lunds universitet i världsklass...lunds universitet / fakultet / institution / enhet / dokument /...

Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum

Laboration 5 och 6

Labbrapport


Labbrapport

• En labbrapport på labb 5 och 6

• Skrivs i par

• Bägge personerna lika ansvariga för innehållet.


Disposition

• Inledning: Försöket avser…

• Metod I: Försöksutrustning

• Metod II: Utförande

• Resultat

• Sammanfattning: Tolkning och kommentarer


Citeringar

• Till all text och bilder som man inte gjort själv skall källa

anges.

• Om källa saknas så är det otillåten kopiering.


Försättsblad

• Kurs

• Labb

• Datum

• Namn

• Email

• Labbhandledare


Viktigt!

• Digitala instrument är inte noggrannare per automatik bara

för att de ger siffror som svar!

0.5 % 0.1 % 0.025 % 0.0015 %


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)

Strömförsörjning

Switchade nätaggregat, Batterier


Likriktare

• Helvågs-likriktare:+

-

+

-

R


Strömförsörjning

• För att bli av med ”brummet” så kan man filtrera

bort ”brum”-frekvensen:


• 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



• Vid höga belastningsströmmar så ändras utspänningen

även med en zener-diod:



• Transistor-regulator:

+-

RLRLR1

VSVutR1 RL

Vut = VZ +VBE

VZ

VBE



• 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.


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


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


Batterier

• Allt handlar om vikt, volym och energi.

– Man vill ha något litet som inte väger någonting och har

oändlig mängd lagrad energi !!!


Batterier

• Uppladdningsbara batterier

• Engångsbatterier


Engångsbatteri


Inre

resistans

Batterimodell

Kapacitans

mellan polernaKapacitans mellan

hölje och elektrolyt

Induktans i

kolstaven

Läck-ström

mellan polerna


Vid stort strömuttag

• Vid stort strömuttag bildas

vätgas vid pluspolen och

då gastrycket ökar så

exploderar batteriet !!


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


Urladdningskurvor, brunsten

www.powerstream.com/


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.


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


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


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


Pacemaker

• Drift 10 år.

• Mycket låg strömförbrukning


Första pacemakern

• 1958

• Uppladdningsbara

batterier

http://www.pacemakerinfo.nl/pacemaker/jpg/fotogalerie/paceold2.jpg


Radioaktivt batteri


Pacemakerbatteri

• Håller i 10 år!

• Mycket låg självurladdning

• Lithium-Jod

• V=2.2V

• I=20 mikroampere

• Rth=500-10000 Ohm


Superkondensatorer

DeviceVolumetric energy

density [Wh/L]

power

density [W/kg]

number of charge/discharge

[cycles]

Discharge time

[s]

batteries 50-250 150 1 - 103 > 1000

kondensator 0.05 - 5 105 - 108 105 - 106 <1

lunds universitet i världsklass...lunds universitet / fakultet / institution / enhet / dokument /...

Documents