Vysoká škola báňská – Technická universita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky
Základy elektroniky – ZEL Laboratorní úloha č. 2
RLC obvody – sériový a paralelní rezonanční obvod
Datum měření: Datum odevzdání: Skupina ve cvičení: Učitel:
Tento protokol vypracoval Jméno: Jiří Znoj Login: ZNO0011 Email:
[email protected]
24. 9. 2011 4. 10. 2011 16:00 – 17:30 Ing. Lukáš Paulinský
Na měření spolupracoval Jméno: Dluhoš Jan Login: DLU0023
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 1
23. 9. 2011
A. Zadání úlohy Sériový rezonanční obvod: 1. Pro sériový rezonanční obvod na obr. 1 odvoďte vztahy pro rezonanční frekvenci fREZ a velikost impedance ZREZ při fREZ . i(t)
u1(t)
C
uC(t)
RS
uRS(t)
L
uL(t)
obr. 1 2. Odvozené vztahy pro fREZ a ZREZ ověřte měřením na sestaveném sériovém rezonančním obvodu. Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření parametrů sériového rezonančního obvodu na obr. 2. RG 10k C 25n
CH1 FG
OSC
u1(t)
RS 65R
GND
CH2 u2(t)
OSC GND
L 1H/35R
obr. 2 FG – funkční generátor (výstup sin) OSC CH1 – osciloskop kanál č. 1 OSC CH2 – osciloskop kanál č. 2 RG – odporová dekáda R DECADE 2 RS – odporová dekáda R DECADE 1 C – kapacitní dekáda C DECADE L – modul indukčnosti L SET Na funkčním generátoru FG nastavte výstupní sinusové napětí U1PP = 10V o frekvenci f = 100Hz . Postupným zvyšováním frekvence zjistěte při jaké frekvenci f bude napětí U2PP na sériovém rezonančním obvodu minimální pak f = fREZ a U2PP = U2PPMIN . Dosazením do vztahu
Z REZ RREZ RG
U 2 PPMIN určíme impedanci obvodu při fREZ.. Zdůvodněte uvedený postup. U 1PP U 2 PPMIN 2
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 1
23. 9. 2011
Paralelní rezonanční obvod: 1. Pro paralelní rezonanční obvod na obr. 3 odvoďte vztahy pro rezonanční frekvenci fREZ a velikost impedance ZREZ při fREZ . i(t)
iC(t) PZ
C
iRP(t)
RP
iL(t)
L
u(t)
obr. 3 2. Odvozené vztahy pro fREZ a ZREZ ověřte měřením na sestaveném sériovém rezonančním obvodu. Pokyny pro měření: 1. Schéma zapojení pro měření parametrů sériového rezonančního obvodu na obr. 4. RG 100k
CH1 FG
OSC
u1(t)
GND
C 25n
RP
L
100k
1H/ 35R
u2(t)
CH2 OSC GND
obr. 4 FG – funkční generátor (výstup sin) OSC CH1 – osciloskop kanál č. 1 OSC CH2 – osciloskop kanál č. 2 RG – odporová dekáda R DECADE 2 RP – odporová dekáda R DECADE 2 C – kapacitní dekáda C DECADE L – modul indukčnosti L SET Na funkčním generátoru FG nastavte výstupní sinusové napětí U1PP = 10V o frekvenci f = 100Hz . Postupným zvyšováním frekvence zjistěte při jaké frekvenci f bude napětí U2PP na paralelním rezonančním obvodu maximální pak f = fREZ a U2PP = U2PPMAX , ekvivalentní je zjišťovat při jaké frekvenci f je fázový posun napětí u1(t) a u2(t) nulový. Dosazením do vztahu Z REZ RREZ RG
U 2 PPMAX určíme impedanci U 1PP U 2 PPMAX
obvodu při fREZ.. Zdůvodněte uvedený postup. 3
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 1
23. 9. 2011
B. Použité přístroje a pomůcky a. b. c. d. e.
Funkční generátor Dvoukanálový osciloskop 2x odporová dekáda Kapacitní dekáda Modul indukčnosti
C. Postup měření Připravíme si všechny přístroje a součástky. Před zapojováním se ujistíme, že nemáme zdroj připojen k napájení. Podle schématu si zapojíme elektrický obvod. Je samozřejmostí, že na odporech, kapacitě a indukčnosti nastavíme požadovanou hodnotu. Před měřením si všechno zkontrolujeme, aby nedošlo k poškození přístrojů a součástek ani k chybě měření. Zapneme napájení. Nastavíme si jej na 10V. Poté zvyšováním frekvence hledáme, kdy bude hodnota napětí nejnižší (sériové zapojení) a poté nejvyšší (paralelní zapojení). Hodnoty si zapíšeme. Po ukončení měření dopočítáme žádané hodnoty.
D. Výpočty I/1) Odvození vztahů:
=
√
| |
|
√
|
√
|
|
I/2) Naměřené hodnoty: FREZ = 1007 HZ U2PPMIN = 288 mV U1PP = 10,2 V Vypočtené hodnoty:
√
√
4
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 1
23. 9. 2011
II/1) Odvození vztahů:
=
√
j*(
|
|
)
(
)
| |
√
|
|
√
√
II/2) Naměřené hodnoty: FREZ = 1007 HZ U2PPMAX = 8,4 V U1PP = 10,2 V Vypočtené hodnoty: √
√
E. Obrázky k úlohám:
Obrázek k úloze 1
Obrázek k úloze 2 5
Jiří Znoj – ZNO0011
Základy elektroniky – ZEL
Laboratorní úloha č. 1
23. 9. 2011
F. Závěr V první úloze jsme si ověřili, že sériový rezonanční obvod má při rezonančním kmitočtu fREZ nejmenší impedanci ZREZ 290,557 . Naproti tomu ve druhé úloze jsme si ověřili, že paralelní obvod má při rezonančním kmitočtu fREZ největší impedanci ZREZ 466,667 . Naměřená hodnota rezonanční frekvence se shoduje s hodnotou vypočtenou. Malý rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami je způsoben nepřesností přístrojů, nepřesností měření a okolním prostředím.
6
