PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ

Transkript

1 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Otázka č. 1 Název úlohy : Měření pasivních součástek Nakreslete a vysvětlete: 1.Ohmovu, substituční a srovnávací metodu měření malých a velkých odporů. 2.Metodu měření odporů Wheatstonovým můstkem. 3.Měření vnitřního odporu akumulátorů metodou z poklesu napětí při zatížení. 4.Metodu měření malých a velkých kapacit voltmetrem a ampérmetrem. 5.Balistickou metodu měření kapacit. 6.Metodu měření kapacit střídavými můstky. 1.Změřte odpor daného spotřebiče ( žárovka s kovovým vláknem ) Ohmovou metodou. Hodnoty napětí nastavujte po 20 V v rozsahu 20 až 220 V. Proveďte opravu na spotřebu měřících přístrojů. Vyneste grafické závislosti I = f ( U ) a R = f ( U ). 2.Srovnávací metodou změřte odpor pěti drátů a z naměřených hodnot určete měrný odpor vodičů. 3.K zadaným úkolům nakreslete měřicí schémata, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, vyhodnoťte zjištěné údaje, porovnejte teoretické a naměřené hodnoty, vysvětlete případné rozdíly mezi nimi, měření zhodnoťte.

2 Otázka č. 2 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Název úlohy : Měření kapacit Nakreslete a vysvětlete: 1.Metodu měření malých a velkých kapacit voltmetrem a ampérmetrem. 2.Metodu měření malých a velkých kapacit voltmetrem, ampérmetrem a wattmetrem. 3.Metodu měření kapacit třemi voltmetry. 4.Metodu měření kapacit třemi ampérmetry. 5.Balistickou metodu měření kapacit. 6.Rezonanční metodu měření kapacit. 7.Metodu měření kapacit střídavými můstky. 1.Změřte kapacitu daných kondenzátorů voltampérovou metodou při různých kmitočtech měřicího napětí. Použijte šest kondenzátorů o hodnotách 100, 200, 500 pf a nf, nastavujte frekvenci 2, 10, 20 a 100 khz. Proud obvodem určete pomocí vysokofrekvenčního voltmetru a normálového odporu 100 nebo 1000 Ohm. Z naměřených hodnot nakreslete pro kondenzátor C = 500 pf a všechny frekvence fázorové diagramy proudu a napětí. Naměřenou kapacitu srovnejte s údaji na měřených součástkách. 2.Změřte kapacitu všech daných kondenzátorů nulovou metodou. Naměřenou kapacitu srovnejte s údaji na měřených součástkách a určete relativní chyby údajů kapacit na součástkách. 3.K zadaným úkolům nakreslete měřicí schémata, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, vyhodnoťte zjištěné údaje, porovnejte teoretické a naměřené hodnoty, vysvětlete případné rozdíly mezi nimi, měření zhodnoťte.

3 Otázka č. 3 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Název úlohy : Měření vlastní a vzájemné indukčnosti Nakreslete a vysvětlete: 1.Metodu měření vlastních indukčností voltmetrem a ampérmetrem. 2.Metodu měření vlastních indukčností voltmetrem, ampérmetrem a wattmetrem. 3.Metodu měření vlastních indukčností třemi voltmetry. 4.Metodu měření vzájemné indukčnosti sériovým zapojením. 5.Metodu měření vzájemné indukčnosti voltmetrem a ampérmetrem. 1.Změřte impedanci, indukčnost a odpor vinutí daných vzduchových cívek 300z z můstkovou metodou, vypočtěte indukčnost z rozměru cívky a určete procentní chyby měření. Na kmitočtu 1 khz výpočtem stanovte reaktance a impedance cívek. 2.Metodou transformátoru naprázdno voltmetrem a ampérmetrem změřte vzájemnou indukčnost dvou cívek transformátoru. Měřte při proudech primárním vinutím 10, 20, 30, 40, 50 a 60 ma. Nakreslete a zdůvodněte průběh grafických závislostí M = f ( I1 ). 3.Metodou sériového zapojení změřte vzájemnou indukčnost dvou cívek u transformátoru. Měřte při proudech vinutím 10, 20, 30, 40, 50 a 60 ma. Nakreslete a zdůvodněte průběh grafických závislostí M = f ( I ). 4.K zadaným úkolům nakreslete měřicí schémata, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, vyhodnoťte zjištěné údaje, porovnejte teoretické a naměřené hodnoty, vysvětlete případné rozdíly mezi nimi, měření zhodnoťte.

4 Otázka č. 4 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Název úlohy : Měření výkonů střídavého proudu a spotřeby elektrické energie Nakreslete a popište: 1.Současné měření napětí, proudu a činného výkonu v jednofázovém obvodu s malou a velkou impedancí. 2.Současné měření U, I, P v trojfázové soustavě v přímém zapojení se třemi wattmetry. 3.Současné měření U, I, P v trojfázové soustavě v přímém Aronovém zapojení. 4.Schéma indukční měřící soustavy. 5.Zapojení jednofázového elektroměru. 1.U daného jednofázového motoru změřte příkon a proud při různém napětí 100, 75, 50 a 25 % Ujm. Z naměřených hodnot určete účiník, činný a jalový proud, zdánlivý a jalový příkon. Naměřené a vypočtené hodnoty zobrazte ve vektorovém diagramu proudů a příkonů. 2.Překontrolujte přesnost jednofázového elektroměru přesným wattmetrem při různém zatížení W. Nakreslete korekční křivku elektroměru ( závislost opravy na výkonu O = f ( P ) ). Z naměřených hodnot vypočítejte relativní chybu elektroměru a určete, zda vyhovuje ČSN ( maximální dovolená chyba 2% ). 3.K zadaným úkolům nakreslete měřicí schémata, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, vyhodnoťte zjištěné údaje, porovnejte naměřené hodnoty, vysvětlete případné rozdíly mezi nimi, měření zhodnoťte.

