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:
Linjär spänningsregulator DC-DC omvandling: R 1 V ut = V R 2 S V S V ut V ut + - R 2 R L V ut = Spänningsdelning ger den önskade utspänningen R L belastar utgången så att utspänningen sjunker V ut = V Z R 1 +R 2 V S R 2jjR L R 1 +(R2jjR L ) V S Zener-dioden håller utspänningen stabil oavsett belastning
Linjär spänningsregulator Vid höga belastningsströmmar så ändras utspänningen även med en zener-diod:
Linjär spänningsregulator Transistor-regulator: V BE V ut = V Z + V BE V S + - R 1 V Z V ut R L
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.
Switchad spänningsregulator Linjär spänningsregulator: Fördel: Enkel konstruktion Nackdel: Spänningsskillnaden V in V ut 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.
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) t = 0 V S - + + - + V L - R L V ut
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
Batterimodell Induktans i kolstaven Inre resistans Läck-ström mellan polerna Kapacitans mellan polerna Kapacitans mellan hölje och elektrolyt
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 Lastström Operating temp. 20c 5c 5c >2c 0,5c -40 +60-20 +60-20 +60-20 +60 0 +65 Kostnad $50 $60 $25 $100 $100
Förlust (mw) NiCd NiMH Bly- Syra 100-200 200-300 Cykler 1500 300-500 Uppladd ningstid Självurladdning Li-ion <100 150-250 200 300 500-1000 Li-ion pol. 200-300 300-500 1h 2-4h 8-16h 2-4h 2-3h 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
Radioaktivt batteri
Pacemakerbatteri Håller i 10 år! Mycket låg självurladdning Lithium-Jod V=2.2V I=20 mikroampere Rth=500-10000 Ohm
Superkondensatorer Device Volumetric energy density [Wh/L] power density [W/kg] number of charge/discharge [cycles] Discharge time [s] batteries 50-250 150 1-10 3 > 1000 kondensator 0.05-5 10 5-10 8 10 5-10 6 <1