V1 - Voltampérová charakteristika diody

Cíl

• demonstrovat krokové měření na experimentu VA charakteristiky diody
• použití monitoru měření
• export dat

Poznámka na úvod

Voltampérovou charakteristiku diod, resp. i rezistorů, žárovek aj. lze proměřovat se soupravou ISES-PCI a též i s ISES-USB. Souprava ISES-PCI, resp. ISES-PCI Professional má výstupní kanál „E“, resp. i “F“, který můžeme využít jako řídicí napětí (výstupní signál – Lineární signál pro VA charakteristiku). Tento signál je výhodnější než výstupní signál Pilové pulsy, protože u Lineárního signálu pro VA není zpětný návrat napětí na 0 V, a tudíž v grafu není „zpětná čára“ na 0 V. Při použití výstupních kanálů „E“ a „F“ lze proměřit charakteristiky pouze cca do 10 mA, které nám povolí výstupní svorky na panelu ISES. Soupravy ISES-USB výstupní kanál nemají.

Zde popíšeme měření VA charakteristiky s externím zdrojem, který umožní proměření charakteristiky např. až do 1 A. Bude popsáno krokové měření s využitím Monitoru měření. Dále hromadný přenos dat z celého krokového měření. A následně přenos dat např. do Excelu.

Příprava

K úloze budeme potřebovat: 2 moduly ISES – ampérmetr a voltmetr, spojovací vodiče, diodu a externí samostatný zdroj napětí. Na vstupní kanály připojme modul voltmetr a modul ampérmetr. V našem případě je na kanál A připojen voltmetr, na kanál B je připojen ampérmetr. Zapojení pro měření charakteristiky provedeme podle schématu:

Schéma zapojení

Poté spustíme program ISES, v nabídce zvolíme Experiment -> Nový. V okně zaškrtneme v oblasti vstupní kanály voltmetr a ampérmetr (v našem případě A a B). Typ měření zvolíme krokový, počet kroků nastavíme např. na 20. Dále klikneme na tlačítko Zobrazení a zobrazí se nové okno. Zde přidáme nový panel kliknutím na tlačítko Přidat pod oblastí Panely, dále klikneme na tlačítko Přidat, tentokráte pod oblastí Zobrazení.

Přidání nového zobrazení – XY zobrazení

Zde zaškrtneme Zobrazení – XY zobrazení (název zobrazení např. xy1, pozn.: zkusme se naučit každému měření přiřadit index 1, to nám umožní přidávat do tohoto grafu, další grafy xy2, xy3, např. několik VA charakteristik do jednoho okna) a stiskneme OK. Zobrazí se nové okno, kde nastavíme graf závislosti proudu na napětí. Nejprve vyplníme Název zobrazení, do políčka Osa X napíšeme název vstupního kanálu, na kterém se snímá napětí a číslici 1 (v našem případě tedy A1) a podobně do políčka Osa Y napíšeme název kanálu, kde se snímá proud. Upravíme Interval zobrazení hodnot osy X/Y (v našem případě rozsah napětí: 0 – 2 V, rozsah proudu: 0 – 1 A) a doplníme jednotky os, viz obr. 3. Tím jsme konfigurovali graf závislosti proudu na napětí – nastavili jsme zobrazovací oblast a jednotky os.

Úprava zobrazení

Potvrdíme stiskem tlačítka OK. Nyní stačí odebrat zbývající panely, které nevyužijeme – to jsou panely závislostí měřených veličin na čase (pro tento experiment nemá význam, měříme krokově). Označme tedy postupně Panel č. 1 a Panel č. 2 a klikneme na Vyjmout (po označení panelu je v panelu Použitá zobrazení zaškrtnuto, co se zobrazuje, podle toho poznáme, který panel necháme zobrazovat). Poté zbude jen jeden panel a u něj bude zaškrtnuté naše zobrazení xy1, viz obr.

Zbude jen jeden panel

Poté stiskneme opět OK a nyní stačí nastavit poslední položku. Dole ve stále otevřeném okně Konfigurace měření je vlevo možnost spustit Monitor měření. Ten bude ukazovat hodnotu napětí a proudu okamžitě a umožní pohodlně krokovat experiment. Z rolety vybereme možnost buď plovoucí okno (hodnoty se ukáží v malém okénku, v našem případě byla vybrána) nebo řídící lišta (zobrazí se dole v liště). Vybereme jednu z možností z rolety a stiskneme OK. Tím se již spustí měření.

Nastavení monitoru měření

Měření

Zobrazí se nám obrazovka s prázdným grafem a malým okénkem bez titulku (případně lišta pro ty, kteří zvolili monitor měření jako řídící lištu). Zde vidíme okamžité hodnoty měřených veličin, dále se tu nachází tlačítko Krok měření. Po nastavení žádaných hodnot např. v ose x (měříme 20 dílků, můžeme měřit např. po konstantních úsecích v ose x) stiskneme Krok měření. Tím se bod zanese do grafu. Další možností je kliknout na tlačítko Start měření (zelený trojúhelníček v liště, nebo klávesová zkratka Mezerník [Spacebar]).

Začínáme měřit

Postupně tak naměříme požadovanou charakteristiku – opět nastavíme jednu z hodnot a stiskneme krok měření atd. Po poslední naměřené hodnotě měření skončí. Poté stiskneme tlačítko Zpracování dat (zkratka Ctrl + W), klikneme vpravo v zobrazeném panelu na Režim odečet hodnot, poté stiskneme klávesovou zkratku Ctrl + Shift + Pravé myšítko (pravé tlačítko myši), čímž se vyberou všechna naměřená data najednou (!). Číselné hodnoty se poté zobrazí v panelu vpravo. Vpravo v panelu klikneme na tlačítko Kopírování dat a data se zkopírují do schránky.

Krokové měření

Zpracování

Nyní již stačí data vložit stiskem Ctrl + V do soboru a pomocí programu zpracovat data do grafu (např. MS Excel, OpenOffice*, Origin, Gnuplot*, a další; * = zdarma). Pro ilustraci ukážeme zpracování v MS Excel. Otevřeme Excel, založíme nový soubor, nadepíšeme sloupce dat a naměřená data vložíme do sešitu. Data označíme myší a zpracujeme do grafu (postup se liší pro jednotlivé verze, na obr. je verze z balíku MS Office 2003).

Zpracování dat v MS Excel 2003

Nyní je už na Vás, jak data zpracovat, proložit očekávanou závislostí, zpracovat odchylky a napsat protokol.

Materiály ke stažení

Text je též sepsán v pdf souboru.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 22.10.2014