מהלך ניסוי הכרת מכשירי מדידה חלק א: הבדלים בין גרסאות

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
(יצירת הדף)
 
(עדכון תמונת הדקדות קבלים ונגדים)
 
(40 גרסאות ביניים של אותו משתמש אינן מוצגות)
שורה 6: שורה 6:
 
* בתום המעבדה חייב הסטודנט להכיר תכונות, אופיינים ואופן פעולה של המכשירים המצויינים להלן:
 
* בתום המעבדה חייב הסטודנט להכיר תכונות, אופיינים ואופן פעולה של המכשירים המצויינים להלן:
 
<gallery>
 
<gallery>
DHR40-1.JPG|link=[[ספק כוח מיוצב]]|[[ספק כוח מיוצב]] (למתח ישר)
+
KeysightE36313A.png|link=[[ספק כוח מיוצב]]|[[ספק כוח מיוצב]] (למתח ישר)
 
34405A.png|link=[[רב-מודד ספרתי]]|[[רב-מודד ספרתי]]
 
34405A.png|link=[[רב-מודד ספרתי]]|[[רב-מודד ספרתי]]
 
Agilent33220A.jpg|link=[[מחולל אותות]]|[[מחולל אותות]]
 
Agilent33220A.jpg|link=[[מחולל אותות]]|[[מחולל אותות]]
 
DSO-X_2002A.png|link=[[משקף תנודות]]|[[משקף תנודות]]
 
DSO-X_2002A.png|link=[[משקף תנודות]]|[[משקף תנודות]]
R2D1.png|link=[[רכיבים#R2D1]]|[[רכיבים#R2D1|ערכת נגדים ודיודה]]
+
</gallery>
CapacitanceDecade.png|link=[[רכיבים#דקדות]]|[[רכיבים#דקדות|דקדת קבלים]]
+
 
DecadeResistance.png|link=[[רכיבים#דקדות]]|[[רכיבים#דקדות|דקדת נגדים]]
+
= ציוד לניסוי =
BananaWires.jpg|link=[[רכיבים#כבלים]]|[[רכיבים#כבלים|כבלים]]
+
<gallery>
 +
CapResDecadeBoxes.png|link=[[רכיבים#דקדות]]|[[רכיבים#דקדות|דקדות קבלים ונגדים בעמדה]]
 
IsolationTransformer.png|link=[[רכיבים#שנאי בידוד]]|[[רכיבים#שנאי בידוד|שנאי בידוד]]
 
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>
 
</gallery>
 
= הציוד לניסוי =
 
# דקדת קבלים
 
# דקדת נגדים
 
# שנאי בידוד
 
# דיודה 1A,400V 1N4001
 
# שני כבלי BNC-בננה
 
# ארבעה כבלי בננה - בננה
 
# כבל BNC- BNC
 
  
 
= מהלך הניסוי =
 
= מהלך הניסוי =
 
== הכרת [[רב-מודד ספרתי]] (DMM) ==
 
== הכרת [[רב-מודד ספרתי]] (DMM) ==
הפעל את רב המודד למדידת התנגדות. קצר הדקי המדידה – המכשיר יראה 0.
+
=== מדידת קצר ===
# מדוד התנגדותו של נגד נתון והשווה הקריאה המתקבלת לערך הנגד הנתון.
+
נא להפעיל את ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] למדידת התנגדות (יש ללחוץ על כפתור &Omega;).
# הפעל את הסקופ. מדוד את התנגדות הכניסה של אחד הערוצים האנכיים של הסקופ.
+
# קצרו את הדקי המדידה ורשמו את הערך <u>המדוייק</u>.
# מדוד את התנגדות הגוף בין יד-ימין ליד-שמאל. בחן כיצד משתנה ההתנגדות עם הרטבת אזור המגע ושפשוף העור.
+
# נתקו את הדקי המדידה ורשמו את הערך <u>המדוייק</u>.
  
== הצגת אות על מסך ה[[משקף תנודות]]: ==
+
{| class="wikitable" style="text-align: center;"
[[File:SineWave2-4V.png|thumb|left|upright=1.25|<figure id="fig:sine2-4"><caption>גל סינוס עם היסט של 3V</caption></figure>]]
+
|-
[[File:SquareWavePositive.png|thumb|left|upright=1.25|<figure id="fig:swpos"><caption>גל ריבועי</caption> בעל מחזור-פעילות (בלועזית [[wikipedia:he:דיוטי סייקל|דיוטי סייקל]]) של 20%</figure>]]
+
! התנגדות בעת קצר
# הצג על מסך ה[[משקף תנודות]] את האות הסינוסי המופיע ב<xr id="fig:sine2-4"/> בעל המאפיינים הבאים:
+
! התנגדות בעת נתק
#* V<sub>DC</sub> = 3 V
+
|-
#* V<sub>AC</sub> = 2 V<sub>P-P</sub><br/>מדוד ערך ממוצע (V<sub>DC</sub>) וערך אפקטיבי (V<sub>RMS</sub>) של האות בעזרת [[רב-מודד ספרתי|DMM]]
+
| &nbsp;
# הצג על מסך הסקופ את הגל הריבועי המופיע ב<xr id="fig:swpos"/> בעל המאפיינים הבאים:
+
| &nbsp;
#* T<sub>ON</sub> = 0.2 ms
+
|}
#* T<sub>OFF</sub> = 0.8 ms
+
#* V<sub>0</sub> = 2 V
+
  
נא לרשום תוצאות המדידות.  
+
<u>הערות</u>:
 +
* בקצר רצוי לעבוד עם הטווח (Range) הכי נמוך של 100&Omega; כדי לקבל את המדידה הכי מדוייקת, אמורה לצאת התנגדות מאוד נמוכה של החוטים והרכיבים הפנימיים בלבד, בסדר גודל של מיליאוהמים (0.01 אוהם).
 +
* בנתק רצוי לעבוד עם הטווח (Range) המירבי של 100M&Omega; אך עדיין זה לא יעזור כיוון שכאשר החוטים מנותקים - הרמ"ס מנסה למדוד את ההתנגדות של האוויר שהיא הרבה יותר גבוהה ולכן הוא יראה OL שזה קיצור של Over Load או "עומס יתר", שזה מציין שהעומס (הנגד) גבוה מדי בכדי שהמכשיר יוכל למדוד אותו.
 +
* ניתן ללחוץ על הכפתור הכחול <span style="background-color:#00c0ff;">Shift</span> ולאחר מכן על הכפתור האפור העליון של הטווח (שרשום מעליו <span style="background-color:#00c0ff;">Auto</span> בכחול) כדי שהטווח של הרמ"ס ישתנה בצורה אוטומטית.
  
ולהציג את התוצאות למדריך לפני המעבר לשלב הבא.
+
=== 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.
  
<u>הערה</u>: ב[[משקף תנודות#שמירת תמונת משקף-התנודות|משקף תנודות]] קיימת אפשרות שמירת האות בקובץ מחשב בעמדת העבודה.
+
<font color="red">נא לא להחזיק את הערכה מ<xr id="fig:r2d1"/> באוויר כיוון שהיד עלולה ללחוץ על הרכיבים בחלק האחורי והם עלולים להישבר!</font>
  
<br clear="all"/>
+
{| 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;
 +
|
 +
|}
 +
 
 +
<u>הערות:</u>
 +
* זה בסדר אם הדקאדה תראה 3-4&Omega; כאשר היא מכוונת על אפס - זוהי הסטייה של הדקאדה והיא תהיה פחות מורגשת בהתנגדויות גבוהות.
 +
 
 +
=== התנגדות ה[[משקף תנודות|סקופ]] ===
 +
נא להפעיל את ה[[משקף תנודות]] ולמדוד את התנגדות הכניסה של שני הערוצים שלו ע"י חיבור ישיר של ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] אליהן.
 +
 
 +
{| class="wikitable" style="text-align: center;"
 +
|-
 +
! ערוץ X
 +
! ערוץ Y
 +
|-
 +
| &nbsp;
 +
| &nbsp;
 +
|}
 +
 
 +
<u>הערות:</u>
 +
* לשים לב מה כתוב מצד ימין של הכניסות האנלוגיות של ה[[משקף תנודות|סקופ]].
 +
* במידה וה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] אינו מצליח למדוד:
 +
*# יש ללחוץ ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] על הכפתור הכחול <span style="background-color:#00c0ff;">Shift</span> ולאחר מכן על הכפתור האפור העליון של הטווח (שרשום מעליו <span style="background-color:#00c0ff;">Auto</span> בכחול).
 +
*# במידה ועדיין לא מצליח למדוד, יש ללחוץ על הכפתור Default Setup ב[[משקף תנודות|סקופ]] (מתחת לכפתור/נורה Run/Stop).
 +
 
 +
=== 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;
 +
|}
 +
 
 +
<u>הערות:</u>
 +
* עור יבש אמור להיות עם ההתנגדות הכי גבוהה, ועור רטוב עם ההתנגדות הכי נמוכה, אך אם יצאו תוצאות שונות (או אפילו שליליות) זה בסדר.
 +
 
 +
 
 +
{{Signature}}
 +
 
 +
== שימוש ב[[ספק כוח מיוצב]] ==
 +
[[File:KeysightE36313A.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:E36313A"><caption>ספק כוח מיוצב</caption></figure>]]
 +
 
 +
בסעיף זה נלמד להשתמש ב[[ספק כוח מיוצב]]:
 +
* נא לחבר את הנגד (של 470&Omega;) מהערכה אשר ב<xr id="fig:r2d1"/> אל ערוץ 2 של ספק הכוח המיוצב.
 +
* לכוון את מתח המוצא של ערוץ 2 לאפס וולט.
 +
* להגביל את זרם המוצא ל-50mA, כלומר ל-0.05A
 +
* למלא את הטבלה מטה.
 +
* לקחת לפחות 3 תמונות מהמכשיר (באמצעות הכנסת כונן-אצבע ולחיצה על כפתור Meter View למשך 3 שניות).
 +
 
 +
{| class="wikitable" style="text-align: center;"
 +
|+ מדידות ב[[ספק כוח מיוצב]]
 +
|-
 +
! מתח רצוי [V]
 +
! מתח מצוי [V]
 +
! זרם [mA]
 +
|-
 +
| 0
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 5
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 15
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 20
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| *25
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| *30
 +
|
 +
|
 +
|}
 +
 
 +
[[File:KeysightE36313ASeries.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dcseries"><caption>הגדרה דיגיטלית של חיבור שני ספקים בטור להגדלת המתח מוצא המירבי</caption></figure>]]
 +
 
 +
<u>הערות:</u>
 +
* לשים לב שכאשר המתח גדול או שווה ל-25V מגיעים למגבלת הזרם המירבית של 50mA ולכן המתח יורד בהתאם (לערך של 50mA&middot;R), כלומר ה<u>ספק-מתח</u> הפך ל<u>ספק-זרם</u> בעל זרם מוצא קבוע.
 +
* נא לשים לב שכדי לעבור את המתח של 25V יש לחבר שני ספקים בטור (בצורה דיגיטלית) כפי שרואים ב<xr id="fig:dcseries"/>:
 +
*# לוחצים על Output Settings
 +
*# לוחצים על Operation Mode
 +
*# ובוחרים באפשרות Mode Series
 +
* לשים לב! אם ב-30V הזרם נמוך מ-50mA, כנראה שהנגד חובר רק אל ערוץ 2 ולכן מקבל 15V במקום 30V, כלומר יש לשנות את החיבור של הנגד אל הספק המשולב כפי שרואים ב<xr id="fig:dcseries"/>:
 +
*# הפלוס של הנגד אל הפלוס של ערוץ 2.
 +
*# המינוס של הנגד אל המינוס של ערוץ 3.
 +
* אסור לעבור את ה-30V כיוון שהנגדים בערכה אלו נגדים של 2W ולכן לפי החישוב V^2/R מגיעים בדיוק לערך גבולי זה (במידה ולא קיימת מגבלת זרם).
 +
 
 +
{{Signature}}
 +
 
 +
<div class="note mw-collapsible mw-collapsed" style="background-color: #C0C0C0;">
 +
=== תוצאות לדוגמא של ה[[ספק כוח מיוצב]] ===
 +
ניתן ללחוץ על הכפתור בצד שמאל כדי לראות תוצאות לדוגמא של מדידה זו.
 +
<div class="mw-collapsible-content">
 +
 
 +
[[File:DC0V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc0v"><caption>מדידה ב-0V של נגד 470&Omega;</caption></figure>]]
 +
 
 +
[[File:DC5V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc5v"><caption>מדידה ב-5V של נגד 470&Omega;</caption></figure>]]
 +
 
 +
[[File:DC10V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc10v"><caption>מדידה ב-10V של נגד 470&Omega;</caption></figure>]]
 +
 
 +
[[File:DC15V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc15v"><caption>מדידה ב-15V של נגד 470&Omega;</caption></figure>]]
 +
 
 +
[[File:DC20V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc20v"><caption>מדידה ב-20V של נגד 470&Omega;</caption></figure>]]
 +
 
 +
[[File:DC25V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc25v"><caption>מדידה ב-25V של נגד 470&Omega;</caption></figure>]]
 +
 
 +
[[File:DC30V.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc30v"><caption>מדידה לא נכונה ב-30V של נגד 470&Omega;</caption>, כיוון שהנגד מחובר ישירות לערוץ 2 ולא לספק המשולב, ולכן מקבלים זרם השווה ערך לחיבור של 15V - כלומר רק חצי מהזרם הרצוי</figure>]]
 +
 
 +
[[File:DC30VSeries.png|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:dc30vs"><caption>מדידה כן נכונה ב-30V של נגד 470&Omega;</caption>, כיוון שהנגד מחובר הפעם לספק המשולב, כלומר הפלוס לפלוס של ערוץ 2 והמינוס למינוס של ערוץ 3</figure>]]
 +
 
 +
</div>
 +
</div>
 +
{{gap}}
 +
 
 +
== הצגת אות על מסך ה[[משקף תנודות]] ==
 +
<u>הערות</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]].
 +
* כדי לחסוך בלחיצות כפתורים ושינויי כבלים, ניתן לבצע את החיבור הבא:
 +
*# לחבר את ה[[מחולל אותות]] אל ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] באמצעות כבל BNC-בננה.
 +
*# לחבר את ה[[משקף תנודות]] אל אותו ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] באמצעות עוד כבל BNC-בננה (לחבר בננה על בננה).
 +
*# לחבר את ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] באמצעות שני כבלי בננה אל [[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] נוסף.
 +
*# את ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] הראשון לכוון לעבודה ב-AC ואת ה[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] השני לכוון לעבודה ב-DC.
 +
 
 +
=== 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 ב<xr id="fig:sine_scope"/> (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>הערות</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>
 +
* הערך הממוצע אמור להיות זהה להיסט של הגל (כיוון שהממוצע של הסינוס עצמו הוא אפס) ולכן אמור לצאת בערך 3V.
 +
* הערך האפקטיבי (ללא DC) אמור להיות ערך אפקטיבי של גל עם משרעת של 1V כלומר 1 חלקי שורש 2 שזה בערך 0.7 וולט.
 +
* הערך האפקטיבי עם DC אמור להיות קצת גבוה יותר מהערך הממוצע (כיוון שערך ה-AC זניח).
 +
 
 +
{{Signature}}
 +
{{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 ב<xr id="fig:square_scope"/> (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>הערות</u>:
 +
* ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] נא לעבוד עם טווח של 10V ולא טווח של 1V כדי שהוא יראה את הערכים הנכונים (0.4V למשל במקום 0.369V).
 +
* 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>
 +
* ב[[משקף תנודות]] יש להשתמש בסקאלה המירבית של ערוץ y כדי שיימדדו ערכים כמה שיותר מדוייקים וקרובים לערכים התיאורטיים.
 +
* כפי שראינו ב[[שאלות לדוגמא הכרת מכשירי מדידה א#מתח ממוצע|שאלות לדוגמא]], הערכים שאמורים לצאת:
 +
*# מתח ממוצע (DC) של 0.4V
 +
*# מתח יעיל (AC או RMS) של 0.8V
 +
*# מתח יעיל עם היסט (DCRMS) של 0.894V
 +
 
 +
 
 +
להציג את התוצאות למדריך לפני המעבר לשלב הבא.
 +
{{Signature}}
  
 
== [[מחולל אותות]] ו[[משקף תנודות]] ==
 
== [[מחולל אותות]] ו[[משקף תנודות]] ==
<u>הערה</u>: למוצא ה[[מחולל אותות]] יש שני מצבים:
+
=== בדיקת תגובה לתדר ===
* High Impedance – תצוגת ה[[מחולל אותות]] זהה למוצא ה[[מחולל אותות]] בעוצמת המתח.
+
# נא להפעיל את ה[[מחולל אותות]] כך שיספק אות סינוסי בתדר ובמשרעת כלשהם.
* 50Ω - מוצא ה[[מחולל אותות]] כפול מתצוגת ה[[מחולל אותות]].
+
# בידקו את תלות השתנות האמפליטודה בשינוי התדר:
 +
#* עובדים באופן ידני! אין לעבוד עם סריקת-תדרים כאן.
 +
#* הקפידו לבדוק מ 100Hz עד 5MHz בעזרת ה[[משקף תנודות]], ובעזרת [[רב-מודד ספרתי|DMM]] (ב-10 קפיצות), רצוי לשרשר את כל המכשירים יחד כדי לקבל מדידות בו-זמנית.
 +
#* נא למלא את הטבלה.
 +
# השוו בין התוצאות, והסבירו למדריך.
 +
# נא ל[[משקף תנודות#שמירת תמונת משקף-התנודות|שמור]] לפחות 3 תמונות מה[[משקף תנודות]].
 +
# בבית:
 +
#* לעשות שני גרפים לשני המכשירים של תלות המתח בתדר.
 +
#* להסביר למה קיים הבדל במדידות.
  
<u>הוראות:</u>
+
{| class="wikitable" style="text-align: center;"
# הפעל את ה[[מחולל אותות]] כך שיספק אות סינוסי בתדר ובמשרעת כלשהם. בדוק תלות השתנות האמפליטודה בשינוי התדר, הקפד לבדוק מ 100Hz עד 5MHz בעזרת ה[[משקף תנודות]], ובעזרת [[רב-מודד ספרתי|DMM]] (ב-10 קפיצות). השווה בין התוצאות, והסבר למדריך.
+
|-
# מדוד התנגדות פנימית של המחולל.
+
! תדר [Hz]
# הפעל את המחולל כך שיספק אות-ריבועי. מדוד מתח גל ריבועי בעזרת כל אחד ממכשירי המדידה שברשותך: [[משקף תנודות]] ו-[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]]. הסבר את תוצאות המדידה.
+
! מתח יעיל (V<sub>AC</sub>) ב[[רב-מודד ספרתי|רמ"ס]] [V]
# הצג, בעזרת ה[[משקף תנודות]] וה[[מחולל אותות]], אות סינוסי בתדר 10KHz. בדוק האם קריאת זמן המחזור בעזרת ה[[משקף תנודות]] מתאימה לקריאת התדר של ה[[מחולל אותות]].
+
! מתח יעיל (V<sub>AC&nbsp;RMS</sub>) ב[[משקף תנודות|סקופ]] [V]
# סנכרן את האות המוצג על גבי ה[[משקף תנודות]] בשני אופנים:
+
|-
#* סנכרון ערוצי.
+
| 100
#* סנכרון חיצוני.<br/>הסבר למדריך את ההבדל ביניהם, ומתי משתמשים בכל אחד מהם.
+
|
# חבר אות סינוס של 1V<sub>RMS</sub> ל[[משקף תנודות]] וסנכרן. הקטן את האות במחולל לערך של 50mV&nbsp;RMS השתמש בכפתור TRIGGER LEVEL כדי לסנכרון מחדש. הסבר למדריך את תפקוד הכפתור.  
+
|
 +
|-
 +
| 10K
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 50K
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 100K
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 300K
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 500K
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 700K
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 1M
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 3M
 +
|
 +
|
 +
|-
 +
| 5M
 +
|
 +
|
 +
|}
 +
 
 +
=== התנגדות פנימית של ה[[מחולל אותות|מחולל]] ===
 +
[[File:MeasureOutputResistance.svg|thumb|left|upright=2|<figure id="fig:genres"><caption>מערך למדידת התנגדות פנימית של מחולל</caption></figure>]]
 +
 
 +
נא לחבר את המעגל המתואר ב<xr id="fig:genres"/>:
 +
* התנגדות R<sub>s</sub> היא ההתנגדות של המקור (s מלשון Supply או מלשון Source) אשר אמורה להיות 50&Omega; כפי שרשום ליד המוצא של המכשיר.
 +
* התנגדות R<sub>LOAD</sub> היא דקאדה המחוברת אל ה[[מחולל אותות|מחולל]].
 +
* לוודא שעובדים במצב High-Z ולא במצב של 50&Omega;
 +
* נא "לשחק" עם הדקאדה עד שמחצית המתח היוצא מן ה[[מחולל אותות|מחולל]] תיפול על הדקאדה.
 +
* ברגע שמתח המוצא על הדקאדה הוא חצי מהמתח של ה[[מחולל אותות|מחולל]] זה אומר שהתנגדות המקור (R<sub>s</sub>) שווה להתנגדות העומס (R<sub>LOAD</sub>) ולכן הדקאדה מורה על הערך של ההתנגדות הפנימית.
 +
* למידע מפורט יותר ניתן לפנות לסעיף [[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 <u>לא ניתן</u> 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 ==
 
