1. Mérés - Agilent Gyakorló Mérés Mérés előkészítése Kapcsolja be a számítógépet! Kapcsolja be a használni kívánt műszereket! Indítsa el az Agilent Connection Expert programot! Válassza ki a tápegységet, a GPIB csatlakozáson keresztül! Az egér jobb gombjával válassza ki a Send Commands To This Instrument parancsot! Ezután a megjelenő ablakba gépelje be a parancsokat. Ebben az ablakban meg tudja nézni a tápegység különböző parancsokra adott válaszát. Tárgy: Tápegység megismerése CV (Constant Voltage) és CC (Constant Current) üzemmód Célok: Műszerek: A tápegység konstans feszültség üzemmódban való használata (CV) A tápegység konstans áram üzemmódban való használata (CC) DC tápegység (±15 V vagy fölötte) (ajánlott modell: Agilent E3631A) Ellenállás (220 Ω, 5 W) Digitális multiméter (ajánlott modell: Agilent 34405A) Számítógép Eljárás: Konstans feszültség üzemmód : (CV) 1. Bizonyosodjon meg arról, hogy a tápegység ki van kapcsolva; csatlakoztassa a külső terhelést (R = 220Ω, 5W), az alábbi ábra szerint. 1
DC Power supply + COM R = 220 Ω, 5 W 2. Kapcsolja be a külső tápegységet. Bekapcsolás után alapállapotba kerül. Kapcsolja be a tápegységet és a használni kívánt műszereket. 3. Válassza ki a kívánt üzemmódot! (+5 V vagy fölötte). Válasszon ki egy üzemmódot. Használja az INST PxV, illetve az APPL PxV parancsot. 4. Állítsa a feszültség limitet 4.0 V-ra, az áram limitet 1.0 A-re. Kapcsolja be a kimenetet. Állítson be 4.0V-os feszültséget, és 1.0A-es áramkorlátot. Használja a VOLT x, és a CURR x parancsot. Az x helyére a kívánt értéket írja. Kapcsolja be a kimenetet az OUTP 1 paranccsal. 5. Állítsa a tárcsa segítségével az áram korlátozást 0.5A ra. Írja le a megfigyeléseit. Állítson be 0.5 A-es áram korlátozást a CURR 0.5 paranccsal, és írja le a megfigyeléseit. 6. Számítsa ki a minimum áram korlátozást, hogy a CV feltétel fennmaradjon, ha a tápegység feszültségét 10V-ra változtatjuk. Számítsa ki a minimum áram korlátozást, hogy a CV feltétel fennmaradjon, ha a tápegység feszültségét 10V-ra változtatjuk. A feszültséget a VOLT 10 paranccsal tudja beállítani. 7. A tárcsa segítségével állítson be 5.0V-os feszültségszintet. Hogyan befolyásolja az áram értékét (a terhelésen), ha a feszültségszintet 4.0V-ról 5.0V-ra növeljük? Állítsa a feszültségszintet 4 V-ra a VOLT 4 paranccsal. Hogyan befolyásolja az áram értékét (a terhelésen), ha a feszültségszintet 4V-ról 5V-ra növeljük? Használja a fent említett parancsot. Megjegyzés: Ha a tápegység rendelkezik kimenet ki/be kapcsoló funkcióval, akkor azelőtt válassza ki a működési üzemmódot, mielőtt a kimenetet bekapcsolná. 2
