2017.02.01 ac-web5-byau15-18 v22

17-WEB 52017.02.01

Repetisjon: RLC parallell og filter.+ Gjennomgang av oppgave RLC og filter+ Løsning av RLC med komplekse tall+ Mikroprosessor og mikrokontroller+ Multipleksere+ Stabiliserte spenningsforsyninger

V.22

http://fagskolene.no/

http://fagskolene.no/nyheter/e-laering-og-inspirasjon





WEB 5BYAU 018-2018

Våren 2017

Studieveiledning for WEB-undervisning onsdag 01/02-17

.BYAU 2015-2018, kl.18:00-19:45 på klasserom Gyda

Emne 04, Elektriske systemerTema: Repetisjon av passive filter, admittans og parallellkobling med R, L og C

Fagstoff fra kapittel 9 i elektroteknikkboka, s. 147-155.Komplekse tall repetisjon

Emne 05, Elektroniske systemerTema: Mikroprosessor, mikrokontroller, multiplekser,

stabilisert spenningsforsyning

Sven Åge Eriksen, [email protected], tlf 416 99 304, Fagskolen Telemark

Fagoversikt over emne 4:Elektriske systemer

1.klasse: 10 fagskolepoeng, 40 timer.

DC: Kap.1 – Kap.6: Elektriske grunnbegreper og størrelserSerie- og parallellkretserTeoremer for likestrømskretserEffekt og energi i likestrømskretserMagnetismeElektrostatikk- kondensatorer

AutoCAD Tegning og dokumentasjon

Multisim Simulering av kretser

Fagoversikt over emne 4:Elektriske systemer


AC: Kap.7 – Kap.11: Elektriske grunnbegreper ACEffekt, effektfaktor og virkningsgradSammensatte kretser, RLCTrefasede AC-kretserEnergiforsyningssystemer

Måleteknikk: Målenøyaktighet og kalibrering, trykk (P), nivå og veiing (L), gjennomstrømning (F), temperatur (T), pH og gassmålinger (Q)

Multisim Simulering av kretser

Fagoversikt over emne 5:Elektroniske systemer


Digitalteknikk, lærebok og kompendier

Analog elektronikk, lærebok og kompendier

Datakommunikasjon, lærebok og kompendier

Faginnhold i datakommunikasjon, emne 5:



Strømmen igjennom en kondensator er faseforskyvet 90 grader foran spenningen.

Strømmen igjennom en kondensator er faseforskyvet 90 grader etter spenningen.

Rettelse !

Rettelse til forrige WEB!

RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 150µF, resistans på 70Ω og en spole på 150 mH. Vi kobler til en spenning på 110V / 60Hz. a) Beregn den totale impedansen i kretsen.

XL = 15,70Ω

Slik finner vi admittansen Y:

XC = 46,81Ω Y = =


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω Y = =

Denne formelen vil gi samme og riktig svar, matematisk sett spiller det ikke noen rolle, fordi når en opphøyer i andre, blir det uansett positiv verdi.


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =

Z = = = IH = = = 4,56A

Skal ikke være 2 her !


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =

Z = = = IH = = = 4,56A

IMPEDANS !

Strømmen gjennom alle komponentene vil være i fase i RC seriekoblinger:

Avhengig av forholdet mellom resistans og reaktans vil forskyvningen mellom strøm og spenning være mellom 0 og 90 grader.

UR

UL

UcUH

Spenningstrekanten er lik impedanstrekanten:

ADMITTANS !



IR

IC

ILIH

Y = =

Strømtrekanten er lik admittanstrekanten:

IR

IC

ILIH

Y = =

Strømtrekanten er lik admittanstrekanten:

Y

𝑹

𝟏𝑿𝒄 −

𝟏𝑿𝑳

Inverse verdier, ledningsevner. For parallellkopling blir matematikken mye enklere ved bruk av de inverse verdiene av resistansen og reaktansen i formlene. De inverse størrelsene kalles

Suseptans, B = 1/X som den inverse av reaktans X. Måles i Siemens [S] eller Mho.

Admittans, Y =1/Z som den inverse av impedans Z. Måles i Siemens [S] eller Mho.

En positiv suseptans er kapasitiv og en negativ suseptans er induktiv (!).

Admittansen, parallellkoplingen av konduktansen G = 1/R og suseptansen B=1/X blir Y=G+jB

Alle målt i Siemens [S].

Y er admittansen (tilsvarer impedans Z i seriekobling)

B er suseptansen (tilsvarer reaktans X i seriekobling)

G er konduktansen (tilsvarer resistans R i seriekobling)

B er suseptansen

Y er admittansen

G er konduktansen

Strømmen I går i serie igjennom kretsen, men spenningen fordeler seg:

Strømmen I deler seg, men spenningen er lik over hver komponent:



Repetisjon gir en veldig god lære- og hukommelseseffekt !

PENSUM Oversikt

PassiveKomponenterI AC-kretser

http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/passive-components.html




Kretser som dere skal beherske beregninger på.



































Spesielt disse må dere kunne ved en evt. eksamen i emne 4:

μ – prosessor

μ – prosessor

MikroprosessorEn mikroprosessor eller prosessor er en CPU som er bygd inn i en enkelt integrert krets.

Den utgjør den sentrale enheten i moderne datamaskiner (blant annet PC-er) og annet elektronisk utstyr. Den gjør det meste av utregninger og avansert databehandling.

Dataprogrammet har enkeltkommandoer som behandles en etter en i prosessorens programteller.

https://no.wikipedia.org/wiki/Prosessor

https://no.wikipedia.org/wiki/CPU

https://no.wikipedia.org/wiki/Integrert_krets

https://no.wikipedia.org/wiki/Datamaskin

https://no.wikipedia.org/wiki/Personlig_datamaskin

Mikroprosessor

Mikroprosessor

Mikroprosessor

Mikroprosessor - μ – prosessor

iNTEL i7-6700K

4GHz

MikroprosessorProsessoren styrer informasjonen både i dataprogrammet og informasjonen som skal databehandles.

Den styrer hvor informasjon skal hentes fra og sendes til innen prosessoren, og til og fra alle enhetene som er koblet til databussen.

https://no.wikipedia.org/wiki/Databuss

MikroprosessorVerdens første mikroprosessor var 4-bit-prosessoren Intel 4004, som ble lansert 15. november 1971. Det tok imidlertid flere år før det ble vanlig å bruke mikroprosessor som sentralenheten i datamaskiner. I stedet ble de i begynnelsen kun tatt i bruk i spesialutstyr som f.eks. avanserte måleinstrumenter, og i periferiutstyr til større datamaskiner, som skjerm-/tastaturterminaler.

https://no.wikipedia.org/wiki/15._november

https://no.wikipedia.org/wiki/1971

MikroprosessorMidt på 70-tallet kom imidlertid enkle hobby-datamaskiner og videospillkonsoller med 8-bits mikroprosessore, og siden gikk det slag i slag med hjemmedatamaskiner, PC-er og etter hvert tjenermaskiner.I dag finnes det 32 bits prosessorer Atom prosessor men ellers er det vanlig med 64 bits prosessorer som har en eller opp til 16 kjerner.

https://no.wikipedia.org/wiki/1970-tallet

https://no.wikipedia.org/wiki/Spillkonsoll

https://no.wikipedia.org/wiki/Server

https://no.wikipedia.org/wiki/Intel_Atom


MikroprosessorHastighet

Hvor raskt en prosessor arbeider, avhenger av klokkefrekvens, hvor mange bits som behandles av gangen, og hvor mange klokkesykluser hver instruksjon tar.

https://no.wikipedia.org/wiki/Klokkefrekvens

https://no.wikipedia.org/wiki/Bit

https://no.wikipedia.org/wiki/Maskinkode

MikroprosessorMikroprosessor i PCMikroprosessoren er den mest avanserte brikken i en moderne PC, med høyest tetthet av transistorer, og dermed også det største strømforbruket med påfølgende varmeutvikling.

Du finner vanligvis prosessoren under den største kjøleribben på hovedkortet. Ofte er kjøleribben supplert med en vifte.

https://no.wikipedia.org/wiki/Transistor

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Kj%C3%B8leribbe&action=edit&redlink=1

https://no.wikipedia.org/wiki/Hovedkort

https://no.wikipedia.org/wiki/Vifte

Mikro- kontroller

Side 124 - 130

MikroKONTROLLEREn mikrokontroller er en programmerbar prosessor som benyttes i elektroniske kontroll- og målesystemer. Foruten en 8-bits, 16-bits eller 32-bits prosessor, inneholder mikrokontrolleren en ROM eller flash-RAM med styringsprogram, samt en rekke andre periferienheter som for eksempel AD-omsetter, teller, UART og pulsbreddemodulator.

Side 124 - 130

https://no.wikipedia.org/wiki/Programmering


https://no.wikipedia.org/wiki/Bit

https://no.wikipedia.org/wiki/ROM

https://no.wikipedia.org/wiki/RAM

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=AD-omsetter&action=edit&redlink=1

https://no.wikipedia.org/wiki/Teller

https://no.wikipedia.org/wiki/UART

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Pulsbreddemodulator&action=edit&redlink=1

MikroKONTROLLERPå denne måten kan mikrokontrolleren effektivt brukes til å implementere digital styringslogikk, AD-omsetting, motorstyring og andre funksjoner som ellers måtte realiseres med et utall diskrete komponenter.

Side 124 - 130

MikroKONTROLLERMikrokontrolleren programmeres gjerne i Assembler eller C. Basic og Java blir også benyttet.

Det ferdige programmet overføres til mikrokontrollerens interne minne. C og Assembly er vanligst å bruke da disse språkene er laget for å prossesere hurtig.

Side 124 - 130

https://no.wikipedia.org/wiki/Assembler

https://no.wikipedia.org/wiki/C_(programmeringsspr%C3%A5k)

https://no.wikipedia.org/wiki/Basic

https://no.wikipedia.org/wiki/Java_(programmeringsspr%C3%A5k)

ARDUINO

MikroKONTROLLER

ARDUINO

https://www.arduino.cc/en/Main/Products

MikroKONTROLLERSide 124 - 130

Hva er hovedforskjellene mellom en mikroprosessor og en mikrokontroller ?

MikroKONTROLLERSide 124 - 130

MikroKONTROLLER, PIC16C73Side 126

Multipleksing

MultipleksingFra Wikipedia, den frie encyklopedi

Innenfor telekommunikasjon, er multipleksing det å kombinere to eller flere informasjonskanaler i en felles transmisjonsmedium ved å bruke maskinvare kalt en multiplekser (eller MUX).

Det motsatte av dette er kjent som demultipleksing eller invertert multipleksing.

https://no.wikipedia.org/wiki/Telekommunikasjon

https://no.wikipedia.org/wiki/Transmisjon_(telekommunikasjon)

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Multiplekser&action=edit&redlink=1

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Demultipleksing&action=edit&redlink=1

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Invertert_multipleksing&action=edit&redlink=1


George O. Squier (1863–1934) oppfant prinsippet i 1910 ved å bruke en bærefrekvens til å kombinere flere telefonsignaler i én telefonlinje.

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=George_O._Squier&action=edit&redlink=1






https://no.wikipedia.org/wiki/B%C3%A6refrekvens

https://no.wikipedia.org/wiki/Telefon


I elektronisk kommunikasjon, er de to basisformene av multipleksing tidsdelt multipleksing (TDM)) og frekvensdelt multipleksing (FDM).

Innenfor optisk kommunikasjon kalles analog FDM bølgelengdemultipleksing, ofte omtalt med den engelske betegnelsen wavelength division multiplexing (WDM).

https://no.wikipedia.org/wiki/Kommunikasjon

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Tidsdelt_multipleksing&action=edit&redlink=1

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Tidsdelt_multipleksing&action=edit&redlink=1

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Frekvensdelt_multipleksing&action=edit&redlink=1

https://no.wikipedia.org/wiki/Optikk

https://no.wikipedia.org/wiki/Analog_informasjon

https://no.wikipedia.org/wiki/B%C3%B8lgelengdemultipleksing

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Wavelength_division_multiplexing&action=edit&redlink=1






Innenfor koding av videosignaler er multipleksing prosessen med å kombinere flere lyd- og/eller bildestrømmer i en signalstrøm.

Det motsatte av dette, å dele strømmene inn i sine opprinnelige separate signalstrømmer, er kalt demultipleksing.

https://no.wikipedia.org/wiki/Video

https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Demultipleksing&action=edit&redlink=1

ØVINGS-OPPGAVE !

Passive filterPassive filter

Hva slags passivt filter er dette ?

XC =


XC =


XC =

Blokkdiagramsymbol

Hva slags filter er dette blokkdiagramsymbol for ?

Blokkdiagramsymbol


XC =


XC =


XC =


Huskeregel, H= høypass:

H

XC =

Blokkdiagramsymbol


Blokkdiagramsymbol

Blokkdiagramsymbol


BP-filterBåndpassfilter

Blokkdiagramsymbol

Båndpassfilter sperrer høye og lave frekvenser, men slipper igjennom de i midten.

Båndpassfilter sperrer høye og lave frekvenser, men slipper igjennom de i midten.

XC =

XL = 2πfL

Blokkdiagramsymbol


BS-filterBåndstoppfilter

Blokkdiagramsymbol

Båndstoppfilter sperrer frekvensene i midten, men slipper igjennom de lave og høye frekvensene.

Båndstoppfilter sperrer frekvensene i midten, men slipper igjennom de lave og høye frekvensene.

XC =

XL = 2πfL

Løsningsforslag til oppgavene fra WEB4:

Hjemme- leksa !

LØSNINGSFORSLAG AV INNLEVERINGEN TIL I DAG !

Øvingsoppgave til onsdag 01.02.2017Oppgaver fra undervisning: WEB 4 – 25.01-2017

Parallell RLC - ADMITTANSPassive filter: LP, HP, BP og grensefrekvens.

FAGSKOLEN TELEMARK

Faglærer elektro: Sven Åge [email protected]

RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 68µF, resistans på 470Ω og en spole på 50 mH. Vi kobler til en spenning på 230V / 50Hz. a) Beregn den totale impedansen i kretsen. b) Hvor stor er faseforskyvningsvinkelen, ϕ? c) Hvor stor strøm vil det gå i hver av greinene? d) Hvor stor strøm trekkes det i tilførselslederne?

Finn øvre grensefrekvens for dette lavpassfilteret:

Finn nedre grensefrekvens for dette høypassfilteret:

Filter LP !

LØSNING AV FILTER OPPGAVER !


fø =

Grensefrekvens / knekkfrekvens / øvre grensefrekvens for LP-filter:

fø =


fø =


fø = fø =


fø = fø =

fø = 49,8 Hz

Filter HP !

LØSNING AV FILTER OPPGAVER !



fn =

fn =



fn =


fn =


fn = fn =


fn = fn =

fn = 49,8 Hz

Parallell RLC!

LØSNING AV RLC OPPGAVEN !


ZIMPEDANS


RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 68µF, resistans på 470Ω og en spole på 50 mH. Vi kobler til en spenning på 230V / 50Hz.


L = 50 mH

C = 68µFR = 470Ω

f = 230V / 50Hz


L = 50 mH

C = 68µFR = 470Ω

f = 230V / 50Hz

a) Beregn den totale impedansen i kretsen.



Først finner vi reaktansene:




XL = 2πf · L Først finner vi reaktansene:


XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH =



XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω



XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω



XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω


XC =


XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω


XC = =


XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω


XC = = =


XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω


XC = = = 46,81Ω


XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω


XC = = = 46,81Ω


XL = 2πf · L = 2π · 50Hz · 50 mH = 15,70Ω


XC = = = 46,81Ω

Nå kan vi finne admittansen Y

Y =

Admittans er den inverse størrelsen til impedans.Admittans kan kalles vekselstrøms-ledningsevne.Admittans har betegnelsen Y og måles i Siemens [S].


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =

Y = =


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =

Y = =


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =

Nå kan vi finne impedansen Z !

Y =


Y =


Z = Impedans:Admittans:


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =

Z =


XL = 15,70Ω


XC = 46,81Ω

Y = =

Z = = =


ϕ

fASEFORSkYVNINGSVINKEL ϕ

ϕalt 632: ɸ


Rettvinklet trekant:

𝟏𝒁

𝟏𝑹

𝜱

Y er admittansen (tilsvarer impedans Z i seriekobling) B er suseptansen

(tilsvarer reaktans X i seriekobling)


RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 68µF, resistans på 470Ω og en spole på 50 mH. Vi kobler til en spenning på 230V / 50Hz..

b) Hvor stor er faseforskyvningsvinkelen, ϕ?

Cos ϕ =



Cos ϕ = = ≈



Cos ϕ = = ≈ 0,0502



Cos ϕ = = ≈ 0,0502 ϕ = 87,12

IR IC IL

IR IC IL



c) Hvor stor strøm vil det gå i hver av greinene?

XL = 15,71Ω

XC = 46,81Ω

R = 470Ω


c) Hvor stor strøm vil det gå i hver av greinene?

Tips:Nå kan du bruke Ohms lov !

RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 150µF, resistans på 70Ω og en spole på 150 mH. Vi kobler til en spenning på 110V / 60Hz.c) Hvor stor strøm vil det gå i hver av greinene?

IR = =

Ic = =

IL = =


IR = = =

Ic = = =

IL = = =


IR = = = 0,49A

Ic = = =

IL = = =


IR = = = 0,49A

Ic = = = 4,91A

IL = = =


IR = = = 0,49A

Ic = = = 4,91A

IL = = = 14,64A


IR = = = 0,49A

Ic = = = 4,91A

IL = = = 14,64A

IH

IH


Tips:Nå kan du bruke Ohms lov !


IH = =


IH = = =


IH = = = 9,74A


IR = = = 0,49A

Ic = = = 4,91A

IL = = = 14,64A

IH = = = 4,56A

Åpne Multisim og tegne og simulere kretsen !

Simulering av RLC i Multisim

Parallell RLC!

LØSNING AV RLC OPPGAVEN MED KOMPLEKSE TALL!

j =

j =


LØSNING AV RLC OPPGAVEN MED KOMPLEKSE TALL!

WEB 4

Parallell RLC!

LØSNING AV RLC OPPGAVE !

RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 150µF, resistans på 70Ω og en spole på 150 mH. Vi kobler til en spenning på 110V / 60Hz. a) Beregn den totale impedansen i kretsen. b) Hvor stor er faseforskyvningsvinkelen, ϕ? c) Hvor stor strøm vil det gå i hver av greinene? d) Hvor stor effekt omsettes det i henholdsvis spolen og kondensatoren? e) Hvor stor strøm trekkes det i tilførselslederne? f) Beregn aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt i kretsen?

RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 150µF, resistans på 70Ω og en spole på 150 mH. Vi kobler til en spenning på 110V / 60Hz. a) Beregn den totale impedansen i kretsen. b) Hvor stor er faseforskyvningsvinkelen, ϕ? c) Hvor stor strøm hvil det gå i hver av greinene? d) Hvor stor effekt omsettes det i henholdsvis spolen og kondensatoren? e) Hvor stor strøm trekkes det i tilførselslederne? f) Beregn aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt i kretsen?

Repetisjon !

Repetisjon: .

Reaktans induktiv :

Den elektriske motstanden i spoler er frekvensavhengig.

XL = 2πfL

Repetisjon: .

Reaktans kapasitiv:

Den elektriske motstanden i kondensatorer er frekvensavhengig.

XC =

Side 150

RLC Serie-krets:

Z = ZR + ZL + ZcZ = R + jωL +

a2 + b2 = c2

REPETISJON SERIEKRETSER:

Vektordiagram:

Impedanstrekant:

Vi har gjennomgått hvordan beregninger gjøres på slike seriekretser:

Reaktans induktivReaktans kapasitivTotal reaktans i kretsenTotal impedans i kretsenStrømstyrken igjennom kretsenReaktive spenningerFaseforskyvningsvinkel Φ Aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt

RLC Parallellkrets

Strømmen I går i serie igjennom kretsen, men spenningen fordeler seg:

Strømmen I deler seg, men spenningen er lik over hver komponent:

Admittans

!

Y = Admittans er den inverse størrelsen til impedans.

Admittans kan kalles vekselstrøms-ledningsevne.Admittans har betegnelsen Y og måles i Siemens [S].

Parallell-kretser

Side 150

Side 150

Side 150

RLC Parallell-krets:

Parallellkretser, løsning med komplekse tall:










Side 150Den inverse verdien av impedans Z kalles for admittans og gis symbolet Y. Denne er sammensatt av to størrelser slik:

http://www.wikiwand.com/no/Admittans

Y =


Z = Impedans:Admittans:

Sinus, cosinus og tangens :











𝟏𝒁

𝟏𝑹

𝜱


𝟏𝒁

𝟏𝑹

𝜱

Y er admittansen (tilsvarer impedans Z i seriekobling) B er suseptansen

(tilsvarer reaktans X i seriekobling)


RLC - PARALLELLKOBLINGVi har en parallellkobling bestående av en kondensator på 150µF, resistans på 70Ω og en spole på 150 mH. Vi kobler til en spenning på 110V / 60Hz. a) Beregn den totale impedansen i kretsen. b) Hvor stor er faseforskyvningsvinkelen, ϕ? c) Hvor stor strøm hvil det gå i hver av greinene? d) Hvor stor effekt omsettes det i henholdsvis spolen og kondensatoren? e) Hvor stor strøm trekkes det i tilførselslederne? f) Beregn aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt i kretsen?

R : Resistans

L : Spole

C : Kondensator

Bipolar:

OPPSUMMERING:

alt

For å bruke disse må man ha numerisk tastatur og NumLock må være på.Hold alt inne (ikke alt Gr) mens du taster nummeret for tegnet, bruk tallet helt til høyre.

Disse gjelder for fonten Arial.

ɸ: 632ρ: 961θ: 952μ: 965

ɸρθ

Education

2017.02.01 ac-web5-byau15-18 v22