== מסנן מעביר גבוהים ==
הרכב מעגל מסנן מעביר גבוהים בעל תדר ברך של 1ms, השתמש בתכונת ה-SWEEP למציאת עקום ההיענות של המסנן.
+
[[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
  
הצג את מערך המדידה ואת התוצאות למדריך.
+
<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 =
 
= הערות לדו"ח מסכם =
# חזור וקרא את [[{{SITENAME}}#הוראות ונהלים|הנחיות כתיבת הדו"ח]].
+
# חזרו וקראו את [[{{SITENAME}}#הוראות ונהלים|הנחיות כתיבת הדו"ח]].
# הצג במסודר את הניסויים שבצעת, דון בתוצאות של כל סעיף, הצג גרפים והסק מסקנות.
+
# הציגו במסודר את הניסויים שבצעתם, דונו בתוצאות של כל סעיף, הציגו גרפים והסיקו מסקנות.
# ערוך בצורה ברורה את התוצאות, את כל הגרפים יש להכין בעזרת מחשב.
+
# עירכו בצורה ברורה את התוצאות, את כל הגרפים יש להכין בעזרת מחשב.
# מה משמעות תוצאות מדידת התנגדות גופך?  
+
# מה משמעות תוצאות מדידת התנגדות גופכם?  
# מה תפקיד מנגנון הסינכרון של ה[[משקף תנודות]]
+
# מה תפקיד מנגנון הסינכרון של ה[[משקף תנודות]]?

גרסה אחרונה מתאריך 10:57, 20 בנובמבר 2019

1 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.

1.1 מטרת הניסוי

  • הכרת ציוד ומכשור בסיסיים המשמשים במעבדת חשמל או אלקטרוניקה.
  • בתום המעבדה חייב הסטודנט להכיר תכונות, אופיינים ואופן פעולה של המכשירים המצויינים להלן:

2 ציוד לניסוי

3 מהלך הניסוי

3.1 הכרת רב-מודד ספרתי (DMM)

3.1.1 מדידת קצר

נא להפעיל את הרמ"ס למדידת התנגדות (יש ללחוץ על כפתור Ω).

  1. קצרו את הדקי המדידה ורשמו את הערך המדוייק.
  2. נתקו את הדקי המדידה ורשמו את הערך המדוייק.
התנגדות בעת קצר התנגדות בעת נתק
   

הערות:

  • בקצר רצוי לעבוד עם הטווח (Range) הכי נמוך של 100Ω כדי לקבל את המדידה הכי מדוייקת, אמורה לצאת התנגדות מאוד נמוכה של החוטים והרכיבים הפנימיים בלבד, בסדר גודל של מיליאוהמים (0.01 אוהם).
  • בנתק רצוי לעבוד עם הטווח (Range) המירבי של 100MΩ אך עדיין זה לא יעזור כיוון שכאשר החוטים מנותקים - הרמ"ס מנסה למדוד את ההתנגדות של האוויר שהיא הרבה יותר גבוהה ולכן הוא יראה OL שזה קיצור של Over Load או "עומס יתר", שזה מציין שהעומס (הנגד) גבוה מדי בכדי שהמכשיר יוכל למדוד אותו.
  • ניתן ללחוץ על הכפתור הכחול Shift ולאחר מכן על הכפתור האפור העליון של הטווח (שרשום מעליו Auto בכחול) כדי שהטווח של הרמ"ס ישתנה בצורה אוטומטית.

3.1.2 מדידת נגד

איור 1: ערכה בה נבדוק את הנגד

נא למדוד התנגדותו של נגד נתון ולהשוות את הקריאה המתקבלת לערך הנגד הנתון.

נא לא להחזיק את הערכה מאיור 1 באוויר כיוון שהיד עלולה ללחוץ על הרכיבים בחלק האחורי והם עלולים להישבר!

התנגדות רצויה התנגדות מצויה
ערכה עם 470Ω

כפי שרואים באיור 1

דקאדה עם 0Ω
דקאדה עם 100Ω

הערות:

  • זה בסדר אם הדקאדה תראה 3-4Ω כאשר היא מכוונת על אפס - זוהי הסטייה של הדקאדה והיא תהיה פחות מורגשת בהתנגדויות גבוהות.

3.1.3 התנגדות הסקופ

נא להפעיל את המשקף תנודות ולמדוד את התנגדות הכניסה של שני הערוצים שלו ע"י חיבור ישיר של הרמ"ס אליהן.

ערוץ X ערוץ Y
   

הערות:

  • לשים לב מה כתוב מצד ימין של הכניסות האנלוגיות של הסקופ.
  • במידה והרמ"ס אינו מצליח למדוד:
    1. יש ללחוץ ברמ"ס על הכפתור הכחול Shift ולאחר מכן על הכפתור האפור העליון של הטווח (שרשום מעליו Auto בכחול).
    2. במידה ועדיין לא מצליח למדוד, יש ללחוץ על הכפתור Default Setup בסקופ (מתחת לכפתור/נורה Run/Stop).

3.1.4 התנגדות הגוף

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

בחנו כיצד משתנה ההתנגדות עם הרטבת אזור המגע ושפשוף העור.

התנגדות עם עור יבש התנגדות עם עור רטוב התנגדות לאחר שפשוף
     

הערות:

  • עור יבש אמור להיות עם ההתנגדות הכי גבוהה, ועור רטוב עם ההתנגדות הכי נמוכה, אך אם יצאו תוצאות שונות (או אפילו שליליות) זה בסדר.


SignHere.png


3.2 שימוש בספק כוח מיוצב

איור 2: ספק כוח מיוצב

בסעיף זה נלמד להשתמש בספק כוח מיוצב:

  • נא לחבר את הנגד (של 470Ω) מהערכה אשר באיור 1 אל ערוץ 2 של ספק הכוח המיוצב.
  • לכוון את מתח המוצא של ערוץ 2 לאפס וולט.
  • להגביל את זרם המוצא ל-50mA, כלומר ל-0.05A
  • למלא את הטבלה מטה.
  • לקחת לפחות 3 תמונות מהמכשיר (באמצעות הכנסת כונן-אצבע ולחיצה על כפתור Meter View למשך 3 שניות).
מדידות בספק כוח מיוצב
מתח רצוי [V] מתח מצוי [V] זרם [mA]
0
5
15
20
*25
*30
איור 3: הגדרה דיגיטלית של חיבור שני ספקים בטור להגדלת המתח מוצא המירבי

הערות:

  • לשים לב שכאשר המתח גדול או שווה ל-25V מגיעים למגבלת הזרם המירבית של 50mA ולכן המתח יורד בהתאם (לערך של 50mA·R), כלומר הספק-מתח הפך לספק-זרם בעל זרם מוצא קבוע.
  • נא לשים לב שכדי לעבור את המתח של 25V יש לחבר שני ספקים בטור (בצורה דיגיטלית) כפי שרואים באיור 3:
    1. לוחצים על Output Settings
    2. לוחצים על Operation Mode
    3. ובוחרים באפשרות Mode Series
  • לשים לב! אם ב-30V הזרם נמוך מ-50mA, כנראה שהנגד חובר רק אל ערוץ 2 ולכן מקבל 15V במקום 30V, כלומר יש לשנות את החיבור של הנגד אל הספק המשולב כפי שרואים באיור 3:
    1. הפלוס של הנגד אל הפלוס של ערוץ 2.
    2. המינוס של הנגד אל המינוס של ערוץ 3.
  • אסור לעבור את ה-30V כיוון שהנגדים בערכה אלו נגדים של 2W ולכן לפי החישוב V^2/R מגיעים בדיוק לערך גבולי זה (במידה ולא קיימת מגבלת זרם).
SignHere.png


3.2.1 תוצאות לדוגמא של הספק כוח מיוצב

ניתן ללחוץ על הכפתור בצד שמאל כדי לראות תוצאות לדוגמא של מדידה זו.

איור 4: מדידה ב-0V של נגד 470Ω
איור 5: מדידה ב-5V של נגד 470Ω
איור 6: מדידה ב-10V של נגד 470Ω
איור 7: מדידה ב-15V של נגד 470Ω
איור 8: מדידה ב-20V של נגד 470Ω
איור 9: מדידה ב-25V של נגד 470Ω
איור 10: מדידה לא נכונה ב-30V של נגד 470Ω, כיוון שהנגד מחובר ישירות לערוץ 2 ולא לספק המשולב, ולכן מקבלים זרם השווה ערך לחיבור של 15V - כלומר רק חצי מהזרם הרצוי
איור 11: מדידה כן נכונה ב-30V של נגד 470Ω, כיוון שהנגד מחובר הפעם לספק המשולב, כלומר הפלוס לפלוס של ערוץ 2 והמינוס למינוס של ערוץ 3


3.3 הצגת אות על מסך המשקף תנודות

הערות:

3.3.1 אות סינוסי

איור 12: גל סינוס עם היסט של 3V
איור 13: גל סינוס על הסקופ. בעל מתח ממוצע של 3V ומתח שיא-לשיא של 2 וולט.

נא להציג על מסך המשקף תנודות את האות הסינוסי המופיע באיור 12 בעל המאפיינים הבאים:

  1. VDC = 3 V
  2. VAC = 2 VP-P

אמור להתקבל גרף כפי המופיע באיור 13. רצוי להוסיף את ארבעת המדידות כפי שרואים באיור 13 (ע"י לחיצה על כפתור Meas).

הערה: במידה והאות אינו מיוצב, כלומר הוא "רץ" על המסך, יש לשנות את ה-Trigger Level:

  • הוא צריך להיות בתחום הערכים של האות, כלומר בין 2 ל-4 וולט.
  • באיור 13 רואים שהוא מכוון על 2.5V:
    1. גם רואים קו-אופקי על המסך במיקום 2.5V (אך הוא אמור להיעלם אחרי שנייה).
    2. גם כתוב 2.5V בצד ימין למעלה של המסך.
    3. וגם רואים את האות T (מלשון Trigger) בצד שמאל של מיקום 2.5V


למדוד את הערכים הבאים:

  1. ערך ממוצע (VDC)
  2. ערך אפקטיבי (VRMS)

בעזרת DMM ובעזרת המשקף תנודות ולשמור את התמונות.

מדידות גל-סינוסואידלי
סוג מדידה רב-מודד ספרתי משקף תנודות
ערך ממוצע

VDC

ערך אפקטיבי

VAC RMS

ערך אפקטיבי עם DC

VDC RMS

הערות:

  • ברמ"ס לא ניתן למדוד את VDC RMS אך ניתן לחשבו משני הערכים האחרים: [math]V_{DCRMS}=\sqrt{V_{ACRMS}^2+V_{DC}^2}[/math]
  • הערך הממוצע אמור להיות זהה להיסט של הגל (כיוון שהממוצע של הסינוס עצמו הוא אפס) ולכן אמור לצאת בערך 3V.
  • הערך האפקטיבי (ללא DC) אמור להיות ערך אפקטיבי של גל עם משרעת של 1V כלומר 1 חלקי שורש 2 שזה בערך 0.7 וולט.
  • הערך האפקטיבי עם DC אמור להיות קצת גבוה יותר מהערך הממוצע (כיוון שערך ה-AC זניח).
SignHere.png



3.3.2 אות ריבועי

איור 14: גל ריבועי בעל מחזור-פעילות (בלועזית דיוטי סייקל) של 20%
איור 15: גל ריבועי על הסקופ בעל דיוטי סייקל של 20%, מתחים בין 0 ל-2 וולט ובתדר 1 קילו-הרץ.

נא להציג על מסך המשקף תנודות את הגל-הריבועי המופיע באיור 14 בעל המאפיינים הבאים:

  1. TON = 0.2 ms
  2. TOFF = 0.8 ms
  3. V0 = 2 V

אמור להתקבל גרף כפי המופיע באיור 15. רצוי להוסיף את ארבעת המדידות כפי שרואים באיור 15 (ע"י לחיצה על כפתור Meas).

למדוד את הערכים הבאים:

  1. ערך ממוצע (VDC)
  2. ערך אפקטיבי (VRMS)

בעזרת DMM ובעזרת המשקף תנודות ולשמור את התמונות.

מדידות גל-ריבועי
סוג מדידה רב-מודד ספרתי משקף תנודות
ערך ממוצע

VDC

ערך יעיל

VAC RMS

ערך אפקטיבי עם DC

VDC RMS

הערות:

  • ברמ"ס נא לעבוד עם טווח של 10V ולא טווח של 1V כדי שהוא יראה את הערכים הנכונים (0.4V למשל במקום 0.369V).
  • ברמ"ס לא ניתן למדוד את VDC RMS אך ניתן לחשבו משני הערכים האחרים: [math]V_{DCRMS}=\sqrt{V_{ACRMS}^2+V_{DC}^2}[/math]
  • במשקף תנודות יש להשתמש בסקאלה המירבית של ערוץ y כדי שיימדדו ערכים כמה שיותר מדוייקים וקרובים לערכים התיאורטיים.
  • כפי שראינו בשאלות לדוגמא, הערכים שאמורים לצאת:
    1. מתח ממוצע (DC) של 0.4V
    2. מתח יעיל (AC או RMS) של 0.8V
    3. מתח יעיל עם היסט (DCRMS) של 0.894V


להציג את התוצאות למדריך לפני המעבר לשלב הבא.

SignHere.png


3.4 מחולל אותות ומשקף תנודות

3.4.1 בדיקת תגובה לתדר

  1. נא להפעיל את המחולל אותות כך שיספק אות סינוסי בתדר ובמשרעת כלשהם.
  2. בידקו את תלות השתנות האמפליטודה בשינוי התדר:
    • עובדים באופן ידני! אין לעבוד עם סריקת-תדרים כאן.
    • הקפידו לבדוק מ 100Hz עד 5MHz בעזרת המשקף תנודות, ובעזרת DMM (ב-10 קפיצות), רצוי לשרשר את כל המכשירים יחד כדי לקבל מדידות בו-זמנית.
    • נא למלא את הטבלה.
  3. השוו בין התוצאות, והסבירו למדריך.
  4. נא לשמור לפחות 3 תמונות מהמשקף תנודות.
  5. בבית:
    • לעשות שני גרפים לשני המכשירים של תלות המתח בתדר.
    • להסביר למה קיים הבדל במדידות.
תדר [Hz] מתח יעיל (VAC) ברמ"ס [V] מתח יעיל (VAC RMS) בסקופ [V]
100
10K
50K
100K
300K
500K
700K
1M
3M
5M

3.4.2 התנגדות פנימית של המחולל

איור 16: מערך למדידת התנגדות פנימית של מחולל

נא לחבר את המעגל המתואר באיור 16:

  • התנגדות Rs היא ההתנגדות של המקור (s מלשון Supply או מלשון Source) אשר אמורה להיות 50Ω כפי שרשום ליד המוצא של המכשיר.
  • התנגדות RLOAD היא דקאדה המחוברת אל המחולל.
  • לוודא שעובדים במצב High-Z ולא במצב של 50Ω
  • נא "לשחק" עם הדקאדה עד שמחצית המתח היוצא מן המחולל תיפול על הדקאדה.
  • ברגע שמתח המוצא על הדקאדה הוא חצי מהמתח של המחולל זה אומר שהתנגדות המקור (Rs) שווה להתנגדות העומס (RLOAD) ולכן הדקאדה מורה על הערך של ההתנגדות הפנימית.
  • למידע מפורט יותר ניתן לפנות לסעיף התנגדות פנימית של מחולל משאלות ההכנה של דו"ח מכין 1א'.
מדד ערך [יחידות]
מתח המחולל
מתח הרמ"ס (חצי מהמחולל)
ערך בדקאדה
התנגדות הרשומה ליד מוצא המחולל

3.4.3 זמן מחזור

איור 17: אות סינוס בתדר 10KHz. האות מיוצג ע"י סינכרון חיצוני

נא להציג (כלומר לשמור את התמונות) בעזרת המשקף תנודות והמחולל אותות, אות סינוסי בתדר 10KHz.

