Spä nningsmä tning äv periodiskä signäler

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Spä nningsmä tning äv periodiskä signäler"

Olof Hellström
för 7 år sedan
Visningar:

1 UMEÅ UNIVERSITET v, 6-- Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Bo Tannfors Nils Lundgren Ville Jalkanen Spä nningsmä tning äv periodiskä signäler

2 Introduktion Laborationen går ut på att med mätinstrument mäta spänningen på två periodiska signaler med olika likspänningsnivåer och jämföra mätresultaten med teoretiska värden som beräknats för respektive signal. För att hämta in nödvändig teori, läs i din kursbok med ledning av t.ex. nyckelorden (se nedan) och bokens indexregister. Komplettera med kompendiumet med titeln Spänningsmätning. Nödvändig utrustning: signalgenerator, oscilloskop, multimeter, ev. spänningsaggregat Laborationen består av förberedelseuppgifter samt praktiska laborationsuppgifter som ska genomföras och redovisas enligt instruktionerna (se avsnittet Redovisning). Nyckelord: Spänningsmätning, medelvärde, likriktat medelvärde, effektivvärde, formfaktor, crestfaktor. (Eng. : voltage measurement, mean value, rectified mean value, rms-value, form factor, crest factor). Målsättning: Denna laboration har som mål att ge dig grundläggande kunskap om mätning av enfasiga periodiska signalers spänning med hjälp av vanliga mätinstrument. Ett viktigt delmål är att du får kunskap om mätinstrumentens praktiska begränsningar. Förberedelseuppgifter Förbered dig genom att göra nedanstående teorifrågor och beräkningar. I Vad menas med AC- respektive DC-kopplat fall av en spänningsmätning? II För en periodisk signal - hur beräknas spänningens... a) medelvärde ( i bland kallas det DC-värde ) b) likriktade medelvärde c) effektivvärde ( rms-värde ) III En periodisk sinusspänning har amplituden [V], periodtiden T [s] och effektivvärdet beräknas enligt uppgift II till E [V] ( ett numeriskt värde ). Vad händer med a) medelvärde, b) likriktat medelvärde och c) effektivvärde då sinussignalens frekvens sänks med faktorn ggr ( periodtiden blir ggr större, amplituden är oförändrad )? Vilken slutsats drar du om periodtidens betydelse för medel- och effektiv- värden? IV Vad är en form- respektive en crestfaktor? Om du vet signalens likriktade medelvärdet - vad finns det för samband som beskriver signalens effektivvärde? V Vad menas med att ett instrument visar sant effektivvärde ( true rms )?

3 Spänningsmätning av periodiska signaler Hur många mätningar behöver man normalt göra för att mäta effektivvärdet med ett instrument märkt med true rms? VI Antag att du vet en viss periodisk signals medelvärde ( = A [V]). Du vet även signalens effektivvärde mätt i ( = B [V] ). Vilket är signalens ( hela ) effektivvärde? Anm: Effektivvärdet skall vara i överensstämmelse med det samband du angav i uppgift II c. Laborationsuppgifter I de följande uppgifterna,,, och ska du studera fyra olika fall av signaler, se figur. Det praktiska utförandet för att skapa signalerna skiljer sig något beroende på den utrustning som du använder: PCLabLT För att skapa fyrkantvågen i PCLabLT kan man under Tools/Wave Editor/ öppna Rect. Spara den som Rect och ändra tiden i rad från till 75; tiden i rad från till 5. Nu finns Rect som library waveform. Sätt frekvensen till Hz och justera amplitud och offset. Välj signalen genom att trycka på knappen More functions/library waveforms och där välja den nya signalen. PCSU Signalgeneratorn i denna kan inte ge en likspänningsnivå. Detta ordnas då med ett spänningsaggregat som kopplas i serie efter signalgeneratorn. Fall A Fall B,5, Fall A Fall B 6 5 -,5,5 -,5,5 - - Figur. Periodiska spänningar (fall visar mer än en periodtid som är. ms i samtliga fall).

4 Uppgift Beräkna för de fyra fallen enligt figur, respektive signals teoretiska - medelvärde (U DC ) - likriktat medelvärde ( vilket innebär att medelvärdet räknas som noll-nivå) - effektivvärde (U RMS,AC ) - effektivvärde totalt, AC och DC - formfaktor () - crestfaktor () Redovisa resultaten enligt tabell och nedan. Tabell. Medelvärden (U DC ) och Effektivvärden (U RMS ) för signalerna A, B, A, B. Redovisa beräknade värden samt uppmätta med multimeter respektive oscilloskop. U DC Multimeter Oscilloskop A B A B U RMS A B A B Totalt Multimeter Oscilloskop Oscilloskop totalt Tabell. Beräknade likriktade medelvärden, formfaktor och crestfaktor (AC-kopplat) för signalerna A, B, A, B. Likriktat medelvärde, U MM Toppvärde, û Formfaktor U RMS,AC /U MM Crestfaktor û/u RMS,AC A B A B Uppgift : Koppla upp signalgeneratorn (och ev. spänningsaggregat) och skapa i tur och ordning spänningarna enligt de fyra fallen (se figur ). Mät samma storheter som du redan har beräknat i uppgift med en multimeter och med ett digitalt oscilloskop. Redovisa resultaten i tabell.

5 Uppgift : Vad visar instrumenten när frekvensen ändras med en faktor, uppåt respektive nedåt? Mät och redovisa grafiskt multimeterns frekvensberoende. Y-axeln skall visa uppmätt effektivvärde hos en fast sinusspänning och x-axeln skall visa frekvensen inom ett lämpligt intervall (tex där instrumentet visar ett fel på högst %). Kommentera! Uppgift : Jämför praktik och teori. Kommentera och dra slutsatser! Redovisning Laborationen redovisas med en skriftlig rapport skriven i ordbehandlarprogramvara (t.ex, Office/Word). Följande skall finnas med i rapporten: Utförliga svar på förberedelseuppgifterna. Bild (skärmbild eller foto) från oscilloskopet på de fyra uppmätta signalerna (Fall A, B, A, B, se figur ). Obs! Det ska framgå tydligt vad som visas på bilden samt vilken skala du har på axlarna. Uppgift och redovisas med beräknade och uppmätta värden i tabellform enligt tabell och. Uppgift redovisas med ett diagram över multimeterns frekvensberoende. Obs! Det ska framgå tydligt vad som visas på bilden samt vilken skala du har på axlarna. Uppgift. Redovisa dina kommentarer och slutsatser. 5

Relevanta dokument

Spänningsmätning av periodiska signaler

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Bo Tannfors 1996-05-15 Spänningsmätning av periodiska signaler Laboration E8 ELEKTRO Laboration E8 Spänningsmätning av periodiska signaler