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ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE

elettronica


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ISTITUTO  TECNICO  INDUSTRIALE

"  S.Fedi "  Pistoia

anno scolastico 1999/00

Coppini Isacco

Classe  4 AK        Corso di Elettronica

data    11/10/99

esercitazione nº1      1º quadrimestre



argomento: Visualizzazione della curva                 caratteristica Carica-scarica di un condensatore in un 757b16h circuito R-C

Gruppo: 5   Data di consegna: 18/10/9

Tempo  Da 11/10/99  A 18/10/99

Valutazione

Scritto

Grafico

Pratico

Commento.............................................................................................................

1) Scopo dell'esercitazione:

 

In questa esercitazione verificheremo sull'oscilloscopio l'andamento del segnale di un quadripolo applicando all'ingresso una tensione ad una determinata  frequenza.

 

2) Premesse teoriche:

Per prima cosa abbiamo collegato il generatore di segnali ad un condensatore in modo che gli fosse fornita una tensione alternata ad una certa frequenza; in serie al condensatore abbiamo poi posto una resistenza affinchè esso si  potesse caricare e scaricare in un determinato tempo, ricavabile con la seguente funzione:

V(t) = Vm × e - t / t   dove t = R × C.

Infatti la tensione ai capi del condensatore cresce gradualmente e tende a raggiungere il valore a regime in un tempo che, teoricamente infinito, é in pratica pari a 5 t. Anche nel transitorio di scarica la tensione decresce gradualmente sempre per un tempo di 5 t.

Abbiamo visualizzato quindi, in onda quadra, il fenomeno del transitorio di carica e scarica sull'oscilloscopio sovrapponendolo alla forma d'onda del generatore di segnali.

3) Svolgimento:

Per questa esercitazione abbiamo montato i componenti sulla basetta BREAD BOARD. Abbiamo, poi, collegato i canali dell'oscilloscopio ai capi del condensatore così da avere sul display la curva di carica e scarica del condensatore, insieme all'onda quadra generata dal generatore di segnali.

Visualizzato sull'oscilloscopio la curva caratteristica del condensatore abbiamo raccolto i dati della tensione e del tempo per creare il grafico che rappresentasse la curva.

 

4) Schema elettrico:

Vedi sul foglio relativo realizzato con l'Orcad SDT.

5) Schema di misura:

Vedi sul foglio relativo realizzato con l'Electronics Workbench.

 

 

6) Scelta dei componenti:

 

Per questa esperienza abbiamo utilizzato i seguenti strumenti:

·     Resistenza da 1.2 kW con tolleranza del 5%;

·     Condensatore da 68 mF con tensione massima di 100 Volts;

·     Basetta BREAD BOARD su cui abbiamo applicato i componenti;

·     il generatore di funzioni UNAOHM  EM 135 M con resistenza interna  da 50 W con l'ampiezza del segnale di 1.5 Volts.

·     l'oscilloscopio PHILIPS PM 3206 con 15 MHz di frequenza massima e canali aventi resistenza di 1 MW e capacità 35 pF.

7) Calcoli:

Visualizzando il nostro segnale in onda quadra ad una frequenza fissa di 1KHz, avremo un semiperiodo (che sarà il tempo del transitorio):

Semiperiodo=    T     =    1/ f     =    1    [millisec.] =   500 ms.

                          2             2             2

Abbiamo detto, come da premesse teoriche, che il tempo del transitorio é 5t, questo sarà quindi al valore trovato prima (500 ms). Da questo ricaveremo il t e grazie a questo troveremo il valore della resistenza e del condensatore da usare nell'esercitazione;

t =    1   ×   T   =   100 [ ms ]                        100 ms =  R × C

         5         2

Abbiamo deciso di usare una resistenza del valore di 1,2 kW e così troveremo il valore del condensatore grazie alla formula:

C =    100 ms    =   100 ×10-6 s  =  83 × 10-9 [ F ]

              R              1,2 × 103

Vediamo subito che il valore del condensatore non è uno della serie, prendiamo allora il valore inferiore della scala così da essere sicuri della visibilità corretta sull'oscilloscopio della curva;

t =  68 × 10 -9[ F ] × 1,250 [ KW ] = 82 × 10-6 [ s ]

1,250 kW perché bisogna anche considerare, oltre alla resistenza di 1,2 kW, quella interna del generatore di segnali che é di 50 W;

100 ms  >  R × C                     C  <   100 × 10-9    =   80 × 10-9 [ F ]

                                                           1,250

Il valore del condensatore deve essere quindi inferiore a  80 × 10 -9[ F ] altrimenti si avrebbe un t = 100 ms e quindi troppo preciso.

8) Tabella e grafici:

    

misura

  tempo [ ms ]

 tensione [ V ]

      1

              0

       - 1,5




      2

            20

       - 1

      3

            40

       - 0,5

      4

            60                   

         0

      5

            80

         0,25

      6      

          100

         0,5

      7

          120

         0,7

      8

          140

         0,9

      9

          160

         1

    10

          180

         1,1

    11

          200

         1,2

    12

          240

         1,25

    13

          260

         1,3

    14

          320

         1,4

    15

          440

         1,45

    16

          500

         1,5

    17

          510

         1,2

    18

          520

         1

    19

          530

         0,8

    20

          540

         0,6

    21

          560

         0

    22

          580

       - 0,4

    23

          640

       - 1

    24

          700

       - 1,2

    25

          800

       - 1,4

    26

        1000

       - 1,5

Per fare il grafico abbiamo ricavato i valori direttamente dall'oscilloscopio e abbiamo realizzato il grafico:

9) Conclusioni:

In questa esercitazione abbiamo verificato  l'andamento carica-scarica di un condensatore di cui abbiamo realizzato anche un grafico relativo, e proprio nella realizzazione di questo grafico abbiamo trovato alcune difficoltà inerenti al fatto della visualizzazione della tensione, poichè dovevamo analizzarla direttamente dall'oscilloscopio.

 







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