УПАТСТВО ЗА ЛАБОРАТОРИСКИ...

У Н И В Е Р З И Т Е Т “С В Е Т И К И Р И Л И М Е Т О Д И Ј”

Ф А К У Л Т Е Т ЗА ЕЛЕКТРОТЕХНИКА И ИНФОРМАЦИСКИ ТЕХНОЛОГИИ

Владимир Димчев Цветан Гавровски Маре Србиновска

УПАТСТВО ЗА ЛАБОРАТОРИСКИ ВЕЖБИ

ОСНОВИ НА МЕРНАТА ТЕХНИКА

МЕРЕЊА ВО ЕЛЕКТРОТЕХНИКАТА

СКОПЈЕ, ОКТОМВРИ 2006

УПАТСТВО ЗА РАБОТА ВО ЛАБОРАТОРИЈАТА

Студентите, во групи од 3 лица, самостојно ги изведуваат вежбите. Со цел за ефи-

касно и безбедно изведување на вежбите, како и за правилно ракување со инструмен-

тите и опремата, студентите се должни да се придржуваат кон следното:

- совесно да се припремаат за изведувањето на лабораториските вежби и за

изработката на елаборатите;

- да се придржуваат кон распоредот и да не доцнат;

- при влегувањето во Лабораторијата студентите го предаваат елаборатот за претходно

изработената вежба; на студенти нема да им биде дозволено да ја изработат следната

вежба се додека не го комплетираат елаборатот од претходната;

- по влегувањето во Лабораторијата, студентите ги завземаат местата на работните

маси во рамките на сопствената подгрупа; за време на часовите не е дозволен разговор

со лица од надвор, премин на други работни маси или пренесување на поставените

инструменти без дозвола на Раководителот на Вежбите;

- пред извршувањето на вежбата потребно е темелно да се прегледаат поставените

инструменти и приборот;

- мерната опрема и приборот треба да се распоредат на работната маса така да се

овозможи лесно и правилно ракување со нив;

- поврзувањето на инструментите и приборот се извршува исклучиво во

безнапонска состојба;

- каблите за поврзување на опремата не смеат да се испреплетуваат, вкрстуваат и

премногу да се затегнуваат;

- не е дозволено истовремено со едната рака да се држи проводник, инструмент или

друг елемент под напон, а со другата рака да се допира приклучната кутија;

- инструментите со повеќе мерни подрачја најпрвин се поставуваат на највисокото

мерно подрачје;

- по изведбата на мерното коло треба да се повика Раководителот на Вежбите за да

изврши проверка, по чие одобрение се вклучуваат потребните напони;

- за сите дефекти, оштетувања или недостатоци на мерната опрема или прибор веднаш

се известува Раководителот на вежбите; - студентите не смеат да изведуваат никакви поправки на мерната опрема и прибор.

1

Потребните напони за изведување на вежбите се доведуваат од приклучната кутија која се наоѓа на левата или пак десната страна од работната маса. Изгледот на приклучната кутија е прикажан на сликата 1.

Слика 1 - Изглед на приклучната кутија на работните маси во Лабораторијата.

1. Шуко приклучница за мрежен напон (220V);

2. Преклопка за вклучување на еднонасочните напони;

3. Сигнална ламба која покажува дека мрежниот напон е вклучен;

4. Приклучници за еднонасочните напони;

5. Прекинувач за мрежен напон;

6. Трофазни приклучници (A, B, C и 0);

7. Сигнална ламба која индицира дека е доведен напон на трифазните приклучници;

8. Преклопка за вклучување на линиските напони.

Со поставување на прекинувачот “5” во положбата “I” се пали сигналната ламба “3” и

мрежниот напон се доведува на приклучницата “1”.

Со поставување на преклопката “2” во положбата “I” се доведуваат еднонасочните

напони на приклучниците “4”.

Со ставање на преклопката “8” во положбата “I” засветлува сигналната ламба “7” и

линиските напони се доведуваат до приклучниците “6”, односно до приклучниците A, B и

C.

2

Основи на мерна техника/Мерења во електротехника

ЛАБОРАТОРИСКА ВЕЖБА БР. 1

УНИВЕРЗАЛЕН МЕРЕН ИНСТРУМЕНТ Вовед

Основни мерни инструменти за мерење напон и струја се волтметарот и амперметарот. Во последните децении тие два мерни инструменти се комбинираат во еден единствен инструмент каде се додава и омметар за мерење на електричната отпорност. Таквиот инструмент е познат како “универзален мерен инструмент”, а за него се употребуваат и називите “мултиметар” и “авометар”.

Првите универзалните инструменти биле исклучиво од аналоген тип, со механички систем за покажување на измерените вредности и овозможувале мерење како на еднонасочните напони и струи така и на наизменичните, но за мал фреквентен опсег, а нивната скала била баждарена исклучиво во ефективните вредности на напонот и струјата со синусен облик.

Денес овие инструменти се многу покомплексни и освен споменатите електрични величини тие овозможуваат мерење на други електрични големини и параметри и во поширок фреквентен опсег:

1. капацитет; 2. фреквенција; 3. врвните вредности на напонот и струјата; 4. вистинските ефективни вредности на напонот и струјата; 5. минималните и максималните вредности на мерената величина во рамките на одреден

временски период; 6. логичките нива на дискретните сигнали; 7. hFE параметарот кај биполарните транзистори, итн.

Системот за покажување на измерените величини денес е најчесто цифрен (дигитален) или пак

е комбиниран, во исто време и цифрен и аналоген. Иако денешните универзални инструменти технолошки се разликуваат од поранешните, сепак начинот на ракување со нив значително не се изменил. Во оваа вежба студентите ќе се запознаат со неколку типови универзални инструменти, ќе учат да ракуваат со нив, како и да ги одредуваат нивните основни карактеристики.

Изгледот на два универзални инструменти, аналоген и дигитален, е претставен на сликите 1.1а. и 1.1б., соодветно. Значењето на ознаките на претставениот аналоген универзален инструмент е следното: 1. Преклопник со кој се избира начинот на работа на инструментот; со него се избира дали универзалниот инструмент да работи како волтметар, амперметар или пак како омметар; кај некои со преклопникот се дефинира дали се мерат еднонасочни или наизменични големини; 2. Преклопник за избор на мерните подрачја на инструментот; положбата на овој преклопник треба да е усогласена со покажувањето на преклопникот “1”;

1 3

2

54

3. Завртка за нагодување на нултата положба на стрелката од индикаторот; имено со нејзино вртење лево-десно се нагодува положбата на стрелката од индикаторот да биде на нултата положба на скалата која се користи при мерењето; обично за сите изгравирани скали нултата положба на стрелката е иста. 4. Стрелка-индикатор на инструментот; 5. Изгравирани скали на индикаторскиот дел од инструментот.

Слика 1.1.а - изглед на еден од аналогните универзални инструменти ИСКРА

Лабораториска вежба бр. 1 1


Значењето на ознаките на скицираниот дигитален (цифрен) универзален инструмент е следното:

1. Копче за контрола на опсег. Опсегот за

мерење на AC/DC напон, AC/DC струја ( Aμ и ), отпор и фреквенција може да се избере рачно или автоматски.

mA

2. Копче за задржување на податоци. Кога е притиснато ова копче, дисплејот ќе ја покажува последната отчитана вредност при што ќе се појави “D-H” симбол додека не се притисне повторно.

3. Ова копче се притиска за избор на операцијата за мерење на AC или DC струја кога операцијата префрли е сетирана на

Aμ , , или А позиции. Се притиска ова копче за избор на звучен сигнал или операција за мерење кога префрли копчето е сетирано на оваа позиција. Овој волтметер има четири влезови кои се заштитени од преоптеретување над граничните вредности.

mA

4. Приклучок за тестирање на транзистор. 5. Копче за вклучување на инструментот и преклопник за избор на мерните подрачја. 6. Влезен приклучок за мерење напон, отпор, фреквенција. 7. Заеднички приклучок - маса на инструментот 8. Влезен приклучок за мерење на капацитивност на кондензатори Cx и за мерење на струја

за mA мерно подрачје. 9. Влезен приклучок кога инструментот работи како амперметар на мерно подрачје од 10 А.

Слика 1.1.б - Изглед на еден дигитален инструмент

Покажувачот кај аналогните инструменти има на себе изгравирано повеќе мерни скали кои служат за отчитување на мерените вредности за различни големини. Обично на десниот крај на скалата стои ознаката на мерената големина (или мерните големини) за која таа скала се користи. Скалите во најголем број случаи се линеарни. Кај аналогните инструменти битен параметар е т.н. карактеристична отпорност/ импеданса на инструментот кога тој работи како волтметар. Карактеристичната отпорност/ импеданса на волтметарот е дадена во единици Ω/V и таа служи за одредување на внатрешната отпорност/импеданса на волтметарот при избраното мерно подрачје. Внатрешната отпорност/импеданса на волтметарот се одредува на тој начин што вредноста на карактеристичната отпорност/ импеданса на волтметарот ќе се помножи со вредноста на мерното подрачје.

Кај аналогните волтметри карактеристичната отпорност/ импеданса е испишана на скалата или на долната страна на инструментот, додека пак кај дигиталните волтметри внатрешната отпорност/ импеданса е 1MΩ или 10MΩ.

Класата на точност на инструментот се означува преку нејзиниот индекс кој е децимален број и ја претставува процентуалната грешка од мерното подрачје. Доколку за различни големини класата на точност на инструментот е различна, тогаш тоа посебно се означува. Ракувањето со универзалниот инструмент се врши на следниот начин: 1. со преклопникот за начинот на работа се избира типот на големината која треба да се измери; 2. се поставува преклопникот за избор на мерното подрачје или на највисокото мерно подрачје за

типот на големината која ќе се мери, или пак на мерното подрачје за кое знаеме дека нема да биде пречекорено за време на мерењето;

3. каблите за спојување на инструментот со мерните точки се поврзуваат на соодветните конектори;

4. се поврзува инструментот во мерното коло во безнапонска состојба; 5. се вклучува инструментот, а потоа се вклучува напонот во мерното коло;

2 Лабораториска вежба бр. 1


6. потоа се врши промена на избраното мерно подрачје со цел отклонот на стрелката да биде повеќе од 2/3 од вредноста на мерното подрачје, доколку тоа не е можно, се избира она мерно подрачје за кое отклонот на стрелката на покажувачот е најголем;

7. на крајот се врши отчитување на покажувањето на инструментот и тоа на онаа скала чија ознака одговара за мерената големина и за нејзиниот тип (еднонасочна или наизменична), водејќи сметка за избраното мерно подрачје.

