Page 1

SVEN LARSSON

P R E S TA N D A   E L S TA R T

Elstart ANDRA UPPLAGAN

SVEN LARSSON

Prestanda Elstart är ett fristående övningsmaterial med praktiska övningar kopplat till en övningsutrustning från företaget Terco. Materialet innehåller övningar för grundläggande ellära och mättekniska baskunskaper, men även grunderna för några vanliga typer av sensorer. Den pedagogiska principen i läromedlet är att du som elev ska göra uppkopplingar och mätningar, analysera dessa mätvärden och dra slutsatser av dem. Genom övningarna kan du steg för steg bygga din kunskap i ellära. Kombinerat med lärarstöd och faktamaterial är Elstart ett effektivt verktyg för kunskapsbildning. Varje övning inleds med kunskapssteg, mål, som du bör nå i övningen. Vi rekommenderar PbT Elsystem, komponenter och nätverksteknik som en lämplig faktabok att användas tillsammans med Elstart. Denna bok finns både som tryckt och digitalt läromedel. Det digitala läromedlet har självrättande uppföljningsfrågor för alla övningar i Elstart.

A P R E S TA N D A

ELSTART

Prestanda Elstart i korthet: • Grundläggande mätteknik med multimeter och oscilloskop • Storheterna: spänning, ström, resistans och effekt • Serie- och parallellkopplingar • Ohms lag • Kirchhoffs spännings- och strömlagar • Felsökning av avbrott, överledning och kortslutning • Dimensionering av ledningar • Termistorer, dioder och kondensatorer • Effektreglering med PWM • Sensorteknik

I

ELL

LL ARA P 2

ES

L1

ISBN 9789151101651

9

789151 101651

ING

PL KOP

L2

L3

L4


Innehåll FF 1. Grundläggande begrepp

4

FF 2. Grundläggande mätteknik

11

FF 3. Serie- och parallellkoppling

26

FF 4. Värmeslingor – Effekt

40

FF 5. Ledningar och spänningsfall

56

FF 6. Termistorer

61

FF 7. Den användbara magnetismen

75

FF 8. Resistorn och kondensatorn

86

FF 9. Diod – zenerdiod – likriktning

93

FF 10. Transistorn

104

FF 11. Elektronisk effektreglering PWM

110

FF 12 Givare, sensorer

116


V

Spänningsfall Här ska du göra mätningar på laborationskort ES10 Elruta som har avbrott på två av värmetrådarna. Viktigt! Som du kommer att se vid din mätning av spänningen över hela elrutan, så används en lägre spänning på denna övningsmodell. Anledningen till den lägre spänningen är att undvika överhettning eftersom denna elruta har så litet format. Normalt i fordon används hela systemspänningen. Här ska du studera hur den tillförda spänningen förändras utmed trådarna. Förhållandena blir de samma även med en lägre spänning att fördela. ϐ ϐ Anslut Laborationskort ES10 Elruta till spänningskällan och mät den totala spänningen över hela elrutan.

V

ES10 ELRUTA + 12V

18. Skriv in mätvärdet i bilden. (Avrunda dina värden till maximalt två decimaler).

ϐ ϐ Förflytta multimeterns positiva mätspets utmed den nedre värmetråden, samtidigt som den svarta mätspetsen är ansluten till stommen. Studera spänningen när du drar mätspetsen fram och tillbaka några gånger utmed nedre tråden. 19. För in spänningens värde vid de avstånd som visas i bilden, du får uppskatta avstånden (¼, ½ och ¾) så gott det går (eller om du hellre vill, mäta avstånden). ¼

V

½

V

¾

V

Studera de tre spänningsnivåerna som du mätt upp på de olika avstånden ovan. Jämför dessa olika spänningar med elrutans tillförda spänning.

ES10 ELRUTA + 12V

¼

½

¾

19


20. Ser du antydan till något samband mellan avstånden och spänningsnivåerna på de olika avstånden? Försök i så fall att beskriva sambandet.

ϐ ϐ Mät spänningen vid alla trådarna mitt på rutan (1/2 avståndet). 21. För in dina värden i tabellen Trådarna räknat uppifrån Spänning mitt på rutan 1

V

2

V

3

V

4

V

5

V

22. När du studerar tabellen så ser du förhoppningsvis två trådar där spänningen tydligt avviker från den normala, mitt på elrutan. Försök förklara varför de två trådarna med avbrott får dessa avvikelser (ohms lag kan eventuellt vara till hjälp vid förklaringen).

20


Mätning av ström 23. a. Vad blir den troliga följden av att en multimeter, inställd för att mäta ström, parallellkopplas med ex. en lampa?

b. Varför händer det du beskrivit i A ovan? Din förklaring ska ta hänsyn till den inre egenskap multimetern får när den ställs om från spänningsmätning till strömmätning.

