6.    Meranie jednosmerného odporu a komplexnej imitancie  

TEÓRIA:    Náhradné modely rezistora, kondenzátora a cievky, fiktívne parametre, skutočné (fyzikálne) parametre, definície skutočných a zdanlivých parametrov, kvalita cievky a stratový činiteľ kondenzátora, vektorový RLCG meter (auto balancing bridge), Kelvinove sondy, princípy merania RLC a jednosmerného odporu na príručných multimetroch, dvoj a štvorvodičové pripojenie, princíp reflektometrie (dlhé vedenie), koeficienty odrazu, priame a odrazené vlny.

ÚLOHY (Výsledky si poznamenajte):

1. Multimetrom pomocou dvojvodičového pripojenia odmerajte ohmický odpor aspoň 2 rezistorov, reostatu v maxime a reproduktora na pracovisku. Výsledky si poznamenajte. Do úvahy zoberte aj údaje výrobcov o presnosti prístrojov, prípadne presnosť vyhotovenia rezistorov. Vyskúšajte meranie aj tak, že počas merania budete držať vývody meraného rezistora rukami.

2. Pomocou multimetra odmerajte kapacitu kondenzátorov na pracovisku. Porovnajte výsledky s nominálnymi hodnotami týchto prvkov a poznamenajte si ich - budete ich potrebovať v nasledujúcich úlohách. Vysvetlite, ako sa odlišujú tieto údaje a prečo.

3.  Zoznámte sa s virtuálnym RLCG metrom zostaveným z meracej karty, referenčného rezistora (620 Ohmov), externého harmonického generátora a softvéru (viď obrázok).




Tento RLCG meter budete používať v nasledujúcich úlohách v rozsahu 100 Hz až 20 kHz (cca. akustické pásmo) s logaritmickým (alebo iným vhodným) krokom (napr. 1-10-100-...). Excitačný signál sa generuje pomocou generátora Agilent 33220A. Nastavte na ňom harmonický signál s amplitúdou 1,1 V, frekvenciu meňte podľa zvolených krokov. Pozor, súčiastky sa pripájajú pomocou štvorvodičového pripojenia – Kelvinove sondy. Program zobrazuje hodnoty z paralelného a sériového modelu naraz, hodnoty sa určujú vnútorným výpočtom. Premyslite si, čo potrebujeme meracou kartou zachytiť, aby sme mohli jednoznačne určiť zobrazované hodnoty. Z čoho sa počítajú?

Tie isté kondenzátory z úlohy 2, reostat a reproduktor (cievku) odmerajte aj pomocou virtuálneho RLCG metra. Pre kondenzátory si všímajte najmä paralelný model RC a pre cievku sériový RL. Zároveň si poznačte hodnoty Y, resp. Z a uhol vektora imitancie, činiteľ kvality, stratový činiteľ a stratový uhol pre paralelný a sériový fiktívny model. Činitele Výsledky porovnajte s výsledkami z predchádzajúcich úloh a rozdiely vysvetlite. Ako sa mení vektor imitancie pri postupnom preladzovaní generátora smerom k vyšším frekvenciám (veľkosť, uhol ako pri cievke a ako pri kondenzátore)? Na základe čoho si zvolíte vhodný fiktívny model? 

4. 2-3 súčiastky z predchádzajúcich úloh odmerajte pomocou RLCG metra tvoreným modulom Analog Discovery 2 (Zapnite program Waveforms a zvolte Impedance). Následne ich odmerajte aj profesionálnym RLCG metrom v Laboratóriu.

5. Pomocou multimetra otestujte diódy a bipolárny tranzistor na pracovisku (PN prechody a H21E v oboch smeroch). Porovnajte s údajmi výrobcu.

6. Bonusová úloha: Skúste odmerat závislost impedancie od frekvencie lubovolnej súciastky z úlohy 4 pomocou osciloskopu EDUX1052G nasledovným spôsobom. Vyberte si referencný odpor rozumnej hodnoty, a zapojte ho spolu zo súciastkou, ktorej impedanciu budete merat podlá nasledujúcej schémy.



Následne si v osciloskope zapnite funkciu Frequency Response Analysis (Analyse > Features > Frequency Response Analysis). V podmenu Setup si môžete nastavit zaciatocnú frekvenciu, koncovú frekvenciu, amplitúdu generovaného harmonického signálu a pocet bodov, ktoré sa odmerajú. Po nastavení merania sa môžete vrátit z podmenu Setup a spustit analýzu tlacidlom Run Analysis. Po vykonaní merania sa Vám na osciloskope vykreslia namerané charakteristiky. Táto charakteristika zobrazuje pomer napätia na vašej zvolenej súciastke a výstupného napätia z generátora. Po prepocte pomocou ohmového zákona, vzorca pre výpocet napätového zosilnenia a úprave vztahu je možné nameraný výsledok v decibeloch prepocítat na impedanciu pomocou nasledujúceho vzorca (Pozn. Tento vzorec platí len pri našom zapojení).



Kde x je Vami nameraná hodnota v decibeloch. Fázový posun je rovnako možné odcítat z osciloskopu. Z absolútnej hodnoty impedancie a fázového posunu viete následne vypocítat aj reálnu a imaginárnu cast komplexnej impedancie (Teória komplexných císel). Z týchto údajov si viete dokonca vypocítat aj kapacitu prípadne indukcnost vašej súciastky. Skúste tieto hodnoty prepocítat pre niektoré z frekvencií, pri ktorých ste danú súciastku merali iným spôsobom a tieto výsledky porovnajte. Rovnako si môžete skúsit sami odvodit vzorec na prepocet decibelov na absolútnu hodnotu impedancie uvedeného zapojenia.


Príručky prístrojov: