Elektrotechnická měření - 3. ročník

Transkript

1 Protokol SADA DUM Číslo sady DUM: Název sady DUM: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník Název a adresa školy: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910, Hronov Registrační číslo projektu: Číslo a název šablony: Obor vzdělávání: Tématická oblast ŠVP: Předmět a ročník: Autor: CZ.1.07/1.5.00/ III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT elektrotechnika Elektrotechnická měření Elektrotechnická měření - 3. ročník Ing. Luděk Valtar Použitá literatura: M. Fiala, M. Vrožina, J. Hercik - Elektrotechnická měření I J. Kraemer, J. Nývlt - Elektrotechnická měření II, vlastní přípravy Datum vytvoření: Anotace Využití ve výuce Žáci si ověřují znalosti nabyté v hodinách teoretické výuky předmětu Elektrotechnická měření. Plní úkoly dle počátečního zadání, samostatně provádějí zapojování obvodů, měření elektrických i dalších veličin podle pokynů v protokolu. Po vypracování slouží protokol jako pomůcka k přípravě na maturitní zkoušku. Sada je využívána při hodinách praktického měření v laboratoři. Žáci používají materiály k samostatné práci, kdy do protokolů zaznamenávají naměřené hodnoty, provádějí výpočty a zakreslují naměřené závislosti. Z uvedených záznamů si vytvoří vlastní závěr. Vytvořeno v rámci projektu OP VK zavedení nové oblasti podpory 1.5 s názvem Zlepšení podmínek pro vzdělávání na středních školách. Stránka 1 z 1

2 VY_32_INOVACE_EL_8_01 Digitální učební materiál Měření na stabilizátoru napětí Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_01 Anotace: Měření zatěžovací charakteristiky a závislosti výstupního napětí na napětí vstupním integrovaného stabilizátoru napětí řady 78XX Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

3 VY_32_INOVACE_EL_8_01 Úkol Proměřte a graficky znázorněte zatěžovací charakteristiku stabilizátoru řady 78XX při rozdílu mezi vstupním a výstupním napětí U = U 1 U 2 = 3 V. Určete vnitřní odpor stabilizátoru R i. Proměřte a graficky znázorněte závislost výstupního napětí na napětí vstupním: U 2 = f(u 1 ), pro odebíraný proud I = 0,1 A. Určete minimální napětí U 1min, které je potřebné pro správnou funkci stabilizátoru a spočtete ztrátový výkon stabilizátoru při odebíraném proudu I = 1 A. Schéma zapojení Použité přístroje Voltmetr digitální, rozsah 20 V Voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 2 A Reostat posuvný 100 Ω / 6,3 A Laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0-30 V / 2 A Postup Zatěžovací charakteristika je závislost výstupního napětí stabilizátoru na odebíraném proudu U 2 = f(i) při stálém vstupním napětí U 1. Čím kvalitnější je stabilizátor, tím méně klesá výstupní napětí s odebíraným proudem. Tím je také menší vnitřní odpor stabilizátoru, který lze určit jako podíl změny výstupního napětí ku změně odebíraného proudu R i = U 2 I. Ze

4 VY_32_INOVACE_EL_8_01 závislosti výstupního napětí U 2 na napětí vstupním U 1 lze určit minimální vstupní napětí U 1min, při kterém je stabilizátor schopen správně fungovat. Čím je rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím U = U 1 U 2 menší, tím menší výkon se na stabilizátoru mění v teplo (a tím větší je jeho účinnost). Pokud je však rozdíl napětí U příliš malý, nemá stabilizátor dostatečnou rezervu pro regulaci výstupního napětí a to se projeví větším poklesem výstupního napětí při zvýšení odebíraného proudu (vzroste také jeho vnitřní odpor R i ). Volíme tedy kompromis mezi velikostí U a R i, nebo nastavíme U tak velké, aby zůstal zachován činitel stabilizace. Musíme ale ověřit, zda nebude docházet k přehřívání stabilizátoru (případně zajistit jeho lepší chlazení; např. ofukováním chladiče ventilátorem nebo zvětšením jeho plochy). Při zapojování obvodu důsledně dodržujeme rozdělení svorek na proudové a napěťové. Napěťové svorky musí být blíže místu, kde měříme napětí. Je to proto, aby se neprojevil úbytek napětí na přechodovém odporu proudových svorek. Po zapojení celého obvodu odpojíme zatěžovací reostat a nastavíme rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím U = U 1 U 2 = 3 V. Hodnotu U 2 zapíšeme do tabulky pro I = 0 A. Potom nastavíme maximální odpor reostatu. Po jeho připojení jezdcem postupně (asi v deseti krocích) zvyšujeme odebíraný proud až do maximální hodnoty I = 1 A. Hodnoty napětí i proudu zapisujeme do tabulky. Během celého měření udržujeme U = 3 V. Nyní můžeme přikročit k měření závislosti U 2 = f (U 1 ). Reostatem nastavíme odebíraný proud na I = 0,1 A. Do tabulky zapíšeme změřené U 1 a U 2. Vstupní napětí U 1 postupně snižujeme a zapisujeme jej spolu s U 2 do tabulky. Stále udržujeme odebíraný proud I = 0,1 A. Při snižování vstupního napětí postupujeme tak, abychom získali dostatečné množství naměřených hodnot v oblasti zlomu závislosti U 2 = f (U 1 ). Po ukončení měření vypočteme požadované hodnoty a graficky znázorníme naměřené závislosti. Tabulka hodnot Číslo měření U = 3 V U 2 /V I /ma Číslo měření I = 0,1 A U 1 /V U 2 /V

5 VY_32_INOVACE_EL_8_01 Výpočty R i = U 2 I = = P = U. I = = Grafy

6 Závěr VY_32_INOVACE_EL_8_01

7 VY_32_INOVACE_EL_8_02 Digitální učební materiál Měření převodní charakteristiky hradla NAND Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_02 Anotace: Měření statické převodní charakteristiky hradla NAND typu TTL Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

