0. Előkészület a mérésre.

Ismerkedjen meg a laboratóriumi mérőeszközzel. Azonosítsa a berendezés egyes részeit!

A joystick csatlakozó mérési ciklusának kezdetekor a PC a portra való írással kisüti a 10 nF-os kondenzátorokat. Ezután méri azt az időt, amíg az egyes csatornákhoz tartozó monostabil multivibrátorok átbillennek, ami addig tart, amíg a joystick potencióméteren keresztül az adott kondenzátor fel nem töltődik a a +5V tápfeszültség kétharmadára (ez az 555-ös belsö triggerszintje). Az inga egy 220 kW-os potencióméter tengelyére van erősítve. Határozza meg, hogy ez alapján mekkor maximális billenési időt vár:

 

 

 

 

 

 

 

1. Kalibrálás

Legalább 5, a szögtartományt jól lefedő álló pozícióban mérje meg a program által mért billenési időt (itt elegendő csak kevés pl. 50 pont mérése egy-egy pozícióban, pl. 10msec gyakorisággal). Az átlagot és a hibát/szórást adja meg minden pozíciónál (javaslat: itt illessze az f(x)=konstans függvényt a pontokra!):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ezek után vizsgálja a rendszer linearitását: illesszen lineáris függvényt a billenési idő-szögelfordulás függvényre! (A szöget mérhetjük a függőlegestől való x vízszintes irányú eltérésének (azaz a szög tangensének) mérésével is. Ilyenkor f=atan(x/y) (itt y a felfüggesztési pont távolsága a vízszintestől), azaz ekkor pl. az f(x)=a0*atan(x/y+x0) + f0 függvény is illeszthető.)

Készítsen erről ábrát is, és sorszámozva csatolja a jegyzőkönyvhöz, a sorszámot írja ide:

Adja meg az illesztés paramétereit és határozza meg, hogy mekkora a konverziós tényező (azaz hány usec billenési idő tartozik az 1 radián szögelforduláshoz):

 

 

 

 

 

 

Mennyire lineáris az áramkör? Hasonlítsa össze a konverzió hibáját a linearitás hibájával!

 

 

 

 

 

2. Normál lengés

Mérje meg az inga mozgását legalább két mintavételi gyakoriság esetén (pl. 10 és 15 msec), célszerűen pl. 1000 pontra. Ügyeljen arra, hogy a kezdeti amplitúdó (fmax) nagyjából ugyanaz legyen az egyes méréseknél! Illessze az (1) összefüggés paramétereit a mérési adatokhoz! Készítsen ábrákat is, és sorszámozva csatolja a jegyzőkönyvhöz (a sorszámokat írja ide: ). Adja meg az egyes illesztések paramétereit is:

 

 

 

 

 

Hasonlítsa össze az egyes mérésekben kapott paramétereket! Hogyan befolyásolja az egymás utáni konverziók gyakorisága a paramétereket?

 

 

 

 

 

3. A lengésidő amplitúdófüggése

A (2) összefüggés igazolásához mérje meg az inga mozgását pl. 5 msec-os mintavételi gyakoriság esetén 1000 pontban, legalább 4 jelentősen különböző fmax értéknél. Illessze és adja meg az (1) összefüggés paramétereit az egyes mérésekben:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ábrázolja az adatokat: fmax függvényében a b és a T értékeket. Illesszen parabolát a T - fmax pontokra! Készítsen ezekről ábrát is, és sorszámozva csatolja a jegyzőkönyvhöz (a sorszámokat írja ide: ). Adja meg az T - fmax illesztés paramétereit is:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hasonlítsa össze ennek eredményét a (2) összefüggéssel! Teljesül-e az elméleti várakozás?

 

 

 

 

Határozza meg a fentiek alapján is a msec-radián konverziós tényezőt, és hasonlítsa össze a legelső kalibrációs mérésben kapottal:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Elektromos helyettesítő kép

Adja meg egy olyan R-L-C rezgőkör felépítését, amelynek feszültség-idő függvénye megegyezik az inga mozgásával!

 

 

 

 

Válasszon ki egy mérést (sorszáma: ) az előző sorozatból, Legyen 1 usec billenési idő az ingánál 1mV feszültséggel egyenlő az RLC kondenzátorán, az időskála pedig legyen ugyanaz. Adja meg az RLC alkatrész értékeit és regőkör kezdőállapotát (áram és feszültség)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Változó csillapítás

Mérje meg az inga mozgását 10 msec-os mintavételi gyakoriság esetén 1000 pontban a mellékelt légellenállást növelő feltéttel és a nélkül, ugyanabból a f0 pozícióból indítva! Illessze az (1) összefüggés paramétereit a mérési adatokhoz! Adja meg az illesztés paramétereit:

 

 

 

 

 

 

Mennyire változnak az (1) összefüggés paraméterei a b csillapítási együtthatótól?