Name: Course code:. Date and time of the measurement: ÓBUDAI UNIVERSITY Kandó Kálmán Faculty of Electrical Engineering Institute of Instrumentation and Automation MEASUREMENT LABORATORY MEASUREMENT GUIDE 1/A Budapest, 2015 Compiled by Markella Zsolt All rights reserved.
Table of Contents Starter measurement 4. page 1. laboratory measurements 12. page Usage of the regulated power supply and measuring DC voltage I. 2. laboratory measurements 34. page Measuring DC voltage and current II. 3. laboratory measurements 51. page Measuring DC voltage and current III. 4. laboratory measurements 62. page Measuring resistance by using currant and volt meter + Measuring AC voltage I. 5. laboratory measurements 71. page Usage of funcion generator and oscilloscope I. 6. laboratory measurements 89. page Usage of funcion generator and oscilloscope II. 7. laboratory measurements 96. page Usage of funcion generator and oscilloscope III.
Preface A hallgatók jelentős része most találkozik érdemben először műszerekkel ezért számukra ebben a félévben egy nagyon részletes mérési utasítást készítettünk. Pedagógiai módszerként a vezetett mérés módszerét használjuk. Természetesen a megfelelő előképzettséggel rendelkezők önállóan is elvégezhetik a mérési részfeladatokat. A mérés elvégzéséhez szükséges a mérési utasításokban előírt feladatok előzetes megoldása. A mérés elvégzésének dokumentálása mindig mérési jegyzőkönyvben történik, amelyben különleges gondot kell fordítani a mérés reprodukálhatóságára, ezért abban mindig rögzíteni kell: - a mérési körülményeket - a felhasznált eszközöket - az alkalmazott mérési módszereket - a mérési eredményeket, azok értékelését és az azokból levont következtetéseket Fontosabb jelölések és rövidítések A mérési útmutató kezelhetőségének elősegítésére a továbbiakban az alábbi piktogramokat használjuk: Elsajátítandó ismeretanyag Mérésen kitöltendő Előre kitöltendő Tankönyvek a felkészüléshez megoldandó! Házi feladat előre Szerelés Számolás
ratóriumi mé A laboratóriumi mérés célja A gyakrabban használt villamos mérő eszközök műszaki alapadatainak, funkcióinak, méréstechnikai jellemzőinek, használatuk megismerése, alkalmazásuk elsajátítása és a kiválasztás szempontjainak megismerése. A mérés során elvégzendő mérések: 1. Villamos mérőműszerek megismerése. A méréshez szükséges elmélet Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) [2] Műszerkezelési Útmutatók (A labor honlapján) 4 A méréstechnika laboratórium működési rendjének és követelményinek ismertetése A laborfelelős oktató Neve: Markella Zsolt Szobaszáma: C 413 E-mail: markella.zsolt@kvk.uni-obuda.hu Internet oldal: http://uni-obuda.hu/users/markellazs/mt/ Fogadó óra:..
A kurzust tartó oktató Neve: Szobaszáma: E-mail: Internet oldal: Fogadó óra:.......... Laboratórium működési rend Házirend elérhetősége: Biztonsági rend (munka-, baleset-, tűzvédelem) elérhetősége: A laboratórium honlapja: http://uniobuda.hu/users/markellazs/mt/ Választott csoport: Laboratóriumi gyakorlatok időrendje Mérés száma: Dátum: Konzultációs mérési időpontok:.... 5
JEGYZET Tanulmányi követelmények: (lásd honlap) 6
Mérés megtervezése (Tényi V. Gusztáv összeállítása) A mérések megtervezése, elvégzése és kiértékelése során általában az alábbi lépéseket célszerű követni. A mérési folyamat főbb elemei és idő-munkaigényük: A mérés megtervezése ~50 % A mérési adatok felvétele (a program végrehajtása)~20-30 % A mérés kiértékelése ~20-30 % A mérés terve ( mérési feladatonként ): 1. A mérés célja: A mérés során megszerzendő információ pontos meghatározása, a szükséges pontossági és egyéb követelményekkel. 2. A mérés elve: A méréshez felhasznált fizikai törvényszerűségek (pl. Ohm törvény, Kirchoff törvények,...). 3. A mérés módszere: (lásd Méréstechnika jegyzet) 4. A mérési eljárás (program) leírása (terve): a) A mérendő objektum azonosítása és a mérési modell (kapcsolási rajz) elkészítése: b) mérendő információ helyének meghatározása, c) a mérendő információ időbeliségének meghatározása (egyszeri statikus, mintavételes, folytonos, ). d) A mérés feltételeinek, határadatainak meghatározása. e) A méréshez szükséges és rendelkezésre álló műszerek, eszközök kiválasztása. f) A mérési pontok kijelölése: A beállítási jellemző helyének meghatározása (pl. karakterisztika mérés, ). A mérés időpontjának v. időtartamának, vagy a mintavételezés időpontjainak konkrét megállapítása. g) A mérési adatok dokumentálásához szükséges forma elkészítése (lista, táblázat) h) A mérés adatainak kiértékeléséhez szükséges számítások, elemzések, szempontok előkészítése (képletek, számítási-, elemzési eljárások,...) Pl. a fogyasztásból származó korrekció kiszámításának menete, 5. A mérési programterv végrehajtása ( műveleti sorrend-terv): A mérés elvégzése, és itt kell elvégezni a mérés során szükséges pontosításokat (pl. újabb mérési pontok beiktatását,...), előre nem tervezhető változtatásokat. 6. A mérés kiértékelése: A mérés során elértük-e a feladatnál megfogalmazott célt? Igen - Nem? Ha nem akkor mi a további teendő a cél elérése érdekében? FIGYELEM! Az esetleges pótlólagos adatoknak is kívánatos helyet biztosítani! Nagyobb mennyiségű adat és számítás esetén célszerű táblázatkezelő programot használni! 7
1. Villamos mérőműszerek megismerése Mérés száma: Mérést végezte: Neptun kód: Mérés helye: Mérőhely száma: Mérés ideje: Kiértékelés dátuma:....... A mérés célja: A feszültség, áram és ellenállás mérésére alkalmas a laboratóriumban található - analóg és digitális mérőműszerek megismerése, a mérőműszerek tulajdonságainak táblázatba történő rögzítése! A mérésnél felhasznált műszerek: A laboratóriumban a hallgatók az alábbi feszültség és árammérőkből választhatnak: analóg mechanikus kézi műszer (GANZUNIV) digitális multiméter (TR1667/B, HM8012, MX-25 201) HAMEG HM8012 TR 1667/.. MX-25 201 GANZUNIV 4 8
A mérőhelyen rendelkezésre álló műszerek: Műszer:.. Műszer:.. Műszer:.. Ajánlás műszerek megismeréséhez: Milyen fizikai jellemzők mérésére alkalmas (feszültség, áram, ellenállás, )? A villamos jellemzők milyen tulajdonságát lehet mérni (egyen, váltó, )? Milyen mérési tartományokban képes mérni és hogyan lehet a mérési tartományokat kiválasztani? Hol lehet csatlakozni a műszerhez, melyik jellemzőnél hova, és milyen feltételekkel? Pontossági jellemzők (pontossági osztály, ), Érzékenység, műszerállandó: Hogyan történik a kijelzés és azt hogyan kell kiértékelni? A mutatós műszereknél azonosítsák, hogy melyik méréshatárhoz melyik skála tartozik, és hogyan kell a mutatott értéket meghatározni! Bemeneti impedancia (fogyasztás, visszahatás a mérendő áramkörre) Referencia feltételek (frekvencia, hőmérséklet, ) Példa egy analóg műszeren mért érték leolvasására: a./ ha Umh = 10 V, akkor az Um = 7,1 V. b./ ha Umh = 3 V, akkor az Um = 2,25 V. 9
Bekapcsoló gomb Üzemmód váltó DC/AC árammérő pontok közös pont Méréshatár váltó feszültségmérő ill ellenállásmérő pont árammérő pont közös pont feszültségmérő ill ellenállásmérő pont Üzemmód váltó Méréshatár váltó Bekapcsoló gomb közös pont Üzemmód és méréshatár váltó áram - feszültségmérő pont Üzemmód és méréshatár váltó Túlterhelés védelem árammérő pontok közös pont feszültségmérő ill ellenállásmérő pont DC/AC Polaritás váltó 10
A mérés során a mérésvezető útmutatása és a műszerek gépkönyvei alapján kitöltendő adatok: Műszerek Méréstechnikai jellemzők Ganzuniv (3, 4) Digitális multiméter TR 1667 Digitális multiméter HM 8012 Digitális multiméter MX-25 201 Mit mér, és azt milyen mérési tartományban? Pontossági jellemzők: Érzékenység, műszerállandó (max. érzékenység): Bemeneti impedancia (visszahatás a mérőkörre, fogyasztás): Referencia tartományok (Hőmérséklet): 11
The aim of the measurement: Az egyenfeszültségű stabilizált tápegység kezelésének elsajátítása. Lineáris hálózatokban műszerrel történő feszültségmérés gyakorlása. A mérés folyamán fellépő rendszeres és véletlen hiba nagyságának meghatározása. A mérési eredmények metrológiailag helyes megadása és a mérés értékelése. A műszerből származó véletlen hiba számítása és ábrázolása a mért mennyiség függvényében. A laboratórium során elvégzendő mérések: 1.1. 12 V / 180 ma beállítása egyenfeszültségű stabilizált kettős tápegységen 1.2. Egyenfeszültségű stabilizált kettős tápegység összeállítása 1.3. Um1 egyenfeszültség mérése: a műszer fogyasztásából származó rendszeres hiba és a műszer bizonytalanságából származó véletlen hiba meghatározása. Theory needed for the measurement: Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet egyenfeszültség mérésről szóló része. Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) [2] Dr. Selmeczi Kálmán, Schnöller Antal: Villamosságtan II. 63-70, 249-260;Thevenin-Norton 12
1. A mérés célja...... Ismeretes azonban........ A mérés során arra....... 2. A helyes érték....... A mérés hibája...... Előre kitöltendő! [1] 34. oldal [1] 35. oldal H =. A mérés hiba előjeles...... Az így meghatározott...... A mérés hiba negatív...... Jele: K. Ennek...... Xh =. 13
Amennyiben a...... [1] 35. oldal százalékos formában megadva: h= H x h 100 A relatív hiba...... A mérési hiba kiszámítása....... Ennek figyelembevételével a számításaink során közelítéssel élünk: h= H x h 100 H x m 100 A leggyakoribb az a módszer,....... [1] 36. oldal 3. A mérési hibákat............ 4. A rendszeres hibákra...... A rendszeres hiba a...... Ha a rendszeres hibák...... 14
A rendszeres hibák................ A rendszeres hibákat........ A korrigált........ 5. A véletlen hibák sztochasztikus...... A véletlen jelenségek........ 6. A mérési eredmények megadása..... Egyetlen műszerrel végzett..... [1] 37. oldal [1] 39. oldal [1] 40. oldal [1] 56. oldal x= x a xm a K a ±ε a 15
DC stabilized power supply The aim of the measurement: Az egyenfeszültségű stabilizált tápegység kezelésének elsajátítása! The object to be measured: Az alábbi ábrán látható kétcsatornás stabilizált tápegység és főbb kezelőszervei. Output Voltage Output current and voltage Current limit DC OFF Outlets Power switch MCP M10-TP3003L 16
A laboratóriumban található tápegységek nem célorientáltak, tehát nem egy adott áram és feszültség értéket szolgáltatnak, hanem bizonyos határokon belül tetszőleges értékek beállítására alkalmasak. Minden egyes áramkörnek más nagyságú tápfeszültségre és az áramkör fogyasztásának megfelelő áramra van szüksége. Amennyiben a szükségesnél magasabb feszültségértéket állít be, akkor az az áramkör tönkremeneteléhez vezethet, ezért állítjuk be a tápfeszültség értékét. Az előírt tápfeszültségnél kisebb érték esetén az áramkörök nem az elvárt módon működnek. Az áramkorlát értékét minden esetben úgy kell beállítani, hogy az áramkör által felvett áramértéknél nagyobb legyen. (Ha az áramkorlát alacsonyabb, akkor nincs elegendő teljesítmény az elvárt működéshez. Az áramkorlát beállítása elsősorban biztonsági megfontolásból szükséges!). A tápegységeknek három kimeneti pontja van: +, - (ezek közt szolgáltatja a kimeneti feszültségét) és a pont. Ez a (föld) pont nincsen galvanikus kapcsolatban a tápegységgel, hanem a készülék házához van kötve, ami a konnektor életvédelmi földpontjára kötött és élet valamint zavarvédelmi célokra használható. A méréseink folyamán csak a + és - csatlakozókat fogjuk használni! A stabilizált tápegység kimeneti feszültségét és a kimenti áramát is egy-egy szabályzó áramkörrel állíthatjuk be. A két szabályzó kör közül a terhelő ellenállás nagyságától függően minden esetben csak az egyik működik. Hálózati stabilizált tápegység kimeneti karakterisztikája különböző nagyságú terhelő ellenálásokkal CV: (Constant Voltage) feszültséggenerátoros üzemmód CC: (Constant Current) áramgenerátoros üzemmód 17
Mint az ábrán is látható pl. az R1 nagyságú terhelő ellenállás esetén a tápegység feszültséggenerátoros üzemmódban működik, tehát az általunk beállított Uki0 feszültség mérhető a kimenetén és az általunk beállított Iki0-nál kisebb Iki1 nagyságú áram folyik a terhelő ellenálláson. Ezzel ellentétben az R2 esetén a tápegység áramgenerátoros üzemmódban működik, tehát az általunk beállított Iki0 áram érték folyik ár a terhelő ellenálláson, de a kimeneti feszültség a beállított Uki0-nál kisebb Uki2. Let s calculate the next excercice. The absolut ratings on the power supply: Uoutmax=30V, Ioutmax=2A Set Uout0=20V and Iout0=2A and for the first time connect R1=20Ω load resistance to the output. Calculate the current wich is flowing threw the resistor and draw into the diagram below the output voltage and current Repeat the calculation and the drawing in case of R2=5 Ω. Uout [V] Iout [A] [A] 18
1.1. Excercise: Needed for measurement instruments, equipment selection: Instrument:.. Instrument:.. Instrument:.. Instrument:.. Set 12V voltages aproximetely 180mA current limit on the power supply! The sequence of measurement: A tápegység kikapcsolt állapotában ellenőrizze a következőket: A DC kapcsolók OFF állásban, Az áramkorlátozók nem alsó végállásban. A feszültség beállító kapcsolók, potenciométerek 0 V, vagy az adott feszültségérték állásban. Helyezze feszültség alá a tápegységet a POWER kapcsolóval! Kapcsolja a DC kapcsolót ON állásba! Állítsa be a 12V feszültséget a feszültségbeállító kezelőszervvel - a tápegység ellenőrző műszerén ellenőrizve. Kapcsolja a DC kapcsolót OFF állásba! Pontos feszültség beállításhoz külső feszültségmérő Az áramkorlát beállításához zárja rövidre a tápegység + és - használata javasolt! jelű kimenetét egy minkét végén banándugóval ellátott vezetékkel! Kapcsolja a DC kapcsolót ON állásba! A tápegység ellenőrző műszerét figyelve állítsa be az áramkorlát értéket az árambeállító kezelőszervvel! Kapcsolja a DC kapcsolót OFF állásba! Távolítsa el a rövidzárat létrehozó vezetéket a tápegység + és - jelű kimenetei közül. (A tápegység későbbi használata során célszerű a beállított kimeneti feszültség nagyságának méréssel történő ellenőrzése.) 19
Check the outpot voltage by the available voltmeters! A műszerek áramkörbe kapcsolásának lépései 1. Ismerkedés a műszerrel: az előlapon a specifikációk rögzítése. 2. Üzemmód beállítása (AC, DC, U, I, Ω, stb) 3. A méréshatár kapcsolót maximális értékre állítsa (digitális mérésnél auto üzemmódot használunk ha van ilyen állás) 4. A műszer megfelelő csatlakoztatása a mérendő körbe. (feszültségmérőt párhuzamosan a mérendő feszültségre. Az árammérőt a kört megszakítva sorosan kell a mérendő körbe kötni) 5. A méréshatár csökkentése olyan mértékben amíg a mutató vagy a kijelzőn látható érték az adott méréshatárt legjobban megközelíti. (Figyelem tilos a méréshatár olyan mértékű csökkentése, melynél a mutató túllendül a méréshatáron, mivel ezzel a műszer tönkremenetelét okozhatjuk! Digitális műszerek esetén a méréshatárt meghaladó bemeneti jelszintet a kijelző villogása szokta jelezni.) The sequence of measurement: Állítson be az analóg mérőműszeren (GANZUNIV 3,4) 30V-os méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő üzemmódba, a polaritás-váltót állítsa + állásba. Csatlakoztasson a mérőműszer közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse a tápegység - csatlakozó pontjához. A feszültségmérő bementi pontját, pedig piros vezetékkel kösse össze a tápegység + csatlakozó pontjával. Kapcsolja a tápegységet DC ON állásba! Record the measured voltage:.. Kapcsolja a tápegységet DC OFF állásba! Távolítsa el a korábban használt mérőzsinórokat! 20
Állítson be a digitális feszültségmérő (TR-1667/..) mérőműszeren 20V-os méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő (DC) üzemmódba! Csatlakoztasson a műszer közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse a tápegység - csatlakozó pontjához. A mérőműszer feszültségmérő bementi pontját, pedig piros vezetékkel kösse össze a tápegység + csatlakozó pontjával. Kapcsolja a tápegységet DC ON állásba! Record the measured voltage:.. Kapcsolja a tápegységet DC OFF állásba! Távolítsa el a korábban használt mérőzsinórokat! Állítson be a HM8012 típusú digitális mérőműszeren 50V-os méréshatárt (L3 üzemmód), kapcsolja egyen-feszültség mérő (DC) üzemmódba! Csatlakoztasson a műszer közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse a tápegység - csatlakozó pontjához. A mérőműszer feszültségmérő bementi pontját, pedig piros vezetékkel kösse össze a tápegység + csatlakozó pontjával. Kapcsolja a tápegységet DC ON állásba! Record the measured voltage:.. Kapcsolja a tápegységet DC OFF állásba! Távolítsa el a korábban használt mérőzsinórokat! Compare the measured values! 21
1.2. Connection of the stabilized double DC power supply The aim of the measurement: Connecting the stabilized double DC power supply! The object to be measured:: Use board 1. Task: Connect one ± 12 V power supply to the board 1.! The sequence of measurement: A stabilizált kettős tápegység mindkét felén állítson be 12 V-os tápfeszültséget! (Digitális multiméter segítségével győződjön meg arról, hogy a tápegységek a beállított feszültség értéket szolgáltatják. Ügyeljen arra, hogy az áramkorlát kb. 180 ma legyen) Kapcsolja a tápegység kapcsolóját DC OFF állásba. 22
A bal oldali tápegység pozitív csatlakozó pontját kösse össze mindkét végén banándugóval ellátott, fekete színű vezeték segítségével - a jobb oldali tápegység negatív csatlakozó pontját. A szerelést minden esetben feszültségmentes állapotban hajtsa végre! A fekete színű kábel egyik végét kösse össze lehetőség szerint fekete színű vezeték segítségével - a 1. számú mérőpanel alján található COM csatlakozó ponttal! A bal oldali tápegység negatív pontját kösse össze lehetőség szerint kék színű vezeték segítségével a 1. számú mérőpanel alján található -12V csatlakozó ponttal! A vezetékek színét a jobb áttekinthetőség miatt érdemes a leírtaknak megfelelően használni! A jobb oldali tápegység pozitív pontját kösse össze lehetőség szerint piros színű vezeték segítségével a 1. számú mérőpanel alján található +12V csatlakozó ponttal! Kapcsolja a tápegység kapcsolóját DC ON állásba. Külső feszültségmérővel ellenőrizze le, hogy az 1. számú mérőpanelen a COM ponthoz képest a + és a 12 V-os feszültség megjelenik-e. Külső feszültségmérővel mérje le az 1. sz. mérőpanel +12V és a 12V pontok közt megjelenő feszültség értékét. Record the measured voltage:.. Do not disassemble the circuit! 23
1.3. U m1 DC voltage measurement and determination of random error cased by the instrument uncertainty and systematic error resulting from the consumption of the instrument. Measurement No: Measuring person: Neptun code: Place: Measurement site: Date of measuremnts: Date of evaluation:....... A mérés célja: Az 1. sz. mérőpanel adott mérési pontjain a feszültség értékének megállapítása, a fogyasztásból származó rendszeres, korrigálható hiba és a bizonytalansági tartomány kiszámítása. A következőkben ismertetjük a mérés elve, illetve a mérés módszere részek kitöltésének menetét. Ezen minta alapján kell otthon a többi mérésnél kitölteni ezeket a részeket. A mérés elve: A mérési elv a mérés alapját képező elv vagy jelenség megnevezése, a mérés tudományos alapja a mérési elv. A kapcsolásnál látható, hogy a Thevenin helyettesítő kép két ismeretlent tartalmaz. Ug1 és Rg1. Ennek meghatározása ezért két független méréssel lehetséges. A két független mérésből felírt egyenletekből Rg1 számítással meghatározható. Mivel Ug1=Um1+URg1 ennek alapján értéke számolható. URg1 értéke a kör áramából (ez megegyezik a műszer áramával) és az Rg1 számolt értékéből meghatározható. A mérés módszere: Mérési módszer a mérés elvégzéséhez szükséges műveletek logikai sorrendbe történő leírása. A mérés során az Um1 két feszültségmérővel mérjük meg, melyeknek különböző a belső ellenállása és így az Um1-re felírható két feszültség osztó, melyekből Rg1 kiszámolható. 24
The object to be measured: Az 1. sz. mérőpanelen található Thevenin helyettesítő kép Um1 kimenettel A mérés feltételei, határadatai: A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: Műszer:.. Műszer:.. Műszer:.. Műszer:.. A mérés műveleti sorrendje: Állítson össze egy ± 12 V tápforrást és ezt adja rá az 1. sz. mérőpanelra! (A részletes műveleti sorrend az 1.2-es mérési feladatában található meg a 22. oldalon.) Állítson be az analóg mérőműszeren (GANZUNIV 3,4) 30Vos méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő üzemmódba, a polaritás-váltót állítsa + állásba. Csatlakoztasson a műszer közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozópont alsó pontjához. A műszer feszültségmérő bementi pontját, pedig piros vezetékkel kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozópont felső pontjával. 25
A mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért feszültség megenged! Fill in the following table: Instrument Um1 Umh Rv A mérőműszerbe bedugott vezeték nincsen feszültség alatt, viszont egy működő áramkörbe csatlakoztatott vezeték feszültség alatt lehet! A mérőműszert az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozóponttal összekötő mérőzsinórokat távolítsa el. (Először a feszültségforrásból jelen esetben Um1-ből húzza ki a mérőzsinórokat!) Állítson be a TR-1667/.. digitális mérőműszeren a korábban lemért Um1 feszültségérték méréséhez alkalmas méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő üzemmódba. Csatlakoztasson a műszer közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozópont alsó pontjához. A műszer feszültségmérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozópont felső pontjával. Amennyiben lehetséges mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért feszültség megenged! Fill in the following table: Instrument Um1 Umh Rv A mérőműszert az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozóponttal összekötő mérőzsinórokat távolítsa el. (Először a feszültségforrásból jelen esetben Um1-ből húzza ki a mérőzsinórokat!) Állítson be a digitális mérőműszeren (HM8012) a korábban lemért Um1 feszültségérték méréséhez alkalmas méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő üzemmódba. Csatlakoztasson a műszer közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozópont alsó pontjához. A műszer feszültségmérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Um1 csatlakozópont felső pontjával. 26
Amennyiben lehetséges a mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért feszültség megenged! Fill in the following table: Instrument Um1 Umh Rv The process of determining the correction (K) from consumption: A korrekció nagysága a következő képen számítható K = I m R U = R m1 g1 g1 Rv hiszen a műszer által mért Um1 feszültség az Ug1 feszültségnél annyival kisebb, mint amekkora feszültség a generátor Rg1 belső ellenállásán esik. A fenti képletből az Um1-et mértük, az Rv a feszültségmérőnk belső ellenállása, viszont Rg1 ismeretlen. Rg1 meghatározása: Az Ug1 feszültséget az Rg1 és a feszültségmérő bemeneti (A valódi feszültség mérő belső ellenállása párhuzamos az ideális feszültség mérővel) Rv ellenállása osztja, tehát az Um1 feszültség felírható egy feszültségosztás végeredményeként. U m1 =U g1 Rv R + R g1 v 27
Ebben az egyenletben az Ug1 és az Rg1 is ismeretlen, de ha két különböző belső ellenállású műszerrel, (vagy ugyan azzal a műszerrel csak különböző méréshatárban amelyekben nem egyezik meg a belső ellenállás értéke) mérve végezzük el a mérést akkor már két egyenlet írható fel és továbbra is csak két ismeretlen lesz. 1. the result from the instrument a 2. the result from the instrument b U U m1a m1b = U = U g1 g1 Rva R + R g1 Rvb R + R Ezen két ismeretlenes egyenletrendszer megoldásából meghatározható Rg1 és Ug1 értéke. Az 1. egyenletben szorozzuk meg az egyenlet mindkét oldalát (Rg1 + Rva) al!... +... =U g Rva Um1a 1 A 2. egyenletben szorozzuk meg az egyenlet mindkét oldalát (Rg1 + Rvb) al!... +... =U g Rvb Um1b 1 Az 1. egyenletből fejezzük ki Ug1 et! U m1a... +... =... R va A kifejezett Ug1 et helyettesítsük be a 2. egyenletbe! U m1b U... +... = m1a... +... R va Az egyenlet mindkét oldalát szorozzuk meg: Rva val! m1b va... +... =U m1a... + R vb U R... Végezzük el a szorzásokat és bontsuk fel a zárójeleket! U m1b R va... +U R... =U R... +U R... m1b va m1a R vb vb m1a vb g1 va vb 28
29
Csoportosítsuk, az egyenletben szereplő tagokat, úgy hogy az Rg1 et tartalmazó tagok egy oldalra kerüljenek! U m1b R va... U R... =U R... U R... m1a vb Az egyenlet bal oldalán emeljük ki a két tagból Rg1 et...... U R U R =U R... U R m1b va m1a vb m1a vb m1a vb m1b va m1b va Az egyenlet mindkét oldalát osszuk el: U... = m1a Rvb... U m1b Rva... U R U R m1b va m1a vb U m1b R va U m1a R vb -vel! Copy the values of the above tables to the following tables! Mivel három műszerrel mért eredmények állnak rendelkezésünkre ezért páronként kell a számítást elvégezni! Instrument X Um1x [V] Rvx [Ω] 1. Ganzuniv.. a 2. TR1667/.. b Helyettesítse be a mért értékeket és számítsa ki az Rg1 értékét!.................. =............ R g1 (I. ) =... Instrument X Um1x [V] Rvx [Ω] 2. TR1667/.. a 3. HM8012 b Helyettesítse be a mért értékeket és számítsa ki az Rg1 értékét!.................. =............ R g1 (II. ) =... 30
Instrument X Um1x [V] Rvx [Ω] 1. Ganzuniv.. a 3. HM8012 b Helyettesítse be a mért értékeket és számítsa ki az Rg1 értékét!.................. =............ R g1 (III. ) =... Helytelen mérés esetén (nem megfelelő méréshatár ill. leolvasás) a számolt ellenállás negatív értékre adódhat. Ebben az esetben ezt a mérési eredményt hagyja figyelmen kívül! Várhatóan a kiszámított Rg1 értékek eltérnek egymástól! Amelynek okai: a mérési eredmény véletlen hibával terhelt! halmozott számítási hibák a hasonló értékeknél! Az eredményeknek képezze számtani átlagát! A továbbiakban ezt az értéket tekintse Rg1 nek!...... R g 1 = =... Determining the correction (K) from consumption: 1. instrument:. K = I m R U = R... =...... m1 g1 g1 = Rv 1... 2. instrument:. K = I m R U = R... =...... m1 g1 g1 = Rv 2... 3. instrument:. Um1... K = Im Rg1 = Rg1 =... =... R... v3 31
Determination of measurement uncertainty range (± h): Error calcularion equiton in case of analogue instrument X ± h = ± hpo X mh m Ennek a kiszámítása minden mérés szerves részét képezi! h the uncertainty of the measurement hpo instrument accuracy based on the instruction manual xmh measurement range xm measured value The equation in case of voltage measurement ± h= ± h Error calcularion equiton in case of digital instrument ± h = ± h rdg % + h % fs p U U mh m = X fs D digit + 100% X rdg NK h the uncertainty of the measurement hrdg (reading) error related to read value based on the instruction manual hfs (full scale) error related to range based on the instruction manual xfs measurement range xrdg measured value D (digit) number of the uncertain digits based on the instruction manual Nk the displaed value without the decimal point As you can see in case of digital instruments, there is 3 part of the error, but most of the instrument manual only 2 are defined. In these case the thirds value is zero, so you don t need to calculate with it. 32
