Højspændings kredsløb

Faseforskydning (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Højspændings kredsløb

Digitale kredsløb


Spørgsmål 1

Lad ikke bare sidde der! Byg noget !!

At lære at analysere relæ kredsløb kræver meget undersøgelse og praksis. Normalt praktiserer eleverne ved at arbejde igennem masser af prøveproblemer og kontrollere deres svar mod dem fra lærebogen eller instruktøren. Mens dette er godt, er der en meget bedre måde.

Du vil lære meget mere ved faktisk at opbygge og analysere rigtige kredsløb, så din testudstyr giver svarene "i stedet for en bog eller en anden person. Følg disse trin for succesfulde øvelser i kredsløbsopbygning:

  1. Tegn skematisk diagram for relækretsen, der skal analyseres.
  2. Opbyg forsigtigt dette kredsløb på et brødbræt eller andet passende medium.
  3. Kontroller nøjagtigheden af ​​kredsløbets konstruktion, efter hver ledning til hvert forbindelsessted, og kontroller disse elementer en for en på diagrammet.
  4. Analyser kredsløbet, bestemmer alle logiske tilstande for givne indgangsforhold.
  5. Mål forsigtigt de logiske tilstande for at kontrollere nøjagtigheden af ​​din analyse.
  6. Hvis der er fejl, skal du omhyggeligt kontrollere dit kredsløbs konstruktion mod diagrammet, og analyser derefter kredsløbet omhyggeligt igen og mål igen.

Sørg altid for, at strømforsyningsspændingsniveauerne er inden for specifikationen for de relæspoler, du planlægger at bruge. Jeg anbefaler at bruge pc-kort relæer med spole spændinger egnet til enkeltbatteri strøm (6 volt er god). Relæspoler tegner en smule mere strøm end f.eks. Halvlederlogiske porte, så brug et "lantern" størrelse 6 volt batteri for en tilstrækkelig levetid.

En måde du kan spare tid på og reducere muligheden for fejl er at begynde med et meget simpelt kredsløb og trinvis tilføje komponenter for at øge dens kompleksitet efter hver analyse, i stedet for at opbygge et helt nyt kredsløb for hvert øvelsesproblem. En anden tidsbesparende teknik er at genbruge de samme komponenter i en række forskellige kredsløbskonfigurationer. På den måde må du ikke måle en komponents værdi mere end én gang.

Reveal svar Skjul svar

Lad elektronerne selv give dig svarene på dine egne "praksisproblemer"!

Bemærkninger:

Det har været min erfaring, at eleverne kræver meget praksis med kredsløbsanalyse at blive dygtige. Til dette formål giver instruktører normalt deres elever mange øvelsesproblemer til at arbejde igennem og giver svar til, at eleverne tjekker deres arbejde imod. Mens denne tilgang gør eleverne dygtige i kredsløbsteori, undlader det at uddanne dem fuldt ud.

Studerende behøver ikke bare matematisk praksis. De har også brug for rigtige, praktisk praktiske bygningskredsløb og brug af testudstyr. Så jeg foreslår følgende alternative tilgang: eleverne skal bygge deres egne "praksisproblemer" med virkelige komponenter og forsøge at forudsige de forskellige logiske tilstande. På denne måde kommer relæteori "levende", og de studerende får praktisk færdighed, de ikke ville vinde ved blot at løse boolske ligninger eller forenkle Karnaugh-kort.

En anden grund til at følge denne metode er at lære studerende videnskabelig metode : processen med at teste en hypotese (i dette tilfælde logiske tilstand forudsigelser) ved at udføre et rigtigt eksperiment. Studerende vil også udvikle rigtige fejlfindingskompetencer, da de lejlighedsvis laver kredsløbsbyggeri fejl.

Tilbring et par øjeblikke med din klasse for at gennemgå nogle af de "regler" for bygningskredsløb, før de begynder. Diskuter disse spørgsmål med dine elever på samme socratiske måde, som du normalt vil diskutere arbejdsarkets spørgsmål, snarere end blot at fortælle dem, hvad de burde og ikke burde gøre. Jeg ophører aldrig med at blive overrasket over, hvor dårlige eleverne får fat i instruktioner, når de præsenteres i et typisk foredrag (instruktørmonolog) format!

En note til de instruktører, der kan klage over den "spildte" tid, der kræves for at få eleverne til at opbygge virkelige kredsløb i stedet for bare at matematisk analysere teoretiske kredsløb:

Hvad er formålet med eleverne, der tager dit kursus? Panelarkontrolpanelets standardpanel?

Spørgsmål 2

Ligningen vedrørende sandsynligheden for fortsat ydeevne for en komponent eller et system versus tid kan udtrykkes som følger:

x = e- t / m

Hvor,

x = Sandsynlighed (et tal mellem 0 og 1 inklusive)

e = Eulers konstant (≈ 2.7182818)

t = Tid for kontinuerlig drift

m = Middeltid mellem manglende komponent eller system

Tidsenheden for både t og m skal være den samme. Det vil sige, hvis t måles i år, så må m også udtrykkes i år, ellers vil ligningen give meget vildledende svar.

Antag, at vi fik m i år, og driftstiden t i dage . Erstat forholdet t d = 365 t y i pålidelighedsligningen, så vi får en ny ligning, der kan tage t i dage (t d ) og m i år, og stadig give det korrekte svar.

Reveal svar Skjul svar

x = e- t d / 365 m

Bemærkninger:

Dette er virkelig ikke mere end en simpel øvelse i matematisk substitution.

Ligningen kom fra Standardhåndbogen for Engineering Beregnelser af Tyler G Hicks, PE (1972), side 5-21.

Spørgsmål 3

Forklar hvad den følgende sætning betyder for design af elektroniske kredsløb:

Fejl er uundgåelige, men fejl er ikke.

Hvad betyder denne filosofi specifikt for din karriere som elektronikprofessor, der har til opgave at installere, vedligeholde og muligvis designe komplekse systemer?

Reveal svar Skjul svar

Komponenter kan og vil mislykkes, men systemet som helhed behøver ikke at være så skrøbeligt, at det ikke lykkes med en enkelt komponentfejl.

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever ramifications af "fejl, men ikke fiasko" filosofi med hensyn til deres daglige job. Hvordan påvirker deres handlinger systemernes pålidelighed, og hvad kan de gøre for at minimere chancerne for systemfejl?

Spørgsmål 4

En vigtig parameter for systemer med høj driftssikkerhed er forkortet MTBF . Hvad står denne akronym for?

Reveal svar Skjul svar

"MTBF" = Middeltid mellem fejl, en statistisk figur baseret på svigtfrekvensen af ​​en stor gruppe kontinuerlige driftsenheder.

Bemærkninger:

Det er vigtigt for eleverne at indse, at en MTBF-figur ikke skal tages som den tid, en gennemsnitlig komponent forventes at vare. For eksempel bør et integreret kredsløb med en MTBF på 1, 5 millioner timer ikke forventes at vare 1.5 millioner kontinuerlige timer. Dens virkelige liv vil højst sandsynligt være mindre end det!

Spørgsmål 5

Komponentenes fejlfrekvens for komplekse systemer følger normalt en tendens, der er kendt i branchen som "badekarskurven":

Mens livscyklusens livscyklus "Nyttige liv" og "Udrør" er let at forstå, er den første "Infant mortality" -fase ikke så intuitiv. Forklar hvilke faktorer der kan medføre for tidlig komponentfejl under denne indledende fase af et systems levetid.

Reveal svar Skjul svar

Brutto fabrikationsfejl, ukorrekt installation og designfejl, for at nævne nogle få.

Opfølgningsspørgsmål: er det vigtigt at vide, hvilken fase af livscyklussen et system er i, før du begynder at fejle et problem i det "noter gemt"> Noter:

Opfølgningsspørgsmålet er især vigtigt at diskutere med dine elever. At vide, hvilken del af livscyklussen et system er i, kan gøre en enorm forskel i din fejlfindingseffektivitet. Spørg dine elever, hvorfor dette er. Oplys eventuelt om diskussionen med eksempler fra din egen erhvervserfaring.

Spørgsmål 6

For de følgende elektroniske komponenter skal du afgøre, om de er mere tilbøjelige til at mislykkes, eller at de ikke er kortsluttede (dette omfatter delvis eller høj modstand, shorts):

modstande:
kondensatorer:
Spoler:
Skifter:
Transformers:
Dioder:
Bipolære transistorer:
Felt-effekt transistorer:
krystaller:

Jeg opfordrer dig til at undersøge oplysninger om disse enheds svigtningsmetoder, samt at opsamle dine egne erfaringer med at opbygge og fejlfinding elektroniske kredsløb.

Reveal svar Skjul svar

Husk, at hver af disse svar blot repræsenterer det mest sandsynlige af de to fejltilstande, enten åbne eller kortere, og at sandsynlighederne kan skifte under driftsbetingelser (dvs. omskiftere kan være mere tilbøjelige til at mangle kortere på grund af svejsede kontakter, hvis de rutinemæssigt misbruges med overdreven strøm ved lukning).

Modstande: åben
Kondensatorer: shorted
Induktorer: åben eller kort lige så sandsynlig
Skifter: åben
Transformatorer: åben eller kort lige sandsynlig
Dioder: shorted
Bipolære transistorer: shorted
Felt-effekt transistorer: shorted
Krystaller: åben

Bemærkninger:

Fremhæv dine elever, hvordan en god forståelse af almindelige fejltilstande er vigtig for effektiv fejlfindingsteknik. At vide, hvilken vej en bestemt komponent er mere tilbøjelig til at mislykkes under normale driftsforhold gør det muligt for fejlfinderen at foretage bedre vurderinger ved vurderingen af ​​den mest sandsynlige årsag til systemfejl.

Selvfølgelig bør korrekt fejlfindingsteknik altid afsløre kilden til problemer, uanset om fejlfindingsprogrammet har nogen erfaring med fejlfunktionerne for bestemte enheder. Men ved at have et detaljeret kendskab til fejl sandsynligheder kan man kontrollere de mest sandsynlige kilder til problemer først, hvilket generelt fører til hurtigere reparationer.

En afdeling af Det Forenede Staters Forsvarsdepartement (DoD) som Pålidelighedsanalysesenter eller RAC offentliggør detaljerede analyser af fejlmodus for en lang række komponenter, såvel elektronisk som ikke-elektronisk. De kan kontaktes ved 201 Mill Street, Rom, New York, 13440-6916. Data for dette spørgsmål blev hentet fra RAC's 1997-publikation, Failure Mode / Mechanism Distributions (FMD-97).

Spørgsmål 7

Det Orbiting Astronomical Observatory var et NASA-projekt i slutningen af ​​1960'erne og 1970'erne for at placere præcise observationsinstrumenter i jordens kredsløb til videnskabelige formål. Satellitter designet til dette program måtte have "hærdet" kredsløb for at modstå strålingen, ekstreme temperaturer og andre hårde forhold i rummet.

Et eksempel på nogle af disse "fejlsikre" kredsløb er vist her: en passiv, quad-redundant, to-input OG-gate:

For det første tegne en skematisk for en ikke-overflødig, passiv OG port. Hvilke komponenter, der er vist i ovenstående skematiske, er "overflødige", og som er væsentlige "# 7"> Reveal svar Skjul svar

Dette er skematisk for en ikke-redundant, passiv OG port:

Opfølgningsspørgsmål: Hvorfor antager du, at transistorer blev elimineret fra dette gate kredsløbs design "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01329x03.png">

Bemærkninger:

Det er værd at diskutere med dine elever, hvordan en passiv gate som denne fungerer overhovedet. Spørg dine elever om, hvorvidt denne gate kræver, at indgangssignalerne skal være strømkilde eller nuværende synkende, og hvorvidt kredsløbets passive karakter udgør et problem, der er forbundet med andre logiske kredsløb.

Udfordringsspørgsmålet er en meget god til at diskutere i klassen med alle dine elever. Svaret på, hvorfor dioderne er i et serie-parallelt arrangement, skal være ret let at forstå. Hvorfor modstandene kan simpelthen parallelt er lidt mere kompleks at svare. Nøglen til at forstå begge disse designfunktioner ligger i de typiske fejltilstande for hver komponenttype.

Spørgsmål 8

En brug for "korrigerende" dioder er at parallelle flere strømforsyninger giver ekstra pålidelighed i at drive et kritisk system:

Men som en erfaren elektronik tekniker, bør du vide, at dioder ikke er immun for fejl. Modificer dette skematiske diagram for at inkludere tre ekstra (redundante) dioder, der muliggør normal drift, hvis en af ​​de tre originale dioder skulle mislykkes, idet man antager den mest almindelige fejlmodus af dioder af ensretterstype.

Reveal svar Skjul svar

Den bedste måde at ledning parre af korrigerende dioder sammen til redundans er i serie:

Bemærkninger:

Selvom dette kan virke som "overkill" for at bruge overflødige dioder på overflødige strømforsyninger, er det en designfunktion, der ikke koster meget. I betragtning af den målelige forbedring af pålideligheden med minimal stigning i omkostningerne er denne designfunktion ikke urimelig.

Spørgsmål 9

Det Orbiting Astronomical Observatory var et NASA-projekt i slutningen af ​​1960'erne og 1970'erne for at placere præcise observationsinstrumenter i jordens kredsløb til videnskabelige formål. Satellitter designet til dette program måtte have "hærdet" kredsløb for at modstå strålingen, ekstreme temperaturer og andre hårde forhold i rummet.

Et eksempel på nogle af disse "fejlsikre" kredsløb er vist her: en quad-redundant inverter (NOT) gate:

Forklar hvorfor kredsløbet betegnes som quad- redundant. Hvor mange individuelle komponentfejl skal mindst ske, før portens funktionalitet er kompromitteret? # 9?> Reveal svar Skjul svar

Hvis du analyserer dette kredsløb omhyggeligt, vil du opdage, at det faktisk kan mislykkes med kun to komponentfejl, hvis de er den rigtige type fejl på de rigtige steder!

Bemærkninger:

Dette kredsløb er en god til at diskutere med dine elever i klassen. Bed dem om at forklare sin grundlæggende operation: Hvis alle komponenter fungerer korrekt, hvad sker der, når det modtager en "høj" indgang i modsætning til en "lav" indgang? Er indgangssignalerne nødt til at være strømforsyning eller strømforsyning? Hvad med udgangen af ​​dette kredsløb: Kildes det eller sinker nuværende?

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →