1 Laboration 1. Bryggmätning

Relevanta dokument
Laborationer i Mätteknik

Lösningar till övningsuppgifter i

OP-förstärkaren, INV, ICKE INV Komparator och Schmitt-trigger

Automationsteknik Laboration Givarteknik 1(6)

Signalbehandling, förstärkare och filter F9, MF1016

Laboration 2 Instrumentförstärkare och töjningsgivare

Laboration 1. Töjning och Flödesmätning

Wheatstonebryggans obalansspänning

Kortlaboration Fil. Mätning av vikt med lastcell. Förstärkning, filtrering och kalibrering av mätsignal.

Kortlaboration Fil. Mätning av vikt med lastcell. Förstärkning, filtrering och kalibrering av mätsignal.

Kurskod: 6B2267 (Ten1 2p) Examinator: William Sandqvist Tel

Figur 1 Konstant ström genom givaren R t.

TENTAMEN Tillämpad mätteknik, 7,5 hp

Laborationsrapport Elektroteknik grundkurs ET1002 Mätteknik

Automation Laboration: Reglering av DC-servo

Elektronik grundkurs Laboration 1 Mätteknik

Vanliga förstärkarkopplingar med operationsförstärkaren

Laboration - Operationsfo rsta rkare

Laborationsrapport. Kurs El- och styrteknik för tekniker ET1015. Lab nr. Laborationens namn Lik- och växelström. Kommentarer. Utförd den.

Ellära. Laboration 2 Mätning och simulering av likströmsnät (Thevenin-ekvivalent)

Laboration 5. Temperaturmätning med analog givare. Tekniska gränssnitt 7,5 p. Förutsättningar: Uppgift: Temperatur:+22 C

Förberedelseuppgifter... 2

Laborationshandledning för mätteknik

- Exempel på elektrotekniskt innehåll i en Mutterdragare och en maskin för tillverkning av elektronik. - Vinkel och varvtalsmätning med pulsgivare

IE1206 Inbyggd Elektronik

IE1206 Inbyggd Elektronik

Sensorteknik 2017 Trådtöjningsgivare

Konstruktion av volt- och amperemeter med DMMM

Tentamen den 21 oktober TEL102 Inledande elektronik och mätteknik. TEL108 Introduktion till EDI-programmet. Del 1

Laboration 1: Styrning av lysdioder med en spänning

Laborationsrapport. Kurs Elkraftteknik. Lab nr 3 vers 3.0. Laborationens namn Likströmsmotorn. Kommentarer. Utförd den. Godkänd den.

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

4 Laboration 4. Brus och termo-emk

Cédric Cano Uppsala Mätsystem F4Sys. Pulsmätare med IR-sensor

MÄTNING AV ELEKTRISKA STORHETER

Mätning med termoelement 1. Den fysikaliska bakgrunden

5 OP-förstärkare och filter

Mättekniklaboration. 1. Inledning Z5:1. Chalmers Tekniska Högskola Institutionen för Radio och Rymdvetenskap

KOMPONENTKÄNNEDOM. Laboration E165 ELEKTRO. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Anton Holmlund Personalia:

FYD101 Elektronik 1: Ellära

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Ville Jalkanen mfl Laboration Tema OP. Analog elektronik för Elkraft 7.

DIFFERENTALFÖRSTÄRKARE

Operationsförstärkaren

Elektroteknikens grunder Laboration 3. OP-förstärkare

- Digitala ingångar och framförallt utgångar o elektrisk modell

Sensorer och Mätteknik 2014

Elenergiteknik. Laborationshandledning Laboration 1: Trefassystemet och Trefastransformatorn

2E1112 Elektrisk mätteknik

Operationsfo rsta rkarens parametrar

TSTE20 Elektronik Lab5 : Enkla förstärkarsteg

Förstärkning Large Signal Voltage Gain A VOL här uttryckt som 8.0 V/μV. Lägg märke till att förstärkningen är beroende av belastningsresistans.

