IE1206. Inbyggd elektronik.
Presentationerna från läsåret 2013-2014
Detta är en sparad kopia av presentationerna från läsåret 2013-2014.
Presentationerna kan därefter ha rättats, eller förbättrats,
så använd alltid de senaste presentationerna när Du läser in kursen inför tentamen!
TableOfContent.pdf
Innehåll
Övningar med strukturdiagram.
O_struktur.pdf
- Sekvens, selektion och iteration - strukturdiagram.
- 1. År, ringsignaler, kommunikationsmedel, kedja.
- 2. Strukturdiagram - komponenter, signaler, tågset, skolschema, paneldebatt.
- 3. Armhävningar, tårta.
Introduktion - minirapport.
F_intro.pdf
- Inbyggda system, utvecklingsteam.
- Vårt utvecklingssystem.
- Teknisk rapport. Sammanställningsbild, Blockdiagram,
- Diagramtyper för programkod.
- Strukturdiagram, tillståndsdiagram, (flödesdiagtram).
- Att publicera programkod.
- Typsnitt med fast bredd - Courrier
- Komentarer på engelska, ASCII-grafik
- Prototypbygge, skillnaden mellan funktionsprototyp - produkt
- Kopplingsdäck, Breakoutboard, stripboard, PCB
- (Elektronik Cadd)
- (Mockup)
-
PIC-processorn.
F_PIC.pdf
- PIC 8-bitsprocessor. 63 varianter av Midrangeprocessorer.
- Billigaste processorn mindre än fem kronor.
- IO-enheter ökar prestanda.
- Program memory (pages), Data memory - register File (Bank) SFR/GPR.
- PC, IR, ALU, W-register.
- 2-stegs Pipeline. Instruktion Fetch - Execute 8 klockcykler.
- Instruktionsformat. Byteoperationer, programkonstanter, bitoperationer, programhopp, vilkorstest - skip.
- Exekveringstid. 4 MHz - 1 us (hopp 2us).
- Portar, portpinnar. Tris-register.
- Ett programexempel. Assembler. C-kod.
- Kompilatorrapport. (Cc5x interna variabler). (Cc5x interna funktioner). ( enkla C-satsers översättning till assembler ).
- Typiska programstrukturer.
- Initiering sedan evighetsslinga.
- Engångsprogram - undvik sleep (strömsparläge) som stänger av IO-enheter.
- Vänta på knapptryckning. Blockerande kod, kontaktstudsar, delay()-funktion. C-funktioner. TMR0.
- Knapptryckningar icke blockerande kod.
- Checkbox eller Radiobutton? C:s Switch Case uttryck.
- Programmering efter tillståndsdiagram.
- Varning för RMW-problemet!
Seriekommunikation med PIC-processorn.
F_PIC_COM.pdf
- ASCII-tabellen. \r\n för return.
- Parallell-serie-parallell omvandling, UART/USART/EUSART. Bitrate. Bauderategenerator.
- Transmitter, TXREG-TXIF. Reciever, RCREG-RCIF. Upplåsningsrutin.
- Seriekommunikation - hårdvara. Terminalprogram.
- Testprogram echo()/crypto()
- Bitbangingrutiner. Funktionerna rl() och rr(). getchar() putchar().
- Testprogram 'U' - fyrkantvåg.
Hantering av textsträngar och talsträngar.
F_strings.pdf
- PIC-processorn - computed goto
- C-program skip() computed goto. #pragma return[].
- Strängar med pekare. Strängarnas "startadresser" som funktionsparametrar. Konstanta strängar och variabla strängar.
- Programexempel. Mata in en sträng. Jämför strängar. printf()-lookalike.
- Från binärt till ASCII-sträng.
Digitala pulsgivare.
F_dig_pot.pdf
- Digitala pulsgivare. Mekanisk avkänning, optisk avkäning.
- Tillståndsdiagram. (Digital interpolering). (Referenspuls).
- Programexempel - räkna pulser. - missade pulser?
- Interrupt
- Lokalt enable, peripherial enable, global enable. Interruptflaggor.
- Interruptrutin #pragma origin, int_save_registers, int_restore_registers.
- Context saving - viktigt!
- Exempel. RPG-interruptprogram.
- Datormusen - Douglas C Engelbart
- Magnetsensor, Halleffekten
- Hallswitch unipolär/bipolär
Elektricitet.
F_elektricitet.pdf
- Skolmodel av magnesiumatom.
- Periodiska systemet. Ledare/Isolator/Halvledare.
- Spänning Ström Resistans.
- Vätskeanalogier. OHM's lag, strömriktning, ledningsförmåga.
- (Resistorers färgkod).
- Ledningsresistans, resistivitet.
- Ex 2.1 - hur lång är kabeln?
- Ex. spänningsfall i kabel. Ex. trådtöjningsgivare.
- Resistansens temperaturberoende. Resistanstermometer. Termistor.
- Vilken temperatur har motorlindningen?
- Temperatur ITS-90.
- Resistanstermometer. Fyrtrådsmätning. Ex 2.4 tretrådsmätning.
- Mätning med AD-omvandlare.
- PTC-termistor - överfyllnadsskydd.
- SI-PTC-termistor - pyramidresistans.
- NTC-termistor.
- Elektrisk effekt. U I R P.
- Exempel effekttålighet.
- Ex. Kokplatten.
- CDS. Fotopotentiometer.
- Trianguleringsmätare.
Seriekretsar och parallellkretsar.
F_SerialParallel.pdf
- Seriekopplade och parallellkopplade resistorer.
- Seriekoppling - ersättningsresistans
- Parallellkoppling - ersättningsresistans
- Två parallellkopplade resistorer.
- Parallellkretsen.
- Strömgrening.
- Exempel. Inte en parallellkrets - pumpar.
- Seriekretsen.
- Spänningsdelningsformeln.
- Belastad spänningsdelare?
- Exempel spänningsdelare för glödlampor.
- Strömgreningsformeln.
- Linjärisering av NTC-termistorn.
- Exempel trådtöjningsgivare. Whetstonebryggan - balanseringsmetoden.
- OHM's lag räcker långt!
Serie-, parallell och blandade kretsar ...
O_SerParMixed.pdf
- Sluten strömkrets?
- Ersättningsresistans - seriekrets.
- Ex. 1.2 Ersättningsresistans.
- Ex. 1.6 Ersättningsresistans.
- Ex. 1.1 Ersättningsresistans.
- Ex. 1.8 Ersättningsresistans.
- Ex. 1.10 Potentiometer. Ersättningsresistans.
- (Ex. 1.11 Belastad potentiometer - spänningsdelning).
- Ex. 3.1 Seriekrets.
- Ex. 3.4 Serie - parallellkrets
- Ex. 3.3 Serie - parallellkrets
- Ex. 3.5 Serie - parallellkrets
Batterier
F_batteries.pdf
- Elektrokemisk cell.
- Urladdningskurva och kapacitetstal.
- Ex. 4.1 Kapacitetsberäkningar.
- Urladdningsfall. Urladdningsström, Intermittent, temperatur.
- Cell och Batteri.
- Jämförelse mellan olika batterityper.
- Emk inre resistans och polspänning. Urladdning, uppladdning.
- Seriekoppling av celler.
- Ex. Hur många celler behövs?
- Ex. 4.2 Beräkna inre resistansen.
- Risk med seriekoppling - omvänd cellspänning.
- Parallellkoppling av celler.
- Elbilsbatteriet - övervakningskretsar.
Kirchoffs lagar. Nodanalys.
F_Kirchoff.pdf
- Kirchhoffs lagar. Kirchhoffs strömlag, Kirchhoffs spänningslag.
- Arbetsgång. OHM's lag på matrisform.
- Webb-baserade hjälpmedel för lösning av ekvationssystem.
- Potential
- Vad är jord?
- Nodanalys. Samma exempel.
- ( Maskanalys. Samma exempel ).
- Vilken metod rekommenderas?
- Ekvationssystem med Matematica.
- Wolfram Alpha online
- Simulering med LTSpice
- Din egen webb-uppgift.
Spänningsdelning, Kirchoffs lagar, nodanalys.
