7-merenja_u_elektronici_laboratoijske_vezbe734
7-merenja_u_elektronici_laboratoijske_vezbe734
7-merenja_u_elektronici_laboratoijske_vezbe734
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
FAKULTET TEHNIČ KIH NAUKA U NOVOM SADU<br />
UPUTSTVO<br />
ZA LABORATORIJSKE VEŽBE<br />
IZ MERENJA U ELEKTRONICI<br />
NOVI SAD<br />
2011.
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
I ciklus vežbi
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 2.<br />
UTICAJ SISTEMATSKE GREŠKE NA REZULTAT MERENJA<br />
ZADATAK: Izmeriti otpornost datog otpornika U/I metodom, naponskim i<br />
strujnim spojem, i analizirati uticaj sistematske greške koja nastaje zbog<br />
konačnih unutrašnjih otpornosti upotrebljenih instrumenata.<br />
PRIBOR: E - izvor jednosmernog napona;<br />
R 1 - klizni otpornik PRN 432;<br />
A - miliampermetar ∋ 515;<br />
V - voltmetar BL 1;<br />
R x - otpornik nepoznate otpornosti.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
2.1 Merenje otpornosti naponskim spojem<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na<br />
slici 2.1.<br />
A<br />
Pre uključivanja izvora, ručicu<br />
potenciometra R 1 postaviti u takav<br />
položaj da struja kroz ampermetar<br />
bude minimalna.<br />
E<br />
R 1<br />
V<br />
R x<br />
- Ručicu potenciometra R 1<br />
pomerati dok voltmetar ne pokaže<br />
napon od 1 V. Očitati odgovarajuću<br />
vrednost struje i uneti u tabelu 2.1.<br />
Slika 2.1 Merenje otpornosti<br />
naponskim spojem<br />
- Ponoviti postupak i za napone od 2 V do 6 V, sa korakom od 1 V.<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Uticaj sistematske greške na rezultat <strong>merenja</strong><br />
U, V 1 2 3 4 5 6<br />
I, mA<br />
Tabela 2.1 Rezultati <strong>merenja</strong> otpornosti naponskim spojem<br />
- Na slici 2.2 prikazati zavisnost U=f( I ).<br />
Slika 2.2 Zavisnost U=f( I ) pri merenju otpornosti naponskim spojem<br />
- Sa slike 2.2 grafički odrediti vrednost otpornosti R mg (R mg je jednako<br />
koeficijentu pravca dobijenog sa grafika):<br />
ΔU<br />
R mg<br />
= =<br />
.<br />
ΔI<br />
- Zabeležiti vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tački 2.1.<br />
- Za poslednji par <strong>merenja</strong> (6 V, ? mA) izračunati tačnu vrednost merene<br />
otpornosti R x , koja se dobija kada se izvrši korekcija rezultata <strong>merenja</strong> zbog<br />
konačne unutrašnje otpornosti R V voltmetra, apsolutnu i relativnu sistematsku<br />
grešku koja nastaje zbog konačne unutrašnje otpornosti voltmetra, i sigurne<br />
granice greške <strong>merenja</strong>.<br />
2-2
R m<br />
ΔR<br />
x<br />
ΔR<br />
R<br />
x<br />
x<br />
ΔR<br />
R<br />
x<br />
U<br />
= = I<br />
x<br />
= R<br />
m<br />
R<br />
=<br />
m<br />
− R<br />
x<br />
− R<br />
R<br />
x<br />
⎛ R ≤ ⎜1<br />
+<br />
⎝ R<br />
x<br />
x<br />
V<br />
Uticaj sistematske greške na rezultat <strong>merenja</strong><br />
Rx<br />
RV<br />
= −<br />
R<br />
1+<br />
R<br />
x<br />
V<br />
Rx<br />
RV<br />
= −<br />
R<br />
1+<br />
R<br />
⎞⎛<br />
U<br />
⎟⎜<br />
⎠⎝<br />
U<br />
max<br />
kl<br />
x<br />
V<br />
V<br />
1<br />
, Rx<br />
= Rm<br />
=<br />
Rm<br />
1−<br />
R<br />
Rx<br />
=<br />
,<br />
= ,<br />
I<br />
+<br />
I<br />
max<br />
kl<br />
A<br />
⎞ R<br />
⎟ +<br />
⎠ R<br />
x<br />
V<br />
ΔR<br />
R<br />
ΔRx<br />
ΔR x<br />
= Rx<br />
≤<br />
.<br />
R<br />
x<br />
V<br />
V<br />
=<br />
x<br />
- Komentarisati doprinos sigurnih granica grešaka ⏐ΔU/U⏐, ⏐ΔI/I⏐, i<br />
⏐ΔR V /R V ⏐.<br />
- Konačan rezultat <strong>merenja</strong> otpornosti R x naponskim spojem:<br />
R ΔR<br />
=<br />
, odnosno,<br />
x<br />
±<br />
x<br />
⎛ ΔR<br />
⎞<br />
⎜<br />
x<br />
R ⎟<br />
x<br />
1 ±<br />
=<br />
.<br />
⎝ Rx<br />
⎠<br />
2-3
Uticaj sistematske greške na rezultat <strong>merenja</strong><br />
-Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
2.2 Merenje otpornosti strujnim spojem<br />
-Sastaviti kolo prema šemi na<br />
slici 2.3.<br />
- Izmeriti otpornost R x strujnim<br />
spojem, menjajući napon u istom<br />
opsegu kao i kod <strong>merenja</strong> naponskim<br />
spojem. Rezultate uneti tabelu 2.2.<br />
- Na slici 2.4 prikazati zavisnost<br />
U=f( I ) i grafički odrediti vrednost<br />
izmerene otpornosti Rmg.<br />
E<br />
R 1<br />
V<br />
A<br />
Slika 2.3 Merenje otpornosti<br />
strujnim spojem<br />
R x<br />
U, V 1 2 3 4 5 6<br />
I, mA<br />
Tabela 2.2 Rezultati <strong>merenja</strong> otpornosti strujnim spojem<br />
ΔU<br />
R mg<br />
= =<br />
.<br />
ΔI<br />
- Zabeležiti vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tački 2.2.<br />
- Za poslednji par <strong>merenja</strong> (6 V, ? mA) izračunati tačnu vrednost merene<br />
otpornosti R x , koja se dobija kada se izvrši korekcija rezultata <strong>merenja</strong> zbog<br />
konačne unutrašnje otpornosti R A ampermetra, apsolutnu i relativnu sistematsku<br />
grešku koja nastaje zbog konačne unutrašnje otpornosti ampermetra, i sigurne<br />
granice greške <strong>merenja</strong>.<br />
2-4
Uticaj sistematske greške na rezultat <strong>merenja</strong><br />
Slika 2.4 Zavisnost U=f( I ) pri merenju otpornosti strujnim spojem<br />
U<br />
R m<br />
= = I R R − R =<br />
x<br />
=<br />
m A<br />
ΔRx<br />
RA<br />
Δ Rx<br />
= Rm<br />
− Rx<br />
=<br />
, = =<br />
R R<br />
x<br />
x<br />
ΔR<br />
R<br />
x<br />
x<br />
⎛ R ≤ ⎜1<br />
+<br />
⎝ R<br />
A<br />
x<br />
⎞⎛<br />
U<br />
⎟⎜<br />
⎠⎝<br />
U<br />
max<br />
kl<br />
V<br />
I<br />
+<br />
I<br />
max<br />
kl<br />
A<br />
⎞ R<br />
⎟ +<br />
⎠ R<br />
A<br />
x<br />
ΔR<br />
R<br />
A<br />
A<br />
=<br />
ΔRx<br />
ΔR x<br />
= Rx<br />
≤<br />
.<br />
R<br />
x<br />
- Komentarisati doprinos sigurnih granica grešaka ⏐ΔU/U⏐, ⏐ΔI/I⏐, i<br />
⏐ΔR A /R A ⏐.<br />
2-5
Uticaj sistematske greške na rezultat <strong>merenja</strong><br />
- Konačan rezultat <strong>merenja</strong> otpornosti R x strujnim spojem:<br />
R ΔR<br />
=<br />
, odnosno,<br />
x<br />
±<br />
x<br />
⎛ ΔR<br />
⎞<br />
⎜<br />
x<br />
R ⎟<br />
x<br />
1 ±<br />
=<br />
.<br />
⎝ Rx<br />
⎠<br />
-Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
2.3 Poređenje rezultata dobijenih naponskim i strujnim spojem i<br />
zaključak<br />
2-6
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 3.<br />
INSTRUMENT ZA MERENJE NAIZMENIČNE STRUJE I NAPONA<br />
ZADATAK: Proširiti merno područje instrumenta sa kretnim kalemom koristeći<br />
jednostrani i dvostrani ispravljač.<br />
PRIBOR: Tr - odvojni transformator;<br />
