if1330 ell ra l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
IF1330 Ellära PowerPoint Presentation
Download Presentation
IF1330 Ellära

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 65

IF1330 Ellära - PowerPoint PPT Presentation


  • 204 Views
  • Uploaded on

IF1330 Ellära. Strömkretslära Mätinstrument Batterier. F/Ö1. F/Ö2. F/Ö3. Likströmsnät Tvåpolsatsen. F/Ö4. F/Ö5. KK1 LAB1. Mätning av U och I. Magnetkrets Kondensator Transienter. F/Ö7. F/Ö6. Tvåpol mät och sim. KK2 LAB2. Växelström Effekt. F/Ö8. F/Ö9. KK3 LAB3.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'IF1330 Ellära' - urban


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
if1330 ell ra
IF1330 Ellära

Strömkretslära Mätinstrument Batterier

F/Ö1

F/Ö2

F/Ö3

Likströmsnät Tvåpolsatsen

F/Ö4

F/Ö5

KK1 LAB1

Mätning av U och I

Magnetkrets Kondensator Transienter

F/Ö7

F/Ö6

Tvåpol mät och sim

KK2 LAB2

Växelström Effekt

F/Ö8

F/Ö9

KK3 LAB3

Oscilloskopet

Växelströmskretsar j-räkning

F/Ö11

F/Ö10

F/Ö12

Enkla filter

F/Ö13

F/Ö14

Filter resonanskrets

KK4 LAB4

TrafoÖmsinduktans

F/Ö15

tentamen

Föreläsningar och övningar bygger på varandra! Ta alltid igen det Du missat!

Läs på i förväg – delta i undervisningen – arbeta igenom materialet efteråt!

William Sandqvist william@kth.se

en verklig signal
En verklig signal …

Verkliga signaler är svårtolkade. De är ofta störda av brus och brum.

Brum är vårt 50 Hz nät som inducerats in i signalledningarna.

Brus är slumpmässiga störningar från förstärkare (eller t.o.m. resistorer).

William Sandqvist william@kth.se

kanske liksp nning

Ett LP-filter (=LågPass) filtrerar bort störningarna och lyfter fram signalen

Kanske likspänning …

Kanske är signal-en en långsamt ökande likspän-ning från tex. en temperaturgivare?

I så fall kan stör-ningarna bestå av 50 Hz brum och högfrekvent brus.

William Sandqvist william@kth.se

kanske sinuston

Ett BP-filter (BandPass) blocker-ar driften och filtrer-ar bort bruset.

Kanske sinuston …

Kanske är signal-en en sinuston?

I så fall kan stör-ningarna bestå av att likspännings-nivån långsamt ändrar sig, drift, och att brus till-kommit.

William Sandqvist william@kth.se

kanske snabba variationer

Ett HP-filter (HögPass) filtrerar bort störningarna och lyfter fram signalen.

Kanske snabba variationer …

Kanske är signal-en de snabba variationerna?

I så fall kan stör-ningarna bestå av att likspännings-nivån långsamt ändrar sig, drift, och att brum till-kommit.

William Sandqvist william@kth.se

filter
Filter

Med RL och C kan man bygga effektiva filter.

Induktanser är mer komplicerade att tillverka än kondensatorer och resistorer, därför används oftast bara kombinationen R och C.

Snabba datorer kan filtrera signaler digitalt. Att beräkna en signals löpande medelvärde kan tex. motsvara LP-filtrering. Numera dominerar den digitala filtrertekniken över den analoga.

Enkla RC-filter ingår naturligt i de flesta mätinstrument, eller t.o.m. uppkommer av ”sig självt” när man kopplar samman utrustningar.

Detta är anledningen till att man måste känna till och kunna räkna på enkla RC-länkar, trots att de som filter betraktat är mycket ofullständiga.

William Sandqvist william@kth.se

lp hp bp bs
LP HP BP BS

BP eller BS filtren kan ses som olika kombinationer av LP och HP filter.

William Sandqvist william@kth.se

sp nningsdelarens verf ringsfunktion
Spänningsdelarens överföringsfunktion

Enkla filter är ofta utformade som spänningsdelare. Ett filters över-föringsfunktion, H() eller H(f), är kvoten mellan utspänning och inspänning. Den kvoten får man direkt från spänningsdelningsformeln!

William Sandqvist william@kth.se

rc lp filtret visare
RC LP-filtret, visare

Visardiagram: R och C har strömmen I gemensamt. Spänningen över resistorn och spänningen över kondensatorn blir därför vinkelräta.Pythagoras sats kan användas:

William Sandqvist william@kth.se

rc lp filtret j
RC LP-filtret, j

William Sandqvist william@kth.se

rc lp filtret h
RC LP-filtret, H()

Vid den vinkelfrekvens då RC = 1 , blir nämnarens realdel och imagi-närdel lika. Detta är filtrets gränsfrekvens.

William Sandqvist william@kth.se

lp beloppsfunktionen
LP-Beloppsfunktionen

R = 1 k

C = 1 F

William Sandqvist william@kth.se

lp fasfunktionen
LP-Fasfunktionen

William Sandqvist william@kth.se

grafik med mathematica
Grafik med Mathematica

Mathematica har kommandon för komplexa tals belopp (abs[]) och argument (arg[ ], i radianer).

<<Graphicsr=1*10^3;c=1*10^-6;w=2*Pi*f;u2u1[f_]=1/(1+I*w*r*c);LogLinearPlot[Abs[u2u1[f]],{f,1,10000},PlotRange->All,PlotPoints->100]; LogLinearPlot[Arg[u2u1[f]],{f,1,10000},PlotRange->All,PlotPoints->100];

Tryck SHIFT + ENTER för att utföra beräkningen.

Beloppskurvan

Faskurvan [rad]

William Sandqvist william@kth.se

rc tv sidor av samma mynt
RC Två sidor av samma mynt

Låg gränsfrekvens Gundertrycker störningar bra, men det innebär en lång tidkonstant  som gör att det tar lång tid innan UUt når slutvärdet och kan avläsas.

William Sandqvist william@kth.se

rc hp filtret j
RC HP-filtret, j

William Sandqvist william@kth.se

rc hp filtret h
RC HP-filtret, H()

Vid den vinkelfrekvens då RC = 1 , blir nämnarens realdel och imagi-närdel lika. Detta är filtrets gränsfrekvens.

William Sandqvist william@kth.se

hp beloppsfunktionen
HP-Beloppsfunktionen

R = 1 k

C = 1 F

William Sandqvist william@kth.se

hp fasfunktionen
HP-Fasfunktionen

William Sandqvist william@kth.se

16 4 wienbryggan
16.4 Wienbryggan

Undersöktes av Max Wien 1891

För en viss frekvens är U1 och U2 i fas. Vilken?

William Sandqvist william@kth.se

wienbryggan

= 0

Wienbryggan

U1 och U2 är i fas om överföringsfunktionens imaginärdel är 0!

William Sandqvist william@kth.se

wienbryggan26
Wienbryggan

William Sandqvist william@kth.se

wienbryggan27
Wienbryggan

Beloppskurva

Faskurva

Wienbryggan är ett bandpassfilter.

William Sandqvist william@kth.se

william hewletts examensarbete
William Hewletts examensarbete

Masteruppsats 1930. Wienbrygga med glödlampa!

William Sandqvist william@kth.se

william hewletts examensarbete29
William Hewletts examensarbete

Hewlett konstruerade en tongenerator. Wienbryggan dämpar signalen till 1/3 så han behövde en stabil förstärkare med exakt tre gångers förstärkning.

Glödlampan stabili-serar signalen. Om amplituden blir för stor värms glöd-lampan upp och då dämpas signalen i spänningsdelaren på förstärkarens ingång.

William Sandqvist william@kth.se

the palo alto garage the birthplace of silicon valley
The Palo Alto garagethe birthplace of Silicon Valley

Vilket världsföretag kommer Du att grunda med ditt exjobb?

William Sandqvist william@kth.se

slide32
DMM

Fluke 45

Likspänningsmätning.

LP-filter

UDC Likkomponent medelvärde

Växelspänningsmätning.

HP-filter

UACVäxelkomponenteffektivvärde

Sant effektivvärde Samtidigt!

William Sandqvist william@kth.se

decibel
Decibel

Ursprungligen ett mått på ljudintensitet, men ofta använt som ett logaritmiskt mått på spänningsförhållanden vid förstärkning eller dämpning.

William Sandqvist william@kth.se

exempel decibel
Exempel. Decibel.

Omvandla från [ggr]  [dB] :

2 ggr  2010log2 = 6 dB ( fördubbling )

5 ggr  2010log5 = 14 dB

10 ggr  2010log10 = 20 dB (25 = 10 ggr 6+14=20 dB)

0,1 ggr  2010log0,1 = -20 dB

William Sandqvist william@kth.se

exempel decibel36
Exempel. Decibel.

Omvandla från [dB]  [ggr] :

William Sandqvist william@kth.se

db med fluke 45
( dB med Fluke 45 )

Man kan ställa in vid vilket värde R som U utvecklar effekten i – men det struntar man ofta i …

William Sandqvist william@kth.se

bode diagram
Bode-diagram

Hendrik Wade Bode

log U2/U1 [dB]

Bode-diagrammet är det vanligaste sättet att grafiskt beskriva filter eller förstärkare.

log  [rad/s]

log [rad/s]

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskopets wave generator
Oscilloskopets Wave-generator

WaveformSineSquareRampPulseDCNoise

Output Load High-Z 50 

Frequency Amplitude Offset

Man kan använda oscilloskopets inbyggda Wave-generator!

BNC-kontakt

William Sandqvist william@kth.se

wave gen eller pm3159
Wave-Gen eller PM3159

Välj själv!

PM3159

Nackdel:Alla oscilloskopets funktioner använder samma Entry-ratt! Lite som ett kombinationsverktyg.

Wave-Gen

Fördel: Man kan välja Trigger Menu, Source, WaveGen så har man alltid stabil triggning på signaler som använder Wave-generator-signalerna!

William Sandqvist william@kth.se

slide43

Mätning av fas

t

Oscilloskopet mäter fas som tids-fördröjning. En positiv tidsfördröjning ses som en positiv fasvinkel.

2

I elläran ser vi en positiv tids-fördröjning som att signalen ”släpar efter” och har en negativ fasvinkel.

1

Bytfrån Phase(12) till Phase(21) !

2

 Ställ in …

Meas, Phase, Settings, Source1 2, Source2 1,

så blir det rätt!

William Sandqvist william@kth.se

slide44

Mätning av överföringsfunktion

DSO2014B

PM5139

ger vinkeln det rätta tecknet!

William Sandqvist william@kth.se

slide45

Mätning av impedans Z 45

PM5139

DSO2014B

+

U

-

mätmotstånd 10 

 Mätning av Z när fasvinkelns belopp är 45 ger speciellt enkla uttryck för att beräkna r och L.

 = Phase( 2→1 )

William Sandqvist william@kth.se

slide46

Noggrann mätning DMM

Medan oscilloskopet är till för översiktliga mätningar, har en DMM som Fluke 45 betydligt högre mätnoggrannhet. Dessutom har en DMM inte gemensam jord med signalgeneratorn, så man kan därför välja mätkopplingen friare.

 Mätning av Z (U, I) vid två olika frekvenser ( f ) kan ge L med en högre noggrannhet än oscilloskop-mätningen.

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskopkabeln 16 5
Oscilloskopkabeln (16.5)

Vanlig skärmkabel

Mätobjektet har den inre resistansen RI = 10 k. Oscilloskopkabeln har kapacitansen CK = 60 pF. Oscilloskopet har in-impedansen 1 M||40 pF ( RM och CM ).

Hur stort blir felet när den uppmätta signalen har frekvensen 100 KHz? ( Oscilloskopet uppges ha bandbredden 100 MHz. )

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskopkabeln 16 549
Oscilloskopkabeln (16.5)

Signalkällan tillsammans med kabeln och oscilloskopets impedans bildar ett lågpassfilter. Kretsen kan förenklas genom att CK slås ihop med CM. CM+K = 40 + 60 =100 pF. RI = 10 k. RM = 1 M.

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskopkabeln 16 550
Oscilloskopkabeln (16.5)

Falsk marknadsföring? På oscilloskopet står det stämplat BW 100 MHz! Men felet är större än 15% redan vid 100 kHz?

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskop proben 16 6
Oscilloskop-proben (16.6)

Signalkällans inre resistans bildar alltid ett lågpassfilter med mätkabeln.Lösningen ”kort kabel” är inte alltid använd-bar eller praktisk!

 I stället kan man skaffa sig en speciell kabel, en dämp-prob.

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskop proben 16 652
Oscilloskop-proben (16.6)

Siffervärden:

C2 = CK + CM = 60 + 40 = 100 pF

R2 = RM = 1 M

Kan man välja R1 och C1 så att U2 och U1 är i fas? Det är viktigt att oscilloskop-et gör en fasriktig avbildning av U1 ?

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskop proben 16 653
Oscilloskop-proben (16.6)

Z1

Z2

Impedanserna Z1 och Z2.

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskop proben 16 654
Oscilloskop-proben (16.6)

U2 och U1 ska vara i fas för alla frekvenser. Det innebär att uttrycket måste vara oberoende av ”j”.

Om R1C1 = R2C2 ( = RC ) så kan alla ”j” brytas ut och förkortas bort!

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskop proben 16 655
Oscilloskop-proben (16.6)

Det är bekvämt för användaren om dämp-proben dämpar 10 ggr.

R1 och C1 monteras i mätspetsen. C1 kan ”trimmas” att passa olika oscilloskop och olika kabellängder.

William Sandqvist william@kth.se

kalibrering av oscilloskop prob
Kalibrering av oscilloskop-prob

Channel-1 (yellow) = Over compensated

Channel-2 (green) = Under compensated

Proper Compensation

Oscilloskop har i allmänhet ett uttag för en kalibreringssignal, en fyrkantvåg (Demo2 kontakten när inte träningssignalerna är på).

Kalibreringssignalen kan användas för att kontrollera om en prob är rätt justerad.

Probens kapacitans kan ”trimmas” genom att man ”vrider”på en skruv på probskaftet.

William Sandqvist william@kth.se

probens impedans
Probens impedans?

Hur går strömmen mellan resistorerna och kondensatorerna? Det kan inte gå någon sådan ström! Vi vet att U1 och U2 är i fas, en ström mellan kondensatorerna och resistorerna skulle leda till att U2 fasvrids.

Probens kapacitans och resistans kan därför beräknas utan att ta med anslutningen mellan R och C (mycket enklare beräkning).

William Sandqvist william@kth.se

m tning med d mp proben
Mätning med dämp-proben

Mätobjektet belastas nu med en 10 pF kapacitans i stället för som tidigare med 100 pF.

10 ggr högre mätfrekvens kan nu återges. Dämpningen av signalen 10 ggr kan kompenseras med att man väljer 10 ggr högre förstärkning – utom på oscilloskopets känsligaste mätområde, då finns ju inget ”ändå känsligare” område att ta till!

Ställ alltid in probens dämpningsfaktor på oscilloskopet så att dina mätvärden blir korrekta!

William Sandqvist william@kth.se

aktiv prob
Aktiv prob

En aktiv prob innehåller en miniatyrförstärkare som byggts in i prob-spetsen.

Med en sådan har man möjlighet att utnyttja oscilloskopets bandbredd ”fullt ut” utan att behöva ”offra” oscilloskopets känsligaste område.

William Sandqvist william@kth.se

m tning av oscilloskopets stigtid
( Mätning av oscilloskopets stigtid )

RiseTime

Ställ in oscilloskopet på det snabbaste svepet och studera en fyrkantvåg med hög frekvens från en signalgenerator ( signalgeneratorn måste ha bättre stigtid än oscillskopet ). Stigtiden definieras som tiden mellan 10% - 90% av pulsamplituden. Speciell mätfunktion RiseTime finns för detta.

William Sandqvist william@kth.se

oscilloskopets bandbredd och stigtid
Oscilloskopets bandbredd och stigtid

Ett DC-kopplat Oscilloskop är ett  LP-filter med en övre gränsfrekvens.

 Lågpassfiltret har en ”tillslagstransient”.

William Sandqvist william@kth.se

tv sidor av samma mynt
Två sidor av samma mynt

Ett oscilloskops stigtid och bandbredd hör ihop som sidorna på ett mynt. Produkten av stigtid och bandbredd är = 0,35 Varför blir det så?

William Sandqvist william@kth.se

stigtid och bandbredd
Stigtid och bandbredd

William Sandqvist william@kth.se