Sprawozdanie7

Zespół Szkół Elektronicznych Elektrycznych i Mechanicznych w Bielsku-Białej im. Jędrzeja Śniadeckiego	Pracownia elektrotechniki i elektroniki	Rok szkolny 2023 / 2024
Sprawozdanie z ćwiczenia nr: 7	Daniel Krywult	Data wykonania ćwiczenia: 28.02.2024	Grupa: 4
	Klasa: 2 TR2
Temat ćwiczenia: Badanie stanów nieustalonych		Oddano: 06.03.2024	Ocena:

1. Cel ćwiczenia

   Zrozumienie działania przełączników dwupozycyjnych oraz zachowania napięcia dostarczanego przez kondensator w układach z zasilaczem napięcia stałego.

2. Schematy pomiarowe

1. Układ pomiarowy do wyznaczania stałej czasowej ładowania kondensatora

2. Układ pomiarowy do wyznaczania stałej czasowej ładowania kondensatora

3. Przebieg ćwiczenia

1. Zebraliśmy odpowiednie elementy do skonfigurowania schematów pomiarowych;
2. Sprawdziliśmy stan przełącznika;
3. Skonfigurowaliśmy układ przedstawiony na rysunku 1;
4. Zgłosiliśmy nauczycielowi prowadzącemu zajęcia z “Pracownia elektrotechniki i elektroniki” zakończenie konfiguracji układu i gotowość do wykonania pomiarów;
5. Po sprawdzeniu układu przez nauczyciela włączyliśmy zasilacz;
6. Wyzerowano stoper;
7. Przełączyliśmy przełącznik dwupozycyjny P na pozycje “1”, tak jak na rysunku 1, jednocześnie odczytując wskazania mierników;
8. Powtarzaliśmy odczytywanie mierników co 10 sekund, aż do momentu w którym wskazanie amperomierza A zmaleje do zera, lub wskazanie amperomierza A będzie niezmienne dłużej niż 30 sekund. Wyniki pomiarów zapisano do tabelki w laptopie.
9. Po spełnieniu powyższych warunków dotyczących odczytywania pomiarów amperomierza A wyłączyliśmy zasilacz.
10. Przełączyliśmy przełącznik dwupozycyjny P w pozycję „2”, tak jak na rysunku 2 jednocześnie odczytując wskazania mierników;
11. Powtarzaliśmy odczytywanie mierników co 10 sekund, aż do momentu w którym wskazanie amperomierza A zmaleje do zera, lub wskazanie amperomierza A będzie niezmienne dłużej niż 30 sekund. Wyniki pomiarów zapisano do tabelki w laptopie.
12. Pomiary przeprowadziliśmy dla:
    1. dwóch różnych napięć zasilających:
       1. 10 V
       2. 20 V
    2. dwóch różnych wartości rezystancji rezystorów,
    3. dwóch różnych wartości kondensatorów;
13. Po wykonaniu wszystkich pomiarów zgłosiliśmy zakończenie pomiarów nauczycielowi prowadzącemu zajęcia i zastosowaliśmy się do wydawanych przez niego poleceń;
14. Wyłączyliśmy zasilacz;
15. Rozmontowaliśmy układ pomiarowy;
16. Posprzątaliśmy stanowisko pomiarowe;
17. Przystąpiliśmy do zrobienia sprawozdania;

4. Tabela wyników

Do wszystkich tabel pomiary zostały wykonane przy następujących założeniach:

IA - wskazanie amperomierza A
UVC - wskazanie woltomierza VC
UZ - napięcie zasilające
R - rezystancja rezystora
C - pojemność kondensatora
τ - stała czasowa
t - czas trwania stanu nieustalonego

1. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 10 V, C = 2200 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.63	3.8
2	20	0.42	6.1
3	30	0.28	7.6
4	40	0.18	8.5
5	50	0.12	9.1
6	60	0.09	9.5
7	70	0.06	9.8
8	80	0.05	10
9	90	0.04	10
10	100	0.03	10.1
11	110	0.03	10.2
12	120	0.02	10.2
13	130	0.02	10.2

2. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 10 V, C = 2200 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.65	6.7
2	20	0.41	4.3
3	30	0.27	2.8
4	40	0.11	1.8
5	50	0.07	1.2
6	60	0.04	0.8
7	70	0.03	0.5
8	80	0.01	0.3
9	90	0.01	0.2
10	100	0	0.2

3. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 20 V, C = 2200 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	1.29	7.4
2	20	0.83	12
3	30	0.55	15
4	40	0.36	16.9
5	50	0.25	18.1
6	60	0.18	18.9
7	70	0.13	19.4
8	80	0.1	19.7
9	90	0.07	19.9
10	100	0.06	20.1
11	110	0.05	20.2
12	120	0.04	20.3
13	130	0.04	20.3
14	140	0.03	20.4
15	150	0.03	20.4
16	160	0.03	20.4

4. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 20 V, C = 2200 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	1.3	13.6
2	20	0.81	8.7
3	30	0.54	5.7
4	40	0.36	3.7
5	50	0.23	2.4
6	60	0.15	1.6
7	70	0.1	1.1
8	80	0.06	0.7
9	90	0.04	0.5
10	100	0.03	0.3
11	110	0.02	0.2
12	120	0.01	0.2
13	130	0.01	0.1
14	140	0	0.1

5. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 10 V, C = 2200 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.51	2.5
2	20	0.37	4.6
3	30	0.28	6.1
4	40	0.22	7.1
5	50	0.16	7.9
6	60	0.13	8.5
7	70	0.09	8.9
8	80	0.08	9.2
9	90	0.06	9.5
10	100	0.05	9.6
11	110	0.04	9.8
12	120	0.04	9.9
13	130	0.03	10
14	140	0.02	10
15	150	0.02	10.1
16	160	0.02	10.1

6. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 10 V, C = 2200 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.49	8
2	20	0.37	6
3	30	0.27	4.4
4	40	0.209	3.3
5	50	0.15	2.5
6	60	0.14	1.9
7	70	0.08	1.4
8	80	0.06	1.1
9	90	0.05	0.8
10	100	0.03	0.6
11	110	0.02	0.5
12	120	0.02	0.4
13	130	0.01	0.3
14	140	0.01	0.2
15	150	0	0.2

7. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 20 V, C = 2200 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	1	5.1
2	20	0.76	9.1
3	30	0.55	12
4	40	0.43	13.9
5	50	0.32	15.5
6	60	0.26	16.7
7	70	0.19	17.6
8	80	0.16	18.2
9	90	0.13	18.7
10	100	0.1	19.1
11	110	0.08	19.3
12	120	0.07	19.6
13	130	0.06	19.7
14	140	0.05	19.9
15	150	0.04	20
16	160	0.04	20.1
17	170	0.04	20.2

8. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 20 V, C = 2200 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.97	15.3
2	20	0.72	11.3
3	30	0.53	8.4
4	40	0.4	6.3
5	50	0.29	4.7
6	60	0.22	3.6
7	70	0.16	2.7
8	80	0.12	2.1
9	90	0.09	1.5
10	100	0.07	1.2
11	110	0.05	0.9
12	120	0.04	0.7
13	130	0.03	0.5
14	140	0.02	0.4
15	150	0.01	0.3
16	160	0.01	0.2
17	170	0	0.2

9. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 10 V, C = 4700 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.57	1.5
2	20	0.5	2.7
3	30	0.43	3.7
4	40	0.37	4.6
5	50	0.32	5.3
6	60	0.28	6
7	70	0.25	6.5
8	80	0.21	7
9	90	0.19	7.5
10	100	0.17	7.8
11	110	0.15	8.2
12	120	0.13	8.4
13	130	0.12	8.6
14	140	0.1	8.8
15	150	0.09	9
16	160	0.08	9.2
17	170	0.07	9.3
18	180	0.07	9.5
19	190	0.06	9.5
20	200	0.05	9.6
21	210	0.05	9.7
22	220	0.04	9.8
23	230	0.04	9.8
24	240	0.04	9.9

10. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 10 V, C = 4700 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.51	8.8
2	20	0.47	7.6
3	30	0.41	6.7
4	40	0.36	5.8
5	50	0.31	5
6	60	0.27	4.4
7	70	0.23	3.8
8	80	0.2	3.3
9	90	0.17	2.8
10	100	0.15	2.4
11	110	0.13	2.2
12	120	0.11	1.9
13	130	0.1	1.6
14	140	0.08	1.4
15	150	0.07	1.2
16	160	0.06	1.1
17	170	0.05	0.9
18	180	0.05	0.8
19	190	0.04	0.7
20	200	0.03	0.6
21	210	0.03	0.6
22	220	0.02	0.5
23	230	0.02	0.5
24	240	0.02	0.4

11. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 20 V, C = 4700 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	1.4	2.8
2	20	1	5
3	30	0.86	7.1
4	40	0.75	8.9
5	50	0.66	10.3
6	60	0.57	11.6
7	70	0.5	12.6
8	80	0.45	13.6
9	90	0.39	14.4
10	100	0.35	15.2
11	110	0.31	15.8
12	120	0.27	16.2
13	130	0.25	16.6
14	140	0.22	17.1
15	150	0.19	17.4
16	160	0.17	17.8
17	170	0.16	18.1
18	180	0.14	18.3
19	190	0.13	18.4
20	200	0.12	18.7
21	210	0.11	18.8
22	220	0.1	19
23	230	0.09	19.1
24	240	0.08	19.2
25	250	0.08	19.3
26	260	0.07	19.4
27	270	0.07	19.5
28	280	0.06	19.5
29	290	0.06	19.6
30	300	0.05	19.7
31	310	0.05	19.7
32	320	0.05	19.8

12. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 20 V, C = 4700 µF i R = 15 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	01.07	17.9
2	20	0.94	15.6
3	30	0.82	13.6
4	40	0.72	11.9
5	50	0.63	10.5
6	60	0.55	9.1
7	70	0.48	8
8	80	0.42	7
9	90	0.37	6.2
10	100	0.32	5.4
11	110	0.28	4.7
12	120	0.24	4.1
13	130	0.21	3.6
14	140	0.19	3.2
15	150	0.17	2.8
16	160	0.14	2.5
17	170	0.12	2.2
18	180	0.11	1.9
19	190	0.09	1.7
20	200	0.09	1.5
21	210	0.07	1.4
22	220	0.06	1.2
23	230	0.05	1.1
24	240	0.05	0.9
25	250	0.04	0.8
26	260	0.04	0.7
27	270	0.03	0.7
28	280	0.03	0.6
29	290	0.02	0.5
30	300	0.02	0.5
31	310	0.02	0.4

13. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 10 V, C = 4700 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.81	2
2	20	0.66	3.5
3	30	0.53	4.9
4	40	0.43	5.9
5	50	0.34	6.8
6	60	0.28	7.4
7	70	0.23	8
8	80	0.19	8.4
9	90	0.15	8.7
10	100	0.13	9
11	110	0.1	9.1
12	120	0.09	9.4
13	130	0.08	9.6
14	140	0.06	9.7
15	150	0.06	9.8
16	160	0.04	9.9
17	170	0.04	9.9
18	180	0.04	10

14. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 10 V, C = 4700 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	0.82	8.6
2	20	0.66	6.9
3	30	0.53	5.6
4	40	0.43	4.5
5	50	0.34	3.6
6	60	0.27	2.8
7	70	0.22	2.4
8	80	0.18	1.9
9	90	0.14	1.5
10	100	0.12	1.3
11	110	0.09	1
12	120	0.07	0.8
13	130	0.06	0.7
14	140	0.05	0.6
15	150	0.04	0.5
16	160	0.03	0.4
17	170	0.03	0.3
18	180	0.02	0.3
19	190	0.02	0.2
20	200	0.01	0.2
21	210	0.01	0.2
22	220	0.01	0.1

15. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1 z U = 20 V, C = 4700 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	1.59	3.9
2	20	1.29	6.9
3	30	01.04	9.4
4	40	0.78	11.8
5	50	0.6	13.3
6	60	0.57	14.5
7	70	0.47	15.5
8	80	0.39	16.4
9	90	0.32	17
10	100	0.27	17.6
11	110	0.22	18.1
12	120	0.19	18.5
13	130	0.16	18.8
14	140	0.14	19
15	150	0.12	19.2
16	160	0.1	19.4
17	170	0.09	19.5
18	180	0.08	19.6
19	190	0.07	19.7
20	200	0.07	19.8
21	210	0.06	19.9
22	220	0.05	19.9
23	230	0.05	19.9
24	240	0.04	20
25	250	0.04	20
26	260	0.04	20.1

16. tabela wyników dla układu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2 z U = 20 V, C = 4700 µF i R = 10 kΩ

Numer pomiaru	t	IA	UVC
[-]	[s]	[mA]	[V]
1	10	1.6	17
2	20	1.3	13.6
3	30	01.06	11.2
4	40	0.84	9
5	50	0.69	7.3
6	60	0.56	5.9
7	70	0.45	4.74
8	80	0.36	3.9
9	90	0.3	3.1
10	100	0.24	2.5
11	110	0.2	2.1
12	120	0.16	1.7
13	130	0.13	1.4
14	140	0.1	1.2
15	150	0.09	0.9
16	160	0.07	0.8
17	170	0.06	0.7
18	180	0.04	0.6
19	190	0.04	0.5
20	200	0.03	0.4
21	210	0.03	0.3
22	220	0.02	0.3
23	230	0.02	0.2
24	240	0.01	0.2
25	250	0.01	0.2
26	260	0.01	0.1

5. Obliczenia

Wzory:

τ = R * C
tn ∈ (3·τ,5·τ)

Obliczenia dla:

1. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 2200 * 10^-6 = 22
tn ∈ (322 , 522) = (66 , 110)

2. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 2200 * 10^-6 = 22
tn ∈ (322 , 522) = (66 , 110)

3. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 2200 * 10^-6 = 22
tn ∈ (322 , 522) = (66 , 110)

4. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 2200 * 10^-6 = 22
tn ∈ (322 , 522) = (66 , 110)

5. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 2200 * 10^-6 = 33
tn ∈ (333 , 533) = (99 , 165)

6. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 2200 * 10^-6 = 33
tn ∈ (333 , 533) = (99 , 165)

7. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 2200 * 10^-6 = 33
tn ∈ (333 , 533) = (99 , 165)

8. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 2200 * 10^-6 = 33
tn ∈ (333 , 533) = (99 , 165)

9. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 4700 * 10^-6 = 70,5
tn ∈ (370,5 , 570,5) = (211,5 , 352,5 )

10. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 4700 * 10^-6 = 70,5
tn ∈ (370,5 , 570,5) = (211,5 , 352,5 )

11. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 4700 * 10^-6 = 70,5
tn ∈ (370,5 , 570,5) = (211,5 , 352,5 )

12. tabeli pomiarowej

τ = 15 000 * 4700 * 10^-6 = 70,5
tn ∈ (370,5 , 570,5) = (211,5 , 352,5 )

13. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 4700 * 10^-6 = 47
tn ∈ (347 , 547) = (141 , 235)

14. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 4700 * 10^-6 = 47
tn ∈ (347 , 547) = (141 , 235)

15. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 4700 * 10^-6 = 47
tn ∈ (347 , 547) = (141 , 235)

16. tabeli pomiarowej

τ = 10 000 * 4700 * 10^-6 = 47
tn ∈ (347 , 547) = (141 , 235)

6. Wykresy

1. Dla każdego układu pomiarowego, którego schemat został przedstawiony na rysunku 1 wykres liniowy:

1. UVC = f (t)

   1. do tabeli a)

2. do tabeli b)

3. do tabeli c)

4. do tabeli d)

5. do tabeli e)

6. do tabeli f)

7. do tabeli g)

8. do tabeli h)

9. do tabeli i)

10. do tabeli j)

11. do tabeli k)

12. do tabeli l)

13. do tabeli m)

14. do tabeli n)

15. do tabeli o)

16. do tabeli p)

2. IA = f (t)

   1. do tabeli a)

2. do tabeli b)

3. do tabeli c)

4. do tabeli d)

5. do tabeli e)

6. do tabeli f)

7. do tabeli g)

8. do tabeli h)

9. do tabeli i)

10. do tabeli j)

11. do tabeli k)

12. do tabeli l)

13. do tabeli m)

14. do tabeli n)

15. do tabeli o)

16. do tabeli p)

2. wykres zbiorczy prezentujący przebiegi UVC = f (t) przy założeniu różnych napięć zasilających, oraz różnych wartości rezystancji rezystora R, oraz pojemności kondensatora C

   [ - ]

7. Elementy wykorzystane w ćwiczeniu

1. omomierz
2. 2 woltomierze cyfrowe
3. 1 woltomierz cyfrowy
4. przewody łączące
5. przełącznik
6. 2 rezystory po 10 kΩ i 15 kΩ
7. 2 kondensatory 4700 µF i 2200 µF
8. zasilacz napięcia stałego
9. instrukcja
10. stoper
11. węzły
12. laptop

8. Wnioski

1. Złe zorganizowanie osób w grupie w trakcie przeprowadzania pomiarów może prowadzić do błędów pomiarowych, które widać na skokach w wykresach, w m.in wykresie w podpunkcie 2 do tabeli o).