V - voltmetar ∋ 515;<br />
R 1 - klizni otpornik PRN 432;<br />
R p - dekadna kutija otpornika MA 2112;<br />
R s - dekadna kutija otpornika MA 2102;<br />
μA - mikroampermetar K-2;<br />
O - osciloskop;<br />
Gr - Grecov ispravljač.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
3.1 Instrument sa jednostranim ispravljačem<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici 3.1.<br />
Tr<br />
∼ +<br />
220 V<br />
R p<br />
D 2<br />
V<br />
R { μA O<br />
R 1<br />
D 1<br />
-<br />
Slika 3.1 Voltmetar za naizmenični napon sa jednostranim ispravljačem<br />
- Proveriti da li instrumenti pre priključivanja izvora pokazuju nulu.<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Instrument za merenje naizmenične struje i napona<br />
- Za diode D 1 i D 2 koristiti diode iz Grecovog ispravljača.<br />
- R p postaviti na najveću vrednost a R š na vrednost od 2 320 Ω (to je<br />
jednako unutrašnjoj otpornosti mikroampermetra).<br />
20 V.<br />
- Ručicom potenciometra R 1 povećavati napon tako da voltmetar pokaže<br />
- R p smanjivati sve dok mikroampermetar ne dostigne pun otklon. Neka je<br />
to R p izmereno .<br />
- Za kolo na slici 3.1 izračunati otpornost R p izračunato tako da mikroampermetar<br />
ima puno skretanje kada se na ulaz voltmetra dovede napon<br />
efektivne vrednosti 20 V.<br />
R p izmereno = , R p izračunato =<br />
- Da li se izmerena vrednost R p slaže sa izračunatom?<br />
- Snimiti zavisnost skretanja kazaljke mikroampermetra od pokazivanja<br />
volltmetra: α = f(U). Napon U menjati ručicom potenciometra R 1 u opsegu od 2 V<br />
do 20 V, sa korakom od 2 V. Rezultate uneti u tabelu 3.1.<br />
- Vrednost Δα = α-α 0 je odstupanje od idealne karakteristike dobijenog<br />
voltmetra za naizmeničnu struju. α 0 se određuje kao:<br />
α<br />
α<br />
0<br />
=<br />
U<br />
max<br />
eff max<br />
U eff<br />
U (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
α<br />
(pod)<br />
Δα (pod)<br />
Tabela 3.1 Rezultati očitanja voltmetra i mikroampermetra<br />
3-2
Instrument za merenje naizmenične struje i napona<br />
- Na slici 3.2 prikazati zavisnost Δα = f(U).<br />
Slika 4.2 Zavisnost Δα = f(U) za voltmetar sa jednostranim ispravljačem<br />
- Izračunati karakterističnu otpornost ostvarenog voltmetra za naizmenični<br />
napon, sa jednostranim ispravljačem:<br />
R<br />
'<br />
V<br />
R<br />
=<br />
U<br />
V<br />
max<br />
R<br />
=<br />
p<br />
+ (<br />
μA<br />
s<br />
) =<br />
U<br />
R<br />
max<br />
R<br />
.<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
3.2 Instrument sa dvostranim ispravljačem<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici 3.3.<br />
220 V<br />
Tr<br />
R p<br />
∼<br />
V<br />
- R { μA O<br />
+<br />
Gr<br />
R 1<br />
∼<br />
Slika 3.3 Voltmetar za naizmenični napon sa dvostranim ispravljačem<br />
3-3
20 V.<br />
Instrument za merenje naizmenične struje i napona<br />
- R p postaviti na najveću vrednost.<br />
Ručicom potenciometra R 1 povećavati napon tako da voltmetar pokaže<br />
- R p smanjivati sve dok mikroampermetar ne dostigne pun otklon. Neka je<br />
to R p izmereno .<br />
- Za kolo na slici 3.3 izračunati otpornost R p izračunato, tako da mikroampermetar<br />
ima puno skretanje kada se na ulaz voltmetra dovede napon<br />
efektivne vrednosti 20 V.<br />
R p izmereno = , R p izračunato =<br />
- Da li se izmerena vrednost R p slaže sa izračunatom?<br />
- Snimiti zavisnost skretanja kazaljke mikroampermetra od pokazivanja<br />
volltmetra: α = f(U). Napon U menjati ručicom potenciometra R 1 u opsegu od 2 V<br />
do 20 V, sa korakom od 2 V. Rezultate uneti u tabelu 3.2.<br />
U (V) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
α (pod)<br />
Δα (pod)<br />
Tabela 3.2 Rezultati očitanja voltmetra i mikroampermetra<br />
- Na slici 3.4 prikazati zavisnost Δα = f(U).<br />
- Izračunati karakterističnu otpornost ostvarenog voltmetra za naizmenični<br />
napon, sa dvostranim ispravljačem:<br />
R<br />
'<br />
V<br />
R<br />
=<br />
U<br />
V<br />
max<br />
R<br />
=<br />
p<br />
+ ( Rμ<br />
A<br />
Rs<br />
) =<br />
U<br />
max<br />
.<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
3-4
Instrument za merenje naizmenične struje i napona<br />
Slika 3.4 Zavisnost Δα = f(U) za voltmetar sa dvostranim ispravljačem<br />
3.3 Zaključak<br />
3-5
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 4.<br />
UTICAJ TALASNIH OBLIKA NA POKAZIVANJE INSTRUMENATA<br />
ZADATAK: Izmeriti amplitude napona različitih talasnih oblika različitim<br />
instrumentima i uporediti ih sa izračunatim vrednostima.<br />
PRIBOR: G - generator funkcija;<br />
V 1 - univerzalni instrument US3b;<br />
V 2 - univerzalni instrument UNIMER 1;<br />
V 3 - voltmetar ∋ 515;<br />
O - osciloskop.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
4.1 Pokazivanje instrumenata pri frekvenciji od 0,1 Hz<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na<br />
slici 4.1.<br />
- Na generatoru funkcija G<br />
izabrati prostoperiodičan talasni oblik<br />
napona, učestanosti 0,1 Hz i amplitude<br />
od 1 V. Amplitudu napona podesiti<br />
koristeći osciloskop.<br />
- Izmerene vrednosti<br />
(maksimalna pokazivanja) U 1 , U 2 , i U 3<br />
uneti i tabelu 4.1.<br />
G O V V V<br />
1 2 3<br />
Slika 4.1 Merenje napona<br />
različitim instrumentima<br />
- Imajući u vidu način rada svakog instrumenta, izračunati onu amplitudu<br />
U r koju bi morao da ima mereni napon, pa da proizvede očitana pokazivanja U 1 ,<br />
U 2 . i U 3 .<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Uticaj talasnih oblika na pokazivanje instrumenata<br />
4.2 Pokazivanje instrumenata pri frekvenciji od 50 Hz<br />
- Na generatoru funkcija G redom birati različite talasne oblike napona,<br />
učestanosti 50 Hz, i amplitude od 2 V. Amplitudu napona podesiti koristeći<br />
osciloskop.<br />
- Očitati pokazivanja U 1 , U 2 i U 3 i uneti ih u tabelu 4.1.<br />
- Iz očitanih vrednosti na instrumentima izračunati kolika je morala biti<br />
amplituda U r merenog napona. Rezultate takođe uneti u tabelu 4.1.<br />
Talasni oblik ∼ ∼<br />
Učestanost f, (Hz) 0,1 50 50 50<br />
Amplituda napona na osciloskopu, (V) 1 2 2 2<br />
Pokazivanje instrumenta U 1 ,(V)<br />
V 1 Izračunata amplituda U r , (V)<br />
Pokazivanje instrumenta, U 2 , V<br />
V2 Izračunata amplituda U r , (V)<br />
Pokazivanje instrumenta U 3 ,(V)<br />
V3 Izračunata amplituda U r ,, (V)<br />
Tabela 4.1 Rezultati <strong>merenja</strong> amplituda napona različitih talasnih oblika,<br />
