הצגת המקור של מהלך ניסוי הכרת מכשירי מדידה חלק א

= כללי =
מכשירי מדידה של זרמים ומתחים וכן מקורות של אותות חשמליים הינם כלי עבודה בסיסיים של כל מהנדס חשמל ואלקטרוניקה. בכל מערך מדידה מהווים מכשירי המדידה עצמם חלק חשוב מהמערך. מכשירי המדידה עלולים לגרום לאי דיוקים, או לעיוותים במדידה. לפיכך יש להכיר היטב את הנתונים ומתכונות של כל מכשיר מדידה לפני שניגשים לביצוע המדידה, ולהתחשב בהם בעת שמסיקים את המסקנות או מעבדים את תוצאות המדידה. לפני שהסטודנט מתחיל בביצוע הניסיונות עליו להכיר היטב את מכשירי המדידה הבסיסיים.

== מטרת הניסוי ==
* הכרת ציוד ומכשור בסיסיים המשמשים במעבדת חשמל או אלקטרוניקה.
* בתום המעבדה חייב הסטודנט להכיר תכונות, אופיינים ואופן פעולה של המכשירים המצויינים להלן:
<gallery>
DHR40-1.JPG|link=[[ספק כוח מיוצב]]|[[ספק כוח מיוצב]] (למתח ישר)
34405A.png|link=[[רב-מודד ספרתי]]|[[רב-מודד ספרתי]]
Agilent33220A.jpg|link=[[מחולל אותות]]|[[מחולל אותות]]
DSO-X_2002A.png|link=[[משקף תנודות]]|[[משקף תנודות]]
</gallery>

= ציוד לניסוי =
<gallery>
CapacitanceDecade.png|link=[[רכיבים#דקדות]]|[[רכיבים#דקדות|דקדת קבלים]]
DecadeResistance.png|link=[[רכיבים#דקדות]]|[[רכיבים#דקדות|דקדת נגדים]]
IsolationTransformer.png|link=[[רכיבים#שנאי בידוד]]|[[רכיבים#שנאי בידוד|שנאי בידוד]]
R2D1.png|link=[[רכיבים#R2D1]]|[[רכיבים#R2D1|דיודה 1N4001 1A,400V]]
BNC-Bananas.PNG|link=[[רכיבים#כבלים]]|2 כבלי [[רכיבים#כבלים|בננה-BNC]]
Bananas.PNG|link=[[רכיבים#כבלים]]|4 כבלי [[רכיבים#כבלים|בננות]]
BNC-BNC.PNG|link=[[רכיבים#כבלים]]|1 כבל [[רכיבים#כבלים|BNC-BNC]]
</gallery>

= מהלך הניסוי =
== הכרת [[רב-מודד ספרתי]] (DMM) ==
=== מדידת קצר ===
נא להפעיל את ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] למדידת התנגדות.
# קצרו את הדקי המדידה ורשמו את הערך <u>המדוייק</u>.
# נתקו את הדקי המדידה ורשמו את הערך <u>המדוייק</u>.

{| class="wikitable" style="text-align: center;"
|-
! התנגדות בעת קצר
! התנגדות בעת נתק
|-
| &nbsp;
| &nbsp;
|}

=== מדידת [[wikipedia:he:נגד|נגד]] ===
[[File:R2D1.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:r2d1"><caption>ערכה בה נבדוק את הנגד</caption></figure>]]
נא למדוד התנגדותו של נגד נתון ולהשוות את הקריאה המתקבלת לערך הנגד הנתון.

{| class="wikitable" style="text-align: center;"
|-
! התנגדות רצויה
! התנגדות מצויה
|-
| [[רכיבים#R2D1|ערכה]] עם 470&Omega;

כפי שרואים ב<xr id="fig:r2d1"/>
|
|-
| דקאדה עם 0&Omega;
|
|-
| דקאדה עם 100&Omega;
|
|}

=== התנגדות ה[[משקף תנודות|סקופ]] ===
נא להפעיל את ה[[משקף תנודות]] ולמדוד את התנגדות הכניסה של שני הערוצים שלו.

{| class="wikitable" style="text-align: center;"
|-
! ערוץ X
! ערוץ Y
|-
| &nbsp;
| &nbsp;
|}

=== התנגדות הגוף ===
נא למדוד את התנגדות הגוף בין יד-ימין ליד-שמאל.

