ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Ενδιάμεση Εξέταση (35%) Τετάρτη 05/07/2017 ΟΜΑΔΑ Γ Ονοματεπώνυμο: Α.Δ.Τ: Παρατηρήσεις 1. Όλες οι ηλεκτρονικές συσκευές θα πρέπει να απενεργοποιηθούν ΕΝΤΕΛΩΣ και να απομακρυνθούν (συμπεριλαμβανομένων κινητών τηλεφώνων και smart watches). 2. Επιτρέπεται η χρήση υπολογιστικής, χάρακα (ρίγας) και γραφικής ύλης (πέννες, διορθωτικό υγρό, γομολάστιχα και μολύβια). 3. Δεν θα δοθεί καμία παράταση. Η εξέταση θα τελειώσει ακριβώς στα 180 λεπτά. 4. Απαγορεύεται αυστηρά η χρήση σημειώσεων, εγχειριδίων, βιβλίων ή οποιουδήποτε άλλου υλικού εκτός από αυτά που αναφέρονται στο σημείο 2. 5. Απαγορεύεται η συνομιλία κατά την διάρκεια της εξέτασης καθώς και οι ερωτήσεις/απορίες. 6. Απαγορεύεται επίσης, η ανταλλαγή υπολογιστικής μηχανής και γραφικής ύλης. 7. Προσοχή! Παράβαση των πιο πάνω κανονισμών σημαίνει αυτόματο μηδενισμό στη εξέταση! Σημειώσεις Εσωτερική αντίσταση του βολτομέτρου: Εσωτερική αντίσταση του αμπερομέτρου: 10ΜΩ 10Ω / 100Ω / 1kΩ Ορθότητα Ψηφιακού Πολυμέτρου: ± 0.05% Ορθότητα μετρήσεων παλμογράφου (από το Measure): ± 3% Ορθότητα μετρήσεων από την οθόνη του παλμογράφου: ± 1/10 της ρύθμισης V/Div Διαθέσιμες Ρυθμίσεις Παλμογράφου V/Div: 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5 Volts Τime/Div: 0.01, 0.025, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500 ms 1
Άσκηση A (20 Μονάδες) 1. Εξηγήστε γιατί είναι απαραίτητο οποιαδήποτε συσκευή με μεταλλικό μέρος να είναι γειωμένη και να υπάρχει στην ηλεκτρική εγκατάσταση το αυτόματο. Αναφέρετε επίσης ποιος είναι ο τρόπος ελέγχου καλής λειτουργίας της γείωσης και του αυτόματου σε οποιοδήποτε ηλεκτρική εγκατάσταση. 2. Ποιες οι διαφορές στην προστασία που παρέχει ένα MCB σε σχέση με το RCD (το οποίο είναι πλέον απαραίτητο); Πότε θα διακοπεί η παροχή ρεύματος από το MCB και πότε από το RCD; 3. Εξηγήστε πως επιτυγχάνεται η προστασία του κυκλώματος αλλά και του χειριστή μέσω του τροφοδοτικού συνεχούς τάσης του εργαστηρίου. 4. Εάν o H.Y. σας καταναλώνει 110W, υπολογίστε πόσο κοστίζει ετησίως αν τον χρησιμοποιείτε για 7 ώρες καθημερινά. Η Α.Η.Κ. χρεώνει συνολικά 0.21 ευρώ ανά kwh. 5. Εάν το κινητό σας χρειάζεται κατά μέσο όρο 150μW, υπολογίστε την αυτονομία του μετά από μια πλήρη φόρτιση. Η μπαταρία σας είναι στα 4.5 Volts και η χωρητικότητά της αγγίζει τα 2600mAh. Άσκηση B (15 Μονάδες) 1. Αναφέρετε με λεπτομέρεια τις ενέργειες που μπορούμε να κάνουμε για μείωση της αβεβαιότητας σε μια μέτρηση τάσης στο εργαστήριο η οποία πραγματοποιείται με τον παλμογράφο; Υπάρχει δυνατότητα να μηδενιστεί η αβεβαιότητα μιας μέτρησης με τον παλμογράφο στο εργαστήριο ΛΑ132; 2. Με πόσα δεκαδικά ψηφία πρέπει να γράψουμε το αποτέλεσμα μιας μέτρησης εάν η μέση μετρημένη τιμή είναι 3.4374V και η μέγιστη αβεβαιότητα είναι 0.00462V; Δώστε το αποτέλεσμά σας στην μορφή α +/- β. 3. Τρείς διαδοχικές μετρήσεις τάσης (Vrms), από το Measure του παλμογράφου, στο ίδιο σημείο του κυκλώματος δίνουν 0.4582, 0.6418 και 0.5100 Volts. Γράψτε το αποτέλεσμα της μέτρησης στη μορφή α +/- β κρατώντας τα δεκαδικά ψηφία που απαιτούνται βάσει της χειρότερης αβεβαιότητας. Άσκηση Γ (10 + 15 Μονάδες) 1. Υπολογίστε στο πιο κάτω κύκλωμα (α) την ολική αντίσταση (β) το ρεύμα της κάθε αντίστασης και (γ) την τάση στα άκρα της κάθε αντίστασης. 2. Υλοποιήστε το πιο κάτω κύκλωμα στο ΛΑ132 και υπολογίστε (βάσει μετρήσεων) με την καλύτερη δυνατή ακρίβεια την ισχύ της κάθε αντίστασης. Δηλώστε ξεκάθαρα τι έχετε μετρήσει και γιατί. Αφού φτιάξετε το κύκλωμα και ολοκληρώσετε τις μετρήσεις σας, ζητήστε ΥΠΟΓΡΑΦΗ! Άσκηση Δ (10 + 30 Μονάδες) 1. Περιγράψτε αναλυτικά την πειραματική διαδικασία ελέγχου της γραμμικότητας στο πιο κάτω κύκλωμα. Έπειτα, υπολογίστε το Vth (με επαλληλία) και το Rth του ισοδύναμου κυκλώματος Thevenin. Υπολογίστε επίσης την ισχύ στο φορτίο του απλοποιημένου κυκλώματος και στη συνέχεια υπολογίστε το % ποσοστό αύξησης της ισχύς στο φορτίο αν πετύχετε μέγιστη μεταφορά ισχύος στο φορτίο. Δείξτε όλες τις ενέργειες και τους υπολογισμούς σας. 2. Υλοποιήστε το πιο κάτω κύκλωμα στο ΛΑ132 και μετρήστε το Vth, Rth και Ιth του αρχικού κυκλώματος. Μετρήστε επίσης ότι εσείς κρίνετε αναγκαίο για να αποδείξετε πειραματικά ότι 2
το αρχικό κύκλωμα και το απλοποιημένο είναι ισοδύναμα. Δηλώστε ξεκάθαρα τι έχετε μετρήσει και γιατί. Αφού φτιάξετε το αρχικό και το απλοποιημένο κύκλωμα και ολοκληρώσετε τις μετρήσεις σας, ζητήστε ΥΠΟΓΡΑΦΗ! 3
4
5
6
7
8
9
10
11
12