Elektrotechnická měření - 3. ročník

Protokol – „SADA DUM“ Číslo sady DUM:

VY_32_INOVACE_EL_8

Název sady DUM:

Elektrotechnická měření pro 3. ročník

Název a adresa školy:

Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910, 549 31 Hronov

Registrační číslo projektu:

CZ.1.07/1.5.00/34.0596

Číslo a název šablony:

III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Obor vzdělávání:

elektrotechnika

Tématická oblast ŠVP:

Elektrotechnická měření

Předmět a ročník:

Elektrotechnická měření - 3. ročník

Autor:

Ing. Luděk Valtar

Použitá literatura:

M. Fiala, M. Vrožina, J. Hercik - Elektrotechnická měření I J. Kraemer, J. Nývlt - Elektrotechnická měření II, vlastní přípravy 23.1.2014

Datum vytvoření:

Anotace

Využití ve výuce

Žáci si ověřují znalosti nabyté v hodinách teoretické výuky předmětu Elektrotechnická měření. Plní úkoly dle počátečního zadání, samostatně provádějí zapojování obvodů, měření elektrických i dalších veličin podle pokynů v protokolu. Po vypracování slouží protokol jako pomůcka k přípravě na maturitní zkoušku.

Sada je využívána při hodinách praktického měření v laboratoři. Žáci používají materiály k samostatné práci, kdy do protokolů zaznamenávají naměřené hodnoty, provádějí výpočty a zakreslují naměřené závislosti. Z uvedených záznamů si vytvoří vlastní závěr.

Vytvořeno v rámci projektu OP VK zavedení nové oblasti podpory 1.5 s názvem Zlepšení podmínek pro vzdělávání na středních školách. Stránka 1 z 1

VY_32_INOVACE_EL_8_01

Digitální učební materiál Měření na stabilizátoru napětí

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_01 Anotace: Měření zatěžovací charakteristiky a závislosti výstupního napětí na napětí vstupním integrovaného stabilizátoru napětí řady 78XX Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_01 Úkol Proměřte a graficky znázorněte zatěžovací charakteristiku stabilizátoru řady 78XX při rozdílu mezi vstupním a výstupním napětí ∆U = U1 – U2 = 3 V. Určete vnitřní odpor stabilizátoru Ri. Proměřte a graficky znázorněte závislost výstupního napětí na napětí vstupním: U2 = f(U1), pro odebíraný proud I = 0,1 A. Určete minimální napětí U1min, které je potřebné pro správnou funkci stabilizátoru a spočtete ztrátový výkon stabilizátoru při odebíraném proudu I = 1 A.

Schéma zapojení

Použité přístroje Voltmetr digitální, rozsah 20 V Voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 2 A Reostat posuvný 100 Ω / 6,3 A Laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0 - 30 V / 2 A

Postup Zatěžovací charakteristika je závislost výstupního napětí stabilizátoru na odebíraném proudu U2 = f(I) při stálém vstupním napětí U1. Čím kvalitnější je stabilizátor, tím méně klesá výstupní napětí s odebíraným proudem. Tím je také menší vnitřní odpor stabilizátoru, který ∆U2 lze určit jako podíl změny výstupního napětí ku změně odebíraného proudu Ri = ∆I . Ze

VY_32_INOVACE_EL_8_01 závislosti výstupního napětí U2 na napětí vstupním U1 lze určit minimální vstupní napětí U1min, při kterém je stabilizátor schopen správně fungovat. Čím je rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím ∆U = U1 – U2 menší, tím menší výkon se na stabilizátoru mění v teplo (a tím větší je jeho účinnost). Pokud je však rozdíl napětí ∆U příliš malý, nemá stabilizátor dostatečnou rezervu pro regulaci výstupního napětí a to se projeví větším poklesem výstupního napětí při zvýšení odebíraného proudu (vzroste také jeho vnitřní odpor Ri). Volíme tedy kompromis mezi velikostí ∆U a Ri, nebo nastavíme ∆U tak velké, aby zůstal zachován činitel stabilizace. Musíme ale ověřit, zda nebude docházet k přehřívání stabilizátoru (případně zajistit jeho lepší chlazení; např. ofukováním chladiče ventilátorem nebo zvětšením jeho plochy). Při zapojování obvodu důsledně dodržujeme rozdělení svorek na proudové a napěťové. Napěťové svorky musí být blíže místu, kde měříme napětí. Je to proto, aby se neprojevil úbytek napětí na přechodovém odporu proudových svorek. Po zapojení celého obvodu odpojíme zatěžovací reostat a nastavíme rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím ∆U = U1 – U2 = 3 V. Hodnotu U2 zapíšeme do tabulky pro I = 0 A. Potom nastavíme maximální odpor reostatu. Po jeho připojení jezdcem postupně (asi v deseti krocích) zvyšujeme odebíraný proud až do maximální hodnoty I = 1 A. Hodnoty napětí i proudu zapisujeme do tabulky. Během celého měření udržujeme ∆U = 3 V. Nyní můžeme přikročit k měření závislosti U2 = f (U1). Reostatem nastavíme odebíraný proud na I = 0,1 A. Do tabulky zapíšeme změřené U1 a U2. Vstupní napětí U1 postupně snižujeme a zapisujeme jej spolu s U2 do tabulky. Stále udržujeme odebíraný proud I = 0,1 A. Při snižování vstupního napětí postupujeme tak, abychom získali dostatečné množství naměřených hodnot v oblasti zlomu závislosti U2 = f (U1). Po ukončení měření vypočteme požadované hodnoty a graficky znázorníme naměřené závislosti.

