Aparate electronice de măsurat. Anul III

Transcript

1 Aparate electronice de măsurat Anul III

2 Bibliografie: Traian Jurca, Dan Stoiciu, Septimiu Mischie Aparate electronice de masurat, Editura Orizonturi Universitare Timisoara Osciloscop de uz general (schema bloc, mod de functionare) paragraf

3

4

5 2. Sonda cu atenuator pentru osciloscopul de uz general (schema, proiectarea elementelor din schema) paragraf 1.2.3,

6

7 3. Tehnica esantionarii secventiale (principiul, caracteristici) paragraf pag 25,

8 4. Generator sinusoidal RC de joasa frecventa (schema, relatia pentru frecventa de oscilatie, rolul reactiei negative) paragraf pag.43,

9

10 5. Voltmetru de curent continuu (caracteristici, schema de principiu, functionare) paragraf

11 6. Etaj de intrare pentru voltmetre de curent continuu (caracteristici, schema de principiu, functionare) paragraf

12 7. Convertor analog numeric cu dubla integrare (schema de principiu, functionare) paragraf pag 70,

13

14 8. Convertor curent - tensiune pentru multimetre electronice (cerinte, schema de principiu) paragraf

15 9. Convertoare curent continuu curent alternativ de pentru valori medii (schema de principiu, functionare, erori la masurarea valorii efective). paragraf

16

17

18 10. Convertot rezistenta - tensiune pentru multimetre electronice (cerinte, schema de principiu) paragraf

19 Rezulta relatia:

20 Bazele sistemelor flexibile inteligente Anul III

21 BIBLIOGRAFIE: Ivan Bogdanov, CONDUCEREA ROBOTILOR, Ed.Orizonturi Universitare, Reprezentarea rotatiilor spańiale cu ajutorul cuaternionilor pp

22

23 2. Schema bloc a unui sistem robot. FuncŃiile sistemului de conducere pp 23-28;pp

24

25

26

27

28

29 3. Problema conducerii unui robot. pp

30

31 4. Legătura spańiu timp în conducerea unui robot. pp88, pp

32

33

34

35

36 5. Problema conducerii nemijlocite a elementelor c.c.c. Schema de conducere a unei axe. pp ; pp ; pp

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47 6. Cum se realizează conducerea unui robot în cazul conducerii distribuite. pp.27 28; pp ; pp IDEM 5 7. Specificarea mişcării în coordonate c.c.c. pp

48

49

50

51

52

53 8. Generarea mişcării în coordonate c.c.c. Concluzii, avantaje, dezavantaje pentru conducerea in coordonate c.c.c. pp

54

55 9. Conducerea unui robot în coordonate carteziene. Generarea mişcării. pp

56 10. Problema timpului de calcul în conducerea unui robot. Interpolarea liniară. pp

57

58

59

60

61

62 Electronica de putere in comutatie Anul III

63 1. Convertor buck în regim CCM.[1] ( schema, forme de undă, pp.98-99). Factorul de umplere al semnalului rezultat în urma modulării în durată este: α = t T u / u, (3.1) on / S = C max unde : u C este tensiunea de control; u - valoarea maximă a tensiunii liniar variabile; max Convertoarele c.c. c.c. cunosc două moduri distincte de funcńionare: - cu un curent de sarcină neîntrerupt (continuos conduction mode CCM); - cu un curent de sarcină întrerupt (discontinuos conduction mode DCM). Convertoarele c.c. c.c. fără izolare se vor analiza în aceste două regimuri de funcńionare CONVERTORUL STEP-DOWN ( BUCK) + i L i 0 U i - + u 0i - L C + u 0 - R u 0i U i U 0 t t on t off T s Fig.3.4. Convertorul buck. Convertorul produce o tensiune de ieşire a cărei valoare medie este mai mică decât a tensiunii de la intrare. În fig.3.4 este prezentat convertorul buck, care debitează pe o sarcină rezistivă. Considerând comutatorul ca un întrerupător ideal, se poate calcula valoarea medie a tensiunii de ieşire, U 0 : U TS ton TS ton 0 = u0 ( t) dt = U i dt + 0dt = U i = αu i. TS T S TS T 0 0 ton S (3.2) łinând cont de relańia (3.1), avem: uc U 0 = U i = αuc. (3.3) u max Prin modificarea factorului de umplere al semnalului de comandă se poate controla valoarea medie a tensiuni de ieşire. Totodată se poate vedea că tensiunea U 0 se modifică liniar cu tensiunea de comandă.

64 αt s α 1 T s α 2 T s CONVERTORUL BUCK ÎN REGIM CCM (U i -U 0 ) A t B i L (-U 0 ) T s I L =I 0 t t on t off i L i L u L + u L U i C U 0 U i C U a) b) Fig.3.5. Regimul de curent neîntrerupt: a) comutator închis; b) comutator deschis. 2. Convertor buck în regim DCM cu U i = constant. [1] [ fig.3.7, U 0 = f(u i ), pp ]. Reprezentarea grafică a acestei relańii este redată în figura 3.6b. Păstrând U i, L, T S constante, valoarea maximă a curentului de ieşire pentru care se ajunge la regimul de curent întrerupt se obńine pentru α = 0,5. TSU i ( I L ) L max =, (3.9) 8L iar ( I ) 4( I ) max α(1 α). (3.10) L L = L L u i i Lmax u L U i U 0 i L I L =I 0 t T s -U 0 Fig.3.7. Regimul de curent întrerupt. Dacă U i este constant şi U 0 este variabil, în funcńionarea convertorului apar momente când, în funcńie de valoarea lui α, curentul prezintă discontinuităńi. Spre exemplu, dacă consumul

65 de putere de la ieşire scade ( adică R S creşte), valoarea medie a curentului prin bobină scade şi se ajunge la situańia reprezentată în figura 3.7. Pentru a ilustra acest fenomen, se va calcula raportul U 0 /U i şi se va pune in evidenńă în ce condińii apare regimul de curent întrerupt, dacă tensiunea de ieşire se modifică. Din diagrama din figura 3.7 avem: U U ) αt + ( U ) α T 0, (3.11) adică ( i 0 S 0 1 S = U 0 α =. (3.12) U i α + α1 Tot din diagramă rezultă: U 0 il max = α1ts, (3.13) L 1,0 0,75 0,5 0,25 U 0 /U i Discontinuu α =1,0 0,9 0,7 0,5 0,3 0,1 0,5 1,5 2,0 1,0 U i =cons t. ( ( I L I ) 0 L max ) Fig.3.8. Caracteristica convertorului buck la U i = const. ( αts + α1ts ) 1 ( α + α1) I 0 = il max = il max. (3.14) 2 TS 2 łinând cont de relańia (3.13), rezultă: U 0α1TS ( α + α1) U its I 0 = = αα1 = 4( I L ) L max αα 1, (3.15) 2L 2L 3.. PulsaŃiile tensiunii de ieşire la convertorul buck.[1,pp ]. PulsaŃia, vârf la vârf, a tensiunii pe condensator este:

66 u L (U i U 0 ) t ( U 0 ) i L Q I L /2 T s /2 I L = I 0 t u 0 U 0 U 0 t Fig PulsaŃiile tensiunii pe condensatorul de filtraj. Q 1 1 I T L S U 0 = =. (3.23) C C Cum pe intervalul t off este valabilă relańia: U 0 I L U 0 (1 α) TS = L, I L =, t L off pulsańia tensiunii este: TS ( 1 α) TSU 0 U0 =, (3.24) 8LC iar 2 U α π f c 2 = TS = (1 α)( ), (3.25) U 0 8 LC 2 f S unde 1 1 f S =, f c =. TS 2π LC RelaŃia (3.25) ne arată că amplitudinea pulsańiilor poate fi minimizată dacă frecvenńa f c a filtrului trece jos este mult mai mică decât f S. Se mai observă că amplitudinea pulsańiilor nu depinde de valoarea curentului de sarcină.

67 3.2.2.CONVERTORUL STEP-UP (BOOST) Convertorul boost se utilizează la construcńia surselor de alimentare care oferă tensiune stabilizată de valoare medie mai mare decât a tensiunii de intrare. În figura 3.11 se prezintă schema de principiu a acestui convertor. i L D i 0 + L U i C R U 0 - Fig Convertorul Boost. Când comutatorul este închis, dioda este invers polarizată, iar tensiunea de la intrare creează curent doar prin inductanńa L. Circuitul de sarcină este izolat de circuitul de intrare. Când comutatorul se deschide, etajul de la ieşire primeşte energie atât de la bobină, cât şi de la sursa de alimentare U i. În regim permanent 4. Convertorul boost în regim CCM.[1] ( schema, forme de undă, pp ). Figura 3.12 redă principalele forme de undă ce caracterizează acest regim de funcńionare. Cum integrala de timp a tensiunii la bornele inductanńei, pe o perioadă, este nulă, putem scrie: u L U i t (U i - U 0 ) i L I L t T s t on t off i L + u L + U i U 0 b) - - -

68 U iton + i off i ( ton toff ) U 0toff ( U U 0 ) t = 0, U + =. (3.26) ÎmpărŃind fiecare membru cu T S, avem: U 0 TS 1 = =. (3.27) U t 1 α şi i off Dacă pierderile de putere pe comutator sunt nule P i = P ) : ( 0 U I U I, i i = 0 0 (3.28) I 0 I i = 1 α. (3.29) Şi la acest convertor, ca urmare a modificării în limite largi a curentul cerut de consumator, se poate ajunge în zona în care curentul poate trece de la regimul de curent neîntrerupt la regimul de curent întrerupt. Figura 3.13 redă formele de undă pentru cazul limită. i L u L u L (I L ) Lmax i Lmax (I 0 ) Lmax (I L ) L (I L ) L t on t off (I 0 ) L T s (1/3) 0,5 Fig Convertorul boost la limita de continuitate. 1 α S-a reprezentat situańia când curentul i L se anulează chiar în momentul în care se sfârşeşte timpul de blocare t off. 5 PulsaŃiile tensiunii de ieşire la convertorul boost.[1, pp.113]. i D Q Q I D =I 0 t on t 0ff t u 0 U 0 U 0 αt s (1-α)Ts ) t Fig PulsaŃiile tensiunii de ieşire la convertorul boost.

69 Calculul pulsańiilor tensiunii de la bornele condensatorului de filtraj se face pe baza formelor de undă prezentate în figura 3.16, forme ce caracterizează funcńionarea convertorului cu curent neîntrerupt. AdmiŃând că prin rezistenńa de sarcină circulă doar valoarea medie a curentului de ieşire, iar prin capacitate componentele variabile în timp ale acestuia, aria haşurată în figura 3.16 reprezintă sarcina electrică Q cu care se încarcă condensatorul: Q I 0TSα U 0 αts U 0 = = =, (3.43) C C R C U 0 αts TS iar = = α, (3.44) U RC τ 0 6. Convertorul buck boost în regim CCM..[1] (schema, forme de undă, pp ). Convertorul buck-boost poate fi obńinut prin conectarea în cascadă a două convertoare: unul de tip buck şi unul de tip boost. În regim stańionar la ieşirea convertorului pot rezulta tensiuni a căror valoare medie poate fi mai mare sau mai mică decât tensiunea de alimentare de la intrare. Schema convertorului este redată în figura i i U i - L C i L - R U 0 + Fig Convertorul buck boost. Când comutatorul este închis, sursa de alimentare U i determină creşterea energiei electromagnetice înmagazinate în inductanńă. Dioda este blocată. Când comutatorul se deschide, energia din bobină este cedată rezistenńei de sarcină. Capacitatea de filtraj se consideră de valoare mare, aşa că tensiunea la bornele ei o considerăm tot timpul constantă CONVERTORUL BUCK-BOOST ÎN REGIM CCM Figura 3.18 redă formele de undă corespunzătoare celor două stări ale comutatorului. Se observă că: U α T = U (1 α) T, i S 0 S i 0

70 u L U i t i L (-U 0 ) I Lmax I L = I i I Lmin t t on t off + - U i U 0 u L i L U i u L i L U U 0 U i = 1 a) b) Fig Convertorul buck boost (CCM): a) comutator închis; b)comutator deschis. α α. i 0 (3.45) RelaŃia (3.45) arată că raportul între tensiunea de ieşire şi cea de intrare este egal cu produsul factorilor de conversie ai celor două tipuri de convertoare 7. Convertorul CUK.[1, pp , schema şi principiul de funcńionare]. i 0 + U i R - boost Fig CombinaŃie de convertoare boost şi buck Convertorul CUK a fost conceput ca o variantă a convertoarelor buck şi boost conectate în cascadă (fig.3.23), astfel încât să rezulte un convertor la care curentul absorbit de la sursa de alimentare să aibă pulsańii mai mici decât la convertorul boost, iar curentul de ieşire să aibă pulsańii mai mici decât la convertorul buck. În plus, acest lucru este realizat doar cu un singur tranzistor. buck + L 1 I L1 C 1 L 2 I L2 U i U L1 U C U L2 D Q 1 C 2 U o R - Fig Convertorul CUK.

71 u L1 U i U L 1 t u L2 U C1 - U U L2 t U i - -U o i L1 t on t off i L2 t on t off αt s Ts I L1 t αt s T s I L2 t Fig Formele de undă caracteristice funcńionării convertorului. Circuitul boost-buck rezultat în figura 3.23 poate fi simplificat, obńinându-se configurańia din fig În figura 3.25 se prezintă formele de undă ce caracterizează funcńionarea convertorului. 8. Convertorul forward.[1, pp , schema şi principiul de funcńionare]. + U i i 1 Q U 1 i D 2 D 3 L i L C R S i S - D 1 Fig Convertorul forward. U 1 t 1 t 2 t U Q 2U i U i i 1 T s t t i 3 t i L I Lmax I Lmin t Fig Formele de undă pentru convertorul forward.

72 i D i D1 i D2 Schema convertorului şi principalele forme de undă ce caracterizează funcńionarea sunt redate în figura 3.43 şi Convertorul d.c.-d.c. în contratimp. [ 1, pp , schema şi principiul de funcńionare]. Convertorul c.c.-c.c. în contratimp cu transformator este prezentat în figura El poate fi echivalat cu două convertoare de tip forward, care lucrează pe aceeaşi sarcină, în antifază. Q 1 D 1 L + - L 1 L 2 C R S + - U i Q 2 L 1 L 2 Fig Convertor în contratimp. D 2 Formele de undă sunt redate în figura Diodele D 1 şi D 2 redresează tensiunea din secundar, furnizând împreună curentul care străbate inductivitatea de filtraj. În intervalul de timp în care tranzistoarele sunt blocate, secundarul transformatorului este scurtcircuitat de către cele două diode, care îndeplinesc în acest moment ( în paralel) rolul de element de nul, ele fiind parcurse de curentul generat de energia înmagazinată în inductivitate L. Când unul din tranzistoare este în stare de conducńie, tensiunea pe celălalt este suma tensiunilor din primar, adică 2U i. Din formele de undă din figura 3.51 se constată că pentru o anumită valoare medie a curentului de sarcină, curentul mediu printr-un tranzistor este jumătate din curentul de sarcină, fapt ce determină o solicitare termică a acestora mult mai mică. Tensiunea de la ieşire este dată de relańia: u 2 Q 1 on Q 2 on i L t I L max I L min t Fig Formele de undă aferente convertorului în contratimp. t unde: U S Ui = 2α, (3.120) n α este factorul de umplere;

73 n - raportul de transformare. 10. Convertor d.c.- d.c. în contratimp în montaj semipunte [ 1, pp , schema şi principiul de funcńíonare]. SoluŃia constructivă de tip semipunte (fig.3.53) este foarte larg răspândită pentru că: - permite conectarea directă la reńeaua de 220V fără transformator de separare; - oferă posibilitatea egalizării intervalelor de conducńie a tranzistoarelor, chiar dacă caracteristicile lor diferă între ele. Q 1 D 5 D 7 L D 1 D 2 U C1 C 1 R 1 C 3 C R S 220 V D 3 D 4 C 2 R 2 Q 2 U C2 D 6 D 8 Fig Convertor în contratimp în semipunte. Un capăt al transformatorului este conectat între cele două tranzistoare, iar cel de al doilea este conectat la un punct cu potenńial creat de capacităńile C 1 şi C 2 a cărui valoare este U i /2 (R 1 = R 2, C 1 = C 2 ). Când Q 1 conduce, capătul de sus al transformatorului ajunge la potenńialul pozitiv creat de sursa de alimentare, formată din puntea redresoare ( D 1 D 4 ). Când tranzistorul Q 1 se blochează şi intră în conducńie Q 2, se schimbă sensul de circulańie al curentului în primar. Prin comanda alternativă a celor două tranzistoare, în primar se va obńine o tensiune alternativă în amplitudine de 155V. Se observă că tensiunea pe tranzistoare în stare blocată nu poate depăşi valoarea tensiunii de alimentare. La un randament η = 0, 8, curentul prin tranzistoare ajunge la valoarea [14]: U C U C t U U 2 U 1 t S 1 b) S 2 S 1 > S 2 t U 2 S 1 Tens. de t S 2 S1 = S 2 a) Fig Explicativă pentru comportarea tranzistoarelor când nu există condesatorul C (cazul a ) şi când este introdus condensatorul (cazul b).

74 RadiocomunicaŃii Anul III

75 1. DefiniŃi parametrii discretizării semnalelor de voce, respectiv audio hi-fi, şi determinańi debitele corespunzătoare DefiniŃi şi comparańi cele două principii de reducere a zgomotului

76

77 3. DefiniŃi şi comparańi tehnicile de cuantizare uniformă şi neuniformă. 8, 12

78 4. PrezentaŃi structura camerei foto digitale şi elementele de reglaj. 5, 6, 8, 9

79 5. PrezentaŃi principiul compresiei JPEG

80

81 6. DefiniŃi parametrii şi componentele semnalului video complex. ReprezentaŃi oscilograma unei linii TV. 8, 11, 12

82 7. IndicaŃi semnalele folosite în transmisia televiziunii în culori, expresiile acestora şi justificarea alegerii lor. 19, 20, 21

83 8. DefiniŃi parametrii discretizării semnalului video, indicańi formatele reprezentative de eşantionare şi determinańi debitele corespunzătoare. 1,2,7,8

84 9. DefiniŃi tipurile de imagini folosite în MPEG şi explicańi principiul compresiei

85 10. PrezentaŃi structura şi parametrii unui canal TV. 2,3

86 Sisteme cu logică programabilă Anul III

87 1. Implementarea unei funcţii cu o structură programabilă (arhitectură ŞI-SAU) 01 PLD, FPGA, ASIC, slide 10, 16, 24, 30.

88 2. Arhitectura PAL şi GAL: schemă, funcţionare, avantaje şi dezavantaje 01 PLD, FPGA, ASIC, slide 27-29

89 3. Explicarea arhitecturii pipeline 02 Principalii producători, organigrama fluxului de programare, tehnica pipeline, slide 34-37

90