[공학실험]오실로스코프를 이용한 전압과 파형측정 실험 예비, 결과 레포트

소개글

[공학실험]오실로스코프를 이용한 전압과 파형측정 실험 예비, 결과 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 오실로스코프 사용법
1.1 실험목적
1.2 실험장치
1.3 오실로스코프 개요

2. 오실로스코프를 이용한 파형 측정
2.1 실험목적
2.2 실험장치
2.3 실험개요
2.4 실험방법
2.5 실험 과정/결과

3. 오실로스코프를 이용한 과도응답과 주파수 응답 측정
3.1 실험목적
3.2 실험장치
3.3 실험개요 및 기본 이론식
3.4 실험방법

# Case 1
3.5 실험 결과
3.5.1 저역필터(Low pass filter):
3.5.2 고역필터(High pass filter):
3.5.3 함수에서의 각각의 값들과 값의 비교
3.6 실험 후 소감

# Case 2
3.5 실험 결과
3.5.1 저역필터(Low pass filter):
3.5.2 고역필터(High pass filter):
※ RC 회로의 원리

3.6 실험 후 소감

본문내용

264
0.992
0.998
0.981
0.0498
phi
(degree)
-88
-74.69
-7.17
-1.12
-11.08
-87.14
V_{ p-p } (1)
(V)
55
56.63
56.25
■
■
■
V_{ p-p } (2)
(V)
1.9
14.69
55.81
■
■
■
실험값 (M) 이론값 (M)
실험값 (
phi
) 이론값 (
phi
)
저역필터에서의 응답비와 위상차이의 그래프를 보면 처음 3.9Hz에서 10배를 해서 38Hz가 될 때까지는 크기에 큰 차이는 보이지 않았지만 이를 크게 높여서 3890Hz까지 되었을 때는 그 응답과 위상의 차이가 크게 떨어지는 것을 알 수 있었다. 교재에서의 완만한 부분은 주파수를 급격하게 증가시켰기 때문에 관찰 할 수 없었다.
고역필터에서는 저역필터와의 그래프와 반대의 모습을 볼 수 있었다.
결국 저역필터에서는 저주파에서는 그 응답이 잘 나오다가 고주파로 갈수록 걸러저서 응답이 미약하고, 또한 고역필터에서는 고주파에서 저주파로 갈수록 응답신호가 미약하게 나타남을 알 수 있었다.
3.6 실험 후 소감
이번 오실로스코프 실험은 저번학기에 이어서 두 번째였다. 처음이 아니기 때문에 낯설지는 않았지만 실제 회로도의 모습대로 Bread Board에 회로도를 만드는 것이 힘이 들었던 것 같다. 특히 접지를 시키는 부분에서 많은 착오를 일으켰기 때문에 실험시간이 많이 걸렸다.
사실 저역필터와 고역필터의 회로도의 원리와 또 그 사용은 알고 있었지만 실제로 그 모습을 확인하고 비교함으로서 조금 더 깊이 알게 되었다고 생각된다.
다만 실험시 Bread Board가 제대로 작동하지 않고 또한 오실로스코프의 사용법을 정확히 숙지하지 못해서 오차가 생기게 된 것이 아쉬웠던 점 같다. 하지만 어떤 실험이던지 오차는 생기는 것이고 그 원인과 문제점을 고찰하고 풀어나가는데 공학실험의 목적이 있다고 생각하면서 이 실험을 마무리 진다.
# Case 2
3.5 실험결과
- 저항값 R = 806 , 캐패시터 C = 0.1
mu
F,
w=2 pi /T=2 pi f
- 이론치 계산식
M(w)
=
{ 1 } over { sqrt { 1+(RCw)^{ 2 } } }
,
phi (w)
= tan
`^{ -1 }
(RC
omega
)
- 실험치 계산식
M(w)
=
r/R
,
phi (w)
=
w TRIANGLE t
=
2 pi f
(
t_{ out=0 }
-
t_{ in=0 }
)
3.5.1 저역필터(Low pass filter)
sin파
삼각파
사각파
입력(V)
출력(V)
t( sec)