The equation in case of voltage measurement: case of TR1667 and MX case of HM8012 ± h = ± h rdg ± h = ± h D digit % + N rdg K 100 % U = fs % + h % = Let s calculate the measurement uncertainty and fill in the tables. (Equation, substitution with unit and final result!!!) fs U rdg Instrument Um1 Umh Rv K instrument uncertainty (Based on instruction manual) Ganzuniv TR1667 HM8012 ±h (calculated) Write down the results metrologically correct way! 1. 2. 3. Evaluation of measurement: : 33
The aim of the measurement: Lineáris hálózatokban műszerrel történő feszültség- ill. árammérés gyakorlása. A mérés folyamán fellépő rendszeres és véletlen hiba nagyságának meghatározása. A mérési eredmények metrológiailag helyes megadása és a mérés értékelése. A műszerből származó véletlen hiba számítása és ábrázolása a mért mennyiség függvényében. A laboratórium során elvégzendő mérések: 2.1. Um2 egyenfeszültség mérése: a műszer fogyasztásából származó rendszeres hiba és a műszer bizonytalanságából származó véletlen hiba meghatározása. 2.2. Im áram mérése: a műszer fogyasztásából származó rendszeres hiba és a műszer bizonytalanságából származó véletlen hiba mint bizonytalanság meghatározása. 2.3. A műszerből származó véletlen hiba számítása és ábrázolása a mért mennyiség függvényében. A műszerek kiválasztása véletlen hiba figyelembevételével. Theory needed for the measurement: Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet egyenfeszültség mérésről szóló része. Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) [2] Dr. Selmeczi Kálmán, Schnöller Antal: Villamosságtan II. 63-70, 249-260;Thevenin-Norton 34
2.1 Um2 DC voltage measurement and determination of random error cased by the instrument uncertainty and systematic error resulting from the consumption of the instrument. A mérés célja: Az 1. sz. mérőpanel adott mérési pontjain a feszültség értékének megállapítása, a fogyasztásból származó rendszeres hiba és a bizonytalansági tartomány kiszámítása. A mérés elve: A mérés módszere:.. The object to be measured: Az 1. sz. mérőpanelen található kapcsolás rajza 35
A mérés feltételei, határadatai: A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: Műszer:.. Műszer:.. Műszer:.. Műszer:.. A mérés műveleti sorrendje: Állítson össze egy ± 12 V tápforrást és ezt adja rá az 1. sz. mérőpanelra! (A részletes műveleti sorrend az 1. sz. mérés 2. mérési feladatában található meg a 22. oldalon) Állítson be a GANZUNIV (3,4) analóg mérőműszeren 30V-os méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő üzemmódba, a polaritás-váltót állítsa + állásba. Csatlakoztasson a GANZUNIV (3,4) közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozópont alsó pontjához. A GANZUNIV (3,4) feszültségmérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozópont felső pontjával. A GANZUNIV (3,4) analóg mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért feszültség megenged! Fill in the following table: Instrument Um2 Umh Rv 1. A GANZUNIV (3,4) analóg mérőműszert az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozóponttal összekötő mérőzsinórokat távolítsa el. (Először a feszültségforrásból jelen esetben Um2-ből húzza ki a mérőzsinórokat!) 36
Állítson be a TR-1667/.. digitális mérőműszeren a 20 V- os méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő üzemmódba. Csatlakoztasson a TR-1667/.. közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozópont alsó pontjához. A TR-1667/.. feszültségmérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozópont felső pontjával. Amennyiben lehetséges TR-1667/.. mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért feszültség megenged! Fill in the following table: Instrument Um2 Umh Rv 2. TR1667 A TR-1667/.. mérőműszert az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozóponttal összekötő mérőzsinórokat távolítsa el. (Először a feszültségforrásból jelen esetben Um2-ből húzza ki a mérőzsinórokat!) Állítson be a HM8012 digitális mérőműszeren a 50 V-os méréshatárt, kapcsolja egyen-feszültség mérő üzemmódba. Csatlakoztasson a HM8012 közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozópont alsó pontjához. A HM8012 feszültségmérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Um2 csatlakozópont felső pontjával. Ismételje meg a mérést 5 V-os méréshatárban is. Fill in the following table: Instrument Um2 Umh Rv 3. HM8012 (50V) 4. HM8012 (5V) Do not disassemble the circuit, just switch off the DC out! 37
Calculation of the Rg2: Use the equation for calculating Rg1 in the previous measurement: U... = m1a Rvb... U m1b Rva... U R U R m1b va m1a vb Másolja be a fenti táblázatokból az értékeket! Mivel két műszerrel kaptunk értékelhető eredményeket, de az egyik műszerrel két méréshatárban is rendelkezésünkre állnak mérési eredmények ezért páronként kell a számítást elvégezni! Instrument Um2 Rv 2. TR1667 3. HM8012 (50V) Helyettesítse be a mért értékeket és számítsa ki az Rg2 értékét!.................. =............ R g 2 (I. ) =... Instrument Um2 Rv 3. HM8012 (50V) 4. HM8012 (5V) Helyettesítse be a mért értékeket és számítsa ki az Rg2 értékét!.................. =............ R g 2 (II. ) =... 38
Instrument Um2x Rvx 2. TR1667 4. HM8012 (5V) Helyettesítse be a mért értékeket és számítsa ki az Rg2 értékét!.................. =............ R g 2 (III. ) =... Helytelen mérés esetén (nem megfelelő méréshatár ill. leolvasás) a számolt ellenállás negatív értékre adódhat. Ebben az esetben ezt a mérési eredményt hagyja figyelmen kívül! Várhatóan a kiszámított Rg2 értékek eltérnek egymástól! Az eredményeknek képezze számtani átlagát! A továbbiakban ezt az értéket tekintse Rg2 nek!...... R g 2 = =... Determining the correction (K) from consumption: 2. Instrument:. K = I m R U = R... =...... m1 g 2 g 2 = Rv 2... 3. Instrument:. K = I m R U = R... =...... m1 g 2 g 2 = Rv 3... 4. Instrument:. K = I m Um1... Rg 2 = Rg 2 =... =... R... v4 39
Végezze el az egyes feszültség értékek bizonytalansági sávjának kiszámítását, majd az összes eredményt foglalja táblázatba! (Képlet, behelyettesítés mértékegységgel és végeredmény!!!) Instrument Um2 Umh Rv K instrument uncertainty (Based on instruction manual) TR1667 HM8012 (50V) HM8012 (5V) ±h (calculated) Write down the results metrologically correct way! 2. 3. 4. Evaluation of measurement: 40
2.2 Im current measurement and determination of random error cased by the instrument uncertainty and systematic error resulting from the consumption of the instrument. A mérés célja: Az 1. sz. mérőpanel adott mérési pontjain az áram értékének megállapítása, a fogyasztásból származó korrigálható hiba és a bizonytalansági tartomány kiszámítása. A mérés elve: A mérés módszere:.. The object to be measured: Az 1. sz. mérőpanelen található Im pont A mérés feltételei, határadatai: A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: Műszer:.. Műszer:.. Műszer:.. Műszer:.. 41
A mérés műveleti sorrendje: Állítson össze egy ± 12 V tápforrást és ezt adja rá az 1. sz. mérőpanelre! (A részletes műveleti sorrend az 1. sz. mérés 2. mérési feladatában található meg a 22. oldalon.) Állítson be a GANZUNIV (3,4) mérőműszeren a lehető legnagyobb árammérő méréshatárt, kapcsolja egyen-áram mérő üzemmódba, a polaritás-váltót állítsa + állásba. Csatlakoztasson a GANZUNIV (3,4) közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozópont alsó pontjához. A GANZUNIV (3,4) árammérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozópont felső pontjával. A GANZUNIV (3,4) mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért áram megenged! Fill in the following table: Instrument Im Ifs Uvoltage dropp RA Ganzuniv Ganzuniv 30 ma 10 ma A műszerek gyártói a katalógusban az áramméréshatárhoz tartozó belső ellenállást vagy a feszültségesést adják meg. Ezen értékek közt az átszámolást az alábbi képlettel lehetséges: R A U = voltagedropp I A GANZUNIV (3,4) mérőműszert az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozóponttal összekötő mérőzsinórokat távolítsa el. (Először az áramkörből jelen esetben Im-ből húzza ki a mérőzsinórokat!) fs 42
Állítson be a TR-1667/.. mérőműszeren a lehető legnagyobb áram méréshatárt, kapcsolja egyen-áram mérő üzemmódba. Csatlakoztasson a TR-1667/.. közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozópont alsó pontjához. A TR-1667/.. árammérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozópont felső pontjával. Amennyiben lehetséges TR-1667/.. mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért áram megenged! Fill in the following table: Instrument Im Ifs RA TR-1667/ 20 ma TR-1667/ 2 ma TR-1667/.. mérőműszert az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozóponttal összekötő mérőzsinórokat távolítsa el. (Először az áramkörből jelen esetben Im-ből húzza ki a mérőzsinórokat!) Állítson be a MX-25 201mérőműszeren a 200 ma-es egyenáram mérő méréshatárt. Csatlakoztasson a MX-25 201közös pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott fekete vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozópont alsó pontjához. A MX-25 201mA mérő bementi pontját, pedig kösse össze az 1. sz. mérőpanelen található Im csatlakozópont felső pontjával. Amennyiben lehetséges MX-25 201 mérőműszeren a méréshatárt csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért áram megenged! (Az alábbi táblázatban előírt méréshatárokban mérjen!) Fill in the following table: Isntrument Im Ifs RA MX-25 201 200 ma MX-25 201 20 ma 43
The process of determining the correction (K) from consumption: A korrekciót csak a mért áramértékek és a műszer adatainak figyelembevételével lehet meghatározni (mivel csak ezeket ismerjük a valóságos mérés esetén)! A mérendő hálózatot most is a Thevenin helyettesítéssel modellezzük The value of Im, the current in the circuit: I m = U g R g +R A The value of the Im curren dipends on the value of the RA. The value of the correction is equal to the difference of the sort circuit current and the Im current with the given RA input resistance instrument. U K = R g g I m U = R g g U g R + R A feszültségmérésnél felírt képlethez hasonlóan most is két ismeretlen van! g A 44 The instrument with measurement range 1 The instrument with measurement range 2 U g I m1 = R g +R A1 U I m2 = g R g +R A2
Az 1. egyenlet mindkét oldalát szorozzuk meg Rg + RA1 el m1 g I... +... = U A 2. egyenlet mindkét oldalát szorozzuk meg Rg + RA2 -vel m2 g I... +... = U Mivel mindkét egyenlet jobb oldala egyenlő Ug vel, ezért az egyenletek bal oldala is egyenlő egymással! I m1... +... = I... +... m2 Végezzük el a szorzásokat és bontsuk fel a zárójeleket! I m1... +I... = I... + I... m1 m2 m2 Csoportosítsuk, az egyenletben szereplő tagokat, úgy hogy az Rg t tartalmazó tagok egy oldalra kerüljenek! I m1... I... = I... I... m2 m2 m1 Az egyenlet bal oldalán emeljük ki a két tagból Rg t...(i I )= I... I... m1 m2 m2 m1 Az egyenlet mindkét oldalát osszuk el: (Im1 Im2 ) -vel!... = I m2... I m1... I I m1 m2 45
2. fejezet Determination of Rg: Minden műszer esetén számoljunk két különböző méréshatárban mért eredménnyel! Instrument Imh Im RA Ganzuniv 30 ma Ganzuniv 10 ma Helyettesítse be a mért értékeket!............ =...... R g(i. ) =... Instrument Imh Im RA TR 1667 20 ma TR 1667 2 ma Helyettesítse be a mért értékeket!............ =...... R g(ii. ) =... Műszer Imh Im RA MX-25 201 200 ma MX-25 201 20 ma Helyettesítse be a mért értékeket!............ =...... R g(iii. ) =... Válassza ki az egyik mérési eredményt és a kiszámolt Rg valamint az alábbi képlet segítségével tudja kiszámolni az Ug értékét. U g I m = R g +R A Képezze a reális eredmények számtani átlagát! A továbbiakban ezt az értéket tekintse Rg nek! R g =...... =... Az Rg ismeretében számítsa ki az Ug értékét. Ug =. 46
Determining the correction (K) from consumption: 1. instrument:. Imh: Imh: Ug... K = Im =... =... Rg... Ug... K = Im =... =... Rg... 2. instrument:. Imh: Imh: Ug... K = Im =... =... Rg... Ug... K = Im =... =... Rg... 3. instrument:. Ug... Imh: K = Im =... =... Rg... Imh: Ug... K = Im =... =... Rg... Számítsa ki az egyes áram értékek bizonytalansági sávját, majd az összes eredményt foglalja táblázatba! 47
3. fejezet Instrument Im Imh RA K instrument uncertainty (based on instruction manual) ±h (calculated) Write down the results metrologically correct way! 1. I mh := 1. I mh := 2. I mh := 2. I mh := 3. I mh := 3. I mh := Evaluation of measument: : 2.3. Calculation of random error from the instrument and representation as a function of the measured quantity. The selection of instruments from the perspective of the random error. Előzetesen számítsa ki és foglalja táblázatba (lehetőség szerint használjon táblázatkezelő programot!) a mérésben felhasznált különböző típusú feszültségmérő-műszerek (a műszerből származó) bizonytalansági tartományának (h) alakulását, a mérendő mennyiség (Ux) függvényében, egyenfeszültség-mérő üzemmódban, az 1V U 10V feszültségtartományban. A számításhoz használja fel a bevezető mérésnél megadott specifikációs adatokat, illetve az 1 mérésnél felhasznált hibaszámítási összefüggéseket! 48
A számítást végezze el a mérendő tartomány maximális értékének megméréséhez szükséges optimális méréshatárban, majd végezze el a számítást a mérendő tartomány azon értékeire ismét - a méréshatár csökkentésével, melyek egy kisebb méréshatárban is mérhetőek. Instrument 1.:.. Ux [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ±h (Umh [V]=..) ±h (Umh [V]=..) Instrument 2.:.. Ux [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ±h (Umh [V]=..) ±h (Umh [V]=..) Instrument 3.:.. Ux [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ±h (Umh [V]=..) ±h (Umh [V]=..) Instrument 4.:.. Ux [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ±h (Umh [V]=..) ±h (Umh [V]=..) 49
Plot the results for each instrument in a single figure (mm paper)! Determine whether within the tested range, where with which instrument and in which measurement range can be achieved the less uncertainty! 50
4. fejezet sz. Laboratóriumi mérés Váltakozó feszültség és áram mérése I. Goal of the measurement To determine maximal Vt and It with the help of the devices resistance and load. To determine the uncertinty of the calculated values. A mérés során elvégzendő feladatok: 3.1 The calculated results (sum, difference) of the definition of uncertainty. A legkisebb mérési bizonytalanságot adó mérési elrendezés kiválasztása. Theory needed for the measurement: Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet egyenfeszültség mérésről szóló része. Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) 51
Számított eredmények hibái [1] 50. oldal 1. A mérési eredmények. Ezek az adatok. Hibák halmozódása a legkedvezőtlenebb esetben [1] 52. oldal 2. Összeadás (kivonás) z =. Az abszolút hiba: Hz = [1] 52. oldal A relatív hiba (összeadásnál) h z H z 0 z. [1] 52. oldal A relatív hiba (kivonásnál) h z H z 0 z. A relatív hibának.... 52
Calculation of maximal voltage and current! In parallel circuit: R5 = 15 Ω ; 0,5 W R7 = 150 Ω ; 0,5 W Párhuzamosan kapcsolt ellenállásokon a feszültség egyezik meg, tehát az ellenállások terhelhetőségi paramétereiből meg tudjuk határozni azt a maximális feszültséget, melyet rá lehet kapcsolni az adott ellenállásra, anélkül, hogy túlmelegedne. 2 U P U P R U P R......... V R 5 2 U P U P R U P R......... V R 7 7 5 7 5 P = U I R= U / I If we have two or more voltages, than we have to coose the smaller one. This is important for safety reasons as the higher voltage may be too much in a circuit and would cause some damage. U... t max Amennyiben az ellenállás melegedése nem engedhető meg akkor az ellenállásra a maximálisan megengedett teljesítmény tizedét, azaz a számított feszültség egyharmadát kapcsoljuk! U t meg U 3 t max... 53
Calculation of maximal voltage and current! In serial circuit: R5 = 15 Ω ; 0,5 W R6 = 30 Ω ; 0,5 W Soros kapcsolás esetén az ágban folyó áram erőssége mindkét ellenállás esetén ugyanaz. Az ágban folyó áramot jelöljük: I-vel. Az ellenállások terhelhetőségi paramétereiből meg tudjuk határozni azt a maximális áramértéket, melyet az adott ellenállás még elvisel. P = U I P I 2 R I P R I 5 P R 5 5......... A... ma R= U / I P I 2 R I P R I 6 P R 6 6......... A... ma We should coose the lower value again. I... t max...ma A maximális tápfeszültség értéke a körben megengedett maximális áramérték és az eredő ellenállás ismeretében számítható. U t max U t meg I U 3 R R............ 5 t max 6... 54
A mérések során sokszor kell többhurkú mérési kapcsolást összeállítani. Ennek általános felépítését közöljük az alábbiakban. Minta összeállítandó kapcsolás: A kapcsolás összeállításának sorrendje: Előbb mindig a soros hurkokat kötjük össze, ezek után kötjük be a többi, párhuzamosan kapcsolandó műszert. Ug beállítása (feszültség, frekvencia stb.) Ug lekapcsolása I. (fő) soros hurok összeállítása (a generátorra vagy tápegységre kapcsolódó hurok a főhurok) Ug R1 R2 A1 II. hurok összekötése R1,R2 közös pontjára R3 A2 R4 III. hurok összekötése: A2, R4 közös pontjára C1 Párhuzamos körök kialakítása: Földfüggetlen feszültségmérők (pl. digitális feszültségmérők) bekötése: R1-re párhuzamosan V1 Oszcilloszkóp (illetve földelt feszültségmérők) bekötése: CH I bekötése Uki-re CH II bekötése R4C1 közösre Ug rákapcsolása a mérőhálózatra Hálózati táplálású műszerek esetén különös gondot kell fordítani a közös föld pont kialakítására! Figyelem! (elég az egyik csatorna földjének bekötése az áramkörbe) 55
3.1. The calculated results (sum, difference) of the definition of uncertainty. Selecting the lowest measurement uncertainty from the given measurement layouts. Measurement No: Measuring person: Neptun code: Place: Measurement site: Date of measurement: Date of evaluation:....... The object to be measured: make the following circuit from the component on the board 1. The conditions and values of measurement: R5 : R7 :. UT : Power supply current limit : 56
Needed for measurement instruments, equipment selection: Instrument:.. Instrument:.. Instrument:.. We going to measure two current and calculate the third. We will use two kind of circuit to get which one is better, with less uncertainty. 1. Level difference measurement methode: I I 7 1 I5 TR 1667/B MX 25 201 The sequence of measurement: Állítson be a tápegységen a kiszámolt maximális tápfeszültségnél kisebb tápfeszültséget. (feszültség, áramkorlát beállítás, a beállított érték ellenőrzése és végül a kimeneti feszültség lekapcsolása a DC OFF kapcsolóval) Állítson be a TR/1667-.. mérőműszeren 200mA-es méréshatárt, kapcsolja egyen-áram mérő üzemmódba. (Ezzel a műszerrel fogjuk mérni az I5-ös áramot.) Állítson be a MX 25 201 mérőműszeren 200mA-es méréshatárt, kapcsolja egyen-áram mérő üzemmódba. (Ezzel a műszerrel fogjuk mérni az I1-es áramot.) Csatlakoztasson a tápegység + pontjára egy mindkét végén banándugóval ellátott vezetéket, melynek szabad végét kösse az 1. sz. mérőpanelen található R5 ellenállás egyik csatlakozópontjához. Az R5 ellenállás másik csatlakozópontját kösse össze a TR/1667-.. mérőműszer árammérő pontjával. 57
A TR/1667-.. mérőműszer közös csatlakozópontját kösse össze a MX 25 201 mérőműszer árammérő bemeneti pontjával. A MX 25 201 mérőműszer közös csatlakozópontját kösse össze a tápegység - pontjával. A tápegység + pontját az R5 ellenállás egyik csatlakozópontjával összekötő vezeték R5 höz csatlakozó pontját egy új vezetékkel kösse össze az R7 egyik csatlakozójával. Az R7 másik csatlakozópontját kösse össze TR/1667-.. mérőműszer közös pontját a MX 25 201 mérőműszer ma árammérő csatlakozópontját összekötő vezeték TR/1667-..-hez csatlakozó pontjához. Kapcsolja a tápegységet DC ON állásba. Az árammérők méréshatárát csökkentse a lehető legkisebbre - amit a mért áramok megengednek! Fill in the following table: Current Ix Imh instrument uncertanity (Based on instruction manual) I1 I5 Ugyan azokat az összefüggéseket kell használnia mint az előző mérésen, illetve az elméleti részben bemásolt hibaterjedési képleteket! Ennél a feladatnál az egyszerűség kedvéért korrekciót nem számítunk. Felhívnánk a figyelmét az előző mérésnél tanult H h 100% x képletre! h x m H 100% Let s calculate the following: the relative uncertainty of the two measured current (±hi1 and ±hi5) the absolute uncertainty of the two measured current (±HI1 és ±HI5) specify the the calculated value of the current I7 and the relative and absolute uncertainty of it (±hi7, ±HI7) Write the final results are tabulated! Please write down every calculations and formulas! 58
59
2. Add measurement methode: I I 1 5 I 7 TR 1667/B MX-25 201 Az előző mérési feladattal megegyező adatokat kell felvennie! As in the previous exercise, in this arrangement can perform measurements and calculations. Write the final results are tabulated! Please write down every calculations and formulas! 60
Evaluation of measurement: (compare the two methods of measurement uncertainty, which recommend and why?) 61
5. fejezet sz. Laboratóriumi mérés Váltakozó feszültség és áram mérése I. The aim of the measurement The determination of the resistance by measuring current and voltage. Számított eredmények (szorzat, hányados) bizonytalanságainak meghatározása. Nem-szinuszos jelek mérése különböző elven mérő műszerekkel. A mérés során elvégzendő feladatok: 4.1 A számított eredmény ( szorzat, hányados ) hibáinak meghatározása. Defining the value of the resistors with current and voltage measuring. Finding the best circuit arrangement for the less uncertainty. 4.2 Nem-szinuszos jelek mérése különböző elven mérő műszerekkel. Theory needed for the measurement: Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet egyenfeszültség mérésről szóló része. Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) 3. Szorzás z =. A relatív hiba: hz = [1] 53. oldal 62
4. Osztás z =. A relatív hiba: hz = [1] 53. oldal 4.1. Determination of uncertainty of the calculated result (multiplication, division). Determination of the resistance by measuring current and voltage and the finding the circuit which need the lowest correction. A mérés célja: Határozza meg az 1 sz. mérőpanelen található R4 és R5 ellenállás értékét áram és feszültségmérés módszerével! A mérés elve: A mérés módszere: The object to be measured: R4 = 200 kω ±10%; 0,5 W R5 = 15 Ω ±10%; 0,5 W The conditions and values of measurement: R4 : R5 :.. UTMAX (R4):.. UTMAX (R5):.. 63
1. The circuit for the measurement of great resistances HM 8012 TR 1667/B R x = U x = U m I m R A = U m R I m I A m I m K = R A RA the imput resistance of the instrument. The sequence of the measurement: Connect the above circuit and measure the values of the R4 and R5 resistance. Set the power voltages - by the help of the previously calculated maximum power voltage - not to do self heating of the resistance! Measure the currents and volts values! Fill in the following table! UtR4= UTMAX (R4)/3 = UtR5= UTMAX (R5)/3 = R4 Im Imh RA/ voltage dropp current meter accurracy Mivel ellenállásmérés esetén el kell kerülni a melegedésből származó ellenállás változást, ezért a névleges teljesítménynek maximum a tizedét engedjük meg az ellenálláson (ez a rákapcsolható Umax illetve Imax harmadát jelenti)! Vegye figyelembe továbbá a műszerek méréshatárának (legkisebb véletlen hiba!) hatását! Um Umh Rv volt meter accurracy R5 Make correction where needed and calculate the values and uncertainty of the resistance! Write down the results metrologically correct way! Please write down every calculations and formulas! R = U / I A bizonytalanság kiszámításához először ki kell számolni az ±hu és az ±hi. Ezután az osztás esetén használandó hibaterjedési képletet felhasználva lehet meghatározni a ±hr.értékét. 64
Calculation of the correction: Calculation of the measuring uncertainty and the error despersion: 65
2. The circuit for the measurement of small resistances HM 8012 TR 1667/B R x = U m I x = Now you need to calculate the correction of the measured current! U m I m U m R v RV the input resistance of the voltmeter. The sequence of the measurement: Connect the above circuit and measure the values of the R4 and R5 resistance. Set the power voltages - by the help of the previously calculated maximum power voltage - not to do self heating of the resistance! Measure the currents and volts values! Fill in the following table! UtR4= UTMAX (R4)/3 = UtR5= UTMAX (R5)/3 = R4 Im Imh RA/ voltage drop current meter uncertanity Um Umh Rv feszültségmérő bizonytalansága R5 Make correction where needed and calculate the values and uncertainty of the resistance! Write down the results metrologically correct way! Please write down every calculations and formulas! R = U / I A bizonytalanság kiszámításához először ki kell számolni az ±hu és az ±hi. Ezután az osztás esetén használandó hibaterjedési képletet felhasználva lehet meghatározni a ±hr.értékét. 66
Calculation of the correction: Calculation of the measuring uncertainty and the error despersion: 67
Evaluation of measurement! Which measurement circuit proposed to which resistance and why? Specify where the limit (Rx) and conditions where we should use the other coupling! 4.2. Measurement of non-sinusoidal signals with different principle measuring instruments. The aim of the measurement: Állapítsa meg, hogy a különböző egyenirányítókkal rendelkező műszerek által mért és kijelzett értékek közötti összefüggést. A mérés elve: A mérés módszere:.. A váltakozó mennyiségeket mérő műszerek szinusz alakú jel effektív értékére vannak skálázva, függetlenül attól, hogy milyen mérési elven mérnek. A mérő egyenirányítók a váltakozó mennyiség csúcsértékével, abszolút középértékével, vagy effektív értékével arányos egyenfeszültséget állítanak elő. Csúcsértékmérő egyenirányítós műszer esetén a kijelzett érték a mért érték és a szinuszjelre vonatkozó csúcstényező reciprokának szorzata, abszolút 68
középértékmérő mérő-egyenirányítós műszer esetén a mért érték és a szinuszjelre vonatkozó formatényező szorzata, így teljesül a szinusz effektív értékre történő skálázás követelménye. Ha a mért jel nem szinusz alakú, akkor a kijelzett érték (az igazi effektívérték-mérő műszerek kivételével) nem az effektív érték, hanem a fenti algoritmusoknak megfelelő érték lesz! Az alábbi táblázatban nézze meg, hogy a laboratóriumba használt műszerek milyen egyenirányítókat tartalmaznak és a fent leírtak alapján töltse ki a hiányzó adatokat! Instrument Ganzuniv TR-1667/B HM8012 Type of the rectifier What measure? (equation) What show? (equation) mean value peak value TRUE RMS Sinusoid signal measurement. The sequence of measurement: Sinusoid signal Up=1V (numerical value) Square wave signal Up=1V (numerical value) Ha még nem kapcsolta be, akkor - kapcsolja be a függvény generátort. (Ha szükséges használja a mérőasztalnál megtalálható műszerkezelési útmutatót.) Select sinusoid waveform on the function generator, Set 1 khz frequency (if nececery use the frequency range selector). Switch off the offset. Set the amplitude to the max. and switch on one of the -20 db attenuator. Vegyen egy BNC-banán vezetéket és csatlakoztassa a BNC csatlakozós végét a generátor kimentére. A mérőzsinórok banándugós végét felhasználva mérje meg a beállított feszültséget Ganzunivval, TR1667 és HM8012 típusú digitális multiméterek segítségével egyen- és váltakozó feszültségmérő üzemmódban! Instrument DC mode AC mode Ganzuniv TR 1667/B HM8012 69
Compare the results provide a possible explanation for the differences! Non sinusoid signal measurement, DC and AC voltage measurement modes The aim of the measurement: Állapítsa meg, hogy milyen összefüggés van a különböző egyenirányítókkal rendelkező váltakozófeszültség mérők által kijelzett érték és az adott mérendő jel paraméterei közt. The sequence of measurement: Keep the previous task circuit! Set square wave signal on the generator! Instrument DC mode AC mode Ganzuniv TR 1667/B HM8012 Compare the results provide a possible explanation for the differences! 70
6. fejezet mérése I. The purpose of the measurement 7. fejezet The purpose of this measurement is to be able to use the oscilloscope and the function generator.we will go through the basic controls and functions via a few basic measurements.the first instrument is the oscilloscope. A laboratórium során elvégzendő mérések: 5.1. Az oszcilloszkóp kezelésének megismerése 5.2. A függvénygenerátor kezelésének elsajátítása A méréshez szükséges elmélet Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet kétsugarasított oszcilloszkópról és az oszcilloszkópos mérésekről szóló fejezetei, továbbá a függvénygenerátorról szóló rész. Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) 71
Oszcilloszkópos méréstechnika 1. Az oszcilloszkóp. Az esetek döntő [1] 151. oldal Az oszcilloszkóp főbb szerkezeti elemei 2. Az analóg [1] 151. oldal (3 elemű felsorolás) A készülékváz 3. A készülékváz A tápegységek A kalibráló jelforrás.... Az oszcilloszkóp megjelenítő [1] 152. oldal [1] 152. oldal [1] 152. oldal 72
Ábra: (A katódsugárcső vázlata) [1] 152. oldal [1] 155. oldal [1] 155. oldal Az oszcilloszkóp működési elve 4. Az ernyőn Ha változik A képernyő 4. Az oszcilloszkóp Ekkor az Az oszcilloszkópok felépítése Többsugarasított oszcilloszkóp elve [1] 158. oldal 5. A többsugarasított A jelek Az egyik 73
Ez az ún. Hátránya, 6. A másik Ekkor Ez az ún. Ennek az üzemmódnak [1] 158. oldal [1] 159. oldal [1] 160. oldal [1] 160. oldal Az oszcilloszkópok kezelése Az AC állásban A kondenzátor [1] 161. oldal 74
Bevezetés A mérés során a TDS1001B illetve a TDS1002 típusú digitális oszcilloszkópot vizsgáljuk. A TDS1001B oszcilloszkópot forgatógombokkal és nyomógombokkal kezelhetjük. A forgatógombok használata a megszokottól eltér: teljesen körbe forognak, mivel nem potenciométert vagy kapcsolót működtetünk velük, nincs szükség reteszelésre. A beállításokat nem az előlapi feliratokról, hanem a képernyőről olvashatjuk le. A legtöbb funkció menükből érhető el, amelyeket a nyomógombok egy részének megnyomásával indíthatunk el (állandó funkciójú gombok). A nyomógombok másik része (a képernyő mellettiek) a megnyitott menütől függően más-más feladatot kap (változó funkciójú gombok). A készülék kezelőszerveinek és kijelzőjének megismerése Kapcsolja be a készüléket a hálózati kapcsoló (1) segítségével! A készülék gyors öntesztjének elvégzése után (kb. 10s) a bejelentkező képernyőt láthatjuk. Tájékoztatást kapunk arról, hogy az önteszt sikeres volt-e vagy sem, illetve az oszcilloszkóp által használt nyelvet állíthatjuk be. A bejelentkező képernyő kb. 5s után eltűnik, de bármelyik gomb megnyomásával hamarabb is kiléphetünk belőle. 1 Front panel of the TDS1001B oscillosope 75
The front panel: (a) Vertical Controls (b) Horisontal Controls (c) Trigger Controls (d) Multipurpose knob (e) Menu and Control Buttons (f) Soft Keys 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 e d a 16 15 b 14 13 f 12 11 10 9 2 3 4 5 6 7 8 The TDS1001B knobs and buttons and the soft keys c (2) CH1/CH2 MENU selection (3) VOLTS/DIV (4) VERTICAL POSITION (5) MATH MENU (6) HORIZONTAL POSITION (7) SEC/DIV (8) SET TO ZERO (9) PROBE CHECK 76
(10) TRIG VIEW (11) FORCE TRIG (12) SET TO 50% (13) TRIG MENU (14) HORIZ MENU (15) TRIG LEVEL (16) SINGLE SEQ (17) RUN/STOP (18) AUTOSET (19) DEFAULT SETUP (20) HELP (21) DISPLAY (22) ACQUIRE (23) CURSOR (24) MEASURE (25) UTILITY (26) SAVE/RECALL (27) PRINT 77
Let s see the display! 29 30 31 32 33 41 34 40 39 38 37 36 The scrren of the TDS1001B oscilloscope 35 (29) data aquition mode (sample / peak detect / avarage) (30) trigger state (auto / normal / trigged / stopped) (31) trigger position (32) value of the trigger position (33) name of the actual menu (34) actual function of the soft keys (41) the cannels ground reference points (40) field for instantaneous messages (39) CH1 and CH2 scale factors (V/div) (38) time base (sec/div) (35) trigger source (CH1 / CH2 / Ext / Ext/5 / AC Line) trigger mode (slope), and value of trigger level (37) trigger level (36) trigger frequency Push the {default setup} button (19)! Inspect the screen by visual inspection of the loaded settings! Attencion the default Probe attenuation (Probe), 10X The displayed sensitivity automatically follows the probe attenuation. If you use 10X probe the signal divided into tenths off it from the input point to the oscilloscope BNC connection Our BNC banana plug have 1X attenuation! 78
5.1. Understanding the usage of the oscilloscope Measurement No: Measuring person: Neptun code: Place: Measurement site: Date of measuremnts: Date of evaluation: The aim of the measurement: Az oszcilloszkóp kezelőszerveinek megismerése. A műszer bekapcsolása előtt az adott mérőhelyen lévő oszcilloszkópon azonosítsa a kezelőszerveket az oszcilloszkóp általános előlap rajza alapján! Nem minden kezelőszerv és üzemmód található meg mindegyik oszcilloszkópon! A digitális oszcilloszkópokon mint korábban írtuk több kezelőszerv változó funkciójú billentyűvel van megoldva. Analóg oszcilloszkóp esetén minden funkció kezelőszervvel van megvalósítva. Javasoljuk, hogy a munka megkezdése előtt minden gombot kapcsoljon alapállásba (ez általában a gombok kiengedett állása), továbbá a VAR gombokat CAL állásba bekattintani. Digitális oszcilloszkópok esetén a default setup gomb ezt végzi el helyettünk. A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: Műszer:.. A mérés műveleti sorrendje:....... Switch on the oscilloscope! Push the DISPLAY button and inspect the effect of the display controls (Type, Contrast, Dislpay Style)! Write down your opinion! Ezek a kezelőszervek analóg oszcilloszkóp esetén használatosak. Analóg oszcilloszkópnál a kijelzés beállítására az INTENSITY és a FOCUS kezelőszervek szolgálnak. A jól leolvasható jel vékony, de elegendő fényereje van. 79
Push the TRIG MENU button and inspect the effect of the Mode (Auto / Normal). NORMAL üzemmódban csak akkor van eltérítés, ha van trigger esemény is. What can you see on the display in AUTO mode? Why?... What can you see on the display in NORMAL mode? Why?... First we connect the oscilloscope s calibration signal (probe x1) to CH2,and push the AUTOSET button and after it, push the CH2 MENU button. Draw the figure from the oscilloscope with the value of the controls! Do you know? After default setup the default PROBE is x10! Up = f = Inspect the effect of the vertical menues controls with the help of the previously connected signal! Take a note about the effects of the controls! VERTICAL POSITION (Y POS) Amikor egyetlen jelet csatlakoztat az oszcilloszkópra, az VERTICAL POSITION segítségével a jel 0V-os szintjét a képernyő közepére szokás állítani. Abban az esetben ha két jelet vizsgál, a képernyőt vízszintesen ketté szokás osztani és a képernyő felső részére a vizsgált áramkör bemenetére adott jelet és a képernyő alsó részére pedig a kimeneti jelet szokás elhelyezni. The effect of the vertical position.:... sensitivity (VOLT/DIV Coarse és Fine) Jobban leolvasható eredményt a minél nagyobb méretű ábra esetén kap. The effect of the VOLT/DIV:... (Analóg oszcilloszkópoknál és kurzoros mérések esetén a mérés távolság mérésre van visszavezetve.) Analóg oszcilloszkópoknál a mért adatok csak a VOLT/DIV kapcsoló VARIABLE részének CAL állásában érvényesek. 80
Coupling (AC/DC/Ground) When you measuring an unknowed signal, use DC coupling, because the opcional DC voltage measurable only this way. The figure is only example. Nem ezt fogja látni a képernyőn! The effect of the AC/DC/ Ground :... AC DC Inspect the effect of the horizontal menues controls with the help of the previously connected signal! Take a note about the effects of the controls! HORIZONTAL POSITION (X POS) A HORIZONTAL POSITION segítségével a jel vízszintes helyzetét lehet állítani. Digitális oszcilloszkóp esetén az alapértelmezett trigger pozíció a képernyő közepén helyezkedik el. Analóg oszcilloszkóp esetén a trigger pozíciót (a kirajzolásának kezdetét) mindig, de különösen négyszögjel vizsgálatánál a képernyő bal szélén látható helyre toljuk. The effect of the HORIZONTAL POSITION:... 81
Timebase (SEC/DIV) or TIME/DIV Pontosabb eredményt a jel egy periódusának minél nagyobb méretű ábrája esetén kap. (A mérés távolság mérésére van visszavezetve) Analóg oszcilloszkópokon mért adatok a TIME/DIV kapcsoló CAL állásában érvényesek. The effect of the SEC/DIV:... Inspect the effect of the TRIG MENU controls with the help of the previously connected signal! Take a note about the effects of the controls! Now the Type must be in Edge mode. selection of the trigger source (SOURCE CH1; CH2; Ext; Ext/5; AC Line (~)) Az indítójel forrásának kiválasztásakor mindig létező jelről kísérelje meg az indítást. Amikor olyan trigger forrást választ, ahol nincs jel, nem tud állóképet előállítani. Pl. Ha trigger forrásként az AC Line állást választotta, fut a jel, mivel az 50Hzes hálózatból veszi az indítójelet és a vizsgált jel frekvenciája ezzel általában nem egyezik. The effect of the CH1; CH2; Ext; Ext/5; AC Line (~):...... CH1 CH2 82
AC Line (~) EXT Opinion and description: (eg. running signal)... Changing the TRIGGER LEVEL Álló jelet akkor kapunk, ha a TRIGGER LEVEL gombbal beállított DC szintnek és a kiválasztott trigger forrásról érkező jelnek van metszéspontja. The effect of the TRIGGER LEVEL:... good TRIGGER LEVEL wrong TRIGGER LEVEL Selection of slope (Rising) or (Falling) edge A fent említett metszéspontok létrejönnek a trigger jel felfutó és lefutó élénél is. A SLOPE kezelőszervvel beállíthatja, hogy a kirajzolás a felfutó vagy a lefutó él metszetétől kezdődjön-e. The effect of the Slope:... 83
Rising (+) Falling (-) Az előzőekben megismert kezelőszervek ismeretében javasolt az oszcilloszkóppal történő méréskor a következők betartása. 1) Kapcsolja be az oszcilloszkópot. 2) Állítsa az X pos, Y pos, Intensity, V/DIV és SEC/DIV kezelőszerveket középállásba. A Trigger Source kapcsolót INT állásba. A Trigger Mode kapcsolót Auto állásba. 3) Csatlakoztassa a vizsgálandó jelet az oszcilloszkópra 4) Állítsa meg a jelet és állítsa be a kezdőfázisát a A Trigger Mode kapcsolót Normal módba kapcsolva a Trigger Level és a Slope kezelőszervekkel. 5) Állítsa be a kirajzolandó jel nagyságát a V/DIV, a megjelenő periódusok számát a SEC/DIV kezelőszervvel. 6) Analóg oszcilloszkóp esetén ne felejtse el ellenőrizni, a Variable potencióméterek CAL állását! A képernyőről leolvasott értékek csak így lesznek pontosak! 5.2. Useing the function generator: The aim of the measurement: A HM8030-as függvénygenerátor kezelőszerveinek megismerése. A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: Műszer:.. Műszer:.. 84
Sequence of the measurement: Csatlakoztassa az oszcilloszkóp bemenetére a függvénygenerátor 50 Ω OUT kimenetén lévő jelet! Az előzőekben megszerzett tapasztalatok alapján állítsa be úgy az oszcilloszkópot, hogy a képernyőn a rákapcsolt jelből legalább egy, legfeljebb két teljes periódus jelenjen meg, és a jel a képernyő magasságának legalább felét kitöltse! A generátoron ne állítson semmilyen paramétert, használja az azon korábban beállított értékeket! Draw the signal from the screen of the oscilloscope and write down the measured values! T = f= Up= Ismerkedjen meg a függvénygenerátor jelalak- amplitúdó- frekvencia- és ofszet-állítási lehetőségeivel! Rajzolja le az oszcilloszkóp képernyőjén látható ábrát az időalap és az érzékenység feltüntetésével! Set a signal: 50 Hz frequency, 500 mv peak value square wave, -200 mv offset Inspect the signal both of AC/DC coupling mode! In case of AC coupling you miss the offset and you can see the top loss too. AC DC 85
Set a signal: 2 khz frequency, 1 V amplitude triangle wave, 100 mv offset AC DC 86
Set a signal: 1 khz frequency, 1 V amplitude sinusoid signal, 0 V offset! Draw the figure from the oscilloscope with the value of the controls!! Let's examine the impact of the display are the following controls of the oscilloscope and record the observations by using the previously set sinusoidal signal: AC/DC coupling... VOLT/DIV, SEC/DIV switches in different positions... CH1/CH2/LINE and EXT TRIG trigger source selection... TRIGGER LEVEL knob... 87
Set a signal: 1 khz frequency, 1 V amplitude sinusoid signal, 0,2 V offset! Inspect the effect of the AC/DC coupling! Draw the figure from the oscilloscope with the value of the controls. AC coupling DC coupling 88
8. fejezet mérése I. The aim of the measurement: 9. fejezet Az oszcilloszkóp és a függvénygenerátor kezelőszerveinek megismerése, kezelésük elsajátítása és jártassági szintre emelése. Alapmérések elvégzése oszcilloszkóp segítségével. A laboratórium során elvégzendő mérések: 6.1. A triggerelési lehetőségek megismerése 6. 2. Frekvencia arány ábrázolása Lissajous görbével 6.3. A függvénygenerátor SWEEP üzemmódjának vizsgálata Theory needed for the measurement: Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet kétsugarasított oszcilloszkópról és az oszcilloszkópos mérésekről szóló fejezetei, továbbá a függvénygenerátorról szóló rész. Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) 89
Mérések oszcilloszkóppal 1. Az oszcilloszkópról. Az érzékenység ill. Ügyelni kell arra, A mérések során, Feszültségmérés 2. Az oszcilloszkópos feszültségmérés A vonal és a fénypont A képről leolvasva U=l*E E= l= U= [1] 168. oldal [1] 168. oldal [1] 169. oldal 90
[1] 170. oldal [1] 171. oldal Frekvenciamérés 3. Oszcilloszkóppal Egyik módszernél Ez úgy történik A periódusidőből f= 4. A másik eljárásnál Az ismert A fénypont Ha a két frekvencia A frekvenciák arányát m n ahol m a vízszintes 3.21. ábra [1] 172. oldal 91
6.1. Understanding the trigger options The aim of the measurement: Understanding the oscilloscope trigger controls. Needed for measurement instruments, equipment selection: Instrument:.. Instrument:.. The sequence of measurement: Connect a triangle signal with 5 khz frequency, 1 V amplitude, 0 V offset to the CH1 input! Set the trigger position about 0, 45, 90, 135, 180, 225 phase position! Use the TRIGGER LEVEL and SLOPE controls! 92
You do not forget that the X POS controls only adjust the horizontal position of the image on the screen. In case of analog oscilloscope the trigger position and the beginning of the drawing of the signal are in same position. In case of digital oscilloscope the trigger position is in the center of the screen by default. If you change the trigger position by the X POS control, you should expect the start of the signal from that position. Draw the figure from the oscilloscope with the value of the controls! Here are some figures for help: Trigger position Trigger level Draw the trigger position and the trigger level too into the figures. 0 45 90 135 93
180 315 6. 2. Frequency ratio representation by Lissajous curve On the first function generator set 100 Hz frequency, 1 V effective value sinusoid signal and connect to the CH. I input of the oscilloscope! On the second function generator set 300 Hz frequency, 0,5 V effective value sinusoid signal and connect to the CH. II input of the oscilloscope! Switch the oscilloscope in to X-Y mode! In all probability the appearing figure will rotate, because the two generators frequencies are not accurate. Leave unchanged the frequency of one of the generators and start to change the frequency slowly the onother one until the figure stop! The size of the figure can be changed by the sensitivity of each channel. Draw the figure from the oscilloscope! Based on the oscilloscope figure, determine the frequency ratio and calculate the second frequency (you know the first frequency and frequency ratio)! 94
Change the 300 Hz frequency to 50 Hz! Draw the figure from the oscilloscope and compare to the previous figure! Write down your experience! Let s change the tow input signals. What is your experience? 6.3. Examination of the function generator SWEEP mode The aim of the measurement: Understanding the sweep mode of the function generator. Needed for measurement instruments, equipment selection: Instrument:.. Instrument:.. The sequence of measurement: Switch on the SWEEP mode on the function generator and inspect it on the oscilloscope in different time bases. Draw a circuit diagram of measuremen! Write down your experience! In case of SWEEP mode the output frequency of the generator changing cyclically from 0 Hz to the maximum frequency. 95
The aim of the measurement Measuring amplitude and phase by oscilloscope. A laboratórium során elvégzendő mérések: 7. 1. Átviteli függvény mérése oszcilloszkóppal Theory needed for the measurement Az előadáson elhangzottak és a méréstechnika jegyzet kétsugarasított oszcilloszkópról és az oszcilloszkópos mérésekről szóló fejezetei. Irodalom: [1] Méréstechnika jegyzet (Szerk. Dr. Horváth Elek) 96