Skupen naslov e-pošte

1. Skupen naslov e-pošte • fpp.pttl@gmail.comza sporočila vsem • Z dropboxa si: • (obvezno) natisnite predloge za vaje • (priporočam) študirajte izbrano literaturo

2. Vaje • Domače naloge: DN5 do 16. maja • Laboratorijske vaje • 3. in 6. maja prinesite: • mikrovalovi, koaksialni kabel

3. Nekaj definicij • Signal pojav, ki nosi informacijo o obnašanju sistema • Frekvenca lastnost signala, število nihajev veličine signala (npr. napetosti) na časovno enoto (enota Hz, če je podamo število nihajev na sekundo) • Enosmerni tok tok, ki ves čas teče v isto smer • Izmenični tok tok, ki ves čas spreminja smer • Element tokokroga dvovhodni element skozi katerega teče električni tok • Karakteristika elementa odvisnost med izhodno in izhodno veličino (npr. I(U)) • Linearni elementi tokokrogov upor, kondenzator, tuljava imajo linearno karakteristiko • Nelinearni elementi so elementi z nelinearno karakteristiko (iz polprevodniških materialov)

4. Vprašanja in odgovori • Kako se imenuje naprava, ki smo jo gledali na predavanju 2. aprila? • Uporabili smo: • generator, • osciloskop za grafični prikaz in • zvočnike za slišni prkaz • Kje se najbolj uporablja osciloskop?/Za katere namene se uporablja osciloskop v praksi? • v medicinski diagnostiki: EKG, EEG; ultrazvok oddajanje in prestrezanje zvočnih valov • zaslon pomorskega/letalskega radarja je pravzaprav osciloskop s polarnim koordinatnim sistemom...; georadar oddajanje in prestrezanje emv • razvoj (preizkušanje novih naprav, opazovanje periodičnih in enkratnih pojavov..), • servisi (opazovanje obnašanja posameznih komponent v vezjih) • za laboratorijske vaje ... • Kolikšna je najnižja frekvenca še slišnih tonov? • Če je moč zadosti velika, človekovo telo zaznava frekvence zvoka med 50 Hz in 20.000 Hz • Najnižje frekvence ne zaznavamo več z ušesi ampak s trebušno prepono, ker je precej večji organ kot membrana v ušesu (nižje frekvence zaznavamo z večjimi organi, višje pa z manjšimi)

5. Vprašanja in odgovori • Kako se Joulov zakon uporablja v naši stroki? • Joulov zakon se uporablja za določanje uporabljene električne energije. Če se kot prometni strokovnjak obnašate gospodarno, boste za neko dejavnost v prometu uporabljali napravo, ki rabi čimmanj električne energije oz. ima ob opravljanju svoje funkcije največji možen izkoristek. • S pomočjo Joulovega zakona boste predvideli stroške za porabljeno električno energijo! Denimo ventilatorjev v cestnem predoru. • Na agregatu piše, da ima električno moč 2,5 kW, bencinski motor, ki ga poganja, pa daje mehansko moč 2,8 kW. Kam se izgubi teh 300 W? • Bencinski motor opravlja mehansko delo, ki ga rabi generator, da proizvede električno energijo. • Izkoristek je očitno 2,5 kW / 2,8 kW, razlika 0,3 kW = 300 W so toplotne izgube v generatorju. • Na laboratorijskih vajah smo opazovali histerezne izgube v jedru – tudi generatorjeve tuljave imajo jedra (ki se grejejo zaradi spreminjanja smeri magnetenja) in žice (ki se grejejo zaradi Joulskih izgub = ko teče el. tok po žici, se žica segreva) • Kakšen vrste usmernikov poznamo? • Z usmerniki pretvarjamo izmenično napetost v enosmerno; • Poznamo polprevodniške usmernike (današnja tema), • Včasih pa srečujemo tudi mehanske: električni motor na izmenično napetost poganja rotor v generatorju, ki pretvarja mehansko energijo v električno, toda z enosmerno napetostjo

