ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE

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

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 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;

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

1,250

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

8) Tabella e grafici:

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.