različitim instrumentima, pri različitim učestanostima<br />
4.3 Zaključak<br />
4-2
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 5.<br />
PROŠIRIVANJE MERNOG OPSEGA AMPERMETRA I VOLTMETRA<br />
ZADATAK:<br />
Proširiti merni opseg datog mikroampermetra i milivoltmetra.<br />
PRIBOR: E - Izvor jednosmernog napona;<br />
μA - mikroampermetar;<br />
mA - miliampermetar ΦBLO 120;<br />
V 1 - milivoltmetar;<br />
V - voltmetar;<br />
R - klizni otpornik PRN 432, 10 kΩ/0,18 A;<br />
R š ,R p - dekadna kutija otpornika MA 2102;<br />
R 1 - klizni otpornik PRN 432, 1 000Ω/0,57 A;<br />
P - prekidač.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
5.1 Proširivanje mernog opsega ampermetra<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na<br />
slici 5.1.<br />
- Pre priključivanja izvora<br />
postaviti otpornost R na najveću vrednost<br />
a prekidač P otvoriti. Proveriti da<br />
li instrumenti pokazuju nulu.<br />
- Nakon uključivanja izvora,<br />
smanjivati vrednost R dok mikroampermetar<br />
ne pokaže pun otklon.<br />
Izmeriti tada miliampermetrom struju<br />
I=I 0 i dobijeni rezultat uneti u tabelu 5.1.<br />
- Da bi se merni opseg mikroampermetra proširio n puta, treba da mu se<br />
veže šant R š kao na slici 5.1. Postaviti R š na najveću vrednost i zatvoriti prekidač<br />
P.<br />
E<br />
μΑ I 0<br />
R<br />
R {<br />
P<br />
R 1<br />
mA<br />
I<br />
Slika 6.1 Proširivanje mernog<br />
opsega mikroampermetra<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Proširivanje mernog opsega ampermetra i voltmetra<br />
- Smanjivati vrednost R š dok se ne postigne približno traženi odnos struja<br />
I/I 1 ≈n.<br />
- Uzastopno podešavati otpornosti R i R š dok mikroampermetar ne pokaže<br />
pun otklon i istovremeno struja I bude tačno n puta veća od struje I 0 . Odgovarajuće<br />
konačne vrednosti struje n I 0 i otpornosti R š uneti u tabelu 6.1.<br />
Kao uzgredan rezultat ovakvog eksperimentalnog nalaženja vrednosti<br />
šanta za proširenje mernog opsega mikroampermetra, dobijena vrednost R š<br />
omogućava izračunavanje unutrašnje otpornosti R A mikroampermetra:<br />
R A = (n-1) R š .<br />
n I 0 (μA) I (mA) R š (Ω) R A (Ω)<br />
1<br />
2<br />
4<br />
6<br />
Tabela 5.1 Rezultati <strong>merenja</strong> pri proširivanju mernog opsega mikroampermetra<br />
- Ponoviti opisan postupak nalaženja odgovarajućih vrednosti R š i za<br />
druge vrednosti n iz tabele 5.1.<br />
- U kolikoj meri se slažu dobijene vrednosti za R A kada se računaju preko<br />
različitih vrednosti za n?<br />
5.2 Proširivanje mernog opsega voltmetra<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici 5.2.<br />
Pre uključenja izvora, postaviti klizač potenciometra R 1 u takav položaj da<br />
voltmetar V, nakon priključenja izvora, pokaže najmanju vrednost. Proveriti da li<br />
voltmetri pokazuju nulu. Prekidač P zatvoriti.<br />
5-2
Proširivanje mernog opsega ampermetra i voltmetra<br />
- Priključiti izvor napona.<br />
R p<br />
- Ručicom potenciometra R 1<br />
povećavati napon dok voltmetar V 1 ,<br />
kome se proširuje merni opseg, ne<br />
pokaže pun otklon. Pokazivanje voltmetra<br />
V, U=U 0 , uneti u tabelu 5.2.<br />
- Da bi se merni opseg proširio<br />
n puta, treba mu vezati predotpornik<br />
R p , kao na slici 5.2.<br />
- Postaviti R na najmanju vrednost<br />
i otvoriti prekidač P.<br />
- Povećavati vrednost R p dok se ne postigne približno traženi odnos<br />
napona U/U1≈n.<br />
- Uzastopno podešavati R 1 i R p sve dok voltmetar V 1 ne pokaže pun otklon<br />
i istovremeno napon U na voltmetru V bude tačno n puta veći od napona U 0 .<br />
Odgovarajuće konačne vrednosti napona U = n U 0 i otpornosti R p uneti u tabelu<br />
5.2.<br />
I ovde, kao uzgredan rezultat eksperimentalnog nalaženja vrednosti<br />
predotpornika za proširenje mernog opsega voltmetra, vrednost R p omogućava<br />
da se izračuna otpornost voltmetra R V1 :<br />
Rp<br />
RV<br />
= .<br />
1<br />
n −1<br />
- Izračunati je i uneti u tabelu 5.2.<br />
E<br />
R 1<br />
V P V 1<br />
Slika 5.2 Proširivanje mernog<br />
opsega voltmetra<br />
n U1 (V) U (V) R p (Ω) R V1 (Ω)<br />
1<br />
4<br />
5<br />
6<br />
Tabela 5.2 Rezultati <strong>merenja</strong> pri proširivanju mernog opsega voltmetra<br />
- Ponoviti opisani postupak za nalaženje odgovarajućih vrednosti R p i za<br />
druge vrednosti n iz tabele 5.2.<br />
- U kolikoj meri se slažu dobijene vrednosti za R V1 kada se računaju preko<br />
različitih vrednosti za n?<br />
5-3
Proširivanje mernog opsega ampermetra i voltmetra<br />
5.5 Zaključak<br />
5-4
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 6.<br />
SNIMANJE DINAMIČKE PETLJE HISTEREZISA OSCILOSKOPOM<br />
ZADATAK: Snimiti osciloskopom dinamičku petlju histerezisa za dati uzorak<br />
feromagnetnog materijala.<br />
PRIBOR: Tr - regulacioni transformator;<br />
T m - mrežni transformator;<br />
R 1 - klizni otpornik PRN 335;<br />
R 2 - dekadna kutija otpornika MA 2110;<br />
C - kondenzator;<br />
O - osciloskop.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
6.1 Snimanje dinamičke petlje histerezisa osciloskopom<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici 6.1.<br />
T m<br />
220 V<br />
Tr<br />
V<br />
R 2<br />
C<br />
R1<br />
O<br />
Slika 6.1 Snimanje dinamičke petlje feromagnetnog uzorka osciloskopom<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Snimanje dinamičke petlje histerezisa osciloskopom<br />
- U tabeli 6.1 su date vrednosti pojedinih komponenata ili karakteristika<br />
mernih instrumenata, koje treba da su poznate da bi kolo na slici 6.1 funkcionisalo<br />
na predviđen način, kao i njihove sigurne granice grešaka G, neophodne za<br />
ocenu grešaka <strong>merenja</strong>.<br />
nazivna<br />
vrednost<br />
R 1 R 2 C K y K x N 1 N 2 S l<br />
120<br />
Ω<br />
1<br />
MΩ<br />
0,1<br />
μF<br />
5<br />
V/cm<br />
1<br />
V/cm<br />
880<br />
zav.<br />
1 340<br />
zav.<br />
12<br />
cm 2<br />
G, % 1 1 5 2 2 0 0 5 2<br />
34<br />
cm<br />
Tabela 6.1 Vrednosti komponenata ili karekteristika mernih instrumenata<br />
i njihove sigurne granice grešaka<br />
- Regulacionim transformatorom povećavati napon dok voltmetar ne<br />
pokaže 150 V.<br />
Na slici 6.2 nacrtati krivu dinamičke petlje histerezisa uzorka, dobijenu na<br />
ekranu osciloskopa, i izmeriti duži x i y koje odgovaraju koercitivnom polju H c i<br />
remanentnoj indukciji B r . Rezultate <strong>merenja</strong> uneti u tabelu 6.2.<br />
Slika 6.2 Dinamička petlja histerezisa<br />
za materijal od koga je načinjeno jezgro transformatora T m<br />
6-2
Snimanje dinamičke petlje histerezisa osciloskopom<br />
x y B r H c<br />
izmerena<br />
vrednost cm cm T A/m<br />
G %<br />
G st %<br />
Tabela 6.2 Rezultati <strong>merenja</strong> remanentne indukcije i koercitivnog polja<br />
- Izračunati vrednosti remanentne indukcije B r i koercitivnog polja H c , kao i<br />
njihove sigurne granice grešaka i sigurne statističke granice grešaka:<br />
R2CK<br />
y<br />
y<br />
N1K<br />
x<br />
x<br />
Br = , i H<br />
c<br />
= .<br />
N S<br />
R l<br />
2<br />
1<br />
- Sigurne granice grešaka <strong>merenja</strong> duži x i y procenjene su na ±1 mm.<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
6.2 Zaključak<br />
6-3
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 7.<br />
MERENJE FREKVENCIJE OSCILOSKOPOM<br />
ZADATAK: Ispitati tačnost zadavanja frekvencije datog RC generatora,<br />
koristeći metodu Lisažuovih figura i metodu modulacije elektronskog mlaza.<br />
PRIBOR: Tr - odvojni regulacioni transformator;<br />
G - RC generator;<br />
R - otpornik od 20 kΩ;<br />
C - kondenzator od 0,5 μF;<br />
O - osciloskop.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
7.1 Merenje učestanosti pomoću Lisažuovih figura<br />
- Sastaviti kolo prema<br />
šemi na slici 7.1.<br />
- Na Y otklonski sistem<br />
osciloskopa dovodi se napon<br />
mrežne frekvencije f y = 50 Hz,<br />
koja se smatra dovoljno<br />
tačnom, a na X otklonski<br />
sistem napon f x iz generatora<br />
G, čiju skalu frekvencija treba<br />
proveriti.<br />
- Kada je slika na ekranu<br />
osciloskopa stabilna (kada je odnos frekvencija f y /f x racionalan broj), odnos<br />
frekvencija se određuje brojanjem dodirnih tačaka dobijene Lisažuove figure i<br />
tangenti na nju povučenih u pravcu x i u pravcu y ose:<br />
f<br />
y broj dodirnih tačaka sa x osom<br />
=<br />
f broj dodirnih tačaka sa y osom<br />
x<br />
220 V<br />
Tr<br />
O<br />
Slika 7.1 Poređenje frekvencija<br />
pomoću Lisažuovih figura<br />
G<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Merenje frekvencije osciloskopom<br />
- Menjati frekvenciju f x sve dok se na ekranu osciloskopa ne pojavi<br />
stabilna Lisažuova figura čiji je oblik određen odnosom frekvencija f x /f y , izabranim<br />
među onima iz tabele 7.1. Očitane vrednosti f G na skali generatora G uneti u<br />
tabelu 7.1 a odgovarajuće tačne frekvencije f x odrediti kao:<br />
f x = (f x /f y ) 50 Hz . Apsolutne greške <strong>merenja</strong> Δf odrediti kao: Δf = f G - f x .<br />
f<br />
f<br />
x<br />
y<br />
1<br />
3<br />
2<br />
5<br />
1<br />
2<br />
3<br />
5<br />
2<br />
3<br />
3<br />
4<br />
1<br />
1<br />
3<br />
2<br />
5<br />
3<br />
2<br />
1<br />
5<br />
2<br />
3<br />
1<br />
7<br />
2<br />
4<br />
1<br />
f x , Hz<br />
f G , Hz<br />
Δf,Hz<br />
Tabela 7.1 Rezultati poređenja frekvencija f x i f y pomoću Lisažuovih figura<br />
- Na slici 7.2 prikazati dijagram greške Δf(f x ) (tačke na dijagramu spajati<br />
pravim linijama).<br />
Slika 7.2 Dijagram apsolutne greške zadavanja frekvencije na generatoru G<br />
7-2
Merenje frekvencije osciloskopom<br />
7.2 Merenje frekvencije metodom modulacije elektronskog mlaza<br />
- Sastaviti kolo prema<br />
šemi na slici 7.3.<br />
- Regulacionim<br />
transformatorom povećavati<br />
napon dok se na ekranu<br />
osciloskopa ne dobije krug<br />
pogodne veličine - takozvana<br />
kružna vremenska baza. Ako<br />
je potrebno, podešavanjem<br />
osetljivosti X i Y otklonskih<br />
sistema doterati oblik kruga.<br />
220 V<br />
- Napon generatora G, čija se frekvencija meri, priključiti na Veneltov<br />
cilindar osciloskopa ("Z" ulaz na zadnjoj strani osciloskopa). Na ekranu<br />
osciloskopa će se dobiti niz kružno poređanih crtica.<br />
- Ako je odnos frekvencije f x generatora G i frekvencije f 0 = 50 Hz kružne<br />
vremenske baze racionalan broj, slika na osciloskopu će mirovati a frekvencija f x<br />
će biti jednaka proizvodu broja crtica na oscilogramu i frekvencije f 0 .<br />
- Menjajući frekvenciju f x generatora G, postići stabilnu sliku na ekranu<br />
osciloskopa bez prekida kruga vremenske baze. Tada je f x = f 0 . = 50 Hz.<br />
Povećavati dalje frekvenciju generatora G dok se ne postignu 2, 3, ..., 15<br />
prekida. Broj prekida uvećavati uvek za jedan, kako bi se obezbedilo da se ceo<br />
oscilogram dobije samo jednim kruženjem elektronskog mlaza.<br />
- Frekvencije f G očitane na skali generatora G i njima odgovarajuće<br />
frekvencije f x određene na opisan način unositi u tabelu 7.2. Apsolutna greška<br />
Δf skale frekvencija na generatoru G izračunava se kao: Δf = f G - f x .<br />
Tr<br />
R<br />
C<br />
Slika 7.3 Kolo za dobijanje<br />
kružne vremenske baze<br />
O<br />
f x (Hz)<br />
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750<br />
f G , (Hz)<br />
Δf (Hz)<br />
Tabela 7.2 Rezultati poređenja frekvencija f x i f 0<br />
metodom modulacije elektronskog mlaza<br />
- Na slici 7.4 prikazati dijagram greške Δf(f x ) (tačke na dijagramu spajati<br />
pravim linijama).<br />
7-3
Merenje frekvencije osciloskopom<br />
Slika 7.2 Dijagram apsolutne greške zadavanja frekvencije na generatoru G<br />
7.3 Zaključak<br />
7-4
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
II ciklus vežbi
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 1.<br />
MERENJE VREMENA REAKCIJE NA VIZUELNU POBUDU<br />
ZADATAK: Odrediti vreme reakcije na vizuelnu pobudu. Izvršiti elementarnu<br />
statističku obradu dobijenih rezultata <strong>merenja</strong>. Odrediti mernu nesigurnost<br />
dobijenog rezultata <strong>merenja</strong>.<br />
PRIBOR:<br />
Instrument za merenje vremena reakcije.<br />
Granice greške rezultata <strong>merenja</strong>: G T = ±2 ms.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
1.1 Merenje vremena reakcije<br />
Tabela 1.1 Pojedinačni rezultati <strong>merenja</strong> vremena reakcije T m i ,<br />
izraženi u milisekundama<br />
⇒ Redosled unošenja podataka ⇒<br />
- Izvršiti prethodno seriju od desetak <strong>merenja</strong>, kako bi se osoba čije se<br />
vreme reakcije određuje donekle privikla na uslove <strong>merenja</strong>.<br />
- Izvršiti seriju od n = 50 <strong>merenja</strong> vremena reakcije i dobijene rezultate<br />
uneti u tabelu 1.1. Ukoliko se odmah proceni da dobijeni rezultat <strong>merenja</strong> sadrži<br />
grubu grešku, ne unositi ga u tabelu nego izvršiti ponovno merenje.<br />
- Sva <strong>merenja</strong> treba da izvrši jedna osoba.<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Merenje vremena reakcije na vizuelnu pobudu<br />
1.2 Elementarna obrada rezultata <strong>merenja</strong><br />
- Grupisati rezultate <strong>merenja</strong> prema kolonama u tabeli 1.2 i na slici 1.1<br />
prikazati histogram raspodele frekvencija.<br />
Tabela 1.2 Grupisanje rezultata <strong>merenja</strong> prema klasama frekvencija<br />
klasa (ms) do 160 161-180 181-200 201-220 221-240 241-260<br />
frekvencija<br />
klasa (ms) 261-280 281-300 preko 300<br />
frekvencija<br />
Slika 1.1 Histogram raspodale frekvencija<br />
- Da li se, na prvi pogled, može zaključiti da su pojedinačni rezultati<br />
<strong>merenja</strong> raspoređeni prema normalnom zakonu raspodele grešaka?<br />
Odgovor:<br />
1-2
Merenje vremena reakcije na vizuelnu pobudu<br />
-Izračunati aritmetičku sredinu T m sr i standardno odstupanje s T za dobijeni<br />
niz <strong>merenja</strong>:<br />
T<br />
msr<br />
1<br />
∑<br />
n<br />
Tmi<br />
n i = 1<br />
= =<br />
s<br />
T<br />
n<br />
∑( T ) 2<br />
mi<br />
−Tmsr<br />
i=<br />
1<br />
= =<br />
n −1<br />
- Utvrditi da li među pojedinačnim rezultatima <strong>merenja</strong> postoje oni koji<br />
verovatno sadrže grubu grešku. Ako ih ima, eliminisati ih i izračunati nove<br />
vrednosti za aritmetičku sredinu i standardno odstupanje.<br />
Jedan od najprostijih kriterijuma za utvrđivanje prisustva grube<br />
greške: ako se pojedinačni rezultat <strong>merenja</strong> T m i nalazi izvan<br />
intervala (T m sr ± 3s T ), verovatno je da sadrži grubu grešku.<br />
Ako je raspodela verovatnoće grešaka normalna, može se očekivati da će<br />
se u intervalu:<br />
( Tmsr<br />
1 sT<br />
)<br />
± =<br />
naći približno 68 % rezultata od n izvršenih <strong>merenja</strong>. Proveriti.<br />
Može se očekivati da će se u intervalu:<br />
( Tmsr<br />
1, 96 sT<br />
)<br />
± =<br />
naći približno 95 % rezultata od n izvršenih <strong>merenja</strong>. Proveriti.<br />
Može se očekivati da će se u intervalu:<br />
( Tmsr<br />
2,58 sT<br />
)<br />
± =<br />
naći približno 99 % rezultata od n izvršenih <strong>merenja</strong>. Proveriti.<br />
1-3
Merenje vremena reakcije na vizuelnu pobudu<br />
1.3 Analiza merne nesigurnosti<br />
Rezultat <strong>merenja</strong> vremena reakcije T R dobija se iz relacije<br />
(matematički model rezultata <strong>merenja</strong>):<br />
T = T + δT<br />
,<br />
R m m<br />
gde su:<br />
• Ocena rezultata <strong>merenja</strong> vremenskog intervala, T m , dobijena<br />
višestrukim merenjem vremena reakcije;<br />
T<br />
m<br />
= T<br />
msr<br />
• Standardna merna nesigurnost (tip A) ocene vremenskog intervala,<br />
uT , je standardna devijacija aritmetičke sredine;<br />
( ) m<br />
T<br />
( ) =<br />
uT<br />
m<br />
s<br />
n<br />
• Činjenicu da i samo merilo vremenskih intervala može da greši, dajući<br />
rezultate u intervalu od ±G T oko “tačne” vrednosti, uračunavamo tako<br />
što uvodimo korekciju δT m . Smatrajući da je bilo koja greška <strong>merenja</strong><br />
u intervalu ±G T jednako verovatna (gustina raspodele verovatnoće<br />
greške <strong>merenja</strong> je pravougaonog oblika, širine 2G T ), za korekciju<br />
uzimamo aritmetičku sredinu gustine raspodele greške ( a to je 0 ms),<br />
dok je njena nesigurnost (standardna merna nesigurnost tipa B)<br />
G / 3.<br />
T<br />
Merna nesigurnost u<br />
TR<br />
(kombinovana merna nesigurnost) rezultata <strong>merenja</strong><br />
vremena reakcije T R dobija se iz:<br />
2<br />
2<br />
2<br />
⎛∂T<br />
⎞ ⎛<br />
R 2 ∂T<br />
⎞<br />
R 2 2 2 2 2<br />
TR<br />
= ⎜ ⎟ ( m ) + ∂<br />
m<br />
=<br />
Tm m<br />
+<br />
∂Tm ∂<br />
m<br />
∂T<br />
⎜<br />
m<br />
∂( ∂Tm)<br />
⎟<br />
( ) ( ) ( )<br />
u u T u T c u T c u T<br />
⎝ ⎠ ⎝ ⎠<br />
- Popuniti polja u tabeli 1.3.<br />
Tabela 1.3 Analiza merne nesigurnosti<br />
veličina<br />
X i<br />
ocena<br />
veličine<br />
x i<br />
standardna<br />
nesigurnost<br />
u(x i )<br />
raspodela<br />
verovatnoće<br />
koeficijent<br />
osetljivosti<br />
c i<br />
T m normalna 1,0<br />
δT m pravougaona 1,0<br />
doprinos<br />
nesigurnosti<br />
u i (T R )<br />
T R<br />
1-4
1.4 Konačan rezultat <strong>merenja</strong><br />
Merenje vremena reakcije na vizuelnu pobudu<br />
Proširena merna nesigurnost rezultata <strong>merenja</strong> vremena reakcije, za faktor<br />
obuhvata jednak 2 ( k = 2 ), iznosi<br />
U = k⋅ u TR<br />
,<br />
pa je konačan rezultat <strong>merenja</strong>:<br />
T = T ± U =<br />
R<br />
m<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
1.5 Zaključak<br />
1-5
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 11.<br />
JEDNOSMERNI VITSTONOV MOST<br />
ZADATAK: Izmeriti otpornosti datih otpornika pomoću uravnoteženog<br />
Vitstonovog mosta za jednosmernu struju. Snimiti statičku karakteristiku<br />
neuravnoteženog Vitstonovog mosta.<br />
PRIBOR: E - izvor jednosmernog napona<br />
R a - otpornik od 10 kΩ;<br />
R b - otpornik od 10 kΩ;<br />
R st - dekadna kutuja otpornika MA 2102;<br />
R s - klizni otpornik PRN 017;<br />
R p1 - klizni otpornik PRN 117;<br />
R p2 - dekadna kutija otpornika MA 2200;<br />
R x - otpornici čija se otpornost meri;<br />
R - otpornik 3,29 kΩ (tri komada);<br />
N - mikroampermetar.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
11.1 Merenje otpornosti uravnoteženim Vitstonovim mostom<br />
a) - Sastaviti kolo prema šemi na slici 11.1. R x je jedan od pet otpornika<br />
nepoznatih vrednosti, čije se otpornosti nalaze u intervalu od 100 Ω do 5 kΩ<br />
(njihove nazivne vrednosti R n očitati sa samih otpornika - kodirane su bojom).<br />
- Indikator nule N treba da je najmanje osetljiv. Zato otpornost R s postaviti<br />
na najmanju a otpornost R p1 na najveću vrednost.<br />
- Nakon uključivanja izvora, otpornikom R st grubo uravnotežiti most.<br />
- Postepeno povećavati do najveće osetljivost indikatora nule<br />
(povećavajući vrednost R s i smanjujući R p1 ) i promenom otpornosti R st<br />
uravnotežiti most.<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Jednosmerni Vitstonov most<br />
R x<br />
R a<br />
R n<br />
kΩ<br />
R st<br />
kΩ<br />
R x<br />
kΩ<br />
G R x/R x<br />
%<br />
E<br />
R st<br />
R p1<br />
R s<br />
R b<br />
N<br />
Slika 11.1 Merenje otpornosti<br />
Vitstonovim mostom<br />
Tabela 11.1 Rezultati <strong>merenja</strong><br />
otpornosti mostom<br />
- Dobijeni rezultat <strong>merenja</strong> uneti u tabelu 11.1.<br />
- Opisani postupak ponoviti za ostala četiri data otpornika.<br />
b) - Zameniti otpornik R a drugim otpornikom čija je vrednost 100 kΩ.<br />
- Za novih pet otpornika, čije se otpornosti nalaze u intervalu od 5 kΩ do<br />
50 kΩ (njihove nazivne vrednosti R n očitati sa samih otpornika - kodirane su<br />
bojom), ponoviti opisani postupak <strong>merenja</strong> i dobijene rezultate takođe uneti u<br />
tabelu 11.1.<br />
- Nepoznate otpornosti R x računati prema formuli:<br />
Ra<br />
R<br />
x<br />
= Rst.<br />
Rb<br />
- Sigurne granice greške <strong>merenja</strong> otpornosti mostom, G R x/R x , odrediti<br />
znajući da se vrednosti R a , R b i R st znaju sa greškom koja ne prelazi ±1 %.<br />
- Imajući u vidu nazivne vrednosti i toleranciju (5 %) otpornika čija se<br />
vrednost meri, sa jedne strane, i izmerene vrednosti i sigurne granice greške<br />
<strong>merenja</strong>, sa druge strane, komentarisati slaganje nazivnih vrednosti sa<br />
izmerenima.<br />
11-2
Jednosmerni Vitstonov most<br />
11.2 Merenje otpornosti neuravnoteženim mostom<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici<br />
11.2. Otpornik R p2 postaviti na vrednost<br />
10 kΩ a R st na 3 kΩ.<br />
- Nakon uključivanja izvora, otpornikom<br />
R st uravnotežiti most. Vrednost R st0<br />
pri kojoj nastaje ravnoteža mosta uneti u<br />
tabelu 11.2, u kolonu označenu sa R st0 .<br />
- Snimiti statičku karakteristiku<br />
neuravnoteženog Vitstonovog mosta u<br />
okolini ravnoteže. Polazeći od R st = R st0 ,<br />
menjati vrednost R st za ceo broj koraka<br />
Rk = 100 Ω na niže i na više, očitavati<br />
odgovarajuće vrednosti struje I kroz<br />
indikator nule, i dobijene rezultate uneti u<br />
tabelu 11.2.<br />
- Napon neravnoteže mosta U<br />
izračunava se kao U = (R μA + R p2 ) I, gde je<br />
R μA unutrašnja otpornost mikroampermetra koja iznosi 270 Ω.<br />
E<br />
R<br />
R<br />
R<br />
p2<br />
N<br />
Slika 11.2 Neuravnoteženi<br />
Vitstonov most<br />
R<br />
R st<br />
←⎯⎯ R st0 ⎯⎯→<br />
R st , kΩ<br />
ΔR, Ω -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400<br />
I, μA 0<br />
U, mV 0<br />
Tabela 11.3 Rezultati snimanja statičke karakteristike<br />
neuravnoteženog Vitstonovog mosta<br />
11-3
Jednosmerni Vitstonov most<br />
- Na slici 11.3 grafički prikazati statičku karakteristiku neuravnoteženog<br />
mosta U = f(ΔR).<br />
Slika 11.3 Statička karakteristika neuravnoteženog Vitstonovog mosta<br />
11.3 Zaključak<br />
11-4
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 12.<br />
KOMPENZACIONA METODA<br />
ZADATAK: Kompenzacionom metodom izmeriti<br />
elektromotorne sile datih hemijskih elemenata.<br />
PRIBOR: U b - izvor jednosmernog napona;<br />
R', R'' otpornosti na helikoidalnom potenciometru;<br />
R - dekadna kutija otpornika MA 2200;<br />
N - mikroampermetar;<br />
E N - izvor poznate elektromotorne sile;<br />
E x - izvori nepoznate elektromotorne sile;<br />
S - preklopnik;<br />
V - voltmetar BL 1.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
12.1 Merenje elektromotorne sile kompenzacionom metodom<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na<br />
slici 12.1. Prilikom sastavljanja kola, i<br />
pri svakom menjanju položaja preklopnika<br />
S, postaviti otpornost R na<br />
najveću vrednost.<br />
- Pomerati klizač helikoidalnog<br />
potenciometra dok struja kroz mikroampermetar<br />
ne bude jednaka nuli.<br />
- Postaviti otpornost R na najmanju<br />
vrednost i ponovo doterati struju<br />
na nulu. Sada je razlika potencijala na<br />
krajevima otpornika R' 1 jednaka<br />
elektromotornoj sili E N .<br />
Ub<br />
R''<br />
R'<br />
R<br />
E N<br />
N<br />
S<br />
1 2<br />
Ex<br />
Slika 12.1 Merenje elektromotorne sile<br />
kompenzacionom metodom<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Kompenzaciona metoda<br />
- Otpornost R' 1 može da se odredi očitavajući broj podeoka na njegovoj<br />
skali i znajući konstantu helikoidalnog potenciometra k: R' 1 = k α 1 . Očitan broj<br />
podeoka uneti u tabelu 12.1.<br />
- Postaviti najveću vrednost<br />
otpornika R, prebaciti preklopnik u<br />
položaj (2), približno doterati struju kroz<br />
mikroampermetar na nulu, povećati<br />
osetljivost smanjivanjem vrednosti R na<br />
najmanju vrednost, i očitati novu<br />
vrednost α 2 koja određuje otpornost<br />
R' 2 . Vrednost α 2 uneti u tabelu 12.1.<br />
Nepoznata elektromotorna sila E x<br />
se izračunava iz formule:<br />
R α<br />
E E E<br />
'<br />
1 1<br />
x<br />
=<br />
' N<br />
=<br />
N<br />
R2 α2<br />
Izvor<br />
broj:<br />
α 1<br />
pod<br />
α 2<br />
pod<br />
- Ponoviti opisani postupak i za merenje ostalih elektromotornih sila.<br />
E x<br />
V<br />
Tabela 12.1 Rezultati <strong>merenja</strong><br />
elektromotornih sila<br />
kompenzacionom metodom<br />
12.2 Merenje elektromotorne sile voltmetrom<br />
- Izmeriti voltmetrom napone datih<br />
izvora i dobijene rezultate uneti u tabelu<br />
12.2.<br />
- Uporediti rezultate <strong>merenja</strong><br />
kompenzacionom metodom i voltmetrom.<br />
U x1<br />
V<br />
U x2<br />
V<br />
U x3<br />
V<br />
Tabela 12.2 Rezultati <strong>merenja</strong><br />
napona datih izvora<br />
12.3 Zaključak<br />
12-2
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 13.<br />
MERENJE AKTIVNE SNAGE I FAKTORA SNAGE<br />
ZADATAK: Izmeriti aktivnu snagu i faktor snage datog potrošača<br />
metodom tri ampermetra i metodom tri voltmetra.<br />
PRIBOR: Tr - regulacioni transformator;<br />
A - ampermetar;<br />
A 1 - ampermetar;<br />
A 0 - univerzalni instrument kao miliampermetar;<br />
R - dekadna kutija otpornika MA 2100;<br />
R 1 - klizni otpornik PRN 017;<br />
V 1 - voltmetar;<br />
V - voltmetar;<br />
V 0 - univerzalni instrument kao voltmetar;<br />
prigušnica.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
13.1 Merenje aktivne snage i faktora snage metodom tri ampermetra<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici 13.1. Kao potrošač Z p uzeti paralelnu<br />
vezu kliznog otpornika R 1 i date prigušnice.<br />
- Na dekadnoj kutiji otpornika postaviti R = 1 000 Ω isključivo pomoću<br />
dekade " x 100 Ω".<br />
- Izlazni napon regulacionog transformatora postepeno povećavati dok<br />
miliampermetar A 0 ne pokaže I 0 = 60 mA.<br />
- Očitati pokazivanja ampermetara A 1 , A 0 i A i uneti ih tabelu 13.1.<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Merenje aktivne snage i faktora snage<br />
Tr<br />
A1<br />
A0<br />
A<br />
220 V<br />
R<br />
Z p<br />
