ΕργαστήριοΚυκλωμάτων καιΜετρήσεων yes, yes, … 13c.pdf2...

Πανεπιστήμιο ΚύπρουΤμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΗΜΥ 203 - Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

11111111111111

ΕργαστήριοΕργαστήριο ΚυκλωμάτωνΚυκλωμάτωνκαικαι ΜετρήσεωνΜετρήσεων

ΗΜΥΗΜΥ203203

ΔιάλεξηΔιάλεξη 13 13 ((ΕπανάληψηΕπανάληψη ΕργαστηρίωνΕργαστηρίων 00--55))

330/11/110/11/11

YES, YES, YES!!!NO PSPICE

in the Final Exam!(Exam counts for 32%)



22

Εργαστήριο 1 - Πολύμετρο

Το πολύμετρο αποτελεί ένα συνδυασμό οργάνωνκυρίως για μετρήσεις συνεχούς και εναλλασσόμενης(rms) τάσης και ρεύματος και Ωμικής αντίστασης.



33

Παλμογράφος

Ο παλμογράφος είναι η συσκευή που μας επιτρέπει ναβλέπουμε γραφικά τα σήματα εισόδου αλλά και κάποιεςμαθηματικές πράξεις μεταξύ τους.



44

Πηγή Συνεχούς Τάσης (Τροφοδοτικό)

Παρέχει 2 μεταβλητές εξόδους για τάσεις από -15Vμέχρι +15V και μια ρυθμιζόμενη έξοδο για τάση από 2.8 μέχρι 5.5V. Οι δύο μεταβλητές έξοδοι παρέχουνπροστασία στον χρήστη αλλά και στο κύκλωμα μέσωκυκλωματος ελέγχου του ρεύματος εξόδου.



55

Γεννήτρια Συναρτήσεων

Η έξοδος της (τύπου BNC) παρέχει όλα ταεναλλασσόμενα σήματα ελέγχου που χρειάζονταιγια τον έλεγχο/λειτουργία ενός κυκλώματος.



66

Πλακέτα Κατασκευής Κυκλωμάτων



77

Μονάδες Μέτρησης και Τάξη Μεγέθους

Τάση: V (V)Ρεύμα: I (A)Αντίσταση: R (Ω)Χωρητικότητα: C (F)Επαγωγικότητα: L (H)1. Πώς μετράμε τα πιο

πάνω χαρακτηριστικά;2. Ποια η διαφορά μεταξύ:

Vp, Vp-p και Vrms;

Tera (Τ) = 1012

Giga (G) = 109

Mega (M) = 106

kilo (k) = 103

milli (m) = 10-3

micro (μ) ή (u) = 10-6

nano (n) = 10-9

pico (p) = 10-12



88

Αντιστάσεις, Πυκνωτές και ΠηνίαΧρωματικός Κώδικας Αντιστάσεων0 Μαυρο, 1 Καφέ, 2 Κόκκινο, 3 Πορτοκαλί, 4 Κίτρινο, 5 Πράσινο, 6 Μπλε, 7 Μωβ, 8 Γκρίζο, 9 ΆσπροΑνοχή: [5% Χρυσό, 10% Ασημί]

Κωδικοποίηση Τιμής Πυκνωτών και Πηνίων (3 ψηφία)

1ο και 2ο Ψηφίο: αριθμός, 3ο Ψηφίο: πλήθος μηδενικών.Η κωδικοποιημένη τιμή του πυκνωτή αναφέρεται σε pF, ενώ του πηνίου σε nHΠυκνωτής με ένδειξη: 273 = 27 000 pF = 27 nFΠηνίο με ένδειξη 476 = 47 000000 nΗ = 47 mΗ

= 1 0 0000 +/- 5% = 100κΩ +/- 5%



99

Εργαστήριο 2

Σφάλμα (συστηματικό ή τυχαίο)Ορθότητα (πόσο κοντά μια μέτρηση βρίσκεται στην

πραγματική τιμή)

Ακρίβεια (η στενότητα της ομαδοποίησης των τιμών με τηνεπανάληψη μιας μέτρησης)

Αβεβαιότητα(1) μετρήσεων (από επαναλήψεις της ίδιας μέτρησης)

(2) οργάνου (από την ορθότητα του οργάνου)

* Το σφάλμα σε μια μέτρηση ελαχιστοποιείται με περισσότερεςεπαναλήψεις (αν είναι τυχαίο), η ακρίβεια όμως της μέτρησηςδεν μπορεί να αλλάξει.



1010

Υπολογισμός αριθμού σημαντικώνδεκαδικών ψηφίων

Ο υπολογισμός του αριθμού των σημαντικώνδεκαδικών ψηφίων γίνεται σε 3 βήματα.

1. Υπολογισμός της μέγιστης αβεβαιότητας σε μιαμέτρηση.

2. Διπλασιασμός της πιο πάνω τιμής και επιλογή τωνσημαντικών ψηφίων.

3. Αναγραφή μέσης τιμής +/- μέγιστης αβεβαιότηταςχρησιμοποιώντας τον σωστό αριθμό δεκαδικών.

(π.χ. 3.2+/- 0.3 και όχι 3.23432+/- 0.3)



1111

Η αβεβαιότητα στα αποτελέσματαμαθηματικών πράξεων

Η αβεβαιότητα σε αποτελέσματα πρόσθεσης καιαφαίρεσης πάντοτε προστίθεται. Γιατί;(4.2 +/- 0.2) + (3.1 +/- 0.4) = 7.3 +/- 0.6(3.3 +/- 0.1) - (3.1 +/- 0.4) = 0.2 +/- 0.5

Συμβαίνει το ίδιο στη διαίρεση και τονπολλαπλασιασμό; ΌΧΙ! Σε αυτά προστίθεται ησχετική (%) αβεβαιότητα των επιμέρους μεγεθών.

(2.2 +/- 0.1) x (4.1 +/- 0.2) = 9.02 +/- (0.3 ???)(2.2 +/- 4.55%) x (4.1 +/- 4.88%) = 9.02 +/- (4.55+4.88)% = 9.02 +/- 9.43% =9.02 +/- 0.85



1212

Εργαστήριο 3 - Συνδεσμολογία Σειράς

22 kΩ

R3

15V R2

R1

33 kΩ

12 kΩ

+

VR1

-+

VR2

-+

VR3

-

I

I

a

b

c

d

22 kΩ

R3

15V R2

R1

33 kΩ

12 kΩ

+

VR1

-+

VR2

-+

VR3

-

I

I

a

b

c

d11κΩ

Το ρεύμα που διαρρέει όλεςτις αντιστάσεις σειράς είναιτο ΙΔΙΟ (Itotal)

Η διαφορά δυναμικού σταάκρα της κάθε αντίστασηςείναι ανάλογη της τιμής τηςαντίστασης. Το άθροισμα τουςπρέπει να ισούται με την τάσητης πηγής!

VR2 = 1.5VR1 = 3VR3

VR1 = 2VR3



1313

Παράλληλη Συνδεσμολογία

22 kΩR310V R2R1

12 kΩ

IR1 IR2 IR3

ITOTAL

33 kΩ22 kΩR310V R2R1

12 kΩ

IR1 IR2 IR3

ITOTAL

33 kΩ 11κΩ

Η διαφορά δυναμικού σταάκρα όλων τωναντιστάσεων είναι ίδια καιισούται με την τάση τηςπηγής

Το ρεύμα που διαρρέειτην κάθε αντίσταση είναιαντιστρόφως ανάλογοτης τιμής της αντίστασης. Το άθροισμα τους πρέπεινα ισούται με το ολικόρεύμα.

IR3 = 2IR1 = 3IR2 και IR1 = 1.5IR2



1414

Σφάλμα μεταξύ μέτρησης και υπολογισμού

x100experimental calculated

calculated

V VV

−⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

% Σφάλμα = %



15151515

Εργαστήριο 4 - Διαιρέτης Ρεύματος

Το ρεύμα που εισέρχεται στον κόμβο Vx ισούταιμε το άθροισμα αυτών που εξέρχονται

Ι1 = Ι2 + Ι3

R1

R2 R3Vs

I1I2

Vx

I3



16161616

Διαιρέτης Τάσης

Το άθροισμα των τάσεων σε ένα βρόχο ισούται με το μηδέν ήτο άθροισμα των πτώσεων τάσης στην κάθε αντίσταση σε έναβρόχο ισούται με το άθροισμα της τάσης των πηγών πουυπάρχουν στο βρόχο.

0 = -Vs+V1+V2, 0 = -V2+V3, 0= -Vs+V1+V3

R1

R2 R3Vs

+ V1 -

+

V2

-

+

V3

-



17171717

Χρησιμοποίηση του Πολυμέτρου γιαΜετρήσεις Τάσης

5V R2

R1

+

VR2

-

+ VR1 -ΒολτόμετροR

=10MΩ

ΒολτόμετροR

=10MΩ

ΠΡΟΣΟΧΗ!Στους υπολογισμούς σας για μετρήσεις τάσης στα άκρα αντίστασης/εων με συνολικήτιμή μεγαλύτερη των 100 kΩ πρέπει να λαμβάνετε υπόψη και την εσωτερικήαντίσταση του βολτομέτρου!

Rβολτομέτρου = 10 MΩ



1818

Χρησιμοποίηση του Πολυμέτρου γιαΜετρήσεις Ρεύματος

IR3R310V R2 IR2

IR1

R1

Αμπερόμετρο

ΠΡΟΣΟΧΗ!Στους υπολογισμούς σας για μετρήσεις ρεύματος σε κλάδους με συνολική αντίστασημικρότερη των 10 kΩ πρέπει να λαμβάνετε υπόψη και την εσωτερική αντίσταση τουαμπερομέτρου!

Rαμπερομέτρου = 1 kΩ



Εργαστήριο 5Γραμμικότητα, Αναλογικότητα και Επαλληλία

Ένα κύκλωμα χαρακτηρίζεται Γραμμικό εάν:

Η τιμή εξόδου (τάση ή ρεύμα) να είναι ανάλογη μετην τιμή της πηγής

Vout(aV1) = a Vout(V1) + bκαι

Η ολική απόκριση του κυκλώματος να είναι ίση με τοάθροισμα των αποτελεσμάτων των επιμέρους πηγών

Vout(V1+V2) = Vout(V1) + Vout(V2)



202020202020

Απορίες

Email: [email protected]

Πρακτική εξάσκηση μετά από τη λήξη των μαθημάτων

5/12/2011 Open Lab (ΛA132) 11:00 - 14:00

6/12/2011 Open Lab (ΛA132) 11:00 - 14:00

14/12/2011 Open Lab (ΛA132) 15:30 - 18:30

15/12/2011 Open Lab (ΛA132) 14:00 - 17:00

ΕργαστήριοΚυκλωμάτων καιΜετρήσεων yes, yes, … 13c.pdf2...

Documents