Az aktuális CV üzemmód alatt, ha a terhelés az áram korlátozás túllépését okozza, a tápegység automatikusan átáll az előre beállított konstans áram korlátozásra, és a kimeneti feszültséget arányosan csökkenti Konstans áram üzemmód (CC) 1. Bizonyosodjon meg arról, hogy a tápegység ki van kapcsolva; csatlakoztassa a külső terhelést (R = 220Ω, 5W), az alábbi ábra szerint. DC Power supply COM R = 220 Ω, 5 W 2. Kapcsolja be a külső tápegységet. Bekapcsolás után alapállapotba kerül. Kapcsolja be a tápegységet és a használni kívánt műszereket. 3. Válassza ki a kívánt üzemmódot! A feladathoz -9V vagy nagyobb kimeneti feszültséget használjon! Válasszon ki egy üzemmódot amivel -9V vagy annál nagyobb kimeneti feszültséget tud használni. 4. Állítsa a feszültség limitet -9.0V-ra, az áram limitet pedig 0.035A-re. Kapcsolja be a kimenetet. Írja le megfigyeléseit! Egyszerre állítsa be az üzemmódot a feszültséget és az áramot az APPL PxV, y, z paranccsal. Az x, y, z helyére az üzemmód, a feszültség (-9V) és az áram (0.035A) értékek kerüljenek. 5. Állítsa a tárcsa segítségével a feszültség értékét -8.0V-ra. Írja le a megfigyeléseit. Figyelje meg, van e változás, ha a feszültséget -9.0Vról -8.0V ra állítjuk. Ha nincs, magyarázza meg, miért. Állítsa a feszültséget -8.0V-ra a VOLT x paranccsal. Figyelje meg, van e változás, ha a feszültséget -9.0V-ról -8.0V-ra állítjuk. Ha nincs, magyarázza meg, miért. 6. Számolja ki a maximum feszültség limitet úgy, hogy a CC üzemmód fennmaradjon, ha a tápegység áram korlátozását 0.02A-re állítjuk. Számolja ki a maximum feszültség limitet úgy, hogy a CC üzemmód fennmaradjon, ha a tápegység áram korlátozását 0.02A-re állítjuk. A 0.02A-es áram korlátozáshoz a CURR 0.02 Parancsot kell használni. 3
7. Állítsa a tárcsa segítségével az áram értékét 0.03A-ra. Milyen feszültség értékeket mér, miközben az áramot csökkenti 0.035A ról 0.03A-ra? Állítsa az áram értékét 0.03A-ra a CURR 0.03 paranccsal. Milyen feszültség értékeket mér, miközben az áramot csökkentette 0.035A-ról 0.03A-ra? Megjegyzés: Ha a tápegység rendelkezik kimenet ki/be kapcsoló funkcióval, akkor azelőtt válassza ki a működési üzemmódot, mielőtt a kimenetet bekapcsolná Az aktuális CV üzemmód alatt, ha a terhelés az áram korlátozás túllépését okozza, a tápegység automatikusan átáll az előre beállított konstans áram korlátozásra, és a kimeneti feszültséget arányosan csökkenti Digitális Multiméter megismerése Téma: Feszültség- és árammérések, ellenállás mérés, dióda mérése. Célok: A Digitális Multiméter (DMM) alapfunkcióinak megismerése Feszültség és áram mérése DMM-rel Szükséges műszerek: Digitális multiméter (Ajánlott modell: Agilent 34405A) DC tápegység (±15 V vagy nagyobb kimeneti feszültség) (Ajánlott modell: Agilent E3631A) EI gyakorló panel* * Az EI gyakorló panelnek alapvetően csak egy fajta tápellátásra van szüksége (> +9 VDC, jellemzően +12 VDC), hogy elvégezzük vele a legtöbb műveletet. Viszont szüksége van két további tápellátásra (+10V and 15V) a D/A konverter művelethez. Részletesebb magyarázatok az Agilent U3000A Electronic Instrumentation Training Kit Lab Manual -ban találhatók.. Műveletek: A lépések számozásának b részében a műszerek számítógépes vezérlésének parancsait írjuk le. 4