Последната забелешка се однесува на фактот дека најчесто не постои скала за секое мерно подрачје подделно, па во тој случај мора да се внимава при отчитувањето на измерената вредност предвид да се земе односот помеѓу актуелното мерно подрачје и максималната вредност обележана на соодветната скала и согласно тоа, да се корегира покажувањето на стрелката. На куќиштето на инструментот или пак на покажувачот се наоѓаат ознаки кои носат во себе голем број информации за самиот инструмент.

Задача А: Мерење еднонасочни и наизменични напони 1. Разгледајте ги двата универзални инструменти (еден аналоген и еден дигитален) кои се пред вас и запишете ги следните информации за нив: Аналоген инструмент Дигитален инструмент Производител Модел Сериски број Година на производство 2. Измерете го еднонасочниот напон на приклучната кутија (со двата инструменти), следејќи ги

овие чекори: a) на преклопникот изберете мерење еднонасочни напони (кај аналогните инструменти кои

имаат посебен преклопник за типот и видот на мерената величина); b) на преклопникот за избор на конкретно мерно подрачје изберете го највисокото мерно

подрачје за еднонасочен напон, или пак мерното подрачје за кое знаете дека нема да биде пречекорено за време на мерењето (ако го знаете приближниот износ на мерената големина);

c) поставете ги каблите за спојување на инструментот во соодветните конектори. Имено,”-” на напонот од приклучната кутија се поврзува на маса (означена со “COM”, “G” или “⊥“), а “+” на напонот со конекторот кој е означен за мерење напон (“V”);

d) се поврзува инструментот во мерното коло во безнапонска состојба и тоа, бидејќи се работи за мерење напон т.е. инструментот се користи како волтметар, важи правилото: волтметарот се врзува паралелно на точките чии напон треба да се измери! (види ја сликата 1.2.).

e) се вклучува инструментот, а потоа се вклучува напонот во мерното коло, при што начинот на вклучување на напоните од приклучната кутија е опишан во Упатството за работа во Лабораторијата;

f) откако имаме првична информација за износот на мерената големина (ја читаме или од дисплејот или на скалата) и ако таа мерна големина е помала од некое друго, помало подрачје тогаш, се врши промена на избраното мерно подрачје т.е. постепено се намалува мерното подрачје се додека не се дојде до најмалото мерно подрачје кое е поголемо од износот на мерената големина и тоа се избира. При тоа мерно подрачје, отклонот на стрелката на покажувачот е најголем, а грешката на покажување е најмала; Пример: ако мериме напон со инструмент со следниве мерни подрачја за еднонасочен напон: 200 m (што значи 200 mV), 2V, 20V, 200V, 1000V, мерењето ќе го почнеме со мерно подрачје од 1000V. Ако инструментот покажал напон од 19V, подрачјата ќе ги намалуваме се додека не дојдеме до подрачјето од 20V кое е најсоодветно; додека пак ако инструментот покажал 21V тогаш мораме да го избереме следното, поголемо подрачје т.е. 200V.

Кај дигиталните инструменти, резултатот од мерењето директно се отчитува од дисплејот, додека кај аналогните инструменти треба да ја лоцираме скалата која одговара на еднонасочен напон, да го пресметаме коефициентот на пропорционалност помеѓу избраното мерно подрачје



и максималната вредност на скалата и со тој фактор да го помножиме покажувањето на стрелката. Пример: ако вредноста на мерното подрачје е 200V, а максималната вредност на соодветната скала на која ќе се врши отчитувањето е 20, тогаш коефициентот на пропорционалност е 10V/[del od skalata]. Тоа значи, ако стрелката на инструментот ја покажува вредноста 15 [delovi od skalata] изгравирана на соодветната скала, тогаш вредноста на измерениот напон е 15x10=150V.

Слика 1.2 - поврзување на волтметар во електрично коло

Слика 1.3 - поврзување на амперметар во електрично коло

3. Измерете го наизменичниот напон на еднофазниот приклучок на приклучната кутија (со двата

инструменти), следејќи ги истите чекори како и при мерење еднонасочен напон, освен што: a) на преклопникот изберете мерење наизменични напони (кај аналогните инструменти кои

имаат посебен преклопник за типот и видот на мерената величина). b) на преклопникот за избор на конкретно мерно подрачје изберете го највисокото мерно

подрачје за наизменичен напон. Водете сметка дека се работи за повисоки износи на напон (околу 220V за фазниот напон и 380V и повеќе за линискиот). Забелешка: Фазен напон е напонот помеѓу секоја од фазите (A, B, C) и нулата, а линиски е напонот помеѓу било кои две фази.

4. Измерете ги линиските напони UA-B, UB-C и UA-C на трофазните приклучоци (со двата инструменти), на начин образложен во точка 3.

5. Споредете ги вредностите на напоните UA-B и UB-A и образложете го заклучокот!

Задача Б: Мерење еднонасочна струја 1. Измерете ја струјата што ќе тече низ приложениот отпорник (со двата инструменти) кога тој е

поврзан на еднонасочен напон од приклучната кутија, следејќи ги овие чекори: a) реализирајте ја шемата на поврзување дадена на слика 1.3 во безнапонска состојба.

Напонот на изворот наместете го на 10V. (Секогаш измерете го напонот на изворот со волтметар, не се потпирајте на покажаниот напон на вградениот инструмент на изворот). При тоа, се гледа дека при мерење струја, т.е. кога инструментот го користиме како амперметар, вежи правилото: амперметарот во колото се врзува сериски!

b) на преклопникот на инструментот изберете мерење еднонасочни струи (кај аналогните инструменти кои имаат посебен преклопник за типот и видот на мерената величина).

c) на преклопникот за избор на конкретно мерно подрачје изберете го највисокото мерно подрачје за еднонасочна струја, или пак мерното подрачје за кое знаете дека нема да биде пречекорено за време на мерењето (ако го знаете приближниот износ на мерената големина).

d) Одговорете на следниве прашања: - Пресметајте ја струјата која ќе протече низ отпорникот? - Колкава е максималната струја која е дозволена да протече низ отпорникот? Дали пресметаната струја е помала од оваа вредност?

e) Поставете ги каблите за спојување на инструментот во соодветните конектори т.е. едниот на маса (означена со “COM”, “G” или “⊥“), а другиот со конекторот кој е означен за мерење струја (“A” или “mA”, зависно од инструментот и износот на мерената големина). Имено, ако се мерат струи со ред големина mA и ако инструментот има посебен конектор



на кој е обележано “mA”, тогаш се избира тој конектор; во спротивно, се бира конекторот “A”.

f) се вклучува инструментот, а потоа се вклучува напонот во мерното коло, при што начинот на вклучување на напоните од приклучната кутија е опишан во Упатството за работа во Лабораторијата.

g) по потреба, се врши промена на избраното мерно подрачје на начин даден во точка 2 (мерење еднонасочни напони).

h) се отчитува резултатот, на начин даден во точка 2 (мерење еднонасочни напони).

Задача В: Мерење отпорност 1. Измерете го отпорот на приложениот отпорник (со двата инструмента), следејќи ја следнава

процедура. Забелешка: Следните три чекори при мерењето на отпорност се за случај кога се употребува аналоген инструмент. Во случајот кога се користи дигитален инструмент се извршуваат само чекорите 1 и 5! 2. на преклопникот на инструментот изберете мерење отпорност (кај аналогните

инструменти кои имаат и посебен преклопник за типот и видот на мерената величина изберете и на него мерење отпорност).

3. изберете го факторот на мултипликација (x1Ω, x10Ω, x100Ω итн) обележан на преклопникот за избор на подрачје соодветно на отпорноста која ќе треба да ја мерите. Ако отпорноста не ви е позната, почнете со најголемиот фактор за мултипликација. Покажувањето на скалата на која се отчитува отпорот во оми, се множи со факторот на мултипликација со цел да се добие точната вредност на мерената отпорност.

4. краевите на каблите на инструментот се поврзуваат на соодветните приклу- чоци (“⊥” и “Ω”) а нивните слободни краеви накусо се врзуваат меѓу себе. Тогаш инструментот би требал да покаже нулта отпорност т.е отклонот на стрелката на инструментот треба да се поклопува со нулата на скалата (0 Ω) која се наоѓа на десната страна на скалата што значи дека всушност сказалката треба да покаже максимален отклон. Доколку тоа не се случи, со променливиот отпорник (потенциометар) за нагодување на нулата на омметарот се нагодува нултата положба на стрелката. ВНИМАНИЕ! Потенциометарот се наоѓа од страната на инструментот, служи за нагодување само на нулата на скалата за мерење на отпорност и не треба да се поистоветува со завртката за нагодување на нулата за другите величини!

5. при секоја промена на факторот на мултипликација треба да се изврши наго- дување на нултиот отклон на омметарот.

6. мерењето се врши на тој начин што слободните краеви на каблите од инстру- ментот се спојуваат на краевите од отпорникот. Притоа, отпорникот не треба да биде под напон ниту да се наоѓа поврзан во некое коло. Исто така краевите на отпорникот не треба да се држат со раце.

7. на крајот, вредноста на отпорноста се отчитува директно од дисплејот (кај дигитален инструмент) или покажувањето на сказалката на скалата на инструментот се множи со избраниот фактор за мултипликација за да се добие вредноста на отпорноста (кај аналоген инструмент).



РЕЗУЛТАТИ: Резултатите од мерењата запишете ги во табела од следниот вид:

РЕЗУЛТАТИ: Резултати добиени при мерење со аналогниот инструмент

Резултати добиени при мерење со дигиталниот инструмент

Еднонасочен напон UDC [V]

Наизменични еднофазни напони:

UA0 [V]

UB0 [V]

UC0 [V]

Наизменични линиски напони: UAB [V] UBA [V]

UAC [V]

UBC [V]

Еднонасочна струја I [A]

Отпорност на отпорник R [Ω]

Задача Г: Одредување на грешка кај дигиталните инструменти

Апсолутната грешка кај дигиталните инструменти се одредува според изразот: ( ))% digpv BA +±=Δ ,

каде што : 100% ⋅Δ

=mp

pv xxA , а е грешката во дигити дадена од производителот. digB

На пример: ако производителот ја декларирал следната грешка: на подрачје 326mV, резолуцијата е 0,1 mV, точноста е ( )dig2%5,0 +± .

