MEN 03 - PB Wydział Elektryczny

Transkrypt

Białostocka
Politechnika
Wydział Elektryczny
Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu
MIERNICTWO WIELKOŚCI
ELEKTRYCZNYCH
I NIEELEKTRYCZNYCH
Kod przedmiotu:
ENS1C511254
Ćwiczenie pt.
POMIAR REZYSTANCJI
(multimetr, metoda techniczna, mostek)
Numer ćwiczenia
MEN 03
Opracował:
dr inż. Arkadiusz Łukjaniuk
dr inż. Jarosław Makal
Białystok 2013
Wszystkie prawa zastrzeżone.
Wszystkie nazwy handlowe i towarów występujące w niniejszej instrukcji są znakami
towarowymi zastrzeżonymi lub nazwami zastrzeżonymi odpowiednich firm odnośnych
właścicieli.
Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności poprawnego wyboru metody
pomiaru rezystancji w zależności od posiadanych przyrządów, jej wartości oraz
wymaganej dokładności wyniku pomiaru
1.
WSTĘP
Pomiary rezystancji są zagadnieniami bardzo ważnymi zarówno
w przemyśle jak i w życiu codziennym. Od poprawnego pomiaru tej wielkości
zależy działanie wielu urządzeń, systemów zabezpieczeń, szybkie
przeprowadzenie napraw urządzeń, itp.
Pomiar wartości rezystancji możemy wykonać za pomocą:
 multimetru cyfrowego (funkcja pomiaru rezystancji);
 mostka (technicznego lub laboratoryjnego;
 metody technicznej.
Wybór metody pomiaru zależy od wielu czynników, np. jaki rząd
wielkości reprezentuje badana rezystancja, potrzebna dokładność, z jaką chcemy
ją zmierzyć, czy też posiadany do dyspozycji sprzęt pomiarowy.
2. CYFROWY POMIAR REZYSTANCJI
Cyfrowy pomiar rezystancji polega na przetworzeniu jej na napięcie stałe.
Na mierzonej rezystancji wywoływany jest spadek napięcia przez prąd
pochodzący z wbudowanego w multimetrze źródła prądowego. Sposób
podłączenia przewodów do multimetru podczas pomiaru rezystancji pokazany
jest na rys.1. Przełącznik funkcyjny powinien znajdować się w pozycji
oznaczonej symbolem „Ω”. Przed rozpoczęciem pomiarów sprawdzamy
działanie przyrządu poprzez:

zwarcie przewodów podłączeniowych (wtedy na wyświetlaczu powinna
pokazać się wartość „0.000” lub „0.001” Ω – rys.1) oraz
Laboratorium Miernictwa wielkości elektrycznych …
2
Ćwiczenie MEN 03: Pomiar rezystancji

rozwarcie przewodów (na wyświetlaczu powinna pokazać się wartość
„0.L” i wartość jednostki MΩ).
Rys. 1. Widok multimetru BM 202 przygotowanego do pomiaru rezystancji
Pomiar rezystancji, tak jak i innych wielkości mierzonych multimetrem,
obarczony jest pewnym błędem. Użytkownik powinien umieć (na podstawie
parametrów metrologicznych przyrządu) określić przedział niepewności
zmierzonej rezystancji. W tabeli 1 przedstawione zostały (podane przez
producenta) parametry metrologiczne przy pomiarze rezystancji multimetrem
BM 202. Przykład 1 ilustruje sposób określenia przedziału niepewności
mierzonej rezystancji.
Tabela 1
BM202
Zakres
250Ω
2,5kΩ
25kΩ,250kΩ, 2,5MΩ
25 MΩ
3
Dokładność
±(0,6%w.m.+8c)
±(0,4% w.m.+5c)
±(0,4% wm+2c)
±(1% wm+4c)
Przykład 1: Obliczyć względny błąd maksymalny (graniczny), z jakim
zmierzono multimetrem BM202 rezystancję RX = 380Ω na zakresie
pomiarowym Rn =2,5kΩ.
Rozwiązanie:
Dla BM 202 producent podaje (tabela 1):
ΔRX = ± (%wart. odczytu + ilość cyfr).
W naszym przypadku wartość odczytu= 380Ω, wartość jednej cyfry na
zakresie 2,500kΩ wynosi 0,001kΩ, czyli 1Ω, stąd:
ΔRX=
±
(0,4%·380Ω+5·1Ω)=
±6,52Ω≈7Ω.
±(0,004·380Ω+5Ω)=
±(1,52Ω+5Ω)=
Założono tu skrajnie niekorzystny przypadek, gdy oba składniki błędu
mają ten sam znak. Znajomość tego błędu pozwala na określenie przedziału,
w którym z wysoką ufnością (p = 0,9973) zawiera się wartość rzeczywista
mierzonej rezystancji:
380Ω – 7Ω ≤ Rx ≤ 380Ω + 7Ω
stąd:
373Ω ≤ Rx ≤ 387Ω.
Ostatecznie wynik pomiaru rezystancji powinien być zapisany w postaci:
Rx=(380±7) Ω
Przy pomiarze „małych” rezystancji stosowana jest metoda
czteropunktowa pomiaru. Polega ona na zasileniu mierzonego rezystora
z oddzielnego źródła prądowego (wbudowanego do multimetru lub
zewnętrznego), np. o prądzie znamionowym 10 mA i pomiarze wywołanego
tym prądem spadku napięcia woltomierzem (np. na zakresie pomiarowym
100 mV). To dodatkowe źródło prądowe „generuje” prąd o natężeniu 100 razy
większym niż źródło wykorzystywane przy pomiarze dużych rezystancji.
Zaciski wyjściowe tego źródła (wbudowanego do multimetru) znajdują się na
tylnej ściance przyrządu. W tej metodzie wymagane jest użycie czterech
przewodów łączących. Dwa z nich doprowadzają do rezystora prąd ze źródła
prądowego, dwa pozostałe doprowadzają zaś powstały spadek napięcia do
zacisków woltomierza (rys.2).
4
IP =10mA
ZACISKI
WYJŚCIOWE
ŹRÓDŁA
PRĄDOWEGO
RX
UX
V560
ZACISKI
WEJŚCIOWE
WOLTOMIERZA
UN = 100 mV
Rys. 2. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą czteropunktową (multimetr V560).
3. METODY ZEROWE (MOSTKI)
Pomiar rezystancji mostkami zalicza się do metod zerowych. Cechą
metod zerowych jest eliminacja wpływu elektrycznych przyrządów zarówno
wskazówkowych jak i cyfrowych na wartość błędu pomiaru rezystancji.
Mostki do pomiaru rezystancji dzielą się na:
 Wheatstone’a (pomiar z wysoką dokładnością rezystancji
z przedziału od ok. 1 Ω do ok. 10 MΩ);
 Thomsona (Kelvina) - pozwala na pomiar rezystancji w zakresie
0,000001 Ω – 10 Ω.
Wymienione mostki mogą być laboratoryjne lub techniczne. Na rys. 3