1. Feszültség mérése: 1. Helyezze üzembe az EI gyakorló panelt DC tápegységről. A zöld LED jelzi a bekapcsolt állapotot, illetve az alapállapotot. 2.a.: Válassza ki a DC Feszültség mérés üzemmódot (==V) a Digitális multiméteren (DMM). 2.b.: CONF:VOLT:DC 3.a.: Mérje meg a D1-es diódán a feszültségesést. Kösse a piros mérőfejet a dióda anódjára, a feketét a katódjára. Mekkora a nyitófeszültsége a diódának? 3.b.: MEAS:VOLT:DC? Következőnek csatlakoztassa a tápegység kimeneteit az EI gyakorló panel P7 és P8-as pontjaira, ahogy az a következő ábrán is látható. FIGYELEM: Győződjön meg arról, hogy a táp helyes polaritással van bekötve, ahogy az az ábrán is látható. Ha helytelenül kötötte be, az tönkreteheti az EI gyakorló panelt! EI gyakorló panel DAC unit VREF(+) VEE( ) P7 P8 GND GND DC tápegység 15V COM +10V Az összekötést követően a tápegységnek küldendő parancsok: OUTP OFF APPL P25V, 10, 1.0 APPL N25V, -15, 1.0 OUTP ON 4.a.: Mérje meg a 12V (P1), 5V (P2) tesztpontokon a feszültséget, illetve a VF (P3) ponton referencia föld segítségével. Mik a mért értékek? 5
4.b.: MEAS:VOLT:DC? 5.: Válassza ki a MODE 3-at az EI gyakorló panelen (RESET, 3-szor BT_1, majd BT_2). Ez a D/A (Digitál-Analóg) konventer mód, ahol a kimenet egy Vo (P9) váltakozó fűrészjel feszültség. 6.a.: Mérje meg a feszültséget Vo (P9) ponton a referencia föld segítségével. Dokumentálja megfigyelését. 6.b.: MEAS:VOLT:DC? 7.a.: Következőnek aktiválja a Min/Max módot a DMM-en. Mérje meg a D/A konverter maximális és minimális kimeneti feszültségét Vo (P9) ponton. 7.b.: CALC:STAT 1 készüléken megnyomni: SHIFT, majd MIN/MAX CALC:AVER:MIN? CALC:AVER:MAX? 8.a.: Állítsa MODE 2-be az EI gyakorló panelt (RESET, 2-szer BT_1, majd BT_2). Mérje meg a feszültséget az ADC0808 pin 26 (GND at pin 13) pontján. Addig változtassa a potenciométer (VR1) állását, amíg 3.5 V nem kap. 8.b.: MEAS:VOLT:DC? 9. Kapcsolja ki az EI gyakorló panelt, csatlakoztassa le a rákötött vezetékeket. 2. Áram mérés 1. Kösse a mérőfejeket a DMM megfelelő csatlakozóira, hogy alkalmas legyen áram mérésre. Megjegyzés: A mérőfej csatlakoztatása áram mérésekor NEM úgy történik, mint feszültség mérésekor. Kérje az oktatót, hogy ellenőrizze a kapcsolást. 2.a.: Kapcsolja át a DMM-t milliamper mérőmódba. Kösse sorba a DMM-t az EI gyakorló panellel, és a tápegységgel, ahogy az ábra is mutatja. 2.b.: CONF:CURR:DC DMM Input Csatlakozó GND Csatlakozó Tápegység +12 V +12 V of P1 EI Gyakorló Panel GND 6 GND of P1
3. Kapcsolja be az EI gyakorló panelt és állítsa MODE 3-ba (RESET, 3-szor BT_1, majd BT_2). Mit tapasztal? 4.a.: Aktiválja a Min/Max funkciót, hogy felvehessük az áram minimum és maximum értékét. 4.b.: CALC:STAT 1 készüléken: SHIFT, majd MIN/MAX CALC:AVER:MIN? CALC:AVER:MAX? 5. Kapcsolja ki az EI gyakorló panelt, csatlakoztassa le a rákötött vezetékeket. 3. Ellenállás mérés 1.a.: Kapcsolja át a DMM-t ellenállás mérési módba és csatlakoztassa ennek megfelelően a bemeneti pontokra. A bemeneti pontok ellenállás mérése esetén azonosak a feszültség mérésekor alkalmazottakkal. 1.b.: CONF:RES 2.a.:Mérje meg az értékeit az RA és RB ellenállásoknak. Dokumentálja az RA és RB ellenállások névleges, és mért értékeit. 2.b.: MEAS:RES? 4. Dióda Mérés 1. Csatlakoztassa le a tápegységet az EI gyakorló panelről. 2.a.: Állítsa át a DMM-t diode mérési állásba. Mérje meg a diódát nyitó- és záróirányban, dokumentálja az eredményeket. 2.b.: CONF:DIOD MEAS:DIOD? 3. Csatlakoztassa a piros mérőfejet az EI gyakorló panel LED-jének anódjára, a feketét a katódjára. Írja le tapasztalatait. 4. Adott egy TN bipoláris tranzisztor. Hogyan állapítjuk meg a bipoláris tranzisztor típusát (PNP vagy NPN) dióda mérési módszer segítségével? 5.a.: Mérje meg a panelra integrált BZ1 buzzer -t dióda mérési módban. Kösse a piros mérőfejet a (+) csatlakozóra (amely az R18-al van összekötve) a feketét a (J9) csatlakozóra. Vegye figyelembe a következő kapcsolási rajzot, és írja le megfigyelését. 7
5.b.: MEAS:DIOD? Oszcilloszkóp megismerése 1. Fűrészjel mérése D/A átalakítóval 1. Helyezze áram alá az EI oktatópanelt! a. A panel P7-P8 pontjaira csatlakoztasson +10V illetve 15V-ot! A helyes bekötést az alábbi ábra szemlélteti. b. A +10V, -15V beállításához elküldendő parancsok: inst:sel P25V volt:lev 10 inst:sel N25V volt:lev -15 outp on FIGYELEM! Ellenőrízze, hogy a tápegység polaritása helyesen lett bekötve, amint azt az ábra is mutatja! Ellenkező esetben tönkre teheti a panelt. EI training board DAC unit VREF(+) VEE( ) P7 P8 GND GND DC Power Supply 15V COM +10V 8
2. Válassza a panel MODE 3* funkcióját! Ez egy olyan D/A átalakító üzemmód, amely előállít egy növekvő számlálójelet a D/A átalakítón keresztül. A kimeneti feszültség (Vo P9 pontnál) fog jelezni egy lassan változó fűrészjel hullámalakot. 3. Csatlakoztassa az oszcilloszkóp Channel 1 bemenetét a D/A modul P9 pontjára! Állítson az időalap-szabályzón (horizontális szabályzó) és a vertikális érzékenységen, amennyiben szükséges! A műveletet végezze el software-es parancsok segítségével is! 4. Jegyezze le és mentse el a hullámformát! Számítsa ki a hullámalak frekvenciáját és az amplitúdó csúcstól csúcsig vett értékét az időalap, illetve a V/osztás adatok alapján! * Az egyes MODE ok kiválasztásának menete: Az EI panelen a B1 gomb megnyomásával a MODE sorszámát választjuk ki, majd a B2 gomb megnyomásával jóváhagyhatjuk ezt. A panelen látható LED-sor mindig az aktuális sorszámot mutatja. Új MODE kiválasztásához először az MRST gomb segítségével indítsuk újra a panelt! 5. Használja az oszcilloszkóp Measure kezelőszervét, illetve a már megismert parancsokat, hogy megkapja a hullámforma frekvenciájának és csúcstól csúcsig vett feszültségének mért értékeit! Az eredményt hasonlítsa össze a 4. pontban kapott adatokkal! 6. Nyomja meg az Auto-Scale gombot, vagy adja ki az aut parancsot! A hullámforma megegyezik a 4. pontban látottal? Automatikus mérés egy szinuszos jelformán A mérés célja: Az oszcilloszkóp automatikus mérés funkciójának megismerése Az oszcilloszkóp feszültség- és időmérési paramétereinek megismerése. Feszültség mérés 1. Kapcsolja be az EI gyakorló panelt az AC adapterrel. a. Kapcsoljon +10V és -15V egyenfeszültséget a gyakorló panel P7 és P8 pontjaira az alábbi ábra alapján. 9
b. A +10V, -15V beállításához elküldendő parancsok: inst:sel P25V volt:lev 10 inst:sel N25V volt:lev -15 outp on Figyelem: Ellenőrizze, hogy a tápegység az ábrának megfelő polaritással van bekötve, a rossz polaritással való bekötés a panel károsodásával járhat. EI training board DAC unit VREF(+) VEE( ) P7 P8 GND GND DC Power Supply 15V COM +10V 2. Válassza a MODE 7 funkciót az EI gyakorló panelen. Ez egy D/A konverziós mód, ami szinuszos jelformát ad a D/A konverterre, és a converter kimenete a Vo (P9) pontra kerül. 3. Csatlakoztassa az oszcilloszkóp 1-es csatornáját a D/A modul P9 pontjára. Állítsa be az idő (vízszintes tengely), valamint a feszültség (függőleges tengely) mérési szintet, ha szükséges. A műveletet végezze el software-es utasítás segítségével is! 4. Használja a Measure (mérés) vezérlőt, illetve a már megismert parancsokat, hogy elérje az alábbi méréseket: Vpp (Peak-to-peak voltage) meas:vpp Vmax (Maximum voltage) meas:vmax Vmin (Minimum voltage) meas:vmin Vavg (Average voltage) meas:vav Vamp (Amplitude voltage) meas:vamp Vtop (Top voltage) meas:vtop Vbase (Base voltage) meas:vbas Vrms (True Root-Mean-Square voltage) meas:vrms 10
5. Jegyezze le a mért eredményeket. Értelmezze az egyes méréseket. 6. Számítsa ki a Túllövés és a Preshoot értékét a következő összefüggések segítségével. Túllövés (%) = Vmax Vtop x 100 Vamp Preshoot (%) = Vbase Vmin x 100 Vamp 7. Kapcsolja ki az EI gyakorló panelt. 3.Idő mérés 1. Használja a 2-es pontban megismert csatlakozókat. 2. Válassza a MODE 7 funkciót az EI gyakorló panelen. Ez egy D/A konverziós mód, ami szinuszos jelformát ad a D/A konverterre, és a konverter kimenete a Vo (P9) pontra kerül. 3. Csatlakoztassa az oszcilloszkóp 1-es csatornáját a D/A modul P9 pontjára. Állítsa be az idő (vízszintes tengely), valamint a feszültség (függőleges tengely) mérési szintet, ha szükséges. A műveletet végezze el software-es utasítás segítségével is! 4. Használja a Measure (mérés) vezérlőt, illetve a már megismert parancsokat, hogy elérje az alábbi méréseket: Frevencia meas:freq Periódusidő meas:per Felfutási idő meas:ris Lefutási idő meas:fall +Szélesség meas:pwid Szélesség meas:nwid 5. Jegyezze le a mért eredményeket. Értelmezze az egyes méréseket.. 11
6. Számítsa ki a +Duty és a Duty értékeit a következő összefüggések segítségével: +Duty (%) = +Width x 100 Period Duty (%) = Width x 100 Period 7. Kapcsolja ki az EI gyakorló panelt. Funkció Generátor megismerése A mérés tárgya: Modulált jelformák generálása A mérés céljai: Eszközök: Megismerni a különböző típusú jelforma modulációkat Otthonosan mozogni az előlapon lévő menük és beállítási lehetőségek között Függvénygenerátor (Ajánlott típus: 33220A) Digitális oszcilloszkóp (Ajánlott típus: Agilent DSO3000) BNC kábel Mérés folyamata: 1.Amplitudó Modulált (AM) Jel Generálás Ennél a feladatnál egy Amplitúdó Modulált (AM) jelet fogunk generálni 70%-os modulációs mélységgel. A vivő egy 10kHz-es szinuszos jel, a moduláló jel pedig egy 400Hz-es szinuszos hullám. 1. Kapcsolja be a függvénygenerátort! Nyomja meg a Sine gombot és állítsa be a vivő frekvenciáját 10kHz-re! Az amplitúdó értéke legyen 5V csúcstól-csúcsig. 2. Válassza ki az AM moduláció típust! 3. Állítsa be a modulációs mélységet (az AM funkciónál) 70%-ra! AM:DEPTH? (ellenőrzéshez) 12
4. Állítsa be a moduláló frekvenciát 400Hz-re, és válassza ki hozzá a szinuszos jelformát! AM:INT:FREQUENCY? (ellenőrzéshez) 5. Állítsa be a modulációs jel alakját! Ennél a feladatrésznél a függvénygenerátor lesz a kimenet (egy AM jelalak), a már beállított modulációs paraméterekkel. Engedélyezzük a kimenetet! 6. Váltson grafikus nézetre, hogy nyomon követhesse a jel paramétereit! Írja le a megfigyeléseit! Ezt a generátoron kell végrehajtani. 7. Csatlakoztassa a függvénygenerátort a digitális oszcilloszkóp 1-es csatornájához! 8. Kapcsolja be a digitális oszcilloszkópot. Jelenítse meg a függvénygenerátor kimenetén lévő jelet a digitális oszcilloszkópon. Rajzolja le a jelalakot! Mérés tárgya: Frekvencia változtatás/söprés(sweep) Mérés célja: Eszközök: Frekvencia söprés generálása a kimeneten Függvénygenerátor (Ajánlott típus: 33220A) Digitális oszcilloszkóp (Ajánlott típus: Agilent DSO3000) BNC kábel Mérés folyamata: Ennél a feladatnál, szinuszos jelet fogunk generálni, a söprés 50Hz és 5kHz-es frekvencia között lesz. NE VÁLTOZTASSON a következő értékek alapbeállításain! Belső sweep trigger (internal sweep trigger), lineáris lépték (linear spacing), 1 másodperces söprési idő (1-second sweep time). 1. Kapcsolja be a függvénygenerátort! Nyomja meg a sine gombot, az amplitúdó nagysága 5V csúcstól-csúcsig. 13
2. Engedélyezze a söprést a Sweep gomb megnyomásával és győződjön meg róla, hogy a lineáris söprés (Linear Sweep) mód van-e kiválasztva. 3. Állítsa be a kezdő frekvenciát 50 Hz-re, a végső frekvenciát pedig 5 khz-re. Ennél a feladatrésznél a függvénygenerátor lesz a kimenet, mely folyamatosan végzi a söprést 50 Hz és 5 khz között. Engedélyezzük a kimenetet! 4. Váltson grafikus üzemmódra, hogy láthassa a kapott jelalak paramétereit. Rajzolja le a kapott jelalakot, amit a kijelzőn lát! 5. Másféleképpen is megadhatjuk a frekvencia léptékeket, ha a középfrekvenciát és az átfogást adjuk meg. Ezek a paraméterek igen hasonlatosak a kezdő és végső frekvencia megadásához. Ahhoz,hogy az előző eredményhez jussunk állítson be középfrekvenciának (Center frequency) 2.525 khz-et, átfogásnak (Span) pedig 4.950 khz-et. Δ=4.950kHz 5kHz 2.525kHz 50kHz 6. Csatlakoztassa a függvénygenerátor kimenetét a digitális oszcilloszkóp 1-es csatornájához! 7. Kapcsolja be a digitális oszcilloszkópot! Jelenítse meg a függvénygenerátor kimenetén lévő jelet a digitális oszcilloszkópon. Jegyezze le a kapott jelalakot! 14