ETC Embedded Technology Club setkání 4 2B druhý ročník

Podobné dokumenty
ETC Embedded Technology Club 10. setkání

ETC Embedded Technology Club 7. setkání

ETC Embedded Technology Club setkání 5, 3B zahájení třetího ročníku

ETC Embedded Technology Club setkání 6, 3B zahájení třetího ročníku

ETC Embedded Technology Club setkání 4, 3B zahájení třetího ročníku

Kurs praktické elektroniky a kutění

ETC Embedded Technology Club 6. setkání

ETC Embedded Technology Club setkání 3, 3B zahájení třetího ročníku

ETC Embedded Technology Club 5. setkání

1.3 Bipolární tranzistor

Základy elektrotechniky

1.1 Pokyny pro měření

Abstrakt. fotodioda a fototranzistor) a s jejich základními charakteristikami.

Úloha- Systém sběru dat, A4B38NVS, ČVUT - FEL,

Stopař pro začátečníky

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě nízkofrekvenční nevýkonový tranzistor KC 639. Mezní hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu.

Tel-30 Nabíjení kapacitoru konstantním proudem [V(C1), I(C1)] Start: Transient Tranzientní analýza ukazuje, jaké napětí vytvoří proud 5mA za 4ms na ka

Elektronické praktikum EPR1

+ U CC R C R B I C U BC I B U CE U BE I E R E I B + R B1 U C I - I B I U RB2 R B2

Manuální, technická a elektrozručnost

Název: Tranzistorový zesilovač praktické zapojení, měření zesílení

Bipolární tranzistory

ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY

Typ UCE0 (V) IC (A) PCmax (W)

Manuální, technická a elektrozručnost

Projekt - Voltmetr. Přednáška 3 - část A3B38MMP, 2015 J. Fischer kat. měření, ČVUT - FEL, Praha. A3B38MMP, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL 1

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření optoelektronického vazebního členu, část

Návrh a analýza jednostupňového zesilovače

1 Jednoduchý reflexní přijímač pro střední vlny

Darlingtonovo zapojení

ELEKTRONIKA. Maturitní témata 2018/ L/01 POČÍTAČOVÉ A ZABEZPEČOVACÍ SYSTÉMY

Kategorie M. Test. U všech výpočtů uvádějte použité vztahy včetně dosazení! 1 Sběrnice RS-485 se používá pro:

Studium tranzistorového zesilovače

1. Navrhněte a prakticky realizujte pomocí odporových a kapacitních dekáda derivační obvod se zadanou časovou konstantu: τ 2 = 320µs

Studium klopných obvodů

Fotodioda ve fotovodivostním a fotovoltaickém režimu OPTRON

ETC Embedded Technology Club setkání

Fotoelektrické snímače

MĚŘENÍ TRANZISTOROVÉHO ZESILOVAČE

2-LC: Měření elektrických vlastností výkonových spínačů (I)

Ing. Milan Nechanický. Cvičení. SOUBOR PŘÍPRAV PRO 3. R. OBORU M/01 Elektrotechnika - Mechatronika. Monitorovací indikátor

Polovodičové prvky. V současných počítačových systémech jsou logické obvody realizovány polovodičovými prvky.

TRANZISTORY TRANZISTORY. Bipolární tranzistory. Ing. M. Bešta

Charakteristiky optoelektronických součástek

ETC Embedded Technology Club setkání zahájení druhého ročníku

Zesilovače. Ing. M. Bešta

Tranzistor polopatě. Tranzistor jako spínač

Zesilovač. Elektronický obvod zvyšující hodnotu napětí nebo proudu při zachování tvaru jeho průběhu. Princip zesilovače. Realizace zesilovačů

Děliče napětí a zapojení tranzistoru

Úvod, optické záření. Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014

TRANZISTOROVÝ ZESILOVAČ

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Zvyšování kvality výuky technických oborů

FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 3 FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 4

Měření vlastností jednostupňových zesilovačů. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EOS.

2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty jeho prvků. U 1 =10 V, R 1 =1 kω, R 2 =2,2 kω.

Impulsní regulátor ze změnou střídy ( 100 W, 0,6 99,2 % )

5. MĚŘENÍ TEPLOTY TERMOČLÁNKY

ETC Embedded Technology Club setkání zahájení druhého ročníku

Ukázka práce na nepájivém poli pro 2. ročník SE. Práce č. 1 - Stabilizovaný zdroj ZD + tranzistor

Kroužek elektroniky

Řídicí obvody (budiče) MOSFET a IGBT. Rozdíly v buzení bipolárních a unipolárních součástek

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

Unipolární tranzistor aplikace

Elektronika pro informační technologie (IEL)

ETC Embedded Technology Club setkání

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

FET Field Effect Transistor unipolární tranzistory - aktivní součástky unipolární využívají k činnosti vždy jen jeden druh majoritních nosičů

Určení čtyřpólových parametrů tranzistorů z charakteristik a ze změn napětí a proudů

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. výstup

Bipolární tranzistor. Bipolární tranzistor - struktura. Princip práce tranzistoru. Princip práce tranzistoru. Zapojení SC.

Bipolární tranzistory

STAVEBNÍ NÁVODY 1 pro činnost v elektro a radio kroužcích a klubech

Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EO.

11. Polovodičové diody

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

ELEKTRICKÝ PROUD V POLOVODIČÍCH

ELEKTRONICKÝ ŽELEZNIČNÍ PŘEJEZD AŽD

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Tranzistory. tranzistor z agnl. slova transistor, tj. transfer resisitor. Bipolární NPN PNP Unipolární (řízené polem) JFET MOS FET

VY_32_INOVACE_ENI_3.ME_15_Bipolární tranzistor Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl

UNIPOLÁRNÍ TRANZISTOR

Řádkové snímače CCD. zapsané v předmětu: Videometrie a bezdotykové měření, ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Elektronika pro informační technologie (IEL)

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ

Měření na unipolárním tranzistoru

Fyzikální praktikum...

Napájení mikroprocesorů. ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer. studenty zapsané v předmětu: A4B38NVS

II. Nakreslete zapojení a popište funkci a význam součástí následujícího obvodu: Integrátor s OZ

MĚŘENÍ HRADLA 1. ZADÁNÍ: 2. POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU: 3. TEORETICKÝ ROZBOR. Poslední změna

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU NÁVRH A ANALÝZA ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ

VÝVOJOVÁ DESKA PRO JEDNOČIPOVÝ MIKROPOČÍTAČ PIC 16F88 A. ZADÁNÍ FUNKCE A ELEKTRICKÉ PARAMETRY: vstupní napětí: U IN AC = 12 V (např.

Operační zesilovač. Úloha A2: Úkoly: Nutné vstupní znalosti: Diagnostika a testování elektronických systémů

NÁVOD K INSTALACI A POUŽITÍ

Vzdálené laboratoře pro IET1

Učební osnova vyučovacího předmětu elektronika Volitelný vyučovací předmět. Pojetí vyučovacího předmětu M/01 Strojírenství

Transkript:

ETC Embedded Technology Club setkání 4 2B druhý ročník Katedra telekomunikací, Katedra měření, ČVUT- FEL, Praha doc. Ing. Jan Fischer, CSc. ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 1

Náplň příště: 7.11.2017 Skupina 2a i 2b - všichni noví členové ETC přednáška mbed, programování mikrořadiče STM32F303RE na kitu Nucleo a STM32F042 na kontaktním poli ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 2

Náplň dnes 31.10.2017 Skupina 1: dokončení realizace mikropočítače na desce, pak postupně se připojit k realizaci reflexního snímače se zesilovačem Skupina 2: F0- lab a měření rychlosti pohybu pomocí dvou optických závor výklad tranzistor a fototranzistor, zesilovač s tranzistorem příprava na optický reflexní snímač přiblížení Optický reflexní snímač v robotickém vysávači, ofukovač rukou,.. Realizace - nejdříve s využitím fukcí F0_Lab, později s využitím programování STM32F042 v C pomocí mbed. ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 3

Skupina 2a, 2 b Sestavení mikropočítače na nepájivém kontaktním poli další výklad Ing. Drábek Oživení mikropčítače F0- Lab, blikání LED na pinu č. 10, PA-4 Nahrání firmware osciloskop, seznámení s funkcemi voltmetr osciloskop Fototranzistor- jako snímač proměnného osvětlení voltemrtr, voltmetr se záznamem, osciloskop PT 204 U nap = +5 V R 1 10 k FT U 1 470 Ch1 F0 - Lab volt. ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 4