5 Otázka č. 5 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Název úlohy : Měření voltampérových charakteristik polovodičů Vysvětlete principy základních polovodičových součástek - diody, bipolárních a unipolárních tranzistorů, tyristorů a triaků na náhradních schématech, načrtněte a popište jejich voltampérové charakteristiky a vyznačte v nich základní mezní hodnoty a uveďte využití součástek v praxi. 1.Změřte statické voltampérové charakteristiky křemíkového výkonového tranzistoru v zapojení se společným emitorem ve všech čtyřech kvadrantech pro napětí kolektor - emitor 1 ; 2 až 20 V po 2 V a bázový proud ma po 2.5 ma, graficky znázorněte všechny charakteristiky a v pracovním bodě Uce = 10 V a Ib = 5 ma určete všechny hybridní parametry. 2. Změřte statické voltampérové charakteristiky usměrňovací a Zenerovy diody v propustném a závěrném směru pro proud I F = (0 500)mA a napětí U R = (0 10)V. Graficky znázorněte charakteristiky a v pracovním bodě I F = 200 ma určete statický a dynamický odpor. 3.K zadaným úkolům nakreslete měřící schemata, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, měření zhodnoťte.

6 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Otázka č. 6 Název úlohy : Transformátory Vysvětlete princip transformátoru, uveďte základní vztahy a pravidla pro činnost transformátoru, popište konstrukci, uveďte základní druhy transformátorů, vysvětlete určení ztrát transformátoru měřením naprázdno a nakrátko, napište využití v praxi. 1.Změřte převod jednofázového transformátoru při napájení 1/2 jmenovitého napětí a proveďte zatěžovací zkoušku v rozsahu % jmenovitého výkonu po 10% pro činnou zátěž (proměnný rezistor ). Z naměřených a vypočtených hodnot nakreslete grafické závislosti napájecího proudu, příkonu, účinnosti a účiníku na výkonu v lineárních osách. 2.Navrhněte propojení cívek primárního a sekundárního vinutí trojfázového transformátoru pro spojení Dy7. Navržené spojení prakticky proveďte, transformátor připojte k trojfázové síti přes oddělovací transformátor, změřte příslušná napětí na primáru a sekundáru, sestrojte průvodičový (fázorový) diagram pro spojení vinutí a vypočtěte převod. 3.K zadaným úkolům nakreslete měřící schemata, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, zhodnoťte měření.

7 Z MECHATRONIKY Otázka č. 7 Název úlohy : Pneumatické řízení 1 Zadání úlohy: 1. Teoretická část a/ typy pneumomotorů přímých, konstrukce, schematické značky - základní b/ pneumaticke ventily k čemu slouží, typy ovládání / mechanické a pneumatické/, schematické značky 2. Praktická část Dvojčinný pneumotor ovládaný pákou, tlačítkem, kladičkou a se členem OR Dvojčinný pneumotor (1.0) má být činný po stisknutí tlačítka 3/2 rozvaděče (1.2) a má vyjet přiškrcenou rychlostí do koncové polohy. Další výchozí podmínkou je, že kladička 3/2 rozvaděče (1.4) musí být činná v zadní koncové poloze (stlačená), tj., že pístnice pneumotoru se musí nacházet v zasunuté poloze. V přední koncové poloze je opět činný po stisknutí kladičky 3/2 rozvaděče (1.5). Ten dá signál k návratu do výchozí polohy. Ve výchozí poloze, tedy v zadní, má zůstat tak dlouho, dokud nebude opět činný po stisknutí tlačítka 3/2 rozvaděče (1.2). Toto je jednorázový cyklus. Trvalý cyklus: Trvalým sepnutím páky 3/2 rozvaděče (1.1) se pneumotor přepne do trvalého cyklu pístnice může trvale vyjíždět a opět zajíždět. Tento pohyb se ukončí pokud tento rozvaděč (1.1) vypneme. Pak je umožněn opět jednorázový cyklus. Postup: 1/ Realizujte a ověřte funkci v SW Autosim 2/ Vytvořte tabulku použitých prvků (číslo, název, označení ve schématu, číselný kód ve stavebnici) 3/ V případě potřeby přizpůsobte schéma dostupným prvkům stavebnice 4/ Realizujte reálnými prvky ve stavebnici SMC 5/ Nakreslete fázový diagram

8 Z MECHATRONIKY Otázka č. 8 Název úlohy : Pneumatické řízení 2 Zadání úlohy: 1. Teoretická část a/ typy pneumomotorů rotačních, konstrukce, funkce, použití b/ pneumatické ventily typy, princip vytváření schémat, logické ventily 2. Praktická část Polohování součástek na měřícím zařízení ze čtyř míst Polohování součástek je možno provádět ze čtyř různých míst. Stisknutím jednoho ze čtyř tlačítek se vysunutím pneu - motoru do koncové polohy umístí součástka na měřící zařízení. Návrat pístu je automatický. Obr. 1 ovládání ze čtyř míst Postup: 1/ Realizujte a ověřte funkci v SW Autosim 2/ Vytvořte tabulku použitých prvků (číslo, název, označení ve schématu, číselný kód ve stavebnici) 3/ V případě potřeby přizpůsobte schéma dostupným prvkům stavebnice 4/ Realizujte reálnými prvky ve stavebnici SMC 5/ Nakreslete fázový diagram