Tabulka hodnot Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

∆U = 3 V U2 /V I /mA

Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

I = 0,1 A U1 /V U2 /V

VY_32_INOVACE_EL_8_01 Výpočty Ri =

∆U2 = ∆I

P = ∆U . I = Grafy

=

=


Závěr


Digitální učební materiál Měření převodní charakteristiky hradla NAND

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_02 Anotace: Měření statické převodní charakteristiky hradla NAND typu TTL Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_02 Úkol Proměřte a graficky znázorněte převodní charakteristiku hradla NAND logického obvodu TTL řady 7400.

Schéma zapojení

Použité přístroje Voltmetr digitální, rozsahy 2 a 20 V Voltmetr digitální, rozsahy 2 a 20 V Reostat posuvný 1,2 kΩ / 630 mA Přípravek pro zapojování a měření logických IO

Postup Převodní charakteristika hradla TTL je závislost jeho výstupního napětí U2 na napětí vstupním U1. Výstup je přitom připojen přes odpor R k napájecímu napětí IO. Charakteristiku měříme pro každý vstup hradla samostatně, neměřený vstup je připojen k napájecímu napětí. Měřený obvod zasuneme do patice přípravku a propojovacími vodiči jej zapojíme podle obrázku. Jezdec reostatu přesuneme do krajní polohy tak, aby napětí na něm bylo 0 V. Zapneme napájecí napětí pro IO a odečteme napětí U1 a U2. Protože hradlo nyní pracuje jako invertor, bude při nízkém vstupním napětí U1 na jeho výstupu napětí U2 blízké napětí napájecímu (5 V). Naměřené hodnoty zapíšeme do tabulky. Vstupní napětí zvýšíme nastavením jezdce reostatu a opět obě hodnoty napětí zapíšeme. Takto postupujeme až do

VY_32_INOVACE_EL_8_02 dosažení U1 = UCC. Pokud se při malých změnách vstupního napětí mění výstupní napětí značně, musíme vstupní napětí zvyšovat pomalu, abychom dostatečně přesně vystihli závislost U2 = f (U1). Naměřené hodnoty vyneseme do grafu. Celý postup opakujeme pro druhý vstup hradla .

Tabulka hodnot Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Graf

Vstup 1 U1 /V U2 /V

Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Vstup 2 U1 /V U2 /V

VY_32_INOVACE_EL_8_02 Závěr


Digitální učební materiál Zobrazení převodní charakteristiky hradla NAND

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_03 Anotace: Zobrazení převodní charakteristiky hradla NAND typu TTL Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_03 Úkol Zobrazte a zakreslete převodní charakteristiku hradla NAND logického obvodu TTL řady 7400. V grafu vyznačte rozsah dovolených napěťových úrovní. Určete, zda výstupní napětí měřeného obvodu pro logické úrovně 0 a 1 odpovídají katalogovým hodnotám.

Schéma zapojení

Použité přístroje Nízkofrekvenční generátor Osciloskop Přípravek pro zapojování a měření logických IO

Postup Převodní charakteristika hradla TTL je závislost jeho výstupního napětí U2 na napětí vstupním U1. Výstup je přitom připojen přes odpor R k napájecímu napětí IO. Charakteristiku zobrazujeme na stínítku osciloskopu, ze kterého odečteme požadované hodnoty napětí. Tyto hodnoty nelze zjistit tak přesně, jako při měření voltmetrem. Celá převodní charakteristika se však zobrazí najednou, což je velice rychlé a přehledné. Nejprve přepneme osciloskop do režimu se zapnutou časovou základnou a na jeho vstup X přivedeme výstupní napětí U1 z generátoru. Nastavíme pilový průběh signálu,

VY_32_INOVACE_EL_8_03 kmitočet několik stovek Hz, minimální hodnotu výstupního napětí 0 V a maximální hodnotu 5 V. Pak generátor vypneme. Nyní měřený obvod zasuneme do patice přípravku a propojovacími vodiči jej zapojíme podle obrázku. Výstupní napětí U2 připojíme na vstup Y osciloskopu. Ten přepneme do režimu XY a citlivost obou vstupů nastavíme na 1 V/d. Zapneme generátor a napájecí napětí pro IO. Na stínítku osciloskopu pozorujeme převodní charakteristiku, kterou překreslíme. V grafu vyznačíme rozsah dovolených napěťových úrovní. Posoudíme, zda odpovídají katalogovým údajům. Protože hradlo v použitém zapojení plní funkci invertoru, musí úroveň výstupního napětí odpovídat log. 1 při maximálním napětí na vstupu pro log. 0. Naopak při minimálním vstupním napětí pro log. 1 musí úroveň výstupního napětí odpovídat log. 0.

Tabulka hodnot Katalogové údaje Vstup log. 0 max. 0,8 V log. 1 min. 2,0 V Výstup log. 0 max. 0,4 V log. 1 min. 2,4 V Graf

VY_32_INOVACE_EL_8_03 Závěr


Digitální učební materiál Měření na stejnosměrném motoru

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_04 Anotace: Měření závislosti otáček stejnosměrného motoru na svorkovém napětí a na budicím proudu Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: J. Kraemer, J. Nývlt – Elektrotechnická měření II, vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_04 Úkol Proměřte a graficky znázorněte závislost otáček nezatíženého stejnosměrného motoru na svorkovém napětí n = f (US) pro alespoň tři různé budicí proudy IB. Schéma zapojení

Použité přístroje Voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 2 A 2x laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0 - 30 V / 2 A Bezdotykový digitální otáčkoměr