Tranzistory Tranzistory se ve spojení s mikrořadiči využívají pro zesílení proudu Mikrořadič procesor nemůže přímo ovládat výkonové akční členy motorky, relé, reproduktory, Bipolární tranzistory jsou ovládané prudem Unipolární (FET Field Effect Transistor) tranzistory řízené elektrickým polem, z hlediska konstrukce označované jako MOS tranzistory (Metal Oxid Semiconductor) Současné procesory ( PC, tablet, mobil,..) jsou realizovány s využitím technologie MOS tranzistorů na bázi křemíku V ETC budeme pro ovládání vnějších bloků využívat bipolární tranzistory ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 5

Tranzistor Bipolární tranzistor NPN, Si- křemíkový Elektrody B - báze, C - Kolektor, E- emitor Schématická značka NPN tranzistoru a jeho diodový model Tranzistor - zdroj proudu řízený proudem Zjednodušené náhradní schéma pro zapojení se společným emitorem - SE (emitor připojen na společný vodič - zde na zem) B C E B C E H - parametry- parametry náhradního schématu zapojení SE Zjednodušení, jen par. h 11E, h 21E, (zanedbání parametrů h 12E a h 22E,) B h 11E I B U BE I C = h 21E. I B C IC E U CE ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 6

Tranzistor Zjednodušení, Si tranzistor, dioda přechodu BE (báze- emitor), napětí U BE cca 0,6 až 0,7 Stejnosměrný zesilovací činitel h 21E, - beta V katalogu také jako h FE poměr proudu kolektoru a proudu báze (analogie proudové zesílení 50x, jako úrok 5 000 %.?? Jak chápat tranzistor jako řízený zdroj proudu, když proud sám negeneruje? Analogie, vodovodní kohoutek - můžeme chápat jako řízený zdroj proudu (vody).v potrubí je tlak zdroje vody, nastavením (otvíráním) kohoutku seřídí (zvětšuje) proud vody. Pokud je potrubí zarostlé a velký odpor, pak od jisté úrovně otevření dalším otvíráním kohoutku proud vody neroste, ale je omezen potrubím. Proud vody je saturován. To je situace, jako když bude R K bude velký a nepropustí proud větší než I sat = U DD / R k, i když se bude zvětšovat proud I B. B U BE h 11E I B U BE I + U DD B I B R k I C = h 21E. I B E I I I C C B C I C E C U RK IC I E B U CE U CE ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 7

Určení zesílení proudu tranzistorem BC546 Určit h 21E tranzistoru BC546 - C (hodnoty cca 400 600) I C h 21E I B Tl. OFF,? proud kolektoru I C = 0 Tl ON,? proud kolektoru I C =? Změřit napětí U BE (báze - emitor) = cca 0,65 V Jak určit I B? I B = (U DD U BE ) / R B pro 1M, I B = (3,3 0,7) / 10 6 = 2, 6 ua určení velikosti I C z úbytku nap. U R na R k, přidat k 1M, paralelně další rezistor 1 M, jaký je odpor R B? jak se změnil proud I B a I C? Na kurzu 31.10.2017 pouze pro výklad, experimenty později R B 1 M Tl. T 1 BC546 R k 470 U DD = 3,3 V UR U C ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 8

Parametry BC546 Závislost I C na napětí U BE, závislost I C na proudu báze I B Pod U BE = 0,6 V proud bází neteče Kolektorové charakteristiky Přechod BE tranzistoru se chová podobně jako Si dioda s PN přechodem. Napětí v předním směru U BE = 0,6 až 0,7 V. ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 9

Měření vodivosti kůže Experiment- přerušit obvod s rezistorem R B a uzavřít obvod přes prsty ruky nebo i přes obě ruce LED bude svítit svit podle odporu kůže. Je možno uzavřít obvod i přes dvě osoby (viz vyděržaj pioněr ) a indikovat dotyk osob. Ověřte experimetálně! Funkce podobná jako detektor lži. Voltmetr Ch 1 na U R, Ch 2 na U C Napětí na rezistoru R k je úměrné proudu LED Kondenzátor C 1, pro snížení případného rušení z rozvodné sítě 230 V/50 Hz Experiment Dotknout se prstem jen kontaktu k 1, kapacitní vazba, rušení, zesílení tranzistorem, LED může mírně svítit dotyk prstu Osciloskop Ch 1 na napětí na kolektor, pozorovat signál u C, při dotyku prstu. (Pro větší zesílení případně použít R k = 10 k 68 k) ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 10 k 2 k 1 C 1 100 nf U DD = 3,3 V 1 M (68 k) R B R k 470 T 1 UR U C

Měření na zesilovači pro reproduktor Osciloskopem pozorovat signály: Ch 1 na PWM, Ch 2 na u B, Ch 3 na u C (zde přes ochranný rezistor 68 k) Pozn. malými písmeny (u B, u C ) označujeme napětí - proměnného signálu velkými písmeny označujeme (stálé) napětí, příp. ustálený stav Zakreslit na papír průběh signálu a jeho úrovně PWM- rozkmit 0 a + 3,3 V, u B 0 a + 0,7 V vysvětlit proč Zapojit paralelně k R B další rezistor 68 k, jak se změní napětí u B? Ponechat Ch1 a Ch2 zapojené na rezistoru R B, odpojit bázi B od rezistoru, jak se změní napětí na Ch2? Jak se změní u C, pokud se použije R B = 1M? Na kurzu 31.10.2017 pouze pro výklad, toto zapojení budeme později potřebovat pro generování zvuku procesorem U DD = 3,3 V PWM R B 68 k T 1 BC546 repr. B R k u B C E 47 u C u r ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 11

Experiment s reproduktorem, mbed 3) Mbed, generace obdélníkového signálu pomocí SW (programového) ovládání pinu, generovat stálou frekvenci, měnit frekvenci. Podobně, jako blikání LED, jen kratší prodleva. viz. přednáška mbed. 4) Mbed, generace obdélníkového sig. pomocí bloku PWM, Stálá frekvence, měnit frekvenci? melodie (nastavit frekvenci PWM, nechat generovat, čekat, nastavit novou frekvenci,.. Generace melodie 5) Dvouhlasá generace signálu pomocí Mbed, dva výstupy PWM, sečtení pomocí dvou rezistorů R B = 68 k, generace dvou nezávislých signálů U DD = 3,3 V Pozn. je třeba použít dva nezávislé generátory repr. PWM, aby bylo možno nezávisle měnit R B2 68 k frekvenci) PWM 2 R k 47 Na kurzu 31.10.2017 pouze pro úplnost R B1 68 k C U výkladu, realizovat budeme později PWM 1 r B T 1 U C ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 12

Fototranzistor Fototranzistor fotocitlivý prvek Funkce obdobná jako tranzistor, avšak proud do báze je generován světlem ( fotoproud ) dopadajícím na PN přechod kolektor báze fungující jako fotodioda. Zesílení fotoproudu (foto)tranzistorem Některé fototranzistory (menšina) mají vyvedenu i bázi pak ve tmě mají chování stejné jako u normálního tranzistoru Fototranzistor PT204-6C, pouze dva vývody Kolektor a Emitor Čiré (průhledné) pouzdro, průměr 3 mm (vypadá jako LED) E e FT I ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 13

Fototranzistor charakteristiky I FOT je úměrný intenzitě ozáření E e Zesílení fotoproudu tranzistorem I C = h 21E. I FOT Charakteristiky fototranz. parametrem je intenzita ozáření E e FT z hlediska uživatele jako zdroj proudu řízený světlem Aby FT pracoval v lin. oblasti- řízení proudu světlem, musí být na něm napětí větší něž 0,5-1 V. prac. oblast PT 204 U CC = +3,3 V FT R 1 10 k U 1 ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 14

Fototranzistor, spektrální charakteristiky citlivosti Fototranzistor v čirém pouzdře citlivý na viditelné světlo a blízké infračervené záření (světlo vlnové délky 380 až 780 nm) Úprava citlivosti - infra filtr, zadržující viditelné složky záření (světlo). Jak se pozná použito tmavé pouzdro nepropouštějící světlo. Déle v textu označíme zkráceně jako Infra-fototranzistor PT204 čiré pouzdro BPV11F infra propusný filtr ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 15

Fototranzistor a jeho zapojení do obvodu Fototranzistor jako zdroj proudu, převod proudu na napětí pomocí rezistoru (Ohmův zákon). Realizace obvodu, který bude vyhodnocovat velikost okolního osvětlení, měřit pomocí voltmetru v F0 Lab Napájení z +3,3 V (Změnu osvětlení fototranzistoru realizovat zakrýváním ) PT 204 U nap = +3,3 V R 1 10 k (68 k) FT U 1 470 Ch1 F0 - Lab volt. ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 16

Zesílení proudu fototranzistoru Jednoduchá zapojení indikace osvětlení fototranzistoru s využitím pomocí LED; proud fototranzistoru je malý, téměř nerozsvítí LED U nap = +3,3 V PT 204 Zesílení proudu fototranzistoru proudovým zesilovačem s tranzistorem BC546 3,3 V 470 BC546 ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 17

Prahování signálu fototranzistoru Otevření tranzistoru BC546 podmínka- na bázi napětí U BE větší než 0,6 V I. R B = 0,6 V Velikostí R B nastavit práh Zkusit experimentálně! R b 3,3 V 470 BC546 U CE při I větším než 0,6 V/ R B začne téci proud tranzistorem BC546 3,3 V Logický vstup do procesoru při proudu I větším než prahová úroveň tranzistor sepne, nízká log. úroveň log. nula R B 68 k log. vstup STM32 470 BC546 Zkusit experimentálně! ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 18

Vložená informace doplňkový výklad pro samostudium Tranzistor BC546C má typickou hodnotu parametru h 21E = 400 600, tedy zesílení proudu bude stejné, cca 500x. Proud fototranzistoru LL-304PTC4B-1AD velikosti 1 ua po zesílení způsobí proud LED cca 0,5 ma, což způsobí znatelný svit LED. Pro proud fotor. 1 ua lze z grafu odhadnout E e1 = 0,0001 mw / cm 2 = 1 mw / m 2. To je malá intenzita ozáření, která je v normálně osvětlené místnosti vždy překročena. Pro zhasnutí LED se musí fototranzistor důkladně zakrýt. Takovýto senzor pro nás tedy má příliš velkou citlivost. Použití rezistoru R B způsobí, že až LED nebude svítit, pokud napětí na bázi BC546 bude menší než do napětí cca 0,6V. Tedy součin I. R B musí dosáhnout 0,6 V (Ohmův zákon). Volbou velikosti R B = 0,6 V/ I se nastaví práh proudu, pod kterým LED nebude svítit. Tedy např. použití R B = 10 k nastaví práh na 60 ua. Z grafu se odhadne a následným výpočte určí potřebná intenzita ozáření fototranzistoru jako E e2 = 60 ua x 0,5 (mw/m 2 ) /0,5 ma = 0,6 W / m 2, což je 600 x větší hodnota oproti E e1. Další nárůst proudu fototranzistoru, např. o 5-10 ua, způsobí nárůst proudu báze a následně i prudký nárůst zesíleného proudu kolektoru, čímž vzroste úbytek napětí na rezistoru 68 k. Tím poklesne napětí na kolektoru tranzistoru až na desetiny voltu tranzistor bude sepnut. Tento blok lze tedy využít jako zjednodušený jednoduchý dvouhodnotový snímač osvětlení a jeho výstup může být napojen na logický vstup mikrořadiče. Výpočty výše pro názornost využívají zjednodušené náhrady chování tranzistoru ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 19

Vložená informace doplňkový výklad pro samostudium Reakce na dotaz z lab. Pokud by se voltmetrem měřilo napětí U BE tranzistoru BC546 v závislosti na osvětlení, zjistilo by se, že roste lineárně do cca 600 mv a pak přestane růst, protože další nárůst proudu fototranzistoru způsobí pouze nárůst proudu báze BC546 a ne proudu rezistorem R B. Jedná se o zjednodušený přístup. Korektně by se musel zahrnout např. i parametr h 11E tranzistoru, což není náplní tohoto kursu. 3,3 V 470 BC546 R b U CE ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 20

Experiment Seznámení se s funkcí osciloskopu F0- Lab Měření rychlosti pohybu prstu pomocí dvou optických závor s IRED infra diodou a infra- fototranzistorem Vyhodnocení zpoždění signálu obou závor pomocí osciloskopu. Později- programováním mikrořadiče STM32F042 v C Motivační problém: měření rychlosti závodníka, měření úsťové rychlosti ETC club, 4_ 2roč. 31.10.2017, ČVUT- FEL, Praha 21