6. Vprašanja in odgovori • Ali imajo intervencijska vozila enak način pridobivanja zvoka kot osciloskop? • Osciloskop ne generira zvoka, ampak samo izrisuje sliko = odvisnost napetosti od časa • Generator s katerim smo na predavanju 2. aprila proizvedli zvok frekvence 1 kHz (s frekvenčno modulacijo .. FM) lahko s pomočjo svojih električnih vezij prozvaja veliko različnih zvokov; generator zvoka v vozilu je omejen na ponavadi le eno ‘melodijo’, podobno kot ‘glasbena voščilnica’; • Kako deluje zapornica, če zraven zapelješ z avtomobilom? • Ali prekinemo svetlobni snop (IR) (AC izvoz Razdrto) ali • Ali s kodiranim signalom daljinskega upravljalnika sprožimo dvig zapornice (parkirišča) ... • Ali ima avto isti alternator kot na gorivo? • Avto ima: • motor z notranjim izgorevanjem (‘za pogon koles’), • motor poganja rotor alternatorja v katerem se mehanska energija pretvarja v električno (‘za napajanje vseh električnih porabnikov in delanje zaloge energije v akumulatorju’), ki jo rabimo predvsem za vžig motorja z notranjim izgorevanjem

7. Vprašanja in odgovori • Kako nastane frekvenca za radio? • V radiu imamo generator (oscilator), ki proizvaja signale s frekvencami, na katerih sprejemamo emv • V radijskem oddajniku generator proizvaja t.i. nosilni signal (npr. frekvence 100 MHz), ki se skombinira s signalom npr. govora – postopku kombiniranja rečemo modulacija, modulirani signal še ojačimo in oddajamo preko antene – podoben postopek se izvaja ko oddajamo emv z našim mobilnim telefonom • Zakaj v mikrovalovno pečico ne smemo dati keramičnih izdelkov? • V mikrovalovki imamo težave s katerokoli snovjo, ki prevaja električni tok: oddajna antena v mikrovalovni pečici namreč proizvaja elektromagnetno valovanje, zaradi katerega se v okoliških prevodnih snoveh pojavi inducirana napetost (Lenz-Faraday) • V snovi nastanejo veliki toki, ki zelo segrevajo snov – celo do vžiga! • Povratni učinki tokov poškodujejo oddajno anteno • Razlaga radarja? • Radar v trenutku t1 oddaja emv frekvence f1, ki se odbija od objektov in se v trenutku t2 vrne nazaj s frekvenco f2 v radarjevo anteno: • iz zakasnitveΔt=t2-t1 radar računa oddaljenost objekta: c = Δs/Δt • iz spremembe frekvence signala Δf=f2-f1 emv radar računa relativno hitrost objekta glede na radar (radar je lahko nameščen v premikakočem se vozilu)

8. Sprehod po poglavjih • Elektrostatika • Elektrodinamika • Elementi električnega tokokroga • Veriga generiranja, transformiranjain uporabe električne energije • Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu

9. Sprehod po poglavjih • Elektrodinamika • Električna napetost nastane zaradi: • (ESt) prenašanja naboja. Naboj se običajno prenaša s pomočjo trenja in se kopiči na površini teles. V elektrostatiki srečamo najvišje U, I=0 (stanje tik pred strelo). • (EDn) kemijskih reakcij med snovmi. Reakcija steče, ko postavimo prevodnik med reagenta (baterije) • *(EDn) elektromehanskih pojavov. Električna napetost nastane v tuljavi, ki se vrti v magnetnem polju. (električni generatorji v elektrarnah, vozilih..) • *(EMg) elektromagnetnih pojavov. Električna napetost nastane v tuljavi v spreminjajočem se magnetnem polju. (transformatorji, radio, RFID, ..) * generiranje električne energije

