siel cursus 2004 - 2005 siel sensoren en inleiding elektronica onno dijkstra
TRANSCRIPT
![Page 1: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/1.jpg)
SIEL cursus 2004 - 2005
SIEL
Sensoren
en
Inleiding Elektronica
Onno Dijkstra
![Page 2: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/2.jpg)
SIEL week 1
Inhoud
• Inleiding in de module SIEL• Waarom sensoren?• Waarom elektronica?• Structuur van een meetsysteem• Basisbegrippen elektrische netwerken• Analyse Elektrische netwerken (gelijkstroom)• Idem voor wisselstroom (complex rekenen)
![Page 3: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/3.jpg)
Module SIEL 2004
• 13:00 - 14:40 Theorie Nijenoord 1 lokaal C.012• 14:50 - 16:30 Prakticum Oudenoord 700 lokaal
………• 17:20 - 19:00 Theorie Nijenoord 1 lokaal C.012• Lesmaterialen:
– Diktaat 066: van Heerden: Analoge Elektrotechniek– Schwippert e.a. : Het sensorenboek– LabView 7 Student Edition + boek: Getting Started with
Labview– Handouts, opdrachten, PPT-sheets enz. evt via Blackboard
![Page 4: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/4.jpg)
Wat kun je meten?
Chemical
Magnetic Thermal
Mechanical
Radiant
Electrical
![Page 5: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/5.jpg)
Procesregeling met Sensoren en Actuatoren
![Page 6: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/6.jpg)
Future Car
![Page 7: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/7.jpg)
Smart Home
![Page 8: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/8.jpg)
Robothand
![Page 9: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/9.jpg)
Structuur van een meet- en besturingssysteem
Mechanische
Grootheid
Besturing
Ingangs-transducent
Uitgangs-transducent
Signaal-bewerking Uitlezing
![Page 10: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/10.jpg)
Spanning
Q
EU
Potentiele Energie ESpanning U
Lading Q
![Page 11: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/11.jpg)
Stroom
Doorgestroomde lading QStroom I
Tijdsverloop t
Betere notatie:dQ Q
Idt t
![Page 12: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/12.jpg)
Meten van spanning en stroom
![Page 13: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/13.jpg)
(Niet)-ideale spannings- en stroombronnen
xV
+
-
R b
xV
+
-
R b
R i
yA
R b
yA
R bR i
(a)
(b) (d)
(c)
![Page 14: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/14.jpg)
Vermogen
, :
*
E E QAls P U en I dan geldt
t Q t
P U I
![Page 15: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/15.jpg)
Serieschakeling
R R
R R R R
v ii
N
v N
1
1 2 ..
R
R
R
1
2
N
R V
![Page 16: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/16.jpg)
Parallelschakeling
R R R1 2 N RV
Nv
N
i
RRRR
RiRv
1...
111
11
21
1
1 2 31
.......N
v ii
G G G G G
1G
RStel: G = geleiding
![Page 17: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/17.jpg)
Parallelschakeling 2 weerstanden
1 2
1 2v
R RR
R R
![Page 18: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/18.jpg)
Spanningsdeler (a)
![Page 19: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/19.jpg)
Spanningsdeler (b)
U
+
-
R 2
R 1
R N
R x U Rx
UR
R
URx
ii
Nx
1
*
![Page 20: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/20.jpg)
Wet van Ohm
U I R
![Page 21: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/21.jpg)
Stroomwet van Kirchhoff (behoud van lading)
Voor elk knooppunt geldt: 0I
8 2 6 0mA mA mA
![Page 22: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/22.jpg)
Spanningswet van Kirchhoff (behoud van energie)
0U
12 4 8 0V V V
![Page 23: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/23.jpg)
Superpositie-beginsel (lineaire netwerken)
• De uitwerking van alle bronnen tezamen is gelijk aan de som van de uitwerkingen van elke bron afzonderlijk.