przedstawiony jest schemat ideowy mostka Wheatstone’a. Oprócz rezystora
mierzonego Rx występują w nim trzy rezystory wewnętrzne: R2, R3, R4
o regulowanych wartościach. W przekątnej pionowej A-B mostka znajduje się
detektor zera (galwanometr magnetoelektryczny G). Zadaniem galwanometru
jest wskazywanie stanu równowagi mostka, to znaczy stanu, w którym różnica
potencjałów między punktami A i B staje się równa zeru. Stan ten otrzymuje się
w wyniku regulacji rezystancji R2, R3, R4, zaś sam
proces regulacji nazywany jest równoważeniem
mostka.
W stanie równowagi mostka mierzona
rezystancja Rx jest określona zależnością:
Rx 
R2 R3
.
R4
Rys.3. Schemat ideowy mostka Wheatstone’a
5
Uwaga: warunkiem równowagi mostka jest równość: UAB = 0.
Zależność ta nie jest zupełnie dokładna, bowiem nie uwzględnia spadków
napięć na odcinkach przewodów łączących poszczególne rezystancje w układ
mostkowy.
Nie powoduje to znaczących błędów o ile rezystancje oporników mostka
znacznie przewyższają rezystancje przewodów łączących. Na przykład
rezystancja miedzianego przewodu łączącego o długości 1 m i polu przekroju
poprzecznego 1,5 mm2 ma rezystancję ok. 12 mΩ. Stanowi to 0,012 % wartości
100 omowego rezystora.
Błąd nieczułości mostka
Oprócz błędu podstawowego, pomiar rezystancji mostkiem Wheatstone’a
obarczony jest jeszcze błędem nieczułości.
Bezwzględnym błędem nieczułości Δn nazywa się przyrost rezystancji
mierzonej ΔR1, wywołujący najmniejsze dostrzegalne przemieszczenie Δa
wskazówki galwanometru. Umownie przyjmuje się Δa = 0,1 mm. Tak więc:
 n  Rx ,
gdy Δa = 0,1 mm.
Techniczny mostek Wheatstone’a MW-4
Techniczny mostek Wheatstone’a MW-4 pozwala na szybki pomiar
rezystancji w zakresie od 0,5 Ω do 500 kΩ. Dokładność pomiaru jest jednak
o wiele mniejsza niż mostka laboratoryjnego i wynosi:
 na zakresie 0,5-5 Ω –±2%;
 na zakresie 5 Ω-500 kΩ -±1%.
Na rysunku 4 przedstawiono uproszczony schemat takiego mostka.
6
R2
Rx
1 10 100
1
X0
2
Rb
P1
P2
X
1
Rd
P3
G
R3
R4
Pd
W
U
Rys. 4. Uproszczony układ technicznego mostka Wheatstone’a: P1 - przełącznik zmiany
zakresów pomiarowych; P2 - przełącznik czułości mostka; Pd - potencjometr drutowy.
Równoważenie mostka odbywa się przez obrót suwaka potencjometru
drutowego Pd. Oznacza to zmianę ilorazu R3/R4 aż do osiągnięcia stanu
równowagi. Wynik pomiaru odczytuje się z położenia obrotowej podziałki,
połączonej z pokrętłem potencjometru oraz z uwzględnieniem mnożnika
zakresu. Wartości rezystancji części regulowanej i części stałych są tak dobrane,
aby iloraz R3/R4 mógł zmieniać się w granicach zapewniających zachodzenie na
siebie zakresów pomiarowych, nastawionych przełącznikiem P1. Obecnie
techniczne mostki Wheatstone’a tracą swoje znaczenie, gdyż ich funkcje
przejmują multimetry cyfrowe z funkcją omomierza.
W przypadku pomiaru rezystancji Rx<1 stosowanie mostka
Wheatstone’a daje wyniki obarczone dużymi błędami pomiarowymi. Błędy te są
rezultatem wpływu rezystancji przewodów łączeniowych, rezystancji w
