Elektronikai alapgyakorlatok Mőszerismertetés Bevezetés a szinuszos váltakozó feszültség témakörébe
Alkalmazott mőszerek Stabilizált ikertápegység Digitális multiméter Kétsugaras oszcilloszkóp Hanggenerátor 2
Stabilizált ikertápegység 1. MAINS hálózati kapcsoló 2. Hálózati jelzılámpa 3. VOLTS fokozatkapcsoló 10V-os fokozatokkal 4. VOLTS fokozatkapcsoló 1V-os fokozatokkal 5. FINE potméterrel lehet 1V-os állásban folyamatosan szabályozni 6. CURRENT LIMIT áramhatárolás 7. OVERLOAD túlterhelés jelzı lámpa 8. DC OFF kimeneti feszültség ki- és bekapcsolására 9. Kimeneti feszültség negatív pólusa 10. Kimeneti feszültség pozitív pólusa 11. Földelıcsatlakozó, üzemi földelés céljára, hálózati földelésre nem alkalmas.
Analóg mőszerek A mért elektromos jellemzı forgatónyomatékot hoz létre a mérımő állórésze és forgórésze között. Általában egy állandó mágneses térbe helyezett áramjárta tekercsre ható nyomatékot használjuk fel. A mőszer jóságát alapvetıen a mozgó (forgó) rész csapágyazásának kialakítása határozza meg. (súrlódás) Üzemi mérımőszerek végkitéréshez kb. 20...100 mikroampert igényelnek kb. 0,2...1,0 volt mellett.
Digitális multiméter I.
Digitális multiméter II. 1. Hálózati kapcsoló 2. Bemeneti melegpont feszültség- és ellenállásmérésnél (high) 3. Bemeneti melegpont árammérésnél (high) 4. Bemeneti hidegpon (low) 5. AC feszültségmérés kiválasztó nyomógombja 6. DC feszültségmérés kiválasztó nyomógombja 7. AC árammérés kiválasztó nyomógombja 8. DC árammérés kiválasztó nyomógombja 9. Ellenállásmérés kiválasztó nyomógombja 10. - 14. Méréshatárváltó nyomógombok 15. Digitális (LED) kijelzıegység
Belsı felépítés (DVM)
Oszcilloszkóp 1. Tápegység 2. Függıleges erısítı 3. Katódsugárcsı 4. Sweep (főrész) generátor 5. Vízszintes erısítı 6. Szinkronizáló
Hanggenerátor 1. Wien hidas oszcillátor 2. Frekvenciamérı 3. Teljesítményerısítı 4. Impedanciaváltó 5. Osztó 6. Kimenıfeszültség mérı 7. Tápegység
A mérés A mérés célja a mérendı mennyiség valódi értékének meghatározása. Ez a valóságban azt jelenti, hogy erre kell törekedni, minél közelebb kerülni a mérés során a valós mennyiség megismeréséhez.
Mérési hiba A mérési eredmény és a valóság között mindig tapasztalható eltérés, ez a mérési hiba. Okok: mérési eszközök pontatlansága az alkalmazott mérési módszer hibája általunk nem ismert külsı fizikai behatások Cél: Megkeressük a mérendı fizikai mennység adott körülmények mellett elérhetı legpontosabb becsült értékét.
Definíciók A helyes érték (x h ) a mérendı mennyiség valódi értékének adott körülmények melletti legpontosabb közelítése. Ez lehet pl. egy etalon (méterrúd Párizsban), vagy egy reprodukálható referenciaérték. A helyes érték legfontosabb tulajdonsága, hogy a valódi értékhez viszonyítva az eltérés elhanyagolhatóan kicsi.
A mérés hibája H = x m - x h A mérés hibája tehát a mért érték és a helyes érték különbsége. Ez egy elıjeles mennyiség, és mértékegysége megegyezik a mérendı mennyiség mértékegységével. A mérés hibája más néven az abszolút hiba.
