Úvod Elektrotechnická měření ESP Konstrukce Teorie Kontakt

4 - Můstkové měření R,C a L

MĚŘENÍ ODPORŮ WHEATSTONOVÝM MŮSTKEM

ZADÁNÍ ÚLOHY:

Univerzálním měčícím přístojem ICOMET změřte odpor pěti rezistorů jednotlivě a pak se spojení sériovém, paralelním a sérioparalelním. Naměřené hodnoty při sériovém, paralelním a sérioparalelním zapojení zkontrolujte výpočtem.

SEZNAM POUŽITÝCH PŘÍSTROJŮ:

  1. Univerzální měřící přístroj ICOMET
  2. Stabilizovaný zdroj
  3. 5 rezistorů 

TEORETICKÝ ROZBOR:

Univerzální měřící přístroj ICOMET je založen na principu Wheatstonova můstku. Můstek tvoří čtyři rezisotry spojené za sebou do uzavřeného čtverce. V jedné úhlopříčce je zapojen galvanometr, ve druhé zdroj stejnosměrného proudu. Při měření se můstek vyvažuje změnou známých odporů R2, R3, R4 tak, aby galvanometrem neprotékal žádný proud. Aby galvanometrem netekl proud, musí platit:

U1=U3

U2=U4


a také platí:
I1=I2
I3=I4

 Wheatstonův můstek

Dosazením za napětí z Ohmova zákona bude:

I1.R1=I3.R3

I2.R2=I4.R4

Po dosazení do těchto rovnic za I2=I1 a I4=I3 dostaneme:

I1.R1=I3.R3

I1.R2=I3.R4

Po matematické upravě získáme:

R1.R4=R2.R3

Z toho neznámý odpor:

\(R_X=R_1=\frac{R_2 \cdot R_3}{R_4} \; \; (\mathrm{\Omega} )\)

Můstek lze vyvážit buď změnou odporu R2 nebo poměřem R3/R4. I ICOMETu se můstek vyvažuje hrubě změnou odporu R2 (přepínačem) a jemně (plynule) změnou poměru \(\frac{R_3}{R_4}\) (potenciometrem).

SCHÉMA ZAPOJENÍ:

Schéma

POSTUP MĚŘENÍ:

Po připojení neznámého rezistoru na svorky ICOMETu přepneme levý přepínač do polohy označené R =. Na pravém přepínači nastavíme  největší hodnotu (rozsah) a otočnou stupnici pootočíme do střední polohy (60. dílek pod rysku). Pak krátce stiskneme tlačítko a jestliže ručička galvanometru jde doleva, zmenšíme rozsah a opět krátce stiskneme tlačítko. To opakujeme až se ručička vychýlí doprava nebo jde pomalu doleva a můstek doladíme na nulovou výchylku otáčením stupnice. Do tabulky zapíšeme rozsah (R2)a počet dílků na stupnici (\(\frac{R_3}{R_4}\)). Pro sériové, paralelní a sérioparalelní zapojení kromě měření provedeme matematickývýpočet výsledného odporu. Měření zhodnotíme.

 TABULKA NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH HODNOT:

Rezistor α k R Poznámky
(zapojení) (d) (Ω/d) (Ω)  
R1 33,5 100 3350  
R2 51 100 5100  
R3 80 100 8000  
R4 98,5 100 9850  
R5 18 1000 18000  
RSN 45 1000 45000 Rsv = 44300 Ω
RPN 13 100 1300 RPV = 1287,6 Ω
RSPN 83,8 100 8380 RSPV = 8394,6 Ω

ZÁVĚR:

Po srovnání výpočtů a měření usuzuji, že měřením s ICOMETem patří mezi ty přesnější. Chyba je způsobena především odečítáním hodnoty z přístroje.

 

 

MĚŘENÍ KAPACITY NULOVOU METODOU

ZADÁNÍ:

Změřte kapacitu několika kondenzátorů nulovou metodou. Výsledkou kapacitu srovnejte s údaji na měřených součástkých a určete relativní bychu kapacity kondenzátoru.

SEZNAM POUŽITÝCH PŘÍSTORJŮ:

  1. TM393 
  2. Sada kondenzátorů

TEORETICKÝ ROZBOR:

Přesnější měření reálných a imaginárních složek impedancí lze uskutečnit nulovými můstkovými metodami. Měřecí můstky, jejichž větve mohou být z různých kombinací rezistorů,kondenzátorů, indukčních cívek i se vzájemnou magnetickou vazbou, napájeny střídavým proudem nazýváme střídavé můstky.

Měření nulovou metodou lze použít jako kontrolu daných součástek. Každá součástka (v našem případě kondenzátor) je označen číslem (popřípadě barevným kódem), který udává velikost kapacity. Tato hodnota se vyrábí s určitou přesností. Měřením kapacity a srovnáním údaje na součástce je možno ověřit, zda je součástka vyrobena v daném rozmezí přesnosti.

Ověřte, zda tomu opravdu tak je, případně zdůvodněte, proč byda je větší než uvedená na kondenzátoru.

RLC můstek TM393 je univerzální dílenský měřič elektrického odporu, kapacity a indukčnosti, při měření kondenzátorů se jedná o můstek Wienův.

SCHÉMA ZAPOJENÍ:

Schéma

POSTUP MĚŘENÍ:

  1. Obvod zapojíme podle schématu.
  2. Zapneme TM 393 povytažením knoflíku citlivosti, ale před spuštěním tento regulátor vytočíme co nejvíce vlevo na nejmenší citlivost.
  3. Po nažhavení přemneme spínač do polohy ~.
  4. Přepínač rozsah přemneme na předpokládaný rozsah (nebo postupujeme stejně jako u ICOMETu).
  5. Regulátorem citlivosti nastavíme tak, aby ručička byla zhruba v polovině pravé starny stupnice.
  6. Na otočné stupnici hledáme takocou hodnotu, aby výchylka ručičky na stupnici byla minimální (nejlépe nulová) i při vytočení regulátoru citlivosti na maximalní hodnotu.
  7. Odečteme naměřenou kapacitu a zapíčeme do tabulky.
  8. Vypočítáme procentní chybu kapacity. \(\delta=\frac{C_X-C}{C}\cdot100 \;\; (\% )\)

TABULKA NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH HODNOT:

Kapacita kondenzátoru (uvedena na kondenzátoru)
(nF)

Kapacita kondenzátoru (naměřená)
(nF)
Relativní chyba
(%)
0,2 0,23 15
10 10,7 7
50 55 10
100 140 40
500 530 6

ZÁVĚR:

Většina hodnot se vlezla do tolerance stanovené výrobcem, ale některé hodnoty ne. Je to způsobeno zaprvé tím, že sám měřič má vlastní chybu, za druhé chybou odečítání. Lze říct, že přístroj bohatě vyhoví dílenskému použití a méně přesnému měření laboratornímu. 

"Ukázka měření":

 


Přidal Vojtěch Šotola. Naposledy upravil Vojtěch Šotola dne 2019-02-01 19:45:10.