입력(V)
출력(V)
입력(V)
출력(V)
700Hz
3.719
3.531
68
3.544
3.301
3.813
3.781
2500Hz
3.625
2.281
56
3.531
1.812
3.750
3.125
5000Hz
3.563
1.344
36.8
3.469
1.031
3.688
2
(1) 700Hz
M(w)
phi (w)
이론치
0.9425
0.3407
실험치(sin파)
0.9494
0.2991
(2) 2500Hz
M(w)
phi (w)
이론치
0.6198
0.9023
실험치(sin파)
0.6292
0.8796
(3) 5000Hz
M(w)
phi (w)
이론치
0.3673
1.1947
실험치(sin파)
0.3772
1.1561
3.5.2 고역필터(High pass filter)
sin파
삼각파
사각파
입력(V)
출력(V)
t( sec)
입력(V)
출력(V)
입력(V)
출력(V)
700Hz
3.750
1.261
256
3.594
0.875
3.813
7.156
2500Hz
3.625
2.844
43
3.5
2.5
3.750
6.562
5000Hz
3.625
3.344
10.8
3.469
3.094
3.688
5.531
(1) 700Hz
M(w)
phi (w)
실험치(sin파)
0.3363
1.1259
(2) 2500Hz
M(w)
phi (w)
실험치(sin파)
0.7846
0.6754
(3) 5000Hz
M(w)
phi (w)
실험치(sin파)
0.9225
0.3393
RC 회로의 원리
RC필터는 low-pass 말 그대로 저역통과필터로 사용된다. 저항 R과 커패시터 C를 신호원에 직렬로 연결하고 C의 양단에서 출력을 뽑는 방법으로 사용한다. 교류 신호에 대해서는 위 실험에서 알 수 있듯이 주파수에 따라 이득값이 변함을 알 수 있고, 직류신호에 대해서는
omega
가 0이므로 이득은 1이 되는 것을 알 수 있다. 즉, 저주파 성분에 대해서는 1에 가까운 이득을 보이지만 고주파 성분에 대해서는 주파수가 높아질 수록 급격히 이득이 감쇄하는 성질을 보인다. 이와 같은 특성을 저역통과 특성이라고 하며, 이와 같은 역할을 하는 회로를 저역필터라고 한다. RC필터에서 어느 주파수까지는 대강 통과시키고 어느 주파수부터 걸러내겠다 하는 것은 R, C의 값을 조절하여 결정한다. 걸러진 고주파 성분은 R에서 소모된다. CR필터는 RC필터와 상반되는 회로이다.
3.6 실험 후기
예전과 다르게 기계공학의 많은 부분이 전기 전자와 접목이 되어 메카트로닉스 공학이라는 추세로 발전하고 있는 것 같다. 즉 기계 공학의 모든 부분이 전기 전자와 접목 되고 있는데, 특히 측정 장비에서 그런 영향력이 큰 것 같다. 기계적 신호를 전기적 신호로 바꾸어서 해석을 하면 아무리 복잡한 문제도 쉽게 해석할 수 있고, 좀 더 나은 디자인을 쉽게 구현 할 수 있는 것이다. 그런 의미에서 이번 실험은 우리들에게 매우 큰 도움이 되었던 것 같다. 일단 전기적 신호로 쉽게 실험 결과를 알아볼 수 있도록 해주는 오실로스코프에 대해 알 수 있었던 것이 매우 좋았다. 또한 여러 가지 회로 소자를 이용해 필터 회로를 만들어 보고 그에 대한 주파수 응답도 쉽게 관찰할 수 있었던 것이 너무 좋았던 것 같다.
또한 이론으로만 배워서 오실로스코프의 사용법과 원리 등을 알지 못했었으나 이번실험으로 많은 부분을 배울 수 있었다. 이는 후에 산업현장에서 우리들에게 매우 유익하리라 본다. 다음에 기회가 또 주어지게 된다면 좀더 관련 과목에 대한 지식을 쌓고, 능숙하게 기기들을 다룰 수 있으리라 본다.

키워드

오실로스코프,   과도응답,   주파수응답,   Oscilloscope,   함수발생기,   저역필터,   고역필터,   RC