Postup Otáčky stejnosměrného motoru nejčastěji řídíme buď velikostí svorkového napětí US US nebo změnou budicího proudu IB. Otáčky jsou úměrné n ~ Φ , kde US je svorkové napětí (na kotvě) a Φ je magnetický tok. Můžeme je řídit od nuly až do jmenovitých otáček zvyšováním svorkového napětí. Také je lze zvyšovat až jmenovitých otáček snižováním magnetického toku – ten je úměrný budicímu proudu IB. Otáčky snímáme bezdotykovým otáčkoměrem. Po zapojení obvodu motor nejprve nabudíme (nastavíme jmenovitou hodnotu budicího proudu IB). Pak postupně zvyšujeme svorkové napětí a pozorujeme, jak se zvyšují otáčky motoru. Budicí proud nastavíme na první hodnotu IB1 a nastavíme takové svorkové napětí, aby nebyly překročeny jmenovité otáčky motoru. Svorkové napětí pak v krocích snižujeme až do zastavení motoru a zapisujeme jeho hodnotu společně s odpovídajícími otáčkami do tabulky. Budicí proud přitom udržujeme na nastavené hodnotě IB1. Celý postup opakujeme pro druhou a třetí hodnotu budicího proudu IB2 a IB3. Po ukončení měření vyneseme hodnoty do grafu n = f (US), kde proud IB je parametrem.


Tabulka hodnot Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Graf

Závěr

IB1 = A US /V n /min-1

Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


Číslo měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



Digitální učební materiál Měření na termistoru

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_05 Anotace: Měření teplotní závislosti odporu termistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_05 Úkol Určete teplotní závislost odporu termistoru (NTC) v rozsahu teplot υ = 0 ˚C až 100 ˚C. Závislost znázorněte graficky. Určete konstanty R0 a B ze vztahu R(T) = R0 exp(B/T). Schéma zapojení

Použité přístroje Digitální ohmmetr Digitální teploměr Temperovaná lázeň

Postup Elektrický odpor termistoru NTC se s rostoucí teplotou nelineárně snižuje. Tato závislost je exponenciální a lze ji vyjádřit vztahem R(T) = R0 exp(B/T), kde T je termodynamická teplota, R(T) je odpor termistoru při této teplotě a R0 , B jsou konstanty. Při měření ponoříme součástku do temperované lázně. Je třeba použít kapalinu s nízkou elektrickou vodivostí (např. destilovaná voda nebo olej). Dále je potřebné zajistit dostatečné promíchávání lázně, aby teplota byla ve všech místech lázně stejná. Měření zahájíme při nejnižší teplotě lázně – vodu můžeme předem nechat zchladit v chladničce. Měření je zdlouhavé, protože musíme dbát na to, abychom nechali při každé měřené teplotě dostatek času na vyrovnání teploty lázně a termistoru. Asi po dvou minutách odečteme údaje z teploměru a ohmmetru a zapíšeme je do tabulky. Lázeň ohřejeme asi o 5 ˚C až 10 ˚C a postup opakujeme až do dosažení nejvyšší stanovené teploty. Z první a poslední dvojice získaných hodnot T-R vypočteme konstanty R0 a B. Hodnoty zpracujeme graficky.

VY_32_INOVACE_EL_8_05 Tabulka hodnot ČM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

T/K

υ/°C

R/Ω

Výpočty

T = υ + 273,15 K =

+ 273,15 K =

K

Ze vztahu R(T) = R0 exp(B/T) vyjádříme: T1 T10 R1 B = T -T ln R = 10 1 10

K. K-

K K ln

Ω Ω=

K

Do vztahu pro výpočet R0 dosazujeme číselné hodnoty teplot a odporů, výsledek vyjde v Ω.

R0 = exp

T1lnR1 - T10lnR10 = exp T1 -T10

R(T) = R0 exp(B/T) =

ln

-

Ω. exp(

ln

=

K/ T)

Ω

VY_32_INOVACE_EL_8_05 Graf

Závěr


Digitální učební materiál Měření na termočlánku

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_06 Anotace: Určení materiálu elektrody termočlánku Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: P. Nemec – Elektrické měření II-A, vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_06 Úkol Změřte napětí na termočlánku s měděnou elektrodou a určete materiál druhé elektrody.

Schéma zapojení

Použité přístroje Digitální voltmetr Digitální teploměr Temperovaná lázeň

Postup Termočlánek je sestaven ze dvou různých materiálů ve tvaru drátů (nejčastěji kovů), které jsou na jednom konci spojeny. Pokud je tento spoj umístěn v prostředí s teplotou υ1 a volné konce mají teplotu υ2, objeví se mezi volnými konci napětí Uυ. Toto napětí je přímo úměrné rozdílu teplot ∆υ = (υ1-υ2) a závisí také na použitých materiálech. Lze psát U∆υ = ((k1-k2)(υ1-υ2))/100, kde k1 a k2 jsou termoelektrická napětí daného materiálu vůči platině pro teplotní rozdíl 100 K. Tato napětí se při rozdílu teplot 100 K pohybují v řádu milivoltů, proto je třeba měření provádět při co největším rozdílu teplot, aby bylo měřené napětí co nejvyšší. Pokud známe obě teploty υ1 a υ2 a materiál jedné z elektrod, lze ze změřeného napětí U∆υ určit materiál druhé elektrody. Pro k2 platí: k2 = k1 – 100.U∆υ /(υ1- υ2). Termočlánek vložíme temperované lázně a jeho volné konce umístíme do kádinky se směsí ledu a vody. Potom vodu v lázni zahřejeme na co nejvyšší teplotu a změříme napětí U∆υ. Současně změříme obě teploty υ1 a υ2. Ve fyzikálních tabulkách nalezneme hodnotu termoelektrického napětí pro měď k1 a po dosazení do výše uvedeného vztahu vypočteme k2. Tuto hodnotu nakonec porovnáme s termoelektrickými napětími známých materiálů v tabulkách a určíme hledaný materiál druhé elektrody termočlánku.

