New HMY203 2015f lecture1 SUMMER · 2016. 6. 3. · E r y r > r r x | > s

Εισαγωγή στο Εργαστήριο

ΗΜΥΗΜΥ203203Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Εισαγωγή στο Εργαστήριο (Εργαστηριακός Εξοπλισμός, Διαιρέτης Τάσης και Ρεύματος)

Πανεπιστήμιο ΚύπρουΤμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Διδάσκων: Δρ. Γιώργος Ζάγγουλος

Ατζέντα1. Η ασφάλειά μας πάνω απ’ όλα2. Συζήτηση συμβολαίου3. Εισαγωγή στον Εργαστηριακό Εξοπλισμό4. Μονάδες Μέτρησης και Τάξη Μεγέθους

Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 2

4. Μονάδες Μέτρησης και Τάξη Μεγέθους5. Ηλεκτρικά στοιχεία R, L και C6. Εργαστήριο 17. Εργαστήριο 2

Η ασφάλειά μας πάνω απ’ όλαΗ ασφάλεια βρίσκεται σε ένα κύκλωμα για να διακόπτει τη ροή ηλεκτρονίων όταν ο αριθμός τους ξεπεράσει μια επιθυμητή τιμή! Στην ουσία, το εσωτερικό μέρος της ασφάλειας θα υπερθερμανθεί με αποτέλεσμα να καταστραφεί (λιώσει) ανοίγοντας έτσι το κύκλωμα.


Η τιμή της ασφάλειας πρέπει να είναι όσο το δυνατό πιο κοντά στην τιμή του ρεύματος που χρειάζεται για να λειτουργήσει το κύκλωμα/συσκευή. Ι = P/V

Η ασφάλειά μας πάνω απ’ όλαMain Circuit Breaker, Residual Current Device και RCBO


Η ασφάλειά μας πάνω απ’ όλα• Γείωση Ηλεκτρικής Εγκατάστασης και συσκευών• Πολύπριζα

• Προστασία από κεραυνό• Προστασία από κεραυνό• Μπαλαντέζες


Η ασφάλειά μας πάνω απ’ όλα• Χαλαρές επαφές• Φθαρμένα καλώδια• Εξοπλισμός Ηλεκτρολόγου• Φορτιστές μπαταριών• Προστασία από λάθη άλλων • Προστασία από λάθη άλλων ανθρώπων

Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 6Ποτέ !!!

Όταν κάτι πάει λάθος…


1. Συζήτηση συμβολαίουΏρες Διαλέξεων: Δευτέρα και Πέμπτη 09:30-11:00, ΛΑ130Ώρες Εργαστηρίων: Δευτέρα και Πέμπτη 11:30-15:00, ΛΑ132

Διδάσκων: Δρ. Γεώργιος ΖάγγουλοςΏρες Γραφείου: Με ραντεβού (Δευτέρα, Τετάρτη και Πέμπτη)Email: [email protected],

Ιούνιος 16 Γ.Ζ. - 8

Email: [email protected], Τηλέφωνο Εργαστηρίου: 22892219Youtube tutorials: ece labs ucy

Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Στόχοι ΗΜΥ203Το ΗΜΥ203 έχει ως κύριο στόχο την εμπέδωση της ύλης που έχει διδαχθεί στο μάθημα ΗΜΥ102 του 2ου εξαμήνου. Για την επίτευξή του πιο πάνω στόχου, τα θεωρήματα και οι μέθοδοι που διδάχθηκαν στο ΗΜΥ102 μπαίνουν σε εφαρμογή στο ΗΜΥ 203 μέσω 9 εργαστηριακών εργασιών. Επιπλέον, στόχοι του μαθήματος είναι οι φοιτητές: Να εξοικειωθούν με τη χρήση των βασικών οργάνων του εργαστηρίου, όπως ο παλμογράφος, το πολύμετρο και η γεννήτρια συναρτήσεων. Να εμπεδώσουν τον τρόπο μετρήσεως σημάτων σε ένα κύκλωμα και την εφαρμογή των


Να εμπεδώσουν τον τρόπο μετρήσεως σημάτων σε ένα κύκλωμα και την εφαρμογή των βασικών θεωρημάτων, όπως π.χ. νόμοι του Kirchoff, θεώρημα Thevenin, θεώρημα της επαλληλίας κλπ. Να γνωρίσουν στην πράξη τις πηγές σφαλμάτων σε μετρήσεις και να κατανοήσουν τη διαφορά μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών τιμών. Να εφαρμόσουν τη θεωρία των εναλλασσόμενων κυκλωμάτων σε πρακτικά κυκλώματα. Να εξοικειωθούν με το λογισμικό PSPICE το οποίο υποστηρίζει τον σχεδιασμό και προσομοίωση κυκλωμάτων σε ηλεκτρονικό υπολογιστή.


Περιεχόμενο ΜαθήματοςΤα 9 εργαστηριακά πειράματα περιλαμβάνουν βασικά κυκλώματα (κυρίως με στοιχεία R, L και C) και μετρήσεις με τη χρήση των βασικών οργάνων (κυρίως ψηφιακό πολύμετρο και παλμογράφο). Επιπρόσθετα στο μάθημα δίνεται ιδιαίτερη σημασία στην κατανόηση του τρόπου μετρήσεως σημάτων σε ένα κύκλωμα (με πηγές DC και AC), κατανόηση των πηγών σφαλμάτων σε μετρήσεις καθώς και της διαφοράς μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών τιμών. Τέλος, γίνεται εφαρμογή των βασικών θεωρημάτων για ηλεκτρικά


τιμών. Τέλος, γίνεται εφαρμογή των βασικών θεωρημάτων για ηλεκτρικά κυκλώματα (που διδαχθήκατε στο ΗΜΥ102).Η εξοικείωση σας με το λογισμικό PSPICE αποτελεί ένα από τους στόχους αυτού του μαθήματος. Το πρόγραμμα αυτό θα χρησιμοποιηθεί για να εξοικειωθείτε με το σχεδιασμό και προσομοίωση διαφόρων ηλεκτρικών κυκλωμάτων που θα υλοποιήσετε μέσα από τις 9 εργαστηριακές ασκήσεις (πειράματα).


ΧρονοδιάγραμμαΕβδομάδα &Ημερομηνία

Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις και Υποχρεώσεις ανά Εβδομάδα

06/06/1609/06/16

Δ1: Παρουσίαση Συμβολαίου ΗΜΥ203 και Εργαστηρίων 1-2Ε1: Εξοικείωση με τον Εργαστηριακό Εξοπλισμό [1]Δ2: Παρουσίαση Εργαστηριακής Άσκησης 3Ε2: Εισαγωγή στις Μετρήσεις Σημάτων και Επίδραση Οργάνου στις Μετρήσεις [2]

13/06/1616/06/16

Δ3: Παρουσίαση Εργαστηριακής Άσκησης 4Ε3: Ορθότητα, Ακρίβεια και σωστός αριθμός δεκαδικών ψηφίων [3]Δ4: Παρουσίαση Εργαστηριακής Άσκησης 5


16/06/16 Δ4: Παρουσίαση Εργαστηριακής Άσκησης 5Ε4: Παράλληλες Αντιστάσεις και Διαίρεση τάσης και ρεύματος [4]

20/06/1623/06/16

ΑργίαΔ5: Παρουσίαση Εργαστηριακής Άσκησης 6Ε5: Γραμμικότητα, Αναλογικότητα και Επαλληλία [5]

27/06/1630/06/16

Δ6: Επανάληψη Εργαστηρίων 1-6 - Επίλυση ΑσκήσεωνΕ6: Θεώρημα Thevenin [6]Δ7: Παρουσίαση Εργαστηριακής Άσκησης 7Ε7: Πρακτική Εξάσκηση Εργαστηρίων 1-6

Χρονοδιάγραμμαεβδομάδα &ημερομηνία

Διαλέξεις, εργαστηριακές ασκήσεις και υποχρεώσεις ανά εβδομάδα

04/07/1607/07/16

Δ8: Ενδιάμεση εξέτασηΕ8: Ενδιάμεση εξέτασηΔ9: Παρουσίαση εργαστηριακής άσκησης 8Ε9: Εκθετικά κύματα και σύνθετη αντίσταση [7]

11/07/16 Δ10: παρουσίαση εργαστηριακής άσκησης 9


11/07/1614/07/16

Δ10: παρουσίαση εργαστηριακής άσκησης 9Ε10: κυκλώματα rlc και σταθερή ημιτονοειδής κατάστασης [8]Δ11: επίλυση ασκήσεων - επανάληψη εργαστηρίων 7-9Ε11: διόρθωση συντελεστή ισχύος [9]

18/07/1621/07/16

Δ12: επίλυση ασκήσεων - επανάληψη εργαστηρίων 7-9Ε12: πρακτική εξάσκηση εργαστηρίων 1-6Δ13: τελική εξέταση, απαιτούνται οι υπογραφές όλων,Ε13: τελική εξέταση, διαφορετικά όπως θα οριστεί από την ΥΣΦΜ.

ΑξιολόγησηΕνδιάμεση Εξέταση (Εργ. 1-6) 50%Τελική Εξέταση (Εργ. 1-9) 50%Εργασίες Βελτίωσης Βαθμού*Δημιουργία εκπαιδευτικού βίντεο (5-12 λεπτά) 10%


Εργασίες Βελτίωσης Βαθμού*Δημιουργία εκπαιδευτικού βίντεο (5-12 λεπτά) 10%


* Απαιτείται τουλάχιστο 40% στις εξετάσεις για να προστεθεί ο βαθμός από το βίντεο

Προϋποθέσεις επιτυχίας στο μάθημα• Απαραίτητες προϋποθέσεις επιτυχίας στο μάθημα είναι: η ολοκλήρωση όλων των εργαστηριακών ασκήσεων και η εξασφάλιση συνολικού βαθμού ≥ 50% .• Οι αντίστοιχες μονάδες από την εργασία βελτίωσης βαθμού θα δίνονται ΜΟΝΟ σε φοιτητές που έχουν εξασφαλίσει συνολικά το 40% στο μάθημα χωρίς να υπολογίζεται η βαθμολογία από την εργασία βελτίωσης βαθμού. Φοιτητές που ενδιαφέρονται να κάνουν εργασία θα πρέπει να βαθμού. Φοιτητές που ενδιαφέρονται να κάνουν εργασία θα πρέπει να επιλέξουν θέμα και να το δηλώσουν στον διδάσκοντα για έγκριση μέχρι τις 30/06/2016. Η εργασία μπορεί να είναι ατομική ή ομαδική και πρέπει να ολοκληρωθεί και να παραδοθεί μέχρι τις 20/07/2016. ΔΕΝ θα δοθεί καμία παράταση!• Ο διδάσκων διατηρεί το δικαίωμα οριακής αύξησης της βαθμολογίας με βάση την ενεργό συμμετοχή στο μάθημα.

Ιούνιος 16 Γ.Ζ. - 14Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Διαχείριση ΧρόνουΚατά τη φοιτητική σας ζωή υπάρχει χρόνος για όλα…Ύπνος

….. αρκεί να τον κατανέμετε σωστά, ανάλογα βέβαια με τους στόχους και τις υποχρεώσεις σας.Ιούνιος 16 Γ.Ζ. - 15

Μελέτη Διασκέδαση


Κανόνες ΔεοντολογίαςΌλοι οι φοιτητές του Πανεπιστημίου Κύπρου οφείλουν να γνωρίζουν και τηρούν τους Νόμους, Κανονισμούς, Κανόνες και επίσημες οδηγίες και ανακοινώσεις που τους αφορούν. Μια σύντομη περίληψη υπάρχει στο Εγχειρίδιο του Εργαστηρίου.Για να επιτραπεί η είσοδος στο εργαστήριο πρέπει να Για να επιτραπεί η είσοδος στο εργαστήριο πρέπει να υπογραφεί η δήλωση κατανόησης των κανόνων δεοντολογίας και να παραδοθεί στον διδάσκοντα.


Πολιτική – Κανόνες ΜαθήματοςΕξοπλισμός Εργαστηρίου: Η κάθε ομάδα είναι υπεύθυνη για τον εξοπλισμό του εργαστηρίου. Οι φοιτητές που χρησιμοποιούν τον κάθε σταθμό είναι υπεύθυνοι για τον εξοπλισμό και τα υλικά. Αν οτιδήποτε χαθεί ή καταστραφεί λόγω αμέλειας, οι φοιτητές του σταθμού θα θεωρούνται υπεύθυνοι. Για να επιτραπεί η είσοδος στο εργαστήριο πρέπει να υπογραφεί η δήλωση χρέωσης εξοπλισμού και να παραδοθεί στον διδάσκοντα.


Ασφάλεια Εργαστηρίου: Η ασφάλεια σας βασίζεται κυρίως σε ΕΣΑΣ. Στο Εγχειρίδιο υπάρχουν οι κανόνες ασφαλείας. Για να επιτραπεί η είσοδος στο εργαστήριο πρέπει να υπογραφεί η δήλωση κατανόησης των κανόνων ασφαλείας και να παραδοθεί στον διδάσκοντα.

2. Εισαγωγή στο ΕργαστήριοΣτόχος του 1ου εργαστηρίου είναι να εφοδιάσει το φοιτητή με τις βασικές γνώσεις για τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται σε ένα εργαστήριο ηλεκτρονικών.

Ο βασικός εξοπλισμός αποτελείται από: τον παλμογράφο (oscilloscope), το πολύμετρο (multimeter), τη γεννήτρια συναρτήσεων (function το πολύμετρο (multimeter), τη γεννήτρια συναρτήσεων (function generator), το τροφοδοτικό συνεχούς τάσης και την εκπαιδευτική πλακέτα (breadboard) μαζί με τη βάση της.

Με την ολοκλήρωση του 1ου εργαστηρίου, ο φοιτητής/φοιτήτρια θα πρέπει να είναι σε θέση να μπορεί να ρυθμίζει κατάλληλα τα πιο πάνω όργανα και να μετρά το πλάτος και την συχνότητα διαφόρων σημάτων. Ο φοιτητής/φοιτήτρια θα πρέπει επίσης να μπορεί να διαβάζει την τιμή των αντιστάσεων και των πυκνωτών καθώς και να μετρά Ωμικές αντιστάσεις χρησιμοποιώντας το πολύμετρο.Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 18

Πολύμετρο

Το Πολύμετρο αποτελεί ένα συνδυασμό οργάνων κυρίως για μετρήσεις συνεχούς και εναλλασσόμενης (rms) τάσης και ρεύματος και Ωμικής αντίστασης.https://www.youtube.com/watch?v=uhMPPgcZ5twhttps://www.youtube.com/watch?v=ShwPDtPf94s


Παλμογράφος

Ο παλμογράφος είναι η συσκευή που μας επιτρέπει να βλέπουμε γραφικά τα σήματα εισόδου αλλά και κάποιες μαθηματικές πράξεις μεταξύ τους.https://www.youtube.com/watch?v=hhGezhP8_wchttps://www.youtube.com/watch?v=3ZtOiTgNJbw


Ρυθμίσεις Παλμογράφου


Οθόνη Παλμογράφου


Πηγή Συνεχούς Τάσης (Τροφοδοτικό)

Παρέχει 2 μεταβλητές εξόδους για τάσεις από -15V μέχρι +15V και μια ρυθμιζόμενη έξοδο για τάση από 2.8 μέχρι 5.5V. Οι δύο μεταβλητές έξοδοι παρέχουν προστασία στον χρήστη αλλά και στο κύκλωμα μέσω κυκλωματος ελέγχου του ρεύματος εξόδου. https://www.youtube.com/watch?v=3hJkz3gc7uI


Γεννήτρια Συναρτήσεων

Η έξοδος της (τύπου BNC) παρέχει όλα τα εναλλασσόμενα σήματα ελέγχου που χρειάζονται για τον έλεγχο/λειτουργία ενός κυκλώματος.https://www.youtube.com/watch?v=Tj8t9yjWFPshttps://www.youtube.com/watch?v=uKKnMDMeRwghttps://www.youtube.com/watch?v=_sX34Lgd-cQΙούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 24

Πλακέτα Κατασκευής Κυκλωμάτων


https://www.youtube.com/watch?v=nK8gkPaUeN4https://www.youtube.com/watch?v=eoMAiY2Tn6A

Είδη ΚαλωδίωνΚαλώδια BNC Καλώδια μπανάνα Συνδέσεις και μετατροπείς BNC – banana

Καλώδιο BNC - κροκοδειλάκι BNC Απλή Σύνδεση και τύπου ΤProbe Παλμογράφου


3. Μονάδες Μέτρησης και Τάξη ΜεγέθουςΤάση: V (V)Ρεύμα: I (A)Αντίσταση: R (Ω)Χωρητικότητα: C (F)

Tera (Τ) = 1012

Giga (G) = 109

Mega (M) = 106Χωρητικότητα: C (F)Επαγωγικότητα: L (H)1. Πώς μετράμε τα πιο πάνω χαρακτηριστικά;2. Ποια η διαφορά μεταξύ: Vp, Vp-p και Vrms;

kilo (k) = 103

milli (m) = 10-3

micro (μ) ή (u) = 10-6

nano (n) = 10-9

pico (p) = 10-12


4. Ηλεκτρικά στοιχεία R, L και CΧρωματικός Κώδικας Αντιστάσεων0 Μαυρο, 1 Καφέ, 2 Κόκκινο, 3 Πορτοκαλί, 4 Κίτρινο, 5 Πράσινο, 6 Μπλε, 7 Μωβ, 8 Γκρίζο, 9 Άσπρο Ανοχή: [5% Χρυσό, 10% Ασημί] = 1 0 0000 +/- 5%

= 100κΩ +/- 5%Κωδικοποίηση Τιμής Πυκνωτών και Πηνίων (3 ψηφία)1ο και 2ο Ψηφίο είναι αριθμοί ενώ το 3ο Ψηφίο είναι το πλήθος μηδενικών.Η κωδικοποιημένη τιμή του πυκνωτή αναφέρεται σε pF, ενώ του πηνίου σε nHΠ.χ.: Πυκνωτής (σε pF) με ένδειξη: 474 = 470000pF = 470nF = 0.47μF.Π.χ.: Πηνίο (σε nH) με ένδειξη 476 = 47000000 nΗ = 47 mΗ


5. Περιεχόμενο 1ου ΕργαστηρίουΑναγνώριση εργαστηριακού εξοπλισμού και ρύθμιση τροφοδοτικού, γεννήτριας σημάτων, πολυμέτρου και παλμογράφου για μετρήσεις τάσης και ρεύματος.Υλοποίηση και επαλήθευση ενός κυκλώματος Διαιρέτη Υλοποίηση και επαλήθευση ενός κυκλώματος Διαιρέτη Τάσης (DC και AC).


6. Περιεχόμενο 2ου ΕργαστηρίουΚατασκευή κυκλωμάτων στην εκπαιδευτική πλακέτακαι σύνδεση εξωτερικών συσκευών/οργάνωνΜελέτη και επαλήθευση του διαιρέτη τάσηςΜελέτη και επαλήθευση του διαιρέτη ρεύματοςΜελέτη και επαλήθευση του διαιρέτη ρεύματοςΜετατροπή μεταξύ Vrms, Vp, και Vp-pΥπολογισμός Ισχύς και διάρκειας λειτουργίαςΕπηρεασμός μέτρησης λόγω της αντίστασης οργάνουΕπηρεασμός μέτρησης λόγω ανθρώπινου σώματος


Τοποθετήσεις Αντιστάσεων στη Πλακέτα

Σειράς Παράλληλα

Βραχυκύκλωμα

Σειράς


Διαιρέτης Τάσης

5V R2

R1

+VR2

-

+ VR1 -

RTOTAL

upper terminal

center or "wiper" terminalR2

R1

2

3

VR1 = (R1/R1+R2) x VsVRi = (Ri/Rtotal) x Vs

lower terminal1

Ιούνιος 16 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Γ.Ζ. - 32Με τη σύνδεση του βολτομέτρου σε 2 σημεία του κυκλώματος, η συνολική αντίσταση μεταξύ αυτών των 2 σημείων θα μειωθεί!

Διαιρέτης Ρεύματος

IR3R310V R2 IR2

IR1

R1

IR2 = (R3/R2+R3) x IR1

I = (R /R +R ) x IR


Αμπερόμετρο

Με τη σύνδεση του αμπερομέτρου σε κάποιο κλάδο του κυκλώματος, η αντίσταση του κλάδου αλλά και η συνολική αντίσταση θα αυξηθεί!

IR3 = (R2/R2+R3) x IR1

Μαθησιακοί Στόχοι – Εργαστήρια 1 και 2 Υλοποίηση κυκλωμάτων στην πλακέτα και μετρήσεις με πολύμετρο και Ρύθμιση και συνδεσμολογία πηγών (τροφοδοτικό (DC) και γεννήτρια σημάτων (AC)). Διάβασμα τιμής R, L και C (κώδικας χρωμάτων (R)και ψηφίων (L και C))και ψηφίων (L και C)) Χρησιμοποίηση των ορθών μονάδων μέτρησης και τάξης μεγέθους. Κατανόηση του κυκλώματος διαίρεσης τάσης και διαίρεσης ρεύματος. Υπολογισμός ισχύος σε κυκλώματα DC


New HMY203 2015f lecture1 SUMMER · 2016. 6. 3. · E r y r > r r x | > s

Documents

Transcript of New HMY203 2015f lecture1 SUMMER · 2016. 6. 3. · E r y r > r r x | > s