בחנו כיצד משתנה ההתנגדות עם הרטבת אזור המגע ושפשוף העור.

{| class="wikitable" style="text-align: center;"
|-
! התנגדות עם עור יבש
! התנגדות עם עור רטוב
! התנגדות לאחר שפשוף
|-
| &nbsp;
| &nbsp;
| &nbsp;
|}
{{Signature}}
== הצגת אות על מסך ה[[משקף תנודות]] ==
<u>הערה</u>: למוצא ה[[מחולל אותות]] יש שני מצבים:
* High Impedance – תצוגת ה[[מחולל אותות]] זהה למוצא ה[[מחולל אותות]] בעוצמת המתח.
* 50Ω - מוצא ה[[מחולל אותות]] כפול מתצוגת ה[[מחולל אותות]].

נא לבחור באפשרות הראשונה לפני תחילת ביצוע הסעיף ע"י מעבר על הנושא [[מחולל אותות#עבודה עם המכשיר|עבודה עם המחולל אותות]].

=== אות סינוסי ===
[[File:SineWave2-4V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:sine2-4"><caption>גל סינוס עם היסט של 3V</caption></figure>]]
[[File:Sine3VDC2VPP.jpg|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:sine_scope"><caption>גל סינוס על הסקופ</caption>. בעל מתח ממוצע של 3V ומתח שיא-לשיא של 2 וולט.</figure>]]
נא להציג על מסך ה[[משקף תנודות]] את האות הסינוסי המופיע ב<xr id="fig:sine2-4"/> בעל המאפיינים הבאים:
# V<sub>DC</sub> = 3 V
# V<sub>AC</sub> = 2 V<sub>P-P</sub><br/>

אמור להתקבל גרף כפי המופיע ב<xr id="fig:sine_scope"/>. רצוי להוסיף את ארבעת המדידות כפי שרואים באיור (ע"י לחיצה על כפתור Meas).

<u>הערה</u>: במידה והאות אינו מיוצב, כלומר הוא "רץ" על המסך, יש לשנות את ה-Trigger&nbsp;Level:
* הוא צריך להיות בתחום הערכים של האות, כלומר בין 2 ל-4 וולט.
* ב<xr id="fig:sine_scope"/> רואים שהוא מכוון על 2.5V:
*# גם רואים קו-אופקי על המסך במיקום 2.5V (אך הוא אמור להיעלם אחרי שנייה).
*# גם כתוב 2.5V בצד ימין למעלה של המסך.
*# וגם רואים את האות T (מלשון Trigger) בצד שמאל של מיקום 2.5V


למדוד את הערכים הבאים:
# ערך ממוצע (V<sub>DC</sub>)
# ערך אפקטיבי (V<sub>RMS</sub>)

בעזרת [[רב-מודד ספרתי|DMM]] ובעזרת ה[[משקף תנודות]] <u>ו[[משקף תנודות#שמירת תמונת משקף-התנודות|לשמור את התמונות]]</u>.

{| class="wikitable" style="text-align: center;"
|+ מדידות גל-סינוסואידלי
|-
! סוג מדידה
! [[רב-מודד ספרתי]]
! [[משקף תנודות]]
|-
| ערך ממוצע

V<sub>DC</sub>
|
|
|-
| ערך אפקטיבי

V<sub>AC&nbsp;RMS</sub>
|
|
|-
| ערך אפקטיבי עם DC

V<sub>DC&nbsp;RMS</sub>
|
|
|}
* <u>הערה</u>: ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] לא ניתן למדוד את V<sub>DC&nbsp;RMS</sub> אך ניתן לחשבו משני הערכים האחרים: <math>V_{DCRMS}=\sqrt{V_{ACRMS}^2+V_{DC}^2}</math>

{{gap}}
=== אות ריבועי ===
[[File:SquareWavePositive.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:swpos"><caption>גל ריבועי</caption> בעל מחזור-פעילות (בלועזית [[wikipedia:he:דיוטי סייקל|דיוטי סייקל]]) של 20%</figure>]]
[[File:Square2Vhi0Vlo20DC.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:square_scope"><caption>גל ריבועי על הסקופ</caption> בעל [[wikipedia:he:דיוטי סייקל|דיוטי סייקל]] של 20%, מתחים בין 0 ל-2 וולט ובתדר 1 קילו-הרץ.</figure>]]