VY_32_INOVACE_EL_8_06 Tabulka hodnot U∆υ /mV

υ1/°C

υ2/°C

k1/mV.(100°C)-1

Výpočty

k2 = k1 – 100.U∆υ /(υ1- υ2) = =

Závěr

mV.(100°C)-1 – 100.

mV/(

°C -

°C ) =

mV.(100°C)-1


Digitální učební materiál Kružnicový diagram

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_07 Anotace: Sestrojení kružnicového diagramu pro asynchronní motor Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: Vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_07 Úkol Pro měřený asynchronní motor sestrojte podle uvedeného postupu kružnicový diagram.

Postup 1. Na milimetrový papír zakreslíme kruhový oblouk o s poloměrem 100 mm se středem v počátku 0. 2. Na svislou osu vyneseme cosφ10 a cosφ1k v měřítku cosφ=1 =˃ 100 mm. Body vedeme rovnoběžky s osou x. Jejich průsečíky s obloukem o označíme F0 a Fk. 3. Na spojnici 0F0 naneseme proud naprázdno I10, koncový bod označíme A. Podobně na spojnici 0Fk naneseme proud nakrátko I1k, koncový bod označíme B. 4. Bodem A vedeme kolmici na úsečku 0A. Průsečík kolmice s úsečkou 0B označíme C. Středem úsečky AC (bod D) vedeme rovnoběžku s osou x. Průsečík rovnoběžky s osou AB je středem hledané kružnice k.

Čtení charakteristických hodnot Proud – koncové body vektorů proudu leží na kružnici k. Vektor proudu získáme spojením bodu na kružnici s počátkem 0. Účiník a fázový posun – průsečíkem vektoru proudu I s obloukem o vedeme rovnoběžku s osou x, její průsečík se svislou osou vymezí hodnotu účiníku cosφ. Výkon – přímka výkonu prochází body A a B. Výkon odpovídá úsečce vedené z libovolného bodu kružnice k přímce výkonu. Příkon – odpovídá úsečce z pracovního bodu kolmo k ose x. Moment – z bodu B vedeme kolmici k ose x. Průsečík označíme bodem E. Úsečku BE rozdělíme v poměru k odporům vinutí fáze rotoru R2 a statoru R1. BG:GE = R2:R1 Spojnice bodu G s bodem A je přímka momentu. Při odečítání momentu vedeme z koncového bodu proudu rovnoběžku s tečnou v bodě A. Moment odpovídá úsečce na této rovnoběžce omezené koncovým bodem vektoru proudu a přímkou momentu. Skluz – stupnice skluzu je rovnoběžka s přímkou momentu AG. Kreslí se v libovolné vzdálenosti. Je to úsečka omezená tečnou v bodě A a prodlouženou přímkou výkonu. Odečítání ze stupnice skluzu provádíme tak, že z bodu A vedeme přímku koncovým bodem vektoru proudu. Tato přímka protne stupnici skluzu a vzdálenost tohoto průsečíku od počátku stupnice je uvažovaný skluz.



Digitální učební materiál Odporový snímač teploty

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_08 Anotace: Měření teplotní závislosti odporu termistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_08 Úkol Určete teplotní součinitel odporu platinového snímače teploty. Výsledek porovnejte s tabulkovou hodnotou.

Schéma zapojení

Použité přístroje Digitální ohmmetr Digitální teploměr Temperovaná lázeň

Postup Teplotní závislost elektrického odporu platinového snímače je pro určitý rozsah teplot lineární. Lze vyjádřit vztahem Rυ = R0 [1 + α (υ-υ0)], kde Rυ je odpor snímače při teplotě υ, R0 je odpor snímače při teplotě υ0 = 0°C (100Ω) a α je teplotní součinitel odporu. Pro určení teplotního součinitele potřebujeme změřit odpor platinového snímače při dvou teplotách, které jsou od sebe dostatečně vzdáleny. V praxi použijeme vodní lázeň, pro co nejnižší první teplotu můžeme do vody vhodit několik kostek ledu. Druhé měření provedeme při teplotě varu vody. V obou případech odečteme odpor snímače až po chvíli, kdy dojde k vyrovnání teploty Rυ2 - Rυ1 vody a snímače. Teplotní součinitel odporu pak určíme ze vztahu α = R (υ - υ ) , kde Rυ1 0 2 1 je odpor snímače při teplotě υ1 a Rυ2 je odpor snímače při teplotě υ2 .

VY_32_INOVACE_EL_8_08 ČM

υ/°C

Rυ/Ω

1 2 Výpočet

Rυ2 - Rυ1 α = R (υ - υ ) = 100 Ω ( 0 2 1

Závěr

Ω°C -

Ω

°C) =

K-1


Digitální učební materiál Měření na fotorezistoru

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_09 Anotace: Měření závislosti odporu fotorezistoru na intenzitě osvětlení Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_09 Úkol Určete a graficky znázorněte závislost odporu fotorezistoru na intenzitě osvětlení.