8 VY_32_INOVACE_EL_8_02 Úkol Proměřte a graficky znázorněte převodní charakteristiku hradla NAND logického obvodu TTL řady Schéma zapojení Použité přístroje Voltmetr digitální, rozsahy 2 a 20 V Voltmetr digitální, rozsahy 2 a 20 V Reostat posuvný 1,2 kω / 630 ma Přípravek pro zapojování a měření logických IO Postup Převodní charakteristika hradla TTL je závislost jeho výstupního napětí U 2 na napětí vstupním U 1. Výstup je přitom připojen přes odpor R k napájecímu napětí IO. Charakteristiku měříme pro každý vstup hradla samostatně, neměřený vstup je připojen k napájecímu napětí. Měřený obvod zasuneme do patice přípravku a propojovacími vodiči jej zapojíme podle obrázku. Jezdec reostatu přesuneme do krajní polohy tak, aby napětí na něm bylo 0 V. Zapneme napájecí napětí pro IO a odečteme napětí U 1 a U 2. Protože hradlo nyní pracuje jako invertor, bude při nízkém vstupním napětí U 1 na jeho výstupu napětí U 2 blízké napětí napájecímu (5 V). Naměřené hodnoty zapíšeme do tabulky. Vstupní napětí zvýšíme nastavením jezdce reostatu a opět obě hodnoty napětí zapíšeme. Takto postupujeme až do

9 VY_32_INOVACE_EL_8_02 dosažení U 1 = U CC. Pokud se při malých změnách vstupního napětí mění výstupní napětí značně, musíme vstupní napětí zvyšovat pomalu, abychom dostatečně přesně vystihli závislost U 2 = f (U 1 ). Naměřené hodnoty vyneseme do grafu. Celý postup opakujeme pro druhý vstup hradla. Tabulka hodnot Graf Číslo měření Vstup 1 U 1 /V U 2 /V Číslo měření Vstup 2 U 1 /V U 2 /V

10 Závěr VY_32_INOVACE_EL_8_02

11 VY_32_INOVACE_EL_8_03 Digitální učební materiál Zobrazení převodní charakteristiky hradla NAND Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_03 Anotace: Zobrazení převodní charakteristiky hradla NAND typu TTL Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

12 VY_32_INOVACE_EL_8_03 Úkol Zobrazte a zakreslete převodní charakteristiku hradla NAND logického obvodu TTL řady V grafu vyznačte rozsah dovolených napěťových úrovní. Určete, zda výstupní napětí měřeného obvodu pro logické úrovně 0 a 1 odpovídají katalogovým hodnotám. Schéma zapojení Použité přístroje Nízkofrekvenční generátor Osciloskop Přípravek pro zapojování a měření logických IO Postup Převodní charakteristika hradla TTL je závislost jeho výstupního napětí U 2 na napětí vstupním U 1. Výstup je přitom připojen přes odpor R k napájecímu napětí IO. Charakteristiku zobrazujeme na stínítku osciloskopu, ze kterého odečteme požadované hodnoty napětí. Tyto hodnoty nelze zjistit tak přesně, jako při měření voltmetrem. Celá převodní charakteristika se však zobrazí najednou, což je velice rychlé a přehledné. Nejprve přepneme osciloskop do režimu se zapnutou časovou základnou a na jeho vstup X přivedeme výstupní napětí U 1 z generátoru. Nastavíme pilový průběh signálu,

13 VY_32_INOVACE_EL_8_03 kmitočet několik stovek Hz, minimální hodnotu výstupního napětí 0 V a maximální hodnotu 5 V. Pak generátor vypneme. Nyní měřený obvod zasuneme do patice přípravku a propojovacími vodiči jej zapojíme podle obrázku. Výstupní napětí U 2 připojíme na vstup Y osciloskopu. Ten přepneme do režimu XY a citlivost obou vstupů nastavíme na 1 V/d. Zapneme generátor a napájecí napětí pro IO. Na stínítku osciloskopu pozorujeme převodní charakteristiku, kterou překreslíme. V grafu vyznačíme rozsah dovolených napěťových úrovní. Posoudíme, zda odpovídají katalogovým údajům. Protože hradlo v použitém zapojení plní funkci invertoru, musí úroveň výstupního napětí odpovídat log. 1 při maximálním napětí na vstupu pro log. 0. Naopak při minimálním vstupním napětí pro log. 1 musí úroveň výstupního napětí odpovídat log. 0. Tabulka hodnot Graf Katalogové údaje Vstup log. 0 max. 0,8 V log. 1 min. 2,0 V Výstup log. 0 max. 0,4 V log. 1 min. 2,4 V

14 Závěr VY_32_INOVACE_EL_8_03

15 VY_32_INOVACE_EL_8_04 Digitální učební materiál Měření na stejnosměrném motoru Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_04 Anotace: Měření závislosti otáček stejnosměrného motoru na svorkovém napětí a na budicím proudu Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: J. Kraemer, J. Nývlt Elektrotechnická měření II, vlastní příprava

16 VY_32_INOVACE_EL_8_04 Úkol Proměřte a graficky znázorněte závislost otáček nezatíženého stejnosměrného motoru na svorkovém napětí n = f (U S ) pro alespoň tři různé budicí proudy I B. Schéma zapojení Použité přístroje Voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 2 A 2x laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0-30 V / 2 A Bezdotykový digitální otáčkoměr Postup Otáčky stejnosměrného motoru nejčastěji řídíme buď velikostí svorkového napětí U S nebo změnou budicího proudu I B. Otáčky jsou úměrné n ~ U S Φ, kde U S je svorkové napětí (na kotvě) a Φ je magnetický tok. Můžeme je řídit od nuly až do jmenovitých otáček zvyšováním svorkového napětí. Také je lze zvyšovat až jmenovitých otáček snižováním magnetického toku ten je úměrný budicímu proudu I B. Otáčky snímáme bezdotykovým otáčkoměrem. Po zapojení obvodu motor nejprve nabudíme (nastavíme jmenovitou hodnotu budicího proudu I B ). Pak postupně zvyšujeme svorkové napětí a pozorujeme, jak se zvyšují otáčky motoru. Budicí proud nastavíme na první hodnotu I B1 a nastavíme takové svorkové napětí, aby nebyly překročeny jmenovité otáčky motoru. Svorkové napětí pak v krocích snižujeme až do zastavení motoru a zapisujeme jeho hodnotu společně s odpovídajícími otáčkami do tabulky. Budicí proud přitom udržujeme na nastavené hodnotě I B1. Celý postup opakujeme pro druhou a třetí hodnotu budicího proudu I B2 a I B3. Po ukončení měření vyneseme hodnoty do grafu n = f (U S ), kde proud I B je parametrem.

17 VY_32_INOVACE_EL_8_04 Tabulka hodnot Číslo měření I B1 = A U S /V n /min -1 Číslo měření I B2 = A U S /V n /min -1 Číslo měření I B3 = A U S /V n /min -1 Graf Závěr

18 VY_32_INOVACE_EL_8_05 Digitální učební materiál Měření na termistoru Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_05 Anotace: Měření teplotní závislosti odporu termistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

19 VY_32_INOVACE_EL_8_05 Úkol Určete teplotní závislost odporu termistoru (NTC) v rozsahu teplot υ = 0 C až 100 C. Závislost znázorněte graficky. Určete konstanty R 0 a B ze vztahu R(T) = R 0 exp(b/t). Schéma zapojení Použité přístroje Digitální ohmmetr Digitální teploměr Temperovaná lázeň Postup Elektrický odpor termistoru NTC se s rostoucí teplotou nelineárně snižuje. Tato závislost je exponenciální a lze ji vyjádřit vztahem R(T) = R 0 exp(b/t), kde T je termodynamická teplota, R(T) je odpor termistoru při této teplotě a R 0, B jsou konstanty. Při měření ponoříme součástku do temperované lázně. Je třeba použít kapalinu s nízkou elektrickou vodivostí (např. destilovaná voda nebo olej). Dále je potřebné zajistit dostatečné promíchávání lázně, aby teplota byla ve všech místech lázně stejná. Měření zahájíme při nejnižší teplotě lázně vodu můžeme předem nechat zchladit v chladničce. Měření je zdlouhavé, protože musíme dbát na to, abychom nechali při každé měřené teplotě dostatek času na vyrovnání teploty lázně a termistoru. Asi po dvou minutách odečteme údaje z teploměru a ohmmetru a zapíšeme je do tabulky. Lázeň ohřejeme asi o 5 C až 10 C a postup opakujeme až do dosažení nejvyšší stanovené teploty. Z první a poslední dvojice získaných hodnot T-R vypočteme konstanty R 0 a B. Hodnoty zpracujeme graficky.

20 VY_32_INOVACE_EL_8_05 Tabulka hodnot Výpočty ČM υ/ C T/K R/Ω T = υ + 273,15 K = + 273,15 K = K Ze vztahu R(T) = R 0 exp(b/t) vyjádříme: B = T 1 T 10 T 10 -T 1 ln R 1 R 10 = K. K K - K ln Ω Ω = K v Ω. Do vztahu pro výpočet R 0 dosazujeme číselné hodnoty teplot a odporů, výsledek vyjde R 0 = exp T 1lnR 1 - T 10 lnr 10 T 1 -T 10 = exp ln - ln - = Ω R(T) = R 0 exp(b/t) = Ω. exp( K/ T)

21 VY_32_INOVACE_EL_8_05 Graf Závěr

22 VY_32_INOVACE_EL_8_06 Digitální učební materiál Měření na termočlánku Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_06 Anotace: Určení materiálu elektrody termočlánku Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: P. Nemec Elektrické měření II-A, vlastní příprava

23 VY_32_INOVACE_EL_8_06 Úkol Změřte napětí na termočlánku s měděnou elektrodou a určete materiál druhé elektrody. Schéma zapojení Použité přístroje Digitální voltmetr Digitální teploměr Temperovaná lázeň Postup Termočlánek je sestaven ze dvou různých materiálů ve tvaru drátů (nejčastěji kovů), které jsou na jednom konci spojeny. Pokud je tento spoj umístěn v prostředí s teplotou υ 1 a volné konce mají teplotu υ 2, objeví se mezi volnými konci napětí U υ. Toto napětí je přímo úměrné rozdílu teplot υ = (υ 1 -υ 2 ) a závisí také na použitých materiálech. Lze psát U υ = ((k 1 -k 2 )(υ 1 -υ 2 ))/100, kde k 1 a k 2 jsou termoelektrická napětí daného materiálu vůči platině pro teplotní rozdíl 100 K. Tato napětí se při rozdílu teplot 100 K pohybují v řádu milivoltů, proto je třeba měření provádět při co největším rozdílu teplot, aby bylo měřené napětí co nejvyšší. Pokud známe obě teploty υ 1 a υ 2 a materiál jedné z elektrod, lze ze změřeného napětí U υ určit materiál druhé elektrody. Pro k 2 platí: k 2 = k U υ /(υ 1 - υ 2 ). Termočlánek vložíme temperované lázně a jeho volné konce umístíme do kádinky se směsí ledu a vody. Potom vodu v lázni zahřejeme na co nejvyšší teplotu a změříme napětí U υ. Současně změříme obě teploty υ 1 a υ 2. Ve fyzikálních tabulkách nalezneme hodnotu termoelektrického napětí pro měď k 1 a po dosazení do výše uvedeného vztahu vypočteme k 2. Tuto hodnotu nakonec porovnáme s termoelektrickými napětími známých materiálů v tabulkách a určíme hledaný materiál druhé elektrody termočlánku.

24 VY_32_INOVACE_EL_8_06 Tabulka hodnot U υ /mv υ 1 / C υ 2 / C k 1 /mv.(100 C) -1 Výpočty k 2 = k U υ /(υ 1 - υ 2 ) = = mv.(100 C) mv/( C - C ) = mv.(100 C) -1 Závěr

25 VY_32_INOVACE_EL_8_07 Digitální učební materiál Kružnicový diagram Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_07 Anotace: Sestrojení kružnicového diagramu pro asynchronní motor Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: Vlastní příprava

26 VY_32_INOVACE_EL_8_07 Úkol Pro měřený asynchronní motor sestrojte podle uvedeného postupu kružnicový diagram. Postup 1. Na milimetrový papír zakreslíme kruhový oblouk o s poloměrem 100 mm se středem v počátku Na svislou osu vyneseme cosφ 10 a cosφ 1k v měřítku cosφ=1 = 100 mm. Body vedeme rovnoběžky s osou x. Jejich průsečíky s obloukem o označíme F 0 a F k. 3. Na spojnici 0F 0 naneseme proud naprázdno I 10, koncový bod označíme A. Podobně na spojnici 0F k naneseme proud nakrátko I 1k, koncový bod označíme B. 4. Bodem A vedeme kolmici na úsečku 0A. Průsečík kolmice s úsečkou 0B označíme C. Středem úsečky AC (bod D) vedeme rovnoběžku s osou x. Průsečík rovnoběžky s osou AB je středem hledané kružnice k. Čtení charakteristických hodnot Proud koncové body vektorů proudu leží na kružnici k. Vektor proudu získáme spojením bodu na kružnici s počátkem 0. Účiník a fázový posun průsečíkem vektoru proudu I s obloukem o vedeme rovnoběžku s osou x, její průsečík se svislou osou vymezí hodnotu účiníku cosφ. Výkon přímka výkonu prochází body A a B. Výkon odpovídá úsečce vedené z libovolného bodu kružnice k přímce výkonu. Příkon odpovídá úsečce z pracovního bodu kolmo k ose x. Moment z bodu B vedeme kolmici k ose x. Průsečík označíme bodem E. Úsečku BE rozdělíme v poměru k odporům vinutí fáze rotoru R 2 a statoru R 1. BG:GE = R 2 :R 1 Spojnice bodu G s bodem A je přímka momentu. Při odečítání momentu vedeme z koncového bodu proudu rovnoběžku s tečnou v bodě A. Moment odpovídá úsečce na této rovnoběžce omezené koncovým bodem vektoru proudu a přímkou momentu. Skluz stupnice skluzu je rovnoběžka s přímkou momentu AG. Kreslí se v libovolné vzdálenosti. Je to úsečka omezená tečnou v bodě A a prodlouženou přímkou výkonu. Odečítání ze stupnice skluzu provádíme tak, že z bodu A vedeme přímku koncovým bodem vektoru proudu. Tato přímka protne stupnici skluzu a vzdálenost tohoto průsečíku od počátku stupnice je uvažovaný skluz.

27 VY_32_INOVACE_EL_8_07

28 VY_32_INOVACE_EL_8_08 Digitální učební materiál Odporový snímač teploty Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_08 Anotace: Měření teplotní závislosti odporu termistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

29 VY_32_INOVACE_EL_8_08 Úkol Určete teplotní součinitel odporu platinového snímače teploty. Výsledek porovnejte s tabulkovou hodnotou. Schéma zapojení Použité přístroje Digitální ohmmetr Digitální teploměr Temperovaná lázeň Postup Teplotní závislost elektrického odporu platinového snímače je pro určitý rozsah teplot lineární. Lze vyjádřit vztahem R υ = R 0 [1 + α (υ-υ 0 )], kde R υ je odpor snímače při teplotě υ, R 0 je odpor snímače při teplotě υ 0 = 0 C (100Ω) a α je teplotní součinitel odporu. Pro určení teplotního součinitele potřebujeme změřit odpor platinového snímače při dvou teplotách, které jsou od sebe dostatečně vzdáleny. V praxi použijeme vodní lázeň, pro co nejnižší první teplotu můžeme do vody vhodit několik kostek ledu. Druhé měření provedeme při teplotě varu vody. V obou případech odečteme odpor snímače až po chvíli, kdy dojde k vyrovnání teploty vody a snímače. Teplotní součinitel odporu pak určíme ze vztahu α = je odpor snímače při teplotě υ 1 a R υ2 je odpor snímače při teplotě υ 2. R υ2 - R υ1 R 0 (υ 2 - υ 1 ), kde R υ1

30 VY_32_INOVACE_EL_8_08 Výpočet ČM υ/ C R υ /Ω 1 2 α = R υ2 - R υ1 R 0 (υ 2 - υ 1 ) = Ω - Ω 100 Ω ( C - C) = K-1 Závěr

31 VY_32_INOVACE_EL_8_09 Digitální učební materiál Měření na fotorezistoru Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_09 Anotace: Měření závislosti odporu fotorezistoru na intenzitě osvětlení Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

32 VY_32_INOVACE_EL_8_09 Úkol Určete a graficky znázorněte závislost odporu fotorezistoru na intenzitě osvětlení. Schéma zapojení Použité přístroje Digitální ohmmetr Luxmetr Žárovka 24V/ 40W Laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0-30 V / 2 A Postup Fotorezistor je pasivní polovodičová součástka. Její elektrický odpor se snižuje se zvyšující se intenzitou dopadajícího světla. Jeho fotony dodávají energii elektronům ve valenčním pásu polovodiče, které pak mohou překonat zakázaný pás. Tím se zvyšuje elektrická vodivost. Fotorezistor umístíme do uzavíratelné krabice společně se snímačem luxmetru žárovkou. Intenzitu osvětlení regulujeme velikostí napájecího napětí žárovky. Do tabulky zapisujeme změřenou intenzitu osvětlení a jí odpovídající odpor. Po ukončení měření sestavíme z naměřených hodnot graf R = f(e).

33 VY_32_INOVACE_EL_8_09 Tabulka hodnot ČM E/lx R/kΩ ČM E/lx R/kΩ Graf Závěr

34 VY_32_INOVACE_EL_8_10 Digitální učební materiál Měření na RC článcích Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_10 Anotace: Měření přenosu RC článků Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

35 VY_32_INOVACE_EL_8_10 Úkol Proměřte a graficky znázorněte napěťový přenos Wienova RC článku a dvojitého T- článku v rozsahu 0,1f 0 10f 0. Porovnejte změřenou hodnotu f 0 s vypočtenou. Schéma zapojení Použité přístroje Osciloskop Nízkofrekvenční generátor Postup Přenos je poměr výstupního napětí měřeného článku ku napětí vstupnímu p = U 2 U 1. Wienův článek je pásmovou propustí, dvojitý T-článek se chová jako pásmová zádrž. Články se používají ve zpětné vazbě RC generátorů. Wienův článek má při rezonančním kmitočtu největší přenos, naopak T-článek má při rezonanci největší útlum. K měření použijeme dvouvstupový osciloskop a nízkofrekvenční generátor. Na vstup měřeného článku připojíme nf generátor a první vstup osciloskopu (Y1). Druhý vstup osciloskopu (Y2) připojíme na výstup měřeného článku. Osciloskop přepneme do režimu XY a generátor přelaďujeme přes měřené kmitočtové pásmo, přitom sledujeme displej osciloskopu. Při nastavení rezonančního kmitočtu je přenos článku čistě reálný, to se projeví zobrazením úsečky na displeji. Odečteme rezonanční kmitočet článku, osciloskop přepneme do režimu se zapnutou časovou základnou a provedeme měření v uvedeném rozsahu kmitočtů. Naměřené hodnoty zapisujeme do tabulky. Stejný postup použijeme k proměření druhého článku. Nakonec naměřené hodnoty zpracujeme graficky a vypočteme rezonanční kmitočet obou článků. Rezonanční kmitočty porovnáme s naměřenými.

36 VY_32_INOVACE_EL_8_10 Tabulka hodnot ČM f/hz U 1 /V U 2 /V p ČM f/hz U 1 /V U 2 /V p Příklad výpočtu p = U 2 U 1 = V V = a) Wienův článek R = kω, C = nf, f 0 = 1 2πRC = 1 2π kω nf = Hz b) T-článek R = kω, C = nf, f 0 = 1 2πRC = 1 2π kω nf = Hz Závěr

37 Graf VY_32_INOVACE_EL_8_10

38 VY_32_INOVACE_EL_8_11 Digitální učební materiál Měření unipolárního tranzistoru I. Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_11 Anotace: Proměření výstupní a převodní charakteristiky unipolárního tranzistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní přípravy

39 VY_32_INOVACE_EL_8_11 Úkol Proměřte a graficky znázorněte výstupní a převodní charakteristiku unipolárního tranzistoru KF 520 I C = f (U CE ) pro různá napětí U GE. Schéma zapojení Použité přístroje 2x voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 20 ma Reostat posuvný 1,2 kω / 630 ma 2x laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0-30 V / 2 A Postup Tranzistor KF 520 je unipolární tranzistor MOSFET s vodivostním kanálem typu N. Jeho vodivost lze řídit napětím U GE obou polarit. Výstupní charakteristika tranzistoru je závislost kolektorového proudu I C na napětí U CE mezi kolektorem a emitorem při konstantním napětí hradla U GE. S rostoucím napětím U GE vzrůstá kolektorový proud, při záporném napětí kolektorový proud klesá. Kolektorový proud také roste se zvyšujícím se napětím kolektoru. Po zapojení obvodu nastavíme napětí U GE = 0 V. Jezdec reostatu P nastavíme asi do poloviny odporové dráhy. Napětí kolektoru U CE postupně zvyšujeme až na hodnotu U CE = 20 V a sledujeme kolektorový proud I C. Při měření dbáme, abychom nepřekročili maximální hodnotu kolektorového proudu ani celkovou výkonovou ztrátu tranzistoru. Napětí U GE potom zvýšíme a celý postup opakujeme. Totéž provedeme při napětí U GE < 0 V.

40 VY_32_INOVACE_EL_8_11 Tabulka hodnot U GE /V U CE /V 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0-6,0-3,0 0,0 3,0 I C /ma 6,0 Závěr

41 Graf VY_32_INOVACE_EL_8_11

42 VY_32_INOVACE_EL_8_12 Digitální učební materiál Měření unipolárního tranzistoru II. Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_12 Anotace: Proměření výstupní a převodní charakteristiky unipolárního tranzistoru Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní přípravy

43 VY_32_INOVACE_EL_8_12 Úkol Proměřte a graficky znázorněte výstupní a převodní charakteristiku unipolárního tranzistoru KF 523 I C = f (U CE ) pro různá napětí U GE. Schéma zapojení Použité přístroje 2x voltmetr digitální, rozsah 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 20 ma Reostat posuvný 1,2 kω / 630 ma 2x laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0-30 V / 2 A Postup Tranzistor KF 523 je unipolární tranzistor MOSFET s vodivostním kanálem typu P. Jeho vodivost lze řídit napětím U GE. Výstupní charakteristika tranzistoru je závislost kolektorového proudu I C na napětí U CE mezi kolektorem a emitorem při konstantním napětí hradla U GE. S rostoucím napětím U GE a s rostoucím napětím kolektoru U CE vzrůstá kolektorový proud tranzistoru I C. Po zapojení obvodu nastavíme napětí U GE = 0 V. Jezdec reostatu P nastavíme asi do poloviny odporové dráhy. Napětí kolektoru U CE postupně zvyšujeme až na U CE = 20 V a sledujeme kolektorový proud I C. Při měření dbáme, abychom nepřekročili maximální hodnotu kolektorového proudu ani celkovou výkonovou ztrátu tranzistoru. Celý postup opakujeme pro další napětí U GE.

44 VY_32_INOVACE_EL_8_12 Tabulka hodnot U GE /V U CE /V 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 I C /ma Závěr

45 Graf VY_32_INOVACE_EL_8_12

46 VY_32_INOVACE_EL_8_13 Digitální učební materiál Měření fázové frekvenční charakteristiky Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_13 Anotace: Měření fázové charakteristiky RC článků Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

47 VY_32_INOVACE_EL_8_13 Úkol Proměřte a graficky znázorněte fázovou frekvenční charakteristiku Wienova RC článku a dvojitého T-článku v rozsahu 0,1f 0 10f 0. Schéma zapojení Použité přístroje Osciloskop Nízkofrekvenční generátor Postup Při měření fázové charakteristiky určujeme čas, o který se fázor výstupního napětí měřeného článku U 2 opožďuje (předbíhá) vůči fázoru napětí vstupního U 1. Tento čas potom vztahujeme k periodě měřeného signálu a přepočítáváme na úhel ve stupních. Měření provádíme v zadaném kmitočtovém pásmu při jedenácti kmitočtech. K měření je vhodné použít dvouvstupový osciloskop a nízkofrekvenční generátor. Na vstup měřeného článku připojíme nf generátor a první vstup osciloskopu (Y1). Druhý vstup osciloskopu (Y2) připojíme na výstup měřeného článku. Pro určení rezonančního kmitočtu f 0 přepneme osciloskop do režimu XY a generátorem nastavíme takový kmitočet, při kterém se na displeji osciloskopu zobrazí úsečka. Poznamenáme si rezonanční kmitočet článku, osciloskop přepneme do režimu se zapnutou časovou základnou a provedeme měření v uvedeném rozsahu kmitočtů. Naměřené hodnoty zapisujeme do tabulky. Stejný postup použijeme k proměření druhého článku. Nakonec provedeme přepočet časového posunu na úhel ve stupních a výsledné hodnoty zpracujeme graficky.

48 VY_32_INOVACE_EL_8_13 Tabulka hodnot ČM f/hz T/µs t/µs φ/ ČM f/hz T/µs t/µs φ/ Příklad výpočtu T = 1 f = 1 Hz = φ = 360 t T = 360 t. f = Závěr

49 Grafy VY_32_INOVACE_EL_8_13

50 VY_32_INOVACE_EL_8_14 Digitální učební materiál Měření přechodových dějů Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_14 Anotace: Měření přechodových dějů osciloskopem Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní přípravy

51 VY_32_INOVACE_EL_8_14 Úkol Zobrazte časový průběh tlumených kmitů paralelního LC obvodu osciloskopem. Určete dobu kmitu a vypočtěte indukčnost cívky. Výsledek porovnejte s naměřenou hodnotou. Schéma zapojení Použité přístroje Paměťový osciloskop Ochranný rezistor Spínač Kondenzátor 0,5 µf Cívka závitů Laboratorní zdroj stejnosměrného napětí 0-30 V / 2 A Postup Paralelní LC obvod je zdrojem harmonických kmitů o frekvenci f 0 = 1 2π LC. Aby došlo ke vzniku kmitů, je třeba obvodu dodat energii - to provedeme sepnutím spínače S. Po nabití kondenzátoru spínač rozpojíme, energie elektrického pole kondenzátoru se pak mění v energii magnetického pole cívky a naopak. K těmto změnám dochází s charakteristickým kmitočtem pro daný obvod (rezonanční kmitočet f 0 ). Vlivem ztrát v obvodu harmonické kmity postupně ustanou. Pro zobrazení kmitů použijeme osciloskop v paměťovém režimu. Obvod zapojíme podle obrázku, napětí zdroje nastavíme na U = 10 V a sepneme spínač. Po nabití kondenzátoru spínač rozepneme a pozorujeme na stínítku osciloskopu tlumené kmitání LC obvodu. Zobrazený průběh zapíšeme do paměti osciloskopu a změříme dobu kmitu T. Z této doby a známé kapacity kondenzátoru určíme indukčnost cívky. Vypočtenou hodnotu porovnáme

52 VY_32_INOVACE_EL_8_14 s indukčností cívky, kterou určíme RLC měřičem. Časový průběh napětí zakreslíme do diagramu. Naměřené hodnoty a výpočet C = T = L = T 2 4π 2 C = Graf Závěr

53 VY_32_INOVACE_EL_8_15 Digitální učební materiál Hysterezní smyčka Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_15 Anotace: Zobrazení hysterezí smyčky osciloskopem Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: M. Fiala, M. Vrožina, J. Hercik - Elektrotechnická měření I, vlastní příprava