Undersökning av logiknivåer (V I

Impedans och impedansmätning


Mät resistans med en multimeter

Laboration 1 Elektriska kretsar Online fjärrstyrd laborationsplats Blekinge Tekniska Högskola (BTH)

Tentamen i Krets- och mätteknik, fk, ETEF15. Exempeltentamen

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

nmosfet och analoga kretsar

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 16 dec 2008 klockan 8:00 13:00.

Svar till Hambley edition 6

Mätteknik för E & D Impedansmätning Laborationshandledning Institutionen för biomedicinsk teknik LTH

Impedans! och! impedansmätning! Temperatur! Komponentegenskaper! Töjning! Resistivitetsmätning i jordlager!.!.!.!.!

Lik- och Växelriktning

Lab nr Elinstallation, begränsad behörighet ET1013 Likströmskretsar

Systemkonstruktion LABORATION SWITCHAGGREGAT. Utskriftsdatum:

Systemkonstruktion LABORATION LOGIK

Elektronik 2018 EITA35

Tentamen i Elektronik 5hp för E2/D2/Mek2

** Mät solstrålningen

Analog till Digitalomvandling

Ett urval D/A- och A/D-omvandlare

Laboration - Va xelstro mskretsar

Extralab fo r basterminen: Elektriska kretsar

IDE-sektionen. Laboration 6 Växelströmsmätningar

Karlstads universitet / Elektroteknik / TEL108 och TEL118 / Tentamen / BHä & PRö 1 (5) Del 1

Laboration 1: Aktiva Filter ( tid: ca 4 tim)

Elektronik 2018 EITA35

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

Elektroteknikens grunder Laboration 1

PROJEKTLABORATION i Analog Elektronik.

Tentamen i Elektronik, ESS010, del1 4,5hp den 19 oktober 2007 klockan 8:00 13:00 För de som är inskrivna hösten 2007, E07

TENTAMEN Elektronik för elkraft

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2 KK4 LAB4. tentamen

Operationsförstärkare (OP-förstärkare) Kapitel , 8.5 (översiktligt), 15.5 (t.o.m. "The Schmitt Trigger )

Laborationshandledning för mätteknik

Laborationsrapport. Kurs Elektroteknik grundkurs ET1002. Lab nr 3. Laborationens namn Halvledarkomponenter. Kommentarer. Namn. Utförd den.

Laboration II Elektronik

Fakulteten för teknik- och naturvetenskap. Sensorfinger. Sensor Finger. Daniel Silvén Patrik Karlsson

Analog till Digitalomvandling

Konduktivitetsmätning

Trådtöjningsgivare TTG. Zoran Markovski

Elektronik 2018 EITA35

TENTAMEN Elektronik för elkraft HT

Laboration 4: Tidsplan, frekvensplan och impedanser. Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum

Tentamen i Elektronik - ETIA01

Du har följande material: 1 Kopplingsdäck 2 LM339 4 komparatorer i vardera kapsel. ( ELFA art.nr datablad finns )

Strömförsörjning. Laboration i Elektronik 285. Laboration Produktionsanpassad Elektronik konstruktion

Sven-Bertil Kronkvist. Elteknik. Tvåpolssatsen. Revma utbildning

IE1206 Inbyggd Elektronik

Transkript:

1 Laboration 1. Bryggmätning 1.1 Laborationens syfte Att studera bryggmätningar av fysikaliska storheter, speciellt kraft och temperatur. 1.2 Förberedelser Läs in laborationshandledningen samt motsvarande avsnitt i kurslitteraturen. Gör förberedelseuppgifterna till laborationen. 1.3 Inledning Mätbryggor används för att omvandla givarens mätstorhet till en mätspänning. Bryggorna kan vara likspänningsmatade eller växelspänningsmatade. De kan bygga på balansmetoden, då obalansspänningen justeras till 0 V, eller obalansmetoden, då obalansspänningen blir proportionell mot mätstorheten. Bland de senare bryggkopplingarna skiljer man mellan kvarts-, halv- och helbryggor. Vi kommer att under laborationen använda likspänningsmatade kvartsbryggor och halvbryggor. Ofta är obalansspänningen ut från bryggan mycket liten - t ex någon mv. Då behöver den förstärkas innan den går vidare i mätkedjan. Under laborationen bör mätsignalen i vissa fall förstärkas. För detta ändamål fins en labförstärkare uppbyggd kring operationsförstärkare OP 07. Labförstärkaren är monterad på ett litet kretskort som kan placeras på kopplingsdäcket. Se figur 2. 8 Figur 1. Kopplingsschema för labförstärkaren. Resistansen R är 5,1 kω Justerskruv 19, NC 4, GND 5, IN+ 10, -15V 16, IN- 13, +15V 12, UT Figur 2. Labförstärkare med benfördelning Laborationer i Mätteknik 5

Labförstärkaren ger en förstärkning på 100 gånger. Eftersom vi matar den med +/-15 Volt betyder det att inspänningen inte behöver vara speciellt stor innan utsignalen når sitt största värde, som är ca +/- 14 Volt. Av figur 1 och 2 framgår hur labförstärkaren ska kopplas in. Efter det att den kopplats upp bör offsetinställningen justeras ( trimmas ). Det innebär att man kontrollerar att inspänningen 0 Volt ger utspänningen 0 Volt. Om så inte är fallet justerar man utspänningen till 0 Volt med justerskruven. Observera att labförstärkaren belastar bryggan ty dess inimpedans är inte oändlig! Undersök under laborationens gång hur stort fel detta skapar i obalansspänningen. I laborationsuppgifterna 1 och 2 är en förstärkning på 100 gånger för mycket. Utgången på labförstärkaren kommer att överstyras till +/- 15 Volt. Därför får du som förberedelseuppgift att dimensionera en kompletterande koppling till labförstärkaren som gör att förstärkningen i stället blir 10 gånger. 1.4 Laborationsuppgifter 1.4.1 Obalansspänning i resistansbrygga Uppkoppling Koppla upp en resistansbrygga enligt figur 3. Anslut labförstärkaren till bryggan och mät obalansspänningen U med DVM. Mät dels obalansspänningen utan labförstärkare och dels med labförstärkaren inkopplad. Förstärkningen ska vara 10 gånger. - - R 2 Figur 3. Resistansbrygga. Samtliga resistanser R är 10 k Ω. Matningsspänningen ska vara 5 V DC. Resistansen i gren 2 kan således variera mellan 5 k Ω och 15 k Ω. Utförande Mät U för några olika inställningar på potentiometern. Välj enkla värden på R 2 som 14 k Ω, 13 k Ω,... 8 k Ω osv. Sammanställ mätresultaten i tabellen nedan. Resistans R 2 [k Ω] U utan labförstärkare [mv] U med labförstärkare [mv] Laborationer i Mätteknik 6

Jämför nu den uppmätta obalansspänningen med den teoretiskt beräknade för det fall då R 2 = 12 k Ω. Förklara eventuella skillnader Diskutera linjäriteten hos mätsystemet 1.4.2 Temperaturmätning Teori Termistorn har negativ temperaturkoefficient. Dess resistans vid temperaturen 25 grader Celsius (dvs 298 Kelvin) är 10 k Ω inom vissa felgränser. Resistans-temperaturberoendet ges av ekvationen: R R 25 e β 1 T = - Termistorns parametrar är enligt tillverkaren: 1 -------- 298 β = 3977 R 25 = 10kΩ (1) (2) Utförande Byt ut de tre resistorerna i gren 2 i figur 3 mot termistorn och mät obalansspänningen U. Använd labförstärkaren med förstärkningen 10 gånger. Obalansspänningen vid rumstemperatur: Rumstemperaturen var: Värm sedan termistorn med handen och studera hur obalansspänningen ändras. När stationärt tillstånd har uppnåtts avläses obalansspänningen. En varm hand har en hudtemperatur på ca 30 grader Celsius. Undersök med mätbryggan vem som har den kallaste handen. Kontrollera mätresultatet genom att ta varandra i hand och med känseln avgöra vem som har den kallaste handen. Beräkna sedan approximativt mätbryggans känslighet utifrån mätningen vid rumstemperatur och en av mätningarna av handens temperatur. Laborationer i Mätteknik 7