O_kirchoff.pdf
- Ex. Whetstonebryggans obalansspänning.
- Ex. 7.1 Poterntial.
- Ex. 5.3 Kirchoffs spänningslag.
- Ex. 5.1 Kirchoffs strömlag.
- Ex. 5.2 Kirchoffs strömlag.
- Ex. 6.3 Kirchoffs lagar - ideal spänningskälla.
- Ex. 7.3 (6.3) Nodanalys.
- Ex. 4.4 Parallellkopplade batterier.
Tvåpolssatsen. Superposition.
F_blackbox.pdf
- Tvåpolsatsen.
- Spänningskälla eller strömkälla? Emk/Strömkälla.
- Tvåpolssatsen. Thévenin spänningskällemodell och Norton strömkällemodell.
- Tomgångsspänning. Kortslutningsström. Byte av modell.
- Experimentell bestämning av tvåpol.
- Ex. 8.3 Ekvivalent tvåpol.
- Ex. Tvåpolsatsen som räkneknep.
- Superposition.
- Samma exempel som tidigare - nu med superposition.
- Ex. 8.7 Superposition.
AD-omvandling.
F_ADconversion.pdf
- Digitalt eller analogt
- Digital-Analogomvandlare, summera binärkodade strömmar.
- Problem med komponent-toleranser. R2R-metoden.
- R2R stegnät. Konstant inre resistans.
- Superposition av "halverade" spänningar.
- R2R simulering.
- AD-omvandlare, succesiva approximationer.
- PIC-processorns 14-AD-kanaler
- Matningsspänning som referens.
- Yttre referens.
- Ratiometrisk inkoppling.
- 10 bitar vänsterjusterat eller högerjusterat mätvärde.
- Sample & Hold.
- tacq Acquisition time
- AD-omvandlarens klockfrekvens.
- AD-omvandling "steg för steg"
AD-laboration.
F_ADlab.pdf
- Kretselement på grafisk form
- Tvåpol med emk och resistans.
- Definition med motsatt strömriktning för tvåpol som avger effekt.
- Strömgenerator och resistans.
- Mätningar vid AD-lab.
- Krets och tvåpolsekvivalent.
- Spänningshalverarkrets.
- (Mätning av bipolär spänning)
- AD med yttre referens.
- Logga mätvärden till fil.
- Mätvärden till Excel (eller online scatter plot)
- Simulera tvåpolen, parametriskt svep.
Tvåpolsatsen.
O_blackbox.pdf
- Tvåpolssatsen - blackbox
- Spänningsaggregat. Konstant spänning - konstant ström (strömbegränsning).
- Ex. 8.1 två idealiserade kretsar.
- Ex. 8.2 förenkla - kretsar med strömgenerator.
- Ex. 8.4 tvåpolsatsen i flera steg.
- (Whetstonebryggans tvåpolsekvivalent)
- Tvåpolsatsen - i stället för maskanalys.
- Ex. 7.2 Strömgenerator vid nodanalys.
- Ex. 8.9 Tvåpolsatsen.
- Ex. 8.10 Tvåpolsatsen.
- Ex. 8.11 Tvåpolsatsen.
Kondensatorn, in och urkopplingsförlopp RC.
F_capacitance.pdf
- Plattkondensatorn.
- Dielektrikum.
- Spänningstålighet.
- Yta, avstånd. Elektrolytkondensator.
- Ex. 9.2 Supercap - överslagsberäkningar.
- Kondensatorns transienter. Tidkonstant RC.
- Ex. 9.3 Parallellkoppling av kondensatorer.
- Ex. 9.4 Seriekopplade kondensatorer.
- Energi i kondensator.
- Ex. 9.1 Kamerablixten.
- Ex. 10.9 Översiktligt om glimlampan (räkna på övningen).
- Simulera glimlampan.
Om exponentiella förlopp.
F_exponential.pdf
- Exponentialfunktionen - normerat diagram.
- Tumregler för en tidkonstant och fem tidkonstanter.
- Ex. snab uppskattning av tidkonstanten.
- Snabbformel för exponentiella förlopp.
- "Hela swinget genom resten" - KTH-formeln.
- Exempel - tidkonstant ur tidtagning av delförlopp.
Komparator, Schmitt-trigger, 555-koppling.
F_SchmittTrigger.pdf
- Komparatorn en enbits AD-omvandlare
- PIC-processors två komparatorer - många inställningsmöjligheter.
- ANSEL, ANSELH, CM1CON0, CM2CON0, CM1CON1, CM1CON1
- CM2 vid lab.
- Schmitt-trigger.
- Ex. 10.10 Schmitt-triggerns omslagsnivåer.
- RC-oscillator.
- Simulera RC-oscillatorn.
- 555-som RC-oscillator.
- PIC-processorns SR-latch.
- PIC-processorn som 555-oscillator.
- Touch-control, vandalsäkra knappar.
- Touch-control tangentbord.
Transienter. RC-oscillator (Schmitt-trigger).
O_transient.pdf
- Kontinnuitetsvilkor.
- Ex. 10.5 Kondensatorns uppladdning.
- Ex. 10.9 Glimlampan
- Ex. 10.10 Schmitt-trigger. RC-oscillator.
- Ex. 10.8 Spolens inkoppling och urkoppling.
Magnetism, Induktans, in och urkopplingsförlopp R/L.
F_inductance.pdf
- Magnetism.
- Permanentmagneter. Magnetiska domäner.
- Flöde och Flödestäthet.
- Fältbilder mellan poler. Ex. fältbild.
- Ex. 9.5 Permanentmagneter.
- Permabilitet. Relativ permabilitet.
- Ex. 9.6 Permabilitet.
- Elektromagnetism. Skruvregeln.
- Ex. Magnetfält runt slinga. Elektromagneten. Järnkärna.
- Motorprincipen.
- DC-motorn.
- Generatorprincipen.
- Induktionslagen.
- Lenz lag.
- Ex. 9.9 Lenz lag.
- Induktans
- Induktionslagen. Självinduktion.
- Induktansberäkning.
- (Ex. 9.11 Halvera induktansen?)
- Spolens transienter.
- Spolens tidkonstant L/R.
- Energi lagrad i magnetfältet.
- Jämförelse mellan magnetisk energitäthet och elektrostatisk energitäthet i praktiken.
- Kontinnuitetsvilkor.
Step-up converter.
F_StepUp.pdf
- Energiöverföring med resistor.
- Energiöverföring med induktor - teoretiskt förlustfritt!
- Step Up upptransformering av spänning.
- Spolens ström-tröghet!
- Spänningsförhållandet och Dutycyclen.
- Resistiv last - kondensator.
- Simulering av Step Up convertern.
- (Stöthäverten - en vätskeanalogi)
CCP-enhet, PWM.
F_PWM.pdf
- DA-omvandling - oftast PWM.
- PWM med TMR0?
- CCP-enhet.
- PWM med CCP-enheten. CCPR1L Dutucycle. PR2 PWM-frequency.
- DC1B1 och DC1B0 extra dutycycle-bitar.
- PWM används till Step Up och Step Down, samt till motorstyrning.
Växelströmskretsar. Phasor.
Komplexa metoden.
F_phasor_rcl.pdf
- Att generera sinusspänning. Sinusvågens parametrar.
- Ex. Oscilloskopbild av sinusspänning, bestäm parametrar.
- Ex. Sinusfunktion med fasvinkel.
- Grader och radianer - äpplen och päron
- Medelvärde och effektivvärde. Ex. Effektivvärde.
- Ex. 11.2 Effektivvärde.
- Sinusvågens effektivvärde.
- Sinusvågen som visare.
- Addition av sinus-storheter enklare som visare. Ex. visaraddition.
- Visare med komplexa tal.
- Toppvärde eller effektivvärde visare?
- Spolen och kondensatorn motverkar förändringar.
- Växelström genom resistor.
- Växelström genom spole. Reaktans.
- Växelström genom kondensator. Reaktansen har negativt tecken.
- L + C i serie.
- Reaktansernas frekvensberoende. LIN-LIN och LOG-LOG.
- Impedans R L C.
- Ex. 11.5 Visardiagram. C+R||C. Impedansen Z.
- Komplexa visare - jω-räkning.
- Ex. 11.5 Komplexa visare. C+R||C.
- Visardiagram i komplexa talplanet.
- Vridning av diagrammet.
- Phasor.
- Beteckningar.
Visardiagram och komplex-räkning.
O_phasor.pdf
- Visardiagrammets byggstenar.
- Ex. 11.4 Vad innehåller kretsen?
- Ex. Enkelt visardiagram.
- Ex. 11.6 Visardiagram L||R+R. Steg för steg.
- Ex. 11.7 Visardiagram L+C||R. Steg för steg. - visar vikten av att ha korrekta längder på visarna!
- jω-räkning.
- Ex. 12.2 Givet visare för okänd krets. jω-räkning.
- Ex. 12.6 Komplex impedans R L C. Beräkna Z.
- Ex. 12.9 Komplexräkning, Impedans, totalström, strömgrening, spänningsdelning.
- Metoder: Komplexkonjugering eller Belopp-fasvinkel.
- Ex. 12.7 R+C || L ställ upp ett utryck för komplexa strömmen I.
- Ex. 12.8 ställ upp ett utryck för komplexa strömmen I.
Resonansfenomenet
F_resonance.pdf
- R L C impedans Z.
- Resonans när spole och kondensator "tar ut" varandra.
- Ex. 13.1 Serieresonans.
- Högre spänning än matningen! Tesla spole. Q-värde.
- OHM's lag för serieresonans.
- Visardiagram för serieresonans.
- Serieresonanskretsens Q-värde och bandbredd. Bekväma formler.
- Ex. 13.4 Serieresonanskrets.
- Ex 13.2 Parallellresonans.
- Högre ström än matningen!
- Ideal parallellresonanskrets. Verklig parallellresonanskrets.
- Ex. 13.2 Resonansfrekvens för verklig parallellresonanskrets.
- Metalldetektorn.
- Serie- eller parallellresistor. Omräkningsformel.
- Ex. Parallellkrets.
- Induktiv sensor i cykelbanan.
Resonans, jw-räkning.
O_ACcircuits.pdf
- Ex. 12.3 jω-räkning RC-länk
- Ex. 12.5 Jämför ström för serie eller parallell.
- Ex. 12.1 Komplex ström I till R||C.
- Ex. Effekten i en impedans L+R.
- Ex 13.7 SL:s acesskort.
- Mäta en spoles Q-värde?
- Ex. 12.4 Spole med tvåpolsatsen.
- Ex. Komplex tvåpol E0 och ZI.
CCP-enheten frekvensmätning.
F_frequency.pdf
- Hur mäter man pulser?
- Pulser från otaliga sensorer.
Medströmsmätare, kugghjulsmätare,
propellermätare, momentmätare,
laser scan micrometer, induktiva pulsgivare, ABS-givare, trycjgivare,
- Frekvensmätning, kvantiseringsfel.
- Direkt frekvensmätning, prescaler, periodtidsmätning, multiperiodtidsmätning.
- Klockfrekvensens relativa noggrannhet.
- PIC-processorns klockmodul.
- Yttre kristall, yttre klockpulsgenerator, atomnormal?, RC-oscillator
- Timer1. Klock-kristall 32768 Hz.
- Timer1. Antal, EN-ingång. Prescaler.
- Säker läsning och skrivning av 16-bits räknare.
- CCP synkroniserad avläsning/skrivning av Timer1.
- CCP1CON. Capture modes.
- Frekvensmätningsprogram.
- Frekvesmätning vid lab.
- Varför blir mätvärdena exakta?
CCP-enheten compare. Ex. ECU för förbränningsmotorer.
F_CCPcompare.pdf
- ECCP compare mode
- CCP1CON.
- Special event. Reset Timer1 och starta AD.
- Samplingsklocka 1000 Hz.
- ECU Engine Control Unit.
- Behovet av tändförställning.
- Den mekaniska lösningen.
- Inbyggd elektroniks lösning!
- Givare för varvtal och vinkel.
- Vinkelläge, referensläge, varvtalsmätning
- Givare för motorbelastning.
- Rullande landsväg - tändförställningstabell.
- Tändningen.
- Förgasare eller bränsleinsprutning.
- I praktiken - många CCP-enheter.
- What Embedded Electronic Engine
Control has managed to do
CCP-enheten PWM DC-motorstyrning.
F_DCmotor.pdf
- Likströmsmotorn BDC.
- Spänningskonstant. Spänning/vinkelfrekvens.
- Kommutatorns funktion.
- Belastad motor - Momentkonstant. Moment/ström.
- Ex. En okänd motor. Varvtalsmätning och strömmätning.
- Motorkonstanten och lindningsresistansen kasn beräknas.
- PWM-drift av likströmsmotor.
- Pulsdrift, frihjulsdiod.
- Kuggväxel.
- PIC-processorns PWM.
- PWM H-brygga.
- TIMER2 servoupdate.
- Borstlös likströmsmotor
- Elektronisk kommutering, permanent rotormagnet, "trefas" statorlindning.
- Momentmotor - elektonisk nedväxling.
- Är detta verkligen en likströmsmotor?
Enkla RC-filter
F_filter.pdf
- En verklig signal.
- LP HP BP BS.
- RC-LP-filtret med visare.
- Spänningsdelarens överföringsfunktion.
- RC-LP-filtret med jω-räkning.
- Överföringsfunktion. Gränsfrekvens. Beloppsfunktion och fasfunktion.
- Grafik med Mathematica.
- RC två sidor av samma mynt.
- AD-omvandlarens LP-filter.
- RC-HP-filtret. Gränsfrekvens. Beloppsfunktion och fasfunktion.
- Wienbryggan. Gränsfrekvens. Beloppskurva och faskurva.
- William Hewletts examensarbete ...
- När används filter. Högtalarfiltret.
- Analogt eller digitalt filter (passiv/aktiv högtalare)?
- Löpande medelvärde är ett digitalt LP-filter.
Elektriska störningar.
emc.pdf
- Differensförstärkare. Differential mode/Common mode.
- Komparatorn är en Differentialförstärkare.
- Instrumentförstärkare - för svaga signaler i störd miljö.
- Störskydd. Partvinnad kabel, dubbelskärmkabel, LP-filter,
differensförstärkare, avkoppling av matningsspänningen.
- Vad är jord?
- En störskyddad kabel kostar mer än många PIC-processorer!
LP-Filter. Transformator.
O_filter_trafo.pdf
- Spänningsdelarens överföringsfunktion.
- Ex. 14.2 Överföringsfunktion
- Ex. 11.8 Visardiagram för spänningsdelare.
- Ex. 11.8 komplexräkning.
- Ex. Filter CRC
- Ex. Filter RLR
- Ex. Filter RLC
- Transformatorns spänningsomsättning och strömomsättning.
- Ex. 15.1, 15.2, 15.3 två värden saknas.
- Induktiv koppling.
- Ex. tre seriekopplade induktanser.
Ideala transformatorn
F_trafo.pdf
- Transformatorn.
- Spänningsomsättning. Försumbar magnetiseringsström. Strömomsättning.
- Virvelströmsförluster. EI-kärna. Toroidkärna.
- Ex. 15.4 Transformator.
- Överräkning av impedanser.
- Ex. Överräkning av kondensator.
- Induktiv koppling
- Sammanlänkat flöde
- Ömsinduktans och kopplingsfaktor
- Seriekoppling med ömsinduktans
- Parallellkoppling med ömsinduktans
- Seriekopplingsexempel
- Att mäta ömsinduktansen.
- (Variometer)
- Differentialtransformatorn.
- Mätutrustning - AD-omvandlare
- Referenslägesprob. XOR-grind finner referensläget.
- Rätt tjocklek på sedelbunten i bankomaten.
Ethernetkontakten
F_ethernet.pdf
- Internet - miljoner kabelanslutna datakommunikationsutrustningar
- Isolertransformator
- Commonmode och Differentialmode signaler
- Pulstransformatorn
- Störskyddsdrossel
- Data genom transformator - Manchesterkodning.
- Spänningsmatning över ethernet
[ Tillbaka ]
© William Sandqvist
william@kth.se