Carica-scarica del condensatore

Materie:Appunti
Categoria:Elettronica

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Testo

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 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 V e - t / / dove = 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 ..
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 kR con tolleranza del 5%;
• Condensatore da 68 CF 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 i 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 Ml 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 s.
2 2 2
Abbiamo detto, come da premesse teoriche, che il tempo del transitorio é 5A, questo sarà quindi al valore trovato prima (500 s). Da questo ricaveremo il s e grazie a questo troveremo il valore della resistenza e del condensatore da usare nell'esercitazione;
= 1 T = 100 [ =s ] 100 ss = R C
5 2
Abbiamo deciso di usare una resistenza del valore di 1,2 ki e così troveremo il valore del condensatore grazie alla formula:
C = 100 s = 100 10-6 s = 83 10-9 [ F ]
R 1,2 R 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;
o = 68 = 10 -9[ F ] 1,250 [ K1 ] = 82 10-6 [ s ]
1,250 k11perché bisogna anche considerare, oltre alla resistenza di 1,2 kii quella interna del generatore di segnali che é di 50
100 1s > 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 [ = 100 =s e quindi troppo preciso.
8) Tabella e grafici:

misura
tempo [ s ]
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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