10. Prenos električne energije • Transformator ponavadi uporabimo, ko želimo v napravi drugačno napetost, kot jo daje izvor • sestava dve tuljavi (primarna in sekundarna) in feromagnetno jedro • delovanje na izvor izmenične napetosti u1 priključimo primarno tuljavo z N1 ovoji, skoznjo teče izmeničen tok, ki vzpostavlja magnetni pretok v jedru, ker je pretok izmeničen (se sčasoma spreminja), se v sekundarni tuljavi z N2 ovoji inducira napetost u2=u1·N2/N1, ko na sekundarno tuljavo priključimo porabnik z impedanco Z, skozenj steče tok i2=u2/|Z| • Kratke razdalje: ali se tok izgubi na dolžini podaljška? • Podaljšek ima svojo upornost R, del energije iz izvora se ob toku I pretvori v toploto Wel=I2R • Od vtičnice do porabnika naj bo razdalja čimkrajša, da bo R manjši • Na večje razdalje: rabimo transformator • električno energijo prenašamo od generatorja do končnega porabnika po daljnovodih, • del el. energije se pretvori v toploto ali drugo obliko energije: sevanje, zvok... • da omejimo joulske izgube, s transformatorjem napetost dvignemo = zmanjšamo tok in s tem joulske izgube: Wel=I2R

11. Prenos (1f) električne energije Pg = Ug Ig generator L1 smer prenosa električne energije Ug čimvečji Ud temmanjši Id temmanjše izgube Transformator U (Ud>>Ug) Id N L1 Ug Ig= Ud Id Ud N Pd = Ud Id Transformator U (Up<<Ud) porabnik L1 Up porabnik Ud Id= Up Ip porabnik N Pp = Up Ip porabnik

12. Sprehod po poglavjih • Elektrostatika • Elektrodinamika • Elementi električnega tokokroga • Veriga generiranja, transformiranjain uporabe električne energije • Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu

13. Še nekaj definicij • prepovedani pas energijski skok, ki ga morajo opraviti elektroni (e-), da postanejo nosilci el. toka • vrzel če atomu manjka en e- do nevtralnosti, pravimo, da ima en pozitiven naboj, kar imenujemo vrzel (v+) • PN spoj osnovni gradnik digitalne elektronike, nastane ob staknitvi polprevodnikov, enega s prevladujočimi e- (N tip) in drugega s v+ (P tip) • osiromašeno področje prostor v okolici PN spoju, v katerem ni prostih nosilcev naboja (niti e-, niti v+) • dioda element, ki dopušča el. tok le v eno smer • mikroelektronske tehnologije (ločimo ji po debelini najtanjših povezav μm ali nm) zaporedje postopkov izdelave drobnih integriranih vezij • integrirano vezje po mikroelektronskih postopkih na eni silicijevi rezini izdelana enota, sestavljena iz množice tranzistorjev, diod, namenjena za opravljanje funkcij na majhni površini • mikroprocesor enota, sestavljena iz delov, ki, glede na signale na vhodih po vgrajenem programu, omogočajo izvajanje predvidenih funkcij (logičnih, aritmetičnih)

14. Polprevodniške tehnologije • Polprevodniški materiali • ponavadi silicij + primesi (= dopanti), prepovedani pas onemogoča e-, da se pri Tsob gibljejo kot električni tok, prevodnik, izolator in polprevodnik (En) • izdelavasilicijevih rezin, tiskanje s svetlobo, izdelava mikroprocesorja, od peska do integriranega vezja • PN spoj in polprevodniške tehnologije • Polprevodniški elementi in vezja • diode, usmerniki • funkcije tranzistorjev, današnji tranzistorji, delovanje 1delovanje 2 • integrirana vezja • prozorna elektronika (Slo) • Elektronske naprave • odločitvene(vmesniki med senzorji in izvršnimi elementi,...)in pomnilniške delovanje (En)(RAM,..) • avtomati – prosto po Von Neumannu: naprava, ki glede na vhodne pogoje in po programu opravlja predvidene operacije in se jo da preprogramirati

15. Tok PN diode IS .. tok nasičenja v zapori (značilno nekaj nA) UT .. termična nepetost (običajno pri Tsob znaša 26 mV) n .. faktor diode (n=1 za diode v integr. vezjih, n=2 za diskretne diode) dioda D4 ščiti sončno celico 4, ker prevzame njen tok, ko je v senci

16. Po predavanju • Doslej smo opisali zakone: Coulomb, Ohm, BiotSavart, Joule, Lenz-Faraday in dva Kirchoffova izreka • Naslednjič: 5. maj • Zanesljivost naprav in sistemov • Komunikacijska elektronika (končno!)