RAPPORT. Elektrolaboratoriet. Oppgave nr.: 1. Tittel: Spenningsdeling og strømdeling. Skrevet av: Ole Johnny Berg

Transkript

1 Elektrolaboratoriet APPOT Oppgave nr.: Tittel: Spenningsdeling og strømdeling Skrevet av: Ole Johnny Berg Klasse: Fleksing Gruppe: 4.a Øvrige deltakere: Gudbrand i Lia Faglærer: Nomen Nescio Lab.ingeniør.: Nemo Oppgaven utført, dato: 0. okt. 04 apporten innlevert, dato: 9. okt. 04

2 Innhold Side Innledning Måleutstyr og komponenter 3 Spenningsdelere 3. Enkel spenningsdeler 3 3. alg mellom to spenninger Konstruksjon av voltmeter 5 4 Strømdelere 4. Konstruksjon av amperemeter 6 4. Strømdeling mellom to lysdioder 5 Finne ukjent resistans ut fra en kjent resistans 6 Konklusjon 7 Innledning I elektroniske kretser er det nødvendig å dele opp spenninger og strømmer. Dette kan enklest gjøres ved å seriekople eller parallelkople motstander. Et voltmeter eller et amperemeter kan en konstruere ved å bruke en enkel dreiespoleindikator kombinert med spennning- og strømdelere. Strømmen i en lysdiode må begrenses med en seriekoplet motstand som fjerner overflødig spenning. Måleutstyr og komponenter Likespenningskilde Eltronix B00 Digitalt multimeter Fluke 37 Koplingsbrett Motstander, svitsj og lysdioder Analogt panelinstrument: Figur Analogt panelinstrument med oppgitt følsomhet og indre resistans. 3 Spenningsdelere Når motstander monteres i serie og en spenningskilde koples tvers over dem, vil motstandene dele denne spenningen mellom seg. Hvordan spenningen fordeler seg avhenger av forholdet mellom resistansene.

3 3. Enkel spenningsdeler Figur To seriekoplete resistanser gir enkel spenningsdeling. I koplingen vist på figur vil strømmen gjennom motstandene være like store forutsatt at det ikke er koplet til noen belastning som trekker ut strøm: ut I I esistansene er gitt ved: Med to ukjente resistanser og bare en likning finns det uendelig mange løsninger. Her må en da bare velge en passende verdi. elger så lav verdi som mulig slik at strømmen blir størst mulig. Dermed tåler kretsen at den kan belastes med et lite strømuttrekk. Effekten utviklet i motstand større enn effekten i fordi P = I er størst for. Med /-watts motstand, blir minste verdi for : 5,min 450 P maks 0,50 Prøver med ulike kombinasjoner av standardverdier og velger: = 560 Ω og = 330 Ω 560 Disse verdiene gir:, 70, Utspenningen blir: som er godt innenfor marginen ± 0,50 volt 4 9,0 9,0 S ut ut ut, ut 4 volt 4 volt 8, 90 volt

4 3 3. alg mellom to spenninger Br Figur 3 Spenningsdeler hvor utspenning velges med en bryter Dersom spenningsdeleren skal kunne gi ut en av to gitte spenninger, må den dele spenningen S med tre motstander. På figur 3 er motstandene koplet i serie slik at de fører den samme strømmen. En av dem må velges, for eksempel: = 560 Ω Når bryteren Br er lukket, skal utspenningen være + volt. Da går strømmen utenom 0 og de gjenværende motstandene deler påtrykt likt mellom seg og en får: = = 560 Ω. Åpnes bryteren går strømmen gjennom 0 og spenningen ut blir + 9,0 volt. Det betyr at: som gir: 0,67 0,67 0, elger standardverdi: Utspenningen blir: 0 = 360 Ω ut 4volt 9, 08volt 0 Denne verdien er godt innenfor marginen på 0,5 volt. 3

5 4 3.3 Konstruksjon av voltmeter Panelintrumentet kan brukes til å lage et voltmeter. Spenningsområde kan være for eksempel fra 0 volt til + volt. ed å sette en motstand med stor resistans i serie med instrumentet,som vist på figur 4, får en spenningsdeling med den indre resistans 650 Ω. ed fullt utslag på instrumentets skala er strømmen 300 μa, noe som betyr at tilkoplet spenning er + volt. Spenningen over instrumentet er da: Motstand som koples i serie er da: Dette er en standardverdi. instr i I 6500,300m 95m 0,95 39,4k 39k 0,300 Figur 4 oltmeter med stor seriemotstand i serie med viserinstrument ed å måle på spenninger fra 0 volt til volt viser det seg at utslagene på instrumentets viser ikke følger spenningen lineært. Derfor bør det lages en ny skala med markerte streker for hver volt økning i spenning fra 0 volt til volt. 4 Strømdelere En strøm gjennom for eksempel en motstand kan reduseres ved å lede noe av strømmen utenom. Det kan gjøres ved at en ny motstand, som kalles en shunt, koples parallelt med den første. 4. Konstruksjon av amperemeter Figur 5 Amperemeter med shunt over panelinstrumentet 4

6 5 Amperemeteret skal maksimalt måle strømmen I = 30,0 ma. ed denne strømmen skal viserinstrumentet vise fullt utslag. Det vil si at shuntmotstanden må avlede strømmen: Ishunt = 30,0 0,3 ma 9, 7mA 95 m esistansen blir da: 6, 57 9,7 ma Her kan en seriekople to motstander med standardverdiene 3,9 Ω og,7 Ω 4. Strømdeling mellom to lysdioder Figur 6 Strøm styres gjennom to lysdioder med motstander og svitsj. Strømmen gjennom dioder er vanskelig å styre med spenning fordi /I-karakteristikken for en diode ikke følger Ohms lov. Derfor er som regel dioder koplet med en seriemotstand som virker som en strømbegrenser. Spenningen over en lysende diode er mellom,5 og,0 volt, mens spenningsfallet over klemmene på amperemeteret er ubetydelig. Med motstander på,0 kω og 0,47 kω og en spenningskilde på volt, vil en få henholdsvis omtrent 0 ma og 0 ma strøm for innkoplet diode. 5 Finne ukjent resistans ut fra en kjent resistans En metode for å finne resistansen til en motstand x er å ta utgangspunkt i en motstand med kjent verdi. Motstandene settes i serie og en spennningskilde med gitt spenning koples over tvers over begge motstandene. Spenningen over den kjente motstanden blir målt til. Strømmen i kretsen regnes ut: I Det er den samme strømmen i den ukjente motstanden. Spenningen over denne er: x Den ukjente mostanden har da en resistans: x I x 5

7 6 6 Konklusjon Spenning kan deles opp ved å kople motstander i serie, mens en strøm kan deles opp med motstander i parallell. En sidevei for strøm kalles en shunt. Med spenningsdeling kan en ut fra et dreiespoleintrument konstruere et voltmeter. Tilsvarende kan en lage et amperemeter med det samme instrumentet og strømdeling. I denne oppgaven var skalaen til instrumenet ulineær. En jevn endring i spenning eller strøm ikke ga ikke en tilsvarende jevn endring i viserenbevegelsen langs skalaen. Derfor bør det lages ny skala som viser riktige verdier. Lysdidoder kan ikke styres med spenninger, og diodestrømmen må derfor begrenses med en motstand i serie. 6