Schéma zapojení

Použité přístroje Digitální ohmmetr Luxmetr Žárovka 24V/ 40W Laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0 - 30 V / 2 A

Postup Fotorezistor je pasivní polovodičová součástka. Její elektrický odpor se snižuje se zvyšující se intenzitou dopadajícího světla. Jeho fotony dodávají energii elektronům ve valenčním pásu polovodiče, které pak mohou překonat zakázaný pás. Tím se zvyšuje elektrická vodivost. Fotorezistor umístíme do uzavíratelné krabice společně se snímačem luxmetru žárovkou. Intenzitu osvětlení regulujeme velikostí napájecího napětí žárovky. Do tabulky zapisujeme změřenou intenzitu osvětlení a jí odpovídající odpor. Po ukončení měření sestavíme z naměřených hodnot graf R = f(E).

VY_32_INOVACE_EL_8_09 Tabulka hodnot

ČM

E/lx

R/kΩ

ČM

1

11

2

12

3

13

4

14

5

15

6

16

7

17

8

18

9

19

10

20

Graf

Závěr

E/lx

R/kΩ


Digitální učební materiál Měření na RC článcích

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_10 Anotace: Měření přenosu RC článků Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_10 Úkol Proměřte a graficky znázorněte napěťový přenos Wienova RC článku a dvojitého Tčlánku v rozsahu 0,1f0 – 10f0. Porovnejte změřenou hodnotu f0 s vypočtenou. Schéma zapojení

Použité přístroje Osciloskop Nízkofrekvenční generátor

Postup U2 Přenos je poměr výstupního napětí měřeného článku ku napětí vstupnímu p = U . 1 Wienův článek je pásmovou propustí, dvojitý T-článek se chová jako pásmová zádrž. Články se používají ve zpětné vazbě RC generátorů. Wienův článek má při rezonančním kmitočtu největší přenos, naopak T-článek má při rezonanci největší útlum. K měření použijeme dvouvstupový osciloskop a nízkofrekvenční generátor. Na vstup měřeného článku připojíme nf generátor a první vstup osciloskopu (Y1). Druhý vstup osciloskopu (Y2) připojíme na výstup měřeného článku. Osciloskop přepneme do režimu XY a generátor přelaďujeme přes měřené kmitočtové pásmo, přitom sledujeme displej osciloskopu. Při nastavení rezonančního kmitočtu je přenos článku čistě reálný, to se projeví zobrazením úsečky na displeji. Odečteme rezonanční kmitočet článku, osciloskop přepneme do režimu se zapnutou časovou základnou a provedeme měření v uvedeném rozsahu kmitočtů. Naměřené hodnoty zapisujeme do tabulky. Stejný postup použijeme k proměření druhého článku. Nakonec naměřené hodnoty zpracujeme graficky a vypočteme rezonanční kmitočet obou článků. Rezonanční kmitočty porovnáme s naměřenými.


Tabulka hodnot ČM

f/Hz

U1/V

U2/V

p

ČM

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10

10

11

11

f/Hz

U1/V

U2/V

p

Příklad výpočtu

U2 p= U = 1

V V=

a) Wienův článek R =

b) T-článek R =

Závěr

kΩ, C =

kΩ, C =

1 nF, f0 = 2πRC = 2π

1 nF, f0 = 2πRC = 2π

1 kΩ

1 kΩ

nF =

nF =

Hz

Hz


Graf


Digitální učební materiál Měření unipolárního tranzistoru I.

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_11 Anotace: Proměření výstupní a převodní charakteristiky unipolárního tranzistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní přípravy

VY_32_INOVACE_EL_8_11 Úkol Proměřte a graficky znázorněte výstupní a převodní charakteristiku unipolárního tranzistoru KF 520 IC = f (UCE) pro různá napětí UGE. Schéma zapojení

Použité přístroje 2x voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 20 mA Reostat posuvný 1,2 kΩ / 630 mA 2x laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0 - 30 V / 2 A

Postup Tranzistor KF 520 je unipolární tranzistor MOSFET s vodivostním kanálem typu N. Jeho vodivost lze řídit napětím UGE obou polarit. Výstupní charakteristika tranzistoru je závislost kolektorového proudu IC na napětí UCE mezi kolektorem a emitorem při konstantním napětí hradla UGE. S rostoucím napětím UGE vzrůstá kolektorový proud, při záporném napětí kolektorový proud klesá. Kolektorový proud také roste se zvyšujícím se napětím kolektoru. Po zapojení obvodu nastavíme napětí UGE = 0 V. Jezdec reostatu P nastavíme asi do poloviny odporové dráhy. Napětí kolektoru UCE postupně zvyšujeme až na hodnotu UCE = 20 V a sledujeme kolektorový proud IC. Při měření dbáme, abychom nepřekročili maximální hodnotu kolektorového proudu ani celkovou výkonovou ztrátu tranzistoru. Napětí UGE potom zvýšíme a celý postup opakujeme. Totéž provedeme při napětí UGE < 0 V.


Tabulka hodnot UGE /V UCE /V -6,0 -3,0 0,0 IC/mA 3,0 6,0

Závěr

0,0

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

8,0 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0



Digitální učební materiál Měření unipolárního tranzistoru II.

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_12 Anotace: Proměření výstupní a převodní charakteristiky unipolárního tranzistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní přípravy

VY_32_INOVACE_EL_8_12 Úkol Proměřte a graficky znázorněte výstupní a převodní charakteristiku unipolárního tranzistoru KF 523 IC = f (UCE) pro různá napětí UGE. Schéma zapojení

Použité přístroje 2x voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 20 mA Reostat posuvný 1,2 kΩ / 630 mA 2x laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0 - 30 V / 2 A

Postup Tranzistor KF 523 je unipolární tranzistor MOSFET s vodivostním kanálem typu P. Jeho vodivost lze řídit napětím UGE. Výstupní charakteristika tranzistoru je závislost kolektorového proudu IC na napětí UCE mezi kolektorem a emitorem při konstantním napětí hradla UGE. S rostoucím napětím UGE a s rostoucím napětím kolektoru UCE vzrůstá kolektorový proud tranzistoru IC. Po zapojení obvodu nastavíme napětí UGE = 0 V. Jezdec reostatu P nastavíme asi do poloviny odporové dráhy. Napětí kolektoru UCE postupně zvyšujeme až na UCE = 20 V a sledujeme kolektorový proud IC. Při měření dbáme, abychom nepřekročili maximální hodnotu kolektorového proudu ani celkovou výkonovou ztrátu tranzistoru. Celý postup opakujeme pro další napětí UGE.


