ΒΡΕΙΤΕ ΜΑΣ ΣΤΟ FACΕBOOK (Ηλεκτρολογικές Ενημερώσεις) ΚΑΙ ΚΑΝΤΕ LIKE

Παρασκευή, 17 Απριλίου 2015

ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕ ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟ

Περιγραφή του παλμογράφου

Ο παλμογράφος (oscilloscope) είναι ένα από τα πιο χρήσιμα ηλεκτρονικά όργανα μέτρησης ενός εργαστηρίου ηλεκτρονικών, γιατί παρέχει οπτική απεικόνιση των ηλεκτρικών σημάτων που μελετά. Χρησιμοποιείται ευρύτατα σε πολλούς τομείς της έρευνας και της τεχνολογίας. Χρησιμοποιείται για την παρατήρηση και τη μέτρηση ορισμένων χαρακτηριστικών μεγεθών ενός ηλεκτρονικού ή ηλεκτρικού κυκλώματος. 

Μερικά από τα χαρακτηριστικά αυτά μεγέθη είναι:
■■ Το σχήμα μιας κυματομορφής.
■■ Το χρόνο και ειδικότερα τη συχνότητα μιας κυματομορφής.
■■ Το πλάτος μιας κυματομορφής.
■■ Τη διαφορά φάσης μεταξύ δύο κυματομορφών.


Τα περισσότερα όργανα που μετρούν τάσεις χρησιμοποιούν μηχανικά μέσα που έχουν μεγάλη αδράνεια και δεν μπορούν να παρακολουθήσουν γρήγορες μεταβολές και, για το λόγο αυτό, δε μετρούν στιγμιαίες τιμές τάσης, αλλά μέσες ή ενεργές τιμές. Αντίθετα, στον παλμογράφο δεν υπάρχουν μηχανικά κινούμενα μέρη. Το «κινητό» μέρος είναι η δέσμη των ηλεκτρονίων, που έχει αμελητέα «αδράνεια» και, γι' αυτό, είναι σε θέση να απεικονίζει γρήγορες μεταβολές της τάσης.




Η οθόνη του παλμογράφου

Στην οθόνη του παλμογράφου έχει σχεδιασθεί ένα πλέγμα που είναι διαιρεμένο σε τετράγωνα πλευράς 1cm. Το 1cm είναι διαιρεμένο σε 5 υποδιαιρέσεις. Άρα η μικρότερη υποδιαίρεση δηλώνει 0,2cm. 

Το κατακόρυφο μήκος του πλέγματος μετατρέπεται σε τάση (V, mV) πολλαπλασιάζοντας με την ένδειξη του συντελεστή τάσης 
VOLT/DIV ►26/34. 

Το οριζόντιο μήκος του πλέγματος μετατρέπεται σε χρόνο (ms, μs) πολλαπλασιάζοντας με την ένδειξη του συντελεστή χρόνου 
TIME/DIV ►13.

 Όταν δεν έχετε εισάγει ηλεκτρικό σήμα στον παλμογράφο, στην οθόνη του πρέπει να φαίνεται μια οριζόντια φωτεινή γραμμή αναφοράς, κατά μήκος της οθόνης, που αναπαριστά τη μηδενική τάση, δηλαδή την τάση γείωσης. Αυτή η γραμμή μπορεί να μετακινηθεί σε οποιαδήποτε περιοχή της οθόνης με τα περιστροφικά κουμπιά 
Χ ►6, Y position ►22/38. 
Συνήθως την τοποθετείτε στη μέση της οθόνης όταν θέλετε να μελετήσετε εναλλασσόμενο σήμα, και στο κάτω μέρος της οθόνης για μελέτη θετικών συνεχών σημάτων.

Όταν στην οθόνη σας απεικονίζεται μόνο μια φωτεινή κηλίδα, πιθανό να σημαίνει οτι πρέπει να απενεργοποιήσετε τη X-Y σύζευξη ►8. 
Όταν στην οθόνη σας απεικονίζεται μέρος φωτεινής γραμμής πιθανό να σημαίνει ότι πρέπει να απενεργοποιήσετε την επιλογή TEST COMPONENT ►20.

Μετρήσεις του πλάτους τάσης


Γενικά, οι τιμές των εναλλασσόμενων δυναμικών στη μηχανική των ηλεκτρονικών, αναφέρονται σε ενεργές τιμές (rms = root mean square = ρίζα της μέσης τιμής).
Στις μετρήσεις με τον παλμογράφο μπορεί να μετρηθεί πάνω στο πλέγμα της οθόνης του παλμογράφου, στην κατακόρυφη διεύθυνση, η τάση από κορυφή σε κορυφή (peak to peak,Vpp ). Αυτή αντιστοιχεί στην πραγματική διαφορά δυναμικού μεταξύ του μεγαλύτερου θετικού και του ελάχιστου αρνητικού σημείου της κυματομορφής.

Για τα ημιτονοειδή ηλεκτρικά σήματα ισχύει:


Η σχέση μεταξύ των διαφορετικών εκφράσεων της τάσης δείχνονται στο σχήμα1.1.α. Το μέτρο της τάσης είναι το γινόμενο του μήκους του πλέγματος DIV επί τον επιλεγμένο συντελεστή VOLTS/DIV ►26/34.

Μετρήσεις χρόνου (περίοδος) και διαφοράς φάσης

Στις μετρήσεις με τον παλμογράφο μπορεί να μετρηθεί ο χρόνος πάνω στο πλέγμα της οθόνης, στην οριζόντια διεύθυνση. 
Η τιμή του χρόνου είναι το γινόμενο του μήκους του πλέγματος DIV επί τον επιλεγμένο συντελεστή χρόνου TIME/DIV ►12, σχήμα1.1.β.

Η διαφορά φάσης (phase difference) σε μοίρες υπολογίζεται από τις μετρήσεις χρόνου (t, T) από τη σχέση φ=2πt/T rad ή:

j = 360ο t/T

όπου t είναι η απόσταση μεταξύ του μεγίστου (ή ελαχίστου) του ενός σήματος και του άλλου και Τ η περίοδος των σημάτων (και τα δύο σήματα έχουν ίδια περίοδο). 
Για παράδειγμα, για μετρήσεις χρόνου T = 4,0DIV, t =1,6DIV τότε φ=144º ή φ=2,5rad.

Σύνδεση του παλμογράφου σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα

Η σύνδεση συνήθως γίνεται μέσω ενός ομοαξονικού καλωδίου που συνοδεύει τον παλμογράφο από τον κατασκευαστή. 
Η μια άκρη του ομοαξονικού καλωδίου φέρει βύσμα τύπου BNC και η άλλη άκρη του φέρει δύο ακροδέκτες. 
Η BNC υποδοχή συνδέεται στον παλμογράφο στην είσοδο του καναλιού Ι ή ΙΙ. Ο ακροδέκτης της γείωσης έχει τη μορφή «δαγκάνας» και ο άλλος είναι μεταλλική ακίδα ή φέρει άγκιστρο που το γαντζώνουμε στο σημείο της μέτρησης. 
Αν οι ακροδέκτες είναι βύσματα τύπου μπανάνας, τότε η μια μπανάνα είναι μαύρη και η άλλη κόκκινη, για να ξεχωρίζουμε τη γείωση. Ο μαύρος ακροδέκτης μπανάνα συνδέεται πάντα στη γείωση (κοινό σημείο) του κυκλώματος. Ο κόκκινος συνδέεται στο σημείο από το οποίο θέλουμε να πάρουμε το ηλεκτρικό σήμα.
Εάν η σύνδεση γίνει λάθος, π.χ. ο κόκκινος ακροδέκτης συνδεθεί στη γείωση (κοινό σημείο) του κυκλώματος, δε θα μπορέσετε να δείτε το σήμα στην οθόνη του παλμογράφου.

Περιγραφή των εισόδων σήματος του παλμογράφου (κανάλια Ι και ΙΙ)

Ο παλμογράφος έχει δύο εισόδους που ονομάζονται κανάλι Y1 ή 
CHI ►24 και κανάλι Y2 ή CHII ►37. Αυτές οι είσοδοι χρησιμοποιούνται και σαν X και Y στην X-Y σύζευξη ►8.

Επειδή η οθόνη είναι κοινή και για τις δύο εισόδους, μπορεί να απεικονισθούν και οι δύο είσοδοι ταυτόχρονα ενεργοποιώντας, το κουμπί DUAL ►30, ή και ξεχωριστά, αν ενεργοποιηθεί το κουμπί CHI ή το κουμπί CHII.

Επιπλέον υπάρχει η είσοδος EXT ►14. Είναι η είσοδος για εξωτερικό συγχρονισμό (External Triggering).

Ο παλμογράφος επιτρέπει συγχρόνως την οπτικοποίηση δύο διαφορετικών ηλεκτρικών σημάτων σε συνάρτηση με το χρόνο (εισάγονται από τις εισόδους 
Y1 ►24 και Y2 ►37, είσοδοι σύζευξης στη φωτογραφία του πάνελ του παλμογράφου) και τη μελέτη ενός ηλεκτρικού σήματος σε συνάρτηση με ένα άλλο (χρήση X-Y σύζευξης) ►8.

Ρύθμιση των εισόδων ανάλογα με το είδος του σήματος που εισάγεται (σύζευξη AC, DC, GND)

Στην σύζευξη DC ►23/36 επιτρέπεται η είσοδος σημάτων από 0 έως 10 MHz. Ο παλμογράφος τίθεται σε λειτουργία ενισχυτή DC τάσης (σύζευξη DC), μόνο όταν τα σήματα είναι σε πολύ χαμηλές συχνότητες ή όταν χρειάζεται η μέτρηση των συνεχών συνιστωσών του σήματος.
Στις πολύ χαμηλές συχνότητες (≈ 1,6Hz), σε λογικά ή παλμικά σήματα, ή σε καθαρά DC σήματα, συστήνεται η DC σύζευξη. 
Κατά την DC σύζευξη απεικονίζονται και οι DC και οι συνιστώσες του υπό μελέτη σήματος.

Στην σύζευξη ΑC ένα φίλτρο πυκνωτή αποκόπτει τις συνεχείς συνιστώσες και εξασθενεί τις χαμηλές συχνότητες με αποτέλεσμα το σήμα να φαίνεται παραμορφωμένο. Γι΄ αυτό, μετρήσεις σημάτων με φάσμα που περιέχει χαμηλές συχνότητες γίνονται μόνο με DC σύζευξη.

Όπως φαίνεται στο σχήμα 1.2.α, ο διακόπτης έχει και μια τρίτη θέση, που συνδέεται με τη γείωση. Η θέση αυτή χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της στάθμης μηδενός.
Στην σύζευξη GND ο κατακόρυφος έλεγχος, Y-POS δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί η οριζόντια φωτεινή γραμμή του παλμογράφου σαν γραμμή αναφοράς της τάσης της γείωσης πριν από κάποια μέτρηση. Μπορεί να τοποθετηθεί κάτω ή πάνω (βλέπε σχήμα 1.2.β) από την κεντρική οριζόντια γραμμή της οθόνης, αντιστοιχώντας μετρήσεις θετικής ή αρνητικής τάσης σε σχέση με το δυναμικό της γείωσης.


Πειράματα κατανόησης του παλμογράφου

Πείραμα 1

Σκοπός

■■ Αναγνώριση των κουμπιών ελέγχου του παλμογράφου και μετρήσεις τάσης και χρόνου.
■■ Μέτρηση του πλάτους και της περιόδου εναλλασσόμενου (AC) ημιτονοειδούς σήματος.

Απαραίτητα όργανα και υλικά


Εκτέλεση

1. Αναγνώριση του panel ελέγχου του παλμογράφου. 
Ο παλμογράφος είναι κλειστός (power off). Αναγνωρίστε στον παλμογράφο τα κουμπιά ελέγχου, όπως εξηγούνται στην αρχή της
άσκησης (εικόνα και πίνακας 1.1).

Για να δείτε στην οθόνη του παλμογράφου το ηλεκτρικό σήμα που δείχνει τη στάθμη της μηδενικής τάσης στον παλμογράφο, πραγματοποιείστε τους παρακάτω χειρισμούς:
■■ Ανοίξτε τον παλμογράφο (power on) ►1.
■■ Γυρίστε το κουμπί intensity ►2 στο μέσον της διαδρομής.
■■ Γυρίστε το κουμπί focus ►4 στο μέσον της διαδρομής.
■■ Τοποθετήστε τους διακόπτες AC-GND-DC ►23/36 στη θέση AC.
■■ Απενεργοποιήστε το διακόπτη TrigExt. ►14 και επιλέξτε με τον ΑΤ/NORM ►15 κανονικό
σκανδαλισμό.
■■ Τοποθετήστε το ρυθμιστή time/div ►13 στη θέση π.χ. 5ms.
■■ Τοποθετήστε το ρυθμιστή volt/div ►26/34 στη θέση π.χ. 0,2V/s.

2. Απεικόνιση ηλεκτρικού σήματος στην οθόνη του παλμογράφου. 
Για να πειραματιστείτε στην απεικόνιση ενός AC σήματος στον παλμογράφο, χρησιμοποιήστε σαν σήμα εισόδου του παλμογράφου την έξοδο μιας γεννήτριας AC, π.χ. ημιτονοειδούς σήματος. Το σήμα το εισάγετε σε ένα από τα δύο κανάλια του παλμογράφου, π.χ. στο κανάλι Ι, χρησιμοποιώντας κατάλληλο καλώδιο. Επειδή οι είσοδοι του παλμογράφου είναι βύσματα τύπου BNC, θα πρέπει και τα καλώδια που οδηγούν τα σήματα στις εισόδους του παλμογράφου να καταλήγουν σε βύσματα τύπου BNC. Αν τα καλώδια καταλήγουν σε βύσμα άλλου τύπου, π.χ. «μπανάνας», χρειάζεται ένας μετατροπέας μπανάνας σε BNC. Επιλέξτε να απεικονίζεται στην οθόνη μόνο το κανάλι που έχετε εισάγει το προς μελέτη σήμα. Επιλέξετε από τη συσκευή της γεννήτριας του ημιτονοειδούς σήματος μια τυχαία συχνότητα, π.χ. της τάξης 1kHz. (Η συχνότητα επιλέγεται από το panel της γεννήτριας από τα κουμπιά ελέγχου της με την ένδειξη Frequency ενώ το πλάτος της από το κουμπί με την ένδειξη Amplitude).

3. Για να δείτε καλή εικόνα του σήματος εισόδου στην οθόνη,
 θα πρέπει να ρυθμίσετε επιπλέον τη φωτεινότητα και την εστίαση της φωτεινής δέσμης, δηλαδή INTENS. ►2 και FOCUS ►4. 
Επίσης τοποθετήστε το σήμα στην οθόνη σας σε βολική θέση (κουμπιά X-POS ►6 και Υ-POS ►22) και να φροντίστε να απεικονισθούν δύο περίοδοι του σήματος στην οθόνη. Για
να το πετύχετε, επιλέξετε κατάλληλη κλίμακα VOLTS/DIV και ΤΙΜΕ/DIV. 
Παρατηρήστε τις αλλαγές του σήματος όταν αλλάζετε την ενίσχυση, με τα κουμπιά ►13/33 σε διαφορετικές θέσεις. 
Ο μεταβλητός έλεγχος ενίσχυσης να βρίσκεται στη θέση CAL. Παρατηρήστε τις αλλαγές του σήματος, όταν αλλάζετε τους περιστροφικούς διακόπτες τάσης και χρόνου ►26/12).

4. Από το panel της AC γεννήτριας του εργαστηρίου αλλάξτε το σήμα εισόδου. Επιλέξτε σήμα διαφορετικής μορφής, π.χ. τετραγωνικό σήμα. Οι συχνότητες που θα επιλέξετε διαδοχικά
να είναι διαφορετικής τάξης, π.χ. 10kHz, 100kHz, 1MHz, 50Hz. Το πλάτος (Amplitude) να το διατηρήσετε ίδιο. Σκοπός σας είναι να απεικονίσετε το σήμα σας όσο καλύτερα γίνεται, ώστε να είναι εφικτή η μέτρησή του.

5. Ρυθμίστε τη γεννήτρια συχνοτήτων, ώστε να σας παρέχει ημιτονοειδές σήμα με συχνότητα f=2kHz και τυχαίο πλάτος V0.

6. Συνδέστε την έξοδο της γεννήτριας συχνοτήτων με το κανάλι Ι ή ΙΙ του παλμογράφου (σχήμα 1.5) και ρυθμίστε τον παλμογράφο έτσι ώστε να παρατηρείτε καθαρά το ημιτονοειδές σήμα στην οθόνη του.


7. Μετρήστε το πλάτος V0 και την περίοδο Τ του σήματος. V0=…, V, T=…s.

8. Μετρήστε στα άκρα της εξόδου της γεννήτριας συχνοτήτων με το πολύμετρο (ως βολτόμετρο) την ενεργή τιμή Vrms της τάσης (πλάτους) του σήματος. Vrms=…V.

Επεξεργασία μετρήσεων

1. Από τη σχέση f=1/Τ (από την Τ που μετρήσατε) υπολογίστε τη συχνότητα f.
2. Συγκρίνετε την τιμή της συχνότητας f που υπολογίσατε με αυτήν των 2000Hz.
3. Από τη σχέση V
Vrms = Vo/ριζα2 (από την V0 που μετρήσατε) υπολογίστε την ενεργή τιμή του πλάτους Vrms.
4. Συγκρίνετε την ενεργή τιμή του πλάτους Vrms που υπολογίσατε με αυτήν που μετρήσατε με το πολύμετρο.
5. Από τη σχέση ω= 2πf υπολογίστε γωνιακή συχνότητα ω του σήματος σας. ω=… rad/s.
Από τη σχέση V(t)=V0sin(ωt) γράψτε την εξίσωση που μας δίνει το πλάτος του συγκεκριμένου σήματος της γεννήτριας συχνοτήτων για κάθε χρονική στιγμή t. V(t) =…V.

Πείραμα 2

Σκοπός

Μέτρηση του πλάτους συνεχούς (DC) ηλεκτρικού σήματος.

Απαραίτητα όργανα και υλικά

Εκτέλεση

Για να πειραματιστείτε στην απεικόνιση ενός DC ηλεκτρικού σήματος, θέστε τη συσκευή της γεννήτριας σε DC λειτουργία (αν έχει αυτή τη δυνατότητα) ή χρησιμοποιήστε την έξοδο ενός DC τροφοδοτικού σαν είσοδο σε ένα από τα κανάλια του παλμογράφου, π.χ. στο κανάλι IΙ ►24 και επιλέξτε στην οθόνη σας να απεικονίζεται μόνο αυτό το κανάλι.
Επιλέξετε να παρατηρήσετε τη μηδενική τάση αναφοράς (σύζευξη GND ►36) και να τη μετακινήστε στη μέση του πλέγματος της οθόνης (Y-POS ►38).
Να απεικονίσετε το DC σήμα (σύζευξη DC ►32). Παρατηρήστε τις αλλαγές του σήματος, όταν αλλάζετε τα control ενίσχυσης (►27/33) σε διαφορετικές θέσεις. Όταν κάνετε μετρήσεις, τα control ενίσχυσης πρέπει να βρίσκονται στη θέση CAL. Παρατηρήστε τις αλλαγές του σήματος, όταν αλλάζετε τους περιστροφικούς διακόπτες τάσης και χρόνου ►34/12.
Να μετρήσετε στην οθόνη του παλμογράφου την τάση ενός DC σήματος, ως το γινόμενο της απόστασης μεταξύ της μηδενικής τάσης GND και της ζητούμενης τάσης, επί τον επιλεγμένο συντελεστή VOLTS/DIV ►26.

Επεξεργασία μετρήσεων

Υπολογίστε το πλάτος V0 (τάση) του σήματος. V0=…V.

Πείραμα 3

Σκοπός

Μέτρηση της εσωτερικής αντίστασης του παλμογράφου με τη μέθοδο του διαιρέτη τάσης (νόμος του Ohm).


Απαραίτητα όργανα και υλικά

Θεωρία

Η εμπέδιση (σύνθετη αντίσταση) της εισόδου ενός παλμογράφου, όπως σε όλους τους ενισχυτές, δεν είναι άπειρη. Μπορεί να θεωρηθεί ότι η εμπέδιση της εισόδου αποτελείται από μια αντίσταση Re (της τάξης των ΜΩ) παράλληλη με ένα πυκνωτή C (της τάξης pF). Σε χαμηλές συχνότητες, η εμπέδιση της εισόδου περιορίζεται στην αντίσταση Re.

Εκτέλεση

1. Το κύκλωμα που συναρμολογείται δείχνεται στο σχήμα 1.6. Είναι μια κλασσική συνδεσμολογία που επιτρέπει τον υπολογισμό της εισόδου ενός ενισχυτή. Η έξοδος της ηλεκτρικής γεννήτριας εισάγεται στην μια είσοδο του παλμογράφου, π.χ. στην Y1 (κανάλι Ι) και το πλάτος της ταλάντωσης παρατηρείται στην οθόνη του παλμογράφου. Προσοχή! Η γείωση της εισόδου του παλμογράφου να συνδεθεί με τη γείωση της γεννήτριας.

2. Ρυθμίστε τη γεννήτρια συχνοτήτων, ώστε να σας παρέχει ημιτονοειδές σήμα με μια χαμηλή συχνότητα, π.χ. 1kHz (για την οποία η χωρητικότητα της εισόδου είναι αμελητέα) και τυχαίο πλάτος V0.


3. Συνδέστε την έξοδο της γεννήτριας συχνοτήτων με το κανάλι Ι ή ΙΙ του παλμογράφου (όπως στο σχήμα 1.5) και ρυθμίστε τον παλμογράφο έτσι ώστε να παρατηρείτε καθαρά το ημιτονοειδές σήμα στην οθόνη του.

4. Μετρήστε το πλάτος V0 (τάση) του σήματος, όταν η ωμική αντίσταση R=0Ω. Τότε η τάση της πηγής ισούται με την τάση στα άκρα παλμογράφου. V0=…V.

5. Συνδέστε σε σειρά με τον παλμογράφο με γνωστή ωμική αντίσταση R (επιλέγετε από το κιβώτιο γνωστών αντιστάσεων, όπως στο σχήμα 1.6).

6. Ενώ παρατηρείτε συνεχώς την τάση στον παλμογράφο, επιλέξτε διαφορετικές τιμές αντιστάσεων μέχρι η τάση στον παλμογράφο να γίνει η μισή της αρχικής (όταν δεν είχατε συνδέσει ωμική αντίσταση). Μετρήστε την V'0=V0/2=…V.

Επεξεργασία μετρήσεων

Όταν η τάση της γεννήτριας έχει μοιραστεί στα άκρα παλμογράφου και της εξωτερικής ωμικής αντίστασης, τότε η τιμή της εξωτερικής αντίστασης R που έχετε συνδέσει σε σειρά ισούται με την αντίσταση εισόδου του παλμογράφου Re και ισχύει, R=Re. Μετρήστε την Re=…Ω.
Στο πείραμα αυτό μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αντί AC τάση και συνεχή (DC) τάση. Με το εναλλασσόμενο παρατηρείτε ευκολότερα τη μεταβολή της τάσης στον παλμογράφο;

Πείραμα 4

Σκοπός

Μέτρηση της χωρητικότητας του παλμογράφου με τη μέθοδο της μέτρησης διαφοράς φάσης.

Απαραίτητα όργανα και υλικά

Βλέπε πείραμα 3.
Προσοχή! Στις ηλεκτρικές συνδέσεις χρησιμοποιούνται κοντά ομοαξονικά καλώδια, για να μη δημιουργούνται παράσιτα χωρητικότητας, που μεγαλώνουν τη χωρητικότητα της εισόδου του παλμογράφου.

Θεωρία

Βλέπε πείραμα 3.

Εκτέλεση

Η συνδεσμολογία για τον υπολογισμό της εσωτερικής χωρητικότητας του παλμογράφου είναι ίδια με αυτήν για τη μέτρηση της ωμικής αντίστασης του παλμογράφου, με τη μόνη
διαφορά ότι επιπλέον στο κανάλι ΙΙ του παλμογράφου εισάγεται η τάση της γεννήτριας.
Βλέπε συνδεσμολογία σχήματος 1.7. Το κανάλι Ι ρυθμίζεται σε DC σύζευξη, το κανάλι ΙΙ σε AC σύζευξη.


Επιλέξτε στη μεταβλητή αντίσταση R την τιμή της εσωτερικής αντίστασης του παλμογράφου Re. Η διαφορά φάσης φ μεταξύ των εισόδων CH I και CH II υπολογίζεται από τη σχέση:


για R=Re.