gałęziach mostka oraz rezystancji styków. Wartości tych rezystancji są
porównywalne z wartościami rezystancji mierzonych. Eliminacje tych błędów
dokonuje się w zmodyfikowanym do postaci sześcioramiennej mostku
Wheatstone’a tzw. mostku Thomsona. Modyfikacja ta (rysunek 5) polega na
zastąpieniu rezystorów R3 i R4 drutem ślizgowym, kalibrowanym ze stopu
oporowego (manganinu, nikrothalu) o długości 0.5m (czasem 1m). Stan
równowagi tego mostka, przy Rp=const, osiąga się ustawiając w odpowiednim
położeniu suwak na listwie z drutem oporowym.
7
R4
R3
K
R3’
G
R4’
R1=RX
R2=Rp
r
W
Rr
U Rw
Rys. 5. Schemat technicznego mostka Thomsona: R1=RX - rezystor mierzony; R2=RP rezystor porównawczy (wzorcowy); R3 i R3’ oraz R4 i R4’ - rezystancje ilorazowe (nastawne)
– sprzężone; r - rezystancja mała przewodu łączącego zacisk prądowy A rezystora
mierzonego Rx z zaciskiem prądowym B rezystora porównawczego (wzorcowego) R2 (Rp).
Rezystancję mierzoną Rx (R1) oraz porównawczą Rp (R2), o wartościach
zbliżonych do R1, przyłącza się do mostka zewnątrz, przy czym wyróżnia się tu
zaciski prądowe (masywne) i napięciowe (o małym przekroju). Regulując
wartościami rezystorów ilorazowych (sprzężonych) R3 i R3’ oraz R4 i R4’ osiąga
się stan równowagi mostka objawiający się zerowym wychyleniem
galwanometru (g=0) a także słuszna jest zależność:
𝑅3
𝑅3′
𝑅𝑥 = 𝑅1 = 𝑅𝑝 ∙
= 𝑅2 ∙ ′
𝑅4
𝑅4
4. METODA TECHNICZNA
Metoda techniczna pozwala na pomiar rezystancji przy zadanej wartości
prądu w elemencie badanym. Ma to zasadnicze znaczenie przy pomiarze
rezystancji zależnych od prądu, kiedy to wymagana jest regulacja prądu
pomiarowego w stosunkowo szerokim zakresie w celu wyznaczenia
charakterystyki prądowo - napięciowej badanego elementu. W innych metodach
pomiarowych wartość prądu narzucana jest przez układ pomiarowy (może się
zmieniać w niewielkim zakresie albo ma wartość stałą).
Metoda techniczna polega na pomiarze natężenia prądu IX płynącego
przez element badany oraz napięcia UX panującego na jego zaciskach.
Poszukiwaną wartość rezystancji RX oblicza się następującej według zależności:
RX 
UX
IX
8
(1)
Metoda techniczna może być realizowana w układzie „z dokładnym
pomiarem prądu” (rys. 6) albo w układzie „z dokładnym pomiarem
napięcia” (rys. 7). Określenia te oznaczają, że w pierwszym wypadku
amperomierz włączony jest tak, iż mierzy wartość prądu przepływającego
dokładnie przez rezystancję RX , natomiast woltomierz mierzy napięcie na
zaciskach połączonych szeregowo amperomierza i rezystancji RX . W drugim
wypadku pozycja woltomierza w układzie pozwala na pomiar różnicy
potencjałów dokładnie między zaciskami RX, natomiast amperomierz mierzy
sumę prądów płynących przez woltomierz i RX .
4.1. Układ „z dokładnym pomiarem prądu”
W układzie z rys. 6. prąd IA mierzony przez amperomierz jest tożsamy z prądem
IX, zaś napięcie UV mierzone przez woltomierz jest sumą napięcia UX na
nieznanej rezystancji i napięcia UA na amperomierzu.
UA
IA
A
IX
UZ
V
UV
RX
UX
O
LI
T
E
Rys. 6. Schemat układu z „dokładnym pomiarem prądu”
Zgodnie z prawem Ohma:
𝑅𝑋 =
𝑈𝑋 𝑈𝑉 − 𝑈𝐴 𝑈𝑉
=
=
− 𝑅𝐴
𝐼𝑋
𝐼𝐴
𝐼𝐴
(2)
gdzie:
UV,, IA - wskazania przyrządów,
RA - rezystancja wewnętrzna amperomierza,
UA - spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej amperomierza.
9
Zależność (2) uwzględnia spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej
amperomierza, który powiększa wskazania woltomierza. Wzór (3) przedstawia
równanie pomiaru wartości rezystancji zastępczej połączonych szeregowo ze
sobą rezystancji amperomierza RA i rezystancji mierzonej RX .
𝑈𝑉
𝑅𝑋𝑚𝑎 =
(3)
𝐼𝐴
Ponieważ w metodzie technicznej zawsze się korzysta ze wzoru (1), więc
wynika stąd, że w tym układzie taki pomiar obarczony jest błędem. Nie zależy
on od dokładności używanych przyrządów pomiarowych, a tylko od
konfiguracji obwodu. Nazywać go będziemy błędem metody pomiarowej.
Można go obliczyć (względem wartości dokładnej) jako
𝛿𝑎 =
|𝑅𝑋 − 𝑅𝑋𝑚𝑎 | |𝑅𝑋 − (𝑅𝑋 + 𝑅𝐴 )| 𝑅𝐴
=
=
𝑅𝑋
𝑅𝑋
𝑅𝑋
(4)
Im większa jest wartość badanej rezystancji względem rezystancji
amperomierza, tym błąd metody jest mniejszy. Ten układ pomiarowy
wykorzystuje się do wyznaczania wartości dużych rezystancji.
4.2. Układ „z dokładnym pomiarem napięcia”
Schemat układu przedstawiony jest na rysunku 7. Woltomierz mierzy
napięcie UX = UV, które jest na rezystancji RX, natomiast wskazanie
amperomierza jest sumą prądu IX oraz prądu IV woltomierza.
A
A
IA
IX
IV
UZ
RX
V
UV
RX
UX
O
LI
T
E
Rys. 7. Schemat układu „z dokładnym pomiarem napięcia”
Dla tego układu, zgodnie z prawem Ohma
10
𝑅𝑋 =
𝑈𝑋
𝑈𝑉
𝑈𝑉
=
=
𝐼𝑋
𝐼𝐴 − 𝐼𝑉 𝐼 − 𝑈𝑉
𝐴
𝑅𝑉
(5)
gdzie: 𝑈𝑉 , 𝐼𝐴 - wskazania przyrządów, 𝐼𝑉 - prąd płynący przez woltomierz,
𝑅𝑉 - rezystancja wewnętrzna woltomierza.
Wzór (5) przedstawia równanie pomiaru wartości RX , gdy uwzględniony jest
prąd IV pobierany przez woltomierz. Jeżeli jest on dużo mniejszy od prądu IA, to
zależność (5) można uprościć do postaci (6).
𝑅𝑋𝑚𝑣 =
𝑈𝑉
𝐼𝐴
(6)
Jest to równanie pomiaru wartości rezystancji zastępczej połączenia
równoległego RX i RV.
W tym układzie błąd metody pomiarowej obliczamy (względem wartości
rzeczywistej) jako
𝑅𝑋 ∙ 𝑅𝑉
|𝑅𝑋 − 𝑅𝑋𝑚𝑣 | 𝑅𝑋 − 𝑅𝑋 + 𝑅𝑉
𝑅𝑋
1
𝛿𝑣 =
=
=
=
𝑅𝑋
𝑅𝑋
𝑅𝑋 + 𝑅𝑉 1 + 𝑅𝑉
𝑅𝑋
(7)
Im większy jest stosunek wartości rezystancji woltomierza do rezystancji
mierzonej, tym błąd metody jest mniejszy. Układ ten stosuje się do pomiaru
małych wartości rezystancji.
Uwaga: Stwierdzenie „mała rezystancja” lub „duża rezystancja” jest
nieprecyzyjne. Można wyznaczyć kryterium stosowania konkretnego układu
biorąc pod uwagę wyznaczone z zależności (4) i (7) błędy metody.
𝛿𝑎 =
𝑅𝐴
1
, 𝛿𝑣 =
𝑅
𝑅𝑋
1+ 𝑉
𝑅𝑋
(8)
Dla 𝑅𝑋 > √𝑅𝐴 ∙ 𝑅𝑉 błąd 𝛿𝑎 jest mniejszy niż 𝛿𝑣 i stosujemy wtedy metodę
z dokładnym pomiarem prądu.
Dla 𝑅𝑋 ≈ √𝑅𝐴 ∙ 𝑅𝑉 błędy obu metod są praktycznie takie same.
11
5. PRZEBIEG POMIARÓW
5.1. Pomiar dwóch wskazanych przez prowadzącego rezystancji
przy pomocy multimetru BM 202 lub innego
(każdy student wykonuje oddzielnie pomiar każdej z rezystancji i wynik
pomiaru zapisuje w tabeli 2).
Tabela 2.
Metoda pomiaru
rezystancji
Rx1i
∆𝑔𝑟 (𝑅̂𝑋1 )
Rx2i
∆𝑔𝑟 (𝑅̂𝑋2 )
R1= Rx1±
±∆𝑔𝑟 (𝑅̂𝑋1 )
R2= Rx2±
±∆𝑔𝑟 (𝑅̂𝑋2 )






Multimetr ………
(zakres pomiarowy,
błąd graniczny)
Mostek techniczny
…………………
…………………..
zakres
pomiarowy
………….
zakres
pomiarowy
………….
5.2. Pomiar rezystancji za pomocą mostka technicznego
Wheatstone’a
(każdy student wykonuje oddzielnie pomiar każdej z rezystancji i wynik
pomiaru zapisuje w tabeli 2).
Kolejność operacji przy pomiarze mostkiem technicznym Wheatstone’a:
 zasilić mostek napięciem stałym z zasilacza stabilizowanego (typ 5331)
o wartości dostosowanej do pomiaru wskazanej rezystancji (odpowiednie
wartości napięć są wskazane na tylnej płycie mostka) i przyłączyć do
zacisków Rx, a następnie pokrętłami P1 i Rp ustawić na przybliżonym
zakresie wartość mierzonej rezystancji (np. jeżeli Rx=1287 Ω z pomiaru
12
w p. 5.1, to P1 ustawiamy na mnożnik 10, a Rp na wartość 129, czyli
P1·Rp≈Rx);
 przycisnąć przycisk G i równoważyć mostek (sprowadzenie wskazówki
galwanometru do „0”) poprzez pokręcanie pokrętła Rp. Czynność
wykonywać dla pozycji „0,1”, a następnie powtórzyć dla pozycji „1,0”
(wybór czułości mostka).
 wartość rezystancji zapisać w Tabeli 2.
 każdą rezystancję zmierzyć na dwóch zakresach pomiarowych mostka.
5.3. Pomiar rezystancji metodą techniczną w układzie
„z dokładnym pomiarem prądu” i „dokładnym pomiarem
napięcia”
1. Połącz układ pomiarowy według rys. 8.
W
stabilizowany
Zasilacz
mA
Iogr
2
1
P
V
R
UX
X
Rys. 8. Schemat układu pomiarowego
V – woltomierz cyfrowy typu BM-202 lub inny (sprawdź w instrukcji przyrządu,
jakie są jego zakresy pomiarowe przy pomiarze napięcia),
mA - miliamperomierz cyfrowy typu BM-202 lub inny (sprawdź w instrukcji
przyrządu, jakie są zakresy pomiarowe przy pomiarze prądu),
RX - rezystancja mierzona (opornik dekadowy, oporniki wzorcowe).
2. Zwróć uwagę na fakt, iż poszczególne dekady rezystora mają różne wartości
dopuszczalnego prądu. Nie przekraczaj tych wartości w kolejnych
pomiarach!
3. Ustaw regulatory napięcia i prądu zasilacza w pozycji zerowej.
4. Ustaw wartość rezystancji równą 0,01 Ω. Przełącznik P ustaw w pozycji 1.
13
5. Zastanów się, jaka będzie wartość prądu, który popłynie przez opornik
dekadowy przy napięciu zasilającym, które zamierzasz ustawić na zasilaczu.
Sprawdź czy ustawiony jest odpowiedni zakres pomiarowy
miliamperomierza.
6. Uzyskaj zgodę prowadzącego na włączenie zasilacza.
7. Przy pomocy regulatora prądu ustaw ograniczenie tak, aby nie przekroczyć
dopuszczalnego prąd dla mierzonego rezystora. Przy niewielkich
wartościach rezystancji zasilacz powinien pracować w trybie stabilizacji
prądu. Zwróć uwagę, że w tym trybie regulowanie napięcia zasilacza nie
powoduje zmiany napięcia na mierzonej rezystancji. Zanotuj wyniki
pomiarów w tabeli 3.
8. Przełącznik P ustaw w pozycji 2 i zanotuj wyniki w tabeli 4.
9. Zanim ustawisz kolejną wartość mierzonej rezystancji, sprawdź jej
dopuszczalny prąd i ustaw odpowiednie ograniczenie przy pomocy
regulatora prądu zasilacza.
10.Wykonaj pomiary dla wartości rezystancji Rd podanych w tabeli (dla pozycji
1 i 2 przełącznika) uważając każdorazowo, aby nie przekroczyć
dopuszczalnego prądu używanych dekad.
11.Zapisz wyniki kolejnych pomiarów w tabeli 3 i w tabeli 4.
Tabela 3. Wyniki pomiarów i obliczeń w układzie z dokładnym pomiarem prądu.
1
2
3
Rd
UV
IA
Ω
V
mA
4
𝑅𝑋𝑎 =

5
𝑈𝑉
𝐼𝐴
|𝑅𝑑 − 𝑅𝑋𝑎 |
∙ 100%
𝑅𝑑
%
0,01
0,1
1,0
10
100
1k
10k
100k
1M
14
Tabela 4. Wyniki pomiarów i obliczeń w układzie z dokładnym pomiarem napięcia.
1
2
3
4
5
Rd
UV
IA
Ω
V
mA
𝑅𝑋𝑣 =
Ω
𝑈𝑉
𝐼𝐴
|𝑅𝑑 − 𝑅𝑋𝑣 |
∙ 100%
𝑅𝑑
%
0,01
0,1
1,0
10
100
1k
10k
100k
1M
12.Wykonaj odpowiednie obliczenia, a wyniki zapisz w tabelach. Pamiętaj, aby
w zapisie każdej liczby wykorzystać najwyżej 3-4 cyfry znaczące.
13.Wykonaj (w protokole ćwiczenia) szkice wykresów wartości z kolumny 5
tabeli 3 i tabeli 4 w zależności od wartości ustawionej rezystancji
(kolumna 1). Na ich podstawie sformułuj własne komentarze.
W sprawozdaniu należy:
1. Wykonać wykresy wartości względnych różnic zmierzonej rezystancji Rx
i wartości ustawionej rezystancji Rd (kolumna 5 w tabeli 3 i 4) w zależności
od ustawionej rezystancji. Na podstawie analizy tych wykresów należy
sformułować odpowiednie wnioski.
2. Odpowiedzieć na następujące pytania: Czy można stosować metodę
techniczną do pomiaru bardzo małych albo bardzo dużych rezystancji? Jak
można określić zakres wartości mierzonych rezystancji przy użyciu
przyrządów jak na rys. 8?
UWAGA: Jeśli nie jest znana przybliżona wartość rezystancji R x, to trzeba
pamiętać, że każdy opornik charakteryzuje się tzw. mocą dopuszczalną Pdop
podaną przez jego wytwórcę. Ponieważ 𝑃𝑑𝑜𝑝 = 𝑈 ∙ 𝐼, więc w trakcie pomiarów
należy tak kontrolować wartości napięcia i prądu, aby ich iloczyn nie
przekroczył wartości Pdop.
15
6. PYTANIA I ZADANIA KONTROLNE
1. Objaśnij istotę metody technicznej pomiaru rezystancji.
2. Narysuj schemat ideowy układu z dokładnym pomiarem prądu i omów
przyczyny błędów pomiaru.
3. Narysuj schemat ideowy układu z dokładnym pomiarem napięcia i omów
przyczyny błędów pomiaru.
4. Który z dwóch układów pomiarowych zastosowałbyś, mając do dyspozycji
woltomierz cyfrowy i dlaczego?
5. Omów budowę i zasadę pomiaru technicznym mostkiem Wheatstone’a.
6. Omów zasadę pomiaru rezystancji multimetrem cyfrowym.
LITERATURA
1. Lebson S. Podstawy miernictwa elektrycznego WNT, Warszawa 1972.
2. Chwaleba A. i inni Metrologia elektryczna WNT Warszawa 2003.
3. Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Główny Urząd Miar, 1999,
ISBN 83-906546-1-x.
16
WYMAGANIA BHP
Warunkiem przystąpienia do praktycznej realizacji ćwiczenia jest
zapoznanie się z instrukcją BHP i instrukcją przeciw pożarową oraz
przestrzeganie zasad w nich zawartych. Wybrane urządzenia dostępne na
stanowisku laboratoryjnym mogą posiadać instrukcje stanowiskowe. Przed
rozpoczęciem pracy należy zapoznać się z instrukcjami stanowiskowymi
wskazanymi przez prowadzącego.
W trakcie zajęć laboratoryjnych należy przestrzegać następujących zasad.
 Sprawdzić, czy urządzenia dostępne na stanowisku laboratoryjnym są w
stanie kompletnym, nie wskazującym na fizyczne uszkodzenie.
 Sprawdzić prawidłowość połączeń urządzeń.
 Załączenie napięcia do układu pomiarowego może się odbywać po
wyrażeniu zgody przez prowadzącego.
 Przyrządy pomiarowe należy ustawić w sposób zapewniający stałą
obserwację, bez konieczności nachylania się nad innymi elementami
układu znajdującymi się pod napięciem.
 Zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek przełączeń oraz wymiana
elementów składowych stanowiska pod napięciem.
 Zmiana konfiguracji stanowiska i połączeń w badanym układzie może się
odbywać wyłącznie w porozumieniu z prowadzącym zajęcia.
 W przypadku zaniku napięcia zasilającego należy niezwłocznie wyłączyć
wszystkie urządzenia.
 Stwierdzone
wszelkie braki w wyposażeniu stanowiska oraz
nieprawidłowości w funkcjonowaniu sprzętu należy przekazywać
prowadzącemu zajęcia.
 Zabrania się samodzielnego włączania, manipulowania i korzystania z
urządzeń nie należących do danego ćwiczenia.
 W przypadku wystąpienia porażenia prądem elektrycznym należy
niezwłocznie wyłączyć zasilanie stanowisk laboratoryjnych za pomocą
wyłącznika bezpieczeństwa, dostępnego na każdej tablicy rozdzielczej w
laboratorium. Przed odłączeniem napięcia nie dotykać porażonego.
17

MEN 03 - PB Wydział Elektryczny

Transkrypt

Podobne dokumenty

Sposoby podłączenia mostków tensometrycznych

CELLIZER

Woda, orientacja przestrzenna

Lekcja 77. Pomiar rezystancji

Ćwiczenie E18

pomiar rezystancji omomierzami i mostkami

METODYKA PROJEKTOWANIA I TECHNIKI

Pobierz podstawowy cennik