Slika 13.1 Merenje aktivne snage i faktora snage metodom tri ampermetra<br />
I 1<br />
mA<br />
I 0<br />
mA<br />
I<br />
mA<br />
P m<br />
W<br />
P<br />
W<br />
cos ϕ m cos ϕ G P /P<br />
%<br />
G cos ϕ<br />
Tabela 13.1 Rezultati <strong>merenja</strong> aktivne snage i faktora snage<br />
metodom tri ampermetra<br />
- Aktivna snaga i faktor snage potrošača se izračunavaju kao:<br />
I − I − I , i cos I −<br />
P<br />
I −<br />
= =<br />
I .<br />
m<br />
2 2 2 2 2 2<br />
1 0 1 0<br />
R<br />
ϕm<br />
2 2I0<br />
I<br />
- Zabeležiti vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tački 13.1.<br />
- Korigovati dobijene rezultate za aktivnu snagu i faktor snage, imajući u<br />
vidu da se pri merenju čine sistematske greške prouzrokovane unutrašnjim<br />
otpornostima R A i R A0<br />
upotrebljenih ampermetara.<br />
gde su:<br />
R<br />
=<br />
A<br />
, i = ( +<br />
A )<br />
U R I U R R I<br />
A<br />
0 0 0 .<br />
13-2
Merenje aktivne snage i faktora snage<br />
⎛U<br />
RA<br />
cos ϕ<br />
2<br />
m<br />
−<br />
R<br />
⎜ ⎟<br />
⎛ A RI ⎞ U<br />
0 A<br />
0<br />
m<br />
1 , i cosϕ<br />
⎝ ⎠<br />
⎜<br />
⎟<br />
R Pm<br />
UR<br />
U<br />
A<br />
RA<br />
1− 2 cosϕm<br />
+<br />
U0 U0<br />
P = P + − =<br />
⎝ ⎠ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞<br />
⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />
⎝ ⎠ ⎝ ⎠<br />
( )<br />
U = R I , i U = R+<br />
R I .<br />
RA<br />
A 0 A0<br />
0<br />
⎞<br />
2<br />
, gde su:<br />
- Sigurne granice grešaka izmerene aktivne snage i faktora snage<br />
izračunavaju se pomoću formula:<br />
G<br />
G<br />
2 ⎛ I<br />
I<br />
I ⎞<br />
⎟<br />
− − ⎝ ⎠<br />
P Pm<br />
1 max 2 0 max<br />
2 max<br />
≈ ≤<br />
2 2 ⎜ klA + a kl<br />
1 A<br />
+ b kl<br />
0<br />
A<br />
P Pm<br />
1 a b I1 I0<br />
I<br />
G<br />
−1<br />
cosϕ ≈Gcosϕm<br />
≤sin<br />
θ<br />
, i<br />
1 ⎛ I1 max<br />
I<br />
2 2 0 max<br />
2 2 I ⎞<br />
max<br />
≤ ⎜ klA + ( 1+ a − b ) kl ( 1 ) ,<br />
1 A<br />
+ − a + b kl<br />
0<br />
A⎟<br />
ab⎝<br />
I1 I0<br />
I ⎠<br />
I0<br />
I<br />
gde su: a= i b=<br />
.<br />
I1 I1<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
13.2 Merenje aktivne snage i faktora snage metodom tri voltmetra<br />
R<br />
220 V<br />
Tr<br />
V1<br />
V<br />
0<br />
V<br />
Z p<br />
Slika 13.2 Merenje aktivne snage i faktora snage metodom tri voltmetra<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici 13.2.<br />
- Na dekadnoj kutiji otpornika podesiti R = 120 Ω pomoću dekada "x 10 Ω"<br />
i "x 1 Ω".<br />
- Izlazni napon regulacionog transformatora povećavati dok voltmetar V ne<br />
pokaže 60 V.<br />
- Očitati pokazivanja i druga dva ampermetra i rezultate uneti u tabelu<br />
13.2.<br />
13-3
Merenje aktivne snage i faktora snage<br />
U 1<br />
V<br />
U 0<br />
V<br />
U<br />
V<br />
P m<br />
W<br />
P<br />
W<br />
cos ϕ m cos ϕ G P /P<br />
%<br />
G cos ϕ<br />
Tabela 13.1 Rezultati <strong>merenja</strong> aktivne snage i faktora snage<br />
metodom tri voltmetra<br />
- Aktivna snaga i faktor snage potrošača se izračunavaju kao:<br />
P<br />
m<br />
U − U − U , i cos U − U −<br />
= =<br />
U .<br />
2 2 2 2 2 2<br />
1 0 1 0<br />
ϕm<br />
2R<br />
2U0<br />
U<br />
- Zabeležitii vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tački 13.2.<br />
- Korigovati dobijene rezultate za aktivnu snagu i faktor snage, imajući u<br />
vidu da se pri merenju čine sistematske greške prouzrokovane unutrašnjim<br />
otpornostima R V i R V0<br />
upotrebljenih voltmetara.<br />
⎛I<br />
⎞<br />
cos ϕ − ⎜<br />
P = P 1 + − , i cos =<br />
,<br />
gde su:<br />
V<br />
2<br />
m<br />
⎛ R U / R ⎞<br />
⎟<br />
I<br />
V<br />
0<br />
m<br />
ϕ<br />
⎝ ⎠<br />
⎜ R<br />
2<br />
V<br />
P ⎟<br />
⎝ 0 m ⎠ ⎛I<br />
⎞ ⎛<br />
V<br />
I ⎞<br />
V<br />
1− 2⎜ ⎟cosϕm<br />
+ ⎜ ⎟<br />
I0 I0<br />
I<br />
V<br />
U<br />
U<br />
= =<br />
R<br />
RR<br />
V<br />
0<br />
, i I0<br />
.<br />
V0<br />
⎝ ⎠ ⎝ ⎠<br />
- Sigurne granice grešaka izmerene aktivne snage i faktora snage<br />
izračunavaju se pomoću formula:<br />
G<br />
G<br />
2 ⎛U<br />
U<br />
U ⎞<br />
⎟<br />
− − ⎝ ⎠<br />
P Pm<br />
1 max 2 0 max<br />
2 max<br />
≈ ≤<br />
2 2 ⎜ klV + a kl<br />
1 V<br />
+ b kl<br />
0<br />
V<br />
P Pm<br />
1 a b U1 U0<br />
U<br />
, i<br />
13-4
G<br />
cosϕ<br />
≈G<br />
cosϕm<br />
Merenje aktivne snage i faktora snage<br />
≤<br />
1 ⎛U1 max<br />
U<br />
2 2 0 max<br />
2 2 U ⎞<br />
max<br />
≤ ⎜ klV + ( 1+ a − b ) kl ( 1 ) ,<br />
1 V<br />
+ − a + b kl<br />
0<br />
V ⎟<br />
ab⎝<br />
U1 U0<br />
U ⎠<br />
U0<br />
U<br />
gde su: a = i b .<br />
U<br />
= U<br />
1 1<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
- Uporediti dobijene rezultate <strong>merenja</strong> u tačkama 13.1 i 13.2.<br />
13.3 Zaključak<br />
13-5
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 15.<br />
MERENJE INDUKTIVNOSTI AMPERMETROM I VOLTMETROM<br />
ZADATAK:<br />
Izmeriti induktivnost datih kalemova U/I metodom.<br />
PRIBOR: E - izvor promenljivog jednosmernog napona;<br />
Tr - odvojni regulacioni transformator;<br />
V - voltmetar sa mekim gvožđem;<br />
A - ampermetar sa mekim gvožđem;<br />
W - elektrodinamički vatmetar;<br />
kalem br. 1 - bez jezgra;<br />
kalem br. 2 - sa jezgrom.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
15.1 Merenje otpornosti kalemova jednosmernom strujom<br />
- Sastaviti kolo za merenje otpornosti kalemova U/I metodom, naponskim<br />
spojem, kao na slici 15.1.<br />
- Podesiti napon izvora<br />
tako da struja kroz miliampermetar<br />
bude 50 mA.<br />
- Vrednosti izmerenih<br />
napona za svaki od kalemova<br />
uneti u tabelu 15.1.<br />
E<br />
A<br />
V<br />
Z x<br />
(R x , L x )<br />
Slika 15.1 Merenje otpornosti kalemova<br />
jednosmernom strujom<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
Merenje induktivnosti ampermetrom i voltmetrom<br />
kalem br. I_<br />
mA<br />
1 50<br />
U_<br />
V<br />
R m<br />
Ω<br />
R x<br />
Ω<br />
G R x/R x<br />
%<br />
2 50<br />
Tabela 15.1 Rezultati <strong>merenja</strong> otpornosti kalemova jednosmernom strujom<br />
- Zabeležiti vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tabeli 15.1.<br />
- Izračunati otpornosti kalemova kao i sigurne granice grešaka <strong>merenja</strong>.<br />
Rezultate uneti u tabelu 15.1.<br />
U _<br />
1<br />
GRx<br />
Umax<br />
Imax<br />
Rm = ; Rx = Rm<br />
; ≈ klV<br />
+ klA<br />
I _ Rm<br />
_ _<br />
1−<br />
Rx<br />
U I<br />
R<br />
