مواضيع المحاضرة: اجهزة الملف المتحرك و انواع القنطرة
background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  1 

 

Moving Coil Instruments 

 

 

There are two types of moving coil instruments namely, permanent magnet moving coil type 

which can only be used for direct current, voltage measurements and the dynamometer type 
which can be used on either direct or alternating current, voltage measurements.  

Permanent Magnet Moving Coil Mechanism (PMMC) 

 

In PMMC meter or (D’Arsonval) meter or galvanometer all are the same instrument, a 

coil of fine wire is suspended in a magnetic field produced by permanent magnet. According to 
the fundamental law of electromagnetic force, the coil will rotate in the magnetic field when it 
carries an electric current by electromagnetic (EM) torque effect. A pointer which attached the 
movable coil will deflect according to the amount of current to be measured which applied to the 
coil. The (EM) torque is counterbalance by the mechanical torque of control springs attached to 
the movable coil also. When the torques are balanced the moving coil will stopped and its angular 
deflection represent the amount of electrical current to be measured against a fixed reference, 
called a scale. If the permanent magnet field is uniform and the spring linear, then the pointer 
deflection is also linear. 

Mathematical Representation of PMMC Mechanism

        

Assume there are (N) turns of wire and the coil is (L) in long by (W) in wide. The force 

(F) acting perpendicular to both the direction of the current flow and the direction of magnetic 
field is given by: 

    

L

I

B

N

F

=

       where  N: turns of wire on the coil      I: current in the movable coil  

                                                     B: flux density in the air gap   L: vertical length of the coil  

Electromagnetic torque is equal to the multiplication of force with distance to the point of 
suspension  

    

2

1

W

NBIL

T

I

=

        in one side of cylinder         

2

2

W

NBIL

T

I

=

      in the other side of cylinder  

The total torque for the two cylinder sides 
     

NBIA

NBILW

W

NBIL

T

I

=

=

=

2

2

      where A: effective coil area 

This torque will cause the coil to rotate until an equilibrium position is reached at an angle θ with 
its original orientation. At this position  
                         Electromagnetic torque = control spring torque  
                                                           T

= Ts 

Since           Ts = Kθ 

So                 

I

K

NBA

=

θ

          where          

K

NBA

C

=

         Thus               

CI

=

θ

   

The angular deflection proportional linearly with applied current 
    
 
 
 
 
 
 
 


background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  2 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

   

 

1- 

D.c Ammeter: 

An Ammeter is always connected in series with a circuit branch and measures the current 
flowing in it. Most d.c ammeters employ a d’Arsonval movement, an ideal ammeter 
would be capable of performing the measurement without changing or distributing the 
current in the branch but real ammeters would possess some internal resistance. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Extension of Ammeter Range: 

Since the coil winding in PMMC meter is small and light, they can carry only small 
currents (μA-1mA). Measurement of large current requires a shunt external resistor to 
connect with the meter movement, so only a fraction of the total current will passes 
through the meter. 
 

Vsh

Vm

=

 

IshRsh

Rm

=

Im

 

Im

=

T

I

Ish

      

Im

Im

=

T

I

Rm

Rsh

 

 
 
 

N

B

B

F

F

pointer 

L

W

Rm 

Im 

+

-

Rm 

Im 

+

Rsh 

Ish 

range

=I


background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  3 

Example:  

If PMMC meter have internal resistance of 10Ω and full scale range of 1mA. 

Assume we wish to increase the meter range to 1A. 

 

Sol. 
So we must connect shunt resistance with the PMMC meter of   
 

     

Im

Im

=

T

I

Rm

Rsh

                                      

Ω

=

×

×

=

01001

.

0

10

1

1

10

10

1

3

3

Rsh

 

 

a) Direct D.c Ammeter Method (Ayrton Shunt): 

 

The current range of d.c ammeter can be further extended by a number of shunts selected 
by a range switch; such ammeter is called a multirange ammeter.  
 
 
 

Im

Im

=

Ir

Rm

Rsh

 

 
 
 
                                   
 
 
 
 

b) Indirect D.C Ammeter Method:

 

 
 
 

+

=

r

R

Rm

Ir
Im

 

 
Where   R=Ra+ Rb+ Rc 
 And      r = parallel resistors  
                    branch with the meter 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rm 

Im 

+

Rsh1 

Ish1 

I 

range1

 

Rsh2 

Rsh3 

Ish2 

Ish3 

I 

range3

 

I 

range2

 

Rm 

Im 

+

Ra 

Ir1 

Ir2 

Ir3 

Rb 

Rc 


background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  4 

Example (1): 
Design a multirange ammeter by using direct method to give the following ranges 10mA, 
100mA, 1A, 10A, and 100A. If d’Arsonval meter have internal resistance of 10Ω and full 
scale current of 1mA.  
Sol: 
Rm=10Ω     Im=1mA 
 

Im

Im

=

Ir

Rm

Rsh

                                        

(

)

Ω

=

×

×

=

11

.

1

10

1

10

10

10

1

1

3

3

Rsh

 

(

)

Ω

=

×

×

=

101

.

0

10

10

100

10

10

1

2

3

3

Rsh

         

Ω

=

×

×

=

0101

.

0

10

10

1

10

10

1

3

3

3

Rsh

 

Ω

=

×

×

=

0011

.

0

10

1

10

10

10

1

4

3

3

Rsh

                

Ω

=

×

×

=

00011

.

0

10

1

100

10

10

1

5

3

3

Rsh

       

                            
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
Example (2): 

 

Design an Ayrton shunt by indirect method to provide an ammeter with current ranges       

1A, 5A, and 10A, if PMMC meter have internal resistance of 50Ω and full scale current of 1mA. 
 

 

 

Sol.: 
Rm=50Ω    I

FSD

=Im=1mA 

 

+

=

r

R

Rm

Ir
Im

                                                                              

 
Where   R=Ra+ Rb+ Rc 
 And      r = parallel resistors  
                    branch with the meter 
 

1- 

For 1A Range: 

 

R

R

Rm

I

+

=

Im

1

 

 
 

+

Rm 

Im 

Rsh1 

10mA

 

Rsh2 

Rsh3 

1A

100mA

Rsh4 

Rsh5 

10Ω 

100A

1mA

Rm 

Im 

+

Ra 

1A 

5A 

10A 

Rb 

Rc 


background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  5 

R

R

mA

A

+

=

50

1

1

             R=0.05005Ω 

2- 

For 5A Range: 
 

Rc

Rb

R

Rm

I

+

+

=

Im

2

               r =Rb+Rc 

 

Rc

Rb

mA

A

+

+

=

05005

.

0

50

1

5

                 Rb+Rc= 0.01001Ω 

Ra=R-(Rb+Rc)                           

Ra=0.05-0.01001=0.04004 Ω   

3- 

For 10A Range: 

 

Rc

R

Rm

I

+

=

Im

3

             r =Rc 

Rc

mA

A

05005

.

0

50

1

10

+

=

          

Rc=5.005x10

-3

 Ω 

Rb=0.01001-5.005x10

-3

= 5.005x10

-3

 Ω   

   

 

2- 

D.C Voltmeter:

 

 

 

A voltmeter is always connect in parallel with the element being measured, and measures 

the voltage between the points across which its’ connected. Most d.c voltmeter employ PMMC 
meter with series resistor as shown. The series resistance should be much larger than the 
impedance of the circuit being measured, and they are usually much larger than Rm. 
 

Rm

V

Rs

Rm

R

Rs

range

T

=

=

Im

            

 Im=I

FSD

 

The ohm/volt sensitivity of a voltmeter  
Is given by:  

rating

V

I

V

Rm

S

FSD

FSD

v

Ω

=

=

=

1

  

 

V

I

V

Rs

Rm

S

Range

Range

Range

Ω

=

=

+

=

1

 

So the internal resistance of voltmeter or the input resistance of voltmeter is 
         
                        Rv= V

FSD 

x sensitivity  

 
Example: 
We have a micro ammeter and we wish to adapted it so as to measure 1volt full scale, the meter 
has internal resistance of 100Ω and I

FSD

 of 100μA. 

 

Rm 

Im 

+

Rs

V

Range 


background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  6 

Sol.: 

 

Rm

V

Rs

=

Im

                             

Ω

=

Ω

=

=

K

Rs

9

.

9

9900

100

0001

.

0

1

 

So we connect with PMMC meter a series resistance of 9.9KΩ to convert it to voltmeter 
 

Extension of Voltmeter Range: 

Voltage range of d.c voltmeter can be further extended by a number of series resistance 

selected by a range switch; such a voltmeter is called multirange voltmeter.      

 

 

a) Direct D.c Voltmeter Method: 

 

 

In this method each series resistance of multirange voltmeter is connected in direct with 

PMMC meter to give the desired range.  
     

Rm

V

Rs

=

Im

 

     
 
 
 
 
 
 
 

b) Indirect D.c Voltmeter Method: 

 

In this method one or more series resistances of multirange voltmeter is connected with 

PMMC meter to give the desired range. 

 

Rm

V

Rs

=

Im

1

1

 

 

Im

1

2

2

V

V

Rs

=

 

 

Im

2

3

3

V

V

Rs

=

 

 
Example (1): 

A basic d’Arsonval movement with internal resistance of 100Ω and half scale current 

deflection of 0.5 mA is to be converted by indirect method into a multirange d.c voltmeter with 
voltages ranges of 10V, 50V, 250V, and 500V. 

