ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων. Τελική Εξέταση Τετάρτη 16/12/2009, ΛΑ132

Transcript

1 ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Τελική Εξέταση Τετάρτη 16/12/2009, ΛΑ132 Παρατηρήσεις 1. Η εξέταση θα είναι πρακτική. Θα σας δοθούν άγνωστα προβλήματα τα οποία θα πρέπει να λύσετε. Το πρώτο πρόβλημα θα είναι προσομοίωση σε PSPICE. Φροντίστε να έχετε μαζί σας τον κωδικό για πρόσβαση στους υπολογιστές του Τμήματος. 2. Πρέπει να βρίσκεστε στο χώρο της εξέτασης έγκαιρα. Δεν θα γίνεται κανένας δεκτός (ειδικά στην περίπτωση των ομάδων ) 3 λεπτά μετά την έναρξη της εξέτασης. 3. Δεν θα δοθεί καμιά παράταση. Η εξέταση θα τελειώσει ακριβώς όπως προνοεί το πρόγραμμα. 4. Κανένας δεν θα επιτρέπεται να αποχωρήσει από την αίθουσα πριν από τις (για τις ομάδες ) 5. Θα εξετάζεστε στους πάγκους που βρίσκεστε συνήθως. Στους ίδιους πάγκους εξετάζονται και άλλοι γι αυτό φροντίστε να τους αφήσετε σε καλή κατάσταση. 6. Απαγορεύεται αυστηρά η χρήση σημειώσεων, εγχειριδίων, βιβλίων ή οποιουδήποτε άλλου υλικού εκτός από γραφική ύλη, υπολογιστική μηχανή και οργάνων του εργαστηρίου. 7. Απαγορεύεται η συνομιλία κατά την διάρκεια της εξέτασης 8. Απαγορεύεται, επίσης, η ανταλλαγή οποιωνδήποτε υλικών ή συσκευών. Αν νομίζετε ότι θα χρειαστείτε οτιδήποτε (π.χ. υπολογιστική μηχανή, γομολάστιχα, μολύβια κλπ.) πρέπει να έχετε μεριμνήσει να το φέρετε από πριν. Αν υπάρχει πρόβλημα μιλήστε μόνο με τους βοηθούς. 9. Προσοχή! Παράβαση των πιο πάνω κανονισμών σημαίνει αυτόματο μηδενισμό στη εξέταση! Κάνετε τις μετρήσεις σας πολύ προσεκτικά και μην στρογγυλοποιείτε περισσότερο από όσο πρέπει γιατί κάποιες μετρήσεις δεν θα είναι σωστές. Οι μετρήσεις σας πρέπει να έχουν τον σωστό αριθμό δεκαδικών. Όλα τα κυκλώματα μπορούν να υλοποιηθούν με τα στοιχεία που ήδη έχετε! Σημειώσεις: Οι εσωτερικές αντιστάσεις του πολυμέτρου είναι Βολτόμετρο: 10ΜΩ, Αμπερόμετρο: 1kΩ Ορθότητα μετρήσεων παλμογράφου: ± 3% Ορθότητα Ψηφιακού Πολυμέτρου: ± 0.05% Ορθότητα μετρήσεων από την οθόνη του παλμογράφου: ± 0.5 μικρή υποδιαίρεση (minor div) 1

2 Κάθε σταθμός στο Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων είναι εξοπλισμένος με τα πιο κάτω: Είδος Τιμή Ποσ. Είδος Τιμή Ποσ. Αντιστάσεις 10 Ω 2 Πηνία 1 mh Ω 2 10 mh Ω 2 47 mh Ω 2 1 kω 2 Πυκνωτές 270 pf kω μF kω 2 1 μf kω μf kω μf kω 2 10 μf kω μf kω kω 2 Δίοδοι 1Ν kω 2 10 kω 6 Ποτενσιόμετρα 10 kω 1 12 kω 2 22 kω 1 15 kω 2 22 kω 2 27 kω 2 33 kω 2 36 kω 2 56 kω 2 68 kω 2 91 kω kω 2 10 MΩ 2 2

3 Άσκηση 1 (PSPICE) 25/100 Η Παφίτικη Πίσσα (δηλαδή τσίχλα για τους μη ομιλούντες την Κυπριακή) είναι πολύ γνωστή και πολύ αγαπητή ακόμα και εκτός Κύπρου. Η βιομηχανοποίηση της παραγωγής της όμως είναι πολύ δύσκολη μια και έχει πολύ παράξενες ιδιότητες. Η Παφίτικη Πίσσα είναι, ίσως, ένα από τα πιο ενδιαφέροντα υλικά από μηχανικής άποψης: Σε θερμοκρασία δωματίου (κάτω από 32 ο C) είναι στερεά και εύθραυστη και σπάζει εύκολα σε μικρά κομματάκια. Αντίθετα, ρευστοποιείται και πλάθεται σε θερμοκρασίες από 32 ως 41 ο C (δηλαδή μέσα στο στόμα, όπου είναι 36.8 ο C.) Στους 41 ο C, όμως, αρχίζει να κολλά. Αυτό σημαίνει ότι η επεξεργασία της μπορεί μόνο να γίνει σε προσεκτικά ελεγχόμενη θερμοκρασία. Η μικρή βιοτεχνία Massa-Massa, Ltd που εδρεύει στη Χούλου της Πάφου σας καλεί να τους βοηθήσετε με τα συστήματα επεξεργασίας. Για να διατηρούν τη θερμοκρασία σταθερή θέλουν να χρησιμοποιήσουν μια αντίσταση (Rout) η οποία παράγει θερμότητα με αναλογία 5.95 ο C/V και πρέπει να ενωθεί όπως στο πιο κάτω κύκλωμα. R1 3.3k R2 5.6k 12Vdc V1 R4 6.2k + R3 1.2k Rout 10k Vout Λόγω οικονομικής κρίσης, θέλουν να χρησιμοποιήσουν αντιστάσεις με ανοχή 20% που είναι πιο φθηνές. Εσείς, όμως, ξέρετε ότι αυτό μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα. Γιατί; Δείξτε με τη βοήθεια του PSPICE αν είναι ή όχι πρόβλημα. (10) 2. Ποιος είναι ο μικρότερος αριθμός αντιστάσεων με ανοχή 5% που πρέπει να χρησιμοποιήσετε και που θα τις τοποθετήσετε για να λειτουργεί το σύστημα; Δείξτε με τη βοήθεια του PSPICE. (15) Πρέπει να παραδώσετε το κύκλωμα και να απαντήσετε τις ερωτήσεις ξεκάθαρα και καταγράφοντας ή τυπώνοντας μόνο τα σχετικά αποτελέσματα και όχι όλα τα αρχεία εξόδου! Προσοχή: Σε κάποιους υπολογιστές πιθανών να μην έχουν εγκατασταθεί οι συλλογές. Μπορείτε να προσθέσετε συλλογές (libraries) από τον διάλογο επιλογής στοιχείων πατώντας το κουμπί Add Library και επιλέγοντας όλες τις συλλογές που βρίσκονται στον φάκελο (folder) PSpice. Το ίδιο πρέπει να γίνει και με τις συλλογές από τον διάλογο για την γείωση. 3

4 4

5 Άσκηση 2 (Πειραματική) 30/100 Η Παφίτικη Πίσσα (δηλαδή τσίχλα για τους μη ομιλούντες την Κυπριακή) είναι πολύ γνωστή και πολύ αγαπητή ακόμα και εκτός Κύπρου. Η βιομηχανοποίηση της παραγωγής της όμως είναι πολύ δύσκολη μια και έχει πολύ παράξενες ιδιότητες. Η Παφίτικη Πίσσα είναι, ίσως, ένα από τα πιο ενδιαφέροντα υλικά από μηχανικής άποψης: Σε θερμοκρασία δωματίου (κάτω από 32 ο C) είναι στερεά και εύθραυστη και σπάζει εύκολα σε μικρά κομματάκια. Αντίθετα, ρευστοποιείται και πλάθεται σε θερμοκρασίες από 32 ως 41 ο C (δηλαδή μέσα στο στόμα, όπου είναι 36.8 ο C.) Στους 41 ο C, όμως, αρχίζει να κολλά. Αυτό σημαίνει ότι η επεξεργασία της μπορεί μόνο να γίνει σε προσεκτικά ελεγχόμενη θερμοκρασία. Μετά την επιτυχία του ελέγχου της θερμοκρασίας, καλείστε να κατασκευάσετε έναν ηλεκτρικό θρύπτη ο οποίος θα σπάζει με ηλεκτρικούς σπινθήρες την πίσσα που πιθανών να κόλλησε στα εργαλεία. Για να θρυμματιστεί η κολλημένη πίσσα χρειάζεται ένα κύκλωμα που να βγάζει παλμούς όπως στο σχήμα 1. Ο σπινθυροβολητής έχει εσωτερική αντίσταση 10k Ω. Το μέγιστο ρεύμα από το φορτίο δεν πρέπει να ξεπερνά το 0.5 mα pp. Η πηγή που διαθέτει η εταιρία Massa-Massa, Ltd έχει R s =50 Ω. 1. Σχεδιάστε το κύκλωμα. (10) 2. Δείξτε πειραματικά ότι η σταθερά χρόνου του παλμού και το ρεύμα έχουν τις σωστές τιμές στα πλαίσια του 5% σφάλματος. Περιγράψτε αναλυτικά τη διαδικασία. Καλέστε τον επιβλέποντα να δει την κυματομορφή και να υπογράψει πιο κάτω. (10) 3. Ποιο είναι το εύρος της αβεβαιότητας στη μέτρηση της σταθεράς χρόνου; Γράψτε σωστά τη σταθερά χρόνου με το εύρος της αβεβαιότητας της. (10) Σημείωση: Η περιγραφή της διαδικασίας είναι σημαντική και βαθμολογείται με 2 μονάδες. Το κύκλωμα υλοποιήθηκε. Υπογραφή Επιβλέποντος 5

6 Σχήμα 1 6

7 7

8 Άσκηση 3 (Πειραματική) 45/100 Η Παφίτικη Πίσσα (δηλαδή τσίχλα για τους μη ομιλούντες την Κυπριακή) είναι πολύ γνωστή και πολύ αγαπητή ακόμα και εκτός Κύπρου. Η βιομηχανοποίηση της παραγωγής της όμως είναι πολύ δύσκολη μια και έχει πολύ παράξενες ιδιότητες. Η Παφίτικη Πίσσα είναι, ίσως, ένα από τα πιο ενδιαφέροντα υλικά από μηχανικής άποψης: Σε θερμοκρασία δωματίου (κάτω από 32 ο C) είναι στερεά και εύθραυστη και σπάζει εύκολα σε μικρά κομματάκια. Αντίθετα, ρευστοποιείται και πλάθεται σε θερμοκρασίες από 32 ως 41 ο C (δηλαδή μέσα στο στόμα, όπου είναι 36.8 ο C.) Στους 41 ο C, όμως, αρχίζει να κολλά. Αυτό σημαίνει ότι η επεξεργασία της μπορεί μόνο να γίνει σε προσεκτικά ελεγχόμενη θερμοκρασία. Ενώ εργάζεστε στο προηγούμενο πρόβλημα, σας κατεβαίνει μια καινούργια ιδέα η οποία μπορεί να είναι χρήσιμη στη βιομηχανοποίηση της παραγωγής της πίσσας. Ένα ηλεκτρομαγνητικό μαχαίρι που θα κόβει την πίσσα εκπέμποντας εστιασμένα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Μετά από κάποια αρχικά πειράματα ανακαλύπτετε ότι η πίσσα για να κοπεί χρειάζεται συγκεκριμένη συχνότητα η οποία εξαρτάται και από τη θερμοκρασία (2.77 khz/ o C.) 1. Αν η αντένα που θα χρησιμοποιήσετε έχει αντίσταση 1kΩ, σχεδιάστε το κύκλωμα που θα σας επιτρέπει να κόβετε την πίσσα σε όλο το εύρος θερμοκρασιών στις οποίες το προϊόν πλάθεται. (10) 2. Υλοποιήστε το κύκλωμα και δείξτε η συχνότητα συντονισμού και το εύρος συχνοτήτων συμφωνούν με τους υπολογισμούς σας στα πλαίσια του 5% σφάλματος. Περιγράψτε λεπτομερώς τη διαδικασία που ακολουθήσατε για να μετρήσετε τη συχνότητα συντονισμού και το εύρος συχνοτήτων. Καλέστε τον επιβλέποντα να υπογράψει πιο κάτω. (15) 3. Ποια είναι η φάση εξόδου ως προς την είσοδο για τις θερμοκρασίες 32 ο C και 41 ο C; Περιγράψτε λεπτομερώς τον τρόπο με τον οποίο τις υπολογίσατε. (10) 4. Αν η πηγή μπορεί να φτάσει μέχρι 10 Vpp, πόση είναι η μέγιστη ισχύς rms που μπορεί να μεταφερθεί στην αντένα; (10) Σημείωση: Η περιγραφή της διαδικασίας είναι σημαντική και βαθμολογείται με 2 μονάδες. Το κύκλωμα υλοποιήθηκε. Υπογραφή Επιβλέποντος 8

9 9

10 ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Τελική Εξέταση Πέμπτη 17/12/2009, ΛΑ132 Παρατηρήσεις 1. Η εξέταση θα είναι πρακτική. Θα σας δοθούν άγνωστα προβλήματα τα οποία θα πρέπει να λύσετε. Το πρώτο πρόβλημα θα είναι προσομοίωση σε PSPICE. Φροντίστε να έχετε μαζί σας τον κωδικό για πρόσβαση στους υπολογιστές του Τμήματος. 2. Πρέπει να βρίσκεστε στο χώρο της εξέτασης έγκαιρα. Δεν θα γίνεται κανένας δεκτός (ειδικά στην περίπτωση των ομάδων ) 3 λεπτά μετά την έναρξη της εξέτασης. 3. Δεν θα δοθεί καμιά παράταση. Η εξέταση θα τελειώσει ακριβώς όπως προνοεί το πρόγραμμα. 4. Κανένας δεν θα επιτρέπεται να αποχωρήσει από την αίθουσα πριν από τις (για τις ομάδες ) 5. Θα εξετάζεστε στους πάγκους που βρίσκεστε συνήθως. Στους ίδιους πάγκους εξετάζονται και άλλοι γι αυτό φροντίστε να τους αφήσετε σε καλή κατάσταση. 6. Απαγορεύεται αυστηρά η χρήση σημειώσεων, εγχειριδίων, βιβλίων ή οποιουδήποτε άλλου υλικού εκτός από γραφική ύλη, υπολογιστική μηχανή και οργάνων του εργαστηρίου. 7. Απαγορεύεται η συνομιλία κατά την διάρκεια της εξέτασης 8. Απαγορεύεται, επίσης, η ανταλλαγή οποιωνδήποτε υλικών ή συσκευών. Αν νομίζετε ότι θα χρειαστείτε οτιδήποτε (π.χ. υπολογιστική μηχανή, γομολάστιχα, μολύβια κλπ.) πρέπει να έχετε μεριμνήσει να το φέρετε από πριν. Αν υπάρχει πρόβλημα μιλήστε μόνο με τους βοηθούς. 9. Προσοχή! Παράβαση των πιο πάνω κανονισμών σημαίνει αυτόματο μηδενισμό στη εξέταση! Κάνετε τις μετρήσεις σας πολύ προσεκτικά και μην στρογγυλοποιείτε περισσότερο από όσο πρέπει γιατί κάποιες μετρήσεις δεν θα είναι σωστές. Οι μετρήσεις σας πρέπει να έχουν τον σωστό αριθμό δεκαδικών. Όλα τα κυκλώματα μπορούν να υλοποιηθούν με τα στοιχεία που ήδη έχετε! Σημειώσεις: Οι εσωτερικές αντιστάσεις του πολυμέτρου είναι Βολτόμετρο: 10ΜΩ, Αμπερόμετρο: 1kΩ Ορθότητα μετρήσεων παλμογράφου: ± 3% Ορθότητα Ψηφιακού Πολυμέτρου: ± 0.05% Ορθότητα μετρήσεων από την οθόνη του παλμογράφου: ± 0.5 μικρή υποδιαίρεση (minor div) 1

11 Κάθε σταθμός στο Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων είναι εξοπλισμένος με τα πιο κάτω: Είδος Τιμή Ποσ. Είδος Τιμή Ποσ. Αντιστάσεις 10 Ω 2 Πηνία 1 mh Ω 2 10 mh Ω 2 47 mh Ω 2 1 kω 2 Πυκνωτές 270 pf kω μF kω 2 1 μf kω μf kω μf kω 2 10 μf kω μf kω kω 2 Δίοδοι 1Ν kω 2 10 kω 6 Ποτενσιόμετρα 10 kω 1 12 kω 2 22 kω 1 15 kω 2 22 kω 2 27 kω 2 33 kω 2 36 kω 2 56 kω 2 68 kω 2 91 kω kω 2 10 MΩ 2 2

12 Άσκηση 1 (PSPICE) 25/100 Η Παφίτικη Πίσσα (δηλαδή τσίχλα για τους μη ομιλούντες την Κυπριακή) είναι πολύ γνωστή και πολύ αγαπητή ακόμα και εκτός Κύπρου. Η βιομηχανοποίηση της παραγωγής της όμως είναι πολύ δύσκολη μια και έχει πολύ παράξενες ιδιότητες. Η Παφίτικη Πίσσα είναι, ίσως, ένα από τα πιο ενδιαφέροντα υλικά από μηχανικής άποψης: Σε θερμοκρασία δωματίου (κάτω από 32 ο C) είναι στερεά και εύθραυστη και σπάζει εύκολα σε μικρά κομματάκια. Αντίθετα, ρευστοποιείται και πλάθεται σε θερμοκρασίες από 32 ως 41 ο C (δηλαδή μέσα στο στόμα, όπου είναι 36.8 ο C.) Στους 41 ο C, όμως, αρχίζει να κολλά. Αυτό σημαίνει ότι η επεξεργασία της μπορεί μόνο να γίνει σε προσεκτικά ελεγχόμενη θερμοκρασία. Η μικρή βιοτεχνία Massa-Massa, Ltd που εδρεύει στη Χούλου της Πάφου σας καλεί να τους βοηθήσετε με τα συστήματα επεξεργασίας. Καλείστε να κατασκευάσετε έναν ηλεκτρικό θρύπτη ο οποίος θα σπάζει με ηλεκτρικούς σπινθήρες την πίσσα που πιθανών να κόλλησε στα εργαλεία. Για να θρυμματιστεί η κολλημένη πίσσα χρειάζεται ένα κύκλωμα που να βγάζει παλμούς όπως στο σχήμα 1. Ο σπινθυροβολητής έχει εσωτερική αντίσταση 10k Ω. Το μέγιστο ρεύμα από το φορτίο πρέπει να είναι γύρω στο 0.5 mα pp. Η πηγή που διαθέτει η εταιρία Massa-Massa, Ltd έχει R s =50 Ω. 1. Υλοποιείστε το κύκλωμα στο PSPICE και δείξτε ότι η σταθερά χρόνου του παλμού και το ρεύμα έχουν τις σωστές τιμές στα πλαίσια του 5% σφάλματος. (15) 2. Λόγω οικονομικής κρίσης, θέλουν να χρησιμοποιήσουν αντιστάσεις με ανοχή 20% που είναι πιο φθηνές. Εσείς, όμως, ξέρετε ότι αυτό μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα για τη μέγιστη τάση εξόδου (V L ). Γιατί; Δείξτε με τη βοήθεια του PSPICE το εύρος του προβλήματος. (Σημείωση: μπορείτε να θεωρήσετε ότι το κύκλωμα στη κατάσταση μέγιστης τάσης εξόδου είναι ένας απλός διαιρέτης τάσης DC.) (10) Πρέπει να παραδώσετε το κύκλωμα, σχετικές γραφικές παραστάσεις, και να απαντήσετε τις ερωτήσεις ξεκάθαρα και καταγράφοντας ή τυπώνοντας μόνο τα σχετικά αποτελέσματα και όχι όλα τα αρχεία εξόδου! Προσοχή: Σε κάποιους υπολογιστές πιθανών να μην έχουν εγκατασταθεί οι συλλογές. Μπορείτε να προσθέσετε συλλογές (libraries) από τον διάλογο επιλογής στοιχείων πατώντας το κουμπί Add Library και επιλέγοντας όλες τις συλλογές που βρίσκονται στον φάκελο (folder) PSpice. Το ίδιο πρέπει να γίνει και με τις συλλογές από τον διάλογο για την γείωση. 3

13 Σχήμα 1 4

14 5

15 Άσκηση 2 (Πειραματική) 30/100 Η Παφίτικη Πίσσα (δηλαδή τσίχλα για τους μη ομιλούντες την Κυπριακή) είναι πολύ γνωστή και πολύ αγαπητή ακόμα και εκτός Κύπρου. Η βιομηχανοποίηση της παραγωγής της όμως είναι πολύ δύσκολη μια και έχει πολύ παράξενες ιδιότητες. Η Παφίτικη Πίσσα είναι, ίσως, ένα από τα πιο ενδιαφέροντα υλικά από μηχανικής άποψης: Σε θερμοκρασία δωματίου (κάτω από 32 ο C) είναι στερεά και εύθραυστη και σπάζει εύκολα σε μικρά κομματάκια. Αντίθετα, ρευστοποιείται και πλάθεται σε θερμοκρασίες από 32 ως 41 ο C (δηλαδή μέσα στο στόμα, όπου είναι 36.8 ο C.) Στους 41 ο C, όμως, αρχίζει να κολλά. Αυτό σημαίνει ότι η επεξεργασία της μπορεί μόνο να γίνει σε προσεκτικά ελεγχόμενη θερμοκρασία. Μετά την επιτυχία του ηλεκτρικού θρύπτη, καλείστε να κατασκευάσετε ένα σύστημα ελέγχου της θερμοκρασίας. Για να διατηρούν τη θερμοκρασία σταθερή θέλουν να χρησιμοποιήσουν μια αντίσταση (Rout) η οποία παράγει θερμότητα με αναλογία 8 ο C/V και πρέπει να ενωθεί όπως στο πιο κάτω κύκλωμα. R1 D1 R2 2.2k D1N4002 1k Vin R3 3.3k Rout 10k 7V 2V V1 1. Υλοποιήστε το κύκλωμα. Για ποια τιμή της τάσης εισόδου το κύκλωμα θα λειτουργεί σε θερμοκρασία 36.8 ο C; Καλέστε τον επιβλέποντα να υπογράψει πιο κάτω. (8) 2. Δείξτε πειραματικά για πιο εύρος θερμοκρασιών είναι το κύκλωμα αναλογικό μέσα στα πλαίσια του 5% σφάλματος περιγράφοντας λεπτομερώς τη διαδικασία. Επικεντρώστε τις μετρήσεις σας στην περιοχή όπου το σύστημα παρουσιάζει διαφοροποιήσεις ώστε να μην χρειαστεί να πάρετε υπερβολικό αριθμό μετρήσεων. (10) 3. Για το εύρος των θερμοκρασιών στις οποίες η πίσσα πλάθεται, μπορεί το κύκλωμα να απλοποιηθεί; Αν ναι, τότε απλοποιήστε το πειραματικά περιγράφοντας λεπτομερώς τη διαδικασία. (Σημείωση: Το ωμομετρο δεν μπορεί να μετρήσει αντίσταση της διόδου.) Υλοποιήστε το απλοποιημένο κύκλωμα και δείξτε πειραματικά για πιο εύρος τιμών της τάσης εισόδου θα λειτουργεί στις προαναφερθείσες θερμοκρασίες. Καλέστε τον επιβλέποντα να υπογράψει πιο κάτω. (12) 0 Σημείωση: Η περιγραφή της διαδικασίας είναι σημαντική και βαθμολογείται με 2 μονάδες. Το κύκλωμα 1 υλοποιήθηκε. Το κύκλωμα 3 υλοποιήθηκε. Υπογραφή Επιβλέποντος Υπογραφή Επιβλέποντος 6

16 7

17 Άσκηση 3 (Πειραματική) 45/100 Η Παφίτικη Πίσσα (δηλαδή τσίχλα για τους μη ομιλούντες την Κυπριακή) είναι πολύ γνωστή και πολύ αγαπητή ακόμα και εκτός Κύπρου. Η βιομηχανοποίηση της παραγωγής της όμως είναι πολύ δύσκολη μια και έχει πολύ παράξενες ιδιότητες. Η Παφίτικη Πίσσα είναι, ίσως, ένα από τα πιο ενδιαφέροντα υλικά από μηχανικής άποψης: Σε θερμοκρασία δωματίου (κάτω από 32 ο C) είναι στερεά και εύθραυστη και σπάζει εύκολα σε μικρά κομματάκια. Αντίθετα, ρευστοποιείται και πλάθεται σε θερμοκρασίες από 32 ως 41 ο C (δηλαδή μέσα στο στόμα, όπου είναι 36.8 ο C.) Στους 41 ο C, όμως, αρχίζει να κολλά. Αυτό σημαίνει ότι η επεξεργασία της μπορεί μόνο να γίνει σε προσεκτικά ελεγχόμενη θερμοκρασία. Ενώ εργάζεστε στο προηγούμενο πρόβλημα, σας κατεβαίνει μια καινούργια ιδέα η οποία μπορεί να είναι χρήσιμη στη βιομηχανοποίηση της παραγωγής της πίσσας. Ένα ηλεκτρομαγνητικό μαχαίρι που θα κόβει την πίσσα εκπέμποντας εστιασμένα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Μετά από κάποια αρχικά πειράματα ανακαλύπτετε ότι η πίσσα για να κοπεί χρειάζεται συγκεκριμένη συχνότητα η οποία εξαρτάται και από τη θερμοκρασία (2.77 khz/ o C.) Το τελικό κύκλωμα είναι όπως πιο κάτω (όπου R out είναι η αντίσταση της αντένας.) Vs Rs 50 L m C1 270p Rout 1k 0 1. Αν η πηγή μπορεί να δώσει μέχρι και 10 Vpp, υπολογίστε θεωρητικά τη συχνότητα συντονισμού, το εύρος συχνοτήτων, και το μέγιστο ρεύμα μέσα από την Rout. (10) 2. Υλοποιήστε το κύκλωμα και δείξτε ότι η συχνότητα συντονισμού, το εύρος συχνοτήτων, και το μέγιστο ρεύμα συμφωνούν με τους υπολογισμούς σας στα πλαίσια του 5% σφάλματος. Περιγράψτε λεπτομερώς τη διαδικασία που ακολουθήσατε για να μετρήσετε τη συχνότητα συντονισμού και το εύρος συχνοτήτων. Καλέστε τον επιβλέποντα να υπογράψει πιο κάτω. (15) 3. Ποια είναι η φάση εξόδου ως προς την είσοδο για τις θερμοκρασίες 32 ο C και 41 ο C; Περιγράψτε λεπτομερώς τον τρόπο με τον οποίο τις υπολογίσατε. (10) 4. Αν θέλουμε η συχνότητα συντονισμού του κυκλώματος να είναι στους 41 ο C χωρίς να αλλάξουν τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά του κυκλώματος, πως πρέπει να μετατραπεί το κύκλωμα και γιατί; Δείξτε πειραματικά ότι αυτό ισχύει. Καλέστε τον επιβλέποντα να υπογράψει πιο κάτω. (10) Σημείωση: Η περιγραφή της διαδικασίας είναι σημαντική και βαθμολογείται με 2 μονάδες. Το κύκλωμα 1 υλοποιήθηκε. Το κύκλωμα 4 υλοποιήθηκε. Υπογραφή Επιβλέποντος Υπογραφή Επιβλέποντος 8

18 9