נא להציג על מסך ה[[משקף תנודות]] את הגל-הריבועי המופיע ב<xr id="fig:swpos"/> בעל המאפיינים הבאים:
# T<sub>ON</sub> = 0.2 ms
# T<sub>OFF</sub> = 0.8 ms
# V<sub>0</sub> = 2 V

אמור להתקבל גרף כפי המופיע ב<xr id="fig:square_scope"/>. רצוי להוסיף את ארבעת המדידות כפי שרואים באיור (ע"י לחיצה על כפתור Meas).

למדוד את הערכים הבאים:
# ערך ממוצע (V<sub>DC</sub>)
# ערך אפקטיבי (V<sub>RMS</sub>)

בעזרת [[רב-מודד ספרתי|DMM]] ובעזרת ה[[משקף תנודות]] <u>ו[[משקף תנודות#שמירת תמונת משקף-התנודות|לשמור את התמונות]]</u>.

{| class="wikitable" style="text-align: center;"
|+ מדידות גל-ריבועי
|-
! סוג מדידה
! [[רב-מודד ספרתי]]
! [[משקף תנודות]]
|-
| ערך ממוצע

V<sub>DC</sub>
|
|
|-
| ערך יעיל

V<sub>AC&nbsp;RMS</sub>
|
|
|-
| ערך אפקטיבי עם DC

V<sub>DC&nbsp;RMS</sub>
|
|
|}
* <u>הערה</u>: ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] לא ניתן למדוד את V<sub>DC&nbsp;RMS</sub> אך ניתן לחשבו משני הערכים האחרים: <math>V_{DCRMS}=\sqrt{V_{ACRMS}^2+V_{DC}^2}</math>



להציג את התוצאות למדריך לפני המעבר לשלב הבא.
{{Signature}}

== [[מחולל אותות]] ו[[משקף תנודות]] ==
=== בדיקת תגובה לתדר ===
# נא להפעיל את ה[[מחולל אותות]] כך שיספק אות סינוסי בתדר ובמשרעת כלשהם.
# בידקו את תלות השתנות האמפליטודה בשינוי התדר, הקפידו לבדוק מ 100Hz עד 5MHz בעזרת ה[[משקף תנודות]], ובעזרת [[רב-מודד ספרתי|DMM]] (ב-10 קפיצות), נא למלא את הטבלה.
# השוו בין התוצאות, והסבירו למדריך.
# נא לשמור את התמונות מה[[משקף תנודות]].
# בבית:
#* לעשות שני גרפים לשני המכשירים של תלות המתח בתדר.
#* להסביר למה קיים הבדל במדידות.

{| class="wikitable" style="text-align: center;"
|-
! תדר [Hz]
! מתח יעיל (V<sub>AC</sub>) ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] [V]
! מתח יעיל (V<sub>AC&nbsp;RMS</sub>) ב[[משקף תנודות|סקופ]] [V]
|-
| 100
|
|
|-
| 10K
|
|
|-
| 50K
|
|
|-
| 100K
|
|
|-
| 300K
|
|
|-
| 500K
|
|
|-
| 700K
|
|
|-
| 1M
|
|
|-
| 3M
|
|
|-
| 5M
|
|
|}

=== התנגדות פנימית של ה[[מחולל אותות|מחולל]] ===
נא לפעול בהתאם להוראות בסעיף [[הכרת מכשירי מדידה חלק א#מערך מדידה למדידת התנגדות פנימית|התנגדות פנימית של מחולל]] משאלות ההכנה של דו"ח מכין 1א'.

{| class="wikitable"
|-
! מדד
! ערך [יחידות]
|-
| מתח ה[[מחולל אותות|מחולל]]
|
|-
| מתח ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] (חצי מהמחולל)
|
|-
| ערך ב[[רכיבים#דקדות|דקאדה]]
|
|-
| התנגדות הרשומה ליד מוצא ה[[מחולל אותות|מחולל]]
|
|}

=== זמן מחזור ===
[[File:SyncE.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:sine_ext"><caption>אות סינוס בתדר 10KHz</caption>. האות מיוצג ע"י סינכרון חיצוני</figure>]]
נא להציג (כלומר לשמור את התמונות) בעזרת ה[[משקף תנודות]] וה[[מחולל אותות]], אות סינוסי בתדר 10KHz.

