pomiar rezystancji - PB Wydział Elektryczny
advertisement
POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I METROLOGII Instrukcja do zaj laboratoryjnych z przedmiotu: Systemy pomiarowe Kod przedmiotu: KS 04456 Ćwiczenie nr 3 POMIAR REZYSTANCJI (multimetr, metoda techniczna, mostek) Opracował: dr in . Arkadiusz Łukjaniuk Białystok 2010 Wszystkie prawa zastrze one. Wszystkie nazwy handlowe i towarów wyst puj ce w niniejszej instrukcji s znakami towarowymi zastrze onymi lub nazwami zastrze onymi odpowiednich firm odno nych wła cicieli. Laboratorium Systemów pomiarowych 2 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Cel ćwiczenia: Studenci zapoznaj si z metodami pomiaru rezystancji oraz wdra aj umiej tno ci poprawnego wyboru metody pomiaru w zale no ci od warto ci mierzonej rezystancji oraz wymaganej dokładno ci wyniku pomiaru 1. WSTĘP Pomiary rezystancji s zagadnieniami bardzo wa nymi zarówno w przemy le jak i yciu codziennym. Od poprawnego pomiaru tej wielko ci zale y prawidłowe działanie wielu urz dze , systemów zabezpiecze , szybkie przeprowadzenie napraw urz dze , itp.. Pomiary rezystancj mo emy wykona za pomoc : multimetrem cyfrowym (funkcja pomiaru rezystancji); mostkiem (technicznym lub laboratoryjnym); metod techniczn . Wybór metody pomiaru zale y od wielu czynników, np.: jaki rz d wielko ci reprezentuje badana rezystancja, dokładno , z jak chcemy j zmierzy , czy te posiadany do dyspozycji sprz t pomiarowy. 2. CYFROWY POMIAR REZYSTANCJI Cyfrowy pomiar rezystancji polega na przetworzeniu jej na napi cie stałe. Potrzebny spadek napi cia wywoływany jest na mierzonej rezystancji przez pr d pochodz cy z wbudowanego do multimetru ródła pr dowego. Sposób podł czenia przewodów do multimetru podczas pomiaru rezystancji pokazany jest na rys.1. Przeł cznik funkcyjny powinien znajdowa si w pozycji oznaczonej symbolem „ ”. Przed rozpocz ciem pomiarów sprawdzamy działanie przyrz du poprzez zwarcie przewodów podł czeniowych (wtedy na wy wietlaczu powinna pokaza si warto „0.000” lub „0.001” – rys.1) oraz rozwarcie przewodów (na wy wietlaczu powinna pokaza si warto „0.L” i warto jednostki M ). Laboratorium Systemów pomiarowych 3 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Rys. 1. Widok multimetru BM 202 przygotowanego do pomiaru rezystancji Pomiar rezystancji, tak jak i innych wielko ci mierzonych multimetrem, obarczony jest pewnym bł dem. U ytkownik powinien umie (na podstawie parametrów metrologicznych przyrz du) okre li przedział niepewno ci zmierzonej rezystancji. W tabeli 1 przedstawione zostały (podane przez producenta) parametry metrologiczne przy pomiarze rezystancji multimetrem BM 202. Przykład 1 ilustruje sposób okre lenia przedziału niepewno ci mierzonej rezystancji. Tabela 1 BM202 Zakres Dokładno 250 ±(0,6%w.m.+8c) 2,5k ±(0,4% w.m.+5c) 25k ,250k , 2,5M ±(0,4% wm+2c) 25 M ±(1% wm+4c) Przykład 1: Obliczy bł d maksymalny (graniczny), z jakim mierzona jest rezystancja RX = 380 na zakresie pomiarowym Rn =2,5k . Laboratorium Systemów pomiarowych 4 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Rozwiązanie: Dla BM 202 producent podaje (tabela 1): ∆RX = ± (%wart. mierzonej + ilość cyfr). W naszym przypadku wartość mierzona= 380 , wartość jednej cyfry na zakresie 2,500kΩ wynosi 0,001kΩ, czyli 1Ω, st d: ∆RX= ± (0,4%·380 +5·1 )= ±(0,004·380 +5 )= ±(1,52 +5 )= ±6,52 7Ω. Zało ono tu skrajnie niekorzystny przypadek, gdy oba składniki bł du maj ten sam znak. Znajomo tego bł du pozwala na okre lenie przedziału, w którym z wysok ufno ci (P = 0,9973) zawiera si warto rzeczywista mierzonej rezystancji: 380Ω – 7Ω ≤ Rx ≤ 380Ω + 7Ω st d: 373Ω ≤ Rx ≤ 387Ω. Ostatecznie wynik pomiaru rezystancji powinien być zapisany w postaci: Rx=(380±7) Ω Przy pomiarze „małych” rezystancji stosowana jest metoda czteropunktowa pomiaru. Polega ona na zasileniu mierzonego rezystora z oddzielnego źródła prądowego (wbudowanego do multimetru) o prądzie znamionowym 10 mA i pomiarze wywołanego tym prądem spadku napięcia woltomierzem na zakresie pomiarowym 100 mV. To dodatkowe źródło prądowe „generuje” prąd o natęŜeniu 100 razy większym niŜ źródło wykorzystywane przy pomiarze duŜych rezystancji. Zaciski wyjściowe tego źródła znajdują się na tylnej ściance przyrządu. W tej metodzie wymagane jest uŜycie czterech przewodów łączących. Dwa z nich doprowadzają do rezystora prąd ze źródła prądowego, dwa pozostałe doprowadzają zaś powstały spadek napięcia do zacisków woltomierza (rys.2). IP =10mA ZACISKI WYJŚCIOWE ŹRÓDŁA PRĄDOWEGO RX UX V560 ZACISKI WEJŚCIOWE WOLTOMIERZA UN = 100 mV Rys. 2. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą czteropunktową (multimetr V560). Laboratorium Systemów pomiarowych 5 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji 3. METODY ZEROWE (MOSTKI) Pomiar rezystancji mostkami zalicza się do metod zerowych. Cechą metod zerowych jest eliminacja wpływu elektrycznych przyrządów zarówno wskazówkowych jak i cyfrowych na wartość błędu pomiaru rezystancji. Mostki do pomiaru rezystancji dzielą się na: Wheatstone’a (pomiar z wysoką dokładnością rezystancji z przedziału od ok. 1 Ω do ok. 10 M Ω); Thomsona (Kelvina) - pozwala na pomiar rezystancji w zakresie 0,000001 Ω – 10 Ω. Wymienione mostki mogą być laboratoryjne lub techniczne. Na rys. 3 przedstawiony jest schemat ideowy mostka Wheatstone’a. Oprócz rezystora mierzonego Rx występują w nim trzy rezystory wewnętrzne: R2, R3, R4 o regulowanych wartościach. W przekątnej pionowej A, B mostka znajduje się detektor zera (galwanometr magnetoelektryczny G). Zadaniem galwanometru jest wskazywanie stanu równowagi mostka, to znaczy stanu, w którym róŜnica potencjałów między punktami A, B staje się równa zeru. Stan ten otrzymuje się w wyniku regulacji rezystancji R2, R3, R4, zaś sam proces regulacji nazywany jest równowaŜeniem mostka. Rys.3. Schemat ideowy mostka Wheatstone’a W stanie równowagi mostka mierzona rezystancja Rx jest określona zaleŜnością: Rx = Laboratorium Systemów pomiarowych R 2 R3 . R4 6 (1) Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Uwaga: warunkiem równowagi mostka jest równość: UAB = 0. ZaleŜność (1) nie jest zupełnie dokładna, bowiem nie uwzględnia spadków napięć na odcinkach przewodów łączących poszczególne rezystancje w układ mostkowy. Nieścisłość we wzorze (1) nie powoduje znaczących błędów tak długo, jak długo rezystancje oporników mostka znacznie przewyŜszają rezystancje przewodów łączących. Na przykład rezystancja miedzianego przewodu łączącego o długości 1 m i polu przekroju poprzecznego 1,5 mm2 ma rezystancję ok. 12 mΩ. Stanowi to 0,012 % wartości 100 omowego rezystora. Błąd nieczułości mostka Oprócz błędu podstawowego, pomiar rezystancji mostkiem Wheatstone’a obarczony jest jeszcze błędem nieczułości. Bezwzgl dnym bł d nieczuło ci ∆n nazywa się największy przyrost rezystancji mierzonej ∆Rx, przy którym wskazanie galwanometru jest jeszcze równe zeru. Określenie to ma znaczenie jedynie teoretyczne, bowiem niemoŜliwe jest wyznaczenie przyrostu ∆R1 bez drobnej choćby zmiany wskazania galwanometru, dlatego w praktyce stosowane jest inne określenie tego błędu. Bezwzgl dnym bł dem nieczuło ci ∆n nazywa się przyrost rezystancji mierzonej ∆R1, wywołujący najmniejsze dostrzegalne przemieszczenie wskazówki galwanometru ∆a. Umownie przyjmuje się ∆a = 0,1 mm. Tak więc: ∆ n = ∆Rx , gdy ∆a = 0,1 mm. Techniczny mostek Wheatstone’a MW-4 Techniczny mostek Wheatstone’a MW-4 pozwala na szybki pomiar rezystancji w zakresie od 0,5Ω do 500kΩ. Dokładność pomiaru jest jednak o wiele mniejsza niŜ mostka laboratoryjnego i wynosi: na zakresie 0,5-5Ω –±2%; na zakresie 5Ω-500kΩ -±1%. Na rysunku 4 przedstawiony jest uproszczony schemat takiego mostka. Laboratorium Systemów pomiarowych 7 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji R2 Rx ×1 ×10 ×100 1 X0 2 Rb P1 P2 X 1 Rd P3 G R3 R4 Pd W U Rys. 4. Uproszczony układ technicznego mostka Wheatstone’a: P1 - przełącznik zmiany zakresów pomiarowych; P2 - przełącznik czułości mostka; Pd - potencjometr drutowy. RównowaŜenie mostka odbywa się przez obrót suwaka potencjometru drutowego Pd. Oznacza to zmianę ilorazu R3/R4 aŜ do osiągnięcia stanu równowagi. Wynik pomiaru odczytuje się z połoŜenia obrotowej podziałki, połączonej z pokrętłem potencjometru oraz z uwzględnieniem mnoŜnika zakresu. Wartości rezystancji części regulowanej i części stałych są tak dobrane, aby iloraz R3/R4 mógł zmieniać się w granicach zapewniających zachodzenie na siebie zakresów pomiarowych, nastawionych przełącznikiem P1. Obecnie techniczne mostki Wheatstone’a tracą swoje znaczenie, gdyŜ ich funkcje przejmują cyfrowe mierniki uniwersalne zawierające omomierze (multimetry cyfrowe). W przypadku konieczności pomiaru rezystancji Rx<1Ω stosowanie mostka Wheatstone’a daje wyniki obarczone duŜymi błędami pomiarowymi. Błędy te są rezultatem wpływu rezystancji przewodów łączeniowych, rezystancji w gałęziach mostka oraz rezystancji styków. Wartości wymienionych rezystancji są porównywalne z wartościami mierzonymi. Eliminacje tych błędów dokonuje się w zmodyfikowanym mostku Wheatstone’a do postaci sześcioramiennej zw. mostkiem Thomsosa (Kirchhoffa). Modyfikacja mostka Wheatstone’a (rysunek 5) polega na zastąpieniu rezystorów R3 i R4 drutem ślizgowym, kalibrowanym ze stopu oporowego (manganinu, nikrothalu) o długości 0.5m (czasem 1m). Stan równowagi tego mostka, przy Rp=const, osiąga się ustawiając w odpowiednim połoŜeniu suwak na listwie z drutem oporowym. Laboratorium Systemów pomiarowych 8 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji R4 R3 K G R3’ R4’ R1=RX R2=Rp r Rr W U Rw Rys. 5. Schemat technicznego mostka Thomsona: R1=RX - rezystor mierzony; R2=RP rezystor porównawczy (wzorcowy); R3 i R3’ oraz R4 i R4’ - rezystancje ilorazowe (nastawne) – sprzęŜone; r - rezystancja mała przewodu łączącego zacisk prądowy A rezystora mierzonego Rx z zaciskiem prądowym B rezystora porównawczego (wzorcowego) R2(Rp). Rezystancję mierzoną Rx (R1) oraz porównawczą Rp (R2), o wartościach zbliŜonych do R1, przyłącza się do mostka zewnątrz, przy czym wyróŜnia się tu zaciski prądowe (masywne) i napięciowe (o małym przekroju). Regulując wartościami rezystorów ilorazowych (sprzęŜonych) R3 i R3’ oraz R4 i R4’ osiąga się stan równowagi mostka objawiający się zerowym wychyleniem galwanometru (αg=0) a takŜe słuszna jest zaleŜność: Rx = R1 = Rp R3 R3' = R2 R4 R4' 4. METODA TECHNICZNA Metoda techniczna pozwala na pomiar rezystancji przy Ŝądanym natęŜeniu prądu w elemencie badanym. Ma to zasadnicze znaczenie przy pomiarze rezystancji zaleŜnych od prądu, kiedy to wymagana jest regulacja prądu pomiarowego w stosunkowo szerokim zakresie w celu wyznaczenia charakterystyki prądowo - napięciowej badanego elementu. We wszystkich pozostałych metodach natęŜenie prądu narzucane jest przez układ pomiarowy albo zmienia się w niewielkim zakresie albo ma wartość stałą. Metoda techniczna polega na pomiarze natęŜenia prądu IX płynącego przez element badany oraz napięcia UX panującego na jego zaciskach. Poszukiwaną wartość rezystancji RX oblicza się następującej według zaleŜności: RX = Laboratorium Systemów pomiarowych 9 UX . IX Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Pomiar dokonywany jest najczęściej przy zasilaniu układu napięciem stałym, moŜe być jednak realizowany takŜe przy zmiennym napięciu zasilającym, wtedy symbole UX , IX w powyŜszym wzorze oznaczają wartości skuteczne napięcia i prądu. Metoda techniczna moŜe być realizowana w jednym z dwóch układów pomiarowych: w układzie „z dokładnym pomiarem prądu” (rys.6) albo w układzie „z dokładnym pomiarem napięcia” (rys. 7). 4.1. Układ z dokładnym pomiarem prądu (DPP) UA IA A IX UZ V RX UV UX Rys.6. Układ z dokładnym pomiarem prądu. Z prawa Ohma wynika, Ŝe: RX = gdzie: U X UV − U A UV = = − RA , IX IA IA (2) UV,, IA - wskazania przyrządów; RA - rezystancja wewnętrzna amperomierza; UA - spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej amperomierza. ZaleŜność (2) uwzględnia spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej amperomierza, który powiększa wskazania woltomierza. JeŜeli okaŜe się, Ŝe pierwszy składnik (UV/IA) wyraŜenia (2) jest duŜo większy od RA, moŜna pominąć tę rezystancję w obliczeniach. Wzór (2) przyjmie wtedy postać (3): RX = Laboratorium Systemów pomiarowych UV IA 10 (3) Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji 4.2. Układ z dokładnym pomiarem napięcia (DPN) IA IX A A IV UZ RX V UV RX UX Rys. 7. Układ z dokładnym pomiarem napięcia. Zgodnie z prawem Ohma: RX = UV UX = = IX I A − IV UV , UV IA − RV (4) gdzie: IV - prąd pobierany przez woltomierz; RV - rezystancja wewnętrzna woltomierza. Wzór (4) uwzględnia prąd IV pobierany przez woltomierz. JeŜeli jest on duŜo mniejszy od prądu IA, zaleŜność (4) moŜna uprościć do postaci (5): U RX = V . (5) IA 5. WYZNACZANIE REZYSTANCJI NIEPEWNOŚCI POMIARU Błąd pomiaru jest to róŜnica między wartością dokładną a wielkością zmierzoną. Niestety wartości dokładnej nigdy nie poznamy, więc i nie poznamy dokładnego błędu pomiaru. Jednak celem kaŜdego pomiaru wykonywanego przez inŜyniera (i nie tylko) jest podanie wielkości mierzonej wraz z pewną miarą niedokładności pomiaru. Jak wyznaczyć tą niedokładność? Laboratorium Systemów pomiarowych 11 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji W teorii pomiarów ta niedokładność nazywana jest niepewnością (uncertainty) i definiowana jest jako: „parametr, związany z wynikiem pomiaru, charakteryzujący rozrzut wartości, które moŜna w uzasadniony sposób przypisać wielkości mierzonej”. RozróŜniamy niepewność standardową i standardową złoŜoną. Niepewność standardowa (standard uncertainty) jest to niepewność lub wyniku pomiaru wyraŜona jako odchylenie standardowe , jeŜeli wariancja jest nieznana. pierwiastek z estymaty wariancji Niepewność standardowa złoŜona (combined uncertainty) wyznacza się jako wartość funkcji innych wielkości zwanych wejściowymi, wyraŜoną w postaci zaleŜności od wariancji lub estymat wariancji (to jest od kwadratów niepewności) wartości wielkości wejściowych przyjmowanych do obliczenia wyniku pomiaru. Niepewność standardową oblicza się stosując dwie metody: metodę typu A opartą na rozkładach częstości; metodę typu B opartą na rozkładach danych lub przyjętych a priori. Niepewność typu A ocenia się za pomocą metod statystycznych. Na podstawie serii N niezaleŜnych pomiarów wielkości mierzonej Xi oblicza się wyniku pomiaru: wartość średnią (6) Niepewność standardowa typu A wyznacza się jako odchylenie standardowe z średniej: . (7) Do wyznaczenia niepewności typu B niezbędne są informacje o parametrach metrologicznych aparatury pomiarowej (najczęściej wystarczy znajomość wartości błędu granicznego). Przy załoŜonym jednostajnym rozkładzie błędów aparatury niepewność typu B oblicza się z zaleŜności: ; Laboratorium Systemów pomiarowych lub 12 , (8) Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji gdzie: ∆g błąd graniczny przyrządu pomiarowego (podany przez producenta). ZłoŜoną niepewność standardową wyznacza się z zaleŜności: . (9) Wielkość zmierzona powinna być przedstawiona w postaci: . Wielkość z wyraŜenia: (10) jest nazywana niepewnością rozszerzoną i oblicza się , (11) gdzie: kp – współczynnik rozszerzenia (przy poziomie ufności p=0,95- kp=2, a dla p=0,9973 – kp=3). , to niepewność rozszerzona (dla p=0,9973), JeŜeli natomiast gdy: wtedy niepewność rozszerzoną wyznaczamy z (11). Przykład 2. Omomierzem cyfrowym o zakresie 2,5 kΩ i błędzie granicznym ±(0,4% wm +5c) zmierzono pięciokrotnie rezystancję. Wyniki pomiaru: 0,381kΩ, 0,380kΩ, 0,381kΩ, 0,382kΩ, 0,380kΩ. Obliczyć niepewność pomiaru rezystancji: Rozwiązanie: Wartość rezystancji średnia zgodnie z (10) wynosi . Niepewność standardowa typu A wg wzoru (11): UA=0,374Ω. Niepewność standardowa typu B: w naszym przypadku wartość średnia rezystancji , wartość jednej cyfry na zakresie 2,500kΩ wynosi 0,001kΩ, czyli 1Ω, stąd: . PoniewaŜ , to niepewność rozszerzona wyniesie: . Laboratorium Systemów pomiarowych 13 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Ostatecznie wynik pomiaru moŜna zapisać: . 6. PRZEBIEG POMIARÓW 6.1. Pomiar dwóch wskazanych przez prowadz cego rezystancji przy pomocy multimetru BM 202 (kaŜdy student wykonuje oddzielnie pomiar kaŜdej z rezystancji i wyniki pomiaru zapisuje w tabeli 2). Tabela 2. Metoda pomiaru rezystancji Rx1i Ω R1= Rx1± R2= Rx2± ± ± Rx2i Ω Ω Ω Ω Ω X X X X Wartość średnia ………… Wartość średnia ………… X X X X Wartość średnia ………… Wartość średnia ………… Multimetr BM202 (zakres pomiarowy ………………… …………………..) Mostek techniczny Wh (zakres pomiarowy ………………… …………………..) Metoda techniczna DPN (R”x) Metoda techniczna DPP (R”x) 6.2. Pomiar tych samych rezystancji za pomoc mostka technicznego Wheatstone’a (kaŜdy student wykonuje oddzielnie pomiar kaŜdej z rezystancji i wyniki pomiaru zapisuje w tabeli 2). Kolejność operacji przy pomiarze mostkiem technicznym Wheatstone’a: zasilić mostek napięciem stałym z zasilacza stabilizowanego (typ 5331) o wartości dostosowanej do pomiaru wskazanej rezystancji (odpowiednie wartości napięć są wskazane na tylnej płycie mostka) i przyłączyć do Laboratorium Systemów pomiarowych 14 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji zacisków Rx, a następnie pokrętłami P1 i Rp ustawić na przybliŜonym zakresie wartość mierzonej rezystancji (np. jeŜeli Rx=1287Ω z pomiaru w p. 6.1, to P1 ustawiamy na mnoŜnik 10, a Rp na wartość 129, czyli P1·Rp≈Rx); włączyć przyciskiem G galwanometr oraz zasilanie i zrównowaŜyć mostek poprzez sprowadzenie wskazówki galwanometru do „0” poprzez pokręcenie pokrętła Rp; wartość rezystancji zapisać w Tabeli 2. 6.3. Pomiar rezystancji metod techniczn . Połącz układ pomiarowy z DPP (rys.8); Oblicz odpowiednią wartość napięcia zasilającego z zaleŜności: , gdzie: P=0,5 Pdop=0,125 W; Nastaw odpowiedni do wyliczonego napięcia zasilania zakres pomiarowy woltomierza ZV i zapisz w Tabeli 3; Nastaw zakres miliamperomierza ZA = 7500 mA; Ustaw regulator napięcia zasilacza w pozycji zerowej; Zamknij wyłącznik W; Włącz zasilacz stabilizowany i przy pomocy regulatora napięcia nastaw obliczone napięcie UV; Zmniejszaj stopniowo zakres pomiarowy miliamperomierza ZA aŜ do uzyskania moŜliwie największego wskazania tego przyrządu (zanotuj wybrany w ten sposób zakres pomiarowy w Tabeli 3); Odczytaj wskazania przyrządów (kaŜdy ze studentów wykonuje po jednym pomiarze) i zapisz wyniki w Tabeli 3; Powtórz wyŜej wymienione czynności przy pomiarze drugiej rezystancji; Połącz układ z DPN (rys. 9) i powtórz pomiary dla obu rezystancji. Laboratorium Systemów pomiarowych 15 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji UA W IA A IX RA UZ ZS V RX UV UX Rys. 8. Schemat układu z dokładnym pomiarem prądu W IA IX A IV UZ ZS RV V UV RX UX Rys. 9. Schemat układu z dokładnym pomiarem napięcia ZS -zasilacz stabilizowany o napięciu wyjściowym nie mniejszym niŜ 30V; V - woltomierz magnetoelektryczny typu LM-3; A - miliamperomierz magnetoelektryczny typu LM-3; RX - rezystancja mierzona (wskaŜe prowadzący); W - wyłącznik jednobiegunowy; Tabela 3. RezyMetoda stancja ZV UV ZA IA RA R’Xi R”Xi V V mA mA Ω Ω Ω Rx1sr Rx2sr Ω Ω DPN Rx1 DPP Laboratorium Systemów pomiarowych 16 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji DPN Rx2 DPP Obliczenia dla obwodu z dokładnym pomiarem prądu (DPP) Oblicz rezystancję wewnętrzną miliamperomierza wg następującego wzoru: R A = 23 + 0,004Ω ; Z A [mA] Oblicz poszukiwaną wartość rezystancji R’xi wg formuły (2) i R”xi wg formuły (3); Oblicz wartości średnią Rxsr i wpisz do Tabeli 2. W sprawozdaniu nale y: Skomentować róŜnicę między wynikami obliczeń rezystancji Rxi według wzoru ścisłego (2) i uproszczonego (3). Obliczenia dla obwodu z dokładnym pomiarem napi cia (DPN) Oblicz rezystancję wewnętrzną woltomierza. Rezystancję tę oblicza się wg następującego wzoru: RV = χZV (χ = 1000 Ω/V); Oblicz poszukiwaną wartość rezystancji R’xi wg formuły R’xi (4) i R”xi wg formuły (5); Oblicz wartości średnią Rxsr i wpisz do Tabeli 2. W sprawozdaniu nale y: Skomentować róŜnicę między wynikami obliczeń rezystancji według wzoru ścisłego R’xi (4) i uproszczonego R”xi (5). Uzupełnić Tabelę 2 (przykładowe obliczenia podane są w rozdziale 5). Laboratorium Systemów pomiarowych 17 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Polecenie dodatkowe Dla kaŜdego pomiaru rezystancji oblicz rezystancję graniczną: R g = RV R A . Pozwoli to zrozumieć róŜnice w wynikach pomiarów badanych rezystancji metodą techniczną. 