Villamosságtan gyakorlat, egyenáramú mérések I. 			     2003.03.01.

Eszközök:	egyenfeszültségű stabilizált kettős tápegység
		Ganzuiniv 3 A/V mérő (kézi)
		A-V mérő (kézi)
		Digitális kézi multiméter
		Ellenállás tábla, kábelek

Az egyenfeszültségű tápegység két forrásból áll, melyek függetlenül képesek 0 – 40 V ill. 0 – 2A egyen feszültség ill. áram kiadására, mint kis belső ellenállású feszültség generátor ill. nagy belső ellenállású áramgenerátor. A kettő között az átkapcsolás a terheléstől függően automatikusan történik (CV led = konstans fesz, CC led = konstans áram). 
A műszer rendelkezik egy digitális mérővel, amely a kimenő feszültséget vagy az áramot mutatja, egy tizedes jegy pontossággal. A maximális zaj 5mV ill. 5mA pp, 0,1% 1/ºC hőmérséklet stabilitás mellett (ez megfelel 2 mV, 1 mA). 
A MAINS a bekapcsoló gomb, a DC OFF az adott generátort kapcsolja le ill. fel. COARSE a durva, FINE a finom beállító gomb. A + és a – jel közé kötjük az áramkört a GND az üzemi föld, védőföldelésre nem alkalmas. A kijelző alatti gombbal lehet állítani, hogy feszültség (V), áram (A) illetve, hogy a jobb vagy a bal generátort mutassa.

A Ganzuniv műszer hátulján van a belső ellenállás és egyéb üzemi értékek (pld. 30 V-os méréshatárban, DC üzemmódban a belső ellenállás 1 MΩ). A + és – gombok a polaritást adják, ha a műszer nem jelez, érdemes átkapcsolni. Feszültség méréshez a műszert párhuzamosan, áramméréshez sorba kapcsoljuk (a polaritást fordítani kell esetleg). Mindig a legmagasabb méréshatárból indulunk. A műszer üzemmód váltáskor gyakran „kikapcsol”, ekkor a nullázó gombot be kell nyomni a méréshez. Az Ω--- gombbal lehet egyenáramot mérni,  a hullámmal AC-t. Paralaxis hiba ellen tükörsáv található a késél-mutató alatt.
A kettős skálán a méréshatártól függően kell az értékeket leolvasni. Ha a méréshatár-kapcsoló 100 ill. annak többszörösén áll, akkor a felsőt, értelemszerűen beszorozva; ha a kapcsoló a 30 ill. annak többszörösén, akkor az alsóról kell leolvasni. A dB skálán a leolvasás egyszerű, ha közben nem kell méréshatárt váltani (ha kell, akkor az megfelel +10 dB-nek). A cél mindig, hogy a mérés a méréshatárok tetején legyen, lehetőleg annak felső 20%-ban, mert ott a műszer pontosabb (a végkitérésben érvényes pontosságot szokták megadni, ez itt 1%) és jobb lehet a leolvashatóság is. 

A digitális kéziműszer (ADM multimeter) kezelése egyszerű, DC üzemmód és AC üzemmód között lehet váltani, valamint AUTO ill. MANU között, amely megadja, hogy a méréshatár beállítása automatikus legyen (érdemes) vagy kézi. Utóbbinál a MANU gomb kétszeres megnyomásával konfirmáljuk a választást, és ekkor a manuálisan tudjuk módosítani a méréshatárt tízszeresével. Egy másodpercig tartó nyomással, vagy a műszer ki-bekapcsolásával visszatérhetünk automata módba. A COM bement mindig a közös (common), azaz a föld (-) potenciál, ide dugjuk az egyik kábelt, a másikat pedig a mérendő mennyiség és méréshatár függvényében. Mivel most 10 A nagyságrendben nem mérünk, oda csak akkor kell dugni a vezetéket, ha a mérendő áram meghaladja a 200 mA-t. Ügyeljünk arra, hogy a Ω/mA aljzatban ne mérjünk feszültséget, mert a biztosítékot tönkreteszzük benne!

Az A-V műszer méréshatárát a dugaszolóval lehet kiválasztani, a kábeleket a műszer két szélén kell bekötni. A skála nem kettős, így egyszerű leolvasás 150 és többszöröse állásban végezhető. Amennyiben a méréshatár 30 vagy többszöröse, a mért adatot aránypárral át kell számolni. Ha a mérendő feszültség pld. 20 V, azt 30 V-os állásban kell mérni, ahol a mutató a 100-ra fog mutatni (mert ha a 150 = 30V, akkor a 20 V = 100). A feszültségmérő méréshatárokhoz fel van tüntetve a belső ellenállás, pld. 30 V-hoz 10 kΩ tartozik (ebből látszik, hogy ezt inkább árammérésre jó használni).

Egyszerű számítások:

Ohm törvény: U = IR, azaz R = U/I.
Egy 15 V DC forrás az 1,5 kΩ ellenálláson I = U/R = 15 V/1500 Ω = 0,01 A = 10 mA áramot hajt át ideális esetben. A rajta eső fezsültség 15 V, így a párhuzamosan kötött feszültségmérő ennyit fog mérni, a sorba kapcsolt ampermérő pedig 10 mA-t. Az ettől való eltérések a műszerek és az elemek pontatlanságából, belső ellenállásából stb. ered. 
Ha most két 1,5 kΩ ellenállást sorba kötünk, az áram feleződik, értéke 5 mA lesz, ha párhuzamosan, akkor kétszeresére nő, 20 mA lesz (replusz esetén 1,5 x 1,5 = (1,5*1,5)/(1,5 + 1,5) = 0,75 kΩ az eredő ellenállás). 

dB számítás:
A dB skála célja, hogy egyrészt a logaritmus miatt nagy változások is ábrázolhatók legyenek (ez igaz a logaritmizált frekvenciatengelyekre is), valamint, hogy erősítőláncok esetén a tagok összeszorzása összeadássá egyszerűsödjön (log (ab) = log a + log b). Feszültség decibelt hússzoros szorzóval számítunk: 

U [dB] = 20 log (u1/u2), 

ahol u2 egy referencia, adott érték, amit 0 dB-nek tekintünk, vagy két egymáshoz képesti értéknél használjuk (Ganzuniv 0 dB = 0,775 V). Erősítésnél a dB pozitív, csillapításnál negatív előjelű.
Ha egy feszültség (vagy áram) érték tízszer nagyobb egy másiknál, U = 20 log 10 = +20 dB, a növekedés. Tíz decibel növekedés megfelel 

(u1/u2) =  =  = 3,16 szoros viszonynak. 

Ha tehát egy adott feszültségérték adott (pld. u2=15 V), ahhoz képest a 10 dB-es erősítés ennek 3,16 szorosa, a 10 dB csillapítás pedig 3,16-al osztott értéke (47,5 V ill. 4,75 V). E két érték között a különbség 20 dB (láthatóan tízszeres a szorzó).  
A 3 dB nevezetes pont, elsősorban teljesítmény és intenzitás számolásban, ahol a logaritmus szorzója nem húsz, hanem tíz. Feszültségben a viszony gyök kettő, teljesítményben kettő. 
Ha a fenti mérésben 15 V/1,5kΩ = 10 mA megfelel a 2 dB-s pontnak, akkor ennél gyök kettőszeresével nagyobb feszültség 21,21 V (+3 dB), az ennyivel kisebb pedig 10,6 V (-3 dB), aminek a +5 ill. a -1 dB felel meg az aktuális skálán. Feszültség decibel esetén a kétszeres értékek +6 dB növekedésnek felelnek meg (20 log 2). 

Mérések, gyakorlatok:
-	állítson össze egy ellenállásból feszültség és árammérést, végezzen elméleti számítást az ohm-törvénnyel
-	mérje meg mindegyik műszerrel az áramot és a feszültséget, jegyezze fel, hasonlítsa össze a pontosságokat, kösse be máshova is a műszereket, hogy ugyanannyit mérnek-e
-	mérjen több méréshatárral is, és úgy is olvassa le az értékeket
-	Vizsgálja meg a műszereket és jegyezze fel, melyik milyen határok között tud mérni, mekkora a belső ellenállás. Ha szükséges, mérje meg. Hozzon létre olyan kapcsolást, ahol a mérendő ellenállás összemérhető a belső ellenállásokkal. Tipp: kössön be egy ellenállást sorba a Ganzuniv műszerrel, mely áramot mér. Majd mérés közben az AV mérővel mérjen rá az ellenálás feszültségére. Mit tapasztal? Ellenőrizze számítással.
-	dB-be végezzen számítást, majd ellenőrizze azt a műszerről
-	Állítson be olyan feszültségértékeket, hogy a dB skálán leolvasva 3 dB csökkenés ill. növekedés látszódjon. Próbáljon minél pontosabban beállítani és mérni, majd a feljegyzett értékeket ellenőrizze számítással. 
-	Keressen más ellenállást, kössön két (több) egyformát vagy különbözőt sorba és párhuzamosan is, és ellenőrizze a várt értékeket méréssel
-	Becsülje meg a paralixis hibát
-	A digitális multiméterrel végezzen méréseket manuális és automatikus méréshatár állítással is.