MĚŘENÍ NA STABILIZÁTORU NAPĚTÍ
203 - 4R
1. Navrhněte součástky daného stabilizátoru napětí s elektronickou pojistkou: - vstupní napětí : UI = 14 V, výstupní napětí UO = 9 V - max. výstupní proud omezený elektronickou pojistkou : Iomax = 100 mA 2. Změřte a nakreslete zatěžovací charakteristiku až do zkratu. 3. Na sestaveném stabilizátoru změřte činitele napěťové stabilizace K0 a diferenciální odpor R0.
16
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
27. 10. 2000
10. 11. 2000
M4
5
2
2000 - 2001
SCHÉMA ad 1)
Stabilizátor napětí (SN) RS
T1
T2
UI
-
OZ +
R4
R1 M1
P
R2 M1
R5
UO
ZD
UZD
ad 2)
R3
Měřící obvod RS
Z – regulovatelný zdroj SS napětí RZ1
Z
VI
SN
VO
RZ2
A
POUŽITÉ PŘÍSTROJE OZN.
PŘÍSTROJ
TYP
EVID. Č.
Z (V1)
Zdroj ss. napětí
BK 180
66-5 / 389
V0 A RS RZ1 RZ2 SN
Dig. voltmetr Dig. ampérmetr Odporová dekáda Lab. rezistor Lab. rezistor Stabilizátor napětí
M 4650 CR M 4650 CR České výroby 1450R / 0,4 A 105R / 1,6 A OZ + ZD
- 208 - 236 OTE 501 E67 – 027 E67 – 082 ---
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
POZNÁMKA Proměnný 0 – 20 V δV = 0,5 % + 1 dig δV = 0,05 % + 3 dig δA = 0,5 % + 3 dig mΩ - MΩ posuvný, drátový posuvný, drátový Laboratorní přípravek
list č. 1
POSTUP MĚŘENÍ 1. Výroba přípravku – výběr a přiletování vhodné zenerovy diody ZD. 2. Výpočet R3 a RS, volba RZ1 a RZ2 v návaznosti na zadaných hodnotách UO a IO. Na základě zkratu zatěžovacích rezistorů přesné doladění RS, přitom vycházíme z daného proudu 100 mA (sledujeme ampérmetr). 3. Zapojení obvodů dle schémat ad 1) a ad 2). Důkladná kontrola. 4. Měření zatěžovací charakteristiky – zmenšováním hodnot zatěžovacích rezistorů až po jejich úplný zkrat (teoretický, protože přechodový odpor na svorkách jej neumožní). Zaznamenáme i hodnotu, kdy se charakteristika začíná zakřivovat. 5. Výpočet činitele napěťové stabilizace. Vycházíme ze tří hodnot vstupního napětí: a) 85 % z UI b) UI c) 115 % z UI 6. Výpočet výstupního diferenciálního odporu. Předpokladem je určení počátku zakřivení výstupní zatěžovací charakteristiky.
TABULKY TAB. 1
Naměřené hodnoty na stabilizátoru. (Zatěžovací charakteristika)
Měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
IO [mA] 6,8 20,1 39,6 60,1 71,0 75,2 82,0 86,5 91,1 95,1 98,7
UO [V] 9,007 9,005 9,004 9,002 9,000 8,984 8,916 8,571 7,884 6,310 0,630
Poznámka: v měření číslo 7 došlo k rapidnímu poklesu napětí – „zlomová hodnota“
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
list č. 2
TAB. 2
Vypočtené a změřené hodnoty napětí pro určení stabilizace K0. UI [V] UO [V]
11,9 9,006
14 9,007
16,1 9,008
PŘÍKLAD VÝPOČTU a) Návrh stabilizátoru Výpočet R3 (ZD volíme proud IZD = 15 mA a typ s UZD = 5,6 V). R3 =
U O − U ZD 9 − 5,6 = = 226,7 Ω 0,015 I ZD
Výpočet RS (max. proud volíme IOmax = 100 mA a typ s UZD = 5,6 V). RS = *
0,65 V 0,65 = = 6,5 Ω 0,1 I O max
⇒
RS = 8,9 Ω
*
hodnota byla upravena dostavením rezistoru (při daném IOmax)
b) Činitel napěťové stabilizace K0 KO =
∆U I ∆U O
K O ( −15%) =
14 − 11,9 = 2100 * 9,007 − 9,006
K O ( +15%) =
16,1 − 14 = 2100 * 9,008 − 9,007
K O = 2100 *
* hodnota není přesná, protože DMM zobrazil jen 3 desetinná místa a vzhledem k faktu, že pravděpodobně jde o celkově dobrý stabilizátor přesnost nedostačující (dopustili jsme se značné chyby)
je to
c) Výstupní diferenciální odpor R0 Výpočet diferenciálního odporu R0 z odečtených hodnot diferenciálů napětí a proudu na výstupní zatěžovací charakteristice. R0 =
U ′′ − U 0′ ∆U 0 9,007 − 9,000 = 0 = = 0,109 Ω I 0′′ − I 0′ ∆I 0 (71,0 − 6,8) ⋅10 − 3
GRAFY Výstupní zatěžovací charakteristika stabilizátoru ................................ viz list č.4
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
list č. 3
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
list č. 4
ZÁVĚR Chyby měření Měřící přístroje mimo výstupního voltmetru měly dostatečnou přesnost a možné chyby se mohou projevit pouze na výstupní zatěžovací charakteristice – nemožnost úplného zkratu způsobená přechodovými odpory svorek. Jako výstupní voltmetr by byl vhodnější přístroj s více digity – přesnější určení by upřesnilo hodnotu K0, tedy kvalitu stabilizátoru. Zhodnocení 1. Rozdíl vypočtené a dostavené hodnoty odporu snímacího rezistoru elektronické pojistky RS činil 2,4 Ω . Dostavením jsme jeho hodnotu zvýšili přibližně o 36 %. 2. Stabilizátor se nám jevil jako dostatečně kvalitní pro většinu běžných použití. K tomuto názoru jsme dospěli hlavně podle hodnoty diferenciálního odporu R0, neboť při určení napěťové stabilizace jsme se mohli dopustit chyby, i když se napětí na výstupu významně neměnilo (řádově 0,000x až 0,00x ) 3. Výstupní zatěžovací charakteristika odpovídala našim předpokladům. Nejsou na ní zakresleny krajní hodnoty, protože nebylo možno zátěž úplně zkratovat, neboť určitý odpor vznikal na přechodech svorek a měřících přístrojích.
MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ
M4
list č. 5
