2017.12.09 sae - avsluttende test i emne 05 - auw 16-19 v07

Avsluttende test i emne 05 – Elektroniske systemer – H 2017 – AUW 16-19

Side 1

Avsluttende test for AUW 16-19 i emne 05 –

elektroniske systemer - Høsten 2017

Linjer: Industriell automatisering

Emne 5: Elektroniske systemer Antall sider: 14

Faglærer: Sven Åge Eriksen, tlf 957 54 771 Dato utsendt: Lørdag

09.10.2017

Tid: 2 timer

Hjelpemidler: Alle hjelpemidler er tillatt, men

det er ikke lov å kommunisere med andre.

Klasse: 2AUW 16 -19

OBS: Vis utregninger!

Lykke til!


Side 2

.

Oppgave 1 – Tallsystemer

a) Hva menes med LSB og MSB i et binært tall, i for eksempel: 10012

b) Gjør følgende verdier om til heksadesimale verdier (16-tallsystemet)

1) 6553610 2) 1111 1111 1111 11102 3) 25510

c) Gjør følgende verdier om til desimale verdier (10-tallssystem)

1) AA16 2) 1110 11002


Side 3

Oppgave 2 - Boolsk algebra / Karnaughdiagram

a) Dette funksjonsuttrykket skal forenkles mest mulig med boolsk algebra:

F1 = A BCD + ABCD

b) Dette funksjonsuttrykket skal forenkles mest mulig med boolsk algebra:

F2 = ABCD + AB CD

c) Dette funksjonsuttrykket skal forenkles mest mulig med boolsk algebra eller karnaughdiagram:

Q =𝐴̅B𝐶̅�̅� + 𝐴̅B𝐶̅𝐷 + 𝐴B𝐶̅�̅� + 𝐴B𝐶̅𝐷


Side 4

Oppgave 3 – TTL – logikk:

a) Tegn kretsskjemaet til en OG-krets med 2 innganger A og B. Lag også

sannhetstabellen for kretsen. Utgangen heter Q1. Forklar kort hvordan kretsen fungerer og tegn inn hvor inngangene og utgangen er. Tegn inn hvor du kopler til Vcc

og GND og angi verdien til Vcc.

b) Tegn kretsskjemaet til en NOG-krets med 2 innganger A og B. Lag også

sannhetstabellen for kretsen. Utgangen heter Q2. Forklar kort hvordan kretsen fungerer og tegn inn hvor inngangene og utgangen er. Tegn inn hvor du kopler til Vcc

og GND og avgi verdien til Vcc.


Side 5

Oppgave 4 – Sannhetstabell – Karnaughdiagram - Multisim:

En krets med 4 innganger (A,B,C og D) og en utgang, Q, beskrives med sannhetstabellen nedenfor.

Finn Q uttrykt ved A, B C og D.

Forkort uttrykket ved å bruke Karnaugh-diagram.

Realiser kretsen med logiske kretser med hjelp av Multisim.

Sannhetstabell:

A B C D Q 0 0 0 0 1

0 0 0 1 0

0 0 1 0 1

0 0 1 1 1

0 1 0 0 1

0 1 0 1 0

0 1 1 0 1

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 0

1 1 0 0 0

1 1 0 1 0

1 1 1 0 0

1 1 1 1 0

00 01 11 10 1 0 1 1

1 0 1 1

0 0 0 0

0 0 0 0


Side 6

.

Oppgave 5 – ADC og DAC:

a) Hva betyr ADC og hvilken funksjon utfører en ADC?

b) Hva betyr DAC og hvilken funksjon utfører en DAC?

c) Forklar hvordan kretsen under fungerer: (R1, R2, R3, R4 og Rf, U1 og U4, R6 og

R5, Rg og Rg1.) Hva kalles koblingsmåten til OP-AMP U4?

d) Angi også omtrent verdien til strømmen i denne lederen:


Side 7

Oppgave 6 – ADC og oppløsning:

I dette kjøretøyet under er det en 32 - bits ADC-omformer som digitaliserer et 0-10 V

signal.

Regn ut hva oppløsningen er:


Side 8

Oppgave 7 – Realiser kretsen som lager disse kurvene:

Inngangssignalet er sinusspenningen og utgangssignalet er firkantspenningen.

Tegn kretsen i Multisim og lever kretsen inn i Fronter i .ms11-format. Kopl på oscilloskopet på inngangssignalet og utgangssignalet og vis at kretsen du har designet fungerer som ønsket.

Frekvensen skal være 50 Hz. Toppspenningen til firkantpulsen skal være omtrent 14 VDC. Toppspenningen

til sinusspenningen skal være omtrent 7 VDC.


