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 2
20 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 billenés
i 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 tart
ozik 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), céls
zerűen 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
A
dja 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 a
z 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 lé
gellenállást 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?