9789147085033

ELEKTRONIK 2000

3:e upplagan

är ett läromedel för den nya kursbaserade gymnasieskolan.

Den består av sex delar: • Elektronik Grundkurs • Digitalteknik Grundkurs • Mikroprocessteknik • Analoga elektronikkretsar • Industri- och kraftelektronikkretsar • Optoelektronik • Ytmontering • Mjuklödning och kontaktpressning

Varje del omfattar: • Faktabok • Övningshäfte • Märövningar • Kontrolluppgifter • Metodikbilaga Till läromedlet finns också laborationssatser.

Best.nr 47-08503-3 Tryck.nr 47-08503-3

IK2000.indd 1

09-07-17 09.32.08

ISBN 978-91-47-08503-3 © 1996 Glenn Johansson och Liber AB

Produktion: Fridha Frid, Johnny Frid/Didacta Illustrationer: Rickard Ax/Didacta Omslag: Sven-Gunnar Lidmar

Tredje upplagan 1 Repro: Resultat Grafisk Form o Produktion Tryck: Kina 2009

!

Kopieringsförbud

Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen.

Kopiering är förbjuden utöver vad som anges i avtalet om kopiering i skolorna (UFB 4).

Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig erlägga ersättning till upphovsman/ rättsinnehavare.

Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08-690 92 00 www.liber.se kundservice tfn: 08-690 92 00, fax 08-690 93 01 e-post: kundservice.liber@liber.se

2

Kap 1-7.indd 2

09-07-16 10.43.45

Förord 4 1 Introduktion 5

Multimetern 6

Oscilloskopet 7

Basenheten 9

2 Likriktning 12 3 Glättning 18 4 Spänningsstabilisering 22 5 Tyristorn 27 6 Triac och diac 32 7 Transistorn 35 8 Filter 43 9 Optokopplare 47 10 Operationsförstärkare 49 11 Strömriktare 61 12 AD/DA-omvandlare 75 13 Mätning av halvledare med DMM 81 14 Komponentmätning med oscilloskop 82 15 Felsökning 85

Felsökningsprotokoll 86

Kopplingsschema — strömriktarkort 94

3

Kap 1-7.indd 3

09-07-16 10.43.45

Förord – tredje upplagan Mätövningarna ingår i ett läromedelspaket som består av fem delar: Faktabok, Övningshäfte, Mätövningar, Kontrolluppgifter och Metodikbilaga.

Läromedelspaketet är framtaget för och anpassat till kursen Kraftelektronikkretsar (ENK1206).

Kursen bygger på kursen Elektronik grundkurs och ger fördjupade kunskaper inom industri- och installationselektronikområdet.

Mätövningarna är till för att ge Dig de praktiska kunskaperna och utförs på spänningsnivåer under 50 V.

I denna upplaga har jag lagt till ett kapitel som behandlar Frekvensomriktaren.

I Metodikbilagan finns förslag på mätövningar för spänningar som överstiger 50 V. Dessa övningar kan vara lämpliga för Dig som ska arbeta med hela system.

I Metodikbilagan finns också förslag till provuppgifter.

Faktaboken och Övningshäftet ger Dig de teoretiska kunskaperna och för att hinna med studierna kan det vara nödvändigt att studera hemma. För detta är Faktabok och Övningshäfte lämpligt.

För att klara av kursmålen är det också lämpligt att Du, förutom Elektronik grundkurs, har läst Ellära A och B. Det är också önskvärt att Du har arbetat med oscilloskop.

Göteborg i juni 2009 Glenn Johansson

Anpassad laborationsutrustning till denna kurs kan beställas hos Micro Support AB. Göteborg

Tel. 031 – 695 400

Stockholm

Tel. 08 – 792 12 35

Sala

Tel. 0224 – 565 00

4

Kap 1-7.indd 4

09-07-16 10.43.46

1 Introduktion Vid arbete med industri- och kraftelektronik är det mycket viktigt att kunna en del om elektronisk mätteknik, dvs du mås­te veta vilka instrument som ska användas, hur de ställs in och hur de ansluts till mätobjektet.

När man mäter med multimeter måste man oftast känna till mätsignalens kurvform för att kunna bedöma de mätvärden som visas.

Utrustning Basenhet Hjälpfunktionskort Digitalmultimeter Oscilloskop HM305

Det säkraste mätresultatet får du när du samtidigt använder både oscilloskop och multimeter.

Ett oscilloskop kan t ex användas för att studera kurvformer och mäta toppvärdet hos en växelspänning, backspänning hos en diod eller nivån på en överlagrad rippelspänning.

Numera finns också simuleringsprogram till datorer som kan användas för att enkelt göra olika typer av undersökningar.

1.1 En skärmdump från simuleringsprogrammet till kursen Industri- och kraftelektronikkretsar.

5

Kap 1-7.indd 5

09-07-17 01.44.46

MX1, AMM

10

0

MX55, DMM(TRMS)

10A

A

COM

V

0

MX20, DMM

0 70 80 90 0 50 6 100 30 4 20

5

–20

10

15

–5 –10

20

25

30

0

2

–2

1,5K 1,5k 500 500 150 150 50 50 15 15 5 5V 1,5 500µm X100 5m X10 150m 0,5 500m 150MV-50µ 1,5m 500µ 10 5m 10 150m 500m 1,5

1.2

MX 1

MX 20

Likspänning

150 mV–500 V

200 mV–1000 V 500 mV–1000 V

Växelspänning

5 V–1500 V

2 V–750 V

5 V–750 V

Likström

50 µA–10 A

20 mA–10 A

5 mA–10 A

Växelström

500 µA–10 A

20 mA–10 A

5 mA–10 A

Resistans

200 Ω–2 MΩ

200 Ω–20 MΩ

500 Ω–50 MΩ

MX 55

Multimetern En multimeter i läge DC mäter och visar strömmens respektive spänningens medelvärde. I AC-läge mäter den i regel bara stor­ hetens växelspänningskomponent. Är spänningen sinusformad blir visningen riktig, instrumentet visar effektivvärdet.

Vid icke sinusformade kurvformer uppstår ett mätfel. Detta ökar proportionellt mot avvikelsen från en ren sinusform.

Multimetrar finns i olika utföranden. Hos en analogmultimeter (AMM) anges mätvärdet med en visare som rör sig över en graderad skala.

Digitalmultimetern (DMM) visar mätvärdet direkt i siffror på en display.

Vid mätning av icke sinusformad signal måste instrumentet vara konstruerat för att mäta sant effektivvärde, s k TRMS.

6

Kap 1-7.indd 6

09-07-16 10.44.07

Oscilloskopet Detta är ett elektroniskt mätinstrument som kan återge både snabba och långsamma förlopp i form av kurvor på en bildskärm.

Det kan delas in i två huvudgrupper: Analoga oscilloskop och digitala oscilloskop.

Inom industri- och kraftelektronik finns olika komponenter som arbetar med frekvenser från några få Hz ända upp till flera MHz. Det frekvensområde, inom vilket ett oscilloskop kan mäta, kallas även bandbredd.

Vid mätning med ett analogt oscilloskop på signaler med en frekvens under ca 100 Hz blir sveptiden så lång att bilden blir ostadig. Detta problem kan undvikas om man använder ett digitalt minnesoscilloskop som kan lagra bilden och visa den utan flimmer.

I denna bok beskrivs HAMEG HM305 som är ett kombinerat analogt/digitalt minnesoscilloskop med en bandbredd från DC till 30 MHz. Innan du börjar laborera ska du gå igenom hur man gör grund­ inställningar på oscilloskopet.

På nästa sida finns en ritning på oscilloskoppanelen. Du bör ock­ så läsa igenom användar­manu­ alen.

!

+

1.3

7

Kap 1-7.indd 7

09-07-16 10.44.11

Grundinställningar

• Tryck in knappen POWER 1 • Låt samtliga andra knappar vara ute.

• Vrid ratten INTENS 2 till mittläge.

• Se till att kalibreringsrattarna med pilmarkering 3 står i max medurs läge.

4

5

• Sätt triggvalsomkopplaren 6 i läge AC. • Ställ ingångsomkopplarna 7

8 i läge GD.

• Ställ sveptidsomkopplaren TIME / DIV 9 1ms / DIV.

i läge

• Placera strålen mitt på skärmen med rattarna Y-POS. I 10 och X-POS. 11 Y-POS. I = kanal 1.

• Avsluta med att fokusera strålen med ratten FOCUS 12 Du ska nu ha fått en synlig linje mitt på skärmen.

1

!

9 2

6

11

3

12 +

10

7

4

5

8

1.4

8

Kap 1-7.indd 8

09-07-16 10.44.12

Basenheten Detta är en generell enhet för anslutning av laborationsutrust­ ning till olika kurser inom konceptet ELEKTRONIK 2000 och ELKUNSKAP 2000.

Basenheten innehåller nätdel samt utgör hållare för laborationskorten. För att utöka basenhetens användningsområden finns ett hjälpfunktionskort, HK1, som består av två variabla DC-aggregat samt en signalgenerator (AC).

BASENHET 2000

mic suppro ort

1.5a Basenheten

HK1

micro support

DC1

5 0

VDC

DC2

10

5

15

0

VDC

AC Vt

10

5

15

0

15

1

10

POS

POS

NEG

NEG

DC1 DC2 AC OFF

1

10

10

100 1 k

X Hz

1.5b Hjälpfunktionskort HK 1

9

Kap 1-7.indd 9

09-07-16 10.44.14

Nu börjar vi laborera Du ska nu mäta toppvärde och effektivvärde på en växel­ spänning.

• Låt basenheten vara frånslagen.

• Anslut HK1 till basenheten.

• Koppla in mätinstrumenten enligt bild 1.6.

• Slå till basenhetens nätspänning.

1

0 TR

x1

+

VOLTS / DIV

DC2

5 0

VDC

AC Vt

10

5

10

15

0

15

1

10

POS NEG 1

10

100 1 k

10A A 40m A 40 m 10A

X

Ton Ω ΩΩΩ V mV

V

O FF

Hz

1.6

• Ställ in frekvensen f = 100 Hz och spänningens toppvärde u­ut = 7 V.

• Avläs spänningens effektivvärde på digitalmultimetern.

• Skriv in detta mätvärde i tabell 1.

• Upprepa mätningarna med de olika värden på frekvens och toppspänning som visas i tabellen och notera samtliga mätvärden.

Oscilloskop Ut f 7 V

100 Hz

10 V

100 Hz

7 V

50 Hz

10 V

50 Hz

DMM f = 1/T

Tabell 1

Du kan nu konstatera att det är svårt att få en bild som står helt stilla när du mäter en 50 Hz signal (samma som nätfrekvensen).

10

Kap 1-7.indd 10

09-07-16 10.44.17

Observera!

Vid all mätning på kretsar som inte är galvaniskt skilda från nätspänning måste oscil­ loskopets nätspänning kopp­las in via en isola­ tionstransformator. Detta pga att oscil­lo­sko­ pets signaljord är förbunden med nätsladdens skyddsjord, vilken i sin tur är detsamma som nätets nolla.

POWE

R

X-M

AG X-Y

INTEN

S

X-POS

TIME

HOLD

OFF

FOCU

/ DIV

TRIG

S

AT/NO

RM

LEVE

L

ALT

Y-POS

SLOP

E

O.2 Vpp

VOLT

2 Vpp

INPUT

TRIG.

S / DIV

AC DC

GD CO TESTMP. ER

VOLT

CHI

S / DIV

Y-M AG X5 VERT

TRIG.

EXT

S. 11

AC DC

. MO

DE

INP

Y- PO

GD

I basenhetens nätdel är nättransformatorn en s k fulltrans­formator, vilket innebär att enheten är Oscilloskopets jord står i förbindelse med nätets jord. Det gör... galvaniskt skild från nätet.

... att man inte kan mäta två signaler med olika referenspunkter.

R GENERATO LF SIGNAL Type SG 33

0

2 0

2

2 1,5 3 4

8 kHz

0

6 5

7

Y FREQUENC

RE SINUS SQUA

HOLD

0 —10 —100 mV

FUNCTION

TIME / DIV

OFF

TRIG

S

AT/NO RM

1

100

10

X-Y X-POS

FINE

FOCU

8

1

X-M AG

S

6

100

R

INTEN

4

1

Hz

8

9

10

6

10

1

POWE

OP. FUSE

OUTPUT AMPLITUDE

4

0

1

LEV

EL

—1 —10

CAL

V OUTPUT

ALT

Y-POS

SLO

PE

O.2 Vpp

VOLTS

2 Vpp

AC DC

GD COMP .

TES TER

INPUT OFF ON

VOLTS CHI

Y-M AG X5

INVER

T

CH1

TRIG.

TRIG.

EXT

INP

/ DIV

/ DIV

Y- PO

S. 11

CH 1/1 VER 1 DU T. MO DE AL

TRIG.1 /11

AC DC ADD

x1

CHOP

INVER

T

CH11 (X)

0

x1

CH11

GD

INPUT

x1 0

x1

Om t ex både en funktionsgenerator och oscilloskopet är anslutna till ett jordat uttag kommer komponenten på mätplattan att kortslutas.

Sammanfattning Om man bara är intresserad av att veta effektivvärdet på en sinusformad spänning klarar man sig utmärkt med en vanlig multimeter. Det är när man vill veta hur signalen ser ut samt veta dess frekvens och pulstid som ett oscilloskop är ett bra komplement till analoga och digitala instrument.

Du behöver använda oscilloskopet i de flesta av mätövningarna i denna bok. Det är därför viktigt att du har kunskaper om hur oscilloskopet används.

För ytterligare studier rekommenderas böckerna: ELKUNSKAP — Likström och 1-fas växelström samt OSCILLO­SKOPET — Elektronisk mätteknik.

11

Kap 1-7.indd 11

09-07-16 10.44.21

2 Likriktning Inom industrin finns ett stort behov av att omvandla olika spänningar för bl a styrning och reglering av olika processer. Ett exempel är omvandling av växelspänning till likspänning, dvs likriktning.

Dioden är en komponent som har en central och viktig funktion i detta sammanhang. Den finns i olika effektklasser från att ha låga värden på ström- och spänningstålighet till maxgränser på ett par tusen volt och ampere, s k kraftdioder.

En diod leder ström i en riktning, från anod till katod, och spärrar strömmen åt andra hållet.

Utrustning Basenhet Labkort IK1 Glödlampmodul 2st DMM TRMS 2st Oscilloskop Lastmodul DC-motor

Flera dioder kan kopplas samman till s k bryggkopplingar för olika typ av likriktning, t ex enfas eller trefas.

I denna och i några av de följande mätövningarna ska vi använda laborationskort IK1. micro support

2.1 Laborationskort IK1. Den nedre halvan av kortet utgörs av en komplett stabiliserad AC/DC-omvandlare med möjlighet att utföra några olika kretslösningar. Detta görs med byglar, s k jumpers, med beteck­ningen J följt av ett löpnummer. Byglarna är både av miniatyrmodell för 2,54 mm stiftavstånd och av typ 4 mm stift med 19 mm avstånd. De senare kan ersättas med vanlig labsladd. Vid urkoppling av minibygeln placeras den på ett av stiften för förvaring.

12

Kap 1-7.indd 12

09-07-17 01.46.44

Halvvågslikriktare

Vi börjar med likriktardelen och kopplar den som en halv­ vågs­likriktare. Växelspänningen till likriktaren kommer från en nät­transformator i basenheten och ansluts via kontaktdonet på kortets högra sida, se bild 2.2.

D1

Basenhet

IK 1

3,15 AT 230 V AC

15 V AC

2.2

• Låt basenheten vara avstängd. Anslut labkort IK1.

CH 1

Se till att byglarna J5, J6, J7, J8 och J10 är urkopplade och att J1, J2 och J9 är inkopplade. Koppla in en DMM som amperemeter (DC) på plats J10. Se bild 2.5.

• Anslut glödlampsmodulen till utgången märkt LAST. Kopp­la oscilloskopets kanal 1 (CH 1) till likriktarens ingång märkt 15 V AC och kanal 2 (CH 2)! parallellt över lasten.

CH 2

15 V AC

2.3

• Ställ in oscilloskopet för mätning med två kanaler, LINE TRIG, 10V/DIV och 2 ms/DIV. • Mät utspänningen med en DMM (DC).

• Mät strömmen med en DMM (DC).

LINE TRIG micro support

2.4

+

2.5

13

Kap 1-7.indd 13

09-07-16 10.44.46

• Ta bort glödlampan ur hållaren.

• Starta basenheten.

• Notera spänning och ström i tabell 1 se sid 15. Studera noga utse-endet hos in- och utspänning. Rita in kurvorna i bild 2.6.

Skriv in dina inställningar av TIME/DIV och VOLTS/DIV bredvid bilderna.

Mätning A (utan lampa) Uin

Uut

Mätning B (lampa 12 V/10 W) Uin

Uut

Mätning C (lampa 12 V/21 W) Uin

Uut

2.6

• Gör ytterligare två mätningar med olika glödlampor som last enligt bild 2.5. Glöm inte att slå ifrån basenheten vid lampbyte.

14

Kap 1-7.indd 14

09-07-16 10.44.48

• Räkna ut, och notera, de olika lasternas effektförbrukning.

Hur påverkas inspänningen av ökad last?

Mätning Last

Utspänning Ström (V) (A)

U=R·I P=U·I P = R · I2

Effekt (W)

A

ingen

B

lampa 12 V/10 W

C

lampa 12 V/21W

Tabell 1

• Vilken del av kurvformen hos inspänningen ändras?

• Förklara varför.

CH 1

Helvågslikriktaren

I följande laboration ska vi studera funktionen hos en hel­ vågslikriktare. Den kallas även helvågsbrygga, Graetzbrygga eller tvåpuls tvåvägskoppling.

15 V AC

micro support

Till skillnad från halvvågslikriktaren leder denna typ under hela periodtiden. För enfas är bryggan uppbyggd av fyra dioder.

• Bygel J3, J4 och J9 ska vara inkopplade och de övriga urkopplade.

• Anslut mätinstrumenten och lampmodulen enligt bild 2.7.

2.7

15

Kap 1-7.indd 15

09-07-16 10.45.09

• Utför mätningar utan och med olika last enligt tabell 2 nedan.

Rita av oscilloskopbilderna i bild 2.8.

• Anslut därefter CH1 över lasten enligt bild 2.9 och rita av kurvformen på Uut.Observera att även jordanslutningen till oscilloskopet ska flyttas.

VOLTS

/ DIV

• Förklara varför oscilloskopets jordanslutning måste flyttas.

Mätning Last

Utspänning Ström (V) (A)

Effekt (W)

A

ingen

B

lampa 12 V/10 W

C

lampa 12 V/21W

2.9

Tabell 2

Mätning B

Mätning A

Mätning C

Uin

Uin

Uin

Uut

Uut

Uut

• Räkna ut effektförbrukningen och skriv in i tabell 2.

2.8

• Behåll CH1-anslutningen till utspänningen.

• Ersätt lampmodulen med en last bestående av R och L (resistans och induktans) i serie.

• Förändras kurvformen?

• Anslut en DC-motor som last och studera kurvformen.

• Beskriv eventuell förändring och dess orsak.

16

Kap 1-7.indd 16

09-07-16 10.45.35

• Förklara kortfattat helvågslikriktarens egenskaper.

Sammanfattning Du ska nu känna till utseendet hos utspänningen från en helrespektive halvvågslikriktare både vid olika grad och typ av belastning.

Nedan visas datablad för diodtypen 1N5401 som finns på IK1.

MAXIMUM RATINGS IN5401 Ratings

Symbol

1N5401

Unit

Peek Repetive Reverse Voltage Working Peek Reverse Voltage DC Blocking Voltage

VRRM VRWM

100

Volts

Nonrepetive Peek Reverse Voltage

VRSM

200

Volts

Average Rectified Forward Current (Single Phase Resistive Load, (1/2 leeds TL = 105oC)

IO

3,0

Amp

Nonrepetive Peek Surge Current (Surge Applied at Rated

IFSM

200 (one cycle)

Amp

TJ, Tstg

65 to + 175

o

VR

Load Conditions) Operating and Storage Junction Temperature Range

THERMINAL CHARACTERISTICS Characteristics Therminal Resistance, Junction to Ambient (PC Board Mount 1/2 Leads)

*ELECTRICAL CHARACTERISTICS Characteristics Symbol

C

Symbol

Typ

Unit

RJA

53

o

C/W

Min

Typ

Max Unit

Instaneous Forward Voltage (1) (iF = 9.4 Amp)

V F

–

–

1,2

Volts

Average Reverse Current (1) DC Reverse Current (Rated dc Voltage, TL = 150oC

IR(AV) I R

– –

– –

500 500

mA

*JEDEC Registered Data (1)measured in a single-phase half-wavecircuit such as shown in Figure 6.25 of EIA RS282, November 1963. Operated at rated load conditions TL = 105oC, IO = 3.0 A, Vr = VRWM.

17

Kap 1-7.indd 17

09-07-16 10.45.37

3 Glättning Du har i föregående mätövning kunnat konstatera att spänningen ut från en halv- resp helvågsbrygga är en pulserande likspänning.

Ett sätt att få en jämnare likspänning är att koppla in en s k glättningskondensator, dvs en elektrolytkondensator med stor kapacitans. En vanlig dimensionering är ca 1000 µF per ampere belastningsström.

Vi börjar med glättning av halvvågslikriktaren vid olika värden på belastning och kapacitans. Efter likriktarna på IK1 finns två kondensatorer, C1 och C2, på vardera 2200 µF. De kopplas in med byglarna J5 resp J6.

• Anslut IK1 till basenheten.

Utrustning Basenhet Labkort IK1 Glödlampmodul 12V/10W Glödlampmodul 12V/21W DMM 2st Oscilloskop

Den totala kapacitansen vid parallellkoppling av två kondensatorer är Ctot = C1 + C2

• Koppla in byglarna J1, J2, J5 och J9 samt anslut mätinstrument och glödlampsmodul (utan glödlampa) enligt bild 3.1.

micro support

FOCU

S

TRIG

AT/NO

RM

LEV

EL

ALT

SLO

PE

TRIG.

EXT

TRIG.

INP

Y- PO

S. 11

3.1

18

Kap 1-7.indd 18

09-07-17 01.47.57

Vi har nu en obelastad halvvågslikriktare med en glättningskondensator på 2200 µF.

Nu börjar vi laborera

• Starta basenheten och notera värden på ström och utspänning i tabell 1, mätning A. Mätning Last

Kapacitans Ström (µF) (A)

Spänning (V)

A

ingen

2200

B

lampa 12 V/10 W

2200

C

lampa 12 V/10W

4400

D

lampa 12 V/21 W

2200

E

lampa 12 V/21 W

4400

Tabell 1

• Rita in kurvformen från mätning A i bild 3.2.

• Utför mätningar vid olika kombinationer av belastning och kapacitans enligt tabell 1, mätning B, C, D, och E. Studera noga de olika brumspänningarnas (RIPPLE) kurvform och ri­ta in dessa i bild 3.2.

Mätning A

Mätning B

Mätning C

Uin

Uin

Uin

Uut

Uut

Uut

Mätning D

Mätning E

Uin

Uin

Uut

Uut

3.2

19

Kap 1-7.indd 19

09-07-16 10.46.21

• Vi ska nu utföra motsvarande mätningar på den glättade spänningen från en helvågslikriktare.

• Låt byglarna J3, J4, J5 och J9 vara inkopplade enligt bild 3.3.

micro support

15 V AC

3.3

• Utför mätningarna enligt tabell 2 och dokumentera kurvfor­ men i bild 3.4.

Mätning Last

Kapacitans Ström (µF) (A)

Spänning (V)

A

ingen

2200

B

lampa 12 V/10 W

2200

C

lampa 12 V/10W

4400

D

lampa 12 V/21 W

2200

E

lampa 12 V/21 W

4400

Tabell 2

• Hur skiljer sig brumspänningarna mellan halv- respektive helvågslikriktare?

20

Kap 1-7.indd 20

09-07-16 21.44.16

Mätning A

Mätning C

Mätning B

Uin

Uin

Uin

Uut

Uut

Uut

Mätning D

Mätning E

Uin

Uin

Uut

Uut

3.4

• I vilken proportion ändras ripplet vid en fördubblad belast­ningsström?

• Beskriv motsvarande förändring vid en dubblering av kapa­citansen.

Sammanfattning

När en likspänning som är filtrerad med en kondensator belastas, bildas en överlagrad brumspänning, ett s k ripple. Vid ökat strömuttag minskar likspänningen och ripplet ökar.

En ökning av kapacitansen reducerar ripplet, men detta är lämpligt endast vid relativt små belastningsströmmar. Det blir för dyrt att kompensera med hjälp av kondensatorer när belastningsströmmen är hög.

21

Kap 1-7.indd 21

09-07-16 10.46.46

4 Spänningsstabilisering Många elektronikutrustningar behöver matas med stabiliserad likspänning. Det innebär att spänningen ska hållas konstant även när belastningen ökar, dvs när strömförbrukningen stiger.

Utrustning Basenhet Labkort IK1

I denna mätövning ska vi laborera med två olika metoder att åstadkomma stabilisering, med zenerdiod och med en integrerad spänningsstabilisator.

Glödlampmodul 12V/10W Glödlampmodul 12V/21W Lastmodul DMM 3 st

Zenerregulator

Oscilloskop

Detta är en mycket enkel regulatorkoppling bestående av endast en resistor och en zenerdiod, se bild 4.1.

Uin

• Studera zenerdiodens datablad nedan och skriv in följande uppgifter: Zenerspänning

= ____________________ V

Uut

med max tolerans = ____________________ % Max förlusteffekt

IN2976

= ____________________ W

Max zenerström = ____________________ mA 4.1

Nu börjar vi laborera

• Låt basenheten vara spänningslös.

• Koppla upp en glättad helvågsbrygga med zenerregulator genom att koppla in byglarna J3, J4, J5, J6 och J7 samt koppla samman hylsorna märkta Z. Anslut mätinstrument enligt bild 4.2.

Zenerdioden på IK1 är av typ 1N2976 eller ekvivalent.

1N2970 thru 1N2979

Type No.

Nominal Zener Voltage VZ @ IZT Volts

Test Max Zener Impedance Max DC Zener Current Current IZT ZZT @ IZT ZZK @ IZK IZK IZM mA mA Ohms Ohms mA

Max Reverse Current IR Max (µA)

VR1

VR2

1N2970 1N2971 1N2972 1N2973 1N2974

6.8 7.5 8.2 9.1 10

370 335 305 275 250

1.2 1.3 1.5 2,0 3

500 250 250 250 250

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

1.320 1.180 1.040 960 860

150 75 50 25 10

5.2 5,7 6.2 6.9 7.5

4.9 5.4 5.9 6.5 7.2

1N2975 1N2976 1N2977 1N2978 1N2979

11 12 13 14 15

230 210 190 180 170

3 3 3 3 3

250 250 250 250 250

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

780 720 660 600 560

5 5 5 5 5

8.4 9.1 9.9 10.6 11.4

8.0 8.6 9.4 10.1 10.8

The type numbers shown have a standard tolerance of ±20 % on the nominal zener voltage.

Junction and Storage Temperature: –65 oC to +175 oC. DC Power Dissipation: 10 Watts. (Derate 83.3 mW/oC above 55 oC).

22

Kap 1-7.indd 22

09-07-17 01.49.08

CH1 A

IK1

ELEKTRONIK 2000 SPÄNNINGSREGLERING

micro support SW1

Ty 1

J11

SW2

+ 15 V

Last

J12

P1

C4

R2

DC-matad tyristor

0V

J1

15 V AC

D4

D5 J4

Likriktare

J2

J16 Last C5

D7

J9

J3 D3

15 V AC

J15

+

+

C1

C2

V

J5

J6

+ 2200 µ – C1

+ 2200 µ – C2 Filter

J7 R1

Zenerdiod

Last

J10 7812

J8

IC1

5,6 D6

V

D6

Tyristor DiacTriac

D1

D2

TY2 J14 D8

24 V AC

R1

J13

J17 P2

C3 Z

1µ Z

Last

IC-Regulator

• Starta basenheten.

4.2

• Gör den första mätningen, utan last, enligt tabell 1 och notera regulatorns in- och utspänning.

• Rita in oscilloskopsbilden i bild 4.3.

• Anslut olika laster enligt tabell 1 och dokumentera resultaten i tabell 1 och bild 4.3.

Mätning A

Uin

Mätning B

Uin

Mätning

Last

A

Ingen

B

Resistor 56 Ω

C

Resistor 27 Ω

D

Lampa 12 W/10 W

Tabell 1

.

U

Uin

Iut

Uut

Uut

ut

Mätning C

Mätning D

Uin

Uin

Uut

Uut

4.3

23

Kap 1-7.indd 23

09-07-16 21.55.52

ELEKTRONIK 2000

3:e upplagan

är ett läromedel för den nya kursbaserade gymnasieskolan.

Den består av sex delar: • Elektronik Grundkurs • Digitalteknik Grundkurs • Mikroprocessteknik • Analoga elektronikkretsar • Industri- och kraftelektronikkretsar • Optoelektronik • Ytmontering • Mjuklödning och kontaktpressning

Varje del omfattar: • Faktabok • Övningshäfte • Märövningar • Kontrolluppgifter • Metodikbilaga Till läromedlet finns också laborationssatser.

Best.nr 47-08503-3 Tryck.nr 47-08503-3

IK2000.indd 1

09-07-17 09.32.08