Universitetet i Bergen Fysisk institutt

Transkript

1 FIE 6 - våren 999 aboratoriekurs i instrumentering og prosessregulering Universitetet i Bergen Universitetet i Bergen Fysisk institutt FIE6 - Oppgave Gruppe : Jørn Austbø og Knut Ingvald Dietzel G:\Mine dokumenter\fie6\oppg\fie6_ab_apport_.doc Sist skrevet ut :0

2 Innholdsfortegnelse: FIE6 - Oppgave Innholdsfortegnelse: Innholdsfortegnelse:... Forord... 3 iste over forkortelser, bokstavord og symboler... 4 Sammendrag a Datainnsamling med multimeter og S a. Utstyr... 6.a. Mål... 6.a.3 Utførelse... 6.b GPIB-styring av spenningskilde og multimeter... 8.b. Utstyr... 8.b. Mål... 8.b.3 Utførelse... 8.c Termistormotstand som funksjon av temperatur... 9.c. Utstyr... 9.c. Mål... 9.c.3 Utførelse... 9.d Signalgenerator... 0.d. Utstyr... 0.d. Mål:... 0.d.3 Utførelse:... 0.f Målebro med termistor....f. Utstyr....f. Mål....f.3 Utførelse....h Amplituderespons til en C-krets... 9.h. Utstyr... 9.h. Mål... 9.h.3 Utførelse... 9.i Sprangrespons til en C-krets... 3.i. Utstyr... 3.i. Mål... 3.i.3 Utførelse... 3 iste over kilder... 3 Tillegg A - "Initialize multimeter.vi"... 3 Tillegg B - "ead multimeter.vi" Tillegg C - "FUKE 45 Control.vi" Tillegg D - "c NTC esistance measurement.vi" Tillegg E - "c Temperature measurement.vi" Tillegg F - "c Temperature measurement C or F.vi" Tillegg G - "Initialize signalgenerator.vi" Tillegg H - "f Deflection bridge Eth to ntc.vi" Tillegg I - "f Temperature measurement Wheatstone.vi" Tillegg J - "f ogged temperature measurement Wheatstone.vi" Tillegg K - "h owpassfilter.vi" Tillegg - "h Transferfunction.st order.vi" Tillegg M - "h Amplitude ratio in db.vi" Tillegg N - "h espons.vi" Tillegg O - "i Step respons.vi"... 6 Tillegg P Thevenin ekvivalenten til en generell målebro Side av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

3 FIE6 - Oppgave Forord Forord Innholdet i FIE6 aboratoriekurs i instrumentering og prosessregulering er gitt i studiehåndboken for realfag: "Innføring og trening i PC-basert datainnsamling, analyse og styring med standard måleinstrumenter og prosessinstrumentering. Det vil også bli lagt vekt på prosessanalyse, diskret regulering, samt utvikling og implementering av reguleringsalgoritmer." Målet med FIE6 aboratoriekurs i instrumentering og prosessregulering er i studiehåndboken for realfag oppsummert på følgende måte: "Gi eksperimentell erfaring med analyse og instrumentering av prosesser, reguleringsteknikkring, PC-basert datainnsamling og reguleringlering. Illustrere fordeler og ulemper med ulike metoder og systemer. Gi trening i rapportskriving og dokumentasjon." I tillegg til dette mener vi at laboratorieøvelsene gir god trening i prosjektarbeid. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 3 av 65

4 iste over forkortelser, bokstavord og symboler FIE6 - Oppgave iste over forkortelser, bokstavord og symboler Tabell Forkortelser. Forkortelse Betydning ASCII American Standard Code for Information Interchange NTC Negative Temperature Coefficient GPIB General Purpose Interface Bus abview aboratory Virtual Instrument Engineering Workbench VI Virtual Instrument MIO Multiple Input Output IEEE Institute for Electrical and Electronic Engineers CPU Central Processing Unit DTE Data Terminal Equipment VISA Virtual Instrument Software Architecture Tabell Symboler. Symbol Betydning esistans C Kapasitans V, U Spenning I, i Strøm K Forsterkning h Overføringsfunksjon T Tidskonstant f Frekvens M Følgeforhold Der annet ikke er spesifisert er dette standard symbolbruk. Side 4 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

5 FIE6 - Oppgave Sammendrag Sammendrag I denne rapporten har vi beskrevet de teoretiske beregninger og de eksperimentelle målinger vi har utført for å besvare oppgavene. Oppgavene dekker tre hovedområder.generelle oppgaver for å bli kjent med abview og instrumenteringen, temperaturmålinger og eksperimenter med en C-krets (lavpassfilter). De første punktene dekker den instrumenteringen og programmeringen vi trenger for å bli kjent på laboratoriet. Punktene.a,.c og.f, gir en innføring i ulik bruk av en termistor for å måle temperatur i et gitt temperaturområde. De to punktene.h og.i gir en innføring i enkel teoretisk og eksperimentell analyse av en C-krets, med lastmotstand. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 5 av 65

6 Datainnsamling med multimeter og S-3 FIE6 - Oppgave Hensikten med denne oppgaven er i første rekke å lære: Programmering i abview. Oppbygging og bruk av VIer for GPIB-kommunikasjon. Oppbygging og bruk av VIer som bruker MIO-kortet. Å utføre enkle eksperimenter og bygge enkle instrumenteringssystemer, samt forstå begrensningen i disse..a Datainnsamling med multimeter og S-3.a. Utstyr.a. Mål Komponent/instrument Multimeter Kabel Termistor Tabell 3 Utstyr oppgave.a. Type/fabrikat FUKE 45 (I) Seriekabel S-3C DTE-DET Uni-Curve UUA 4J Illustrere hvor forholdsvis enkelt det er å gjøre datainnsamling via serieporten til en PC, med Basicprogrammet(Quick Basic) som følger med operativsystemet(windows NT 4.0 Workstation)..a.3 Utførelse Koblet multimeteret til S-3C porten(com:) på PCen med seriekabelen. Konfigurerte multimeteret til å kommunisere med PCen via S-3C porten: Baudrate: 9600 Paritet: ingen Echo: echo on Koblet termistoren til multimeteret og implementerte programmet under i QuickBasic. Tabell 4 QuickBasic program for må ling av resistans. 00 CS 50 OPEN "COM:9600,N,8,,CS,DS,CD" FO ANDOM AS # 00 PINT #, "EMS; TIGGE ; ATE S; FOMAT ; OHMS" 50 ECHO$ INPUT$(4, #) 300 POMPT$ INPUT$(4, #) 350 PINT "Tid: Data:" 400 FO I TO PINT #, "MEAS?" 500 ECHO$ INPUT$(7, #) 550 INE INPUT #, ESUTS$ 600 POMPT$ INPUT$(5, #) 650 PINT TIME$ + " " + ESUTS$ 700 FO J TO NEXT 800 NEXT 850 COSE 900 END Side 6 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

7 FIE6 - Oppgave Datainnsamling med multimeter og S-3 Kjørte basic programmet og varierte temperaturen til temistoren ved å vekselvis å varme den opp med hendene og deretter la den avkjøle seg. egistrerte følgende måledata: Tabell 5 esistans må linger, varierende temperatur. Oppvarming Tid: Data: :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS :40: E+3 OHMS Avkjøling Tid: Data: :43: E+3 OHMS :43:4 +8.6E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS :43: E+3 OHMS Ser av måledataene at temistoren har en negativ temperatur koeffisent(ntc), det vil si at resistansen avtar med økende temperatur. Forklaring av programmets linje nummer 50: Åpner og initialisereren kommunikasjonskanal for å ta imot eller sende data. COM: Setter kommunikasjonskanalen til S3C-porten 9600 Stter kommunikasjonshastigheten til 9600 baud N Ingen paritetskontroll 8 Setter antall data-bit til 8 Setter antall stopp-bit til CS Timeout(ms) på clear to send(cts) linjen } Handshaking DS Timeout(ms) på data set ready(dts) linjen CD Timeout(ms) på data carrier detect(dcd) linjen andom Spesifiserer at kommunikasjonskanalen åpnes i random mode # Et tall i området til 55 som identifiserer kommunikasjonskanalen så lenge den er åpen Forklaring av programmets linje nummer 00: Kommandoen PINT # sender kommandoene i tekststrengen til multimeteret gjennom kommunikasjonskanal #. rems Setter multimeteret fjernkontroll mode, uten å låse frontpanelet trigger Setter kontrolen av måleraten til multimeteret rate s Setter måleraten til "slow", det vil si,5 målinger/sekund format Multimeteret gir måledataene med enhet OHMS Setter multimeteret til å måle resistans i primær vinduet Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 7 av 65

8 GPIB-styring av spenningskilde og multimeter FIE6 - Oppgave Forklaring av programmets linje nummer 450: Kommandoen PINT # sender kommandoen "meas?" til multimeteret. Multimeteret vil da sende måleverdien etter neste måling. Forklaring av programmets linje nummer 550: Kommandoen INE INPUT #, ESUT$ leser dataene som multimeteret har sendt og lagrer disse i variabelen ESUT$. Satte multimeteret tilbake til GPIB-styring(IEEE 488.) for bruk i de resterende oppgavene..b GPIB-styring av spenningskilde og multimeter.b. Utstyr.b. Mål Tabell 6 Utstyr oppgave.b. Komponent/instrument Type/fabrikat Multimeter FUKE 45 (I) Kabel IEEE 488 kabler Spenningskilde Phillips PM 8 Gi trening i installering og bruk av ferdig programvare til GPIB-instrumenter. I tillegg gir oppgaven trening i enkel programmering i abview..b.3 Utførelse Kontrollerte at instrumentering var riktig koblet og satt opp: GPIB-kabler mellom PCen, multimeterene, spenningskildene og oscilloskopet var tilkoblet Multimeteret i IEEE-488. mode. Kopierte over filen "PM8.vi" fra "C:\FIE6\MA"-katalogen til vår hjemmekatalog("c:\fie6\gruppe"). Åpnet filen i abview. Kontrollerte funksjonaliteten ved å kjøre VIen med ulike innstillinger. Observerte at vi kunne kontrollere spenningskilden på denne måten. Den neste vi gjorde, var å laste ned den komprimerte filen "fl45.zip" fra hjemmesiden til National Instruments. Pakket ut filen "fl45.llb" fra arkivet og kjørte eksempelet "Fluke 45 Getting Started.vi". Dette fungerte dårlig. Vi fikk en rekke feilmeldinger, muligens fordi driverne er beregnet på en annen versjon av abview. Vi fant så ut at vi skulle slette "fl45.llb", for deretter å kopiere det direkte fra "C:\FIE6\MA"-katalogen på en. Etter at vi hadde utført denne installasjonen, gikk kjøringen av eksempelet "Fluke 45 Getting Started.vi" problemfritt. Kontrollerte at det var kontakt med multimeteret, og studerte oppbyggingen av VIen, før vi startet arbeidet med å bygge våre egne VIer. Neste steg var å bygge opp en VI som skulle resette og konfigurere Fluke 45 Multimeteret. I henhold til oppgaveteksten skulle den nye VIen inneholde følgende VIer fra biblioteket "fl45.llb": Fluke 45 Initialize.vi Fluke 45 eset.vi Fluke 45 Config Measurement.vi Alle disse tre VIene er benytter seg av VISA, som vi ikke skulle benytte i denne oppgaven på grunn av dårlig stabilitet. Bygget derfor opp en VI fra grunnen av, uten å benytte oss av VISA-funksjonalitet. Side 8 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

9 FIE6 - Oppgave Termistormotstand som funksjon av temperatur VIen har følgende innganger: GPIB-adresse. Målevariabel i multimeterets hovedvindu("primary display"). Måletid("rate"). Måleområde("range"). og følgende utganger: Feilmelding("error out"). VIen har ikke fått implementert utgangen instrumentidentifikasjon("dup VISA session"), på grunn av at vi ikke benyttet VISA funksjonaliteten. Denne VIen er lagret under filnavnet "Initialize multimeter.vi", og er dokumentert i tillegg A. Skulle deretter lage en VI som benytter seg av "Initialize multimeter.vi" og "Fluke 45 ead Measurement.vi" til å lese spenninger fra en spenningskilde. Da "Fluke 45 ead Measurement.vi" også var basert på VISA, fant vi ut at vi ville bygge vår egen VI med tilsvarende funkjonalitet uten bruk av VISA. Denne heter "ead multimeter.vi" og er dokumentert i tillegg B. Til slutt laget vi en ny VI der vi benytter de to VIene som vi laget tidligere i oppgaven, "Initialize multimeter.vi" og "ead multimeter.vi". Denne nye VIen brukes til å lese spenningen fra en spenningskilde. Vi har kalt denne for "FUKE 45 Control.vi", og den finnes dokumentert i Tillegg C. Vi testet "FUKE 45 Control.vi", ved å måle spenninger ut fra spenningskilden som angitt i oppgaven. Dette viste seg å fungere bra..c Termistormotstand som funksjon av temperatur.c. Utstyr Tabell 7 Utstyr oppgave.b. Komponent/instrument Multimeter Kabel Termistor Type/fabrikat FUKE 45 (I) IEEE 488 kabler Uni-Curve UUA 4J (NTC).c. Mål Gi trening i enkel abview programmering og datainnsamling med GPIB-instrumenter..c.3 Utførelse Bruker multimeteret og GPIB-bussen til å måle motstanden i NTC-termistoren. Sammenhengen mellom temperatur og motstand er gitt ved: θ K e β θ θ - termistor motstanden [Ω] θ - temperatur [K] Beregnet verdiene av termistorkonstantene K og β på grunnlag av termistorens motstandsverdier ved 5 C og 5 C. I det medfølgende databladet leste vi av følgende verdier: Tabell 8 Termistor motstandsverdier. Temperatur [ C] esistans [Ω] Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 9 av 65

10 Signalgenerator FIE6 - Oppgave Det gir følgende ligningssett: () 570Ω K e β 88 K øste ligningssettet, det ga: () 0000Ω K e β 98 K 3 K,4 0 Ω β 3877K aget i oppgave.b. en VI "FUKE 45 Control.vi". Benytter denne som utgangspunkt for en VI som skal brukes til å lese motstandsverdien fortløpende fra multimeteret, samt vise den numerisk på frontpanelet. Denne VIen har filnavnet "c NTC esistance measurement.vi", og den er dokumentert i tillegg D. VIen skal også kunne stoppes med en stoppknapp, denne er implementert som en del av frontpanelet. Utvider så VIen "c NTC esistance Measurement.vi" med noen tilleggsfunksjoner: På frontpanelet skal det vises temperatur i grader Celsius, numerisk. Temperaturen skal også vises i et vertikalt stolpediagram som et termometer. Temperaturen skal og vises i et trenddiagram med tiden langs x-aksen. Alarm når temperaturen overstiger 8 C. Denne VIen er kalt "c Temperature Measurement.vi" og er dokumentert i tillegg E. Utvider VIen videre slik at temperaturen kan vises i enten Celsius eller Fahrenheit. På frontpanelet er det implementert en vippebryter som lar operatøren velge hvilken måleenhet temperaturen skal vises i ( C eller F). Sammenhengen mellom temperaturen i Celsius og Fahrenheit er gitt ved følgende formel: T F,8 TC + 3 T F - temperatur i [F] T C - temperatur i [ C] Denne siste VIen har vi gitt filnavnet "c Temperature Measurement C or F.vi", og denne er dokumentert i tillegg F..d Signalgenerator.d. Utstyr Tabell 9 Utstyr oppgave.c. Komponent/instrument Kabel Signalgenerator Type/fabrikat IEEE 488 kabler Thurlby &Thandar TG304.d. Mål: age en enkel VI som styrer signalgeneratoren ved hjelp av GPIB-VIer i abviews funksjonspalett..d.3 Utførelse: aget vi en VI til å styre signalgeneratoren. VIen har følgende funksjonalitet: Generatorsignalet kan slås på og av. Velge sinusformet utgangssignal med 0 V offset. Amplituden kan endres fra 0 mv P-P til 0 V P-P. Side 0 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

11 FIE6 - Oppgave Målebromed termistor Frekvensen kan endres i frekvensområdet 0 0 khz, i steg på mhz da dette er oppløsningen i frekvens for denne signalgeneratoren. Det var lettest å ta utgangspunkt i VIen for å initialisere Fluke 45. Kopierte denne før vi modifiserte funksjonaliteten, og kommandoene den skal sende over GPIB-bussen. VIen er lagret under filnavnet "Initialize Signalgenerator.vi" og denne er dokumentert i tillegg G. Under testing av VIen ble endringene som ble satt på frontpanelet, overført til signalgeneratoren, og kontroll av signalene ved hjelp av oscilloskop og multimeter viste at VIen fungerte som tiltenkt. Dersom VIen kjøres kontinuerlig slik at nye innstillinger overføres i det de blir gjort, vil dette kreve CPU-tid. Grunnen til dette er at VIen må gå i en løkke som kontinuerlig sender nye instill inger til instrumentet. Dette tilsier at flere VIer må kjøre samtidig, og derfor dele CPU-tiden. En måte til å forsøke å fordele prosessortid mellom oppgaver er å gi de forskjellig prioritet i forhold til hverandre. Det vil si at viktige oppgaver får høyest prioritet. Dette er ingen løsning fordi prosessorens bytting mellom oppgaver i tillegg tar opp en del CPU-tid..f Målebro med termistor.f. Utstyr Tabell 0 Utstyr oppgave.f. Komponent/instrument Multimeter Kabel Termistor Målebro Type/fabrikat FUKE 45 (I) IEEE 488 kabler Uni-Curve UUA 4J (NTC) Wheatstone målebro.f. Mål Forstå og implementere en måleomformer og en datalogger basert på denne..f.3 Utførelse A θ i i V S D E Th B i i 4 3 C Figur Wheatstone må lebro for NTC temistor med motstand θ. Målebroen på figuren viser hvordan termistoren fra oppgave.a og c kan implementeres i en målebro, slik at vi måler en spenning E Th og ikke resistansen θ direkte. Sammenhengen mellom disse verdiene er gitt ved følgende formel * : (3) E Th Vs + 4 θ + 3 * Se tillegg P for utleding av Thevenin ekvivalenten til en generell målebro. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side av 65

12 Målebromed termistor FIE6 - Oppgave Vi skal beregne denne broen slik at vi oppnår maksimal linearitet i området +5 C og til + 35 C. Dette gjør vi ved å angi en rettlinjet kurve/sammenheng mellom E Th og temperaturen, som vist i figur.,0 E Th [V] Ideell 0,5 Oppnå dd 0, Temperatur [ C] Figur Betingelser for design og karakteristikk for må lebro (ulineariteten er sterkt overdrevet). Benytter endepunktene og midtpunktet på kurven for å gi målebroen vår optimal linearitet. I tillegg til dette skal E Th skal variere mellom 0 V (ved 5 C) og + V (ved 35 C), og være +0,5 V ved midtpunktet på kurven (5 C). Ved å bruke denne metoden kan vi oppnå at broens ulinearitet kan kompensere for ulinearitet i termistoren, i det området vi har valgt som vårt arbeidsområde[]. Figur 3 Sammenligning av ideell og linearisert karakteristikk. Side av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

13 FIE6 - Oppgave Målebromed termistor eser ut verdiene av θ for de aktuelle temperaturene fra tabellen i databladet for termistoren. Disse opplysningene vil gi oss tre ligninger med 4 ukjente. Vi kombinerer med 3 (ser på forholdet 3 / ) slik at vi bare har tre ukjente i de tre ligningene våre. igningene ser da slik ut (tar bare med tallverdiene for θ ): (4) 0, 0 Vs (5) 0,5 V s (6), 0 V Vi ser lett fra ligning 4 at dersom V S skal være ulik 0, må Som gir oss s 0, Setter vi dette inn i ligningene 5 og 6, får vi to nye ligninger (7) 0, 5 Vs (8), 0 Vs øser vi ligning 7 med hensyn på V S får vi følgende uttrykk (9), Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 3 av 65

14 Målebromed termistor FIE6 - Oppgave Multipliserer med uttrykket i nevneren, på begge sider, og får (0), Trekker sammen og multipliserer hele uttrykket med felles nevner (), Multipliserer ut og trekker sammen () Antar at 4 0Ω og deler på denne gjennom hele ligningen, og samler så leddene med og uten 4 (3) 4 ( ) ( ) Multipliserer på begge sider av likhetstegnet med felles nevner, før vi løser med hensy på 4 (4) 4 Dette viser at 4 har samme verdi som gitt i oppgaven. ( ) ( ) Skal så finne forholdet mellom 3 og. Vi vet fra tidligere og vi har nettopp regnet ut Da er det lett å se kΩ 7. 69kΩ kΩ 57. kω 0, 49 Dette stemmer også med det vi skulle vise. Beregner så V S, ved å sette inn i en av utgangsligningene. Velger ligning 6 V s 4, 7V , Koplet så termistoren til den ferdige målebroen, med følgende motstandsverdier:,0kω 4,0kΩ 7, 69kΩ øste ligning nummer 3 med hensyn på θ slik at vi kan bruke noen av de VIene vi har laget eller kopiert tidligere i oppgaven. Side 4 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

15 FIE6 - Oppgave Målebromed termistor Bruker: "PM8.vi" "Initialize multimeter.vi" "ead multimeter.vi" aget også en omformer-vi som skal representere målebroen. Denne har vi kalt "f Deflection bridge Eth to ntc.vi" og den er dokumentert i tillegg H. Den VIen som skal lese spenninger fra multimeteret og vise temperaturen på et panel, slik som i oppgave.c. har vi kalt "f Temperature measurement Wheatstone.vi", som er dokumentert i tillegg I. Varierte så temperaturen inn på termistoren, ved å vekselvis varme den opp og kjøle den ned. Dette går fram av utskriften av panelet. Figur 4 Temperaturmå ling med NTC-termistor og Wheatstone må lebro. Når det gjelder måleusikkerheten i dette eksperimentet, er den avhengig av flere faktorer. Vi har usikkerhet i de komponentene vi bruker, og dette vil gi oss usikkerhet i de variable som inngår i ligningene våre. Det er og usikkerhet i spenningen V S som brukes til å drive målebroen. ineariseringsfeil og offsetfeil på grunn av egenoppvarming i termistoren er også feilkilder som vil kunne påvirke(øke) måleusikkerheten i forsøket. Vi skal dele opp betraktningene omkring usikkerhet i to deler: Usikkerhet i temperaturen. Offsetfeil pågrunn av egenoppvarming i termistor. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 5 av 65

16 Målebromed termistor FIE6 - Oppgave Side 6 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0 Usikkerhet i temperaturen: Når vi skal se på usikkerheten i temperaturen, vil vi først se på usikkerheten i Theveninspenningen, E Th. Denne er gitt ved usikkerhetene i de komponentene som inngår i formelen for E th, og formelen ser slik ut: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Θ Θ E E E E E E V V th th th th th th s s De ulike partielt deriverte ser slik ut: E V th s E V th s E V th s Θ Θ E V th s Θ Θ Θ E V th s Θ Usikkerhetene i de ulike komponentene er som følger: Tabell Usikkerhet i komponentene. Parameter Usikkerhet 8, kω % 8 Ω 3 4,0 kω % 40 Ω 4 7,69 kω % 77 Ω V s -4,7 V mv * * Avlest med Fluke 45 (0,04% av avlest verdi + 0mV).

17 FIE6 - Oppgave Målebromed termistor For θ gjelder følgende usikkerheter: Tabell Usikkerhet i θ. Temperatur θ [ C] Motstandsverdi θ [Ω] Usikkerhet ,6% - 94 Ω ,6% - 60 Ω ,6% - 39 Ω Grunnen til at vi har valgt en usikkerhet på 0,6%, er at vi leste dette ut av databladet for NTCmotstanden. Har ikke tatt med alle utregningene, men usikkerhetene i E Th blir: Tabell 3 Usikkerhet i E Th. Temperatur θ [ C] Spenning E th [V] Usikkerhet [mv] 5 0, ,5 0 35,0 0 På denne bakgrunn vil vi si at den absolutte usikkerheten i E Th ligger på ca. 0 mv i det området vi har valgt som arbeidsområde for målesystemet vårt. Dersom vi skal omregne denne usikkerheten til usikkerhet i temperatur, vil vi sette opp en enkel sammenheng som gjelder forholdet mellom tallverdiene av temperaturen θ, og spenningen E Th : der θ er i C, og E Th i Volt Usikkerheten i temperaturen, θ, er da gitt ved: θ th 0 E +5 θ θ ETh 4 E Th ( 0 0,0) C 0, C Offsetfeil pågrunn av egenoppvarming i termistor: Ser på kretsen i figur. Undersøker kretsen i de tre punktene vi brukte for å linearisere kretsen med: Tabell 4 Tabell over ekvivalente temperaturer og motstandsverdier. Temperatur θ [ C] Motstandsverdi Ω Ω Ω Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 7 av 65

18 Målebromed termistor FIE6 - Oppgave Det vi vil undersøke her er hvor mye effekt som utvikles i NTC-motstanden som følge av den strømmen som går gjennom den. Vi vet ut fra databladet at en effekt på mw(innendørs) vil føre til en temperaturheving på C i motstanden. Ser på formelen for strømmen gjennom θ : i V 4 s + θ Dette gir oss strømmene(v s -4,7 V): θ 5 C i θ 5 C i Vs 4, k 5 7k A 0, 7µ +, +, A 4 Θ Vs 4, k 0 0k A 66, 8µ +, +, A 4 Θ θ 35 C i Effekten i motstanden θ, er gitt ved: Dette gir oss disse effektene Vs 4, k 6 53k A 33, 9µ +, +, A 4 Θ P U I I I I ( ) ( ) ( ) P I 0, 7µ 5, 7k W 639, µ W θ 5 C ( ) P I 66, 8µ 0, 0k W 7, 9µ W θ 5 C ( ) P I 33, 9µ 6, 53k W 79, 4µ W θ 35 C ( ) En tilnærmelse gir oss at effekten som utvikler seg i NTC-motstanden under oppvarming i det aktuelle måleområdet, er på ca. P 0, 7mW Dette gir oss en egenoppvarming i motstanden på ca. 0,7 C, over hele måleområdet vårt. Dersom vi vil ta hensyn til dette i formelverket vårt, må vi angi formelen for Θ slik: θ K e β θ 0,7 (I denne formelen er temperaturen i Kelvin, og ikke i C, men dette vil ikke ha noe å si for denne offsetfeilen som er den samme absolutte feilen i begge systemer.) Skal til slutt implementere en funksjon som gør at måleresultatene blir skrevet ut til en ASCII-kode datafil. Utvidet "f Temperature measurement Wheatstone.vi" slik at den kan lagre måledataene til en ASCII-kode datafil, denne har filnavnet "f ogged temperature measurement Wheatstone.vi". Denne VIen er dokumentert i tillegg J. Tidsintervall mellom målingene samt navn og plassering til filen som dataene skal lagres i kan endres fra standardverdiene av brukeren. Side 8 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

19 FIE6 - Oppgave Eksempel på kjøring: Tabell 5 Innhold i ASCII datafil. 6: : : : : : : : : : : : : : : : Amplituderespons til en C-krets.h Amplituderespons til en C-krets.h. Utstyr Tabell 6 Utstyr oppgave.h. Komponent/instrument Multimeter Kabel Signalgenerator avpassfilter Type/fabrikat FUKE 45 (I) IEEE 488 kabler Thurlby &Thandar TG304 C-filter med variabel motstand,, og lastmotstand,.h. Mål I denne delen av oppgaven ska vi bestemme amplituderesponsen til et lavpassfilter teoretisk og eksperimentelt, samt forklare eventuelle avvik mellom resultatene..h.3 Utførelse Vi skal regne og måle på kretsen i figur 3. i i i 3 V inn C V ut Figur 5 Enkel C-krets med last. Finner overføringsfunksjonen til kretsen. Den er gitt ved: Parametrene, C og er gitt til: h ( ) V ( s) s ut p V inn ( s) kω C µ F MΩ Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 9 av 65

20 Amplituderespons til en C-krets FIE6 - Oppgave Setter først opp differensialligningen som beskriver systemet. Benytter Kirchhof s spenningslov: aplace-transformerer, og får: V i V 0 inn (5) V ( s) i( s) V ( s) 0 inn I denne ligningen inngår strømmen. Denne må elimineres, dette gjøres ved å finne et uttrykk for den: der Z ( s) ut er gitt ved Z ( s) X ( s) ut C Dermed er strømmen gitt ved V i( s) ut ut ( s) Z ut ut ( s) sc, ( X ( s) s C + + sc V ( ) ut s (6) i( s) Z ( s) Og ligning 6 innsatt i ligning 5 gir da: Samler like ledd og får: ut V + sc (7) V ( s) inn V s Overføringsfunksjonen blir da seendes slik ut: h p ( s) V V ut inn ut ( ) C er den kapasitive reaktansen) ( s) V ( s) ( + s C) + s C ut V ( s) V ( s) 0 (8) ( ) ( ) ( ) ( s) ( s) inn (9) h ( s) p ut ut + sc + Vut s ( + s C) sc + sc + K + st s C der K + representerer forsterkningen og T. + C er tidskonstanten til systemet. Dersom vi setter inn tallverdiene for de ulike parametrene får vi følgende verdier for K og T. K MΩ MΩ + kω Side 0 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

21 FIE6 - Oppgave Amplituderespons til en C-krets T. C MΩ kω F ms ms + MΩ + kω µ Dette gir oss overføringsfunksjonen: h ( s) p s Den teoretiske knekkfrekvensen f C blir da: h ω p 3 db ( jω ) 0 log( K ) 0 log + db ω C C rad s f 59, Hz Skal så lage en VI som måler hele amplituderesponsen til kretsen i figur 5. Benytter signalgeneratoren til å generere V inn, og multimetrene til å måle V inn og V ut. Multimetrene settes til "SOW ATE"(,5 målinger per sekund), og setter V inn til en sinus-formet spenning med amplitude 5 V P-P. aget først en VI med innganger for, og C som beregner forsterkningen, K, og tidskonstanten, T, til C-filteret. Denne VIen er lagret med navnet "h owpass filter.vi", og er dokumentert i tillegg K. h jω, til et.ordens system med forsterkningen aget så en VI som beregner amplitudeforholdet, ( ) K, tidskonstanten T og frekvensen f, som inngangsparametre. VIen er lagret med navnet "h Transferfunction.st order.vi", og er dokumenteret i tillegg. Disse to VIene benyttes til å beregne amplitudeforholdet teoretisk. For å kunne måle amplitudeforholdet eksperimentelt trenger en VI som beregner amplitudeforholdet ut fra de målte verdiene V inn og V ut. aget en VI som er lagret med navnet "h Amplitude ratio in db.vi", denne er dokumentert i tillegg M. Disse tre VIene benyttes som en "sub VIer" i VIen "h espons.vi", som er dokumentert i tillegg N. I sistnevnte VI settes parametrene, og C for filteret, og ved kjøring plotter den teoretisk og målt amplitudeforhold til filteret(i db) som funksjon av frekvensen i et semilogaritmisk diagram. Den teoretisk beregnede 3-dB båndbredden for filteret ligger fra 0 Hz og opp til knekkfrekvensen f c 59, Hz ( ω 000rad s ). c / Da vi kjørte VIen som plotter teoretisk og eksperimentell amplituderespons, avleste vi den teoretiske og eksperimentelle knekkfrekvensen, se figur 6. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side av 65

22 Amplituderespons til en C-krets FIE6 - Oppgave Det ga oss: Figur 6 Amplituderesponsen til C-krets med kω. Teoretisk knekkfrekvens på 59 Hz, dette stemmer med tidligere beregninger. Eksperimentell knekkfrekvens på 79 Hz. For det målte amplitudeforholdet fant vi en 3-dB båndbredde fra 0 Hz og opp til 79 Hz. Avviket mellom den teoretiske og den eksperimentellt beregnede amplituderesponsen, kan ha flere årsaker. Noen av disse kan være: Usikkerhet i verdiene til motstandene og kapasitansen i kretsen. Den avgjørende komponenten i denne sammenhengen, er kapasitansen C. Denne har en toleranse på 0% og vil kunne gi variasjoner i tidskonstanten, T, ved avvik fra komponentens oppgitte verdi(c µf). Unøyaktighet i målingene med MIO-kortet. Unøyaktighet i frekvens og amplitude på signal fra signalgeneratoren. Avlesningsfeil fra plottet. Til slutt skal vi bytte ut motstanden med en motstand på 50 kω. Vi ser at dette har konsekvenser for filterets egenskaper. Vi øker filtertiden T fra ca. ms og opp til ca.48 ms. K som før var tilnærmet lik, blir redusert til ca. 0,95, og kanskje viktigst av alt, knekkfrekvensen f c går ned fra ca. 60 Hz til 3,34 Hz. Dette har som konsekvens at vi ikke kan måle V ut eller V inn ved knekkfrekvensen. Følsomheten til Fluke 45 multimeteret går fra 0 Hz og oppover for målinger på AC spenninger [3]. Dette er grunnen til at vi ikke kan finne amplitudeforholdet til denne kretsen eksperimentelt, dersom vi øker til 50 kω. Side av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

23 FIE6 - Oppgave Sprangrespons til en C-krets Figur 7 Amplitudeforholdet som funksjon av frekvensen, 50 kω. Det fremgår også av plottet(figur 7) der en ser at den eksperimentelt målte frekvensresponsen gir fluktuerende målinger under 0 Hz..i Sprangrespons til en C-krets.i. Utstyr Tabell 7 Utstyr oppgave.i. Komponent/instrument Multimeter Kabel Type/fabrikat FUKE 45 (I) IEEE 488 kabler.i. Mål I denne delen skal vi bestemme sprangresponsen til et lavpassfilter teoretisk og eksperimentelt, forklare eventuelle avvik mellom resultatene, samt bestemme kildene til måleusikkerhet..i.3 Utførelse Fra oppgave.h. har vi at overføringsfunksjonen til et førsteordens system er gitt ved h p ( s) K + T s K er prosessens forsterkning og T er tidskonstanten. Sprangresponsen finnes ved å la inngangen, V inn (s), gå i et endelig sprang. Utgangen til systemet, V ut (s), blir da: Enhetsspranget, u c (t), er definert ved: u c V ut ( s) h( s) V ( s) 0,, inn t < c, ( t) c 0 Dersom vi aplacetransformerer enhetsspranget, får vi: t > c, { u( t) } u( s) s Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 3 av 65

24 Sprangrespons til en C-krets FIE6 - Oppgave For vårt filter blir sprangresponsen: hvor U er størrelsen på spranget. V ut ( s) K U + T s s Ved å invers aplacetransformere ligningen finner vi V ut i tidsplanet: Vi ser av formelen at Og at - t { V ( s) } V ( t) K U i e T ut ut V ( t) ut K U når t V ( t) ut 0 når t 0 Dersom vi ser på oppgave.h. der vi har en identisk krets, vet vi at vi kan beregne K og T teoretisk ved å bruke følgende formler: K + C T + Vi skal så først beregne K og T teoretisk for følgende verdier av ( MΩ og C µf): kω: K MΩ 0, 999, 0 + MΩ + kω C MΩ kω µ F T + MΩ + kω 0, 999ms, 0ms 0 kω: T K MΩ 0, 98 + MΩ + 0kΩ C MΩ 0kΩ µ F + MΩ + 0kΩ 9, 6ms 50 kω: K + MΩ MΩ + 50kΩ 0, 95 T C + MΩ 50kΩ µ F MΩ + 50kΩ 47, 6ms 00 kω: K + MΩ MΩ + 00kΩ 0, 9 Side 4 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

25 FIE6 - Oppgave Sprangrespons til en C-krets C MΩ 00kΩ µ F T + MΩ + 00kΩ 90, 9ms Skal så finne forsterkningen og tidskonstanten eksperimentelt. aget en VI for å ta opp sprangresponsen av C-kretsen. Denne kalte vi for "i Step response.vi" og den er dokumentert i tillegg O. Tok så opp sprangresponsen til kretsen ved ulike verdier for. Benyttet følgende framgangsmetode for å bestemme parameterne K og T: Målte spenningen V inn (U) som MIO-kortet generer til å være 5,05 V. Benyttet den teoretisk beregnede forsterkningenb K for å finne spenningen på utgangen etter lang tid, V ut KU. egnet ut 63% av verdien KU for å finne V ut ved tiden t T. este av T(korrigerte for forskjøvet starttidspunkt). este av V ut KU etter 5 T, som vi benyttet for å beregne K. Figur 8 Sprangrespons til filter med kω. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 5 av 65

26 Sprangrespons til en C-krets FIE6 - Oppgave Figur 9 Sprangrespons til filter med 0 kω. Figur 0 Sprangrespons til filter med 50 kω. Side 6 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

27 FIE6 - Oppgave Sprangrespons til en C-krets Figur Sprangrespons til filter med 00 kω. Bestemte forsterkning og tidskonstant teoretisk og ut fra eksperimentelle data, se tabell 3. Tabell 8 Tidskonstanter til C-filter, teoretiske og eksperimentelle. [Ω] Teoretisk Eksperimentelt K T [s] K T [s] k 0,999 0,999 m 5,0 5,05 0,99,0 m 0k 0,980 9,6 m 4,9 5,05 0,97 9,7 m 50k 0,95 47,6 m 4,79 5,05 0,95 47,8 m 00k 0,909 90, m 4,56 5,05 0,90 89,7 m Overensstemmelse mellom teori og eksperiment De eksperimentelle dataene viste god overensstemmelse mellom teoretiske og eksperimentelle verdier. Forklar avvik Avvikene fra teoretisk beregnede verdier i de eksperimentelle dataene må sies å være små, sett i lys av toleransen til komponentene(kapasitans 0% og motstander %). Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 7 av 65

28 Sprangrespons til en C-krets FIE6 - Oppgave Når vi skal beregne måleusikkerheten til T, kan vi se det fra ulike vinkler. Dersom vi ser det fra en teoretisk synsvinkel, vil usikkerheten i tidskonstanten T være gitt ved: T T T T[ s] + C + Dette er det samme som standardavviket til tidskonstanten. Tar utgangspunkt i formelen for T, som er: ( C) ( ) ( ) T + C Dersom vi regner ut de ulike partielle deriverte av T, får vi følgende uttrykk for T: C C T[ s] ( C) + ( ) + + ( + ) ( + ) De tre komponentene, og C, har egne toleranser/usikkerheter som er gitt ved: % av motstandsverdi Tabell 9 Usikkerhet i komponentene, og C. % av motstandsverdi 0 kω C 0% av kapasitansen C 0, µ F ( ) Tallverdien varierer når vi bytter motstander mellom kω, 0 kω, 50 kω og 00 kω. Vi kan beregne T for de ulike verdiene av vi har testet kretsen med ( MΩ og C µf, holdes konstant): Tabell 0 Usikkerheten i tidskonstanten T, for ulike verdier av komponenten. Motstand [kω] Tidskonstant T [ms] Usikkerhet T [ms],0 0,0 0 9,6, ,6 4, ,9 9,09 Usikkerheten blir dominert kraftig av usikkerheten i kapasitansen C, som bidrar med 99% (ca. 90% ved bruk av kω) av usikkerheten i tidskonstanten. Toleransen på denne er 0% mot % hos alle resistansene. Vi ser at et akseptabelt avvik i tidskonstanten til systemet, kan ligge helt opp til 0% av den teoretisk beregnede verdi. Dersom avviket er så stort kan det på det annen side være på sin plass å skifte ut noen av komponentene (fortrinnsvis kondensatoren). Ser vi på usikkerheten i forsterkningen K, kan den beskrives som: K K K + ( ) ( ) Side 8 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

29 FIE6 - Oppgave Sprangrespons til en C-krets egner vi ut de partielt deriverte får vi: K ( ) + ( + ) ( + ) ( ) Setter inn tallverdier for de 4 ulike verdiene vi har for, og får: Tabell Teoretisk usikkerhet i forsterkning K. motstand [kω] Forsterkning K Usikkerhet K,00,4* ,98,7* ,95 6,4* ,9,*0-3 Vi ser at usikkerheten i forsterkningen er svært liten, grunnet lave toleransegrenser hos de motstandene vi har i kretsen vår. Den maksimale usikkerheten, har vi ved 00 kω. Når <<, så vil forsterkningen K være tilnærmet lik: K Vi ser da lett at uansett hvilke avvik vi har i lastmotstanden, så vil dette bli lik. For små, vil da usikkerheten i K bli svært liten, men usikkerheten vil øke etterhvert som. Grunnen til at vi har tatt med denne betraktningen, er for at vi skal se bakgrunnen for at vi får en liten usikkerhet i målingene våre. Vi vil så se på den usikkerheten vi har i våre målinger. Disse fremkommer dersom vi ser på målemetoden vår, og hvordan vi finner tidskonstanten T eksperimentelt. Når vi skal finne tidskonstanten eksperimentelt har vi gått ut fra det teoretisk beregnede produktet K U, og beregnet den spenningsverdien som var 63% av denne. Så fant vi tiden fra starttidspunktet t, og til stopptidspunktet t.differansen mellom disse to tidene, T t - t, kan ses på som tidskonstanten til systemet, dersom vi tilnærmer det til å være et. ordens system. Når vi regner usikkerhet ser vi først på usikkerheten i produktet K U, som er det første vi går ut fra i måleprosedyren vår. Denne er tatt ut i fra denteoretiske verdien for K U, der U har blitt målt til 5,05 V med multimeteret Fluke 45 ( U (0,04% av målt verdi+0mv) mv). Usikkerheten blir beregnet slik: ( K U ) ( K U ) ( K U ) ( K U ) ( U ) + ( ) + U egner så ut de partielt deriverte og setter inn i ligningen over. Da får vi: ( K U ) U + ( K U ) U + ( ) ( ) Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 9 av 65

30 Sprangrespons til en C-krets ( K U ) U ( + ) FIE6 - Oppgave U U ( K U ) ( U ) + ( ) ( ) ( ) ( ) Denne usikkerheten vil ikke være lik for de 4 verdiene vi har for. Vi setter inn for de verdiene vi har og får følgende verdier for usikkerheten i produktet K U : Tabell elativ usikkerhet i utgangssignalet. motstand [kω] K U (teoretisk)[v] (K U) [mv] (K U)[%] 5,05,0 0,38 0 4,95,8 0,4 50 4,80,9 0, ,60,4 0,70 Når vi vet at usikkerheten i spenningen U var i underkant av mv, kan vi se at denne utgjør en stor del av usikkerheten i forsterkningsproduktet K U. Når vi vet hvor liten usikkerheten, teoretisk sett, er i K, virker dette naturlig. Usikkerheten i K U vil avspeile(projisere) seg på tidsaksen. Ved tiden T, vil kurven som angir sprangresponsen ha et stigningstall større enn (se figurene som viser sprangresponsen til kretsen). Den prosentvise feilen i K U vil da etter vår mening være større enn den prosentvise feilen i tidskonstanten T. Setter vi usikkerheten i T til å være 0,7% (som er den største usikkerheten vi fant for K U), skulle vi være på den sikre siden. Vi legger til en avlesningsunøyaktighet for start- og stopptidspunktet til spranget(t og t ), slik at den totale usikkerhet summerer seg opp til 0,5% av tidskonstanten T(enklere å regne med). I realiteten var vi i stand til å lese av disse tidspunktene med større nøyaktighet, men tar med en usikkerhet for å være på den sikre siden. Denne usikkerheten vil og dekke eventuelle feilkilder som oppstår i.f.m. sampling med MIO-kortet. Total usikkerhet i T blir da 0,5 %, slik at våre endelige resultater blir seende slik ut: Tabell 3 Eksperimentelt må lte tidskonstanter med usikkerhet. motstand [kω] Målt tidskonstant T[ms] Estimert/beregnet usikkerhet T[µs] (0,5% av T),0 5,05 0 9,7 98, , ,7 449 Side 30 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

31 FIE6 - Oppgave iste over kilder iste over kilder Fagbøker:. Principles of Measurement Systems, 3rd Edition av John P. Bentley.. egulering av dynamiske systemer, bind og av Finn Haugen. Brukerhåndbøker: 3. User's Manual Fluke 45 Dual Display Multimeter, Fluke and Phillips. 4. Operation Manual PM8 Programmable Power Supply, Phillips. 5. Operating Manual TG304 Programmable Function Generator, Thurlby & Thandar. 6. abview Tutorial, National Instruments. 7. abview User Manual, National Instruments. 8. abview Data Acquisition Basic Manual, National Instruments. 9. abview Data Acquisition VI eference Manual, National Instruments. 0. abview Instrument I/O eference Manual, National Instruments. Teksten inneholder ikke referanser til alle kildene, dette skyldes at endel av kildene kun ble benyttet i forbindelse med problemløsning på laboratoriet. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 3 av 65

32 Tillegg A - "Initialize multimeter.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg A - "Initialize multimeter.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn Initialize multimeter.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Initialiserer Fluke 45 multimeteret en gang. Det vil si: Setter målevariabel i hoved og sekundær vindu. Setter måleområdet. Setter måleraten. Velger "trigger"-mode. Frontpanel: Side 3 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

33 FIE6 - Oppgave Diagram: Tillegg A - "Initialize multimeter.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 33 av 65

34 Tillegg B - "ead multimeter.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg B - "ead multimeter.vi" Dokumentasjon av VI Symbol: Filnavn ead multimeter.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Innganger GPIB Adress ead Display Send Trig Error In Utganger Primary Display Secondary Display Error Out Funksjon: eser data fra Fluke 45 multimeteret en gang. Det vil si: eser bare fra "Primary display". eser bare fra "Secondary display". eser fra både "Primary display" og "Secondary display". Frontpanel: Side 34 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

35 FIE6 - Oppgave Diagram: Tillegg B - "ead multimeter.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 35 av 65

36 Tillegg C - "FUKE 45 Control.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg C - "FUKE 45 Control.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn FUKE 45 Control.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Initialiserer Fluke 45 multimeteret en gang, for deretter å lese data fra Fluke 45 multimeteret intill bryteren "Con. measurement" settes til "off". Det vil si: Setter målevariabel i hoved og sekundær vindu. Setter måleområdet. Setter måleraten. Velger "trigger"-mode. eser data fra : "Primary display". "Secondary display". "Primary display" og "Secondary display". Gjentar avlesningen intill "Con. measurement" settes til "off". Side 36 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

37 FIE6 - Oppgave Frontpanel: Tillegg C - "FUKE 45 Control.vi" Diagram: Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 37 av 65

38 Tillegg D - "c NTC esistance measurement.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg D - "c NTC esistance measurement.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn c NTC resistance measurement.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Initialiserer Fluke 45 multimeteret til resistans måling med automatisk valg av måleområde i "primary display", deaktiverer "secondary display". Presenterer målt verdi i frontpanelet, samt lar bruker bestemme tidsintervallet mellom målingene. VIen går kontinuerlig, intill brukeren trykker på "Stop measurement." Panel: Side 38 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

39 FIE6 - Oppgave Diagram: Tillegg D - "c NTC esistance measurement.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 39 av 65

40 Tillegg E - "c Temperature measurement.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg E - "c Temperature measurement.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn c Temperature measurement.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Denne VIen har samme funksjonalitet som "c NTC resistance measurement.vi". I tillegg: egner om den målte motstandsverdien til temperatur i C. Presenterer temperaturen numerisk, i vertikalt histogram og i trenddiagram. Alarm hvis temperaturen overstiger 8 C. Side 40 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

41 FIE6 - Oppgave Panel: Tillegg E - "c Temperature measurement.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 4 av 65

42 Tillegg E - "c Temperature measurement.vi" Diagram: FIE6 - Oppgave Side 4 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

43 FIE6 - Oppgave Tillegg F - "c Temperature measurement C or F.vi" Tillegg F - "c Temperature measurement C or F.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn c Temperature measurement C or F.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Denne VIen har samme funksjonalitet som "c Temperature measurement.vi". I tillegg: Brukeren kan velge om han/hun vil ha temperaturen presentert i grader Celicius eller grader Fahrenheit. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 43 av 65

44 Tillegg F - "c Temperature measurement C or F.vi" Panel: FIE6 - Oppgave Side 44 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

45 FIE6 - Oppgave Diagram: Tillegg F - "c Temperature measurement C or F.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 45 av 65

46 Tillegg G - "Initialize signalgenerator.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg G - "Initialize signalgenerator.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn Initialize signalgenerator.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol Funksjon: Initialiserer Thurlby & Thandar TG304 signalgeneratoren en gang. Det vil si: Panel: Setter sinusformet utgangssignal med V offset. Amplituden kan velges fra 0 mv P-P til 0 V P-P i steg på mv. Frekvensen kan velges i frekvensområdet 0 Hz til 0 KHz i steg på mhz. Slår av eller på generatorsignalet. Side 46 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

47 FIE6 - Oppgave Diagram Tillegg G - "Initialize signalgenerator.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 47 av 65

48 Tillegg G - "Initialize signalgenerator.vi" FIE6 - Oppgave Side 48 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

49 FIE6 - Oppgave Tillegg H - "f Deflection bridge Eth to ntc.vi" Tillegg H - "f Deflection bridge Eth to ntc.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn f Deflection bridge Eth to ntc.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: epresenterer målebroen, det vil si den tar imot verdiene for E Th og V S og på grunnlag av disse verdiene beregner den NTC-motstandens verdi. Panel: E Th Vs + θ 4 θ + 3 ETh 4 + V S 3 + Diagram Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 49 av 65

50 Tillegg I - "f Temperature measurement Wheatstone.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg I - "f Temperature measurement Wheatstone.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn f Temperature measurement Wheatstone.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Denne VIen er en videreutvikling av VIen "c Temperature measurement C or F.vi" eser spenningen fra Fluke 45 multimeteret, benytter "f Deflection bridge Eth to ntc.vi" som subvi, og presenterer temperaturen i et panel tilsvarende det i "c Temperature measurement C or F.vi". Side 50 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

51 FIE6 - Oppgave Panel: Tillegg I - "f Temperature measurement Wheatstone.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 5 av 65

52 Tillegg I - "f Temperature measurement Wheatstone.vi" Diagram: FIE6 - Oppgave Side 5 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

53 FIE6 - Oppgave Tillegg J - "f ogged temperature measurement Wheatstone.vi" Tillegg J - "f ogged temperature measurement Wheatstone.vi" Dokumentasjon av VI Symbol: Filnavn f ogged temperature measurement Wheatstone.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Funksjon: Denne VIen er en videreutvikling av VIen "f Temperature measurement Wheatstone.vi" I tillegg til funksjonaliteten i "f Temperature measurement Wheatstone.vi" så logger denne VIen data kontinuerlig til en ASCHII-datafil. I datafilen lagres hvert målepunkt i to kolonner med tidspunkt i venstre kolonne og temperatur i høyre kolonne. Intervallet mellom målepunktene kan velges fra 0 sekunder til minutt. Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 53 av 65

54 Tillegg J - "f ogged temperature measurement Wheatstone.vi" Panel: FIE6 - Oppgave Side 54 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

55 FIE6 - Oppgave Diagram: Tillegg J - "f ogged temperature measurement Wheatstone.vi" Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 55 av 65

56 Tillegg K - "h owpassfilter.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg K - "h owpassfilter.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn h owpassfilter.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Denne VIen tar imot verdiene på komponentene i C-kretsen i oppgave.h og beregner forsterkningen, K, og tidskonstanten, T, til kretsen. Panel: Diagram Side 56 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

57 FIE6 - Oppgave Tillegg - "h Transferfunction.st order.vi" Tillegg - "h Transferfunction.st order.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn h Transferfunction.st order.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Denne VIen tar imot forsterkningen og tidskonstanten til kretsen i oppgave.h, i tillegg tar den også imot frekvensen. På bakgrunn av disse dataene beregnes det teoretiske amplitudeforholdet til kretsen, i db. Panel: Diagram: Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 57 av 65

58 Tillegg M - "h Amplitude ratio in db.vi" FIE6 - Oppgave Tillegg M - "h Amplitude ratio in db.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn h Amplitude ratio in db.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Denne VIen tar imot de målte spenningene på kretsen i oppgave.h sin inngang og utgang. På bakgrunn av disse dataene beregnes det eksperimentelt målte amplitudeforholdet til kretsen, i db. Panel: Diagram: Side 58 av 65 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Sist skrevet ut :0

59 FIE6 - Oppgave Tillegg N - "h espons.vi" Tillegg N - "h espons.vi" Dokumentasjon av VI Filnavn h Amplitude ratio in db.vi Plassering C:\FIE6\GUPPE\ Symbol: Funksjon: Denne Vien plotter det teoretiske og eksperimentelt målte amplitudeforholdet,i db, i et halvlogaritmisk diagram. Panel: Sist skrevet ut :0 JørnAustbøog Knut Ingvald Dietzel Side 59 av 65