Χρησιμοποιήστε για συχνότητα π.χ. 10kHz και μετρήστε στην οθόνη του παλμογράφου τους χρόνους Τ και t, βλέπε. σχήμα 1.1.β.

Επεξεργασία μετρήσεων

Από τη σχέση (1.3) υπολογίστε τη χωρητικότητα C της εισόδου του παλμογράφου.

Πείραμα 5


Σκοπός
Μέτρηση διαφοράς φάσης δύο σημάτων ίδιας συχνότητας.

Απαραίτητα όργανα και υλικά

Βλέπε πείραμα 3.

Θεωρία

Το μέτρο της διαφοράς φάσης υπολογίζεται από τη σχέση (1.2), βλέπε Σχήμα1.1.β.
Ένας άλλος τρόπος μέτρησης είναι τα σχήματα Lissajous. Τα δύο υπό μελέτη σήματα εισάγονται στα δύο κανάλια του παλμογράφου. Ο παλμογράφος τίθεται σε σύζευξη X-Y ►8 για να παρατηρηθεί το σχήμα Lissajous, βλέπε σχήμα 1.8.


Η γωνία φ δίνεται από τη σχέση: sinφ =Α'Β'/ AB

Αυτή η μέθοδος είναι πιο ευαίσθητη από την προηγούμενη

Εκτέλεση

1. Δημιουργήστε δύο ηλεκτρικά σήματα ίδιας περιόδου (συχνότητας) με διαφορά φάσης, κατασκευάζοντας ένα ηλεκτρικό κύκλωμα RC στη σειρά με γεννήτρια εναλλασσόμενης τάσης, βλέπε σχήμα 1.9. Οι τάσεις VR και VR-C, του κυκλώματος του σχήματος παρουσιάζουν διαφορά φάσης.

2. Εισάγετε τα σήματα διαφορετικής φάσης VR και VR-C στα δύο κανάλια του παλμογράφου.

3. Να παρατηρήσετε και τα δύο σήματα μαζί (λειτουργία DUAL). Από την παρατήρηση μπορεί κάποιος να δει ποιο σήμα προηγείται του άλλου και να ορίσει το πρόσημο της διαφοράς φάσης, βλέπε σχήμα 1.1.β.

4. Να μετρηθεί η διαφορά φάσης μεταξύ των τάσεων VR και VR-C (τάση στα άκρα της γεννήτριας) της συνδεσμολογίας στο σχήμα 1.9. Προσέξτε η γείωση (GND) του παλμογράφου να είναι συνδεμένη με τη γείωση της γεννήτριας χωρίς να έχει παρεμβληθεί κάποιο στοιχείο μεταξύ τους. Σε αντίθετη περίπτωση, ό,τι στοιχείο συνδεθεί ενδιάμεσα των δύο γειώσεων, βραχυκυκλώνεται και είναι σαν να μη υπάρχει στο κύκλωμα. Αυτό συμβαίνει, διότι οι δύο συσκευές (παλμογράφος και γεννήτρια) επικοινωνούν μεταξύ τους από τις γειώσεις τους μέσω της Γης (το φις της κάθε συσκευής συνδέεται με τη γείωση της πρίζας που είναι κοινή για όλες τις πρίζες του κτιρίου).

5. Απεικονίστε σε χαρτί μιλιμετρέ τα σχήματα που παρατηρήσατε.

6. Θέστε τον παλμογράφο σε X-Y λειτουργία, για να δημιουργηθεί το σχήμα Lissajous. Κάντε τις απαιτούμενες μετρήσεις για τον υπολογισμό της διαφοράς φάσης φ. Απεικονίστε σε χαρτί μιλιμετρέ την εικόνα Lissajous.


Επεξεργασία μετρήσεων

Από τις παραπάνω μετρήσεις να υπολογίσετε τη διαφορά φάσης των δύο σημάτων. Να συγκρίνετε τις τιμές για τις διαφορετικές μεθόδους.

Στη συνέχεια μπορείτε να δείτε δύο video με αναλυτικές οδηγίες χρήσεως και μετρήσεων με παλμογράφο



ΜΑΘΗΜΑ 1
video
ΜΑΘΗΜΑ 2
video


Δεν υπάρχουν σχόλια: