설계실습 6. 계측장비 및 교류전원의 접지상태의 측정방법 설계 - 결과레포트

소개글

설계실습 6. 계측장비 및 교류전원의 접지상태의 측정방법 설계 - 결과레포트에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

과 같은 위치에 연결하라). (a) 화면의 파형을 그려라. CH1, CH2 모두 ④의 파형과 같아야 한다. CH1, CH2의 Volts/Div를 같은 값으로 하고 scope를 XY mode로 setting하라. (b) 화면의 그림을 제출하라. (c) 왜 이런 모양이 나오는가, ②의 모양과의 차이를 설명하라. XY mode를 제거하라.
그림 5(a) ①의 연결 그림 5(b) ②의 연결
(다음 페이지에 문제에 대한 답이 있음)
① 그림 (a)에서 찍히는 파형
↑그림6 그림(a)에서 찍히는 파형
② 안 해도 된다고 하셔서 생략했습니다.
③ 그림 (b)에서 찍히는 파형
이 측정방법이 옳지 않는 이유는 CH1에서 접지가 되어버려서 CH2의 파형을 관측할 수 없기 때문이다.
↑그림7 그림(b)에서 찍히는 파형
④ 3.3kΩ에 걸리는 전압파형(보라색)
↑그림8 3.3kΩ에 걸리는 전압파형(보라색)
⑤(a) 저항의 위치를 서로 바꾼 후 CH1의 probe의 두 단자를 3.3kΩ에 연결하여 전압을 scope로 관측
↑그림9 CH1의 화면 ↑그림10 CH2의 화면
⑤(b) XY mode로 setting한 후의 파형
↑그림11 XY mode일 때의 scope 화면
위와 같은 형태의 파형이 나온 이유는 XY mode는 ch1과 ch2의 매개변수(여기서는 t)를 없애, ch1과 ch2의 파형의 상관관계를 나타내 주는 기능하기 때문이다. 따라서 이 경우는 같은 파형이므로 그림 10과 같은 선형적인 그래프가 scope에 찍힌다.
⑤(c) ②의 실험을 하지 않아서 생략하겠습니다.
4.6 External Trigger의 이해
① 가변저항을 3.3kΩ으로 조정한 후 그림 1(a)에서 6.8kΩ대신에 가변저항을 연결하라. 가변저항에 걸리는 전압을 CH2에서 관찰하라(CH1은 연결하지 말 것). Trigger source를 CH2로 setting하고 trigger level을 조정하여 파형이 고정되는 순간에 맞추어 놓으라. 이 상태에서 가변저항을 저항이 작은 쪽으로 변화시키면서 화면의 상태를 관찰하라. 파형이 움직이면 역시 파형이 고정되는 순간에 맞추어 놓으라. 고정되면 다시 가변저항을 저항이 작은 쪽으로 변화시키면서 화면의 상태를 관찰하면서 4번 정도 반복하라. 관찰 결과를 설명하라.
② 가변저항을 다시 3.3kΩ으로 조정하여 연결한 후 trigger level을 조정하여 파형이 고정되는 순간에 맞추어 놓으라. 동시에 FG의 출력을 trigger의 EXT BNC에 연결하라. trigger source를 EXT에 맞추고 trigger level을 조정하여 파형이 고정되는 순간에 맞추어 놓으라. 가변저항을 저항이 작은 쪽으로 변화시키면서 파형을 관찰하고 ①과의 차이점을 파악하고 그 이유를 설명하라.
①과 ②의 차이
①은 가변저항의 저항이 바뀔 때마다 파동이 움직이지 않게끔 수동적으로 일일이 trigger level을 조정해야 했지만, EXT BNC에 연결을 한 ②의 경우는 일일이 trigger level을 조정하지 않아도 자동으로 trigger가 잡혔다. ②번의 현상이 일어난 이유는 EXTERNAL TRIGGER 때문이다. EXTERNAL TRIGGER는 관측하려는 신호의 trigger를 잡을 수가 없을 때 외부에서 크기(amplitude)가 변하지 않는 기준신호로 trigger를 잡아 주는 역할을 한다.
4.7 FG와 scope의 전원선을 벽면 소켓에 연결한 상태에서 FG의 접지(BNC connector의 외부금속)와 scope의 접지(BNC connector의 외부금속)사이의 저항을 측정하라. 이 측정으로부터 무엇을 알 수 있는가? 이결과를 이용할여 실험실의 교류전원에 FG와 scope가 연결되어 있을 때 전원선의 배선도를 그려서 제출하라.
측정된 저항값은 0V이었다. 따라서 FG의 접지와 scope의 접지는 아래의 그림8과 같이 전선으로 연결되어있다는 것을 알 수 있다.
↑그림12 DMM 측정전압과 scope 측정전압의 차이(%) 그래프
~결론~
이번 실험에서는 전기전자 분야에서 많이 사용되는 오실로스코프의 기본적인 사용법을 익히고, DMM과 비교를 하여 어떤 차이를 보이는지 실험하였다. 또한 오실로스코프와 FG를 같이 사용할 때 내부연결 상태(접지상태)를 고려한 정확한 측정방법을 설계하고 실험하였다.
주파수에 따라 측정값을 확인하는 실험에서 DMM은 주파수가 1MHz일 때 정확한 값을 측정하지 못하였고 그때의 오차는 약 100%이었다. 반면 오실로스코프는 1MHz일 때에도 다른 주파수일 때와 같이 오차가 거의 1%이하로 정확히 측정되었다. 따라서 오실로스코프는 넓은 영역의 주파수 범위에서 측정이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. DC mode일 때와 AC mode일 때 전압을 측정하는 실험에서는, 오실로스코프를 DC mode로 측정 하였을 때에는 FG의 offset 전압과 교류전압 모두 측정 할 수 있었으나, DMM을 DC mode로 측정 하였을 때에는 offset 전압만 측정할 수 있어, DC mode일 때에는 각각 다른 값이 측정된다는 것을 확인할 수 있었다. FG와 오실로스코프를 같이 사용하여 저항을 측정하는 실험에서는, FG의 접지와 오실로스코프의 접지가 실험실 벽면 내부에서 전선으로 연결되어 있다는 것을 실험에서 확인한 후, 그것을 감안하여 저항을 scope로 측정하는 실험을 하였다. ch1에는 BNC 접지단자를 저항에 달지 않고 ch2에는 BNC 접지단자를 저항에 달고 실험을 하였더니, ch1의 파형과 ch2의 파형을 모두 관측할 수 있어, 정확한 측정을 할 수 있었다.
추가적으로 trigger level의 조정방법도 다루었고, EXT trigger가 외부에서 일정한 기준신호를 잡아 trigger를 잡아준다는 것도 실험으로 확인하였다.
이번 실험계획서도 자신이 설계한 회로도와 거의 일치하여 실험도 잘 진행되었다. 그러나 오실로스코프를 처음으로 다루어 보는 실험이라서 trigger를 잡거나 DC mode, AC mode 등 여러 가지 조절단자를 다루는 것에 서툴러 실험이 약간 늦게 끝났다. 하지만, 그만큼 scope와 접촉시간이 많아서 익숙해질 수 있는 기회를 가질 수 있었다.

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설계실습,   계측장비,   교류전원,   접지상태,   측정방법,   설계