Korrekció A mérési hiba negatív elıjellel vett értéke a korrekció (K). A helyes érték tehát: X h = x m + K Ez azt jelenti, hogy a mérési eredményhez az elıre meghatározott és ismert korrekciót hozzáadva megkapjuk a mérés helyes értékét.
Relatív hiba Ha a mérési hibát elosztjuk a mért értékkel, akkor megkapjuk az ún. relatív hibát. Ez jellemzıbb adat, mivel a mérendı mennyiséghez viszonyítjuk a hiba nagyságát: h m = H m / x m Más szóval az abszolút hibát el kell osztani a mért értékkel, hogy hozzájussunk a relatív hibához. Szokásos a százalékos megadás is: h m [%] = (H m / x m ) * 100%
A gyakorlatban A valóságban nem ismerjük a hiba pontos értékét, sıt, a valódi értéket sem. Hiszen akkor nem kellene megmérnünk! A valóságban arra törekszünk, hogy a hiba nagyságát egy elızı, megbízható mérésbıl, vagy a mérést terhelı ismert hibákból határozzuk meg. Majd ezután a kapott hibát ellentétes elıjellel hozzáadjuk a mérési eredményhez.
A hibák forrásai A hibák két nagy csoportra oszthatóak természetükbıl adódóan: rendszeres hibák véletlen hibák Elvben minden hiba felbontható erre a két összetevıre, tehát mindkét fajta hiba adja az adott hibaérték eredıjét.
Rendszeres hibák Elıre látható és kiszámítható hiba érték. A gyakorlatban egy sok egyedi mérésbıl felépülı mérési sorozatban a mérési eredmények átlagának és a mérendı mennyiség valódi értékének különbsége. Okai: mőszerek energiafelvétele a mérendı áramkörbıl méréshatárváltás hibája interpolációs hiba (két skálaosztás között áll meg a mutató) hımérsékleti hibák külsı környezeti hatások okozta hibák mérési módszerbıl adódó hibák
Véletlen hibák Elıre nem látható mértékő és így pontosan meg nem határozható értékő hiba. Az ilyen típusú hiba a fent említett mérési sorozat eredményeibıl képzett átlag és az adott mérési eredmény különbsége. Okai: A véletlen hibáknak is vannak okai, akár az elızıek közül bármelyik. Csak éppen ennek nem vagyunk tudatában, nem ismerjük a hiba okát.
Jelfajták
Szinuszos feszültségek
Jellemzık I. A pillanatnyi érték: a jel adott pillanatban mérhetı értéke. Csúcsérték: Nullától viszonyított legmagasabb érték. A maximális feszültségértéket (u max ) a szakirodalom gyakran û (kalapos u, csúcsos u) betővel jelöli. Csúcstól-csúcsig: A pozitív és a negatív feszültségcsúcs között értendı. u pp és u cs-cs Periódusidı: Egy teljes periódus lejátszódásához szükséges idı. Jele: T
Jellemzık II. Frekvencia: A másodpercenkénti periódusok száma a frekvencia. A váltakozó áram frekvenciájának jele f, mértékegysége a hertz (Hz). 1 hertz = másodpercenként 1 periódus
Effektív (hatásos) feszültség I. Vezessünk váltakozó feszültséget egy fogyasztóra, például egy ellenállás. Ekkor megállapítható, hogy egy bizonyos értékő váltakozó feszültség ugyanolyan hatást (melegedés) vált ki, mint egy megfelelı egyenfeszültség. Ezt az egyenfeszültségnek megfelelı értéket a váltakozó feszültség effektív értékének nevezzük. Mint neve is mutatja, ugyanolyan hatást vált ki. A váltakozó feszültség effektív értékét legtöbbször nagy U betüvel jelöljük. U = u eff.
Effektív (hatásos) feszültség II. Számítása csúcsértékbıl: Ugyanez árammal: