Elektrofag og elsikkerhet Øvinger og oppgaver
© PED TEC AS 2. opplag 2021 Sats, layout og illustrasjoner: PICARD
i
Hendvendelse om denne publikasjonen kan gjøres på e-post til pedtec@pedtec.no eller på nettsiden https://proteus.no
Simulering og fasit
PROTEUS
PROTEUS er et DAKverktøy som inneholder moduler for skjemategning, simulering (også mikrokontrollere) og PCB Design (kortutlegg). Har ikke skolen / studiestedet ditt PROTEUS, kan du laste ned en demoutgave og kjøre simuleringene. https://proteus.no
PROTEUS
DESIGN SUITE
PROTEUS
DESIGN SUITE
PROTEUS
DESIGN SUITE
ØVINGER
OPPLÆRING
MINIPROSJEKT
SK J EM AT EG NING – ANIMA SJON – SIMU LERING
SK J E M ATE G NI NG – ANI M ASJ ON – SI M U LE RI NG
SK J EMAT EGN IN G – SIMU L ERIN G – KORT U T L EGG
Likestrømkretser Likestrømkretser 10 s
Åpne prosjekt
2020-02-02
Utført av
Ny interaktiv utgave
Dato
Du kan starte på to forskjellige måter:
Godkjent av
1. Starte Proteus, klikk på Open Project og velge prosjekt 2. Dobbeltklikke på en prosjektfil
Vekselstrømkretser
□ Vi velger alternativ 1 nå, så start Proteus om programmet ikke kjører.
Vekselstrømkretser 8 s
Åpne prosjekt
Godkjent av
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
i
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Logiske grunnkoplinger ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
Åpne prosjekt
i
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
□ Start Proteus. □ Klikk på Open Project.
i
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant. Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
Innledning Logiske grunnkoplinger File: Eltek-1.pdsprj Date: 21.02.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
2020-02-02
Godkjent av
Tellere
L1
12V
SW-SPDT GANG=1
Tellere
File: veksel-1.pdsprj Date: 15.07.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
Digitalteknikk-1
SW1
Start simulering
SW2
□ Legg merke til den røde prikken på generatoren ogA lysintensi0 teten på lampa. B 0 C
PLAY STEP PAUSE Åpne prosjekt
Åpne prosjekt
12V
1 2 13
0
□ Klikk på Open Project.
Legg merke til pilene som viser strømretning. Rød farge på leder viser høyeste potensial, blå laveste potensial.
Godkjent av
i
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
□ Start Proteus. □ Klikk på Open Project.
U1:A
Multiplekser/demultiplekser
12 s
2020-02-02
Utført av Dato Godkjent av
Y
?
12
i
74LS11
Minnekretser
Asynkron oppoverteller Animasjon
www.labcenter.com
2020-02-02
Dato
i
Multiplekser/demultiplekser
STOP
SW3
□ Start Proteus.LAMPE
B1
12V
□ Start simulering ved å klikke på Play nede til venstre eller trykk på funksjonstasten på på tastaturet.
10 s
Utført av
i JK-vipper egner seg godt til bruk i binærtellere. OG krets (AND-gate) De to tilstandene HØY ( 1) og LA V (0) kan brukesDutilkanå fylle represenut direkte i PDF-dokumentet der tere en bit i et binærtall. □ Finn fila Log-1 som du har lagret dobbeltklikkJK-vippe på den. der begge inngangene erdulagt ser gule felt.vil I enogflanketrigget høye, utgangen skifte tilstand for hver flanke på taktpulsen.
Skjermbildene dine kan være litt annerledes. www.labcenter.com
20 s
Utført av Dato
Vekselspenning
Klikk på en av bryterne for å skifte du rotasjonsretning. (Bryterne virker sammen fordi de er editert til GANG=1.) Justér potensiometeret for å forandre motorens hastighet: Klikk på pil venstre eller pil høyre på potmeteret.
File: Log-1.pdsprj Date: 24.02.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er
kommet. Multipleksere (datavelgere) RAM–Random Access Memory i
Skjermbildene dine kan være litt annerledes. □ Finn fila Dig_2-1 som du har□ lagret Finnogfiladobbeltklikk mux-1 sompåduden. har lagret dobbeltklikk på den. □ og Åpne fila RAM-1. Skjermbildene dine kan være litt annerledes. Skjermbildene dine kan være litt annerledes. Digitalteknikk-2
QB
?
1J
14
?
U1:B 1J
9
C1
74LS73
C1
1K
31
R
2
8 74LS73
Datainnganger U1:A D0
7 5
1K
10
R
6
12
13
0 1J
D1
74LS73
Multiplekser (Datavelger)
14
1C1
1K
D2 D3
1R
31
TP
0
2
RESET
0
0
File: Dig_2-1.pdsprj Date: 06.07.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
14 s
2020-02-02
Utført av Dato Godkjent av
Operasjonsforsterkeren i
Klokkesignaler (CLK) Øverst til venstre ser du impulsbryteren MANUELL. Den brukes i til å gi manuelle klokkepulser. En multiplekser er en elektronisk
QA
?
U2:A 12
13
Minnekretser
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
Beskrivelse av koplingen
Digitalteknikk
QC
www.labcenter.com
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
krets som vi kan bruke til å velge ett
flere inngangssignaler og sende Venderen CLK velger mellom manuelleavklokkepulser og klokketil én utgang. fra pulsgeneratoren AUTO. R2 ersignalet en PULLUP resistor som Her er multiplekseren rotasjonssørger for at? nivået fra impulsbryteren MANUELL ligger en HØY når UTGANG vender som velger én inngang av bryteren ikke er betjent. Uten R2 vil nivået være flytende (hverken gangen. HØY eller LAV).
SW1 pulser
i
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der Kort repetisjon av PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule operasjonsforsterkeren
SW-ROT-4
Adresseteller (U2:A) U2:A er 4 bits binærteller. Den skal generere adresser til RAMet. Impulsbryteren RESET nullstiller telleren. Når RESET ikke er Operasjonsforsterkeren er en lineær forsterker med to innganger og aktiv ligger MR på telleren LAV via PULLDOWN resistoren R1. en utgang. Den har høy inngangsimpedans, høy spenningsforsterk-
Operasjonsforsterkeren
2020-03-20
Godkjent av
PULLUP
SW-SPDT-MOM
R2
CLK
1 2
PULLUP
CLK MR
Q0 Q1 Q2 Q3
3 4 5 6
DP2
8 7 6 5 4 3 2 1 23
PULLDOWN
U1
URinn
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
RF
18 20
CE OE
Integrerte spenningsregulatorer
9 D0 10 D1 11 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17
0 D018 D116 D214 D312
Y0 Y1
A0 A1
a b c
2 4 6
Y0 Y1 Y2
8 7 6
OFF
8 7 6
OFF
ON
Godkjent av
i
URinn = − URF
1 2 3
A0 A1 A2
e
11 13 15
U1gf
ON
Uut = −
1 2 3
3 17 21 5 4 WE WE Y3 7812at Impedansen mellom de to inngangen erA3 meget høy, slik det ikke 1 3 6116 DIPSW_4 19 OE UINN DSW2UUT STATIC RAM går nevneverdigCMOSstrøm mellom dem. 74HCT244
CINN
TRISTATE BUFFER
LES/SKRIV
330spenningsfall. nF Når det ikke går strøm, blir det heller ikke
GND 2
Rinn
Uinn
UUT
Effektforsterkere 10 s
i
B C
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
D
BD139
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er
R1
10
C1 10uF
C2 tar vi bare noen enkle eksempler, men de som jobber med Her kommet. Uut reguleringsteknikk kan sikkert ha glede i av funksjonsblokkene som vises på slutten av denne øvingen. ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i R3 330uF
R2
10
R4
100k
i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
330
□ Åpne Laplace-1.
Q2
BD140
S1
10V
CUT2 100 nF
OP : MULTIPLY
A
Negativ spenningsregulator 7912
Laplace
2s
2021-02-02
Dato Godkjent av
A
A
File: effekt-1.pdsprj Date: 14.08.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
+88.8 Volts
B
+88.8 Volts
i
S3
OP : ADD
RV1
1k
CUT1 1 µF
A+B
B
+88.8 Volts
A*B
+88.8 Volts
A/B
Inngangssignalet Uinn = 2 Vt-b. Frekvensen f = 1 kHz. Signalet fra generatoren skal være frakoplet (SW1 åpen).Juster på potmetrene RV1 og RV2
www.labcenter.com
Utført av
Laplace
1
GND 3
A
Laplace
Q1
SW1 SW-SPST
2021-02-02
Dato Godkjent av
Uinn Uut
+12V
Uinn
Uinn PEAK=2 THETA=0 PHASE=0 FREQ=1k OFFSET=0
Dette er en serie trepins negative spenningsregulatorer som i likhet Utgangsspenningen Uut vil være RF med IF. Spenningsfallet URFoveri R F 78XX-serien leveres flere varianter. vil være rettet fra utgangen mot «virtual ground», motsatt rettet av URinn. Minustegnet på høyre side av likhetstegnet viser U2 dette. 7912 UINN
Utført av
serfelt. gule felt. serdu gule
Effektforsterkere
Negative «faste» spenningsregulatorer – 79XX
Siden det ikke går nevneverdig strøm inn i den inverterende inngangen, vil Iinn være lik IF, men IF går ut fra Summing Point.
2
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
.
100 nF
Positiv spenningsregulator 7812
Hvis Uinn er positiv vil det gå en strøm mot den inverterende inngangen, Iinn.
CINN 2 µF
i
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i Utgangstrinn med enkel matespenning i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du
□ CUTÅpne fila
File: RAM-1 Date: 24.07.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
I inverterende kopling ligger derfor potensialet på den inverterende inngangen (Summing Point) på tilnærmet null volt (virtual ground) når den ikke-inverterende inngangen er jordet.
www.labcenter.com
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Effektforsterkere
U så sjekk I R R d 5 4 mange varianter og mange fabrikanter FU = ut = − F F =− F 1 Uinn kan levere Iinn Rinn«bare» Rinn OE databoka nøye før du DIPSW_4 bestiller. Noen regulatorer DSW1 100 mA, andre opp til 1,5 A. RF
74HCT244 TRISTATE BUFFER
2020-02-02
Dato
i
c
d
De finnes i flere spenningsutgaver (XX):I 5+V,I 6=V, 0 8 V, 8,5 V inn F V, 12 V, 15 Uut V, 18 V og 24 V.
10 UU3:A 1
Y2 A2 OPAMP 8 Y3 Det A3 finnes
D4 9 D5 7 D6 5
12 s
Utført av
a
180 PULLUP
ser guleleveres felt. serdu gule felt. Dette er en serie trepins positive spenningsregulatorer som f b g i flere varianter. e
FELLES ANODE
Iinn Ii D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
URF
IF
180
22 A9 Operasjonsforsterkeren i INVERTERENDE U3:B kopling 19 A10 OE
OE WE
15 b 14 c 13 d 12 e 11 f 10 g 9
D1 2 D2 3 D3 4 D4 5 D5 6 D6 7 8
Rinn Uinn
U2:A
74LS393 BINÆRTELLER
R1 10k
PULLUP
R3
INNHOLD I RAM
RN1 Summing D0 1 Point 16 a
RESET 10k
R4
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
Positive «faste» i ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i RP1 spenningsregulatorer – 78XXPDF-dokumentet i PDF-dokumentet der der du
Figuren viser «opampen» i inverterende kopling: DP1 Dette displayet inneholder dekoder. ADRESSETELLER I praksis må du bruke dekoder/driver og serieresistorer for å begrense strømmene i segmentene. Se displayet DP2.
Powerterminaler uten tekst er Vcc = +5 V.
MANUELL
AUTO
KLOKKEGENERATOR 1,5 Hz
www.labcenter.com
24 s
Utført av Dato
i
Integrerte spenningsregulatorer
ning og lav utgangsimpedans. Minnekretser
File: mux-1.pdsprj Date: 07.04.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
www.labcenter.com
2 3 4 5 6 7 8 9
RV1
100
1
Klikk på PLAY-knappen eller trykk på funksjonstast F12 for å starte simulering.
SW2
Logiske grunnkoplinger
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
□ Finn fila veksel-1 og dobbeltklikk på den.
SW-SPDT GANG=1
2020-02-02
Utført av Dato
merket med en firkant.
i □ Klikk på Open Project.
Elektroteknikk
SW1 B1
12V
TIL SEGMENTENE
□ Klikk på Open Project.
□ Finn fila Eltek-1.(pdsprj) som du har lagret og dobbelti klikk på den. □ Start Proteus om programmet ikke kjører. ❏ Ting du skal utføre vil være
Skjermbildene dine kan være litt annerledes.
www.labcenter.com
□ Klikk på INSTRUMENT-ikonet.
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant. Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet. ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
Les av på voltmetetrene A+B, A*B, A-B og A/B
starte for åRV2
S2
10V
S4
OP : SUBTRACT
OP : DIVIDE
A
1k
B
A +88.8 Volts
B
A-B
+88.8 Volts
□ Klikk på PAUSE-knappen eller trykk på på
i
(klikk på pil opp eller pil ned).
Måle DC- strømmer, spenninger og effekt
□ Klikk på PLAY-knappen eller trykk på I databladene for µA7812C og µA7912C finner vi: animasjon. • Utgangsstrøm opp til 1,5 A • Ingen eksterne komponenter • Intern termisk overlastbeskyttelse PLAY STEP PAUSE STOP • Tåler høy effekt • Internt kortslutningssikret
B
File: Laplace-1.pdsprj Date: 15.08.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
.
Her er vist noen enkle funksjoner: • Addisjon (S1) • Subtraksjon (S2) • Multiplikasjon (S3) • Divisjon (S4) Potmetrene RV1 og RV2 er de to inngangsvariable i form av likespenning på terminalene A og B. □ Start animasjon og prøv de fire variantene ved å justere potmeB C D E F trene.
A
0
G
kW
kW
+88.8
+88.8
kW
Forsterkningen ble satt til 0,1 – 10 ganger demping. +88.8
0
K2
L3
B C
OP : GAIN
K
kW
+88.8
2
D
K3 V1
1
A
K
L2
L1
AC Amps
2
K
K OP : GAIN L1
+88.8
1
+88.8
3
J
K1
I Øvingen Vekselstrømkretser brukte vi en forsterkerblokk 3 WATTMETER 2 WATTMETER fra Laplace-biblioteket til å dempe signal inn på oscilloskopet.
www.labcenter.com
H
OP : GAIN
L2
AC Amps
3
+88.8
kW
+88.8
V3PHASE
4
www.labcenter.com
L2
L3
+88.8
L1
L2
L3
L1-Y
SW4 SW5 SW6
+88.8
L3-Y
R5
L1-D
R6
44
L2-D
R1
44
5
L3-D
R2
44
R3
6
44
7
L3-D
L3-Y
L1-Y
GANG=1 L3
44
SW3
LASTVELGER – Y/D L2
L2-Y
R4
44
AC Volts
SW2
L2-Y
AC Volts
SW1
L2-D
AC Volts
7
L1-D
L1
+88.8
6
4
L3
AC Amps
5
STJERNEKOPLET
TERKANTKOPLET
L1
8
8
FASESPENNING/LINJESPENNING File: 3-fase-1.pdsprj Rev: @ REV Date: 18.04.2017 By: @ AUTHOR www.pedtec.no
9 A
B
C
D
E
F
G
H
J
9 K
www.labcenter.com
www.labcenter.com www.labcenter.com
Revision 1.3
Andre bøker du kan gratis lastes ned fra våre nettsider.
proteus.no
Forord Dette er en samling oppgaver og øvinger tilknyttet faktaboka «Elektrofag og elsikkerhet». Det kreves ingen spesielle forkunnskaper for å kjøre simuleringene. Alle skjemaer er ferdig koplet. Selv om du ikke kan besvare alle spørsmålene, kan du likevel kjøre simuleringene, og kanskje lærer du på den måten litt om virkemåten til de forskjellige kretsene. Har ikke skolen/kursstedet PROTEUS, kan du laste ned en demoutgave og kjøre simuleringene. Gjøvik, oktober 2021 Bjørn Picard
Elektrofag og elsikkerhet Faktabok
Innhold
3 Seriekopling................................................................. 6 4 Elektrisk potentsial.....................................................12 5 Parallellkopling..........................................................14 6 Effekt......................................................................... 24 7 Vekselstrøm .............................................................. 32 8 Spoler......................................................................... 35
Innledning Starte PROTEUS ❏ Klikk på Start eller åpne Windows-menyen på annen måte. ❏ Velg den Proteus-versjonen du har
Åpne eller starte et prosjekt Du kan åpne eller starte et prosjekt på to forskjellige måter: 1. Start PROTEUS fra Windows Start-menyen Da får du opp Proteus Home Page. Deretter klikker du på Open Project og leter fram et lagret prosjekt. 2. Dobbeltklikke på en prosjektfil du har lagret på disk.
i
Den siste varianten er å foretrekke, da du har PDF-fila med veiledning i samme mappe!
3 – Seriekopling Eksempel 3.1
i
i
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
❏ Åpne Eksempel_3-1.(pdsprj).
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet. kanoppgaver/ fylle ut direkte På Du noen i PDF-dokumentet der øvinger kan du skrive du serinn gule felt. direkte i PDF-dokumentet du har åpnet.
Seriekopling
U = 230 V/50Hz +88.8
+88.8
+88.8
+88.8
AC Volts
AC Volts
AC Volts
R1
R2
R3
AC Amps
R4
+88.8 AC Volts
+88.8 AC Volts
R7
R6
R5
+88.8
+88.8
+88.8
AC Volts
AC Volts
AC Volts
File: Eksempel_3-1.pdsprj Date: 21.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
Skjermbildene dine kan kanskje være litt annerledes.
Regulere tegneområdet Du kan kontrollere hvor stort utsnitt av arket som vises i tegne-området på flere måter.
Zoom og Pan Zoom-kommandoen forstørrer eller forminsker utsnittet av tegneområdet. Du kan velge på flere måter: • Fra nedtrekkmenyen. • Med funksjonstaster • Med kombinasjon av tastetrykk og VM (Venstre Museknapp) • Med scroll-hjulet på musa • Fra knappemenyen • Ved å zoome/panorere i tegneområdet og oversiktsvinduet. «Roter» du deg bort, finner du alltid igjen hele tegnearket ved å trykke på funksjonstasten n
SERIEKOPLING
7
Alle resistorene i skjemaet har samme verdi. Det vil du se når du starter simulering, fordi alle voltmetrene viser det samme.
Start simulering PLAY STEP PAUSE
❏ Start simulering ved å klikke på Play nede til venstre eller
STOP
trykk på funksjonstasten på w på tastaturet. ❏ Les av strømmen.
I = ❏ Beregn total resistans i kretsen.
Rtotal =
Stopp simulering ❏ Stopp simuleringen ved å klikke på STOP eller trykk to PLAY STEP PAUSE
ganger på e.
STOP
Ohms Lov I
Ohms lov U eller R U = I ⋅ R eller I=
U
R
R=
U I
8
SERIEKOPLING
Forvalgt filmappe Når du skal åpne en fil fra samme mappe som den sist brukte, må PROTEUS være konfigurert for å lete etter filer i den samme mappa. ❏ Klikk på System > System Settings og sørg for at det ser ut
som vist.
Eksempel 3.2 ❏ Åpne Eksempel_3-2. ❏ Ikke start simulering enda. Seriekopling
+88.8 Volts I=2A
UR1
R1 9
SW1 SW-SPST
R2 12
U
+88.8 Volts
UR2
+88.8 Volts
R3 15
+88.8 Volts
UR3
File: Eksempel_3-2.pdsprj Date: 21.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Igjen har vi en strømgenerator som leverer I = 2 A ❏ Beregn spenningsfallet over hver av resistorene.
UR1 = UR2 = UR3 = ❏ Beregn total spenning U.
U =
SERIEKOPLING
i
Betjening av brytere Du kan åpne og lukke brytere ved å klikke på selve bryteren eller ...
... du kan klikke på pil opp eller pil ned.
❏ Start simulering, lukk bryteren SW1 og kontrollér bereg-
ningene dine. ❏ Stemmer de?
SW2
Eksempel 3.3 SW2
❏ Åpne Eksempel_3-3. ❏ Ikke start simulering enda. Seriekopling I 12 V +88.8 mA
UR1 R1 47
U +88.8 Volts
+88.8 Volts
UR2
R2 56
+88.8 Volts
UR3
R3 82
+88.8 Volts
File: Eksempel_3-3.pdsprj Date: 21.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn strømmen I og spenningsfallet over hver resistor.
I = UR1 = UR2 = UR3 = ❏ Start simulering og kontrollér bergningene dine. ❏ Stemmer de?
9
10
SERIEKOPLING Eksempel 3.4 ❏ Samme skjema som i Eksempel 3.3. ❏ Ikke start simulering enda. ❏ Beregn totaleffekten og effekttapet i hver resistor.
Ptotal = PR1 = PR2 = PR3 =
Måling ved PAUSE ❏ Start simulering og klikk på PAUSE-knappen.
Alternativt kan du trykke én gang på e. ❏ Pek på R1 og klikk.
En boks spretter opp og viser potensialene i hver ende av resistoren, spenningsfallet over den, strømmen gjennom den og effekttapet i den. ❏ Les av effekttapet og notér verdien.
Gjenta for de to neste resistorene. PR1 = PR2 = PR3 = Slik måling er bare gyldig om det ikke skjer endringer, dvs. bare ved likestrøm.
❏ Måler du det samme som det du beregnet?
Kommentér eventuelle avvik.
SERIEKOPLING
11
Oppgave 3.1 Seriekopling
I 12 V
SW1 SW-SPST
+88.8 mA
UR1
R1 390
+88.8 Volts
UR1 + UR2 +88.8 Volts
UR2
R2 820
+88.8 Volts
File: Oppgave_3-1.pdsprj Date: 22.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Åpne Oppgave_3-1. ❏ Ikke start simulering enda. ❏ Beregn strømmen I, spenningsfallet over de to resistorene
og spenningen UR1 + R2. I = UR1 = UR2 = UR1 + R2 = ❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik.
04 – Elektrisk potensial EKSEMPEL 4.1 ❏ Åpne Eksempel_4-1. ❏ Ikke start simulering enda.
Elektrisk potensial
12 V
A
B C D
R1
SW1
GANG=1
3
A C D +88.8 Volts
UA
SW2
GANG=1
+88.8 Volts
UB
A B C D
SW5
B
A
B
R2
C
A B D
SW3
GANG=1
R3
A B C +88.8 Volts
UC
SW4
GANG=1
UA-B-C-D
+88.8 Volts
5
+88.8 Volts
UD
4
C
D
D
File: Eksempel_4-1.pdsprj Date: 22.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn alle spenningene i tabellen og før inn verdiene.
i
SYNKRONE vendere Venderne SW1-4 virker synkront. (GANG=1). Endrer du stilling på én vender, skifter de andre 3 også stilling.
UAB
UAC
UAD
UGND-A
UBA
UBC
UBD
UGND-B
UCA
UCB
UCD
UGND-C
UDA
UDB
UDC
UGND-D
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik
ELEKTRISK POTENSIAL
13
EKSEMPEL 4.2 ❏ Åpne Eksempel_4-2. ❏ Ikke start simulering enda. Elektrisk potensial
A
B C D
R1
SW1
GANG=1
3
U
+88.8 Volts
UA
SW2
GANG=1
+88.8 Volts
UB
A B C D
SW5
B
12V
A C D
A
B
UA-B-C-D
R2
+88.8 Volts
5
C
A B D
SW3
GANG=1
R3
A B C +88.8 Volts
UC
SW4
GANG=1
+88.8 Volts
UD
4
C
D
D
File: Eksempel_4-2.pdsprj Date: 22.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn alle spenningene i tabellen og før inn verdiene. UAB
UAC
UAD
UGND-A
UBA
UBC
UBD
UGND-B
UCA
UCB
UCD
UGND-C
UDA
UDB
UDC
UGND-D
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik
5 – Parallellkopling EKSEMPEL 5.1 ❏ Åpne Eksempel_5-1. ❏ Ikke start simulering enda. Parallellkopling
I U +88.8 Amps
S1
5-1
+88.8 Volts
5-2
I1
I2
I3
I4
+88.8 Amps
+88.8 Amps
+88.8 Amps
+88.8 Amps
R1
R2
R3
R4
4
12
6
2
File: Eksempel_5-1.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn erstatningsresistansen Re.
Re = ❏ Anta at likespenningskilden U gir 12 V. ❏ Beregn totalstrømmen I og greinstrømmene I1 og I2.
I = I1 = I2 = ❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik.
PARALLELLKOPLING EKSEMPEL 5.2 ❏ Åpne Eksempel_5-2. ❏ Ikke start simulering enda. Parallellkopling
I U +88.8 Amps
S1
5-1
+88.8 Volts
5-2
I1
I2
I3
I4
+88.8 Amps
+88.8 Amps
+88.8 Amps
+88.8 Amps
R1
R2
R3
R4
4
12
6
2
File: Eksempel_5-2.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn erstatningsresistansen Re.
Re = ❏ Anta at likespenningskilden U gir 12 V. ❏ Beregn totalstrømmen I og greinstrømmene I3 og I4.
I = I3 = I4 = ❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik.
15
16
PARALLELLKOPLING EKSEMPEL 5.3a ❏ Åpne Eksempel_5-3 hvis den ikke er åpnet. ❏ Ikke start simulering enda. Parallellkopling
I U = 12 V +88.8 Amps
S1
5-3a
5-3b
+88.8 Volts
R1
R2
R3
R5
R4
R6
3
6
12
4
24
48
File: Eksempel_5-3.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn erstatningsresistansen Rea.
Rea = ❏ Beregn totalstrømmen I og greinstrømmene IR1, IR2 og IR3.
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine.
Bruk PAUSE-måling. Klikk på PAUSE eller tast e én gang.
I = IR1 = IR2 = IR3 = ❏ Kommentér eventuelle avvik.
PARALLELLKOPLING
17
EKSEMPEL 5.3b ❏ Åpne Eksempel_5-3 hvis den ikke er åpnet. ❏ Ikke start simulering enda. Parallellkopling
I U = 12 V +88.8 Amps
S1
5-3a
5-3b
+88.8 Volts
R1
R2
R3
R5
R4
R6
3
6
12
4
24
48
File: Eksempel_5-3.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn erstatningsresistansen Reb.
Reb = ❏ Beregn totalstrømmen I og greinstrømmene IR5, IR4 og IR6.
I = IR5 = IR4 = IR6 = ❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. Klikk på PAUSE eller
Bruk PAUSE-måling.
tast e én gang.
I = IR5 = IR4 = IR6 = ❏ Kommentér eventuelle avvik.
18
SAMMENSATTE KRETSER
Sammensatte kretser EKSEMPEL 5.4 ❏ Åpne Eksempel_5-4. ❏ Ikke start simulering enda. Sammensatte kretser
A
B
HM1 OHMMETER
S1
S2
GANG=1
GANG=1
+88.888
A
B1 B2 B3
A1 A2 A3
Ohms
B A1
B1
A2
B2
A3
B3
R2
R3
R4
R5
R7
R8
56
24
18
12
8
14
R1
R6
R9
12
6
3
File: Eksempel_5-4.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
i
RR2//R3 betyr R2 i parallell med R3
❏ Beregn erstatningsresistansene: RR2//R3, RR4//R5 og RR7//R8.
RR2//R3 = RR4//R5 = RR7//R8 = ❏ Beregn totalresistansene RA1-B1, RA2-B2 og RA3-B3.
RA1-B1= RA2-B2 = RA3-B3 = Start simulering og kontrollér beregningene dine. Kommentér eventuelle avvik.
SAMMENSATTE KRETSER
19
EKSEMPEL 5.5 ❏ Åpne Eksempel_5-5. ❏ Ikke start simulering enda. Sammensatte kretser
A
HM1
B
OHMMETER
+88.888
S1
S2
GANG=1
GANG=1
Ohms
B
R1
B1 B2 B3
A1 A2 A3
A
R9
A1
R14
A2 1R0
A3 10
100
R2
R3
R4
R6
R7
R8
R11
R12
R13
1R8
3R9
7R5
18
39
75
180
390
750
R5 B1
R10 B2
3R3
R15 B3
33
330
File: Eksempel_5-5.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn erstatningsresistansene: RR2//R3//R4 , RR6//R7//R8 og
RR11//R12//R13.
RR2//R3//R4 = RR6//R7//R8 = RR11//R12//R13 = ❏ Beregn totalresistansene RA1-B1, RA2-B2 og RA3-B3.
RA1-B1= RA2-B2 = RA3-B3 = ❏ Kommentér eventuelle avvik.
20
SAMMENSATTE KRETSER EKSEMPEL 5.6 ❏ Åpne Eksempel_5-6. ❏ Ikke start simulering enda. Sammensatte kretser HM1 OHMMETER
+88.888 Ohms
R1
A1 A2
S1
S2
GANG=1
GANG=1
R8
B1 B2
2
A1
20
A2
R2 3
B1
R9 30
R3
R4
R5
R10
R11
R12
3
4
6
30
40
60
R6
R13
8
80
R7 10
B2
R14 100 File: Eksempel_5-6.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn erstatningsresistansene: RR1//R2 , RR3//R4//R5 og
RR6//R7.
❏ RR1//R2 = RR3//R4//R5 = RR6//R7 = ❏ Beregn totalresistansene RA1-B1.
RA1-B1= ❏ Beregn erstatningsresistansene: RR8//R9 , RR10//R11//R12 og
RR13//R14.
❏ RR8//R9 = RR10//R11//R12 = RR13//R14 = ❏ Beregn totalresistansene RA2-B2.
RA2-B2 = ❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik.
SAMMENSATTE KRETSER
21
EKSEMPEL 5.7 ❏ Åpne Eksempel_5-7. ❏ Ikke start simulering enda. Sammensatte kretser I S1 +88.8 Amps
+88.8 Amps
+88.8 Amps
A
U +88.8 Volts 10
R1
R2
4
2
A
B
UR3
+88.8 Volts
B
R3
R4
6
8
+88.8 Volts
UR4
File: Eksempel_5-7.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
i
❏ Beregn potensialforskjellen mellom A og B. Tips: Strømmen gjennom R3 er den samme som gjennom R1. Strømmen gjennom R4 er den samme som gjennom R2. Beregn først spenningene over R3 og R4.
UA–B = ❏ Start simulering og kontrollér beregningen. ❏ Kommentér eventuelle avvik.
❏ Beregn ny verdi på R4 om potensialforskjellen mellom A
og B skal bli 0 V. R4=
❏ Dobbeltklikk på R4 og sett inn ny verdi, lukk boksen, start
simulering og kontrollér beregningen.
❏ Kommentér eventuelle avvik.
22
SAMMENSATTE KRETSER Oppgave 5.1 ❏ Åpne Oppgave_5-1. ❏ Ikke start simulering enda. Sammensatte kretser
I S1 +88.8 mA
R1
R2
10
20
U
+88.8 Volts
UR1 = UR2
+88.8 Volts
UR3 = UR4
12V
R3
R4
30
40
File: Oppgave_5-1.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn strømmer og spenninger når bryteren SW1 lukkes
og før resultatene inn i raden «Beregnet» i tabellen.
Beregnet
I
UR1 = UR2
UR3 = UR4
IR1
IR2
IR3
IR4
50,4
3,36
8,64
33,6
50,4
28,8
21,6
Målt
❏ Start simulering, bruk PAUSE-måling. Klikk på PAUSE eller tast e én gang.
❏ Før målingene i tabellen i raden «Målt». ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier.
SAMMENSATTE KRETSER
23
Oppgave 5.2 ❏ Åpne Oppgave_5-2a. ❏ Ikke start simulering enda. Sammensatte kretser
R1
R3
330
1k
A
B
U 10V
U_A-B
+88.8 Volts
UA
UB R2
R4
2k2
10k
100%
+88.8 Volts
+88.8 Volts
File: Oppgave_5-2a.pdsprj Date: 23.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn verdien på R4 for at UA = UB.
R4 =
i
❏ Start simulering, og justér R4 til UA–B = 0 V og les av ver-
Betjening av potmeter Du kan justere potensiometeret ved å klikke på pil til venstre eller pil til høyre. Hvis holder museknappen inne, kan du justere raskere
dien i %.
R4 = % ❏ Hva blir verdien i W?
R4 = W ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
kretser
verdier. HM1
OHMMETER
I_R3
+88.888 KOhms
UR3 R3 +88.8 Volts
1k
B
S2
U_A-B
GANG=1
C C
UB +88.8 Volts
Du kan åpne Oppgave_5-2 for å se et eksempel på å måle motstanden.
6 – Effekt EKSEMPEL 6.1 ❏ Åpne Eksempel_6-1. ❏ Ikke start simulering enda. Effekt
230 V
+88.8
S1 SW-SPST
W
P (W) I (A) +88.8 Amps
P1 +88.8 Volts
U (V)
100 W
File: Eksempel_6-1.pdsprj Date: 24.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn strømmen I.
I = ❏ Start simulering og kontrollér beregningen dine. ❏ Beregn resistansen i lampa R.
R = ❏ Stopp simulering og dobbeltklikk på lampa. ❏ Stemmer beregningen din av R med det du ser i
Resistance-feltet? ❏ Lukk boksen.
EFFEKT
25
EKSEMPEL 6.2 ❏ Åpne Eksempel_6-2. ❏ Ikke start simulering enda. Effekt
+88.8
S1
230 V
W
P (W) I (A) +88.8 Amps
S2
+88.8 Volts
U (V)
S3
S4
P1
P2
P3
100 W
200 W
300 W
File: Eksempel_6-2.pdsprj Date: 24.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn strømmen I , resistansen R og hva wattmeteret
viser for kombinasjonene i tabellen. Brytere som er lukket
Strøm I (A)
Resistans R (W)
Effekt P (W)
S1 S1 + S2 S1 + S3 S2 + S 3 S1 + S2 + S3
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Stopp simulering og dobbeltklikk på lampene for å sjekke
resistansene. ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier?
26
EFFEKT EKSEMPEL 6.3 ❏ Åpne Eksempel_6-3.
Effekt
P VARMEOVN
+88.8
S
kW
3
I
2
+88.8
L1 1
AC Amps
0
V
CCT005
U
+88.8 230 V 50 Hz
AC Volts
Effekt File: Eksempel_6-3.pdsprj Date: 24.09.2019 By: @AUTHOR
www.proteus.no
❏ Start simulering og notér strøm og effekt i tabellen .
3
1
2
❏ Beregn R for hver stilling av venderen og før inn i tabellen. Venderens stilling
Strøm I (A)
Resistans R (W)
Effekt P (W)
0
R1
R2
R3
1
105.8
52.9
26.45
2 3
L1
❏ Stopp simulering. ❏ Trykk på U og kontrollér beregningene dine. ❏ Stemte de?
EFFEKT
27
EKSEMPEL 6.4 ❏ Åpne Eksempel_6-4. ❏ Ikke start simulering enda.
Effekt i
U 12 V
Beregn total strøm og effektutvikling i greina R4-R5-R6.
mW
I
+88.8
P
+88.8 mA
S
i Start animasjon. Klikk på PAUSE-knappen eller trykk på Esc.
R1
R4
47
33
R2
R5
56
68
R3
R6
82
120
Klikk på hver av komponentene for å lese av spenning, strøm og effekt.
File: Eksempel_6-4.pdsprj Date: 25.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn størrelsene i tabellen og før verdiene i raden
«Beregnet».
Beregnet
I
P
PR4
PR5
PR6
50,4
3,36
33,6
50,4
28,8
Målt
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier?
28
EFFEKT EKSEMPEL 6.5 ❏ Åpne Eksempel_6-5. ❏ Ikke start simulering enda.
Effekt i P U 12 V
Beregn total strøm og effektutvikling i greina B.
W
+88.8
I +88.8 mA
S
i Start animasjon. Klikk på PAUSE-knappen eller trykk på Esc.
A B A
Klikk på hver av komponentene for å lese av spenning, strøm og effekt.
B
R1
R2
R3
R4
R5
R6
47
56
82
33
68
120
File: Eksempel_6-5.pdsprj Date: 25.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn størrelsene i tabellen og før verdiene i raden
«Beregnet».
Beregnet
I
P
PR4
PR5
PR6
50,4
3,36
33,6
50,4
28,8
Målt
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier?
EFFEKT
29
OPPGAVE 6.1 ❏ Åpne Oppgave_6-1. ❏ Ikke start simulering enda.
Effekt
i Start animasjon. Klikk på PAUSE-knappen eller trykk på Esc. +88.8 Volts
W
+88.8
P 2A
U1
Klikk på hver av komponentene for å lese av spenning, strøm og effekt.
R1 5R
R2 7R
+88.8 Volts
U2
I +88.8 Amps
R3 6R +88.8 Volts
U3
File: Oppgave_6-1.pdsprj Date: 25.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn størrelsene i tabellen og før verdiene i raden
«Beregnet».
Beregnet
I
P
PR1
PR2
PR3
50,4
3,36
33,6
50,4
28,8
Målt
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier?
EFFEKT OPPGAVE 6.2 ❏ Åpne Oppgave_6-2, men ikke start simulering enda.
Effekt P
i
W
+88.8
30
U 12 V
+88.8 Amps
+88.8 Amps
I1
Start animasjon. (Klikk på PLAY eller trykk på F12.) Klikk på PAUSE-knappen eller trykk på Esc. Klikk på hver av komponentene for å lese av spenning, strøm og effekt.
I2
S R3-R4
R1-R2
Klikk på venderen S for å skifte stilling.
I
R1
R2
R3
R4
6R
3R
4R
8R
+88.8 Amps
File: Oppgave_6-2.pdsprj Date: 25.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn og før verdiene i radene «Beregnet». <-S
I
I1
I2
Beregnet
P
PR1
PR2
3,36
33,6
50,4
P
PR3
PR4
3,36
33,6
50,4
Målt S->
I
Beregnet
I1
I2
Målt
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier?
EFFEKT
31
OPPGAVE 6.3 ❏ Åpne Oppgave_6-3, men ikke start simulering enda.
Effekt
i
W
+88.8
P U 12 V
+88.8 Amps
+88.8 Amps
I1
Start animasjon. (Klikk på PLAY eller trykk på F12.) Klikk på PAUSE-knappen eller trykk på Esc. Klikk på hver av komponentene for å lese av spenning, strøm og effekt.
I2
S +88.8 Volts
Grein B
Grein A
U
Klikk på venderen S for å skifte stilling.
I +88.8 Amps
R2
R3
R4
R5
56R
24R
33R
22R
R1 12R
File: Oppgave_6-3.pdsprj Date: 25.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn og før verdiene i radene «Beregnet». Grein A
I
I1
I2
Beregnet
P
PR2
PR3
3,36
33,6
50,4
P
PR4
PR5
3,36
33,6
50,4
Målt Grein B
I
Beregnet
I1
I2
Målt
❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine. ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier?
7 – Vekselstrøm EKSEMPEL 7.1 ❏ Åpne Eksempel_7-1. ❏ Ikke start simulering enda. Vekselstrøm
U1
V1 +88.8 100 V
AC Volts
Effektivverdi
U2 +88.8
Amplitudeverdi
AC Volts
U3 +88.8
Topp-bunn-verdi
AC Volts
File: Eksempel_7-1.pdsprj Date: 25.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Spenningskilden leverer 100 V (effektivverdi) ❏ Hva blir toppverdien (amplitudeverdien)?
Ut = ❏ Hvis du skal kople inn en kondensator over spenningskil-
den for å fjerne elektrisk støy, hvor stor spenning må den tåle? Ta høyde for + 10 % toleranse på nettspenningen. UCmin = ❏ Start simulering og kontrollér beregningene dine.
Kan kondensatoren din brukes? ❏ Kommentér eventuelle avvik
VEKSELSTRØM
33
EKSEMPEL 7.2 ❏ Åpne Eksempel_7-2. ❏ Ikke start simulering enda.
Vekselstrøm i
Klikk på mellomromtasten for å simulere. Klikk i toppen av grafen for å maksimere
U = 230 V / 50 Hz
I
U
R1
230
File: Eksempel_7-2.pdsprj Date: 25.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
I grafen er det lagt til en kurve (P). Til venstre ser du hvordan du kan kombinere prober og opprette kurver. I dette tilfellet: P = I · U ❏ Beregn maksimal- og minimal spenning, strøm og effekt.
Umaks. = Umin. = Imaks. = Imin. = Pmaks. = Pmin. = ❏ Start simulering, maksimér grafen og kontrollér bereg-
ningene dine. Se framgangsmåte på neste side
34
VEKSELSTRØM
Måling i graf
Effekt
Strøm
Generatorspenning
❏ Klikk på en kurve og hold museknappen inne. ❏ Beveg kursoren til bunnen av kurven, deretter til toppen. ❏ Les av spenning/strøm nederst til høyre. ❏ Les av maksimal- og minimal spenning, strøm og effekt.
Umaks. = Umin. = Imaks. = Imin. = Pmaks. = Pmin. = ❏ Kommentér eventuelle avvik.
8 – Spoler EKSEMPEL 8.1 ❏ Åpne Eksempel_8-1, men ikke start simulering enda. SPOLER
I Ugen. 10 V 1 kHz
S1
+88.8
1
I
2
AC Amps
R1
+88.8
2 +88.8 AC Volts
AC Volts
U
UR1
UL1
L1
236uH
+88.8 AC Volts
UL1
File: Eksempel_8-1.pdsprj Date: 30.09.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
❏ Beregn størrelsene i tabellen og før inn verdiene i raden
«Beregnet».
i
XL = 2 ⋅ π ⋅ f ⋅ L Z = R 2 + XL 2
Beregnet
XL1
Z
I
UR1
UL1
1,48
2,49
4,014
8
5,92
Målt
❏ La venderen S1 stå i stilling «2». ❏ Start animasjon og før instrumentverdiene i raden «Målt» i
tabellen over. ❏ Kommentér eventuelle avvik mellom beregnede og målte
verdier.
36
SPOLER ❏ Stopp animasjon, sett venderen i stilling 1, maksimér
grafen og simulér.
Generator Strøm Spole
❏ Mål maks. og min. verdiene på Ugen, UL og I.
Maks. verdier: Ugen = UL = I = Min. verdier: Ugen = UL = I = ❏ Regn om til effektivverdier og sammenlikne med hva du
leste av på instrumentene. ❏ Kommentér eventuelle avvik
SPOLER
37
EKSEMPEL 8.2 ❏ Åpne Eksempel_8-2, men ikke start simulering enda.
SPOLER Fasevinkel
S
P
Q
Ugen. 10 V 1 kHz
VAR
+88.8
W
+88.8
VA
I
+88.8
Ugen
+88.8 AC Amps
UR1 R1
+88.8
2 +88.8
U
AC Volts
AC Volts
i UL
Vent med avlesninger til tallene har stabilisert seg!
UL1
L1 236uH
+88.8 AC Volts
File: Eksempel_8-2.pdsprj Date: 01.10.2019 By: B. Picard
www.proteus.no
i
S = U ⋅I P = S ⋅ cos j = U ⋅ I ⋅ cos j Q = S ⋅ sin j = U ⋅ I ⋅ sin j
❏ Bruk verdiene fra målingene i forrige eksempel:
U, UR, UL og I til å beregne S, P, Q og j.
S = P = Q = j =
Generator Strøm
❏ Start animasjon og kontrollér beregningene dine. Spole
S = P = Q = j = Du kan måle fasevinkelen på figuren. Periodetiden T = 1 ms. Fasevinkel j (ms) = Fasevinkel j (°) =
j
Effektfaktoren = T
ms °
Elektrofag og elsikkerhet Øvinger og oppgaver Denne boka gir deg eksempler i bruk av følgende moduler i programmet PROTEUS: Skjemategning Animasjon Simulering
PROTEUS kan langt på vei ertstatte tradisjonell laboratorievirksomhet, da programmet inneholder DC- og AC-voltmetre og ampere-metre, oscilloskop, logikkanalysator, signalgenerator, numeriske tastatur, potmetre, brytere og vendere mm.
Flere bøker:
https://proteus.no/
PROTEUS
DESIGN SUITE
PROTEUS
DESIGN SUITE
PROTEUS
DESIGN SUITE
ØVINGER
OPPLÆRING
MINIPROSJEKT
S K J EMAT EG NI NG – ANI MA SJO N – SI M U L ERI NG
S K J E M AT E G N I N G – A N I M A SJ O N – S IMULE R ING
S K J E MAT E GNING – S IMULE R ING – KO R T UT LE GG
Faktabok
Likestrømkretser Likestrømkretser 10 s
Åpne prosjekt
Utført av
Du kan starte på to forskjellige måter:
Dato
2020-02-02
Ny interaktiv utgave
Godkjent av
1. Starte Proteus, klikk på Open Project og velge prosjekt 2. Dobbeltklikke på en prosjektfil
Vekselstrømkretser
□ Vi velger alternativ 1 nå, så start Proteus om programmet ikke kjører.
Vekselstrømkretser 8 s
Åpne prosjekt
Godkjent av
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
i
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Logiske grunnkoplinger ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
Åpne prosjekt
i
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
RV1
100
□ Start Proteus. □ Klikk på Open Project.
2020-02-02
Godkjent av
i
Tellere
L1
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant. Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
12V
Innledning Logiske grunnkoplinger File: Eltek-1.pdsprj Date: 21.02.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
20 s
Utført av Dato
Vekselspenning
Klikk på en av bryterne for å skifte du rotasjonsretning. (Bryterne virker sammen fordi de er editert til GANG=1.) Justér potensiometeret for å forandre motorens hastighet: Klikk på pil venstre eller pil høyre på potmeteret.
Tellere
File: veksel-1.pdsprj Date: 15.07.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
Digitalteknikk-1
SW1
SW2
C
PLAY STEP PAUSE Åpne prosjekt
Åpne prosjekt
12V
□ Klikk på Open Project.
1 2 13
0
Legg merke til pilene som viser strømretning. Rød farge på leder viser høyeste potensial, blå laveste potensial.
Godkjent av
i
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
□ Start Proteus. □ Klikk på Open Project.
U1:A
Multiplekser/demultiplekser
12 s
2020-02-02
Utført av Dato Godkjent av
Y
?
12
i
74LS11
Minnekretser
Asynkron oppoverteller Animasjon
www.labcenter.com
2020-02-02
Dato
i
Multiplekser/demultiplekser
STOP
SW3
□ Start Proteus.LAMPE
B1
12V
□ Start simulering ved å klikke på Play nede til venstre eller trykk på funksjonstasten på på tastaturet. □ Legg merke til den røde prikken på generatoren ogA lysintensi0 teten på lampa. B 0
10 s
Utført av
i JK-vipper egner seg godt til bruk i binærtellere. De to tilstandene HØY ( 1) og LA V (0) kan brukesDutilkanå fylle represenut direkte i PDF-dokumentet der tere en bit i et binærtall. □ Finn fila Log-1 som du har lagret dobbeltklikkJK-vippe på den. der begge inngangene erdulagt ser gule felt.vil I enogflanketrigget høye, utgangen skifte tilstand for hver flanke på taktpulsen. OG krets (AND-gate)
Skjermbildene dine kan være litt annerledes.
Start simulering
File: Log-1.pdsprj Date: 24.02.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er
kommet. Multipleksere (datavelgere) RAM–Random Access Memory i
Skjermbildene dine kan være litt annerledes. □ Finn fila Dig_2-1 som du har□ lagret Finnog filadobbeltklikk mux-1 sompåduden. har lagret dobbeltklikk på den. □ og Åpne fila RAM-1. Skjermbildene dine kan være litt annerledes. Skjermbildene dine kan være litt annerledes. Digitalteknikk-2
QB
?
1J
14
?
U1:B 1J
9
C1
74LS73
C1
1K
31
R
2
8 74LS73
Datainnganger U1:A D0
7 5
1K
10
R
6
12
13
0 1J
D1
74LS73
Multiplekser (Datavelger)
14
1C1
1K
D2 D3
1R
31
TP
0
2
RESET
0
0
File: Dig_2-1.pdsprj Date: 06.07.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
14 s
2020-02-02
Utført av Dato Godkjent av
Operasjonsforsterkeren i
Klokkesignaler (CLK) Øverst til venstre ser du impulsbryteren MANUELL. Den brukes i til å gi manuelle klokkepulser. En multiplekser er en elektronisk
QA
?
U2:A 12
13
Minnekretser
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
Beskrivelse av koplingen
Digitalteknikk
QC
www.labcenter.com
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
krets som vi kan bruke til å velge ett
flere inngangssignaler og sende Venderen CLK velger mellom manuelleavklokkepulser og klokketil én utgang. fra pulsgeneratoren AUTO. R2 ersignalet en PULLUP resistor som Her er multiplekseren rotasjonssørger for at? nivået fra impulsbryteren MANUELL ligger en HØY når UTGANG vender som velger én inngang av bryteren ikke er betjent. Uten R2 vil nivået være flytende (hverken gangen. HØY eller LAV).
SW1 pulser
i
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der Kort repetisjon av PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule operasjonsforsterkeren
SW-ROT-4
Adresseteller (U2:A) U2:A er 4 bits binærteller. Den skal generere adresser til RAMet. Impulsbryteren RESET nullstiller telleren. Når RESET ikke er Operasjonsforsterkeren er en lineær forsterker med to innganger og aktiv ligger MR på telleren LAV via PULLDOWN resistoren R1. en utgang. Den har høy inngangsimpedans, høy spenningsforsterk-
Operasjonsforsterkeren
2020-03-20
Godkjent av
PULLUP
SW-SPDT-MOM
R2
CLK
1 2
PULLUP
CLK MR
Q0 Q1 Q2 Q3
R1
3 4 5 6
DP2
8 7 6 5 4 3 2 1 23
U1
URinn
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
RF
OE
18 20
CE OE
Integrerte spenningsregulatorer
9 D0 10 D1 11 D2 13 D3 14 D4 15 D5 16 D6 17
0 D018 D116 D214 D312
Y0 Y1
A0 A1
a b c
2 4 6
Y0 Y1 Y2
8 7 6
OFF
ON
Godkjent av
i
URinn = − URF
1 2 3
A0 A1 A2
e
11 13 15
U1gf
CINN
8 7 6
TRISTATE BUFFER
OFF
ON
Uut = −
1 2 3
GND 2
Rinn
Uinn
UUT
Effektforsterkere 10 s
i
B C
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
D
BD139
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er
R1
10
C1 10uF
C2 tar vi bare noen enkle eksempler, men de som jobber med Her kommet. Uut reguleringsteknikk kan sikkert ha glede i av funksjonsblokkene som vises på slutten av denne øvingen. ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i R3 330uF
R2
10
R4
100k
i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
330
□ Åpne Laplace-1.
Q2
BD140
S1
10V
CUT2 100 nF
OP : MULTIPLY
A
Negativ spenningsregulator 7912
Laplace
2s
2021-02-02
Utført av
Godkjent av
A
A
File: effekt-1.pdsprj Date: 14.08.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
+88.8 Volts
B
+88.8 Volts
i
S3
OP : ADD
RV1
1k
CUT1 1 µF
A+B
B
+88.8 Volts
A*B
+88.8 Volts
A/B
Inngangssignalet Uinn = 2 Vt-b. Frekvensen f = 1 kHz. Signalet fra generatoren skal være frakoplet (SW1 åpen).Juster på potmetrene RV1 og RV2
www.labcenter.com
Dato
Laplace
1
GND 3
A
Laplace
Q1
SW1 SW-SPST
2021-02-02
Dato Godkjent av
Uinn Uut
+12V
Uinn
Uinn PEAK=2 THETA=0 PHASE=0 FREQ=1k OFFSET=0
Dette er en serie trepins negative spenningsregulatorer som i likhet Utgangsspenningen Uut vil være RF med IF. Spenningsfallet URFoveri R F 78XX-serien leveres flere varianter. vil være rettet fra utgangen mot «virtual ground», motsatt rettet av URinn. Minustegnet på høyre side av likhetstegnet viser U2 dette.
CINN 2 µF
Utført av
serfelt. gule felt. serdu gule
Effektforsterkere
Negative «faste» spenningsregulatorer – 79XX
Siden det ikke går nevneverdig strøm inn i den inverterende inngangen, vil Iinn være lik IF, men IF går ut fra Summing Point.
7912 UINN
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
.
100 nF
Positiv spenningsregulator 7812
Hvis Uinn er positiv vil det gå en strøm mot den inverterende inngangen, Iinn.
2
i
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i Utgangstrinn med enkel matespenning i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du
□ CUTÅpne fila
File: RAM-1 Date: 24.07.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
I inverterende kopling ligger derfor potensialet på den inverterende inngangen (Summing Point) på tilnærmet null volt (virtual ground) når den ikke-inverterende inngangen er jordet.
www.labcenter.com
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Effektforsterkere
U så sjekk I R R d 5 4 mange varianter og mange fabrikanter FU = ut = − F F =− F 1 Uinn kan levere Iinn Rinn«bare» Rinn OE databoka nøye før du DIPSW_4 bestiller. Noen regulatorer DSW1 100 mA, andre opp til 1,5 A. RF
74HCT244 TRISTATE BUFFER
330spenningsfall. nF Når det ikke går strøm, blir det heller ikke
2020-02-02
Dato
i
c
d
10 UU3:A 1
Y2 A2 OPAMP 8 Y3 Det A3 finnes
D4 9 D5 7 D6 5
3 17 21 5 4 WE WE Y3 7812at Impedansen mellom de to inngangen erA3 meget høy, slik det ikke 1 3 6116 DIPSW_4 19 OE UINN DSW2UUT STATIC RAM går nevneverdigCMOSstrøm mellom dem. 74HCT244
LES/SKRIV
12 s
Utført av
a
180 PULLUP
ser guleleveres felt. serdu gule felt. Dette er en serie trepins positive spenningsregulatorer som f b g i flere varianter. e
De finnes i flere spenningsutgaver (XX):I 5+V,I 6=V, 0 8 V, 8,5 V inn F V, 12 V, 15 Uut V, 18 V og 24 V.
FELLES ANODE
Iinn Ii D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
URF
IF
180
22 A9 Operasjonsforsterkeren i INVERTERENDE U3:B kopling 19 A10
10k
OE WE
15 b 14 c 13 d 12 e 11 f 10 g 9
D1 2 D2 3 D3 4 D4 5 D5 6 D6 7 8
Rinn Uinn
U2:A
74LS393 BINÆRTELLER PULLDOWN
R3
INNHOLD I RAM
RN1 Summing D0 1 Point 16 a
RESET 10k
R4
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet.
Positive «faste» i ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i RP1 spenningsregulatorer – 78XXPDF-dokumentet i PDF-dokumentet der der du
Figuren viser «opampen» i inverterende kopling: DP1 Dette displayet inneholder dekoder. ADRESSETELLER I praksis må du bruke dekoder/driver og serieresistorer for å begrense strømmene i segmentene. Se displayet DP2.
Powerterminaler uten tekst er Vcc = +5 V.
MANUELL
AUTO
KLOKKEGENERATOR 1,5 Hz
www.labcenter.com
24 s
Utført av Dato
i
Integrerte spenningsregulatorer
ning og lav utgangsimpedans. Minnekretser
File: mux-1.pdsprj Date: 07.04.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
www.labcenter.com
1
Klikk på PLAY-knappen eller trykk på funksjonstast F12 for å starte simulering.
SW2
Logiske grunnkoplinger
ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
□ Finn fila veksel-1 og dobbeltklikk på den.
SW-SPDT GANG=1
SW-SPDT GANG=1
www.labcenter.com
2 3 4 5 6 7 8 9
□ Klikk på Open Project.
Elektroteknikk
SW1 B1
12V
2020-02-02
Utført av Dato
merket med en firkant.
i Skjermbildene dine kan være litt annerledes.
TIL SEGMENTENE
□ Klikk på Open Project.
□ Finn fila Eltek-1.(pdsprj) som du har lagret og dobbelti klikk på den. □ Start Proteus om programmet ikke kjører. ❏ Ting du skal utføre vil være
PULLUP
S2
Lag en hake i firkanten etter hvert som du går fram, så har du oversikt over hvor langt du er kommet. ut direkte Du Du kankan fyllefylle ut direkte i i PDF-dokumentet der PDF-dokumentet der du serfelt. gule felt. serdu gule
S4
OP : SUBTRACT
OP : DIVIDE
A
1k
B
A +88.8 Volts
B
A-B
+88.8 Volts
□ Klikk på PAUSE-knappen eller trykk på på
□ Klikk på INSTRUMENT-ikonet.
❏ Ting du skal utføre vil være merket med en firkant.
Les av på voltmetetrene A+B, A*B, A-B og A/B
starte for åRV2
10V
www.labcenter.com
i
(klikk på pil opp eller pil ned).
Måle DC- strømmer, spenninger og effekt
□ Klikk på PLAY-knappen eller trykk på I databladene for µA7812C og µA7912C finner vi: animasjon. • Utgangsstrøm opp til 1,5 A • Ingen eksterne komponenter • Intern termisk overlastbeskyttelse PLAY STEP PAUSE STOP • Tåler høy effekt • Internt kortslutningssikret
B
File: Laplace-1.pdsprj Date: 15.08.2018 By: B. Picard www.pedtec.no
.
Her er vist noen enkle funksjoner: • Addisjon (S1) • Subtraksjon (S2) • Multiplikasjon (S3) • Divisjon (S4) Potmetrene RV1 og RV2 er de to inngangsvariable i form av likespenning på terminalene A og B. □ Start animasjon og prøv de fire variantene ved å justere potmeB C D E F trene.
A
0
G
Forsterkningen ble satt til 0,1 – 10 ganger demping. +88.8
B C
OP : GAIN
2
D
K
kW
+88.8
1
A
K
L3
K3 V1
K
0
K2
L2
L1
AC Amps
2
+88.8
3
J
K OP : GAIN L1
kW
kW
+88.8
+88.8
1
H
K1
I Øvingen Vekselstrømkretser brukte vi en forsterkerblokk 3 WATTMETER 2 WATTMETER fra Laplace-biblioteket til å dempe signal inn på oscilloskopet.
www.labcenter.com
OP : GAIN
L2
AC Amps
3
+88.8
kW
kW
+88.8
+88.8
V3PHASE
4
www.labcenter.com
L2
L3
+88.8
L1
L2
L3
L1-Y
SW4 SW5 SW6
+88.8
L3
L3-Y
R5
L1-D
R6
44
44
L2-D
R1
44
5
L3-D
R2
44
R3
6
44
L3-Y
L1-Y
L2-Y
SW3 7
LASTVELGER – Y/D L2
8
L2-Y
R4
44
AC Volts
SW2
L3-D
AC Volts
SW1
L2-D
AC Volts
7
L1-D
L1
+88.8
6
4
L3
AC Amps
5
GANG=1
Elektrofag og elsikkerhet
STJERNEKOPLET
TERKANTKOPLET
L1
8
FASESPENNING/LINJESPENNING File: 3-fase-1.pdsprj Rev: @ REV Date: 18.04.2017 By: @ AUTHOR www.pedtec.no
9 A
B
C
D
E
F
G
H
J
9 K
www.labcenter.com
www.labcenter.com www.labcenter.com
Revision 1.3
PROTEUS - bøkene kan lastes ned gratis fra våre nettsider!