lunds universitet i världsklass...lunds universitet / fakultet / institution / enhet / dokument /...
TRANSCRIPT
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Laboration 5 och 6
Labbrapport
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Labbrapport
• En labbrapport på labb 5 och 6
• Skrivs i par
• Bägge personerna lika ansvariga för innehållet.
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Disposition
• Inledning: Försöket avser…
• Metod I: Försöksutrustning
• Metod II: Utförande
• Resultat
• Sammanfattning: Tolkning och kommentarer
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Citeringar
• Till all text och bilder som man inte gjort själv skall källa
anges.
• Om källa saknas så är det otillåten kopiering.
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Försättsblad
• Kurs
• Labb
• Datum
• Namn
• Labbhandledare
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Viktigt!
• Digitala instrument är inte noggrannare per automatik bara
för att de ger siffror som svar!
0.5 % 0.1 % 0.025 % 0.0015 %
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Exempel
• 2.51 V + 1.14 V = 3.63 V
• 0.5% noggrannhet
• 2.51(+/-0.01255)+1.14(+/-0.0057)=
=3.63(+/-0.01815)
• 3.63(+/-0.02) V
• 3.6 V (+/- 0.5 underförstått)
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Likriktare
• Helvågs-likriktare:+
-
+
-
R
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Strömförsörjning
• För att bli av med ”brummet” så kan man filtrera
bort ”brum”-frekvensen:
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
• DC-DC omvandling:
• Spänningsdelning ger den önskade utspänningen
• RL belastar utgången så att utspänningen sjunker
• Zener-dioden håller utspänningen stabil oavsett belastning
Linjär spänningsregulator
+-
RLRLR1
RL
R1
R2VS Vut Vut
Vut = VSVut =R2
R1+R2¢ VS
Vut =R2jjRL
R1+(R2jjRL) ¢ VS
Vut = VZ
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Linjär spänningsregulator
• Vid höga belastningsströmmar så ändras utspänningen
även med en zener-diod:
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Linjär spänningsregulator
• Transistor-regulator:
+-
RLRLR1
VSVutR1 RL
Vut = VZ +VBE
VZ
VBE
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Linjär spänningsregulator
• Finns som IC-krets för positiva 78XX, och negativa 79XX
spänningar 3, 5, 6, 9, 12 och 15 Volt och fungerar för
belastningsströmmar upp till 1.5 A.
• Det finns även varianter där utspänningen kan ställas in
steglöst.
• Enda kravet är att inspänningen är högre än utspänningen.
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Switchad spänningsregulator
• Linjär spänningsregulator:
– Fördel:
• Enkel konstruktion
– Nackdel:
• Spänningsskillnaden omvandlas till värme
• effektivitet på 40-60 %
• Skrymmande pga. nödvändig kylning
• Utspänningen måste vara lägre än inspänningen
• Swtchad spänningsregulator
– Fördel:
• Effektivitet på 75-98 %
• Mindre i storlek
• Utspänningen kan vara högre än inspänningen
– Nackdel:
• Avger högfrekvent brus och störning på matningsspänningen
• Kan avge irriterande högfrekvent ljud
• Filtrering är nödvändigt.
Vin¡Vut
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Switchad spänningsregulator
• Lagra energin från inspänningskällan, och mata ut den
med en annan spänningsnivå på utgången
– Lagring av energi sker antingen i ett magnetfält (Spole)
eller i ett elektriskt fält (Kondensator)
+- RLVS
t = 0
Vut
+ -- +VL
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Batterier
• Allt handlar om vikt, volym och energi.
– Man vill ha något litet som inte väger någonting och har
oändlig mängd lagrad energi !!!
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Batterier
• Uppladdningsbara batterier
• Engångsbatterier
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Inre
resistans
Batterimodell
Kapacitans
mellan polernaKapacitans mellan
hölje och elektrolyt
Induktans i
kolstaven
Läck-ström
mellan polerna
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Vid stort strömuttag
• Vid stort strömuttag bildas
vätgas vid pluspolen och
då gastrycket ökar så
exploderar batteriet !!
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Engångsbatterier
Spänning Energitäthet
• Brunsten 1.5 V 0.13 MJ/kg
• Alkaliska 1.5 V 0.5 MJ/kg
• Kvicksilver 1.35 V
• Lithium 1.5 V, 3 V 0.9 MJ/kg
• Silveroxid 1.55 V 0.5 MJ/kg
• Zink-luft 1.35-1.65 V 1.6 MJ/kg
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Urladdningskurvor, brunsten
www.powerstream.com/
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Uppladdningsbara batterier
• Blybatterier (t.ex., bilbatterier)
• NickeCadmium (NiCd) (vanliga uppladdningsbara batterier)
– Kadmium är en giftigt tungmetall
• Nickel-Metallhydrid (NiMih) (vanliga uppladdningsbara batterier)
– Mer miljövänlig än NiCd
• Lithium-Jon (Li-ion) (mobiltelefon, klockor)
– Snabb upp-/urladdning kan få batteriet att explodera
• Lithium-jon polymer (Li-ion pol.) (mobiltelefon)
– Billigare och mer formbar.
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
NiCd NiMH Bly-
Syra
Li-ion Li-ion
pol.
Spänning 1,25V 1,25V 2V 3,6V 3,6V
MJ/kg 0,14 1,2 2,1 3,6 3,6
Last-
ström
20c 5c 5c >2c 0,5c
Operating
temp.
-40
+60
-20
+60
-20
+60
-20
+60
0
+65
Kostnad $50 $60 $25 $100 $100
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
NiCd NiMH Bly-
Syra
Li-ion Li-ion
pol.
Förlust
(mW)
100-
200
200-
300
<100 150-
250
200-
300
Cykler 1500 300-
500
200—
300
500-
1000
300-
500
Uppladd
ningstid
1h 2-4h 8-16h 2-4h 2-3h
Självur-
laddning
20% 30% 5% 10% 10%
Kostnad $50 $60 $25 $100 $100
Per
cykel
$0,04 $0,12 $0,10 $0,14 $0,29
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Energidensitet
MJ/L MJ/kg
Blybatteri 0,14 0,36
Li-ion 0,7 0,9
Dynamit (TNT) 4,6 6,9
Nitroglycerin 6,4 10,2
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Pacemaker
• Drift 10 år.
• Mycket låg strömförbrukning
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Första pacemakern
• 1958
• Uppladdningsbara
batterier
Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum
Pacemakerbatteri
• Håller i 10 år!
• Mycket låg självurladdning
• Lithium-Jod
• V=2.2V
• I=20 mikroampere
• Rth=500-10000 Ohm