Sol: 

I

FSD 

= I

HSD 

x 2 

I

FSD 

= 0.5mA x 2 =1mA 

Rm

V

Rs

=

Im

1

1

                      

Ω

=

=

K

mA

Rs

9

.

9

100

1

10

1

 

Rm 

Im 

+

Rs1

V1 

V2 

V3 

o/p of voltmeter 

Rs2

Rs3

Rm 

Im 

+

Rs1

V1 

V2 

V3 

O/P  

Rs2

Rs3


background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  7 

Im

1

2

2

V

V

Rs

=

                            

Ω

=

×

=

K

Rs

40

10

1

10

50

2

3

 

Ω

=

×

=

K

Rs

200

10

1

50

250

3

3

                            

Ω

=

×

=

K

Rs

250

10

1

250

500

4

3

 

 
 
Example (2): 
 

Design d.c voltmeter by using direct method with d’Arsonval meter of 100Ω and full 

scale deflection of 100μA to give the following ranges: 10mV, 1V, and 100V.  
Sol: 
 

Rm

V

Rs

=

Im

 

 

Rm

V

Rs

=

Im

1

1

 

 

Ω

=

=

0

100

100

10

1

A

mV

Rs

μ

 

Ω

=

×

=

K

Rs

9

.

9

100

10

100

1

2

6

 

Ω

=

×

=

K

Rs

9

.

99

100

10

100

100

3

6

 

 

 

3- 

Ohmmeter and Resistance measurement:

 

When a current of 1A flows through a circuit which has an impressed voltage of 1volt, the 

circuit has a resistance of 1Ω. 

I

V

R

=

       

       There are several methods used to measure unknown resistance: 

a) Indirect method by ammeter and voltmeter. 

This method is inaccurate unless the ammeter has a small resistance and voltmeter have a 
high resistance. 

                         

                                              

Rm 

Im 

+

Rs1

10V 

50V 

250V 

O/P  

Rs2

Rs3

Rs4

500V 

Rm 

Im 

+

Rs1

100mV

1V 

100V 

o/p of voltmeter 

Rs2

Rs3


background image

Seventh Lecture                                                                                 Moving Coil Instruments                               

                                                                                                                                                  8 

b) Series Ohmmeter: 

    Rx is the unknown resistor to be measured, R2 is variable adjusted resistance so that 

the pointer read zero at short circuit test. The scale of series ohmmeter is nonlinear with 
zero at the right and infinity at extreme left. Series ohmmeter is the most generally used 
meter for resistance measurement.                                          

  

      

                                                                                                                     

 
c)  Shunt Ohmmeter:

                                                       

    Shunt ohmmeter are used to measure very low resistance values. The unknown 
resistance Rx is now shunted across the meter, so portion of current will pass across this 
resistor and drop the meter deflection proportionately. The switch is necessary in shunt 
ohmmeter to disconnect the battery when the instrument is not used. The scale of shunt 
ohmmeter is nonlinear with zero at the left and infinity at extreme right.     

             

 

d) Voltage Divider (potentiometer): 

The meter of voltage divider is voltmeter that reads voltage drop across Rs which 
dependent on Rx. This meter will read from right to left like series ohmmeter with more 
uniform calibration.  

             

           

 

                                                                                       
 


background image

Eighth Lecture                                                                                 A.c Measuring Instruments                             

                                                                                                                                                  1 

 

A.c Measuring Instrument 

Review on Alternating Signal: 

 

The instantaneous values of electrical signals can be graphed as they vary with time. Such 

graphs are known as the waveforms of the signal. If the value of waveform remains constant with 
time, the signal is referred to as direct (d.c) signal; such as the voltage of a battery. If a signal is 
time varying and has positive and negative instantaneous values, the waveform is known as 
alternating (a.c) waveform.  If the variation of a.c signal is continuously repeated then the signal 
is known as periodic waveform.  

The frequency of a.c signal is defined as the number of cycles traversed in one second. Thus 

the time duration of one cycle per second for a.c signal is known as the period (T). Where the 
complete variation of a.c signal before repeated itself is represent one cycle
Average Values: 
 

It is found by dividing the area under the curve of the waveform in one period (T) by the 

time of the period.  
Average value= Algebraic sum of the areas under the curve 

                                   Length of the curve 
 

T

areas

Av

=

…………….. (1)          or              

=

T

dt

t

f

T

Av

0

)

(

1

     …………….. (2) 

 
 
 
 
 
 
     
 
 
 
 
 

                                                       

        

=

π

θ

θ

π

2

0

2

1

d

VmSin

Av

         

( )

9

3

4

2

1

6

3

2

1

×

×

+

×

×

=

Av

    

( )

10

2

3

2

2

2

4

×

+

×

+

×

=

Av

 

       

(

)

π

θ

π

2

0

2

=

Cos

Vm

Av

 

       

( )

0

1

1

2

=

=

π

Vm

Av

 

The average value for the figure below by using equation (2) is: 

=

T

dt

t

f

T

Av

0

)

(

1

      we use the tangent equation for (xo,yo)=(0,0), and (x

1

,y

1

)=(3,6) to find the 

function of f(t)              
 

2

4

6

10

-2

3

4

V

7 9

5

3

6

-3

V

Π

0

θ

Vm


background image

Eighth Lecture                                                                                 A.c Measuring Instruments                             

                                                                                                                                                  2 

1

2

1

2

1

1

x

x

y

y

x

x

y

y

=

        →    

x

y

x

y

x

y

2

2

3

6

0

3

0

6

0

0

=

⇒⇒

=

=

=

                

t

t

f

2

)

(

=

 

( )

=

3

0

2

3

1

dt

t

Av

 

 



=

3

0

2

2

3

t

Av

              

( ) ( )

(

)

3

3

9

0

3

3

1

2

2

=

=

=

Av

 

 

Root Mean Square Value(effective value of a.c signal): 

 

The r.m.s value of a waveform refers to its power capability. It is refer to the effective 

value of a.c signal because the r.m.s value equal to the value of a d.c signal which would deliver 
the same power if it replaced with a.c signal. 

T

V

area

s

m

r

=

2

)

(

.

.

 

 

 

( for square waveform only)            

1- 

10

2

9

2

4

2

16

.

.

×

+

×

+

×

=

s

m

r

 

 
In general form the r.m.s value has the following aqua. 
 
r.m.s= √Average f(t)

2

 

                                      

dt

t

f

T

s

m

r

T

=

0

2

)

(

1

.

.

 

 

2- 

If f(t) = 2t then its r.m.s value is: 

 

( )

=

3

0

2

2

3

1

.

.

dt

t

s

m

r

 

( ) ( )

(

)

46

.

3

9

27

4

0

3

9

4

3

3

4

.

.

3

3

3

0

3

=

×

=

=



=

t

s

m

r

   

3- 

If f(t) = Vm Sinθdθ 

=

π

θ

θ

π

2

0

2

2

2

1

.

.

d

Sin

Vm

s

m

r

                            

=

π

θ

θ

π

2

0

2

2

2

1

2

.

.

d

Cos

Vm

s

m

r

 

2

1

2

0

2

0

2

2

4

.

.

⎪⎭

⎪⎩



=

π

π

θ

θ

θ

π

d

Cos

d

Vm

s

m

r

    



=

π

π

θ

θ

π

2

0

2

0

2

2

2

1

4

.

.

Sin

Vm

s

m

r

       

6

(3,6) 

(0,0) 

f(t) 

2

4

6

10

-2

3

4

V

2

6

10

9

16 

V

2

 

4

3

6

(3,6) 

(0,0) 

f(t) 


background image

Eighth Lecture                                                                                 A.c Measuring Instruments                             

                                                                                                                                                  3 

[

]

2

2

0

2

4

.

.

2

2

Vm

Vm

Vm

s

m

r

=

=

=

π

π

 

 

average

s

m

r

FormFactor

.

.

=

  for Sine wave  F.F=1.11 (F.W.R) 

                                                                 F.F=1.57 (H.W.R) 

s

m

r

PeakValue

r

CrestFacto

.

.

=

 

 
                                               
  

Dynamometer: 

 

This instrument is suitable for the measurement of direct and alternating current, voltage 

and power. The deflecting torque in dynamometer is relies by the interaction of magnetic field 
produced by a pair of fixed air cored coils and a third air cored coil capable of angular movement 
and suspended within the fixed coil.  
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

A

i

B

N

T

m

i

=

  ,     

f

i

B

α

  thus    

⇒⇒

A

i

i

T

f

m

i

α

             so  

2

i

T

i

α

          

θ α  average i

2

   , since        

2

)

(

.

.

t

averagef

s

m

r

=

    

Π

0

θ

Vm

V

Fixed 
coil 

Fixed 
coil 

moving 
coil 

pointer 

Non linear scale 

FSD 

0

FSD 

N

N

N

S

i

i

FSD 

0


background image

Eighth Lecture                                                                                 A.c Measuring Instruments                             

                                                                                                                                                  4 

The output scale is calibrated to give the r.m.s value of a.c signal by taking the square roots of 
the inside measured value.  

O/P scale =

2

)

(

.