9 Z MECHATRONIKY Otázka č. 9 Název úlohy : Elektro-pneumatické řízení 1 Zadání úlohy: 1. Teoretická část a/ podtlak a jeho využití, princip funkce, fyzikální podmínky, přísavky, schematické značky b/ výroba stlačeného vzduchu, využití, výhody, nevýhody 2. Praktická část Lis a vakuový manipulátor Navrhněte elektropneumatický obvod tak, aby obsahoval dvojčinný pneumotor (L) ve funkci lisu, který bude aktivován po stlačení dvou tlačítek současně (TL1, TL2). Dále bude obsahovat pneumotor ve funkci zavaděče výrobku do lisu (ZV) a pneumotor (VV), který na své hlavici nese vakuovou přísavku (P), která vytahuje hotové výlisky z lisu. Musí být splněny tyto podmínky: a/ ZV a VV jsou aktivovány manuálně - pomocí tlačítek el. panelu TZV a TVV b/ lis L nelze aktivovat, pokud probíhá operace umísťování do lisu, nebo vytahování výrobku z lisu (aktivní ZV, nebo VV). c/ ZV a VV nelze aktivovat současně d/ vakuová přísavka P je aktivována spolu s pneumotorem VV a je deaktivována, při návratu VV do výchozí polohy. Obr 1. Blokové schéma s označením prvků Postup: 1/ Realizujte a ověřte funkci v SW Autosim 2/ Vytvořte tabulku použitých prvků (číslo, název, označení v blok. schématu, číselný kód ve stavebnici) 3/ V případě potřeby přizpůsobte schéma dostupným prvkům stavebnice 4/ Realizujte reálnými prvky ve stavebnici SMC 5/ Nakreslete fázový diagram

10 Z MECHATRONIKY Otázka č. 10 Název úlohy : Elektro-pneumatické řízení 2 Zadání úlohy: 1. Teoretická část a/ elektrická relé, cívky, elektromagnety, zásady kreslení elektropneumatických schémat/obvodů b/ elektropneumatické ventily k čemu slouží, typy ovládání, schématické značky 2. Praktická část Manuální elektropneumatické ovládání třídící linky Analyzujte pneumatické a elektro-pneumatické prvky na modelu třídící linky. Při popisu zachovávejte jejich značení v lince. Navrhněte schéma a následně zapojte reálný obvod tak, aby bylo možné jednotlivé kroky procesu třídění ovládat el. tlačítky na panelu, případně přídavnými tlačítky ze stavebnice. Schéma pneumatické i elektrické části linky vytvořte a následně simulujte v programu Autosim. Funkce linky: tlačítko aktivuje pneumotor, který vysune tříděný předmět ze zásobníku, další tlačítko aktivuje pneumotor, který předmět přesune na dopravní pás. Další tlačítko pás aktivuje. Dále bude možné tlačítky pás deaktivovat a tříděný předmět přesunout z pásu na pluchu, odkud jej vyzvedne přísavkový úchop a rotační pneumotor, těmito bude předmět přemístěn k finálnímu zatřídění do jednoho z devíti zásobníků. Senzory nemusí být využity. Postup: 1/ Navrhněte a simulujte funkci v SW Autosim 2/ Vytvořte tabulku použitých prvků (číslo, název, označení ve schématu, číselný kód ve stavebnici) 3/ V případě potřeby přizpůsobte schéma dostupným prvkům stavebnice 4/ Realizujte reálnými prvky 5/ Nakreslete fázový diagram

11 Z MECHATRONIKY Otázka č. 11 Název úlohy: Řízení železničního přejezdu pomocí PLC Zadání úlohy: 1. Teoretická část Co je PLC (programovatelný logický controler), jaké může mít vstupy, výstupy. Popište způsob programování PLC a jak PLC pracuje a možnosti řízení zařízení pomocí PLC. Programovací prostředí, možnosti připojení periferií, použití PLC v průmyslu. Vstupní a výstupní signály PLC. Jak se řídí pneumatické prvky pomocí PLC. 2. Praktická část 1) Navrhněte program pro řízení železničního přejezdu pomocí PLC Siemans S Kontakt před přejezdem spustí ihned výstražná světla červené barvy blikající střídavě frekvenci 2 Hz, Po uplynutí 2s se spustí 2 závory, kontakt za přejezdem otevře závory a po 2s vypne výstražná světla. 2)Nakreslete vývojový diagram funkce. 3) Vytvořte řídící program pro PLC v TIA V 11. 4) Program nahrejte do PLC, ověřte funkci a následně realizujte zapojení na panelu s pneu. prvky. 5) Popište použité symboly, program vytiskněte jako přílohu.

12 Z MECHATRONIKY Otázka č. 12 Název úlohy: Kodér a dekodér pomocí PLC Zadání úlohy: 1. Teoretická část Co je PLC (programovatelný logický controler), jaké může mít vstupy, výstupy. Popište způsob programování PLC a jak PLC pracuje a možnosti řízení zařízení pomocí PLC. Programovací prostředí, možnosti připojení periferií, použití PLC v průmyslu. Vstupní a výstupní signály PLC. Co jsou kodéry a dekodéry, k čemu se používají. 2. Praktická část 1) Pomocí 2 PLC Siemens S-1200 realizujte tříbitový kodér a dekodér. 2)Nakreslete vývojový diagram, pravdivostní tabulku případně karnaughovu mapu funkcí. 3) Vytvořte řídící program pro PLC v TIA V 11. 4) Program nahrejte do PLC, ověřte funkci jednotlivých PLC, poté zapojte oba PLC za sebe a opět ověřte funkci. Výsledky zapište do tabulky a srovnejte s teoretickými hodnotami. 5) Popište použité symboly, program vytiskněte jako přílohu.

13 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Otázka č. 13 Název úlohy: Měření na trojfázových transformátorech Zadání úlohy: 1. Teoretická část Vysvětlete princip transformátoru, uveďte základní vztahy a pravidla pro činnost transformátoru, popište konstrukci, uveďte základní druhy transformátorů, popište vlastnosti a využití transformátorů v praxi. Vysvětlete princip a zapojení transformátoru typu Z a příklad jeho použití. 2. Praktická část 1. U daného trojfázového transformátoru typu Z překontrolujte označení začátků a konců jednotlivých vinutí a příslušnost vinutí k jednotlivým sloupkům transformátoru. 2. Navrhněte spojení cívek primárního a sekundárního vinutí trojfázového transformátoru typu Z pro spojení : Zy11, Dz4, Zz6. Navržená spojení prakticky proveďte. Proveďte kontrolu zapojení primárního a sekundárního vinutí a kontrolu hodinového úhlu. Transformátor připojte k trojfázové síti. Změřte příslušná napětí na primárních a sekundárních svorkách (fázové napětí, sdružené napětí, při propojení svorek Aa, při propojení svorek An nebo Na). Sestrojte průvodičové (fázorové) diagramy pro dané spojení vinutí, vypočtěte převod. 3. Naměřené hodnoty uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, vypočítejte převod, zhodnoťte měření.

14 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Otázka č. 14 Název úlohy: Synchronní stroj Zadání úlohy: 1. Teoretická část Vysvětlete princip synchronních strojů, uveďte základní vztahy a pravidla pro činnost strojů, popište konstrukci, uveďte základní druhy strojů, načrtněte a popište základní elektrické a mechanické vlastnosti a charakteristiky, uveďte způsoby spouštění strojů a napište využití strojů v praxi. 2. Praktická část 1. Na daném trojfázovém synchronním stroji proveďte přifázování k rozvodné síti v režimu generátoru (alternátoru), změřte závislosti statorového fázového proudu If na budícím rotorovém proudu Ib v rozsahu 0,5-7,5 A po 0,5 A při konstantním statorovém ( síťovém ) napětí pro 0, 1/4, 1/2, 3/4 a 1/1 jmenovitého činného výkonu alternátoru Pn. Při měření nepřekračujte 1,5 násobek jmenovité hodnoty statorového proudu, aby nedošlo k poškození stroje!!! 2. Z naměřených a vypočtených hodnot sestrojte grafické závislosti statorového proudu na budícím proudu při konstantním statorovém napětí (tzv. V křivky) pro zadané hodnoty činného výkonu v lineárních osách, které doplňte regulačními charakteristikami pro účiníky stroje cos = 1 a cos = 0.8 induktivního i kapacitního charakteru. 3. K zadaným úkolům nakreslete měřící schémata, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, zhodnoťte měření.

15 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Otázka č. 15 Název úlohy: Měření na točivých strojích ASM 1 Zadání úlohy: 1. Teoretická část Vysvětlete princip asynchronního stroje, uveďte základní vztahy a pravidla pro činnost stroje, popište konstrukci, uveďte základní druhy strojů, popište základní elektrické a mechanické vlastnosti a charakteristiky, uveďte způsoby spouštění strojů a uveďte využití strojů v praxi. 2. Praktická část 1. Na daném trojfázovém asynchronním stroji proveďte zatěžovací zkoušku v podsynchronním režimu pro zatížení 1,50 ; 1,25 ; 1,00 ; 0,75 ; 0,50 ; 0,25 a 0 násobku jmenovitého momentu stroje. Pro každé zatížení stroje zjistěte účinnost, účiník a skluz stroje (i stroboskopickou metodou). 2. K zadaným úkolům nakreslete měřící schéma, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, sestrojte pracovní charakteristiku stroje vynesením grafických závislostí elektrického příkonu, fázového proudu, mechanického momentu, otáček, účinnosti, účiníku a skluzu na mechanickém výkonu v lineárních stupnicích na všech osách. Z této charakteristiky určete hodnoty změřených veličin při jmenovitém mechanickém výkonu stroje a porovnejte je se štítkovými údaji, rozdíly zdůvodněte a měření zhodnoťte.

16 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Otázka č. 16 Název úlohy : Měření na točivých strojích ASM 2 Vysvětlete princip asynchronního stroje, uveďte základní vztahy a pravidla pro činnost stroje, popište konstrukci, uveďte základní druhy strojů, popište základní elektrické a mechanické vlastnosti a charakteristiky, uveďte způsoby spouštění strojů a uveďte využití strojů v praxi. 2. Praktická část 1. Na daném trojfázovém asynchronním stroji proveďte zatěžovací zkoušku v nadsynchronním režimu pro zatížení 1,50 ; 1,25 ; 1,00 ; 0,75 ; 0,50 ; 0,25 a 0 násobku jmenovitého momentu stroje. Pro každé zatížení stroje zjistěte účinnost, účiník a skluz stroje (i stroboskopickou metodou). 2. K zadaným úkolům nakreslete měřící schéma, uveďte tabulky naměřených a vypočtených hodnot, sestrojte pracovní charakteristiku stroje vynesením grafických závislostí elektrického příkonu, fázového proudu, mechanického momentu, otáček, účinnosti, účiníku a skluzu na mechanickém výkonu v lineárních stupnicích na všech osách. Z této charakteristiky určete hodnoty změřených veličin při jmenovitém mechanickém výkonu stroje a porovnejte je se štítkovými údaji, rozdíly zdůvodněte a měření zhodnoťte.

17 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Otázka č. 17 Název úlohy: Měření integračních a derivačních článků Zadání úlohy: 1. Teoretická část Nakreslete schéma zapojení integračního a derivačního RC, RL článku, nakreslete fázorové diagramy, odvoďte velikost impedance, admitance, napěťového přenosu, fázového posuvu a kritické frekvence článků, načrtněte amplitudové a fázové charakteristiky přenosu, popište chování obvodů při podkritické, kritické a nadkritické frekvencí a uveďte využití článků v praxi. 2. Praktická část 1. Změřte závislost přenosu A a fáze φ daných RC článků na frekvenci v rozsahu 10 Hz - 1 MHz v násobcích 1, 2, 5, z naměřených hodnot sestrojte logaritmickou amplitudovou fázovou frekvenční charakteristiku ( LAFFCH ), z grafu určete kritickou frekvenci fk. 2. Změřte skutečné hodnoty součástek daných článků při frekvenci 1 khz, vypočtěte teoretické hodnoty přenosu a fáze, vypočtěte kritické frekvence a vyneste je do LAFFCH. 3. Na osciloskopu pozorujte chování článků při podkritických ( f < 0,1 fk ), kritických ( f = fk ) a nadkritických ( f > 10 fk ) frekvencích pro sinusový, obdélníkový, trojúhelníkový vstupní signál, zobrazené křivky překreslete a ze zjištěných průběhů určete pro jaké frekvence články dobře integrují a derivují z hlediska tvaru signálu, přenosu a fázového posunu. 4. K zadaným úkolům nakreslete měřící schémata, popište postup měření, uveďte příklady výpočtů, tabulky naměřených a vypočtených hodnot, vyhodnoťte zjištěné údaje, porovnejte teoretické a naměřené vlastnosti článků, vysvětlete případné rozdíly mezi nimi, měření zhodnoťte.

18 Otázka č.18 Z ELEKTROTECHNICKÝCH MĚŘENÍ Název úlohy: Měření amplitudové modulace Zadání úlohy: 1. Teoretická část Vysvětlete princip modulace elektronických signálů, uveďte základní druhy modulací a jejich vlastnosti, nakreslete jejich časové a frekvenční charakteristiky, uveďte příklady využití modulace, popište metody měření modulací. 2. Praktická část 1. Změřte závislost hloubky modulace (modulačního indexu) mam amplitudové modulace AM-FM generátoru na natočení potenciometru pro vnitřní modulaci nosné frekvence fn = 5 MHz metodou synchronizované časové základny osciloskopu. 2. Změřte závislost hloubky modulace mam amplitudové modulace AM-FM generátoru na natočení potenciometru pro vnější modulaci fn = 5 MHz sinusovým signálem o Uef = 1 V a f = 1 khz lichoběžníkovou metodou na osciloskopu. 3. Změřte amplitudovou závislost hloubky modulace mam AM-FM generátoru pro vnější modulaci fn = 5 MHz sinusovým signálem o Uef = 0 až 2,2 V po 0,2V a f = 1 khz při vytočení potenciometru do poloviny dráhy předchozími metodami. Nakreslete graf. 4. Změřte frekvenční závislost hloubky modulace mam AM-FM generátoru pro vnější modulaci fn = 5 MHz sinusovým signálem o Uef = 1V a f = 20 Hz až 200 khz v násobcích 1, 2, 5 při vytočení potenciometru AM do poloviny dráhy předchozími metodami. Nakreslete graf. 5. Zhodnoťte vlastnosti generátoru v závislosti na modulačním napětí a frekvenci pro AM, případné rozdíly od teoretických vlastností zdůvodněte. 6. K zadaným úkolům nakreslete měřící schémata, uveďte tabulky, postup měření a výpočtu.

19 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 19 Název úlohy : Generování průběhů Vysvětlete, co je digitálně - analogový převodník, jaké typy znáte a jak pracují. Popište vlastnosti převodníků, činnost a způsob propojení s mikropočítačem. Uveďte, k čemu se D/A převodníky v praxi používají, popište možnosti generování časových průběhů signálů. Pomocí D/A převodníku MDAC08 a mikropočítače ARDUINO vytvořte generátor s možnosti výběru časových průběhů napětí z klávesnice : a) obdélníkový kladný 0V / +5V o frekvenci 300Hz b) trojúhelníkový +2V / - 3V c) pilový sestupný záporný 0V / -5V d) sinusový Uef = 2V, stejnosměrný posuv Uo = +1V, 20 vzorků na periodu, f = 500Hz e) schodovitý nahoru s krokem 16 Znázorněte graficky funkci programu ve vývojovém diagramu a popište ji. Program zapište ve WIRING včetně komentářů, soubor vytiskněte a přiložte do protokolu. Zjistěte a uveďte možný kmitočtový a napěťový rozsah generovaných frekvencí u jednotlivých časových průběhů, změřené časové průběhy nakreslete a dosažené výsledky zhodnoťte. Pozn.: D/A převodník je připojen k 8 bitové bráně D ( piny 0 až 7 ), maticová klávesnice k pinům A1, A2, A3, 13 přes rezistory K20 jako výstup řádků a A4, A5, A6, A7 jako vstup sloupců s rezistory 10K.

20 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 20 Název úlohy : Řízení krokového motorku Popište konstrukci krokových motorů, vysvětlete princip, vysvětlete možné způsoby řízení těchto motorů, uveďte jejich základní vlastnosti. Nakreslete a popište připojení krokových motorů k mikropočítači ARDUINO. K 8 - bitové výstupní bráně D mikropočítače ARDUINO přes budič připojte 2 krokové motorky. Sestavte program pro řízení motorků čtyř a osmi taktním režimem, kombinace pro řízení uložíte do paměti mikropočítače jako tabulku. Volbu způsobu řízení provádějte klávesami s čísly 4 nebo 8 na klávesnici, ostatní klávesy nesmí být aktivní. Motorek na horní čtveřici bitů roztočte vlevo rychlostí 1 krok za 1s, celkem 20 kroků, pak zastavte na 3s, pak otáčejte vpravo rychlostí 1 krok za 0.25s celkem 50 kroků, pak zastavte na 5s a celý cyklus opakujte, druhý motorek na dolních bitech se bude pohybovat v protisměru. Vysvětlete, jak se časový interval mezi kroky realizuje a jak jej lze měnit. Postup řešení úlohy znázorněte vývojovým diagramem, program řízení včetně podprogramů napište ve WIRINGu včetně komentářů, vytiskněte soubor a přiložte do protokolu. Dosažené výsledky zhodnoťte. Pozn.: Budič je připojen k 8 bitové bráně D ( piny 0 až 7 ), maticová klávesnice k pinům A1, A2, A3, 13 přes rezistory K20 jako výstup řádků a A4, A5, A6, A7 jako vstup sloupců s rezistory 10K.

21 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 21 Název úlohy : Řízení synchronního motorku Popište konstrukci 3f synchronních motorů, vysvětlete princip, vysvětlete možné způsoby řízení těchto motorů, uveďte jejich základní vlastnosti. Nakreslete a popište připojení synchronních motorů k mikropočítači ARDUINO. K 8 - bitové výstupní bráně D mikropočítače ARDUINO přes budič připojte model 3f synchronního motorku v zapojení Y. Proveďte rozběh počáteční frekvencí 1/2 Hz vpravo, pak plynule zvyšujte frekvenci po každé otáčce na 3Hz, motor nechejte točit na této frekvenci 10s, pak plynule snižujte frekvenci po každé otáčce na 1Hz, motor zastavte na 3s a pak postupujte stejně pro otáčení vlevo, tento cyklus opakujte. Řízení realizujte přes bity ( piny ) brány D spínáním fází takto : pin 0 -> -12V L1, pin 1 -> +12V L1, pin3 -> -12V L2, pin 4 -> +12V L2, pin 6 -> -12V L3, pin 7 -> + 12V L3 ; Lx vinutí fáze SM, zbývající 2 bity ( piny 2 a 5 ) nejsou využity a lze na ně poslat libovolnou logickou úroveň, vysláním 0 na příslušný bit se blokuje příslušná úroveň napětí, při současném vyslání dvou 1 do napěťových úrovní stejné fáze dojde ke zkratu! ( zničení!), při současném vyslání dvou 0 do napěťových úrovní stejné fáze bude výstupní napětí 0V, při + 12V se rozsvítí červená LED, při - 12V zelená LED, při 0V svítí obě LED polovičním jasem. Sestavte program pro řízení, nakreslete časové průběhy napětí v jednotlivých fázích, kombinace pro řízení uložte do paměti mikropočítače jako tabulku. Vysvětlete, jak se realizuje frekvence a jak ji lze měnit. Postup řešení úlohy znázorněte vývojovým diagramem, program řízení včetně podprogramů napište ve WIRING s uvedením komentářů, soubor vytiskněte a přiložte do protokolu. Dosažené výsledky zhodnoťte. Pozn.: Budič je připojen k 8 bitové bráně D ( piny 0 až 7 ), maticová klávesnice k pinům A1, A2, A3, 13 přes rezistory K20 jako výstup řádků a A4, A5, A6, A7 jako vstup sloupců s rezistory 10K.

22 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 22 Název úlohy : Řízení jednofázového asynchronního motorku Popište konstrukci 1f asynchronních motorů, vysvětlete princip, vysvětlete možné způsoby řízení těchto motorů, uveďte jejich základní vlastnosti. Nakreslete a popište připojení asynchronních motorů k mikropočítači ARDUINO. K 8 - bitové výstupní bráně D mikropočítače ARDUINO přes budič připojte model 1f asynchronního motorku. Proveďte rozběh na frekvenci 50Hz po dobu 3s, pak zvyšte frekvenci po každé otáčce plynule na 100Hz, udržte v chodu na dobu 5s, snižujte plynule na 20Hz, motor nechte točit ještě 10 s a pak motor zastavte na 5s a cyklus opakujte. Řízení realizujte následujícími tvary napětí : a)obdélníky 12V bez mezery. b)obdélníky 12V s mezerou o šířce 1/2 impulsu. c)schody s mezerou, schod 5V a mezera 1/2 šířky schodu 12V. Výběr řízení proveďte z klávesnice ( čísla 1, 2, 3 ), vlastní řízení realizujte přes bity ( piny ) výstupní brány D takto : pin 0 -> 0V, pin 2 -> 5V, pin 3 -> 12V pro 1. vývod ; pin 4 -> 0V, pin 6 -> 5V, pin7 -> 12V pro 2. vývod, zbývající 2 bity ( piny 1 a 5 ) nejsou využity, sepnutí na napájecí napětí 5V nebo 12V se provede vysláním 1 na příslušný bit, vyslání 0 v pinu 0 nebo 4 sepne vinutí na 0V, současné vyslání více napěťových úrovní stejného vývodu způsobí zkrat! ( zničení!). Sestavte program pro řízení, nakreslete časové průběhy napětí, kombinace pro řízení uložte do paměti mikropočítače jako tabulku.vysvětlete, jak se realizuje frekvence a jak ji lze měnit. Postup řešení úlohy znázorněte vývojovým diagramem, program řízení včetně podprogramů napište ve WIRING včetně komentářů, soubor vytiskněte a přiložte do protokolu. Dosažené výsledky zhodnoťte. Pozn.: Budič je připojen k 8 bitové bráně D ( piny 0 až 7 ), maticová klávesnice k pinům A1, A2, A3, 13 přes rezistory K20 jako výstup řádků a A4, A5, A6, A7 jako vstup sloupců s rezistory 10K.

23 Otázka č. 23 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Název úlohy : Řízení stejnosměrného motorku Popište konstrukci stejnosměrných motorů, vysvětlete princip, vysvětlete možné způsoby řízení těchto motorů, uveďte jejich základní vlastnosti. Nakreslete a popište připojení stejnosměrného motoru k D/A převodníku a mikropočítači ARDUINO. K 8 - bitové výstupní bráně D mikropočítače ARDUINO přes D/A převodník MDAC 08 s výkonovým zesilovačem připojte stejnosměrný motorek a sestavte programy pro řízení motorku : a) ručně z klávesnice - otáčky odpovídají stisknuté klávese ( motorek ovládáte přímo z klávesnice mikropočítače tlačítky 0 největší otáčky vzad až F - největší otáčky vpřed ). b) programově - motor se rozběhne na 2s vpravo polovičními otáčkami, pak se na 10s roztočí naplno, zastaví se na 3s, roztočí se plnými otáčkami vlevo na 4s, za další 2s sníží otáčky na polovinu, pak se zastaví na 5s a děj se bude opakovat. Vysvětlete, jak se realizuje časový interval a jak jej lze měnit. Postup řešení úlohy znázorněte vývojovým diagramem, program řízení včetně podprogramů napište ve WIRING včetně komentářů, soubor vytiskněte a přiložte do protokolu. Dosažené výsledky zhodnoťte. Pozn.: D/A převodník je připojen k 8 bitové bráně D ( piny 0 až 7 ), maticová klávesnice k pinům A1, A2, A3, 13 přes rezistory K20 jako výstup řádků a A4, A5, A6, A7 jako vstup sloupců s rezistory 10K.

24 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 24 Název úlohy : Charakteristiky diod Nakreslete strukturu polovodičové diody, vysvětlete její činnost. Uveďte schématické značky různých typů diod, načrtněte a popište jejich odpovídající volt-ampérové charakteristiky. Uveďte příklady použití diod v elektronice. Nakreslete měřící schéma pro určení volt-ampérových charakteristik diod v propustném směru pomocí počítačem řízeného přípravku LABJACK s DA a AD převodníky. Obvod zapojte na kontaktním poli a změřte vlastnosti různých diod ( Ge, Si, Schottky, svítivých LED ). Hodnoty napětí v propustném směru Uf zapište do tabulek pro nastavené proudy If = 0,1 ; 0,2 ; 0,3 ; 0,5 ; 1 ; 2 ; 3 ; 5 ; 10 ; 15 ; 20 ma pomocí DA převodníku na vhodně zvoleném snímacím odporu. Z naměřených hodnot vypočtěte statický odpor R a ztrátový odpor P diody ve všech měřených bodech a dále dynamický odpor r v pracovním bodě If = 2mA pro každou diodu. Nakreslete volt-ampérové charakteristiky změřených diod do společného semilogaritmického grafu, porovnejte chování diod a měření zhodnoťte.

25 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 25 Název úlohy : Charakteristiky tranzistoru Nakreslete struktury různých typů tranzistorů, vysvětlete jejich činnost, uveďte schématické značky. Načrtněte kvadrantové voltampérové charakteristiky, uveďte, co udávají a který h-parametr se určuje. Uveďte příklady použití tranzistorů. Nakreslete měřící schéma pro určení volt-ampérových charakteristik NPN tranzistorů v zapojení SE pomocí počítačem řízeného přípravku LABJACK s DA a AD převodníky. Obvod zapojte na kontaktním poli a změřte vlastnosti předloženého tranzistoru pro bázové proudy Ib = 10 až 50 A po 10 A a kolektorová napětí Ece = 0,5 až 3,5 V po 0,5 V, hodnoty zapište do tabulek. Z naměřených hodnot sestrojte kvadrantové voltampérové charakteristiky s lineárními osami, pro všechna měření stanovte statický zesilovací činitel h21e, v pracovním bodě Uce = 2 V a Ib = 30 A vypočtěte všechny h-parametry.

26 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 26 Název úlohy : Logické obvody TTL Napište základní pravidla Booleovy algebry, u základních logických funkcí načrtněte schématické značky, pravdivostní tabulky a uveďte jejich matematický zápis. Uveďte hodnoty napětí ( případně i proudu ) pro logické obvody TTL, vysvětlete pojem logický zisk. Uveďte druhy složitějších logických obvodů, jejich značky a využití. Nakreslete měřící schémata pro zjišťování statických vlastností logických obvodů TTL, pomocí počítačem řízeného přípravku LABJACK s DA a AD převodníky, číslicového multimetru a snímacích odporů ( dekády ) změřte napájecí, vstupní a převodní charakteristiky u hradel NAND 7400 v kontaktním poli pro proměnné vstupní napětí 0 až 5 V po 0,5 V, přičemž v oblasti překlápění hradla 1 V až 2 V nastavujte jemněji po 0,1 V. Naměřené hodnoty zapisujte do tabulky a sestrojte z nich příslušné grafické závislosti s lineárními osami. Dále navrhněte zapojení hradel 7400 pro realizaci základních logických, činnost ověřte zadáváním logických hodnot do vstupů pomocí LABJACK a kontrolou výstupu pomocí logické sondy, výsledky zapište do pravdivostních tabulek. Měření zhodnoťte. Pozn. Pro napájení měřených obvodů použijte externí napájecí stabilizovaný zdroj, propojte signálové země přípravku LABJACK a měřeného obvodu, současné napájení LABJACK a měřených hradel ze společného USB řídícího počítače PC není vhodné kvůli možnosti vzájemného ovlivňování hodnot.

27 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 27 Název úlohy : RC články Nakreslete zapojení integračního a derivačního RC článků 1.řádu, zapište ( symbolickokomplexně ) jejich impedanci a přenos. Načrtněte jejich frekvenční charakteristiky a vysvětlete rozdílné chování v oblasti nízkých ( podkritických ), kritického a vysokých ( nadkritických ) frekvencích. Uveďte příklady jejich využití v elektronických zařízeních. Nakreslete měřící schéma pro zjišťování frekvenční a přechodové ( časové ) charakteristik obvodů. Pomocí digitálního signálového generátoru a digitálního signálového osciloskopu řízených počítačem PC změřte závislost přenosu A a časový posun t zapojených RC článků na kontaktním poli, frekvenci měňte v rozsahu 10 Hz až 200 khz v násobcích 1 ; 2 ; 5 při vstupním napětí U1ef = 5 V sinus pro oba typy článků, dále pouze pro integrační článek určete přechodové charakteristiky při vstupním napětí U1pp ( U1šš ) = 10 V při buzení obdélníkem, jehož frekvenci nastavte tak, aby byla viditelná celá charakteristika i s ustálením výstupních hodnot, odečtěte nejméně 10 hodnot v lineárně narůstajícím čase. Naměřené hodnoty zapisujte do tabulek, určete z nich napěťový přenos AdB a fázi, sestrojte LAFFCH v semilogaritmickém tvaru a odečtěte kritický kmitočet fk, přechodové charakteristiky vyneste v lineárních osách, odečtěte z nich časovou konstantu. Číslicovým multimetrem změřte skutečnou hodnotu rezistoru R, vypočtěte skutečnou hodnotu kapacity C a výpočtem také stanovte teoretický kritický kmitočet fk, výsledky porovnejte s naměřenými hodnotami, proveďte zhodnocení měření.

28 Z ELEKTRONICKÝCH POČÍTAČŮ Otázka č. 28 Název úlohy : Řízení displeje Vysvětlete principy činnosti zobrazovačů - displejů, nakreslete blokové schéma pro statické a dynamické buzení vícemístných displejů, napište, jaké optoelektronické součástky lze využít a jak fungují. Popište způsob a možnosti připojení displejů k mikropočítači ARDUINO. Stručně popište způsob programování a programovací jazyk WIRING. Pomocí mikropočítače ARDUINO zobrazte na 16-ti místném sedmisegmentovém displeji pohyblivý text PRAKTICKA MATURITA jmeno a prijmeni 4.E, kódy znaků uložte do paměti mikropočítače, rychlost posuvu 2 znaky za 1s vlevo, 8 bitů (pinů ) brány D ovládá segmenty takto: pin 0 = A, pin 1 = B, pin 2 = C, pin 3 = D, pin 4 = E, pin 5 = F, pin 6 = G a pin 7 = H ( tečka ), 5 bitů brány B vybírá pozici znaku zprava, při kombinacích 0 15 se zobrazuje znak na příslušné pozici, vyšší kombinace zhasne celý displej. Řešení znázorněte graficky vývojovým diagramem, zapište program ve WIRING včetně komentářů, program vytiskněte a přiložte do protokolu. Uveďte možné způsoby řešení, dosažené výsledky zhodnoťte. Pozn. LED displeje jsou aktivní v logické 1 příslušného bitu ( pinu ) osmibitové brány D, 5 piny brány B se vybírá pozice znaku, před zobrazováním další pozice je nutné displej zhasnout, jinak původní znak bude ještě chvíli svítit na nové pozici, údaje na displeji je nutné opakovat alespoň 25x za sekundu, aby se zdálo, že text nebliká. Maticová klávesnice je připojena k pinům A1, A2, A3, 13 přes rezistory K20 jako výstup řádků a A4, A5, A6, A7 jako vstup sloupců s rezistory 10K.