54 VY_32_INOVACE_EL_8_15 Úkol Pomocí osciloskopu zobrazte hysterezní smyčku transformátorových plechů. Schéma zapojení Použité přístroje Osciloskop Regulovatelný zdroj střídavého napětí Integrační RC článek Snímací rezistor 0,47 Ω / 5 W Postup Hysterezní smyčka vznikne při magnetování feromagnetického materiálu střídavým magnetickým polem. Je to závislost magnetické indukce B magnetovaného materiálu (transformátorové plechy) na intenzitě magnetického pole H. S výhodou můžeme použít např. proudový měřicí transformátor, jehož primární vinutí má malý počet závitů N 1 vodičem většího průřezu a magnetický obvod tvoří transformátorové plechy. Intenzita magnetického pole v magnetovaném obvodu je přímo úměrná procházejícímu proudu I a počtu závitů N 1, kterými proud prochází. Nepřímo pak intenzita závisí na délce střední siločáry magnetického obvodu, tedy H = N 1. I l s. Protože počet závitů i délka siločáry jsou pro daný transformátor konstanty, je intenzita magnetického pole úměrná procházejícímu proudu. Ke snímání proudu je v obvodu primárního vinutí zařazen snímací rezistor R 1. Napětí na něm je tedy úměrné intenzitě magnetického pole v jádře transformátoru. Ve výstupním vinutí transformátoru se indukuje napětí U 2, jeho integrací RC článkem získáme napětí U výst. Toto napětí je úměrné magnetické indukci v jádře, pro správnou funkci integračního RC článku musí být jeho časová konstanta τ alespoň dvacetinásobkem doby periody T integrovaného napětí. Po kontrole zapojení přepneme osciloskop do režimu XY. Ověříme, zda časová konstanta integračního RC článku splňuje výše uvedenou podmínku. Bod na obrazovce nastavíme do jejího středu a opatrně zvyšujeme napětí U 1. Na obrazovce sledujeme hysterezní smyčku; zvyšováním U 1 se její plocha zvětšuje, koncové body smyčky se pohybují po křivce prvotní magnetizace. Prohlédneme si charakteristický výsledný tvar smyčky a zakreslíme jej do protokolu.

55 VY_32_INOVACE_EL_8_15 Ověření časové konstanty RC článku R = C = τ = R.C = T = 1/f = Graf Závěr

56 VY_32_INOVACE_EL_8_16 Digitální učební materiál Nízkofrekvenční předzesilovač Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_16 Anotace: Měření vstupní a výstupní impedance a citlivosti NF předzesilovače Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: P. Nemec Elektrické měření II-A, vlastní příprava

57 VY_32_INOVACE_EL_8_16 Úkol U nízkofrekvenčního zesilovače změřte: a) vstupní impedanci linkového a mikrofonního vstupu b) výstupní impedanci c) citlivost linkového a mikrofonního vstupu pro nastavení regulátoru GAIN v obou krajních polohách (min./max.) při výstupním napětí 1 V. Z naměřených hodnot určete zesílení Schéma zapojení Použité přístroje nf generátor 2x nf milivoltmetr Reostat 1200 Ω Stabilizovaný zdroj 2x15 V Osciloskop Postup K měření vstupní impedance využíváme napěťový dělič, který vznikne zapojením odporu mezi zdroj signálu (generátor) a vstup zesilovače. Pokud napětí na odporu je stejné jako napětí na vstupu zesilovače, musí se vstupní impedance rovnat odporu předřazeného rezistoru. Napětí měříme nízkofrekvenčními milivoltmetry, odpor ohmmetrem. Výstupní impedanci určíme z poklesu výstupního napětí při změně zatížení výstupu. Nejprve změříme výstupní napětí nezatíženého zesilovače, pak k výstupu připojíme předepsanou zátěž a opět změříme výstupní napětí. Podíl rozdílů napětí a proudů je hledaná výstupní impedance. Při zjišťování

58 VY_32_INOVACE_EL_8_16 vstupní citlivosti nastavujeme takové napětí na vstupu zesilovače, aby výstupní napětí mělo předepsanou velikost. Průběh výstupního napětí kontrolujeme osciloskopem. Naměřené a vypočtené hodnoty Z 1LINE = Z 1MIC = U 20 = U 21 = Z 2 = R 2.(U 20 - U 21 ) U 21 = U 1LINEmin = A LINEmin = U 2 U 1LINEmin = U 1LINEmax = A LINEmax = U 2 U 1LINEmax = U 1MICmin = A MICmin = U 2 U 1MICmin = U 1MICmax = A MICmax = U 2 U 1MICmax = Závěr

59 VY_32_INOVACE_EL_8_17 Digitální učební materiál Korekční zesilovač Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_17 Anotace: Měření kmitočtové charakteristiky korekčního zesilovače Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: P. Nemec Elektrické měření II-A, vlastní příprava

60 VY_32_INOVACE_EL_8_17 Úkol Změřte a zakreslete kmitočtovou charakteristiku korekčního zesilovače pro nastavení regulátorů středů a GAIN do střední polohy. Regulátory basů a výšek nastavte při prvním měření na minimum a při druhém měření na maximum. Měření proveďte v kmitočtovém pásmu 20 Hz až 20 khz. Schéma zapojení Použité přístroje Postup nf generátor 2x nf milivoltmetr Reostat 1200 Ω Stabilizovaný zdroj 2x15 V Osciloskop Na vstup měřeného zesilovače přivedeme signál z nízkofrekvenčního generátoru. Do tabulky zapisujeme kmitočet signálu f, vstupní napětí U 1 a výstupní napětí U 2. Po ukončení měření vypočteme pro každý kmitočet zisk zesilovače A = 20 log U 2 U 1. Po kontrole zapojení nastavíme regulátory hloubek a výšek na minimum, na vstup zesilovače přivedeme signál z generátoru o kmitočtu asi 20 Hz. Do tabulky zapíšeme naměřené hodnoty, nastavíme další kmitočet a zjištěné hodnoty opět zapíšeme do tabulky. Celý postup opakujeme až po dosažení nejvyššího kmitočtu 20 khz. Měření provedeme alespoň pro 10 až 12 kmitočtů tak, aby na logaritmické kmitočtové ose byly rovnoměrně vzdáleny. Pak nasta-

61 VY_32_INOVACE_EL_8_17 víme regulátory hloubek a výšek na maximum a celý postup opakujeme od nejnižšího kmitočtu. Po posledním měření vypočteme zisk pro obě polohy regulátorů a sestrojíme graf. Tabulka hodnot ČM f/hz U 1min /mv U 2min /mv A min /db U 1max /mv U 2max /mv A max /db Příklad výpočtu A min = 20 log U 2min U 1min = Závěr

62 Graf VY_32_INOVACE_EL_8_17

63 VY_32_INOVACE_EL_8_18 Digitální učební materiál Měření vstupního proudu logického hradla Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_02 Anotace: Měření vstupního proudu logického hradla Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: J. Kraemer, J. Nývlt Elektrotechnická měření II., vlastní příprava

64 VY_32_INOVACE_EL_8_18 Úkol signály. Změřte vstupní proud hradla NAND logického obvodu TTL řady 7400 pro oba logické Schéma zapojení Použité přístroje 2x Voltmetr digitální, rozsahy 2 a 20 V Ampérmetr digitální, rozsah 2 ma Reostat posuvný 1,2 kω / 630 ma Přípravek pro zapojování a měření logických IO Postup Vstupní proud měříme při největším přípustném napájecím napětí U CC (z katalogu 5,25 V). Je to největší proud I vst(i) pro vstupní logický signál I (2,4 5,25 V). Měříme v zapojení podle obrázku. Vstupní proud pro logický signál 0 I vst(0) je největší proud, který teče ze vstupu při logické úrovni 0 (0 0,4 V). Měříme ve stejném zapojení, avšak neměřený vstup připojíme na napájecí napětí U CC (přepnutím přepínače S). Po kontrole zapojení provedeme první měření pro úroveň logické I na měřeném vstupu. Potom změříme vstupní proud pro logickou 0. Vstupní napětí nastavujeme reostatem P. Naměřené údaje zapíšeme do tabulky. Napětí na vstupu hradla měříme digitálním voltmetrem. Je to důležité, protože tento přístroj má velký odpor a neovlivňuje

65 VY_32_INOVACE_EL_8_18 vstupní proud hradla. Po ukončení měření prohodíme oba vstupy (vývody 1 a 2) a stejným způsobem zjistíme vstupní proudy pro druhý vstup. Nakonec porovnáme všechny naměřené hodnoty s katalogovými. Tabulka hodnot Vstup 1 I vst(i) /ma I vst(0) /ma Vstup 2 I vst(i) /ma I vst(0) /ma Závěr

66 VY_32_INOVACE_EL_8_19 Digitální učební materiál Měření vstupní napěťové nesymetrie OZ Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_19 Anotace: Měření vstupní napěťové nesymetrie OZ Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

67 VY_32_INOVACE_EL_8_19 Úkol Změřte vstupní napěťovou nesymetrii (offset) U n operačního zesilovače. Schéma zapojení Použité přístroje Voltmetr digitální Přípravek pro měření operačních zesilovačů Laboratorní zdroj 2x15 V Postup Pokud je mezi vstupy ideálního operačního zesilovače nulové napětí, je nulové i jeho výstupní napětí. Avšak u reálného zesilovače je vlivem jeho nedokonalosti výstupní napětí nenulové. Nulového výstupního napětí dosáhneme přivedením určitého napětí mezi vstupy zesilovače. Proto je třeba mezi vstupy operačního zesilovače přivést takové napětí, aby na jeho výstupu bylo napětí nulové. Toto napětí nazýváme vstupní napěťovou nesymetrií. Měření nesymetrie se provádí tak, že na oba vstupy zesilovače přivedeme nulové napětí a změříme výstupní napětí. Jeho velikost závisí na vstupní napěťové nesymetrii a zesílení OZ, které nas-tavíme na známou hodnotu obvodem zpětné vazby. V našem případě (neinvertující zesilovač) je zesílení A u OZ rovno poměru (R 1 +R 2 )/R 1 = (50 Ω Ω) / 50 Ω = 101. Odpor R 3 slouží ke kompenzaci vstupních klidových proudů OZ. Měřený OZ vložíme do patice přípravku, připojíme napájecí zdroj a ověříme funkčnost OZ. Voltmetrem změříme výstupní napětí zesilovače U a vypočteme vstupní napěťovou nesymetrii U n = U/A u = U/101. Hodnotu napěťové nesymetrie zapíšeme do tabulky a postup opakujeme pro všechny měřené součástky. Nakonec porovnáme zjištěné hodnoty s katalogovými údaji.

68 VY_32_INOVACE_EL_8_19 Tabulka hodnot Typ/Označení OZ U/V U n /mv Příklad výpočtu U n = U A u = U 101 = Závěr

69 VY_32_INOVACE_EL_8_20 Digitální učební materiál Měření převodní charakteristiky OZ Šablona: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: VY_32_INOVACE_EL_8 Elektrotechnická měření pro 3. ročník DUM: VY_32_INOVACE_EL_8_20 Anotace: Měření převodní charakteristiky OZ Autor: Ing. Luděk Valtar Škola: Střední průmyslová škola, Hronov, Hostovského 910 Obor: Počítačové řídicí systémy Předmět: Elektrotechnická měření Ročník: 3. Použitá literatura: vlastní příprava

70 VY_32_INOVACE_EL_8_20 Úkol Změřte a graficky znázorněte převodní charakteristiku neinvertujícího zesilovače. Schéma zapojení Použité přístroje 2x voltmetr digitální Reostat 1200 Ω 2x rezistor 4700 Ω Přípravek pro měření operačních zesilovačů Laboratorní zdroj 2x15 V Postup Převodní charakteristika je závislost výstupního napětí na vstupním napětí operačního zesilovače U 2 = f(u 1 ). Zesílení operačního zesilovače při otevřené smyčce zpětné vazby dosahuje hodnot , proto je vhodné zesílení omezit (v našem případě na 10). Obvod zapojíme podle schématu, k nastavování vstupního napětí U 1 použijeme reostat, který připojíme ke zdroji napájecího napětí pro operační zesilovač přes oba rezistory. Vstupní napětí postupně nastavujeme tak, aby se výstupní napětí měnilo od záporného saturačního výstupního napětí až po kladné. Naměřené hodnoty zapisujeme do tabulky, po ukončení měření sestrojíme graf U 2 = f(u 1 ).

71 VY_32_INOVACE_EL_8_20 Tabulka hodnot U 1 /V U 2 /V Graf Závěr