TI-S2
Meten aan een filter
Als er een dataverbinding van de ene module naar de andere module loopt is het niet denkbeeldig dat de verbindingsdraden storingen oppikken. Er zijn altijd stoorsignalen in de buurt, mensen die aan het bellen zijn, apparatuur die storingen de ether in sturen, enzovoort. Als de stoorsignalen bestaan uit hoge frequenties kunnen deze tegengehouden worden met een filter dat alleen lage frequenties doorlaat. Bij het volgende onderdeel ga je die maken en er aan meten.
Een condensator is voor wisselspanning een weerstand die afhankelijk is van de frequentie. Als je deze “frequentie-afhankelijke weerstand” in een spanningsdeling plaatst met een “gewone” weerstand heb je een filter. Lage frequenties worden doorgelaten, hoge frequenties (storingen) worden gedempt (= minder goed doorgelaten).
Het filter
Het laagdoorlaatfilter bestaat uit twee componenten, een weerstand en een gele condensator die op het protobordje zijn aangebracht. Vergis je bij het aansluiten niet in de plaats van de weerstand en de condensator, dan maak je een hoogdoorlaatfilter.
Aansluiten van de meetdraden voor de meting
Sluit die volgens het bovenstaande volgende schema aan.
Sluit de drie meetkabels aan op de PicoScope. Voor de meting maak je gebruik van de toongenerator/signaalgenerator van de PicoScope (uitgang op de PicoScope naast de A en de B).
Dit bronsignaal wordt (op het protobordje) op kanaal A van de oscilloscoop aangesloten. Het signaal wordt ook op de weerstand (=ingang) van het laagdoorlaatfilter aangesloten. De uitgang van het filter (= knooppunt van weerstand en gele condensator) gaat naar kanaal B van de oscilloscoop. Zo zie je het originele toonsignaal op A en het gefilterde signaal op B.
Anders gezegd is de aansluiting als volgt: Kanaal A wordt direct op de toongenerator aangesloten (geeft een beeld van de sinus), op kanaal B wordt het gefilterde signaal aangesloten. Zo kun je het beeld op kanaal A en B direct met elkaar vergelijken.
Meten van de kantelfrequentie
De frequentie waarbij het filter nog de helft van het signaal doorlaat wordt de kantelfrequentie (-3dB punt) genoemd. Als je de frequentie van het ingangssignaal hoger maakt zal de amplitude van het signaal aan de uitgang op kanaal B afnemen. Dat gebeurt niet abrupt maar is een geleidelijk traject.
Stel de frequentie van de toongenerator in op een Sinus, frequentie 100 Hertz, amplitude van 1V.
Stel de oscilloscoop (voor beide kanalen A en B) in op DC, gevoeligheid op +/- 1 V, tijdbasis op 1 ms/div en de triggering op Auto.
Als het goed is kun je nu de blauwe lijn van kanaal A en de rode lijn van kanaal B zien. Verhoog langzaam de frequentie (tot 10 KHz) en kijk naar de rode sinus. Bij welke frequentie is het signaal op de uitgang van het filter (kanaal B) nog de helft van het oorspronkelijke signaal? Maak een schermafdruk van de meting.
Berekenen van de kantelfrequentie
Bereken de tijdsconstante van het filter door:
$\tau=R.C$
Bereken de kantelfrequentie met: $F_c=\frac{1}{(2\pi*\tau)}$
Klopt dit met je meting?
Controleer je antworoden op deze site https://www.omnicalculator.com/physics/rc-circuit
Plaats het ingevulde meetrapport met de gemaakte schermafdrukken in de GitHub-repository van je team.