6.9 |
1.88 |
0.27 |
-11.37 |
charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe:
- G=f(ω)
- Lm[dB] = f(ω)
2. Wyznaczanie charakterystyki fazowo-częstotliwościowej
tabela pomiarowa
f [kHz] |
lx [μs] |
l [μs] |
|
0.055 |
0 |
2.16 |
-1 |
10 |
4 |
96.8 |
-14 |
30 |
2.6 |
32.6 |
-28 |
50 |
2 |
19.2 |
-37 |
70 |
1.9 |
14.24 |
-48 |
90 |
1.6 |
11.12 |
-54 |
110 |
1.5 |
9.12 |
-59 |
130 |
1.28 |
7.68 |
-60 |
150 |
1.2 |
6.64 |
-63 |
160 |
1.12 |
6.24 |
-63.2 |
175 |
1.04 |
5.68 |
-63.4 |
185 |
1.02 |
5.4 |
-64 |
195 |
1.02 |
5.1 |
-64.2 |
198 |
1.01 |
5 |
-64.4 |
200 |
1 |
4.8 |
-64.6 |
Wartość przesunięcia fazowego między sygnałem wyjściowym a wejściowym obliczona została na podstawie wzoru 
[°] .
gdzie lx - długość odcinka odpowiadająca różnicy faz między obrazami porównywanych napięć.
l - długość odcinka odpowiadająca okresowi napięcia.
Wnioski:
Celem ćwiczenia było dokonanie pomiaru parametrów dynamicznych przetworników pierwszego rzędu. Układem pomiarowym był układ RC o transmitancji operatorowej 
. Stałą czasową „T” obliczano analitycznie na podstawie wzoru. Stała czasowa była także odczytywana z ekranu oscyloskopu jako czas po którym odpowiedź na sygnał prostokątny osiągnęła wartość 0.63 wartości skoku. Dla danej pojemności C zmieniając oporność R sygnał wyjściowy odpowiadał tym później im oporność była większa. Dla danej oporności R zwiększając pojemność C zwiększało się tłumienie i odpowiedź ustalała się szybciej. Przetwornik I rzędu w swojej budowie zawiera element rozpraszający energie. którym był rezystor oraz element gromadzący energie - kondensator. Na podstawie pomiarów można stwierdzić. że sygnał wyjściowy jest zniekształcony w porównaniu do sygnału podanego na wejście.
K = 1 - czułość
T = C - stała czasowa