Tabulka hodnot UGE /V UCE /V

IC/mA

Závěr

0,0

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

8,0 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0



Digitální učební materiál Měření fázové frekvenční charakteristiky

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_13 Anotace: Měření fázové charakteristiky RC článků Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_13 Úkol Proměřte a graficky znázorněte fázovou frekvenční charakteristiku Wienova RC článku a dvojitého T-článku v rozsahu 0,1f0 – 10f0. Schéma zapojení

Použité přístroje Osciloskop Nízkofrekvenční generátor

Postup Při měření fázové charakteristiky určujeme čas, o který se fázor výstupního napětí měřeného článku U2 opožďuje (předbíhá) vůči fázoru napětí vstupního U1. Tento čas potom vztahujeme k periodě měřeného signálu a přepočítáváme na úhel ve stupních. Měření provádíme v zadaném kmitočtovém pásmu při jedenácti kmitočtech. K měření je vhodné použít dvouvstupový osciloskop a nízkofrekvenční generátor. Na vstup měřeného článku připojíme nf generátor a první vstup osciloskopu (Y1). Druhý vstup osciloskopu (Y2) připojíme na výstup měřeného článku. Pro určení rezonančního kmitočtu f0 přepneme osciloskop do režimu XY a generátorem nastavíme takový kmitočet, při kterém se na displeji osciloskopu zobrazí úsečka. Poznamenáme si rezonanční kmitočet článku, osciloskop přepneme do režimu se zapnutou časovou základnou a provedeme měření v uvedeném rozsahu kmitočtů. Naměřené hodnoty zapisujeme do tabulky. Stejný postup použijeme k proměření druhého článku. Nakonec provedeme přepočet časového posunu na úhel ve stupních a výsledné hodnoty zpracujeme graficky.

VY_32_INOVACE_EL_8_13 Tabulka hodnot ČM

f/Hz

T/µs

∆t/µs

φ/°

ČM

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10

10

11

11

Příklad výpočtu

T=

1 f =

1

Hz =

∆t φ = 360° T = 360° ∆t . f =

Závěr

f/Hz

T/µs

∆t/µs

φ/°

VY_32_INOVACE_EL_8_13 Grafy


Digitální učební materiál Měření přechodových dějů

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_14 Anotace: Měření přechodových dějů osciloskopem Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní přípravy

VY_32_INOVACE_EL_8_14 Úkol Zobrazte časový průběh tlumených kmitů paralelního LC obvodu osciloskopem. Určete dobu kmitu a vypočtěte indukčnost cívky. Výsledek porovnejte s naměřenou hodnotou.

Schéma zapojení

Použité přístroje Paměťový osciloskop Ochranný rezistor Spínač Kondenzátor 0,5 µF Cívka 12000 závitů Laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0 - 30 V / 2 A

Postup 1 Paralelní LC obvod je zdrojem harmonických kmitů o frekvenci f0 = 2π√LC . Aby došlo ke vzniku kmitů, je třeba obvodu dodat energii - to provedeme sepnutím spínače S. Po nabití kondenzátoru spínač rozpojíme, energie elektrického pole kondenzátoru se pak mění v energii magnetického pole cívky a naopak. K těmto změnám dochází s charakteristickým kmitočtem pro daný obvod (rezonanční kmitočet f0). Vlivem ztrát v obvodu harmonické kmity postupně ustanou. Pro zobrazení kmitů použijeme osciloskop v paměťovém režimu. Obvod zapojíme podle obrázku, napětí zdroje nastavíme na U = 10 V a sepneme spínač. Po nabití kondenzátoru spínač rozepneme a pozorujeme na stínítku osciloskopu tlumené kmitání LC obvodu. Zobrazený průběh zapíšeme do paměti osciloskopu a změříme dobu kmitu T. Z této doby a známé kapacity kondenzátoru určíme indukčnost cívky. Vypočtenou hodnotu porovnáme

VY_32_INOVACE_EL_8_14 s indukčností cívky, kterou určíme RLC měřičem. Časový průběh napětí zakreslíme do diagramu.

Naměřené hodnoty a výpočet

C=

Graf

Závěr

T=

T2 L= 2 = 4π C


Digitální učební materiál Hysterezní smyčka

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_15 Anotace: Zobrazení hysterezí smyčky osciloskopem Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: M. Fiala, M. Vrožina, J. Hercik - Elektrotechnická měření I, vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_15 Úkol Pomocí osciloskopu zobrazte hysterezní smyčku transformátorových plechů.