![Page 24: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/24.jpg)
Superpositie (voorbeeld)
1 3 22 ; 0a a aI I A I 2 1
8 22 ; ;
5 5b b bI A I A I A
(a) (b)
1 1 1 .a bI I I enz
![Page 25: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/25.jpg)
Thevenin vervangings-schema (a)
Uth
Rth
Uth = Thevenin spanning = open klemspanning
Rth = Thevenin vervangingsweerstand
Ik = Thevenin stroom = kortsluitstroom
hth
k
UR
I
![Page 26: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/26.jpg)
Thevenin voorbeeld
![Page 27: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/27.jpg)
Condensator
Oppervlakte ADielektricum
![Page 28: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/28.jpg)
Condensator laden met stroombron
I C
U' '
0
( ) ( )t
Q t I t dt
Q C U
AC
d
![Page 29: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/29.jpg)
Condensator: Verband tussen U en I
( )( )
dU tI t C
dt
Verband tussen U(t) en I(t) is een
differentiaalvergelijking:
' '
0
1( ) ( )
t
U t I t dtC
![Page 30: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/30.jpg)
Condensator laden met spanningsbron
U C
UC
IR100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
I(t) mA
1 2 3 4 5
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
UR(t) V
1 2 3 4 5
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Uc(t) V
1 2 3 4 5
![Page 31: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/31.jpg)
Oplossen lin. diff.vgl. met Laplace
y(t)x(t)
X(s) Y(s)=H(s)*X(s)
Lineaire differentiaal-
vgl
s-domeins in hele complexe vlak
Overdrachtsfunctie H(s)
Inverse Laplace
Tijd-domein
0 t
Tijd-domein
0 t
Laplace Laplace
![Page 32: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/32.jpg)
Oplossen d.v. met Laplace (1)
CR C C C
dUU U U I R U RC U
dt
100RC en U V
100CC
dUU
dt d.i. een lineaire d.v. in UC
100CC
dUL U L
dt
0
100( . )C C CsU U U
s
100 1
( 1)CUs s
Stel beginvoorw. 0 0CU
Stel:
![Page 33: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/33.jpg)
Oplossen d.v. met Laplace (2)
100 1100
( 1) ( 1)C
A BU
s s s s
Breuksplitsen:
100 1 ( 1)100 100
( 1) ( 1) ( 1)C
A B A s BsU
s s s s s s
Coeff. teller links en rechts gelijkstellen:
11;A B
100 1 1 1100
( 1) ( 1)CUs s s s
![Page 34: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/34.jpg)
Oplossen d.v. met Laplace (3)
1 1100
( 1)CUs s
1 1 1 1100
( 1)CL U Ls s
Met tabel: ( ) 100(1 )t
CU t e
![Page 35: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/35.jpg)
Condensator: Verband tussen U en I
( )dU
I t Cdt
Verband tussen U en I is een differentiaalvergelijking:
( )( )
dU tL I t L C
dt
0( ) ( )I s C sU U Stel 0 0U
( ) 1
( )C
U sZ
I s sC Impedantie in
s-domein
![Page 36: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/36.jpg)
Condensator in wisselstroomketen.
^
.cosC CU U t^
.sinCC
C
dUI C I t
dt
u
i
t
UC
iC
0
U = 2 V
C
1 uF
1,2 K
IC
UC
+
-
![Page 37: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/37.jpg)
Complexe schrijfwijze
Complexe impedantie condensator:
^
. j tC CU U e
^
. . . j tCC C
dUI C j C U e
dt
^
^
. 1
.
j tC C
Cj tC C
U U eZ
I j Cj C U e
U
i
![Page 38: SIEL cursus 2004 - 2005 SIEL Sensoren en Inleiding Elektronica Onno Dijkstra](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022081419/5551a0f14979591f3c8bbd3c/html5/thumbnails/38.jpg)
Vooorbeeld complex rekenen
1 1 1,6; 1,2 1,2 1,6C totZ Z R j
j C j C j
^
100 ; 2 ; 2. ;j tbf Hz U V U e
2. 2
1,2 1,6 1,2 1,6
j tj tb
tot
U eI e
Z j j
^
2 2
2 2.1 1
1,2 1,6 1,2 1,6
j tI I e mAj
^ ^
1,2 1 1,2RU R I k mA V
U = 2 V
C
1 uF
1,2 K
bU