לבדוק האם קריאת זמן המחזור בעזרת ה[[משקף תנודות]] מתאימה לקריאת התדר של ה[[מחולל אותות]].

אמורים לקבל גרף דומה ל<xr id="fig:sine_ext"/> כאשר הפעם שינינו את מדידת התדר למדידת זמן-מחזור (Period).

נא לשמור את התמונה מה[[משקף תנודות|סקופ]].

{| class="wikitable"
|-
!
! ערך
|-
| זמן מחזור ב[[מחולל אותות|מחולל]]
|
|-
| תדר ב[[מחולל אותות|מחולל]]
|
|-
| זמן מחזור ב[[משקף תנודות|סקופ]]
|
|}

=== סינכרון אותות ===
[[File:Sync.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:external_sync"><caption>הצגה של אות סינכרון</caption> אשר נעשית אך ורק לשם ההמחשה, בזמן שבמציאות אמורים לחבר את האות הריבועי הירוק (אות הסינכרון) לכניסת ערוץ הסינכרון</figure>]]
נא לסנכרן את האות המוצג על גבי ה[[משקף תנודות]] בשני אופנים:
# סנכרון ערוצי.
# סנכרון חיצוני.

אם נחבר את יציאת הסינכרון של ה[[מחולל אותות]] לכניסה של ערוץ 2 ב[[משקף תנודות]] - נראה את אות-הסינכרון כפי שרואים בצבע ירוק ב<xr id="fig:external_sync"/> בעל המאפיינים הבאים:
# אות ריבועי.
# מתחים בין 0 ל-3.3 וולט.
# תדר זהה לאות המוצא, או לזמן הסריקה במקרה של [[מחולל אותות#סריקת תדרים|סריקת תדרים]].

לשים לב לדברים הבאים:
# ב<xr id="fig:external_sync"/>:
#* מסומנת בצד ימין למעלה של המסך הספרה 1, כלומר האות מסתנכרן על ערוץ 1.
#* רואים את ערוץ הסינכרון בצבע ירוק (גל ריבועי) כיוון שאות הסינכרון מן ה[[מחולל אותות|מחולל]] מחובר פיזית לערוץ 2 ב[[משקף תנודות|משקף]].
# ב<xr id="fig:sine_ext"/>:
#* מסומנת בצד ימין למעלה של המסך האות E, מלשון External, כלומר האות מכוון על סינכרון חיצוני.
#* הפעם לא רואים את ערוץ הסינכרון כיוון שהוא מחובר פיזית לחיבור של ערוץ הסינכרון (ולא לערוץ 1 או ערוץ 2) אשר נמצא בצד האחורי של ה[[משקף תנודות|סקופ]].


הסבירו למדריך את ההבדל ביניהם, ומתי משתמשים בכל אחד מהם, לעזרה ניתן לעיין בפרק [[משקף תנודות#מנגנון הסינכרון של משקף-התנודות|מנגנון הסינכרון של משקף-התנודות]].

=== סינכרון אות רועש ===
[[File:NonSyncNoise.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:sine_nonsync"><caption>גל-סינוסי רועש ולא מיוצב</caption></figure>]]
[[File:SineWithNoise.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:sine25mv"><caption>גל-סינוסי רועש</caption> בעל מתח של 25mV<sub>P-P</sub></figure>]]
# חברו אות סינוס של 1V<sub>RMS</sub> ל[[משקף תנודות]] וסנכרנו.
# הקטינו את האות ב[[מחולל אותות|מחולל]] לערך של 50mV&nbsp;RMS, אמורים לקבל גל רועש ולא מיוצב כפי שרואים ב<xr id="fig:sine_nonsync"/>.
# השתמשו בכפתור TRIGGER&nbsp;LEVEL כדי לסנכרן מחדש - הוא אמור לא לפעול עקב המתח הנמוך והרועש, אך במידה והוא כן פועל עדיין יש לנסות את הדברים הבאים:
#* לנסות להמשיך להוריד את המתח מה[[מחולל אותות|מחולל]] עד לערך המינימלי ולראות אם הגל אינו מתייצב.
#* במידה והגל עדיין יציב, כנראה שה[[מחולל אותות|מחולל]] מחובר בכבל BNC-BNC איכותי, לכן ניתן לקחת שני כבלי BNC-בננה ולשרשר ביניהם - כך יווצר יותר רעש בחיבור בין ה[[משקף תנודות|סקופ]] וה[[מחולל אותות|מחולל]] ונוכל לקבל גל לא יציב למרות שמנגנון ה-Trigger מכוון כמו שצריך.
# עכשיו שקיבלנו גל רועש ולא יציב אשר לא ניתן לסנכרן אותו באמצעות מנגנון ה-Trigger, יש לחבר את אות סינכרון המוצא מה[[מחולל אותות|מחולל]] אל כניסת הסנכרון החיצוני של ה[[משקף תנודות|סקופ]] אשר נמצאת בחלק האחורי של המכשיר.
# השתמשו בכפתור TRIGGER&nbsp;LEVEL כדי לסנכרן מחדש, אמורים לקבל גל מיוצב כפי שרואים ב<xr id="fig:sine25mv"/>. הסבירו למדריך את תפקוד הכפתור.

נא לשמור את התמונות מה[[משקף תנודות]].
{{Signature}}

== מסנן מעביר גבוהים ==
[[File:HPF.svg|thumb|left|upright=1.25|<figure id="fig:hpf"><caption>מעגל מסנן מעביר-גבוהים</caption> הלקוח משאלות ההכנה</figure>]]
# הרכיבו מעגל מסנן מעביר גבוהים בעל תדר ברך של 1ms, כפי שרואים ב<xr id="fig:hpf"/> בהתאם לשאלת [[הכרת מכשירי מדידה חלק א#תשובה לתכנון מעגל מסנן מעביר-גבוהים|תכנון HPF]].
# השתמשו בתכונת ה-SWEEP למציאת עקום ההיענות של המסנן, לעזרה ניתן לפנות לפרק [[מחולל אותות#סריקת תדרים|סריקת תדרים]].
# שימרו את התמונות והציגו את מערך המדידה ואת התוצאות למדריך.

{| class="wikitable"
|-
! מאפיין
! ערך [יחידות]
|-
| קבל - C (למדוד ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]])
|
|-
| נגד* - R (למדוד ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]])
|
|-
| חישוב תדר הברך התיאורטי

<math>f_C=\frac{1}{2\pi RC}</math>
|
|-
| זמן סריקה ב[[מחולל אותות|מחולל]] - T
|
|-
| תדר התחלה ב[[מחולל אותות|מחולל]] - f<sub>0</sub>
|
|-
| תדר סופי ב[[מחולל אותות|מחולל]] - f<sub>T</sub>
|
|-
| סוג סריקה ב[[מחולל אותות|מחולל]]
| ליניארית/לוגריתמית
|-
| מיקום בשניות של שורש 2 ([[wikipedia:Cutoff frequency|cutoff]]) ב[[משקף תנודות|סקופ]] - t<sub>C</sub>
|
|-
| **חישוב מיקום בתדר של שורש 2 ב[[משקף תנודות|סקופ]] - f<sub>C</sub>
|
|}
<u>הערות</u>: 
* ישנה התנגדות פנימית נוספת למחולל של 50&Omega; כך שאם השתמשתם בנגד קטן (של פחות מ-1k&Omega;) כנראה שתצטרכו להתחשב בערכה של ההתנגדות הפנימית כדי שהתוצאות יתאימו לתיאוריה.
* חישוב המיקום בתדר מתבצע בהתאם לרשום בסעיף [[מחולל אותות#חישובים תיאורטיים|חישובים תיאורטיים של הכלי האינטראקטיבי להבנת מנגנון סריקת-התדרים]].
{{Signature}}

= הערות לדו"ח מסכם =
# חזרו וקראו את [[{{SITENAME}}#הוראות ונהלים|הנחיות כתיבת הדו"ח]].
# הציגו במסודר את הניסויים שבצעתם, דונו בתוצאות של כל סעיף, הציגו גרפים והסיקו מסקנות.
# עירכו בצורה ברורה את התוצאות, את כל הגרפים יש להכין בעזרת מחשב.
# מה משמעות תוצאות מדידת התנגדות גופכם? 
# מה תפקיד מנגנון הסינכרון של ה[[משקף תנודות]]?