Obalansspänningen då termistorn värmdes med handen: Mätbryggans känslighet: Diskutera linjäriteten hos systemet: 1.4.3 Mätning av kraft Utrustning Två trådtöjningsgivare är monterade på var sin sida av ett plattjärn. Givarna är kopplade i en mätbrygga enligt figur 4. Genom att ändra på en bygel kan givarna kopplas i kvartsbrygga eller halvbrygga. Med en tving kan plattjärnet spännas fast på instrumenthyllan ovanför labbordet. + 5 V G1 G2 U- U+ R1 R2 R3 1 2 3 0 V Bygel Potentiometer Figur 4. Mätbrygga med två trådtöjningsgivare. I läge 1-2 är endast givare G1 inkopplad, dvs bryggan är kopplad som en kvartsbrygga. I läge 2-3 är givare G1 och G2 inkopplade, dvs bryggan är kopplad som en halvbrygga. Uppkoppling Spänn fast plattjärnet på lämpligt ställe. Koppla in mätbryggan med trådtöjningsgivarna på kopplingsdäcket. Koppla enligt figur 4. Matningsspänningen ska vara 5 Volt. Nu behövs en förstärkning på 100 gånger hos labförstärkaren. Utförande: Kvartsbrygga Bygla så att du har en kvartsbrygga. Balansera bryggan med potentiometern. Belasta sedan bryggan med vikterna 50 g, 100 g, 150 g,... och avläs för varje belastning motsvarande obalansspänning. Gör en tabell över mätresultatet. Beräkna utifrån mätningen bryggans känslighet. Kvartsbryggans känslighet: Laborationer i Mätteknik 8

Diskutera linjäriteten hos kvartsbryggan: Utförande: Halvbrygga Bygla nu så att du har en halvbrygga. Gör samma mätningar som för kvartsbryggan. Halvbryggans känslighet: Diskutera linjäriteten hos halvbryggan: Diskutera resultaten. Gör en jämförelse mellan kvartsbryggan och halvbryggan i teorin och i praktiken. Fortsatta försök Studera hur trådtöjningsgivarnas temperaturberoende påverkar mätningarna, dels med kvartsbrygga och dels med halvbrygga. Värm givarna genom att antingen andas på dem eller genom att värma dem med handen. Laborationer i Mätteknik 9

1.5 Sammanfattning Många fysikaliska storheter kan omvandlas till elektriska storheter med någon känd fysikalisk princip. Under denna laboration användes givare vars elektriska resistans påverkas av temperaturen eller av töjning. Resistansbryggan användes för att detektera den obalansspänning som uppstår då resistansgivarna påverkas och förändrar sin resistans. Känsligheten hos bryggan ökar om matningsspänningen ökas. Matningsspänningen får dock inte väljas så hög att uppvärmningen av resistansgivarna ger försämrad noggrannhet. Termistorn har stor känslighet för temperatur men uppvisar olinjära egenskaper. Dess linjäritet kan förbättras om den parallellkopplas med en resistor men detta sker till priset av lägre känslighet. Temperaturen påverkar trådtöjningsgivaren. Genom att använda två eller flera trådtöjningsgivare i samma mätbrygga (halv- respektive helbrygga) kan temperaturberoendet till stor del elimineras. Växelspänningsmatade bryggor måste användas om givarna är i kapacitivt eller induktivt utförande. Laborationer i Mätteknik 10