Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do

INSTYTUT SYSTEMÓW INŻYNIERII
ELEKTRYCZNEJ
POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ
WYDZIAŁ:
ROK AKADEMICKI:
KIERUNEK:
SEMESTR:
NR. GRUPY LAB:
SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ
W LABORATORIUM
METROLOGII ELEKTRYCZNEJ I ELEKTRONICZNEJ
ĆWICZENIE NR 1
Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru
podstawowych wielkości elektrycznych
Data wykonania
ćwiczenia
Nazwisko i Imię
Nazwisko
prowadzącego ćw.
Nr indeksu
Data oddania
sprawozdania
Ocena kol.
Ocena spr.
Podpis prowadzącego
ćwiczenie
Uwagi
1. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z możliwościami pomiarowymi współczesnych
multimetrów cyfrowych oraz sposobami wykorzystywania tych przyrządów do pomiaru
podstawowych wielkości elektrycznych.
2. Przebieg ćwiczenia.
2.1 Pomiar wartości elementów obwodu elektrycznego (pomiary
bezpośrednie).
Rysunek 1: Układ pomiarowy – pomiar brzpośredni.
Układ został połączony tak jak na schemacie powyżej. Następnie wykonaliśmy pięć pomiarów
rezystancji oraz pojemności. Wyniki zostały przedstawione w tabeli poniżej.
Tabela 1: Pomiar bezpośredni.
L.p Rw [kΩ] R [kΩ]
1
2
3
4
5
18,0000
15,0000
12,0000
9,0000
6,0000
17,98
15,02
12,02
8,98
5,99
∆R
[kΩ]
0,02
-0,02
-0,02
0,02
0,01
δR
Cw [µF]
0,0011
-0,0013
-0,0017
0,0022
0,0017
1,200000
1,000000
0,800000
0,600000
0,400000
Przykładowe obliczenia:
R  Rw - R  18,0000 k  17,98 k  0,02 k
R 
R
0 , 02 k 

 0 , 0011
Rw 18 , 0000 k 
C  Cw - C  1,200000 F  1,21 F  -0,01 F
C 
C
 0 , 01  F

  0 , 0083
Cw 1, 200000  F
C [µF] ∆C [µF]
1,21
1,01
0,82
0,62
0,39
-0,01
-0,0
-0,02
-0,02
0,01
δC
-0,0083
-0,01
-0,025
-0,033
0,025
2.2 Pomiar napięć i prądów w obwodach prądu stałego i
przemiennego.
W drugiej części ćwiczenia zostały wykonane pomiary prądu i napięć metodą techniczną dla
rezystora i kondensatora.
Rysunek 2: Pomiar metodą techniczną a) rezystancji, b) pojemności.
Tabela 2: Pomiar rezystancji metodą techniczną.
Układ
z poprawnie mierzonym napięciem
z poprawnie mierzonym prądem
U [V] I [mA] R' [Ω] R [Ω]
10,01 9,98
1003
1000
10
9,99
1001
1000
Przykładowe obliczenia:
R' 
U 10,01V 1000

 1003
I
9,98mA
Tabela 3: Pomiar pojemności metodą techniczną.
Układ
z poprawnie mierzonym napięciem
z poprawnie mierzonym prądem
U [V] I [mA] C' [µF] C [µF]
9,91
1,545
0,497
0,5
10
1,551
0,494
0,5
Przykładowe obliczenia:
I
1,545mA 10000-1
C' 

 0,497F
2    f  U 2  3,14  50Hz  9,91V
2.3 Pomiar wartości skutecznej i średniej prądu przemiennego.
W tej części ćwiczenia wykonaliśmy pomiary prądu i napięć dla przebiegu o charakterze
sinusoidalnym i prostokątnym dla dwóch częstotliwości 50Hz oraz 450Hz.
Rysunek 3: Układ Pomiar wartości skutecznej i średniej prądu przemiennego.
Tabela 4: Pomiar wartości skutecznej prądu przemiennego.
Przebieg o charakterze sinusoidalnym
f=50Hz
f=450Hz
A1
A2
A1
A2
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
15,01
16,1
14,69
15,7
Przebieg o charakterze prostokątnym
f=50Hz
f=450Hz
A1
A2
A1
A2
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
15,2
14,8
15,11
14,6
Tabela 5: Pomiar wartości skutecznej napięcia przemiennego.
Przebieg o charakterze sinusoidalnym
f=50Hz
f=450Hz
V1
V2
V1
V2
[V]
[V]
[V]
[V]
1,084
1,098
1,073
1,012
Przebieg o charakterze prostokątnym
f=50Hz
f=450Hz
V1
V2
V1
V2
[V]
[V]
[V]
[V]
1,115
1,006
1,111
0,888
2.4 Wyznaczenie charakterystyki prądowo-napięciowej diody
prostowniczej UF600J.
W ostatniej części ćwiczenia zostały wykonane pomiary prądu dla zadanych wartości napięć
diody prostowniczej w kierunku przewodzenia oraz zaporowym.
Rysunek 4: Układ do wyznaczania charakterystyki I=f(U) a) w kierunku przewodzenia, b) w kierunku zaporowym.
Tabela 6: Wyznaczenie charakterystyki I=f(U) diody prostowniczej – kierunek przewodzenia.
Uf [V] 0,1
If [mA] 0
0,2
0,0001
0,3
0,0051
0,4
0,183
0,45
0,957
0,5
3,42
0,55
8,82
0,6
18,99
0,65 0,7
36,3 65
0,75
110
0,8
174,8
I=f(U) kierunek przewodzenia
If [mA]
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Uf [V]
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Tabela 7: Wyznaczenie charakterystyki I=f(U) diody prostowniczej – kierunek zaporowy.
Ur
Ir
[V]
[µA]
-1
0
-2
0
-3
0
-4
0
-5
0
-6
0
-7
0
-8
0
-9
0
-10
0
-11
0
-50
0
Niestety nie mogliśmy wyznaczyć charakterystyki w kierunku zaporowym, ponieważ prąd
wsteczny płynie dopiero przy wartości napięcia Ur równej 600V (wartość odczytana z danych
katalogowych producenta) co przy naszym układzie pomiarowym było fizycznie niemożliwe do
zrealizowania.
3. Wnioski.
Przy pomiarze bezpośrednim rezystancji oraz pojemności uzyskane wyniki był obarczone
stosunkowo małym błędem rzędu 1% (dla rezystancji ok. 2Ω, zaś dla pojemności 10nF). Ponadto przy
pomiarze rezystancji rzędu kilkunastu kΩ błąd ten był większy w stosunku do pomiaru rezystancji
rzędu kilku kΩ. Przy pomiarze pojemności zaobserwowaliśmy, że odczytana wartość jest przeważnie
większa w stosunku do wzorcowej. Spowodowane jest to faktem, że pomiędzy sondami występuje
pojemność pasożytnicza.
W drugiej części ćwiczenia został dokonany pomiar rezystancji i pojemności metodą
techniczną. Dla rezystora o wartości 1 kΩ bardziej dokładny sprawdził się pomiar z poprawnie
mierzonym prądem, zaś dla kondensatora z poprawnie mierzonym napięciem.
Trzecia cześć ćwiczenia polegała na wykonaniu pomiarów wartości skutecznej prądu i
napięcia przemiennego. Wartości skuteczne prądu i napięcia mierzone były dwoma połączonymi
równolegle milimetrami Protec 506 oraz V561A, podłączonych do generatora funkcyjnego G430.
Badania przeprowadzane były dla dwóch częstotliwości: 50 oraz 45 Hz w przebiegu sinusoidalnym, a
także prostokątnym. Multimetr bez funkcji True RMS przy przebiegach prostokątnych wskazywał złe
wartości mierzonych parametrów.
Ostatnia część ćwiczenia polegała na wyznaczeniu charakterystyki diody prostowniczej
UF600J w kierunku przewodzenia i zaporowym. Na podstawie wykresu I=f(U) można wyznaczyć
napięcie przewodzenia, które w tym przypadku wynosi około 0.7V. Niestety nie mogliśmy wyznaczyć
charakterystyki w kierunku zaporowym, ponieważ prąd wsteczny płynie dopiero przy wartości
napięcia Ur równej 600V (wartość odczytana z danych katalogowych producenta) co przy naszym
układzie pomiarowym było fizycznie niemożliwe do zrealizowania.