Тогаш може да се пресмета максималната апсолутна грешка maxxΔ според изразот:

mVmVxA

x mppv 63,1326

100%5,0

100%

max =⋅=⋅=Δ .

Вкупната апсолутна грешка ќе биде: ( ) mVmVmV 83,11,0263,1 ±=⋅+±=Δ = maxΔ

100. max ⋅Δ

=mpx

xtockl

Задача Д: За дигиталниот волтметар да се одреди класата на точност за различни мерни подрачја за еднонасочен сигнал дадени во табелата1 или за наизменичен даден во табела 2.

Опсег Резолуција точност 3.26V 1mV )2%3.0( dig+± 32.6V 10mV )2%3.0( dig+± 326V 0.1V )2%3.0( dig+±

Табела 1



Опсег Резолуција точност )3%8.0( dig+± 3.26V 1mV )3%8.0( dig+± 32.6V 10mV )3%8.0( dig+± 326V 0.1V

Табела 2

Да се отчита колкава е класата на точност на аналогниот волтметар и да се одреди кој волтметар има поголема класа на точност (аналогниот или дигиталниот). Да се одреди колкава е релативната грешка ако се земе за точна вредност вредноста на волтметарот со поголема класа на точност, а за измерена онаа на волтметарот со помала класа на точност.


Основи на мерна техника/ Мерења во електротехника


МЕРЕЊЕ НАПОНИ И СТРУИ И АНАЛИЗА НА СИСТЕМАТСКИТЕ ГРЕШКИ

Вовед

Еден од основните услови кои секој мерен инструмент треба да ги исполнува е тој да не влијае врз мерената величина. Со други зборови, систематската грешка од инструментот да биде минимална. Основните инструменти за електрични величини, волтметарот и амперметарот, во колата се врзуваат паралелно, односно сериски. Идеалниот волтметар би требало да има бесконечна влезна импеданса со цел да нема никакво влијание врз напонот кој што го мери. Идеалниот амперметар треба да има влезна импеданса еднаква на нула се цел да нема никакво влијание врз струјата што ја мери. Сепак влезните импеданси на овие инструменти сепак имаат конечни вредности, колку тие да се големи, односно мали. На сликите 2.1.а и 2.1.б се претставени шематските симболи на реален волтметар и амперметар, соодветно, како и шемите на нивните еквивалентни кола.

~RV

RVa)

~RA

RAb)

слика 2.1 a) симбол на реален волтметар за мерење

еднонасочни напони и негова еквивалентна шема;

b) симбол на реален амперметар за мерење еднонасочни струи и негова еквивалентна шема

1. реалниот волтметар се претставува со паралелна врска од идеален волтметар и со неговата внатрешна импеданса, додека

2. реалниот амперметар се претставува со сериска врска на идеален амперметар и на неговата внатрешна импеданса.

Во оваа вежба студентите ќе го одредат влијанието на конечната влезна отпорност на употребените инструменти, волтметарот и амперметарот, врз точноста на мерењето. Всушност со тоа ќе ја одредат големината на систематската грешка на соодветниот инструмент, предизвикана од конечната големина на неговата внатрешна отпорност.



Задача А: Мерење на напон 1. Изворот на еднонасочен напон нагодете го на 30V (или на 25 V). Тоа се прави на тој начин што

паралелно на него се врзува дигиталниот волтметар (треба да се нагоди на мерење еднонасочни напони) кој ќе ја покажува вредноста на напонот кој го дава изворот за еднонасочен напон. Со копчето на потенциометарот на овој извор означено со “U” овој напон се менува се до бараната вредност.

2. Измерете ги вредностите на приложените отпори (R1 и R2) со дигиталниот инструмент. 3. Пресметајте ја точната вредност на напонот помеѓу точките A и B на сликата 2.2, користејќи ги

вредностите добиени од мерењата под точка 1 и 2 за влезниот напон и отпорностите на приложените отпорници.

+

U

R

R R

I

I I

1

1

2

2

V

V

gA

B

слика 2.2 Електрична шема на колото за мерење на напонот UAB

Напонот на краевите на отпорникот R2 т.е. напонот помеѓу точките A и B можеме да го пресметаме (бидејќи ни се познати сите големини во колото: Ug, R1и R2) со следната формула:

21

22 RR

RUU g +

⋅=

1. Поставете ги двата волтметри на подрачје за мерење на еднонасочен напон кое одговара на

вредноста U2 (UMP>U2). Измерете ги внатрешните отпорности на аналогниот и дигиталниот волтметар на тоа подрачје: RVaи RVd, соодветно. Забелешка: Поставувањето на соодветно мерно подрачје пред да се мери внатрешната отпорност на инструментот е важно бидејќи различните подрачја на инструментите се карактеризираат со различни внатрешни отпорности.

2. Пресметајте ја вредноста на напонот U2 кога помеѓу точките A и B ќе се поврзе прво аналогниот волтметар со внатрешна отпорност RVa, па дигиталниот со внатрешна отпорност RVd, користејќи ги формулите дадени во продолжение.

Кога овој напонот би го мереле со идеален волтметар (со бесконечна внатрешна отпорност) тогаш тој не би влијаел на приликите во колото и би покажал напон кој е идентичен со пресметаната вредност на напонот U2. Меѓутоа, кога напонот се мери со реален волтметар со некоја внатрешна отпорност (RV), тогаш со приклучувањето на волтметарот во колото всушност се менува самото коло. Имено, тоа коло сега се состои од сериска врска помеѓу R1, од една страна, и паралелната врска на R2 и RV, од друга страна. Затоа, сега напонот U2 ќе изнесува:

V

V

V

V

g

RRRR

R

RRRR

UU

++

+⋅=

2

21

2

2

2

Значи, кога во колото би го ставиле аналогниот волтметар со внатрешна отпорност RVa тогаш напонот U2 ќе изнесува:



Va

Va

Va

Va

gopresmea

RRRR

R

RRRR

UU

++

+⋅=

2

21

2

2

tan,2

додека, ако го ставиме дигиталниот волтметар со внатрешна отпорност RVd тогаш напонот ќе изнесува:

Vd

Vd

Vd

Vd

gopresmed

RRRR

R

RRRR

UU

++

+⋅=

2

21

2

2

tan,2

3. Од расположивите елементи на работната маса составете го електричното коло дадено на сликата 2.2.

4. Измерете го напонот со аналогниот (U2a, izmereno) и со дигиталниот волтметар (U2dizmereno). 5. Пресметајте ја релативната грешка на мерењето кога UAB е измерен со аналогниот волтметар, во однос на точната и пресметаната (очекуваната) вредност на напонот, на следниов начин:

100U

UU%g

2

2izmereno,a2a1

−= и 100%

tan,2

tan,2,22

opresmea

opresmeaizmerenoaa U

UUg

−=

6. Пресметајте ја релативната грешка на мерењето кога UAB е измерен со дигиталниот волтметар, во однос на точната и пресметаната (очекуваната) вредност на напонот, на следниов начин:

100U

UU%g

2

2izmereno,d2d1

−= и 100

UUU

%gotanpresme,d2

otanpresme,d2izmereno,d2d2

−=

Резултатите запишете ги во ваква табела:

влезен напон Ug [V] отпорник R1[Ω] отпорник R2[Ω] пресметан напон U2 [V]

со аналоген инструмент со дигитален инструмент

RVa [Ω] RVd [Ω] U2a, presmetano [V] U2d, presmetano [V] U2a, izmereno [V] U2d, izmereno [V] g1a [%] g1d [%] g2a [%] g2d [%]

7. Одговорете дали мерењата извршени со аналогниот волтметар се употребливи? Во кој случај тие

не се употребливи?

Задача Б: Мерење на струја 1. Изворот на еднонасочен напон со помош на дигиталниот волтметар нагодете го на 1V на ист

начин на кој тоа е објаснето во Задача А. 2. Измерете ја точната вредност на приложениот отпор R (со декларирана отпорност R=1000Ω) со

дигиталниот инструмент. 3. Пресметајте ја точната вредност на струјата I во колото на слика ../.2.2 користејќи ги

вредностите добиени од мерењата под точка 1 и 2 за влезниот напон и отпорноста на приложениот отпорник.



+

R R

UI

A

g

слика 2.3 Електрична шема на колото за мерење струјата I (Задача Б)

Струјата I можеме да ја пресметаме од следниот израз:

RU

I g=

4. Поставете ги двата амперметри на подрачје за мерење на еднонасочна струја кое одговара на

вредноста I (IMP>I). Измерете ги внатрешните отпорности на аналогниот и дигиталниот амперметар на тоа подрачје: RAaи RAd, соодветно. Забелешка: Оваа отпорност е сосема различна од внатрешната отпорност на истиот инструмент кога тој работи како волтметар.

5. Пресметајте ја вредноста на струјата I кога во колото ќе се поврзе прво аналогниот амперметар со внатрешна отпорност RAa, па дигиталниот со внатрешна отпорност RAd, користејќи ги формулите дадени во продолжение.

Кога овој напонот би го мереле со идеален амперметар (со внатрешна отпорност еднаква на нула) тогаш тој не би влијаел на приликите во колото и би покажал струја кој ќе е идентична со пресметаната вредност на струјата I. Меѓутоа, кога струјата се мери со реален амперметар со некоја внатрешна отпорност (RA), тогаш со приклучувањето на амперметарот во колото всушност се менува самото коло. Имено, тоа коло сега се состои од сериска врска помеѓу R и RA. Затоа, сега струјата I ќе изнесува:

A

g

RRU

I+

=

Значи, кога во колото би го ставиле аналогниот амперметар со внатрешна отпорност RAa тогаш струјата I ќе изнесува:

Aa

gopresmea RR

UI

+=tan,

додека, ако го ставиме дигиталниот амперметар со внатрешна отпорност RAd тогаш струјата ќе изнесува:

Ad

gopresmed RR

UI

+=tan,

6. Од расположивите елементи на работната маса составете го електричното коло дадено на

сликата 3.2 при што R=1000Ω. Измерете ја струјата со аналогниот (Ia, izmereno) и со дигиталниот амперметар (Id, izmereno).

7. Пресметајте ја релативната грешка на мерењето кога I е измерен со аналогниот амперметар, во однос на точната и пресметаната (очекуваната) вредност на струјата, на следниов начин:

100% ,1 I

IIg zzmerenoia

a−

= и 100%tan,

tan,,2

opresmea

opresmeaizmerenoaa I

IIg

−=

8. Пресметајте ја релативната грешка на мерењето кога I е измерен со дигиталниот амперметар, во

однос на точната и пресметаната (очекуваната) вредност на струјата, на следниов начин:

100% ,1 I

IIg izmerenod

d−

= и 100%tan,

tan,,2

opresmed

opresmedizmerenodd I

IIg

−=

Резултатите запишете ги во ваква табела:



влезен напон Ug [V] отпорник R[Ω] пресметана струја I [A]

со аналоген инструмент со дигитален инструмент

RAa [Ω] RAd [Ω] Ia, presmetano [A] Id, presmetano [A] Ia, izmereno [A] Id, izmereno [A] g1a [%] g1d [%] g2a [%] g2d [%]

9. Кој инструмент дава подобри резултати? Зошто?




БАЖДАРЕЊЕ НА ВОЛТМЕТРИ И АМПЕРМЕТРИ

Вовед

Со цел да се изврши точно мерење на некоја големина потребно е да се знае грешката со која инструментот ја мери таа големина. Информацијата за грешката се добива преку класата на точност на инструментот. Класата на точност се одредува од следната формула:

100xx

.toc.klmp

maxiΔ=

каде што: kl.toc. - е класата на точност на инструментот; ⏐Δxi⏐max - е најголемото отстапување (грешка) на измерената вредност; xmp - е вредноста на мерното подрачје на кое се испитува инструментот.

Во тек на својот животен век инструментот се употребува во различни услови кои предизвикуваат промени кај инструментот, кои колку и да се мали, сепак влијаат и врз неговата класа на точност. Затоа после одредени временски интервали потребно е инструментите да бидат испитани и нагодени (баждарени) со цел да ја задржат првобитната класа на точност или пак да се одреди друга која најдобро ќе ја отсликува состојбата на инструментот.

Во оваа вежба студентите ќе се запознаат со процесот на испитување на волтметрите и амперметрите, што претставува прв дел од баждарењето. Во принцип постојат три методи за испитување на мерните инструменти во текот на баждарењето, и тоа: метод на компензација, метод на споредба со поточен инструмент и со употреба на специјален уред за баждарење - калибратор. Во вежбата се употребува вториот метод со споредба со поточен инструмент.

Методот се состои во следното. Истовремено се вршат повеќе мерења на една мерена големина во дадено мерно подрачје со испитуваниот и референтниот инструмент. При тоа, сите мерења со испитуваниот инструмент мораат да се вршат на исто мерно подрачје, додека пак мерното подрачје на референтниот инструмент може да се менува во тек на мерењето со цел отчитувањата да се вршат со што е можно поголема точност.

Со важечките стандарди се одредени класите на точност (0.1, 0.2, 0.5, 1, 1.5, 2.5 и 5), а инструментот ја добива онаа класа на точност која е нумерички еднаква на пресметаната, или доколку тоа не е случај, првата поголема класа на точност.

Испитувањето на волтметарот може да покаже дека пресметаната класа на точност на инструментот значително се разликува од онаа која е изгравирана на скалата на инструментот. Тоа кажува дека самиот инструмент претрпел доволно големи промени за да ја изгуби првобитната класа на точност.

Задача А: Баждарење на волтметар 1. Реализирајте го мерното коло прикажано на сликата 3.1. Како извор на еднонасочен напон се користи регулиран извор на еднонасочен напон.

Ui

Rp

+ слика 3.1 Електрична шема на колото за баждарење на волтметар

Uref

U



2. Прочитајте ги класите на точност кои се напишани на самите инструменти. Инструментот со подобра класа на точност треба да се земе за референтен инструмент во баждарењето, додека оној со полоша класа на точност ќе биде инструментот кој ќе се баждари. 3. Изберете ги мерните подрачја на испитуваниот и точниот (референтниот) волтметар така да тие бидат еднакви. 4. Напонот кој ќе го покажуваат волтметрите ќе се менува со промена на напонот од изворот за еднонасочен напон (со копчето означено со “U”) и со промена на позицијата на лизгачот на отпорникот RP кој е во потенциометарска врска. Вака менувајќи го напонот, ја нагодуваме стрелката на референтниот волтметар да покажува отклон од 10%, 20%, ..., 100% од мерната скала. 5. Извршените отчитувања од двата волтметри запишете ги во табелата 3.1. 6. Пресметајте ги апсолутните (ΔUi) и релативните (gi%)грешки за секое поединечно мерење и запишете ги во табелата. При тоа искористете ги следниве формули:

100U

UU100

UU%g

UUU

toc,i

toc,ii

toc,i

i

toc,iii

−=

Δ=

−=Δ

каде: Ui – вредноста која ја покажува волтметрот кој го баждариме Ui, toc - вредноста која ја покажува точниот (референтен) волтметар

Табела 3.1

I %UMP Ui [V] Ui, toc [V] ΔUi [V] gi [%] 1 10 2 20 3 30 4 40 5 50 6 60 7 70 8 80 9 90 10 100

7. Нацртајте ги зависностите на апсолутната и релативната грешка на испитуваниот волтметар од отклонот на стрелката користејќи ги измерените вредности. Пример како се црта графикот е даден на сликата подолу.



8. Одредете ја класата на точност на испитуваниот волтметар. Тоа се прави на тој начин што прво се наоѓа максималната вредност на измерените апсолутни грешки ( maxiUΔ ), а потоа се пресметува

вредноста:

100UU

toc.klmp

maxiΔ=

Задача Б: Баждарење на амперметар 1. Реализирајте го мерното коло прикажано на сликата 3.2. Како извор на еднонасочен напон се користи извор на регулиран еднонасочен напон.

+

U

Iref Ii слика 3.2 Електрична шема на колото за баждарење на амперметар

RP

2. Одредете ги класите на точност на приложените амперметри. Амперметарот со подобра класа на точност треба да се земе за точен (референтен) амперметар во баждарењето, додека оној со полоша класа на точност е амперметарот кој се баждари. 3. Изберете ги мерните подрачја на испитуваниот и точниот (референтниот) амперметар така да тие бидат еднакви. 4. Струјата која ќе ја покажуваат амперметрите ќе се менува со промена на напонот од изворот за еднонасочен напон и со промена на позицијата на лизгачот на отпорникот RP кој е врзан во колото како отпорник со променлива отпорност. Вака менувајќи ја струјата, нагодуваме стрелката на референтниот амперметар да покажува отклон од 10%, 20%, ..., 100% од мерната скала. 5. Извршените отчитувања од двата амперметри запишете ги во табелата 3.2. 6. Пресметајте ги апсолутните (ΔIi) и релативните (gi%)грешки за секое поединечно мерење и запишете ги во табелата. При тоа искористете ги следниве формули:

100I

II100

II%g

III

toc,i

toc,ii

toc,i

i

toc,iii

−=

Δ=

−=Δ

каде: Ii – вредноста која ја покажува амперметрот кој го баждариме Ii, toc - вредноста која ја покажува точниот (референтен) амперметар Табела 3.2

I %IMP Ii [mA] Ii, ref [mA] ΔIi [mA] gi [%] 1 10 2 20 3 30 4 40 5 50 6 60 7 70



8 80 9 90 10 100

7. Нацртајте ги зависностите на апсолутната и релативната грешка на испитуваниот амперметар од отклонот на стрелката користејќи ги измерените вредности.

8. Одредете ја класата на точност на испитуваниот волтметар. Тоа се прави на тој начин што прво се наоѓа максималната вредност на измерените апсолутни грешки ( maxiIΔ ), а потоа се пресметува

вредноста:

100II

toc.klmp

maxiΔ=




ИНСТРУМЕНТ СО ВРТЛИВ КАЛЕМ И НАСОЧУВАЧ И ГРЕШКИ ПРИ МЕРЕЊЕ НЕСИНУСОИДАЛНИ СИГНАЛИ

Вовед

Вообичаено, мерните инструменти се наменети за мерење на синусоидални бранови облици,

а нивната мерна скала е баждарена во ефективни вредности. Инструментите со вртлива намотка за да мерат наизменични величини мораат да имаат

вграден насочувач. Нивниот отклон е пропорционален на средната вредност на мерената големина чија вредност се определува според изразот:

∫ ⋅⋅=T

0sr dt)t(u

T1U .

Ефективната вредност на мерената величина се пресметува со изразот:

∫ ⋅⋅=T

0

2eff dt)t(u

T1U .

Забелешка: најчесто индексот eff не се пишува, а се подразбира дека се работи за ефективна вредност на големината.

За целобраново (двострано) насочување, при што насочувачот е вграден во инструментот, а мерената големина е со синусоидален бранов облик, односот помеѓу ефективната и средната вредност на мерената големина го дефинира факторот на облик ξ0 , кој изнесува:

11,1UU

sr0 ==ξ .

Инструментот реагира на средната вредност, а неговата скала е директно баждарена во ефективните вредности на мерената големина. Ако со ваков инструмент се мерат несинусоидални величини, инструментот пројавува грешка која е зависна од факторот на облик ξ на мерената големина. Значи, наместо вистинската ефективна вредност:

ξ⋅= srUU

инструментот покажува:

0srUU ξ⋅=

Од овие причини процентуалната грешка на мерењето изнесува:

100100U

UU(%)g 0

sr

sr0sr ⋅ξξ−ξ

=⋅ξ

ξ−ξ=

Забелешка: Кај двостраниот (целобрановиот) насочувач сигналот на неговиот излез е всушност апсолутната вредност на сигналот на неговиот влез!

Задача: 1. Поврзете го инструментот со вртлив калем со функцискиот генератор.

Лабораториска вежба бр.4 1


2. Поставете го генераторот така да на неговиот излез се добие синусен напон со фреквенција f=50Hz, а неговата амплитуда се поставува така да покажувањето на волтметарот е 5V. 3. Не менувајќи ги поставените параметри на излезниот напон на генераторот, изберете го триаголниот облик на излезниот напон, а потоа со волтметарот измерете ја неговата вредност. 4. Повторете ја постапката од претходната точка но овој пат за квадратичен облик на излезниот напон. 5. Пресметајте ги факторите на брановитост ξ за брановите облици од точките 3. и 4. 7. Пресметајте ги релативните грешки за случаите под точките 3. и 4. 8. Споредете ги грешките на мерењата под точките 3. и 4. и прокоментирајте ги евентуалните разлики!

