ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Στο eclass του Τμήματος (http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/) υπάρχει σχετικό μάθημα με τίτλο Ηλεκτρικά Κυκλώματα και Μετρήσεις στην Βιοϊατρική Τεχνολογία (Ε). Η πρόσβαση στο υλικό του μαθήματος (έγγραφα και βίντεο) επιτρέπεται σε όσους διαθέτουν λογαριασμό στην πλατφόρμα. H δημιουργία λογαριασμού γίνεται από την κεντρική σελίδα του eclass, επιλέγοντας στις Βασικές Επιλογές Εγγραφή Χρήστη > Δημιουργία Νέου Λογαριασμού. Συμπληρώνεται κατάλληλα η σχετική φόρμα. Θα λάβετε email με σύνδεσμο ενεργοποίησης του λογαριασμού. 2 1
Στόχοι Εξοικείωση με τα βασικά όργανα μέτρησης ηλεκτρικών κυκλωμάτων (πολύμετρο). Αναγνώριση των βασικών εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Εξοικείωση με τον τρόπο λειτουργίας των κυκλωμάτων συνεχούς ρεύματος. 4 Ασφάλεια Μην έρχεστε σε επαφή με ηλεκτρικές συσκευές όταν το δέρμα είναι βρεγμένο. Μη φοράτε μεταλλικά αντικείμενα όπως βραχιόλια, κολιέ, δαχτυλίδια ή αλυσίδες. Μην τοποθετείτε ποτά ή φαγητά στη θέση εργασίας. Όταν κάνετε συνδέσεις σε κάποιο κύκλωμα, το κύκλωμα δεν θα πρέπει να τροφοδοτείται με ρεύμα. 5 2
Επίδραση Ηλεκτρικού Ρεύματος 1 8 ma Η ηλεκτροπληξία γίνεται αισθητή Το άτομο μπορεί να απομακρυνθεί από την πηγή ηλεκτροπληξίας 8 15mA Η ηλεκτροπληξία προκαλεί πόνο Το άτομο μπορεί να απομακρυνθεί από την πηγή ηλεκτροπληξίας 15 20 ma Η ηλεκτροπληξία προκαλεί πόνο Χάνεται ο έλεγχος των γειτονικών μυών 20 100 ma Η ηλεκτροπληξία προκαλεί πόνο Σοβαρές μυϊκές συσπάσεις 6 Επίδραση Ηλεκτρικού Ρεύματος 100 200 ma Εμφάνιση κοιλιακής μαρμαρυγής Απώλεια αισθήσεων Το ηλεκτρικό ρεύμα κρατά το άτομο εγκλωβισμένο, όσο υπάρχει ροή ρεύματος Μπορεί να επέλθει θάνατος, εάν δεν αποκατασταθεί η καρδιακή λειτουργία με ένα μεγάλο παλμό ρεύματος Περισσότερο από 200 ma Σοβαρά εγκαύματα Έντονεςμυϊκέςσυστολέςπουμπορούνναπροκαλέσουνσταμάτημα της καρδιάς Η καρδιά μπορεί να μην επανέλθει μετά την ηλεκτροπληξία 7 3
Ψηφιακό Πολύμετρο Ένα ψηφιακό πολύμετρο (Digital MultiMeter DMM) είναι ένα ηλεκτρονικό όργανο που μπορεί να πραγματοποιήσει διάφορα είδη μετρήσεων: Τάση Ρεύμα Αντίσταση Χωρητικότητα πυκνωτή Συχνότητα Θερμοκρασία Επίσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για: Έλεγχο διόδου Έλεγχο τρανζίστορ 8 Ψηφιακό Πολύμετρο Φορητό πολύμετρο χειροκίνητης κλίμακας Φορητό πολύμετρο αυτόματης κλίμακας Πολύμετρο πάγκου 9 4
ΠΟΛΥΜΕΤΡΟ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΑΣΗΣ Ρύθμιση για μέτρηση συνεχούς τάσης Ρύθμιση για μέτρηση εναλλασσόμενης τάσης 10 ΠΟΛΥΜΕΤΡΟ ΜΕΤΡΗΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Ρύθμιση για μέτρηση συνεχούς ρεύματος Ρύθμιση για μέτρηση εναλλασσόμενου ρεύματος 11 5
ΠΟΛΥΜΕΤΡΟ ΜΕΤΡΗΣΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ Ρύθμιση για μέτρηση αντίστασης Ρύθμιση για μέτρηση πυκνωτή 12 ΠΟΛΥΜΕΤΡΟ Το πολύμετρο που θα χρησιμοποιηθεί στις εργαστηριακές ασκήσεις είναι το MASTECH MY61, το οποίο είναι χειροκίνητης κλίμακας και έχει τις ακόλουθες κλίμακες: Μέγεθος Συνεχής τάση Εναλλασσόμενη τάση Συνεχές ρεύμα Εναλλασσόμενο ρεύμα Αντίσταση Χωρητικότητα Κλίμακα 200mV, 2V, 20V, 200V, 1000V 200mV, 2V, 20V, 200V, 700V 2mA, 20mA, 200mA, 10A 2mA, 20mA, 200mA, 10A 200Ω, 2kΩ, 20kΩ, 200kΩ, 2MΩ, 20ΜΩ, 200ΜΩ 2nF, 20nF, 200nF, 2μF, 20μF 13 6
To breadboard είναι μία πλακέτα που περιλαμβάνει ένα σύστημα οπών κατάλληλα διασυνδεδεμένων. Επιτρέπει την εύκολη τοποθέτηση και διασύνδεση ηλεκτρικών ή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Χρησιμοποιείται για την γρήγορη υλοποίηση και έλεγχο κυκλωμάτων πριν την τελική υλοποίηση σε πλακέτα με τη μορφή τυπωμένου κυκλώματος (Printed Circuit Board PCB). 14 Πρόσθια όψη breadboard 15 7
Πίσω όψη breadboard 16 Οι οπές που είναι στο κάτω ή στο πάνω μέρος (ανάμεσα στη κόκκινη και στην μπλε γραμμή) και βρίσκονται στην ίδια σειρά είναι διασυνδεδεμένες μεταξύ τους. 17 8
Οι υπόλοιπες οπές είναι διασυνδεδεμένες κατά στήλες (δηλαδή οπές που είναι στην ίδια στήλη). Οπές που είναι στην ίδια στήλη, αλλά παρεμβάλλεται το αυλάκι δεν έχουν διασύνδεση. 18 Παράδειγμα υλοποίηση κυκλώματος σε breadboard. 19 9
Υποδοχή Ασφάλεια τροφοδοσίας 160mA Διακόπτης Αντίσταση LED Aκροδέκτες μέτρησης 20 Άσκηση Επιβεβαίωση Συνδέσεων Breadboard Επιβεβαιώστε ότι το μαύρο καλώδιο του πολυμέτρου είναι στη μαύρη υποδοχή με την ένδειξη COM και το κόκκινο καλώδιο στην κόκκινη υποδοχή με την ένδειξη VΩ. Πατήστε το διακόπτη ON/OFF του πολύμετρο και μετρήστε την αντίσταση ανάμεσα στα ακόλουθα ζεύγη σημείων του breadboard: a30 και e30 a30 και f30 a30 και a20 δύο οπές που είναι στη γραμμή με την ένδειξη + μία οπή στη γραμμή με την ένδειξη + και μία οπή στη γραμμή με την ένδειξη (Σημείωση: χρησιμοποιήστε τη μικρότερη κλίμακα εκεί που αναμένεται να υπάρχει σύνδεση οπών και τη μεγαλύτερη κλίμακα όπου δεν υπάρχει σύνδεση) 21 10
Άσκηση Μέτρηση Αντίστασης Επιβεβαιώστε ότι το μαύρο καλώδιο του πολυμέτρου είναι στη μαύρη υποδοχή με την ένδειξη COM και το κόκκινο καλώδιο στην κόκκινη υποδοχή με την ένδειξη VΩ. Επιβεβαιώστε ότι δεν υπάρχει τροφοδοσία στο κύκλωμα. Τοποθετήστε τον περιστροφικό διακόπτη στη μεγαλύτερη κλίμακα για μέτρηση αντίστασης (Ω). Ακουμπήστε το μαύρο καλώδιο του πολυμέτρου στον έναν ακροδέκτη της αντίστασης που είναι στο breadboard και το κόκκινο καλώδιο στον άλλο ακροδέκτη. Ανοίξτε το πολύμετρο. 22 Άσκηση Μέτρηση Αντίστασης (συνέχεια) Επαναλάβατε για τις υπόλοιπες κλίμακες και συμπληρώστε τον πίνακα που ακολουθεί. Κλείστε το πολύμετρο όταν τελειώσετε. Κλίμακα 200M 20M 2M 200k 20k 2k 200 Ένδειξη πολυμέτρου 23 11
Άσκηση Μέτρηση Τάσης Τροφοδοσίας Επιβεβαιώστε ότι το μαύρο καλώδιο του πολυμέτρου είναι στη μαύρη υποδοχή με την ένδειξη COM καιτοκόκκινοκαλώδιοστηνκόκκινη υποδοχή με την ένδειξη VΩ. Δώστε τροφοδοσία στο κύκλωμα. Τοποθετήστε τον περιστροφικό διακόπτη στη μεγαλύτερη κλίμακα για μέτρηση συνεχούς τάσης (V ). Ακουμπήστε το μαύρο καλώδιο του πολυμέτρου στον ακροδέκτη στο breadboard που είναι στην μπλε γραμμή. Ακουμπήστε το κόκκινο καλώδιο του πολυμέτρου στον ακροδέκτη στο breadboard που είναι στην κόκκινη γραμμή. Ανοίξτε το πολύμετρο. 24 Άσκηση Μέτρηση Τάσης Τροφοδοσίας (συνέχεια) Επαναλάβατε για τις υπόλοιπες κλίμακες και συμπληρώστε τον πίνακα που ακολουθεί. Κλείστε το πολύμετρο και την τροφοδοσία όταν τελειώσετε. Κλίμακα 1000 200 20 2 200m Ένδειξη πολυμέτρου 25 12