Schéma zapojení

Použité přístroje Osciloskop Regulovatelný zdroj střídavého napětí Integrační RC článek Snímací rezistor 0,47 Ω / 5 W

Postup Hysterezní smyčka vznikne při magnetování feromagnetického materiálu střídavým magnetickým polem. Je to závislost magnetické indukce B magnetovaného materiálu (transformátorové plechy) na intenzitě magnetického pole H. S výhodou můžeme použít např. proudový měřicí transformátor, jehož primární vinutí má malý počet závitů N1 vodičem většího průřezu a magnetický obvod tvoří transformátorové plechy. Intenzita magnetického pole v magnetovaném obvodu je přímo úměrná procházejícímu proudu I a počtu závitů N1, kterými proud prochází. Nepřímo pak intenzita závisí na délce střední siločáry magnetického obvodu, tedy H =

N1 . I . Protože počet závitů i délka siločáry jsou pro daný transformátor konls

stanty, je intenzita magnetického pole úměrná procházejícímu proudu. Ke snímání proudu je v obvodu primárního vinutí zařazen snímací rezistor R1. Napětí na něm je tedy úměrné intenzitě magnetického pole v jádře transformátoru. Ve výstupním vinutí transformátoru se indukuje napětí U2, jeho integrací RC článkem získáme napětí Uvýst. Toto napětí je úměrné magnetické indukci v jádře, pro správnou funkci integračního RC článku musí být jeho časová konstanta τ alespoň dvacetinásobkem doby periody T integrovaného napětí. Po kontrole zapojení přepneme osciloskop do režimu XY. Ověříme, zda časová konstanta integračního RC článku splňuje výše uvedenou podmínku. Bod na obrazovce nastavíme do jejího středu a opatrně zvyšujeme napětí U1. Na obrazovce sledujeme hysterezní smyčku; zvyšováním U1 se její plocha zvětšuje, koncové body smyčky se pohybují po křivce prvotní magnetizace. Prohlédneme si charakteristický výsledný tvar smyčky a zakreslíme jej do protokolu.

VY_32_INOVACE_EL_8_15 Ověření časové konstanty RC článku R=

T = 1/f = Graf

Závěr

C=

τ = R.C =


Digitální učební materiál Nízkofrekvenční předzesilovač

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_16 Anotace: Měření vstupní a výstupní impedance a citlivosti NF předzesilovače Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: P. Nemec – Elektrické měření II-A, vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_16 Úkol U nízkofrekvenčního zesilovače změřte: a) vstupní impedanci linkového a mikrofonního vstupu b) výstupní impedanci c) citlivost linkového a mikrofonního vstupu pro nastavení regulátoru GAIN v obou krajních polohách (min./max.) při výstupním napětí 1 V. Z naměřených hodnot určete zesílení

Schéma zapojení

Použité přístroje nf generátor 2x nf milivoltmetr Reostat 1200 Ω Stabilizovaný zdroj 2x15 V Osciloskop Postup K měření vstupní impedance využíváme napěťový dělič, který vznikne zapojením odporu mezi zdroj signálu (generátor) a vstup zesilovače. Pokud napětí na odporu je stejné jako napětí na vstupu zesilovače, musí se vstupní impedance rovnat odporu předřazeného rezistoru. Napětí měříme nízkofrekvenčními milivoltmetry, odpor ohmmetrem. Výstupní impedanci určíme z poklesu výstupního napětí při změně zatížení výstupu. Nejprve změříme výstupní napětí nezatíženého zesilovače, pak k výstupu připojíme předepsanou zátěž a opět změříme výstupní napětí. Podíl rozdílů napětí a proudů je hledaná výstupní impedance. Při zjišťování

VY_32_INOVACE_EL_8_16 vstupní citlivosti nastavujeme takové napětí na vstupu zesilovače, aby výstupní napětí mělo předepsanou velikost. Průběh výstupního napětí kontrolujeme osciloskopem.

Naměřené a vypočtené hodnoty

Z1LINE =

U20 =

Závěr

Z1MIC =

U21 =

Z2 =

R2.(U20 - U21) = U21

U1LINEmin =

U2 ALINEmin = U = 1LINEmin

U1LINEmax =

U2 ALINEmax = U = 1LINEmax

U1MICmin =

U2 AMICmin = U = 1MICmin

U1MICmax =

AMICmax =

U2 = U1MICmax


Digitální učební materiál Korekční zesilovač

Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_17 Anotace: Měření kmitočtové charakteristiky korekčního zesilovače Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: P. Nemec – Elektrické měření II-A, vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_17 Úkol Změřte a zakreslete kmitočtovou charakteristiku korekčního zesilovače pro nastavení regulátorů středů a GAIN do střední polohy. Regulátory basů a výšek nastavte při prvním měření na minimum a při druhém měření na maximum. Měření proveďte v kmitočtovém pásmu 20 Hz až 20 kHz.

Schéma zapojení

Použité přístroje nf generátor 2x nf milivoltmetr Reostat 1200 Ω Stabilizovaný zdroj 2x15 V Osciloskop Postup Na vstup měřeného zesilovače přivedeme signál z nízkofrekvenčního generátoru. Do tabulky zapisujeme kmitočet signálu f, vstupní napětí U1 a výstupní napětí U2. Po ukončení U2 měření vypočteme pro každý kmitočet zisk zesilovače A = 20 log U . 1 Po kontrole zapojení nastavíme regulátory hloubek a výšek na minimum, na vstup zesilovače přivedeme signál z generátoru o kmitočtu asi 20 Hz. Do tabulky zapíšeme naměřené hodnoty, nastavíme další kmitočet a zjištěné hodnoty opět zapíšeme do tabulky. Celý postup opakujeme až po dosažení nejvyššího kmitočtu 20 kHz. Měření provedeme alespoň pro 10 až 12 kmitočtů tak, aby na logaritmické kmitočtové ose byly rovnoměrně vzdáleny. Pak nasta-

VY_32_INOVACE_EL_8_17 víme regulátory hloubek a výšek na maximum a celý postup opakujeme od nejnižšího kmitočtu. Po posledním měření vypočteme zisk pro obě polohy regulátorů a sestrojíme graf.

Tabulka hodnot

ČM

f/Hz

U1min/mV

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Příklad výpočtu

U2min Amin = 20 log U = 1min

Závěr

U2min/mV

Amin/dB

U1max/mV U2max/mV Amax/dB


Graf


Digitální učební materiál Měření vstupního proudu logického hradla Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_02 Anotace: Měření vstupního proudu logického hradla Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: J. Kraemer, J. Nývlt – Elektrotechnická měření II., vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_18 Úkol Změřte vstupní proud hradla NAND logického obvodu TTL řady 7400 pro oba logické signály.

Schéma zapojení

Použité přístroje 2x Voltmetr digitální, rozsahy 2 a 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 2 mA Reostat posuvný 1,2 kΩ / 630 mA Přípravek pro zapojování a měření logických IO

Postup Vstupní proud měříme při největším přípustném napájecím napětí UCC (z katalogu 5,25 V). Je to největší proud Ivst(I) pro vstupní logický signál I (2,4 – 5,25 V). Měříme v zapojení podle obrázku. Vstupní proud pro logický signál 0 Ivst(0) je největší proud, který teče ze vstupu při logické úrovni 0 (0 – 0,4 V). Měříme ve stejném zapojení, avšak neměřený vstup připojíme na napájecí napětí UCC (přepnutím přepínače S). Po kontrole zapojení provedeme první měření pro úroveň logické I na měřeném vstupu. Potom změříme vstupní proud pro logickou 0. Vstupní napětí nastavujeme reostatem P. Naměřené údaje zapíšeme do tabulky. Napětí na vstupu hradla měříme digitálním voltmetrem. Je to důležité, protože tento přístroj má velký odpor a neovlivňuje

VY_32_INOVACE_EL_8_18 vstupní proud hradla. Po ukončení měření prohodíme oba vstupy (vývody 1 a 2) a stejným způsobem zjistíme vstupní proudy pro druhý vstup. Nakonec porovnáme všechny naměřené hodnoty s katalogovými.

Tabulka hodnot Vstup 1 Ivst(I)/mA Ivst(0)/mA

Závěr

Vstup 2 Ivst(I)/mA Ivst(0)/mA


Digitální učební materiál Měření vstupní napěťové nesymetrie OZ Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_19 Anotace: Měření vstupní napěťové nesymetrie OZ Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_19 Úkol Změřte vstupní napěťovou nesymetrii (offset) Un operačního zesilovače. Schéma zapojení

Použité přístroje Voltmetr digitální Přípravek pro měření operačních zesilovačů Laboratorní zdroj 2x15 V Postup Pokud je mezi vstupy ideálního operačního zesilovače nulové napětí, je nulové i jeho výstupní napětí. Avšak u reálného zesilovače je vlivem jeho nedokonalosti výstupní napětí nenulové. Nulového výstupního napětí dosáhneme přivedením určitého napětí mezi vstupy zesilovače. Proto je třeba mezi vstupy operačního zesilovače přivést takové napětí, aby na jeho výstupu bylo napětí nulové. Toto napětí nazýváme vstupní napěťovou nesymetrií. Měření nesymetrie se provádí tak, že na oba vstupy zesilovače přivedeme nulové napětí a změříme výstupní napětí. Jeho velikost závisí na vstupní napěťové nesymetrii a zesílení OZ, které nas-tavíme na známou hodnotu obvodem zpětné vazby. V našem případě (neinvertující zesilovač) je zesílení Au OZ rovno poměru (R1+R2)/R1 = (50 Ω + 5000 Ω) / 50 Ω = 101. Odpor R3 slouží ke kompenzaci vstupních klidových proudů OZ. Měřený OZ vložíme do patice přípravku, připojíme napájecí zdroj a ověříme funkčnost OZ. Voltmetrem změříme výstupní napětí zesilovače U a vypočteme vstupní napěťovou nesymetrii Un = U/Au = U/101. Hodnotu napěťové nesymetrie zapíšeme do tabulky a postup opakujeme pro všechny měřené součástky. Nakonec porovnáme zjištěné hodnoty s katalogovými údaji.


Tabulka hodnot Typ/Označení OZ

Příklad výpočtu U U Un = A = 101 = u

Závěr

U/V

Un/mV


Digitální učební materiál Měření převodní charakteristiky OZ Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 – Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_20 Anotace: Měření převodní charakteristiky OZ Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

VY_32_INOVACE_EL_8_20 Úkol Změřte a graficky znázorněte převodní charakteristiku neinvertujícího zesilovače.

Schéma zapojení

Použité přístroje 2x voltmetr digitální Reostat 1200 Ω 2x rezistor 4700 Ω Přípravek pro měření operačních zesilovačů Laboratorní zdroj 2x15 V

Postup Převodní charakteristika je závislost výstupního napětí na vstupním napětí operačního zesilovače U2 = f(U1). Zesílení operačního zesilovače při otevřené smyčce zpětné vazby dosahuje hodnot 104 ÷ 106, proto je vhodné zesílení omezit (v našem případě na 10). Obvod zapojíme podle schématu, k nastavování vstupního napětí

U1

použijeme

reostat, který připojíme ke zdroji napájecího napětí pro operační zesilovač přes oba rezistory. Vstupní napětí postupně nastavujeme tak, aby se výstupní napětí měnilo od záporného saturačního výstupního napětí až po kladné. Naměřené hodnoty zapisujeme do tabulky, po ukončení měření sestrojíme graf U2 = f(U1).

VY_32_INOVACE_EL_8_20 Tabulka hodnot U1/V U2/V

Graf

Závěr

Elektrotechnická měření - 3. ročník

Recommend Documents