7. PYTANIA I ZADANIA KONTROLNE 1. Objaśnij istotę metody technicznej pomiaru rezystancji. 2. Narysuj schemat ideowy układu z dokładnym pomiarem prądu i omów przyczyny błędów pomiaru. 3. Narysuj schemat ideowy układu z dokładnym pomiarem napięcia i omów przyczyny błędów pomiaru. 4. Który z dwóch układów pomiarowych zastosowałbyś, mając do dyspozycji woltomierz cyfrowy i dlaczego? 5. Omów budowę i zasadę pomiaru technicznym mostkiem Wheatstone’a. 6. Omów zasadę pomiaru rezystancji multimetrem cyfrowym. 7. Omów metodę wyznaczania niepewności rozszerzonej. LITERATURA 1. Lebson S. Podstawy miernictwa elektrycznego WNT, Warszawa 1972. 2. Chwaleba A. i inni Metrologia elektryczna WNT Warszawa 2003. 3. Wyra anie niepewno ci pomiaru. Przewodnik. Główny Urząd Miar, 1999, ISBN 83-906546-1-x. Laboratorium Systemów pomiarowych 18 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji WYMAGANIA BHP Warunkiem przystąpienia do praktycznej realizacji ćwiczenia jest zapoznanie się z instrukcją BHP i instrukcją przeciw poŜarową oraz przestrzeganie zasad w nich zawartych. Wybrane urządzenia dostępne na stanowisku laboratoryjnym mogą posiadać instrukcje stanowiskowe. Przed rozpoczęciem pracy naleŜy zapoznać się z instrukcjami stanowiskowymi wskazanymi przez prowadzącego. W trakcie zajęć laboratoryjnych naleŜy przestrzegać następujących zasad. ♦ Sprawdzić, czy urządzenia dostępne na stanowisku laboratoryjnym są w stanie kompletnym, nie wskazującym na fizyczne uszkodzenie. ♦ Sprawdzić prawidłowość połączeń urządzeń. ♦ Załączenie napięcia do układu pomiarowego moŜe się odbywać po wyraŜeniu zgody przez prowadzącego. ♦ Przyrządy pomiarowe naleŜy ustawić w sposób zapewniający stałą obserwację, bez konieczności nachylania się nad innymi elementami układu znajdującymi się pod napięciem. ♦ Zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek przełączeń oraz wymiana elementów składowych stanowiska pod napięciem. ♦ Zmiana konfiguracji stanowiska i połączeń w badanym układzie moŜe się odbywać wyłącznie w porozumieniu z prowadzącym zajęcia. ♦ W przypadku zaniku napięcia zasilającego naleŜy niezwłocznie wyłączyć wszystkie urządzenia. ♦ Stwierdzone wszelkie braki w wyposaŜeniu stanowiska oraz nieprawidłowości w funkcjonowaniu sprzętu naleŜy przekazywać prowadzącemu zajęcia. ♦ Zabrania się samodzielnego włączania, manipulowania i korzystania z urządzeń nie naleŜących do danego ćwiczenia. ♦ W przypadku wystąpienia poraŜenia prądem elektrycznym naleŜy niezwłocznie wyłączyć zasilanie stanowisk laboratoryjnych za pomocą wyłącznika bezpieczeństwa, dostępnego na kaŜdej tablicy rozdzielczej w laboratorium. Przed odłączeniem napięcia nie dotykać poraŜonego. Laboratorium Systemów pomiarowych 19 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji Laboratorium Systemów pomiarowych 20 Ćwiczenie nr 3: Pomiar rezystancji
