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Praktikum ElektronikÜbung 1G. Kemnitz
Institut für Informatik, Technische Universität Clausthal22. April 2016
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Zielstellung
Vorgegebene Schaltungen
auf einer Steckplatine aufzubauen
durch ein numerisch lösbares Gleichungssystem nachbilden
und die Ausgaben für mehrere Eingabewerte miteinandervergleichen.
Berechnungen: Matlab
Messaufbau: Electronics Explorer mit Datenexport nachMatlab
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Matlab-Befehle
dir Anzeige der Dateien im Arbeitsverzeichniscd Verzeichnis wechseln
help <Funktionsname> genaue Beschreibung der Funktionx=[1 0 0]; Eingabe eines Zeilenvektors (Trennung der Elemente
durch Leerzeichen). Variablen wie hier x müssen nichtvereinbart werden, sondern sie werden automatisch alsGleitkommazahl oder wie im Beispiel als eine Matrixvon Gleitkommazahlen angelegt.
whos Anzeige aller angelegten Variablen mit Typ und Gröÿe.Variablenname ohne Semikolon Anzeige des Wertes der Variablen
* / + - Grundrechenarten, auch auf Matrizen anwendbarn^k Potenz nk
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Schaltungsanalyse
R1 = <Wert>; %in Ohm
UE = <Wert>; %in Volt
R3 = <Wert>; %in Ohm
R2 = <Wert>; %in Ohm
M = [ 1 −1 −1;
R1 R2 0;
0 −R2 R3];
I = (M^−1) * V;
V = [0; −UE; 0];
UR3R3
UR1I3
R1
I2
UE
I1
R2UR2
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Graphische Darstellung von Funktionen
plot(t, f); 2D-Darstellung der Funktion f(t), z.B. einerSinusfunktion
t=0:pi/50:10*pi; % Vektor t=[0 pi/50 2*pi/50 ...]
f=sin(t); % Vektor f=[sin(0) sin(pi/50) ...]
plot(t, f); % Darstellung der Funktion f(t)
plot3(u, v, w); Ausgabe einer 2D-Projektion eines 3D-Linienzuges.Der nachfolgende Zweizeiler erzeugt einen 3D-Helix:
t=0:pi/50:10*pi;
plot3(sin(t), cos(t), t);
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Electronics Explorer
verbundeneLochspalte
verbundeneLochzeile
Masseanschlussealle miteinander
verbunden
USB-Anschluss
SteckernetzteilAnschluss
VersorgungsspannungenVoltmetereingange
OszilloskopeingangeRefernzspannungen
analogeSignalquellen
digitale Signalquellen und Logikanalysatoreingange
Einschalter
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Funktionen /Anschlüsse
Steckfeld POWER:
VP+: positive Versorgungsspannung (0 . . . 9 V)VP-: negative Versorgungsspannung (0 . . .− 9 V)VCC: Versorgung für Digitalschaltungen (5V oder 3,3 V)
Steckfeld ANALOG
VREFi (i ∈ 1, 2) Referenzspannungen −10 V . . . 10 V max.10mAAWGi (i ∈ 1, 2) analoge SignalgeneratorausgängeVMTRi (i ∈ 1, 2, 3, 4) Voltmetereingänge
Steckfeld SCOPE
ACi (i = 1, 2, 3, 4): Oszilloskopeingänge mitGleichspannungstrennungDCi (i = 1, 2, 3, 4): Oszilloskopeingänge mitGleichspannungskopplung
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Inbetriebnahme
USB-Kabel anschlieÿenSpannung anschlieÿen
a) b)
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Fenster Power Supplies and Voltmeters
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Multimeter
WiderstandsmessungSpannungsmessungDurchgangsprüfer etc.
InbetriebnahmetestsFehlersuche
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Beispielschaltung
−5V5V
GNDAI2
R1
R3R2R2
R1
R3
AI2GND...
Mess-adapter
−5V5V
Spannungs-versorgung
5V
−5V
R2
R1
R3 UR3
Messaufbau gesteckte Schaltung
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Versuchsschaltung
c) Steckaufbau
UQ2
UQ1K1
K2
K3
R2
R1 R3
UR3
b) Anschluss der Quellen und Messgerate
a) Schaltung
K1 K3
Vp-
Vp+
POWER ANALOGR1 R3
Vmtr1R2K2 UR3
K2
K1
K3
R3
R2
R1
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Simulation
% Testeingabewerte
eingabe =[1 -3; % Eingabewerte in Volt als Matrix
2 -2; ... % mit Zeilentupeln UQ1 UQ2
for i:<Zeilenanzahl der Matrix>
UQ1 = eingabe(1,i); UQ2 = eingabe(2,i);
UR3(i) = <f(UQ1, UQ2)>
end
UR3 % Ergebnisanzeige
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Inbetriebnahme einer Schaltung
Während des Aufbaus Electronics Explorer auszuschalten.Inbetriebnahme in vorsichtigen Schritten
Sichttest: optische Kontrolle aller Bauteile und Verbindungen.MDA1-Test: Kontrolle der Widerstände entlang und zwischenallen Verbindungen. Entlang einer Verbindung muss derWiderstand unter einem Ohm und zwischen Verbindung in derRegel über 100 Ω . . . 1kΩ sein.
1 Rauchtest: Einstellen der Strombegrenzung auf den mindestenserforderlichen Wert (vorher abzuschätzen). Einschalten derVersorgungsspannung. Kontrolle auf Erwärmung undRauchentwicklunng.
2 Funktionstest: Einstellung der Eingangsspannungen und Ablesender Ausgangsspannungen.
1MDA Manufacturing Defect Analyze
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Messwertaufnahmen
Messzeitpunkten erfolgt mit:
Settings > Options > Plot style > Dots
Irritierend ist in der derzeitigen Software-Version, dass immer nur dasim linken Fenster ausgewählte (blau unterlegte) Signal, das rechtsmit groÿen Kreuzen gekennzeichnet ist, in dem Zeitdiagramm mitdem richtigen Wert dargestellt wird.
Wenn für alle zu untersuchende Eingabewertepaare die Messwerteaufgezeichnet sind, ist der Button Export zu betätigen.
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Tabelle der aufgezeichneten Werte. Neueste Wert oben:
Linken Fensterseite US - Tab Del... und Header wählen.Unten Pfad + Dateiname für den Export einzustellen.Speichern. Darstellung in der Textdatei:
Voltmeter 1 (V) Positive Supply (V) Negative Supply (V)
4.463 9.0005 -3
2.978 6 -2.995
0.9855 1.9925 -2.9975
0.984 1.9935 -2.996
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Import in Matlab
dlmread('<Dateiname>','\t',1);
Parameter '\t' deniert den Tabulator als Trennzeichen.Das letzte Argument 1 bewirkt weglassen Zeile 1.Funktionsergebnis 2D-Feld mit den Werten aus der Datei ohneSpaltenbeschriftung:
ans =
4.463 9.0005 -3
2.978 6 -2.995
0.9855 1.9925 -2.9975
...
Dieses 2D-Feld kann wie das manuell erstellte Feld eingabe aufFolie 13 weiterverarbeitet werden.
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