2 Лабораториска вежба бр.4



ОСЦИЛОСКОП И ОСНОВНИ МЕРЕЊА СО НЕГО

Вовед

[1] – Power – Копче за вклучување и исклучување ON(1) и OFF(2). [2] – Autoset – Со притискање на ова копче се дефинира автоматски Yt модот на работа на инструментот. Инструментот е сетиран на последниот користен Yt мод. [3] – Intens/Focus –контролното копче кое врши прилагодување на јачината на патеката и острината на читање. Дијаметарот на електронскиот сноп станува поголем со зголемување на јачината на патеката а со тоа острината на патеката се намалува. [4] RM – мод за контрола на далечина може да се вклучува или исклучува (“RM” LED свети темно) преку RS-232 интерфејс. Ако “RM” LED свети, сите избрани контроли во фронт панелот се неактивни.

Објаснувањето на останатите команди на осцилоскопот се дадени според нивната важност односно користеност: [22] Time/Div – контролно копче со двојна функција. Кога диодата VAR не свети се подесува мерното подрачје на X оската (временската база). Можни се три различни начини на подесувања на временската база: а) без каснење б) со каснење и в) каснење со тригерирање. Од интерес е првиот начин без каснење каде мерните подрачја се менуваат од 50ns/под. до 500ms/под.



[14] VOLTS/DIV – контролно копче за канал Ι со двојна функција. Ова контролно копче е активно само ако канал Ι е активен, a на неговиот влез (AC или DC) е донесен напон. Канал е активен во CH (Mono), Dual, Addition (“add”) и XY мод. Копчето автоматски се оневозможува ако каналот за кој се однесува е исклучено, или ако влезот е подесен на GND. Дозволеното мерно подрачје е од 1mV/div до 20V/div. Коефициентот на отклон и дополнителната информација која се однесува на активниот канал се прикажани при отчитувањето: на пр. “Y1: коефициент на отклон, влезен пар”. “:” означуваат калибрирани мерни услови, кои пак се заменуваат со симболот “>” во некалибрирани услови.

Ι Ι

[16] DUAL MENU – контролно копче со повеќе функции: Се овозможува префрлање во DUAL, ADDITION и XY мод. Со притискање на ова копче се избира DUAL мод, тогаш отклоните на двата канали стануваат видливи. Со притискање и држење на DUAL копчето се префрла директно во XY мод. Ако веќе е активен DUAL Модот, со повторно притискање се отвора паѓачко мени при што активниот мод е означен со посветла боја во однос на останатите. Другите опции од менито се: “chp” (chopped DUAL), “alt” (alternate DUAL), “add” (ADDITION) и “XY” Мод. Се додека е отворено паѓачкото мени со притискање се избира следниот мод при што моментално избраниот мод е со посветла боја од останатите модови. [18] VOLTS/DIV – контролно копче за канал ΙΙ со двојна функција. Важи истото како и за првиот канал, односно [14]. [20] TRIG.MODE – Копче за притискање Со притискање на едно од овие копчиња се отвора паѓачко мени при што моменталното сетирање е означено со посветла боја. Со притискање на ова копче се избира “trigger coupling”, со овој поим се објаснува начинот на кој надворешниот сигнал е поврзан на единицата за тригерирање. AC: DC компонентата е пригушена. DC: врвната вредност не е активна. HF: високо пропусен филтер ги отсекува фреквенцииите под 50kHz LF: ниско пропусен филтер ги отсекува фреквенцииите над 1,5kHz. TVL: TV сигнал. TVF: TV сигнал. [6] Y-POS/CURS. - контролно копче со две функции за првиот канал. Со ова копче се подесува вертикалната позиција на канал 1, при тоа треба да се внимава да не свети CURSOR POS LED [7].

Ι

Со избирање на CURSOR POS [7] копчето се овозможува контрола на позицијата на линијата на курсорот. [8] Y-POS/CURS. - контролно копче со две функции за вториот канал. ΙΙВажи истото како и за првиот канал. [12] X-POS. – контролно копче. Ова контролно копче овозможува поместување на X позицијата на сигналот во Yt и XY мод. Во комбинација со X зголемување (Yt мод) пати оваа функција овозможува да се поместува било кој дел од сигналот на екранот.

10×

[13] X-MAG. - копче за притискање и LED. 10×Секогаш кога е притиснато ова копче 10× , LED диодата е вклучена или исклучена. Ако LED свети, приказот на сигналот е проширен за 10 пати.

10×

[15] CH Ι VAR – контролно копче со две функции. Со притискање на ова копче се избира VOLTS/DIV контролното копче.



[25] INPUT CH (X) – BNC Socket: ΙОвој BNC приклучок е влезен сигнал за канал 1. Надворешната конекција е галвански поврзана со масата на инструментот.

[26] AC/DC/GND / - копче за притискање со неколку функции: 1× 10×Со притискање се отвора паѓачко мени во кој мод се наоѓа првиот канал. Достапни се следни опции: AC, DC и GND. “ ∼” означува AC ; “ =” означува DC и “GND” означува заземјување. [27] ground приклучок 4mm банана приклучок галвански поврзан за заземјување. [28] INPUT CH - BNC приклучок. ΙΙВажи истото како за канал 1. [30] TRIG.EXT/INPUT (Z) – BNC приклучок со две функции. Надворешната конекција е галвански поврзана со масата на инструментот. Влезната импеданса е апроксимативно ΩM1 паралелно со капацитет од 20pF. Со притискање на Z ON/OFF копчето се префрла функцијата на овој приклучок. Задача А: 1. Мерење на периода и фреквенција. Од функцискиот генератор да се донесат три сигнали со

различна фреквенција. Со помош на осцилоскопот да се измерат периодата и фреквенцијата. На пример: ако периодата е поставена на мерно подрачје од 5ms, тоа значи дека едно квадратче на екранот одговара на 5ms. Ако периодата е четири квадратчиња, тоа значи:

msmsT 2054 =⋅= , односно HzT

f 501== .

2. Мерење на амплитудна и ефективна вредност. Од функцискиот генератор да се донесат три различни вредности на напон и да се измерат амплитудната и ефективната вредност. За мерење на наизменичен напон (AC) се поставува соодветниот канал во мод за мерење наизменични големини [26]. На пример: при мерењето наизменичен напон мерното подрачје е на 1 VOLTS/DIV, каде што DIV означува едно квадратче на екранот од осцилоскопот. Ако е измерена амплитуда од 2,5 DIV, тоа значи дека е добиен напон:

VDIVVOLTSDIVU 5,2/15,2max =⋅=

Добиените резултати од точките 1 и 2 да се претстават во таблица. Задача Б: 1. Полубранов насочувач.

Да се поврзе макетата на полубрановиот насочувач со функцискиот генератор (се поставува на фреквенција помеѓу 50 и 200 Hz) и осцилоскоп. Да се сними излезниот сигнал од полубрановиот насочувач, истиот да се нацрта во елаборатот.



2. Целобранов насочувач. Да се поврзе макетата на целобранов насочувач со функцискиот генератор (се поставува на фреквенција помеѓу 50 и 200 Hz) и осцилоскоп. Да се сними излезниот сигнал од целобрановиот насочувач, истиот да се нацрта во елаборатот. Користена инструментација: - осцилоскоп - функциски генератор - макета на полубранов насочувач - макета на целобранов насочувач




ЕДНОНАСОЧЕН ВИТСТОНОВ МОСТ

Вовед

Витстоновиот мост спаѓа во методите за мерење на отпор со меѓусебна споредба на

познати вредности на отпорниците и непозната вредност на мерениот отпорник. За споредба потребен е инструмент, таканаречен нул-индикатор чиј отклон се доведува на нула со промена на познатите параметри на отпорниците во втората, третата и четвртата гранка. Мерната метода овозможува многу поточни мерења отколку директното мерење. Според изведбата се разликуваат фабрички Витстонови мостови со лизгачка жица и Витстонови мостови со декадни отпорници. Фабричките Витстонови мостови мерат во подрачјето од 0,05 Ω до 50 kΩ и најчесто се батериски напојувани, точноста на овие мостови се движи во границите

. %5,2%5,0 ±−±

U

R =R1 x

R3 R4

a) b)

A B

C

D

Слика 6.1 - а) шематски приказ на Витстоновиот мост, б) принципски приказ на Витстоновиот мост со лизгачка жица

Кога мостот е во рамнотежа, вредноста на мерениот отпорник 1x RR = изнесува:

4

321x R

RRRR == .

Врз основа на сл. 6.1.б. условот за рамнотежа преминува во:

baRRR 21x == .

Кај Витстоновиот мост со декадни отпорници во втората гранка се наоѓа декадна кутија со четири или пет декади од 10 x 0,1 Ω до 10 x 10000 Ω. Во третата и четвртата гранка се наоѓаат отпорници каде со помош на преклопки или кратко спојници односот се избира да биде 1000, 100, 1, ... до 1/1000. Точноста на ваквите мостови е

43 R/R%02,0± .



Задача А: Витстонов мост со лизгачка жица во фабричка изведба

1. Со приложениот фабрички изведен мост со лизгачка жица тип NL 0120 се мерат отпорници од 0,05 Ω до 500 kΩ. На долната страна на инструментот се наоѓа приложено упатството за работа со него (сл. 6.2). Проучете го а потоа пристапете кон мерењата.

1

4

5

6

3

2

Слика 6.2 - Приказ на изгледот на фабричкиот Витстонов мост со лизгачка жица

Упатство за работа со фабричкиот Витстонов мост тип NL 0120: - 1. Потенциометар со кој се менува односот a/b; нумеричките вредности се прикажани на скалата “2”; - 2. Скала на која се отчитуваат нумеричките вредности на односот a/b; - 3.Скала на која се отчитува вредноста на множителот (отпорот R2 од принципиелната шема); вредноста на непознатиот отпор RX се добива кога покажувањето на скалата “2” ќе се помножи со вредноста покажана на скалата “3”; на оваа скала е дадена и димензијата на множителот; - 4. Скала на нулиндикаторот; кога стрелката е во нултата положба тогаш мостот е урамнотежен; оваа скала се активира со притискање на тастерот “5”; во тој случај се доведува напојувањето на мостот и се додека тастерот се притиска, мостот работи и може да се врши урамнотежувањето; - 5. Тастер за вклучување на напојувањето на мостот; - 6. Приклучоци за поврзување на непознатиот отпор; - 7. Преклопник со кој се менува вредноста на множителот (R2). 2. Да се измерат приложените отпори RX1, RX2 и RX3, отпорите треба да бидат мал, среден и голем, на пример: 10Ω, 3kΩ и 300kΩ.



3. Пресметајте ги релативните грешки на измерените вредности на отпорниците земајќи дека номиналните (назначените вредности) се измерени вредности, а точните вредности се добиваат со мостот NL 0120. Добиените резултати да се претстават табеларно.

Задача Б: Витстонов мост со декадни отпорници

10.000 10.000

1.000 1.000

100 100

10 10BA

D

CRX R2

R4R3

Слика 6.3 - Принципска шема на Витстонов мост со декадни отпорници

На сликата 6.3 е прикажана принципската шема на Витстонов мост со декадни отпорници. При овој мост вредноста на мерениот отпорник се пресметува со изразот:

b/aNR X ⋅= каде што: N - вредност на отпорноста на отпорот R2, a - вредност на отпорот R3, b - вредност на отпорот R4. Со соодветно поставување на краткоспојниците се менува количникот R3/R4, кој може да има вредност помеѓу 1000 и 0,001. На слика 6.4 е прикажан изгледот на употребениот Витстонов мост со декадни отпорници во вежбата.



x10

x 0,1

N= x1.000 x100

x 1

GRUBO FINO

ISKLUCUVANJE

+

Rx-

B

+

-

G

+

-

Слика 6.4 - Фабричкиот Витстонов мост со декадни отпорници употребен во вежбата

Со N е означен декадниот отпорник R2, со a и b се означени отпорниците R3 и R4, соодветно. На клемите G се приклучува нул-индикаторот, на клемите Rx мерениот отпорник, а на клемите B изворот за напојување, кој не смее да биде поголем од 4V, се користи регулиран извор на еднонасочен напон. 1. Приклучете напојување - напонот на напојување не смее да биде поголем од 4V, нулиндикатор и RX на назначените места според слика 6.4. 2. Измерете ги RX1, RX3 и RX3 од претходната задача. При мерењето со мостот односот a/b треба да се избере така да вредноста за R2=N се добива на сите пет декади. 3. Пресметајте ги релативните грешки на измерените вредности на отпорниците земајќи дека номиналните (назначените вредности) се измерени вредности, точните вредности се измерените со декадниот мост. Користена инструментација:

- Фабрички Витстонов мост во фабричка изведба NL 0120 - Витстонов мост со декадни отпорници - Регулиран извор на еднонасочен напон - Балистички галванометар - Мерени отпорници (или декаден отпорник)




НАИЗМЕНИЧНИ МЕРНИ МОСТОВИ

Вовед

Мерните мостови за назименични големини овозможуваат мерење на индуктивности, самоиндуктивности, капацитивности, фреквенција, аголот на губитоци кај кондензаторите, трансформаторите, итн. За да еден мост кој се состои од четири импеданси биде во рамнотежа треба да е исполнет следниот услов:

3241zzzz−−−−⋅=⋅

или во друга форма напишано:

3241 zzzz ⋅=⋅ ,

4321 ϕ+ϕ=ϕ+ϕ . Од последниот израз произлегува дека рамнотежата на мостот може да се постигне со нагодување на две големини што како последица го има отежнатото урамнотежување на мостот. Имено, напоните во мостот мораат да се усогласат и по апсолутната вредност и по фазата. Притоа воопшто не е сеедно кои импеданси се одбрани за да се изврши урамнотежување на мостот. При изборот на големините со кои ќе се извршува урамнотежувањето на мостот битно е тие две големини да се независни. Во вежбата се разгледуваат два моста: Сотиев мост за мерење на параметрите на кондензатор и мост за мерење на индуктивност со споредбен еталонски индуктивитет.

Задача А: Мерење на капацитивност

1. Мерење на капацитивност со LCR-метар

Со дигиталниот LCR-метар Meterman LCR55, да се измери капацитивноста Cx и отпорноста Rx на приложениот кондензатор.

Да се пресмета тангенсот на аголот на губитоци δtg на кондензаторот при f=50Hz, според:

xx CRtg ⋅⋅ω=δ Точноста на LCR-метарот е следна: подрачје R= 20Ω - 20MΩ е 0,5%, подрачје C= 200pF – 2000μF е 1,0%, подрачје L=200μH- 200H е 3%.

2. Мерење на капацитивност со мостна метода

На сл. 7.1 е дадена шемата на Сотиевиот мост. Мостот е составен од два фиксни отпорници R3 = 1kΩ и R4 = 1kΩ, променлив отпорник R2 и капацитивна декада C2. Мерениот кондензатор се еквивалентира со редната шема со параметри Rx и Cx, каде Cx е идеален кондензатор. Мостот се напојува од функциски генератор, кој се поставува на U=5V и f=800Hz. Како нул-инструмент се користи осцилоскоп.



Сл.7.1 Сотиев мост

Нагодувањето на мостот се прави со капацитивната декада C2 почнувајќи од најголемата декада од 10000 pF, према помалите декади и со помош на отпорничката декада R2. На осцилоскопот треба да се добие што помала амплитуда на мерениот напон, односно по можност права линија. Капацитивноста Cx и отпорноста Rx на мерениот кондензатор се пресметуваат според изразите:

3

42x R

RCC = и 4

32x R

RRR = .

Да се пресметаат релативните грешките на измерените Cx и Rx со Сотиевиот мост, ако за точни вредност се земаат измерените вредности со LCR-метарот.

Задача Б: Мерење на индуктивност

1. Мерење на индуктивност со LCR-метар

Со дигиталниот LCR-метар Meterman LCR55, да се измери индуктивноста Lx и внатрешната отпорност Rx на приложениот калем.

Да се пресмета факторот на доброта Q на калемот при f=50Hz, според:

x

x

RLQ ω

=

2. Мостна метода за мерење на индуктивност со споредбен еталонски индуктивитет

На сл. 7.2 е дадена шемата на мост за мерење на индуктивност. Мостот е составен од два фиксни отпорници R3 = 1kΩ и R4 = 1 kΩ, променлив отпорник R2 и индуктивна декада L2. Мерениот калем се еквивалентира со редната еквивалентна шема со параметри Rx и Lx. Мостот се напојува од функциски генератор, кој се поставува на U=5V и f=1000Hz. Како нул-инструмент се користи осцилоскоп.



Сл.7.2 Мост за мерење на индуктивност

Нагодувањето на мостот се прави со индуктивната декада L2 почнувајќи од најголемата декада од 100 mH, према помалите декади и со помош на отпорничката декада R2. На осцилоскопот треба да се добие што помала амплитуда на мерениот напон, односно по можност права линија. Индуктивноста Lx и отпорноста Rx на мерениот калем се пресметуваат според изразите:

24

3 LRR

Lx ⋅= и 24

3 RRR

Rx ⋅= .

Да се пресметаат релативните грешките на измерените Lx и Rx со мостот, ако за точни вредност се земаат измерените вредности со LCR-метарот.

Користена инструментација:

- Функциски генератор, - Осцилоскоп, - Капацитивна декада - Индуктивна декада - Отпорничка декада - Отпорници 1kΩ - Мерен кондензатор - Мерен калем




АНАЛОГНО-ДИГИТАЛНИ (ADC) И ДИГИТАЛНО-АНАЛОГНИ (DAC) ПРЕОБРАЗУВАЧИ

Вовед:

Аналогно-дигиталните преобразувачи ADC (Analog-to-Digital Converter) и дигитално-

аналогните преобразувачи DAC ( Digital-to-Analog Converter) се електронски кола неопходни меѓу аналогниот и дигиталниот дел на мерните уреди и мерните системи. ADC вршат преобразба на влезната аналогна големина, која најчесто е напон во пропорционален бинарен број-код N. Принципот на работата на ADC главно се одвива во три чекори: земање одбироци од аналогниот сигнал, квантизирање на одбироците и нивно кодирање. Постапката земање примероци од аналогниот сигнал најчесто се врши во фиксни (еквидистантни) временски интервали. Интервалот на земање примероци е важен параметар во AD конверзијата и од неа директно зависи квалитетот на конвертираниот сигнал (позачестено земање примероци од сигналот обезбедува поверна конверзија. Од друга страна повисока фреквенција на земање примероци бара посложени системи за дигитално процесирање. На сл. 8.1 даден е приказ на еден аналоген сигнал со амлитудите на примероците кои се предмет на дигитализирање. Минималната фреквенција на земање примероци fs треба да го задоволува условот:

fs≥2fg

каде што fg е највисоката фреквенцијата на аналогниот сигнал Ui. Ui; UK xi

x3

x2 A1 A2 A3 A4 Ai x1 t t1 t2 t3 t4 . . . ti . . . tn

t=1/fs

Сл. 8.1 Дискретизација на аналогна големина на сигнал Ui=f(t) со примероци во еквидистантни интервали

Со квантизирање се врши дигитализирање на амплитудата на примерокот од аналогниот сигнал. Со оваа постапка всушност се врши споредба на влезниот сигнал во однос на дефиниран референтен напон и заокружување на вредноста на најблиското квантизациско ниво. Квантизирањето на аналогниот сигнал соодветно внесува грешки кои поставуваат ограничувања во однос на конечната конверзија на сигналот. Овие грешки се наречени квантизирачки грешки или квантизирачки шум.



Кодирањето претставува постапка на претставување на редниот број на квантизациското ниво во бинарен броен систем. Бројот на битови со кој се претставува еден одбирок уште се нарекува и резолуција на конверторот и истиот е во директна корелација со бројот на квантизирачки нива. На сл. 8.2 даден е шематски блок приказ на AD конвертор.

D0

D1

D2

ADC Ui

Dn

Сл. 8.2 Шематски блок-приказ на ADC

Аналогниот сигнал Ui се конвертира во бинарен број-код N даден со излезите Do, D1...Dn. Каде што Do e најмалку значаен бит (LSB - least significant bit), a Dn e најзначаен бит (MSB - most significant bit). DAC вршат преобразба на влезната дигитална големина (код N) во соодветна аналогна големина, најчесто напон Uо. На сл. 8.3 даден е шематски блок-приказ на DA конвертор. Кодот N кој е предмет на конверзија даден е со влезовите Do, D1...Dn. Излезниот аналоген сигнал е означен со Uo даден со релацијата:

∑=

==n

0iref

iii0 R2DNkUU

DAC Uo

Do

D1

D2

Dn

Сл. 8.3 Шематски блок-приказ на DAC

ЗАДАЧА А: Да се измери вредноста на LSB (least significant bit – најмалку значаен бит)

На влезот од колото (ADC-DAC конвертор) се донесува еднонасочен напон и со помош на потенциометарот се нагодува првата од одозгора LED да не свети, (сите останати светат). Тоа значи дека на излезот е добиена првата најмала можна вредност, која во принцип изнесува околу 20mV, според изразот:



mV20mV5,192V5

2U

U 8nmaxi

LSB ≈=== ,

но поради несовршеноста на елементите во нашиот случајот напонот е 200mV. Сега се мери влезниот напон Ui1.

Потоа со потенциометарот се нагодува втората LED да не свети (останатите светат), и во тој случај повторно се мери вредноста на влезниот напон Ui2. Вредноста на LSB се пресметува според изразот:

1i2iLSB UUU −= .

ЗАДАЧА Б: Грешка при ADC и DAC конверзија

Произволен еднонасочен напон се донесува на влезот од колото Uix и истиот се мери. Потоа, врз основа на индикациите на LED да се одреди бинарниот број и истиот да се претвори во декаден број N. Сега се пресметува излезниот напон на ADC конверторот според изразот:

LSBADC UNU ⋅=

Да се измери излезниот напон од DAC конверторот U0.

Врз основа на измерените резултати да се пресметаат грешките:

1) во однос на излезниот напон на ADC конверторот UADC,

2) во однос на излезниот напон од DAC конверторот U0.

Точен напон во двата случаи се зема влезниот напон Uix.

ЗАДАЧА В: ADC И DAC конверзија при наизменични сигнали

На влезот на колото се донесува наизменичен синусен сигнал од функцискиот генератор со вредност од врв до врв Up-p=5V и фреквенција помеѓу 50 и 150Hz.

На излезот од колото се приклучува осцилоскоп. Да се прецрта добиениот осцилограм.

Потоа на излезот се приклучува нископропусен филтер со можност да се менува капацитивноста (со тоа и долната гранична фреквенција на филтерот). На филтерот се приклучува осцилоскоп. Да се прецртаат добиените осцилограми за две различни капацитивности.


- Макета на ADC-DAC конвертор, - Стабилизиран еднонасочен извор за напојување, - Променлив еднонасочен извор, - Функциски генератор, - Осцилоскоп, - Нископропусен филтер.




МЕРЕЊЕ ЕЛЕКТРИЧНА МОЌНОСТ

Вовед

Во оваа вежба студентот се запознава со методите на мерење на електричната моќност. При еднонасочната струја, моќноста која се троши на потрошувачот PP може да се изрази како производ од напонот на краевите од потрошувачот UP, и струјата која тече низ него, IP, така да со мерење на напонот и струјата се добива моќноста. Најчесто моќноста се мери директно со помош на ватметар. Можно е дополнително да се користат волтметар и амперметар со цел да се изврши корекција на отчитувањата на ватметарот поради сопствените губитоци. При ваквото мерење можни се две врски: со врзување на напонската гранка на ватметарот на страната на потрошувачот (слика 9.1а), и со врзување на напонската гранка на ватметарот на страната на изворот (слика 9.1б). Во случајот на врската како на сликата 9.1.а, за моќноста на потрошувачот и на изворот респективно се добива:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+−=

UW

2P

v

2p

Wp RU

RU

PP

)IWAGWG RR(IPP +⋅+= .

Во случајот на врската како на сликата 9.1.б, за моќноста на потрошувачот и на изворот респективно се добива:

( )IWA2pWp RRIPP +⋅−=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡++=

UW

2G

v

2G

WG RU

RU

PP

Слика 9.1 - Електрични шеми на основните кола за мерење на моќност со ватметар кај

потрошувачите поврзани на наизменичен напон.

Бидејќи често не се познати отпорите на амперметарот и на струјната гранка на ватметарот (RIW), а се температурно променливи поради струјата која тече низ нив, врските кај кои е потребна корекција поради нивната потрошувачка се избегнуваат.



Задача:

1. Да се одреди електричната моќност на приложените потрошувачи (сијалица и решо) според врската од сликата 9.1. Потрошувачот се приклучува на наизменичната мрежа.

Во вежбата се користи електродинамички ватметар кој има струјна и напонска гранка. При

приклучувањето на ватметарот треба да се внимава двете гранки да не се преоптеретат. Исто така треба да се има во предвид дека насоката на отклонувањето на стрелката на ватметарот зависи од насоката на приклучувањето на гранките на ватметарот. Имено, ако се промени редоследот на приклучувањето, ќе се промени и насоката на отклонот на ватметарот. На кутијата од ватметарот е обележен редоследот на приклучување на гранките на ватметарот, затоа пред да преминете на приклучување на ватметарот добро проучете го текстот на неговата кутија. Моќноста која ја мери ватметарот (PW) се добива на тој начин што покажувањето на ватметарот (а) се множи со неговата (CW) константа која зависи од тоа кои струјни, односно напонски подрачја од соодветните гранки се употребени. Вредностите на константата на ватметарот се дадени исто така на неговата кутија.

Слика 9.2 Изглед на предната плоча на електродинамички ватметар

1. Заедничка приклучница од напонската намотка; 2. Место за одлагање на неупотребен струен чеп; 3. Влезна приклучница за струјната намотка; 4. Место за струјните чепови; заедно со “5” и “6” кои ја имаат истата функција служи за

определување на струјното подрачје на ватметарот; кога чеп е поставен во “5” а “4” и “6” се празни тогаш струјното подрачје на ватметарот изнесува 2.5А; кога чеповите се поставени во “4” и “6” а “5” е слободно, тогаш струјното подрачје на ватметарот изнесува 5А;

5. Приклучница за струјната намотка; 6. Место за одлагање на неупотребен струен чеп; 7. Приклучници за напонската намотка; со секоја од нив се определува напонското подрачје

на ватметарот;



8. Мерна скала на ватметарот; 9. Завртка за поставување на стрелката од скалата на нултата положба.


- Електродинамички ватметар - Амперметар - Волтметар - Потрошувачи (сијалица и решо)



ЛАБОРАТОРИСКА ВЕЖБА БР.10

Вовед во LabVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) е графички програмски јазик кој користи блокови наместо текстуални линии за да креира апликација. За разлика од текст базираните програмски јазици, каде што инструкциите го одредуваат редоследот на извршување на операциите, LabVIEW користи програмирање со поток на податоци, каде што потокот на податоци го одредува редоследот на извршување на итерациите.

Во LabVIEW, се гради кориснички интерфејс со користење на група на алатки и објекти. Корисничкиот интерфејс е познат како почетна листа (front panel). Може да се додаде код со користење на графичка претстава на функциите за контрола на front panel.

Labview програмите се наречени виртуелни инструменти (VI), бидејќи извршувањето на операциите е на некој начин симулација на физичките инструменти, како што се осцилоскопите и мултиметрите. Овој програм содржи група на алатки за добивање, анализа, приказ и зачувување на податоците, исто така и алатки за помош доколку се случат некои проблеми при извршувањето на некоја задача.

LabVIEW корисничкиот интерфејс се гради со помош на контролни копчиња и индикатори. Контролни копчиња се: копче(knob), копче за притискање (push button), како и останати влезни уреди. Индикатори со кои графички може да се следи промената на симулираниот сигнал се: графици, LED и останати дисплеи. Откако е изграден корисничкиот интерфејс, се додава код со користење на VI и структури за контрола на објекти од front panel. Блок дијаграмот го содржи овој код.

Креирање на VI од готов шаблон(Template)

Во LabVIEW дијалог прозорецот прикажан на сликата се избира New, градење на нов VI од готов шаблон на блок дијаграми.

New дијалог прозорецот содржи повеќе LabVIEW VI шаблони. Овие шаблони помагаат да се започне креирање на VI за општи мерења и останати задачи. VI шаблонот во својот почетен дизајн ги вклучува функциските блокови, објектите од Front Panel прозорецот неопходни да се започне со градење на општи апликации за мерење. Се избира VI from Template>Tutorial>Generate and Display во Create new листата. Со овој шаблон VI може да се генерира и прикаже сигналот. Front Panel прозорецот (сл.10.2) е корисничкиот интерфејс на VI. Front Panel се гради со користење на контроли и индикатори, што се интерактивни влезни и излезни терминали на VI, соодветно.

Сл.10.1 Labview дијалог прозорец


Основи на мерна техника

Основната структура во Front Panel прозорецот е графикот (може да биде и некој друг дисплеј), на кој графички се следи промената на симулираниот сигнал.

Сл.10.2 Front Panel Забелешка: Ако не е видлив дијалог прозорецот, Front Panel прозорецот може да се прикаже со избирање на наредбата Window>ShowFront Panel.

Покрај Front Panel прозорецот се појавува и блок дијаграмот (сл.10.3). Блок дијаграмот се појавува со бела позадина и вклучува VI како и структури кои ги контролираат објектите во Front Panel прозорецот. Блок дијаграмот го содржи графичкиот изворен код за тоа како VI работи. Објектите од Front Panel – от се појавуваат како икони во блок дијаграмот. Забелешка: Aко блок дијаграмот не е видлив, може да се прикаже со избирање на наредбата Window>Show Block Diagram.

Сл.10.3 Блок дијаграм



Сл.10.4 Палета со контролни функции

Контролите на Front Panel ги симулираат влезните уреди на физичките инструменти и ги подржуваат податоците од блок дијаграмот на VI. Controls палетата со алатки се појавува на екранот ако се кликне со десниот клик врз Front Panel прозорецот или ако се избере наредбата Window>Show Controls Palette. На пример ако се избере Knob

контролното копче се забележува дека со самото поставување на ова копче на Front Panel прозорецот истото се појавува и во блок дијаграмот. Ова контролно копче овозможува контрола на промената на параметрите на влезната големина (на пример амплитудата) на сигналот, но за да може да се користи треба

да се поврзе во блок дијаграмот со оној параметар што треба да се менува(амплитудата).

Во блок дијаграмот (сл.10.3) се појавува иконата Simulate signal. Иконата го претставува симулираниот сигнал (Simulate Signal Express VI). Оваа икона треба да се поврзе со контролното копче

knob. За поврзување на двата објекти се користи алатката за поврзување . Кога ќе се појави оваа алатка, се кликнува на стрелката од каде започнува поврзувањето, а потоа се кликнува на местото каде треба да заврши поврзувањето (во овој случај амлитудата на симулираниот сигнал). Се појавува линија која ги поврзува двата објекти како што е покажано (сл.10.10.а). Исто така другиот крај од симулираниот сигнал се поврзува со графикот на којшто графички се следи промената на амплитудата (сл.10.5.б).

Сл.10.5.а. Поврзување на контролно копче со

параметарот што треба да менува Сл.10.5.б Поврзување на симулираниот сигнал на

график Работата на симулираниот сигнал може да се види во Front Panel прозорецот. За префрлање од блок дијаграмот на Front Panel прозорецот (или обратно) може да се користи кратенката од тастатура Ctrl+E.

Во Front Panel алатникот се избира наредбата Run за да се започне работата на VI. Може да се забележи промената на сигналот на графикот.

Ако се помести курсорот врз контролното копче, се забележува дека курсорот поминува во рака. Со движење на раката се менува вредноста на амлитудата, а таа промена може графички да се следи на графикот.

За да се покаже дека програмата работи, Run копчето ја менува својата форма во црна стрелка, како што е покажано. Додека VI работи не може да се менува ништо, ниту во Front Panel прозорецот ниту во блок дијаграмот.

Се стопира работата на VI.



Забелешка: Иако копчето за прекинување на извршувањето на работата (Abort Execution) изгледа како копче за стопирање на извршувањето, не секогаш правилно го затвора VI. Затоа најдобро е да не се користи, освен кога е неопходно.

Палетата со контролни функции служи за контрола на промените на влезните параметри. За да се направат промени во појавувањето на контролното копче на Front Panel се кликнува со десниот клик (или double-click) врз копчето (во нашиот пример knob) и се избира Properties дијалог прозорецот.

Во Scale таб контролата се дефинира опсегот во кој може да се менуваат вредностите на амплитудата.

Сл.10.6. Дијалог прозорец со карактеристиките на контролното копче

Express VI е компонента на блок дијаграмот која може да се конфигурира за извршување на општи задачи при мерењата. Иконата Simulate Signal го симулира сигналот кој е базиран на конфигурацијата што самите ја дефинираме. Сигналот кој се симулира под default има синусна форма, но според потребите оваа бранова форма на сигналот може да се промени во триаголна, правоаголна, итн. Со десниот клик врз блокот Simulate signal се избира опцијата Properties од краткото мени за да се прикаже дијалог прозорецот за конфигурирање на симулираниот сигнал (сл.10.7).



Сл.10.7 Дијалог прозорец за конфигурирање на симулираниот сигнал Во блок дијаграмот од претходната слика (сл.10.3) може да се додадаваат нови блокови за истовремено следење на два или повеќе симулирани сигнали. За да може да се додаде новиот блок, најпрвин се брише врската на Simulate Signal блокот со графикот и на негово место се додава новиот блок. Најпрвин се селектира врската, а потоа се брише со delete копчето од тастатура.

Новиот функциски блок во симулацијата се додава со кликнување на десниот клик врз белиот простор во блок дијаграмот или со избирање на наредбата Window>Show Functions Palette, со што се појавува палетата со функции (сл.10.8). Исто како и кај контролните функции, и кај палетата со функции, со секое движење на глувчето врз палетата се појавува името на таа подпалета. Ако не се знае точно кој функциски блок да се постави, може да се користи Context Help прозорецот. Прозорецот ги прикажува основните информации за LabVIEW објектите кога се поместува курсорот врз секој од објектите. Објектите за кои може да се користи Context Help информацијата се VI, структури, палети и дијалог прозорците. Ако прозорецот не е видлив се избира наредбата Help>Show Context Help или едноставно се користи кратенката Ctrl+H.

Сл.10.8 Палета со функции

Ако се избере истиот блок (Simulate Signal), се поставува во блок дијаграмот (едноставно со

клик) помеѓу првиот симулиран сигнал и графикот. Веднаш се отвора дијалог прозрецот за конфигурирање на параметрите на вториот симулиран сигнал (како на сл.10.7). При поврзувањето треба да се внимава најпрвин да се појави алатката за поврзување, дури потоа се оформува врската.



На сликата лево е прикажано како правилно треба да изгледа линијата за поврзување.

Испрекинатата линија со црвен X знак во средината, е ознака за неправилно поврзување. Ова е т.н скршена врска.

Друг знак дека е направена грешка при поврзувањето е Run копчето, чија форма е прикажана како преполовена стрелка, со што се покажува дека програмата неможе да се стартува. Може да се кликне на Run копчето, за да се прикаже на кое место се наоѓа направената грешка. Притоа се појавува Error list прозорецот со сите направени грешки и детаљите за нивното појавување. Врската се брише со Delete копчето од тастатура.

Сл.10.9 Блок дијаграм на два симулирани сигнали

Служи за спојување на два или повеќе сигнали во единствен излез (Merge Signals). Оваа функција се појавува во блок дијаграмот автоматски, кога се поврзува излезот на сигналот со гранката на врзување на другиот сигнал.

Служи за делење на два или повеќе сигнали (Split Signals).

Сега можат да се според двата сигнали, првиот генериран со Simulate Signal Express VI и

модифицираниот сигнал (траголна бранова форма) на истиот график, со користење на функцијата за спојување на сигналите (Merge Signals).

Пред да се продолжи со работата, најдобро е да се зачува дотогаш завршената работа.

Наредба за зачувување на VI фајлот е File>Save од каде што се избира локацијата каде ќе се зачува фајлот и се дефинира името. Екстензијата со која се зачувуваат фајловите во LabVIEW е .vi. На сликата подолу може да се забележи името во насловната линија (vezba_1.vi).



Сл.10.10 Графички приказ на двата симулирани сигнали Графикот ги прикажува двата сигнали. За да се означи кој сигнал е оригиналниот, а кој

модифицираниот се врши прилагодување (Customize) на Front Panel прозорецот. Се кликнува со десниот клик врз графикот и се избира од краткото мени наредбата Properties.

За да се следи промената на секоја точка од графикот побавно, може да се додаде време на

доцнење на блок дијаграмот.

На блок дијаграмот се избира Time Delay Express VI од Execution Control палетата и се сместува внатре во условната рамка. Потоа во Time Delay текст рамката се запишува вредноста на времето на

доцнење во секунди. Ова време специфицира колку брзо рамката да ја извршува функцијата.

Ако се дефинира време на доцнење од 0,25 секунди, тоа значи дека рамката ја извршува итерацијата само еднаш за секоја четвртина од секундата. Добивање на податоци и комуникација со инструментот

Овој дел се однесува на приказ на податоци и комуникација со инструментот. Во овој случај се користи DAQ Assistant Express VI, којшто всушност претставува графички интерфејс за конфигурирање на задачите и каналите при мерењето. DAQ уредот претставува уред за добивање и генерирање на податоци кој што може да содржи повеќе канали и уреди за конверзија. DAQ уредите содржат PCMCIA картички, DAQPad уреди, којшто се поврзуваат на компјутер - USB или 1394 порта. За да може да се направат одделни вежби со оваа проблематика потребно е да се инсталираат NI-DAQmx и соодветно подржан NI-DAQmx уред.



Се избира DAQ Assistant Express VI прикажан лево на сликата, од Input палетата и се поставува во блок дијаграмот. Се појавува Create New дијалог прозорецот. Од тука се избира Analog Input копчето за да се прикажат опциите од Analog Input дијалог прозорецот.

Се избира Voltage за да се креира нова задача за аналогниот напонски влез. Дијалог прозорецот ја прикажува листата на канали, бројот на излистани канали зависи од бројот на можни канали што ги имаме на DAQ уредот. Во My Physical Channels листата се избираат физичките канали на којшто е поврзан сигналот, како што е ai0 (нултиот канал). DAQ Assistant отвара нов прозорец кој ги прикажува опциите за конфигурирање на каналот што е избран за да се заврши бараната задача(во нашиот случај ai0). На долната слика може да се види на кои краеви од плочката се приклучуваат позитивниот и негативниот крај на овој канал(68 пин е +, 67 е -). Може да се дефинираат и по повеќе канали оддеднаш, во конкретниот пример со полната линија е прикажан нултиот, а со испрекинатата првиот напонски канал.

Сл. 10.11 DAQ дијалог прозорец



Задача А: Испитување на DC и AC параметри на реален сигнал Целта на оваа вежба е да се измерат и прикажат средната (mean), ефективната (RMS) и вредноста од врв до врв (PK-PK) на реален сигнал. За овој пример се поврзува функциски генератор на аналогниот влез 0, сетиран за синусоидален сигнал со максимална амплитуда од 5V и промена на фреквенцијата од 0 до 1kHz. Блок дијаграмот за овој пример ќе изгледа како на сликата 10.12:

Сл. 10.12 Блок дијаграм DAQ Assistant блокот е конфигуриран за влезниот нулти канал со опсег на вредности [-5, 5]. Брзината на земање на примероци е 1000, а бројот на примероци што треба да се прочитаат е 500. За да може да се следат промените на средната, ефективната и вредноста од врв до врв на графикот додадени се контроли за секоја од нив. Исто така се додава блок за времето на доцнење, каде што конфигурираното време на доцнење е сетирано на 0,4 секунди. Да се менуваат фреквенцијата, типот на сигналот (квадратен, триаголен) од функцискиот генератор и да се видат на графикот (сл.10.13) промените што настануваат.



Сл. 10.13 Front panel Задача Б: Да се повтори истата вежба, но наместо сигналот да се носи од функцискиот генератор се користи симулиран сигнал (Simulate Signal) на кој што повторно се испитуваат средната, ефективната и вредноста од врв до врв на реален сигнал. На влезот се приклучуваат контролни копчиња за регулирање на амплитудата, фреквенцијата и оффсетот. Со промена на секој од овие параметри се следи промената на напоните (RMS, Позитивниот и негативниот Peak). За различни типови на сигнали (правоаголен, триаголен) колкави се грешките? Графичкиот приказ за тоа како ќе изгледа симулацијата на сигналот е прикажан подолу. Да се утврди дали навистина волтметарот што ја мери ефективната вредност работи како “RMS ” уред (уред за ефективна вредност).

Сл.10.14 Front Panel


УПАТСТВО ЗА ЛАБОРАТОРИСКИ...

Documents