Side 9

Oppgave 8 – Signal 4-20 mA:

Fra en veiecelleenhet som under på bildet får du ut 1 til 5V signal lokalt.

Signalet sendes fra veiecelleenheten og 100 meter gjennom fabrikken og inn til

styresystemet i kontrollrommet som et 4 til 20 mA – signal.

Tegn kretsen som gjør om 4 til 20 mA – signal om tilbake til 1 til 5V signal i

kontrollrommet her:

(Eventuelle resistansverdier skal regnes ut)


Side 10

Oppgave 9 – LED kretsdesign:

Du skal dimensjonere strømbegrensningsresistansen til en krets med en

alarmindikator som er en rød LED. Du har en 24 VDC spenningsforsyning og en NPN transistor som funger som en bryter som tenner / slukker lysdioden. Tegn

kretsen og regn ut strømbegrensningsmotstanden. Anta at spenningsfallet over lysdioden er 1,8 V ved 10 mA.


Side 11

Oppgave 10 – Ja / nei – svar: (10 poeng)

a) En diode leder like bra begge retninger i normalt arbeidsområde:

[ ] Ja [ ] Nei

b) En resistans er en aktiv komponent:

[ ] Ja [ ] Nei

c) En operasjonsforsterker er en aktiv komponent:

[ ] Ja [ ] Nei

d) En wheatstone målebro brukes ofte sammen med Pt-100 element for å måle

temperatur.

[ ] Ja [ ] Nei

e) En wheatstone målebro brukes ofte sammen med termoelemet type K for å måle

temperatur.

[ ] Ja [ ] Nei

f) Inngangsimpedansen inn på pluss-inngangen og minus-inngangen på

operasjonsforsterkere (OP-AMP) er vanligvis veldig liten.

[ ] Ja [ ] Nei

g) En operasjonsforsterker (OP-AMP) er en strømstyrt strømforsterker.

[ ] Ja [ ] Nei, den er spenningsstyrt [ ] Vet ikke.

h) Når en BJT type NPN-transistor brukes som en elektronisk bryter er typisk

spenningsfall mellom kollektor (C) og emittet (E) mellom 2 og 3 V.

[ ] Ja [ ] Nei

i) En operasjonsforsterker (OP-AMP) som er koplet som en inverterende

forsterker faseforskyver spenningen 180 grader.

[ ] Ja [ ] Nei

j) En operasjonsforsterker koplet som en komparator kan gjøre om en

sinusspenning til en firkantpuls:

[ ] Ja [ ] Nei


Side 12

Oppgave 11– Temperaturmåler og ADC:

En temperaturføler gir ut 0 til 95 mV i temperaturmåleområdet som er 0 til 100

grader. Vi bruker en 10-bits ADC med 0-10 V inngang. Regn ut nødvendig

forsterkning. Velg hva slags OP-AMP-kobling du vil bruke. Design, tegn og

simuler kretsen i Multisim og lever den inn i Fronter.


Side 13

Vedlegg 1: Boolsk Algebra

Boolsk algebra er et sett av matematiske regler for å håndtere sammensatte logiske

funksjoner. Reglene for Boolsk algebra følger reglene for de elementære logiske

funksjonene i tillegg til regler for forenkling av uttrykk.

Regler ved Boolsk Algebra (Boolean Algebra):

OG regler 0 · 0 = 0 A · 1 = A

1 · 1 = 1 A · A = A

1 · 0 = 0 A · A = 0

A · 0 = 0

Eller regler 1 + 1 = 1 A + 0 = A

0 + 0 = 0 A + A = A

1 + 0 = 1 A + A = 1

A + 1 = 1

IKKE regler 0 = 1 1 = 0

AA

Omskifting A + B = B + A A · B = B · A

Absorbsjon/

Faktorisering

A + A · B = A (1+B) = A

A + A · B = A + B

A · (A + B) = A

A + A · B = A + B

Assosiasjon A + (B + C) = (A + B) + C A · (B · C) = (A · B) · C

Distribusjon A + B · C = (A + B) · (A +

C)

A · (B + C) = A · B + A · C

DeMorgan's

theorem

A + B = )B*A(

)CAB( = )B*A( · C

A · B = )BA(

)B*A( · C = ( A + B ) · C

Karnaugh Diagram m/ 4 variable:

AB\CD 00 01 11 10

00

01

11

10


Side 14

Vedlegg 2: Ekvivalente NOG-koblinger

Tabellen nedenfor viser ekvivalente NOG koblinger til IKKE, OG, ELLER og NELLER porter:

Port Ekvivalenter NOG koblinger

IKKE

OG

ELLER

NELLER

Education

2017.12.09 sae - avsluttende test i emne 05 - auw 16-19 v07