v<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
15.2 Merenje impedanse kalemova<br />
- Sastaviti kolo za merenje impedanse kalemova U/I metodom,<br />
naponskim spojem, kao na slici 15.2.<br />
Tr<br />
A<br />
220 V<br />
V<br />
Z x<br />
(R x , L x )<br />
Slika 15.2 Merenje impedanse kalemova<br />
- Podesiti napon na izlazu regulacionog transformatora tako da struja kroz<br />
miliampermetar bude 50 mA.<br />
15-2
Merenje induktivnosti ampermetrom i voltmetrom<br />
- Vrednosti izmerenih napona za svaki od kalemova uneti u tabelu 15.2.<br />
kalem br. I m<br />
mA<br />
1 50<br />
U m<br />
V<br />
Z m<br />
Ω<br />
Z x<br />
Ω<br />
G Z x/Z x<br />
%<br />
2 50<br />
Tabela 15.2 Rezultati <strong>merenja</strong> impedanse kalemova<br />
- Zabeležiti vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tabeli 15.2.<br />
- Izračunati impedanse kalemova kao i sigurne granice grešaka <strong>merenja</strong>.<br />
Rezultate uneti u tabelu 15.2.<br />
Rx<br />
1+<br />
2<br />
U R G U I<br />
Z = ; Z = Z ; ≈ kl + kl<br />
1− ⎜ ⎟<br />
⎝ RV<br />
⎠<br />
m v Zx max<br />
max<br />
m x m 2<br />
V A<br />
Im ⎛Z<br />
⎞ Z<br />
m<br />
x<br />
Um Im<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
15.3 Izračunavanje induktivnosti kalemova<br />
- Izračunati induktivnosti datih kalemova i sigurne granice grešaka<br />
<strong>merenja</strong> koristeći podatke iz tabela 15.1 i 15.2. Dobijene rezultate uneti u tabelu<br />
15.3.<br />
⎛ R ⎞<br />
x<br />
⎜ ⎟<br />
1 2 2 G 1 G Z G<br />
Lx = Zx − R ; = +<br />
⎝ ⎠<br />
x<br />
ω<br />
L Z R<br />
1−⎜ ⎟ 1−⎜ ⎟<br />
⎝Zx<br />
⎠ ⎝Zx<br />
⎠<br />
Lx Zx x Rx<br />
2 2<br />
x ⎛ R ⎞<br />
x<br />
x ⎛ R ⎞<br />
x<br />
x<br />
2<br />
15-3
Merenje induktivnosti ampermetrom i voltmetrom<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
kalem br.<br />
1<br />
2<br />
L x<br />
mH<br />
G L x/L x<br />
%<br />
Tabela 15.3 Rezultati <strong>merenja</strong> induktivnosti kalemova<br />
15.4 Merenje induktivnosti kalemova, vodeći računa i o gubicima u jezgru.<br />
- Sastaviti šemu <strong>merenja</strong> prema slici 15.3.<br />
Tr<br />
A<br />
W<br />
220 V<br />
V<br />
Z x<br />
(R x , L x )<br />
Slika 15.3 Merenje induktivnosti kalemova, vodeći računa o gubicima u jezgru<br />
- Voditi računa o opsezima instrumenata.<br />
(Vatmetar je u opasnosti kada mu je preopterećeno bilo naponsko, bilo strujno<br />
kolo - bez obzira na položaj kazaljke).<br />
- Izlazni napon regulacionog transformatora podesiti tako da struja kroz<br />
miliampermetar I m bude jednaka 50 mA.<br />
- Očitati pokazivanja voltmetra U m i vatmetra P m i vrednosti uneti u tabelu<br />
15.4.<br />
kalem br. I m<br />
mA<br />
1 50<br />
U m<br />
V<br />
P m<br />
W<br />
L x<br />
mH<br />
G L x /L x<br />
%<br />
2 50<br />
Tabela 15.4 Rezultati <strong>merenja</strong> induktivnosti kalemova, koristeći i vatmetar<br />
15-4
Merenje induktivnosti ampermetrom i voltmetrom<br />
- Zabeležiti vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tabeli 15.4.<br />
- Izračunati vrednosti induktivnosti kalemova i sigurne granice grešaka<br />
<strong>merenja</strong>. Dobijene rezultate uneti u tabelu 15.4.<br />
L<br />
x<br />
1 2 2 2<br />
= U<br />
x<br />
I<br />
x<br />
− Px<br />
; I<br />
x<br />
= aI<br />
m<br />
; P<br />
x<br />
= bPm<br />
ω I<br />
2<br />
x<br />
2 2<br />
Um Pm Um Pm<br />
a = 1+ − 2 ; b= 1 − ; c=<br />
I R R<br />
Um<br />
I<br />
2 2<br />
( ) Im ( RW RV ) Pm( RW RV<br />
)<br />
2<br />
m W V<br />
G 1 ⎛<br />
Lx<br />
Umax Imax 2 P ⎞<br />
max<br />
≈<br />
2 ⎜ klV + klA + c klW<br />
⎟<br />
Lx 1− c ⎝ Um Im Pm<br />
⎠<br />
m<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
15-5
Merenje induktivnosti ampermetrom i voltmetrom<br />
15.5 Poređenje primenjenih metoda za merenje induktivnosti kalemova<br />
- Uporediti dobijene vrednosti za induktivnost kalemova i sigurne granice<br />
grešaka <strong>merenja</strong>, prikazanih u tabelama 15.3 i 15.4.<br />
15.6 Zaključak<br />
15-6
Uputstvo za laboratorijske vežbe iz Merenja u <strong>elektronici</strong><br />
VEŽBA BROJ 21.<br />
MERENJE KAPACITIVNOSTI ELEKTROLITSKIH KONDENZATORA<br />
ZADATAK: Izmeriti kapacitivnost datih elektrolitskih kondenzatora<br />
U/I metodom.<br />
PRIBOR: E - izvor jednosmernog napona;<br />
G - RC generator MA 3616;<br />
V - voltmetar MA 3006;<br />
mA univerzalni instrument UNIMER 1;<br />
Cx - elektrolitski kondenzator ( šest komada);<br />
C - kondenzator od 1 μF.<br />
UPUTSTVO ZA MERENJE:<br />
21.1 Merenje kapacitivnosti elektrolitskog kondenzatora U/I metodom<br />
- Sastaviti kolo prema šemi na slici 21.1.<br />
- Jednosmerni napon za polarizaciju<br />
elektrolitskog kondenzatora C x treba da iznosi<br />
5 V, a frekvencija naizmeničnog napona iz<br />
generatora G treba da bude 300 Hz.<br />
- Podesiti amplitudu naizmeničnog napona<br />
tako da struja kroz miliampermetar ima<br />
vrednost od 12 mA.<br />
- Očitati pokazivanje voltmetra i uneti ga<br />
u tabelu 21.1.<br />
- Izmerena kapacitivnost kondenzatora<br />
C m iznosi: C m = I / (ω U) , a korigovana vrednost<br />
C x , vodeći računa o tome da unutrašnja<br />
otpornost R V voltmetra i kapacitivnost<br />
kondenzatora C nemaju beskonačno velike vrednosti, iznosi:<br />
G<br />
E<br />
mA<br />
V<br />
C<br />
C x<br />
Slika 21.1. .Merenje<br />
kapacitivnosti elektrolitskog<br />
kondenzatora U/I metodom<br />
+<br />
Datum: Ocena: Potpis asistenta:
C<br />
Merenje kapacitivnosti elektrolitskih kondenzatora<br />
C<br />
1+<br />
ω R<br />
2 2 2 2 2 2<br />
( 1−<br />
( 1+<br />
ω RV<br />
C )( 1−ω<br />
RV<br />
C ) 1).<br />
x<br />
= −<br />
2 2 2<br />
m<br />
V<br />
C<br />
C n<br />
μF<br />
U<br />
V<br />
C m<br />
μF<br />
C x<br />
μF<br />
G Cx<br />
%<br />
Tabele 21.1 Rezultati <strong>merenja</strong> kapacitivnosti elektrolitskih kondenzatora<br />
- Kolona C n u tabeli 21.1 predstavlja nazivne vrednosti kapacitivnosti<br />
elektrolitskih kondenzatora, pročitane na samim kondenzatorima, a sigurne<br />
granice greške <strong>merenja</strong>:<br />
GCx<br />
G ⎛ I U G<br />
C C I U<br />
x<br />
Cm max max ω<br />
≈ ≤ ⎜ klA<br />
+ klV<br />
+ .<br />
m<br />
ω<br />
⎟<br />
⎝<br />
⎠<br />
⎞<br />
- Zabeležiti vrednosti onih karakteristika mernih instrumenata koje su<br />
neophodne za sva izračunavanja u tabeli 21.1. (Voditi računa o tome da će biti<br />
potrebno menjati merne opsege voltmetra za različite elektrolitske<br />
kondenzatore).<br />
- Proveriti ispravnost predloženih formula.<br />
21-2