ϐ ϐ Koppla upp en krets med en lampa 12 V 5 W (L1) samt en multimeter på laborationskort ES8 och se till att den lyser. Mät strömmen i kretsen före lampan. 24. För in mätvärdet bilden på övre raden. ϐ ϐ Byt ut lampan till en 12 V 21 W (L2) och mät igen. 25. För in mätvärdet i bilden på undre raden. Lampa 5 W LL1

A

Lampa 21 W LL2

A L1 5W

L2 21 W

A

+ –

Krets 2:3

ES8 KOPPLINGSBORD

U 12V

I

21


ϐ ϐ Flytta multimetern så att den kopplas in efter lampan. Gör två nya mätningar av strömmen i kretsen, både med lampan på 5 W (L1) och med lampan på 21 W (L2). 26. För in resultaten i bilden. Lampa 5 W I

A

Lampa 21 W I

A L2 21 W

L1 5W

ES8 KOPPLINGSBORD

A

+ –

U 12V

I

Multimetern, en spänningskälla ϐ ϐ Tag fram en kondensator med kapacitansen 220 µF. Mät först eventuell spänning hos kondensatorn. Finns det någon spänning hos kondensatorn så ska du ”tömma” den. Det görs genom att ansluta en ledning mellan kondensatorns anslutningar en kort stund. Mät sedan spänningen på nytt. 27. Beskriv dina mätresultat av spänningen hos kondensatorn hittills.

ϐ ϐ Ändra multimetern till resistansmätning i kΩ (mätområde 20 kΩ eller mer). Anslut multimetern (rätt polaritet) till kondensatorn och läs av den ökande resistansen tills den visar oändlig eller mycket stor resistans. 28. Vad kan det bero på att kondensatorn först verkar som en resistor med ökande resistans, för att senare verka som en isolator?

22

220F


ϐ ϐ Efter att du mätt resistansen så ställer du om mätområde till spänningsmätning (V eller mV DC). Som du ser har kondensatorn laddats. 29. Vilken spänningskälla kan ha laddat kondensatorn under resistansmätningen?

I svaret på föregående fråga finns anledningen till att det är förbjudet att mäta resistans på vissa ställen. Multimetern kan, om du mäter resistans där du inte får göra detta, förstöra känslig elektronik. En resistansmätning kan till och med utlösa krockkuddar i vissa fall. Läs alltid i verkstadsinformationen i tveksamma fall innan du mäter.

Några frågor om mätning får avsluta detta avsnitt 30. Vilken storhet kan du mäta genom att ansluta multimeterns mätspetsar direkt till ett batteris plus- och minuspoler?

31. a. Beräkna vilken resistans de två lamporna (L1 5 W och L2 21 W) i krets 2:3 har när de lyser. Anta att spänningen U är 12 V. För strömstyrkan I använder du mätresultatet från krets 2:3. Resistansen i 5 wattslampan RL1 = Ω Resistansen i 21 wattslampan RL2 = Ω b. Hur många gånger större är resistansen när lamporna lyser, jämfört med din tidigare uppmätning av resistansen hos kalla lampor (uppgift 8)?

c. Vad är det som orsakar denna stora skillnad i resistans?

32. Ge minst ett exempel på en mätning när du tycker det är lämpligt att använda denna funktion hos en multimeter?

Beeper/ Summer

23


33. a. Vad kallas mätinstrumentet på bilden

b. Vilken är den avgörande skillnaden mellan användning av detta instrument och en multimeter vid mätning av ström?

c. På bilden ser du cirklar runt ledaren som mätningen utförs på. På vilket sätt har dessa cirklar ett samband med mätningen som visas?

34. Varför får en amperemeter inte parallellkopplas med en aktuator?

35. Vilka av följande påståenden om mätning i elektriska kretsar är riktiga, respektive felaktiga?

Rätt Fel

1,5 kΩ är lika med 15 Ω

Vid spänningsmätning parallellkopplas multimetern

Vid resistansmätning ”trycker” multimeterns egen spänningskälla ström genom mätkretsen

Vid kontroll av tändkablar mäts spänningen över dem

Den inre resistansen hos en voltmeter ska vara stor

Större delen av strömmen genom en glödlampa ”förbrukas” i lampan så att strömmen efter lampan oftast är nära noll ampere.

Man bör helst mäta spänningen i mV innan den mäts i V

24


SVEN LARSSON

P R E S TA N D A   E L S TA R T

Elstart ANDRA UPPLAGAN

SVEN LARSSON

Prestanda Elstart är ett fristående övningsmaterial med praktiska övningar kopplat till en övningsutrustning från företaget Terco. Materialet innehåller övningar för grundläggande ellära och mättekniska baskunskaper, men även grunderna för några vanliga typer av sensorer. Den pedagogiska principen i läromedlet är att du som elev ska göra uppkopplingar och mätningar, analysera dessa mätvärden och dra slutsatser av dem. Genom övningarna kan du steg för steg bygga din kunskap i ellära. Kombinerat med lärarstöd och faktamaterial är Elstart ett effektivt verktyg för kunskapsbildning. Varje övning inleds med kunskapssteg, mål, som du bör nå i övningen. Vi rekommenderar PbT Elsystem, komponenter och nätverksteknik som en lämplig faktabok att användas tillsammans med Elstart. Denna bok finns både som tryckt och digitalt läromedel. Det digitala läromedlet har självrättande uppföljningsfrågor för alla övningar i Elstart.

A P R E S TA N D A

ELSTART

Prestanda Elstart i korthet: • Grundläggande mätteknik med multimeter och oscilloskop • Storheterna: spänning, ström, resistans och effekt • Serie- och parallellkopplingar • Ohms lag • Kirchhoffs spännings- och strömlagar • Felsökning av avbrott, överledning och kortslutning • Dimensionering av ledningar • Termistorer, dioder och kondensatorer • Effektreglering med PWM • Sensorteknik

I

ELL

LL ARA P 2

ES

L1

ISBN 9789151101651

9

789151 101651

ING

PL KOP

L2

L3

L4

Profile for Smakprov Media AB

9789151101651  

9789151101651  

Profile for smakprov