לבדוק האם קריאת זמן המחזור בעזרת המשקף תנודות מתאימה לקריאת התדר של המחולל אותות.

אמורים לקבל גרף דומה לאיור 17 כאשר הפעם שינינו את מדידת התדר למדידת זמן-מחזור (Period).

נא לשמור את התמונה מהסקופ.

ערך
זמן מחזור במחולל
תדר במחולל
זמן מחזור בסקופ

3.4.4 סינכרון אותות

איור 18: הצגה של אות סינכרון אשר נעשית אך ורק לשם ההמחשה, בזמן שבמציאות אמורים לחבר את האות הריבועי הירוק (אות הסינכרון) לכניסת ערוץ הסינכרון

נא לסנכרן את האות המוצג על גבי המשקף תנודות בשני אופנים:

  1. סנכרון ערוצי.
  2. סנכרון חיצוני.

אם נחבר את יציאת הסינכרון של המחולל אותות לכניסה של ערוץ 2 במשקף תנודות - נראה את אות-הסינכרון כפי שרואים בצבע ירוק באיור 18 בעל המאפיינים הבאים:

  1. אות ריבועי.
  2. מתחים בין 0 ל-3.3 וולט.
  3. תדר זהה לאות המוצא, או לזמן הסריקה במקרה של סריקת תדרים.

לשים לב לדברים הבאים:

  1. באיור 18:
    • 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 המחולל מחובר פיזית לערוץ 2 במשקף.
  2. באיור 17:
    • 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 הסקופ.


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

3.4.5 סינכרון אות רועש

איור 19: גל-סינוסי רועש ולא מיוצב
איור 20: גל-סינוסי רועש בעל מתח של 25mVP-P
  1. חברו אות סינוס של 1VRMS למשקף תנודות וסנכרנו.
  2. הקטינו את האות במחולל לערך של 50mV RMS, אמורים לקבל גל רועש ולא מיוצב כפי שרואים באיור 19.
  3. השתמשו בכפתור TRIGGER 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 מהמחולל עד לערך המינימלי ולראות אם הגל אינו מתייצב.
    • במידה והגל עדיין יציב, כנראה שהמחולל מחובר בכבל BNC-BNC איכותי, לכן ניתן לקחת שני כבלי BNC-בננה ולשרשר ביניהם - כך יווצר יותר רעש בחיבור בין הסקופ והמחולל ונוכל לקבל גל לא יציב למרות שמנגנון ה-Trigger מכוון כמו שצריך.
  4. עכשיו שקיבלנו גל רועש ולא יציב אשר לא ניתן לסנכרן אותו באמצעות מנגנון ה-Trigger, יש לחבר את אות סינכרון המוצא מהמחולל אל כניסת הסנכרון החיצוני של הסקופ אשר נמצאת בחלק האחורי של המכשיר.
  5. השתמשו בכפתור TRIGGER LEVEL כדי לסנכרן מחדש, אמורים לקבל גל מיוצב כפי שרואים באיור 20. הסבירו למדריך את תפקוד הכפתור.

נא לשמור את התמונות מהמשקף תנודות.

SignHere.png


3.5 מסנן מעביר גבוהים

איור 21: מעגל מסנן מעביר-גבוהים הלקוח משאלות ההכנה
  1. הרכיבו מעגל מסנן מעביר גבוהים בעל תדר ברך של 1ms, כפי שרואים באיור 21 בהתאם לשאלת תכנון HPF.
  2. השתמשו בתכונת ה-SWEEP למציאת עקום ההיענות של המסנן, לעזרה ניתן לפנות לפרק סריקת תדרים.
  3. שימרו את התמונות והציגו את מערך המדידה ואת התוצאות למדריך.
מאפיין ערך [יחידות]
קבל - C (למדוד ברמ"ס)
נגד* - R (למדוד ברמ"ס)
חישוב תדר הברך התיאורטי

[math]f_C=\frac{1}{2\pi RC}[/math]

זמן סריקה במחולל - T
תדר התחלה במחולל - f0
תדר סופי במחולל - fT
סוג סריקה במחולל ליניארית/לוגריתמית
מיקום בשניות של שורש 2 (cutoff) בסקופ - tC
**חישוב מיקום בתדר של שורש 2 בסקופ - fC

הערות:

SignHere.png


4 הערות לדו"ח מסכם

  1. חזרו וקראו את הנחיות כתיבת הדו"ח.
  2. הציגו במסודר את הניסויים שבצעתם, דונו בתוצאות של כל סעיף, הציגו גרפים והסיקו מסקנות.
  3. עירכו בצורה ברורה את התוצאות, את כל הגרפים יש להכין בעזרת מחשב.
  4. מה משמעות תוצאות מדידת התנגדות גופכם?
  5. מה תפקיד מנגנון הסינכרון של המשקף תנודות?