.

i

average

s

m

r

=

 , for example if (average i

2

) = 16 inside the measuring device, 

the output scale of the device will indicate (4)    
 
 
 

                                                                                            

dt

t

f

T

s

m

r

T

=

0

2

)

(

1

.

.

              

                                                                                                 
 
                                                                                                                                                                       

 

 
 
 
 
 
 
 
 
                                        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1- 

Average Responding a.c Meter:

       

                          
         O/P (r.m.s) = Av x F.F

sine wave

       F.F

sine wave

(F.W.R) = 1.11        

          (measured)                                    F.F

sine wave

 (H.W.R) = 1.57       

 
         O/P (r.m.s) = Av x F.F

true

              F.F

true 

 = The form factor  of any input signal      

          (true)                                                             (sine, square, or any thing) 
    
 
 
 
 
 
 
 

4

dynamometer 

dynamometer 

d.c

d.c

a.c 

r.m.s

Meters 

d.c meters 

measure d.c or Av values 

a.c meters 

measure r.m.s values 

PMMC 

dynamometer 

Average Responding 

a.c meter 

True Responding 

a.c meter 

Rectifier + PMMC 

dynamometer 

T α i

2

 

B varied 

non linear 

scale 

θα average i

2

 

T α i 

B constant 

linear scale 

θα i 

Rectifier circuit  

To remove the negative 

part 

PMMC  

Measure  

Av. 

Scale calibrated by 

O/P=Av x F.F

sine 

a.c  i/p  

signal

 


background image

Eighth Lecture                                                                                 A.c Measuring Instruments                             

                                                                                                                                                  5 

 

2- 

True Responding a.c Meter (Dynamometer):

    

  O/P (r.m.s) = Av x F.F

true

              F.F

true 

 = The form factor  of any input signal      

   (true) = (measured) 
 
 
 
 
 
                                                              
 
 
 
 

Example: 

What will be the out put of the following meters, if an average responding a.c meter of half-
wave rectifier read (4.71v), and true form factor of input waveform is (1.414).                                                  

 
              

 

             

 
 
 
 
 
 

 

Sol: 
 

 

 

 

 

Av

s

m

r

measured

×

= 57

.

1

.

.

   

for average responding a.c meter of half wave rectifier 

Av

×

= 57

.

1

71

.

4

                            

V

Av

3

57

.

1

71

.

4

=

=

    

1.  D’Arsonval meter read  Av = 3V 
2.  HWR+PMMC (Average responding of halve wave rectifier) meter = 4.71V 
3.  FWR+PMMC (Average responding of full wave rectifier) meter = 1.11 x 3 = 3.33V 
4.  Dynamometer =F.F

(true)

 x Av  

                     r.m.s

(true)

= 1.414 x 3 = 4.242V 

 
Exercise:    What will be the o/p of the following meters? 
 
  
 
 
 
 
 
 

I/P a.c 

signal 

Dynamometer 

O/P 

r.m.s 

F.W.R 

PMMC 

meter 

D’Arsonval 
meter 

H.W.R 

PMMC 

meter 

Dynamo. 
meter 

1

2

3

4

F.W.R 

PMMC 

meter 

D’Arsonval 
meter 

H.W.R 

PMMC 

meter 

Dynamo. 
meter 

1

2

3

4

E=10V 


background image

Eighth Lecture                                                                                 A.c Measuring Instruments                             

                                                                                                                                                  6 

 

Dynamometer As Ammeter And Voltmeter: 

       For small current measurement (5mA to 100mA), fixed and moving coils are connect in 
series. While larger current measurement (up to 20A) , the moving coil is shunted by a small 
resistance. 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
To convert such an instrument to a voltmeter only a rather big series resistance is connected with 
the moving coil.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Clamp on Meters 

(Average Responding A.C meter)

     One application of average responding a.c meters is the clamp on meter which is used to 
measured a.c current, voltage in a wire with out having to break the circuit being measured.  
The meter having use the transformer principle to detect the current. That is, the clamp on device 
of the meter serves as the core of a transformer. The current carrying wire is the primary winding 
of the transformer, while the secondary winding is in the meter. The alternating current in the 
primary is coupled to the secondary winding by the core, and after being rectified the current is 
sensed by a d’Arsonval meter.     
 
 
 
 
 

Fixed 

Fixed 

moving

Rs

Fixed 

Fixed 

moving

Fixed 

Fixed 

moving

Rsh


background image

Eighth Lecture                                                                                 A.c Measuring Instruments                             

                                                                                                                                                  7 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Example: 
     The symmetrical square wave voltage is applied to an average responding a.c voltmeter with a 
scale calibrated in term of the r.m.s value of a sine wave. Calculate: 

1.  The form factor of square wave voltage. 
2.  The error in the meter indication. 

 
Sol:  
 

Vm

dt

t

V

T

Vrms

T

o

True

=

=

2

)

(

)

(

1

                                    

Vm

dt

t

V

T

Vaverage

T

o

True

=

=

2

)

(

)

(

2

 

1

.

.

)

(

=

=

=

Vm

Vm

Vav

Vrms

F

F

True

 

Vm

Vm

Av

Vrms

measured

11

.

1

11

.

1

.

11

.

1

)

(

=

×

=

×

=

 

%

100

)

(

)

(

)

(

×

=

True

measured

True

Vrms

Vrms

Vrms

Error

 

%

100

11

.

1

×

=

Vm

Vm

Vm

Error

 

Exer.: 
Repeat the above example for saw tooth waveform shown 
Sol
V(t)=25t 
Vav.=50V 
Vrms

(True)

=57.75V 

Vrms

(Measured)

=55.5V 

F.F

(True)

=1.154 

Error=0.0389%  
                                                                           

Rectifier 

PMMC

Secondary 

Winding 

Current carrying 

conductor 

Core

As primary 

winding 

Mechanism 
For opening 
clamp on meter 

-Vm 

Vm 

V(t) 

4Sec 

-100 

100 

V(t) 


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  1 

 

Bridges and Their Application 

   
Bridge circuit are extensively used for measuring component values, such as resistance, 

inductance, capacitance, and other circuit parameters directly derived from component values 
such as frequency, phase angle, and temperature. Bridge accuracy measurements are very high 
because their circuit merely compares the value of an unknown component to that of an 
accurately known component (a standard). 

1- D.c Bridges:

 

The basic d.c bridges consist of four resistive arms with a source of emf (a battery) and a 

null detector usually galvanometer or other sensitive current meter. D.c bridges are generally 
used for the measurement of resistance values. 

a) Wheatstone Bridge:

  

This is the best and commonest method of measuring medium resistance values in the 

range of 1Ω to the low megohm. The current through the galvanometer depends on potential 
difference between point (c) and (d). The bridge  is said to be balance when potential 
difference across the galvanometer is zero volts, so there is no current through the 
galvanometer (Ig=0). This condition occurs when  Vca=Vda      or    Vcb=Vdb   hence the 
bridge is balance when         

 

2

V

V

=

  …….. (1)    Since 

0

=

g

I

  so by voltage divider rule 

3

1

1

1

R

R

R

E

V

+

=

  ….. (2) and  

4

2

2

2

R

R

R

E

V

+

=

  ….. (3)                                                            

Substitute equations (2) & (3) in equ. (1)    

4

2

2

3

1

1

R

R

R

R

R

R

+

=

+

 

 
 
 
Thus  

3

2

4

1

R

R

R

R

=

 is the balance equation for Wheatstone bridge 

So, if three of resistance values are known, the fourth unknown ones can be determined. 

1

2

3

4

R

R

R

R

=

  

R

are called the standard arm of the bridge and resistors R

2

 and R

are called the ratio   

arms.   

 

 

Thevenin Equivalent Circuit:

   

To determine whether or not the galvanometer has the required sensitivity to detect an 

unbalance condition, it is necessary to calculate the galvanometer current for small unbalance 
condition. The solution is approached by converting the Wheatstone bridge to its thevenin 
equivalent. Since we are interested in the current through the galvanometer, the thevenin 
equivalent circuit is determined by looking into galvanometer terminals (c) and (d). 

  
   

R

1

R

3

R

2

R

4

G

E

a

b

c

d

I

1

I

2

I

3

I

4


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  2 

             

                                              

                                                                                  

       when    

0

=

E

                                                              

 

   

4

2

4

2

3

1

3

1

R

R

R

R

R

R

R

R

Rth

+

+

+

=

                        

   

2

1

V

V

E

th

=

                   

0

E

 

   

4

2

2

3

1

1

R

R

ER

R

R

ER

E

th

+

+

=

 

 

    

Rg

Rth

E

Ig

th

+

=

       

and galvanometer deflection (d) is:        d = Ig x current sensitivity (mm/μA)         

b) Kelvin Bridge:

 

Kelvin bridge is a modification of the Wheatstone bridge and provides greatly increased 
accuracy in the measurement of low value resistance, generally below (1Ω). It is eliminate 
errors due to contact and leads resistance. (Ry) represent the resistance of the connecting 
lead from R

3

 to R

4

. Two galvanometer connections are possible, to point (m) or to point 

(n).  

1- 

If  the galvanometer connect to point (m) then                                                                                           

y

x

R

R

R

+

=

4

   therefore unknown resistance will be higher than its actual value by R

y

 

2- 

If  the galvanometer connect to point (n) then

 

y

R

R

R

+

=

3

4

    therefore unknown resistance will be lower than its actual value by R

y

 

 
 
 

a

R

1

R

3

R

2

R

4

c

d

R

th

E

th

R

th

G

c

d

R

g

I

g


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  3 

3- 

If  the galvanometer connect to point (p) such that

 

2

1

R

R

R

R

mp

np

=

   ………. (1) 

At balance condition  

(

) (

)

mp

np

x

R

R

R

R

R

R

+

=

+

3

1

2

   …….. (2) 

Substituting equ.(1) in to equ.(2) we obtain 

⎟⎟

⎜⎜

+

+

=

⎟⎟

⎜⎜

+

+

y

y

x

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

2

1

2

3

2

1

2

1

1

 

  

This reduces to 

3

2

1

R

R

R

R

x

=

 

 
 
So the effect of the resistance of the connecting lead from point (m) to point (n) has be 
eliminated by connecting the galvanometer to the intermediate position (p). 
 

c) Kelvin Double Bridge: 

Kelvin double bridge is used for measuring very low resistance values from approximately 

(1Ω to as low as 1x10

-5

Ω). The term double bridge is used because the circuit contains a second 

set of ratio arms labelled Ra and Rb. If the galvanometer is connect to point (p) to eliminates 
the effect of (yoke resistance Ry). 

 

    

2

1

R

R

R

R

b

a

=

 

At balance  

b

V

V

V

+

=

3

2

………. (1) 

2

1

2

2

R

R

R

E

V

+

=

 ……….. (2) 

3

3

3

R

I

V

=

   and     

b

b

b

R

I

V

=

 ….. (3)     

(

)

y

y

b

R

Rb

Ra

R

I

I

+

+

=

3

………… (4) 

(

)

(

)

+

+

+

+

+

=

4

3

3

R

R

Rb

Ra

R

Rb

Ra

R

I

E

y

y

… (5) 

Sub.equ. (5) in to equ. (2) and equ. (4) 

into equ.(3) then substitute the result in 
equ.(1), we get 

  
 
 
 

(

)

(

)

+

+

+

+

+

4

3

3

R

R

Rb

Ra

R

Rb

Ra

R

I

y

y

 

2

1

2

R

R

R

+

3

3

R

I

=

(

)

y

y

R

Rb

Ra

R

I

+

+

+

3

b

      

R

1

R

3

R

2

R

4

G

E

n

p

m

R

y

R

1

R

3

R

2

R

4

G

E

n

p

m

R

y

L

K

O

R

a

R

b

I

2

I

3

I

b


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  4 

+

+

+

+

=

Rb

Ra

R

R

R

Rb

Ra

Rb

R

R

R

R

R

y

y

x

1

1

2

1

2

1

3

                                  

                                                                                            

+

+

+

=

Rb

Ra

R

R

R

Rb

Ra

Rb

R

R

R

R

R

y

y

x

2

1

2

1

3

   This is the balanced equation                                                     

 

If 

2

1

R

R

R

R

b

a

=

  then 

2

1

3

R

R

R

R

x

=

 

2- 

Ac Bridge and Their Application:

 

The ac bridge is a natural outgrowth of the dc bridge and in its basic form consists of four 

bridge arms, a source of excitation, and a null ac detector. For measurements at low 
frequencies, the power line may serve as the source of excitation; but at higher frequencies an 
oscillator generally supplies the excitation voltage. The null ac detector in its cheapest 
effective form consists of a pair of headphones or may be oscilloscope. 

                                                                                                          

The balance condition is reached when  
the detector response is zero or indicates 
null. Then V

AC 

= 0 and V

Z1

 = V

Z2

 

3

1

1

1

Z

Z

Z

Vin

V

Z

+

=

 

4

2

2

2

Z

Z

Z

Vin

V

Z

+

=

    thus 

3

2

4

1

Z

Z

Z

Z

=

   is the balance equation 

 
Or 

3

2

4

1

Y

Y

Y

Y

=

 

The balance equation can be written in complex form as: 

(

)(

) (

)

(

)

3

3

2

2

4

4

1

1

θ

θ

θ

θ

=

Z

Z

Z

Z

  

And 

(

)

(

)

3

2

3

2

4

1

4

1

θ

θ

θ

θ

+

=

+

Z

Z

Z

Z

 

So two conditions must be met simultaneously when balancing an ac bridge 

1- 

3

2

4

1

Z

Z

Z

Z

=

 

2- 

4

2

4

1

θ

θ

θ

θ

+

=

+

 

Review on Ac Impedance: 

a) In series connection                                            

Impedance = resistance ± j reactance

 

jXL

R

Z

L

+

=

       and    

L

j

R

Z

L

ω

+

=

 

jXC

R

Z

C

=

       and     

C

j

R

Z

C

ω

1

=

 

Conversion from polar to rectangular  

θ

Z

   in polar form                    R= Z Cosθ               X= Z Sinθ      become 

jX

R

Z

±

=

 

Conversion from rectangular to polar  

jX

R

Z

±

=

 in rectangular form       

2

2

X

R

Z

+

=

       

R

X

1

tan

=

θ

           

R

X

=

θ

tan

 

Z

1

Z

3

Z

2

Z

4

V

in

A

B

C

D

i

1

i

2

i

3

i

4

Z

Z

Z

Z

jXL 

-jXC 

Z

L

 


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  5 

b) 

In parallel connection 
Admittance = conductance ± j susceptance 

   

L

L

jB

G

Y

=

and     

L

j

R

Y

L

ω

1

1 −

=

 

         

C

C

jB

G

Y

+

=

   and      

C

j

R

Y

C

ω

+

=

1

                

         

RC

R

C

R

Xc

G

B

C

ω

ω

θ

=

=

=

=

1

1

1

tan

 

Example (1):             
   The impedance of the basic a.c bridge are given as follows:      

o

80

100

1

=

Z

  (inductive impedance)      

Ω

250

2

=

Z

      

o

30

400

3

=

Z

(inductive impedance)   

unknown

Z

=

4

   

Sol:

  

    

1

3

2

4

Z

Z

Z

Z

=

      

Ω

k

Z

1

100

400

250

4

=

×

=

        

1

3

2

4

θ

θ

θ

θ

+

=

            

o

50

80

30

0

4

=

+

=

θ

   

o

50

1000

4

=

Z

  (capacitive impedance) 

Example (2):

  

For the following bridge find Zx? 
The balance equation    

3

2

4

1

Z

Z

Z

Z

=

 

Ω

450

1

=

R

Z

 

C

j

R

C

j

R

Z

ω

ω

=

+

=

1

2

 

600

300

2

j

Z

=

 

L

j

R

Z

ω

+

=

3

 

100

200

3

j

Z

+

=

 

unknown

Z

Z

x

=

=

4

 

1

3

2

4

Z

Z

Z

Z

=

             

(

)(

)

200

6

.

266

450

100

200

600

300

4

j

j

j

Z

=

+

=

    

Ω

6

.

266

=

R

           

F

F

C

μ

π

79

.

0

200

2

1

=

×

=

 

a) Comparison Bridges:

 

             A.c  comparison  bridges  are  used  to  measure  unknown  inductance  or  capacitance  by 
comparing it with a known inductance or capacitance.  

1- 

  Capacitive Comparison Bridge

                In  capacitive  comparison  bridge  R1  &  R2  are  ratio  arms,  Rs  in  series  with  Cs  are 
standard known arm, and Cx represent unknown capacitance with its leakage resistance Rx. 

1

1

R

Z

=

                   

2

2

R

Z

=

              

s

s

C

j

R

Z

ω

=

3

                

x

x

C

j

R

Z

ω

=

4

 

At balance    

3

2

4

1

Z

Z

Z

Z

=

                

jB

-jB

Y

Y

Z

1

Z

3

Z

2

V

in

A

B

C

D

Z

x

Z

1V
1KHz

30

0

45

0

0.

26

5  

F

20

0

15

.9

 m

H


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  6 

⎟⎟

⎜⎜

=

⎟⎟

⎜⎜

s

s

x

x

C

j

R

R

C

j

R

R

ω

ω

2

1

 

s

s

x

x

C

jR

R

R

C

jR

R

R

ω

ω

2

2

1

1

=

 

By equating the real term with the real  
and imaginary term with imaginary we get: 

s

x

R

R

R

R

2

1

=

                  

1

2

R

R

R

R

s

x

=

 

s

x

C

jR

C

jR

ω

ω

2

1

=

               

2

1

R

C

R

C

s

x

=

     

We can note that the bridge is independent  
on frequency of applied source. 

2- Inductive Comparison Bridge:

 

             The unknown inductance is determined by comparing it with a known standard inductor. 
At balance we get  

1

2

R

R

R

R

s

x

=

  represent resistive balance equation 

 
   

1

2

R

L

R

L

s

x

=

 inductive balance equation   

 
 
 
 
 
 

b) Maxwell bridge:

 

           This bridge measure unknown inductance in terms of a known capacitance, at balance: 

3

2

4

1

Z

Z

Z

Z

=

       

1

1

1

Y

Z

=

   thus 

1

3

2

4

Y

Z

Z

Z

=

      where 

2

2

R

Z

=

      

3

3

R

Z

=

   

1

1

1

1

C

j

R

Y

ω

+

=

                         

x

x

L

j

R

Z

ω

+

=

4

 

So 

⎟⎟

⎜⎜

+

=

+

1

1

3

2

1

C

j

R

R

R

L

j

R

x

x

ω

ω

 

1

3

2

R

R

R

R

x

=

 

1

3

2

C

R

R

L

x

=

 

 

Z

1

Z

3

Z

2

V

in

A

B

C

D

Z

4

C

x

C

s

R

x

R

s

R

2

R

1

Z

1

Z

3

Z

2

V

in

A

B

C

D

Z

4

L

x

L

s

R

x

R

s

R

2

R

1

Y

1

Z

3

Z

2

V

in

A

B

C

D

Z

4

L

x

R

x

R

2

R

1

C

1

R

3


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  7 

Maxwell bridge is limited to the measurement of medium quality factor (Q) coil with range 
between  1<Q≤10  

Q

C

R

R

XC

G

B

R

L

c

=

=

=

=

=

=

1

1

1

1

1

1

4

4

4

1

1

1

tan

tan

ω

ω

θ

θ

          

 
 

c) Hay Bridge:

 

            Hay bridge convening for measuring high Q coils 

1

1

1

C

j

R

Z

ω

=

       

2

2

R

Z

=

         

3

3

R

Z

=

 

x

x

L

j

R

Z

ω

+

=

4

                                            

At balance          

3

2

4

1

Z

Z

Z

Z

=

 

(

)

3

2

1

1

R

R

L

j

R

C

j

R

x

x

=

+

⎟⎟

⎜⎜

ω

ω

           

3

2

1

1

1

1

R

R

L

R

j

C

jR

C

L

R

R

x

x

x

x

=

+

+

ω

ω

 

Separating the real and imaginary terms 

3

2

1

1

R

R

C

L

R

R

x

x

=

+

 ….. (1) 

x

x

L

R

C

R

1

1

ω

ω

=

  ……  … (2) 

Solving equ.(1) and (2) yields 

2

1

2

1

2

3

2

1

2

1

2

1

R

C

R

R

R

C

R

x

ω

ω

+

=

 

2

1

2

1

2

1

3

2

1

R

C

C

R

R

L

x

ω

+

=

 

4

1

θ

θ

=

  because 

zero

=

= 3

2

θ

θ

 

 

Q

R

C

R

C

R

XC

R

L

=

=

=

=

=

=

1

1

1

1

1

1

4

4

4

1

1

1

tan

tan

ω

ω

ω

θ

θ

    

Thus     

1

1

1

C

R

Q

ω

=

  …….. (3)   

Submitted equ.(3) in to equ. (2) yield 

2

1

3

2

1

1

⎟⎟

⎜⎜

+

=

Q

C

R

R

L

x

       For Q> 10, then 

1

1

2

<<

⎟⎟

⎜⎜

Q

and can be neglected, then     

1

3

2

C

R

R

L

x

=

 

 

Z

1

Z

3

Z

2

V

in

A

B

C

D

Z

4

L

x

R

x

R

2

R

1

C

1

R

3


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  8 

d) Schering Bridge:

 

          Schering bridge used extensively for capacitive measurement, (C3) is standard high mica 
capacitor for general measurement work, or (C3) may be an air capacitor for insulation 
measurements. The balance condition require that      

3

2

4

1

θ

θ

θ

θ

+

=

+

  but     

90

4

1

=

+

θ

θ

 

Thus 

3

2

θ

θ

+

 must equal (-90) to get balance 

At balance    

1

3

2

4

Y

Z

Z

Z

=

 

1

1

1

1

C

j

R

Y

ω

+

=

     

2

2

R

Z

=

     

3

3

C

j

Z

ω

=

 

x

x

C

j

R

Z

ω

=

4

 

⎟⎟

⎜⎜

+

⎟⎟

⎜⎜

⎛ −

=

1

1

3

2

1

C

j

R

C

j

R

C

j

R

x

x

ω

ω

ω

 

1

3

2

2

1

2

R

C

jR

C

C

R

C

j

R

x

x

ω

ω

=

                                     

3

1

2

C

C

R

R

x

=

   …… (1)  

2

1

3

R

R

C

C

x

=

    …… (2) 

The power factor (pf):  

x

x

c

Z

R

Cos

pf

=

=

θ

 

The dissipation factor (D): 

x

x

x

x

c

C

R

Q

XC

R

Cot

D

ω

θ

=

=

=

=

1

  …… (3) 

Substitute equs. (1) & (2) into (3), we get 

1

1

C

R

D

ω

=

  

  

e) Wien Bridge:

 

This bridge is used to measured 

unknown frequency 

1

1

1

C

j

R

Z

ω

=

           

2

2

R

Z

=

            

3

3

3

1

C

j

R

Y

ω

+

=

         

4

4

R

Z

=

  

 

3

2

4

1

Y

Z

Z

Z

=

 

3

4

1

2

Y

Z

Z

Z

=

                                              

⎟⎟

⎜⎜

+

⎟⎟

⎜⎜

=

3

3

4

1

1

2

1

C

j

R

R

C

j

R

R

ω

ω

  

1

3

4

3

4

1

2

C

C

R

R

R

R

R

+

=

  

Dividing by R

4

 we get 

1

3

3

1

4

2

C

C

R

R

R

R

+

=

    ……. (1)     

V

in

Z

3

Z

2

A

B

C

D

Z

4

C

x

R

x

R

2

C

1

C

3

Y

1

R

1


background image

Ninth Lecture                                                                            Bridges and Their Application                               

                                                                                                                                                  9 

Equating the imaginary terms, yield  

3

1

4

4

1

3

R

C

R

R

R

C

ω

ω

=

    Since 

F

π

ω

2

=

 

Thus 

3

1

3

1

2

1

R

R

C

C

F

π

=

       if 

3

1

R

R

=

       and  

3

1

C

C

=

   then 

2

4

2

=

R

R

   in equ.(1)    

And      

RC

F

π

2

1

=

  

this is the general equation for Wien bridge 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Variable Resistors: 

     The variable resistance usually have three leads, two fixed and one movable. If the contacts 
are made to only 

two leads of the resistor (stationary lead and moving lead), the variable 

resistance is being employed as 

a rheostat which limit the current flowing in circuit branches. 

If all 

three contacts are used in a circuit, it is termed a potentiometer or pot and often used as 

voltage dividers to control or vary voltage across a circuit branch. 
 
 
 
 

Lo

a

d

Load

 

 
 
 
 
                

V

in

Z

2

A

B

C

D

Z

4

R

2

C

3

Y

3

R

3

C

1

R

1

R

4

Z

1


background image

Tenth Lecture                                                                                                        Oscilloscope 

                                                                                                                                                  1 

 

Oscilloscope  

   
The  cathode ray oscilloscope (CRO) is a device that allows the amplitude of electrical 

signals, whether they are voltage, current; power, etc., to be displayed primarily as a function of 
time. The oscilloscope depends on the movement of an electron beam, which is then made visible 
by allowing the beam to impinge on a phosphor surface, which produces a visible spot 

Oscilloscope Block Diagram: 

 

General oscilloscope consists of the following parts: 
1.  Cathode ray tube (CRT) 
2.  Vertical deflection stage 
3.  Horizontal deflection stage 
4.  Power supply 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

The Cathode Ray Tube (CRT): 

 

Cathode ray tube is the heart  of oscilloscope which generates the electron beam, 

accelerates the beam to high velocity, deflects the beam to create the image, and contains the 
phosphor screen where the electron beam eventually become visible. There are two standard type 
of CRT electromagnetic and electrostatic. Each CRT contains:  

a) 

One or more electron guns. 

b) 

Electrostatic deflection plates. 

c) 

Phosphoresce screen. 

Vertical  
Amplifier
 

Delay 
Line 
 

H.V 
supply
 

L.V 
supply
 

Trigger 
Circuit
 

Time Base 
Generator 

Horizontal 
Amplifier
 

To CRT 

To All 
Circuits
 

Time/Div 

Volt /Div 

Electron Gun 

Screen 

CRT

Vin 

General Purpose Oscilloscope 


background image

Tenth Lecture                                                                                                        Oscilloscope 

                                                                                                                                                  2 

   A gun consists of a heated cathode, control grid, and three anodes.  
 A 

heated cathode emits electrons, which are accelerated to the first accelerating anode, 

through a small hole in the control grid. The amount of cathode current, which governs the 
intensity  of the spot, can be controlled with the control grid. The preaccelerating anode is a 
hollow cylinder that is at potential a few hundred volts more positive than the cathode so that the 
electron beam will be accelerated in the electric field. A focusing anode is mounted just a head of 
the preaccelerating anode and is also a cylinder. Following the focusing anode is the accelerating 
anode
, which gives the electron beam its last addition of energy before its journey to the 
deflecting plates. The focusing and accelerating anodes form an electrostatic lens, which bring 
the electron beam into spot focus on the screen. Three controls are associated with the operating 
voltages of the CRT; intensity, focus, and astigmatism 

1- 

The intensity control varies the potential between the cathode and the control grid 
and simply adjusts the beam current in the tube. 

2- 

The focus control adjusts the focal length of the electrostatic lens. 

3- 

 The astigmatism control adjusts the potential between the deflection plates and 
the first accelerating electrode and is used to produce a round spot.  

 
 
 
 
 
 
                                                                                                                           
 
 
 
 
 
The  electrostatic deflection system consists of two sets of plates for each electron gun. The 
vertical plates move the beam up and down, while horizontal plates move it right and left. The 
two sets of plates are physically separated to prevent interaction of the field. The position of the 
spot at any instant is a resultant of potentials on the two set of plates at that instant.  
 The 

viewing 

screen is created by phosphor coating inside front of the tube. When 

electron beam strikes the screen of CRT with considerable energy, the phosphor absorbs the 
kinetic energy of bombarding electrons and reemits energy at a lower frequency range in visible 
spectrum. Thus a spot of light is produced in outside front of the screen. In addition to light, heat 
as well as secondary electrons of low energy is generating. Aquadag coating of graphite material 
is cover the inside surface of CRT nearly up the screen to remove these secondary electrons.  
 
The property of some crystalline materials such as phosphor or zinc oxide to emit light when 
stimulates by radiation is called fluorescence

Phosphorescence refers to the property of material to continue light emission even after the 
source of excitation is cut off
Persistence is the length of time that the intensity of spot is taken to decrease to 10% of its 
original brightness. 
 
 

Finally, the working parts of a CRT are enclosed in a high vacuum glass envelope to 

permit the electron beam moves freely from one end to other with out collision. 

cathode 

gride 

Preaccelerating 
anode 

Accelerating 
anode 

heater 

Focusing  
anode 

Intensity 
 control 

focusing 
 control 

Astigmatism 
 control 

Electron 
beam 

-

1500V

+300V

+ + 


background image

Tenth Lecture                                                                                                        Oscilloscope 

                                                                                                                                                  3 

Graticules  is a set of horizontal and vertical lines permanently scribed on CRT face to allow 
easily measured the waveform values.  
 

Electrostatic Deflection Equations: 

                                                                
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
    Vin        where Vin : input voltage to channel A or B of CRO 
       

⇓                                                                                                          

    

Av

Vin

Ed

.

=

             Ed: deflection voltage (potential)    

      

⇓                                          

0

=

Ez

Ex

                                      

   Єy

d

Ed

=

 …… (1)       Єy:  electrical field in Y direction  

       

⇓                                               Єx= Єz=0 

     

e

fy

=

 .Єy               Fy: force generate by electrical field effect                                                                        

     

⇓                               e: electron charge (1.6x10

-19 

C)                       

0

=

fz

fx

 

     

e

m

fy

ay

=

        ay: acceleration in Y direction ,                                   

0

=

az

ax

          

       

⇓                m

e

: electron mass (9.1x10

-31 

Kg)      

t

cons

Vox

Vx

tan

=

=

           

0

=

Vz

                                      

     

ayt

Voy

Vy

+

=

         Since      

0

=

Voy

         Vy: velocity in Y direction at any time  

     

e

e

m

e

t

m

fy

ayt

Vy

=

=

=

 Єy t                             

Voy: initial velocity in Y direction  

     

⇓  

   

2

2

1

ayt

Voy

Yo

Y

+

+

=

         Since     

0

=

Yo

       

0

=

Voy

    Y: distance in Y direction  

Ed 

Ea 

θ 

Av 

Vin 

fy 

Єy

 

l/2 

l/2 

y

(0,0) 

Electron  
gun 

Screen 

Vox 

X

Z

-X 

-Y 


background image

Tenth Lecture                                                                                                        Oscilloscope 

                                                                                                                                                  4 

  

e

m

e

ayt

Y

2

1

2

1

2

=

=

 Єy

2

                                       Yo: initial distance in Y direction 

e

m

e

Y

2

1

=

 Єy

2

  …………. (2)                        Relation of Y with time 

                                                     

axt

Vox

Vx

+

=

          Since        

0

=

ax

 

Vox

Vx

=

                                                    Vx: velocity in X direction  

⇓  

2

2

1

axt

Voxt

Xo

X

+

+

=

              Since        

0

=

Xo

              

0

2

1

2

=

axt

 

Voxt

X

=

  ……..  (3)                                Relation of X with time  

Vox

X

t

=

 ………… (4) 

Substitute equ. (4) into equ.(2) give 

 

e

m

e

Y

2

1

=

 Єy

2

2

Vox

X

  

…….. (5) The parabolic equation of electron beam        

eEa

mVox

=

2

2

1

      where (Ea) is the acceleration voltage (potential)  

m

eEa

Vox

2

=

 

………….. (6)  

  By substituting equs.(6) & (1) into equ.(5) we get 

2

.

4

1

X

Ea

Ed

d

Y

=

  …..…. (7)             

⇐    Relation of Y with X  

When the electrons leaves the region of deflecting plates, the deflecting force no longer exist, and 
the electrons travels in a straight line toward point P. The slope of parabolic curve at distance 
(x=l)

 is: 

2

tan

mVox

el

dx

dy

=

=

θ

 Єy 

Or                                                                      

l

Ea

Ed

d

=

2

1

tan

θ

  

…….. (8)     

The deflection on the screen (D) is 

θ

tan

L

D

=

  ……….…… (9) 

Substitute equ.(9) into (8) give 

 

dEa

lLEd

D

2

=

    …….…….. (10)  

♣ The deflection sensitivity (S) of CRT is: 

  

Ed

D

S

=

     ……………. (11)                                                   

L

D

x

=                             

♣ The deflection factor (G) of CRT is:                                                                                                                   

lL

dEa

D

Ed

S

G

2

1

=

=

=

 …… (12)     

θ 

By similarity  


background image

Eleventh Lecture                                                                                                     Oscilloscope (2) 

                                                                                                                                                  1 

 
Post Deflection Acceleration: 

 

The amount of light given off by the phosphor depends on the amount of energy that is 

transferred to the phosphor by the electron beam. For fast oscilloscope (of high frequency 
response greater than 100MHz), the velocity of electron beam must be great  to respond to fast 
occurring events; otherwise, the light output will be drop off. This is done by increasing the 
acceleration potential but it will be difficult to deflected the fast electron beam by the deflection 
plates because this would required a higher deflection voltage and a higher deflection current to 
charge the capacitance of the plates.  
 

Modern CRTs use a two step acceleration to eliminate this problem. First, the electron 

beam is accelerated to a relatively low velocity through a potential of a few thousand volts. The 
beam is then deflected and after deflection is further accelerated to the desired final velocity
The deflection sensitivity of the CRT depends on the acceleration voltage before the deflection 
plates, which is usually regulated and does not depends on the post acceleration voltage after the 
deflection plates. 
   
 
 
 
 
 
 
 
 

Vertical deflection system: 

 

The vertical deflection system provides an amplified signal of the proper level to derive 

the vertical deflection plates with out introducing any appreciable distortion into the system. This 
system is consists of the following elements: 

1- 

Input coupling selector. 

2- 

Input attenuator. 

3- 

Preamplifier. 

4- 

Main vertical amplifier. 

5- 

Delay line. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Electron Gun 

Screen

CRT

+25 KV

Post deflection  
Accelerating voltage 

Coupling 
Selector
 

Delay Line  

Vin 

to Trigger 
Circuit
 

Screen 

Vertical Deflection System 

Input 
Attenuator
 

Vertical 
Amplifier

Vertical 
Amplifier

a.c 

d.c 

GND


background image

Eleventh Lecture                                                                                                     Oscilloscope (2) 

                                                                                                                                                  2 

1- Input Coupling Selector:

 

Its purpose is to allow the oscilloscope more flexibility in the display of certain types of 
signals. For example, an input signal may be a d.c signal, an a.c signal, or a.c component 
superimposed on a d.c component. There are three positions switch in the coupling selector 
(d.c, a.c, and GND). If an a.c position is chosen, the capacitor appears as an open circuit to 
the d.c components and hence block them from entering. While the GND position ground the 
internal circuitry of the amplifier to remove any stored charge and recenter the electron beam. 

2- 4- Input Attenuators And Amplifiers:

 

The combine operation of the attenuator, preamplifier and main amplifier together make up 
the amplifying portion of the system. 
The function of the attenuator is to reduce the amplitude of the input signal by a selected 
factor and verse varies amplifier function.  

 

 

5- Delay Line:

 

Since part of the input signal is picked off and fed to the horizontal deflection system to 

initiate a sweep waveform that is synchronized with the leading edge of the input signal. So the 
purpose of delay is to delay the vertical amplified signal from reaching the vertical plates until 
the horizontal signal reach the horizontal plates to begin together at the same time on CRT 
screen. 

Horizontal Deflection System:

    

 

The horizontal deflection system of OSC consist of : 

1-  Trigger circuit. 
2-  Time base generator. 
3-  Horizontal amplifier. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Trigger and Time Base Generator: 

 

The most common application of an oscilloscope is the display of voltage variation versus 

time. To generate this type of display a saw tooth waveform is applied to horizontal plates. The 
electron beam being bent towards the more positive plate and deflected the luminous spot from 
left to right of the screen at constant velocity whilst the return or fly back is at a speed in excess 
of the maximum writing speed and hence invisible. The saw tooth or time base signal must be 
repetitively applied to the horizontal plates so that; the beam can retrace the same path rapidly 
enough to make the moving spot of light appear to be a solid line. 

Trigger 
Circuit
 

Time Base 
Generator 

Horizontal 
Amplifier
 

Time/Div 

Electron Gun 

Screen 

CRT

Horizontal Deflection System 

From Vertical  
Amplifier
 


background image

Eleventh Lecture                                                                                                     Oscilloscope (2) 

                                                                                                                                                  3 

 

To synchronous the time base signal applied to (X-plates) with input voltage to be 

measured which applied to vertical or (Y-plates) a triggering circuit is used. This circuit is 
sensitive to the level of voltage applied to it, so that when a predetermined level of voltage is 
reached a pulse is passed from the trigger circuit to initiate one sweep of the time base. In a 
practical oscilloscope the time base will be adjustable from the front panel control of scope.

 

Horizontal Amplifier:

    

 

The horizontal amplifier is used to amplify the sweep waveform to the required level of 

horizontal plates operation. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Twelveth Lecture                                                                                                        Transducers 

                                                                                                                                                  1 

 

Transducers 

 

 
The input quantity for most instrumentation system is nonelectrical. In order to use electrical 

methods and techniques for measurement, manipulation, or control the nonelectrical quantity is 
converted into an electrical signal by a device called electrical transducer
 

Transducers are broadly defined as devices that convert energy or information from one form 

to another. This energy may be electrical, mechanical, chemical, optical (radiant), or thermal. Such as, 
for example, mechanical force or displacement, liner and angular velocity heat, light intensity, 
humidity, temperature variation, sound time, pressure, all are converted into electrical energy by 
means of electrical transducers. 
 

Transducers may be classified according to their application, method of energy conversion, 

nature of output signal, and so on.    

1- Primary and Secondary Transducers:

 

Transducers, on the basis of methods of applications, may be classified into primary and 

secondary transducers. Transducer that converts energy from any form to electrical form is called 
primary transducer, such as a photovoltaic cell, while transducer that converts energy from any 
form to another form but not electrical energy or signal
 is called secondary transducer, such as 
displacement transducer (which converts force or pressure to displacement). 

  

2- Active and Passive Transducers:

 

Transducers, on the basis of methods of energy conversion used, may be classified into active 

and passive transducers. 
Active (self generating) transducers develop their output in the form of electrical voltage or current 
without any source of electrical excitation, such as thermocouplestacho generator

 

While, if the transducer is capable of producing an output signal only when it is in connection 

with electrical power source is called passive transducers, such as a potentiometerthermistor (thermal 
resistance). Passive transducer producing a variation in some electrical parameter, such as a resistance, 
capacitance, inductance and so on, which can be measured as voltage or current variation in the circuit. 

3- Analog and Digital Transducers:

 

Transducers, on the basis of nature of output signal, may be classified into analog and digital 
transducer. 

 

Analog transducer converts input signal into output signal, which is a continuous function of 

time, while digital transducer converts input signal into output signal in a discrete forms.  
 

Strain Gauges 

The strain gauge is an example of a primary passive analog transducer that converts force or 

small displacement into a change of resistance. Since many other quantities such as torque, 
pressure, weight, and tension also involve force or displacement effects, they can also be measured 
by strain gauges.  
Strain gauges are so named because when they undergo a strain (defined to be a fractional change 
in linear dimension tension or compression caused by an applied force); they also undergo a 
change in electrical resistance. The strain takes the form of a lengthening of the special wire from 
which the gauge is constructed. The change in resistance is proportional to the applied strain and is 
measured with a specially adopted Wheatstone bridge.  
The gauge factor (k) is given by:  

    

l

l

R

R

k

Δ

Δ

=

  , where 

A

l

R

δ

=

  and   

(

)

2

d

l

R

Π

=

δ

    since the strain  

( )

l

l

Δ

=

σ

 thus   


background image

Twelveth Lecture                                                                                                        Transducers 

                                                                                                                                                  2 

 

σ

R

R

k

Δ

=

   and  

σ

kR

R

=

Δ

 

 
 
 

Displacement transducers

 

  The mechanical elements that are used to convert the applied force  into a displacement are 
called force summing devices. The force summing members generally used the following: 
 a) Diaphragm, flat or corrugated           b) Bellows           c) Bourdon tube, circular or twisted  
 d) Straight tube            e) Mass cantilever, single or double suspension             f) Pivot torque 
The displacement created by the action of the force summing device is converted into a change of 
some electrical parameter and measured by one of the following electrical principle: 
  1) Capacitive             2) Inductive           3) Differential transformer            4) Photoelectrical 
  5) Potentiometer        6) Ionization          7) Oscillation           8) Piezoelectric      9) Velocity  
   

1- Capacitive Transducer:

 

The capacitance of a parallel plate capacitor is given by       

d

A

C

r

o

ε

ε

=

        ,  where 

12

10

85

.

8

×

=

o

ε

  F/m     and 

=

r

ε

relative dielectric constant  

A force applied to a diaphragm that function as one plate of a simple capacitor, change the distance 
between the diaphragm and static plate.  
 The resulting change in capacitance could be measured with 
 an ac bridge, but it is usually measured with an oscillator circuit. 
 The transducer as a part of oscillator circuit will causes 
 a change in oscillator frequency which proportional 
 to the applied force. 

 
 
 

2- Inductive Transducer:

 

In the inductive transducer the measurement of force is accomplished by the change in the 

inductance ratio of a pair of coils or by the change of inductance in a single coil. The ferromagnetic 
armature is displaced by the force being measured, varying the reluctance of the magnetic circuit. The 
air gap is varied by a change in position of the armature; the resulting change in inductance is a 
measure of applied force. 

force→displacement→air gap change→permaebility(μ) →

A

l

μ

=

→ 

 → 

=

=

Φ

NI

mmf

→  

i

N

L

Φ

=

 

 
  

Deflected 
diaphragm 

Static plate 

Pressure 

Diaphragm 
or mass 

air gaps 

E-core 

Coil 
winding 

Double coil 

Bourdon 
tube 

armature 

Single coil 


background image

Twelveth Lecture                                                                                                        Transducers 

                                                                                                                                                  3 

 

 

3- Linear Variable Differential Transformer:

 

It is produces an electrical signal that is linearly proportional to mechanical displacement. The 

displacements detectable by LVDTs are relatively large compared to those detectable by strain gauges. 
 

LVDT consists of a single primary winding and two secondary windings which are placed on 

either side of the primary. The secondary windings have an equal number of turns but they are 
connected in series opposition so that the emf induced in the coil oppose each other. The position of the 
moveable core determines the flux linkage between the ac excited primary winding and each of the two 
secondary winding. 

a) 

With the core in the centre, or reference position, the induced emfs in the secondaries are equal, 
and since they oppose each other, the output voltage will be zero. 

b) 

When the core is forced to move to the left, more flux links the left hand coil than the right hand 
coil, the induced emf of the left coil is therefore larger than the induced emf of the right coil. The 
magnitude of the output voltage is than equal to the difference between the two secondary voltages, 
and it is in phase with the voltage of the left hand coil. 

c) 

 Similarly, when the core is force to move to the right, more flux links the right hand coil than the 
left hand coil and the result output is now in phase with the emf of the right hand coil, while its 
magnitude again equals the difference between the two induced emfs. 

 
 
 
                                                                                           
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

4- Oscillator Transducer:

 

This class of oscillator uses the force summing member to change 

the capacitance or inductance in an (LC) oscillator circuit, which 
change the frequency of the circuit in proportional to the applied 
force.  

 
 
 
 
 
 
 

Oscillator 

Force summing 
member 

Pressure 

FM  o/p 

Mechanical 
linkage

Core at 0

Core at A 

Core at B 

Primary 
wind

C

t A

Secondary 
winding (1) 

Secondary 
winding (2) 

Vo=V1-V2 

Ac supply 
voltage 

A

Vo 

Phase of 
coil (2) 

Phase of 
coil (1) 


background image

Twelveth Lecture                                                                                                        Transducers 

                                                                                                                                                  4 

Vo 

Force summing member 

pressure

crystal

base

Vo

Force summing member 

Potentiometer

Vo 

Moving coil

5- Photoelectric Transducer:

 

The photoelectric transducer makes use of the properties of photo emissive cell or phototube. The 

phototube is a radiant energy device that controls its electron emission when exposed to incident light. 
The large semicircular element is the photosensitive cathode and the thin wire down the centre of the 
tube is the anode. Both elements are place in a high vacuum glass envelope. When a constant voltage is 
applied between cathode and anode, the current is directly proportional to the amount of light falling on 
the cathode. The output current is extremely small in (μA) and for a voltage approximately above 20V, 
the output current is nearly independent of the applied anode voltage but depends entirely on the 
amount of the incident light. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6- Piezoelectric transducer:

 

A symmetrical crystalline material, such as quartz, 

Rochelle salt, and barium titanate, produce an emf 
when they are placed under stress. This property is used 
in piezoelectric transducer. 
When a crystal is placed between a solid base and the 
force summing member, an externally applied force, 
entering the transducer through its pressure port, 
applies pressure to the top of a crystal; this will produce 
a small emf proportional to the applied force or pressure.  
 
 

7- Potentiometric Transducer:

 

A Potentiometric transducer is an electromechanical device 
containing a resistance element that is contacted by a 
movable slider. Motion of the slider results in a resistance 
change that may be linear, logarithmic, exponential, and so 
on, depending on the manner in which the resistance wire is 
wound. 
 
 

8- Velocity Transducer (Tachometer):

 

The velocity transducer essentially consists of a moving coil 
suspended in the magnetic field of a permanent magnet. A 
voltage is generated by the motion of the coil in the field which 
is proportional to the velocity of the moving coil. It is used for 
velocity measurement. 
  

Anode 

cathode 

  Ia 
A)

 

Va 
(volt

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

Light flux(lumen)  

20 40 60 100 120 

10

5

15

20

μA 

volt 

light 

phototube 


background image

Thirteenth Lecture                                                                Curve Fitting and Approximation by LSA 

                                                                                                                                                  1 

Curve Fitting and Approximation by 

Least Square Approximations Method 

 

 
Suppose we wish to fit a curve to an approximate set of data such as from the determination of 

the effects of temperature on resistance, we want to suitably determine the constants (a) and (b) in the 
equation relating resistance R and temperature T, we shall assume that the error of reading the 
temperature is negligible, so that all the errors are in the resistance measurements, and use vertical 
distance. 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
We want to minimize the deviations of the points from the line (errors). The deviations are measured by 
the distances from the point to the line. The deviation could be minimizing by making their sum 
minimum, but this is not an adequate criterion.  
 

1- Fitting linear curves by Least Square Approximations (LSA) method:

 

 

 

Let (Yi) represent an experimental value, and let (y

i

) represent the theoretical value which get by 

this equation          

b

aX

y

i

i

+

=

     where (X

i

) is a particular value of the variable assumed free from 

error.  We wish to determine the best values for (a) and (b), so that (y

i

) predict the function values that 

correspond to x-values. 
Since      error= measured- theoretical              thus            

i

i

i

y

Y

e

=

   

Least squares method criterion requires that the sum of errors in the reading (S) must be minimized, so 
           

min

2

2

4

2

3

2

2

2

1

=

+

+

+

+

+

=

N

e

e

e

e

e

S

              where N is the number of the measured points   

 

(

)

(

)

=

=

=

=

=

=

=

N

i

N

i

N

i

i

i

i

i

i

b

aX

Y

y

Y

e

S

1

1

1

2

2

2

min   which reach the minimum by proper 

choice of parameters (a) and (b). When be a minimum, the two partial derivatives 

a

  and 

b

 

will be zero. Thus 

(

)(

)

0

2

1

=

=

=

N

i

i

i

i

X

b

aX

Y

a

S

 ………… (1) 

(

)( )

0

1

2

1

=

=

=

N

i

i

i

b

aX

Y

b

S

 …………... (2) 

Dividing each of these equations by (-2) and expanding the summation, we get  

            

(

)

=

=

=

=

=

=

N

i

N

i

i

N

i

i

i

i

N

i

i

i

i

i

X

b

X

a

X

Y

bX

aX

X

Y

1

1

1

2

1

2

 

T(C

o

)  R(Ω)  

20.5 765 
32.7 826 
51.0 873 
73.2 942 
95.7 1032 

Xi 

R (Ω) 

T (C

o

R=aT+b 

Yi 

+

-e 


background image

Thirteenth Lecture                                                                Curve Fitting and Approximation by LSA 

                                                                                                                                                  2 

(

)

=

=

=

=

=

=

N

i

N

i

N

i

N

i

i

i

i

i

b

X

a

Y

b

aX

Y

1

1

1

1

                            note that: 

=

=

N

i

Nb

b

1

 

The normalized equations  

 

            

=

=

=

=

+

N

i

N

i

N

i

i

i

i

i

X

Y

X

b

X

a

1

1

1

2

………. (1) 

            

=

=

=

+

N

i

i

N

i

i

Y

bN

X

a

1

1

………………. (2) 

 

Solving these equations simultaneously gives the values for the slope and intercept (a) and (b). 

For the data of previous example, we find that  
  
  N=5       ∑T

i

= ∑X

i

=273.1      ∑T

i

 

2

 =18607.27      ∑R

i

=∑Y

i

=4438        ∑T

i

 R

i

 =∑Y

i

X

i

=2549325 

 
The normalized equations are then  
               18607.27 a + 273.1 b = 254932.5 ……. (1) 
                273.1 a + 5 b = 4438 …………………. (2)   
 
By solving these equations we obtain         a=3.395      ,      b=702.17  
 
And hence the equation       R=aT+b  will be    R= 3.39T + 702.17  
 
To find R at T=70 is              R(70)=3.39x70+702.17=939.3 Ω  
The measured and theoretical values are then  
 

T(C

o

20.5 32.7 51.0 73.2 95.7 

R

measured 

765 826 873 942 1032 

R

theoretical 

772 813 875 950 1026 

 
Exercise: 
 

Find the theoretical values for linear equation (y) from the given data 

 

Xi 6  8  10 12 14 16 18 20 22 24 
Yi 3.8 3.7 4  3.9 4.3 4.2 4.2 4.4 4.5 4.5 
yi 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                      a=0.0445    b=3.48 
 

2- Fitting nonlinear curves by Least Square Approximations method:

 

 

In many cases, of course, data from experimental test are not linear, so we need to fit other function 
than a first degree polynomial, popular forms that are tried are the exponential forms such as  
               

b

ax

y

=

        or                       

bX

ae

y

=

 

The exponential forms are usually linearized by taking logarithms before determining the 
parameters, so for the first equ.         

X

b

a

y

ln

ln

ln

+

=

     , then    let ln y=z   ,  ln a= A,       ln X=w    

 Thus       z=A+bw          is  a linear equation           


background image

Thirteenth Lecture                                                                Curve Fitting and Approximation by LSA 

                                                                                                                                                  3 

 

Solving this equation to find the values of (A) and (b) then find the value of (a)  

i

i

i

z

Z

e

=

 

(

)

(

)

=

=

=

=

=

=

=

N

i

N

i

N

i

i

i

i

i

i

bw

A

Z

z

Z

e

S

1

1

1

2

2

2

min  

(

)( )

0

1

2

1

=

=

=

N

i

i

i

bw

A

Z

A

S

 …….. (1) 

(

)(

)

0

2

1

=

=

=

N

i

i

i

i

w

bw

A

Z

b

S

  .…. (2) 

Dividing each of these equations by (-2) and expanding the summation, we get  
 

            

(

)

=

=

=

=

=

=

N

i

N

i

N

i

i

N

i

i

i

i

w

b

A

Z

bw

A

Z

1

1

1

1

 ………. (1) 

            

(

)

=

=

=

=

=

=

N

i

N

i

i

N

i

i

i

i

N

i

i

i

i

i

w

b

w

A

w

Z

bw

Aw

w

Z

1

1

2

1

1

2

 …………… (2) 

 

The normalized equations  

 

            

=

=

=

=

+

N

i

N

i

N

i

i

i

i

i

w

Z

w

A

w

b

1

1

1

2

………. (1) 

            

=

=

=

+

N

i

i

N

i

i

Z

AN

w

b

1

1

………………. (2) 

Solving these equations simultaneously gives the values of (A) and( b) and by taking the inverse ln of 
(A)
 we can get the value of (a). 
 
Home work: 

      Derive the normalized equations for  

bX

ae

y

=

        

 
Example: 
 The 

results 

obtained for some experimental measurement is: 

 

Xi

 

1 2  3  4 

Yi 7 11  17  27 

     
The variable is varied according the function  

bX

ae

y

=

 fit the curve by LSA method. 

Sol: 
Taking the logarithms for above equ. 
     ln y= ln a + bx ln e     , since    ln e =1   , so    ln y= ln a + bx   ,  let   ln y=z   , ln a =A  thus 
  
         z=A+bx     , by deriving this equation the normalized equations will be 
        

 


background image

Thirteenth Lecture                                                                Curve Fitting and Approximation by LSA 

                                                                                                                                                  4 

=

=

=

=

+

N

i

N

i

N

i

i

i

i

i

x

Z

x

A

x

b

1

1

1

2

 …………… (1) 

 

=

=

=

+

N

i

i

N

i

i

Z

AN

x

b

1

1

 ……….  (2)         

 
 N=4,    ∑xi=10 ,   ∑xi

2

=30   ,   ∑Zi=10.471,     ∑Zixi=28.42 

 
30 b+ 10 A =28.42 …….. (1) 
10 b + 4 A =10.471    ….. (2) 
 
Solving these equs. 

b

b

A

5

.

2

61775

.

2

4

10

471

.

10

=

=

 

[

]

42

.

28

5

.

2

61775

.

2

10

30

=

+

b

b

   →→→→

42

.

28

25

1775

.

26

30

=

+

b

b

 

4485

.

0

=

b

          

4965

.

1

=

A

         

466

.

4

ln

1

=

=

A

a

     , thus      

x

z

448

.

0

4965

.

1

+

=

     and  

           
             

X

e

y

448

.

0

466

.

4

=

   

 

Xi 1 

Yi 7 

11  17  27 

lnYi 1.946 2.397 2.833 3.295 
yi 6.99 10.94 

17.12 

26.8 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 




رفعت المحاضرة من قبل: power pdf
المشاهدات: لقد قام 11 عضواً و 1138 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل