Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Sensorer och Mätsystem. Kursen skall ge Grundläggande kunskaper om ellära. grundläggande kunskaper om passiva och aktiva komponenter i elektriska mätsystem.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Sensorer och Mätsystem. Kursen skall ge Grundläggande kunskaper om ellära. grundläggande kunskaper om passiva och aktiva komponenter i elektriska mätsystem."— Presentationens avskrift:

1 Sensorer och Mätsystem

2 Kursen skall ge Grundläggande kunskaper om ellära. grundläggande kunskaper om passiva och aktiva komponenter i elektriska mätsystem. förståelse för några fysiologiska fenomen där elekticitet spelar en stor roll. kunskaper om viktiga sensorer med medicintekniska tillämpningar. en introduktion till signalbehandling.

3 Kursupplägg Föreläsningar grundläggande ellära och magnetism. Föreläsningar i elektronik med tillämpningar Laborationer (obligatoriska) Lab.uppföljningar Räkneövningar

4 Examination - Resultatrapport skall lämnas in från lab. - Skriftlig tentamen som omfattar frågor från både teori + laborationer.

5 Web-platsen Meddelanden om schemaändringar mm Föreläsningsanteckningar Pärmen (web-baserad)

6 Kurslitteratur P.Davidovits:Physics in Biology and medicine 2nd ed Kurspärm på websidan Bredvidläsning Giancoli: Physics 6th ed s. 439 – 553 Gymnasiebok i fysik B

7 Några exempel på hur el och elektronik påverkar oss Signalen i nervcellen transporteras med hjälp av elektriska laddingar. Avkodning av DNA sker med hjälp av elektrisk attraktion. Elektronisk pacemaker ersätter pacemakerceller i hjärtat. Med hjälp av en ”elektrisk kniv” kan man utföra kirurgiska ingrepp inne i hjärnan. Magnetfält alstrade av elektrisk apparatur kan slå ut viktig utrustning.

8 Elektronik i vården Lars Gösta Hellström & Karl Bodell

9 Sensorer Andra beteckningar – givare –tranducers – mätsond-... – Överför t.ex. rörelse, värme, ljus till elektrisk signal

10 Mätsystem

11 Mätsystems uppbyggnad Process som mäts Mätsystem inputoutput mätvärde observation Sant värde

12 Mätsystemets uppbyggnad Sant värde Sensor/ Givare input Signal - anpassning Signal bearbetning Presentations- enhet Transducer output mätvärde fotocell input A/D- omvandling Presentations- enhet output förstärkare ljus ström Exempel absorbans

13 Nu börjar avsnittet om ellära och elektronik

14 Vad är elektricitet? Två typer: Statisk elektricitet = separation av laddningar Elmängd = laddning betecknas med Q

15 Vad är elektricitet? Ström = laddningar i rörelse i en krets Ström betecknas med I och mäts i A (Ampére)

16 Hur ser en ladding ut? Elektron (-) Proton (+) Joner laddad atom/molekyl (+ eller -) laddad atom (+ eller -) ex -2    laddningar

17 Materials elektriska egenskaper Ledare –Metaller Isolatorer –Glas, plast, gummi, … Halvledare –Kisel, Germanium (viktiga elektroniktillämpningar)

18 Ledare Lednings- band

19 Isolatorer

20 Halvledare

21 Elektrisk ledningsförm åga (S·m -1 ) T(°C)KOMMENTARER Silver63.01 × Bästa el. ledningsförmågan och bästa värmeledningsförmågan Koppar59.6 × Guld45.2 × Guld används i många kontakter p.g.a att det inte oxiderar så lätt. Aluminium37.8 × Havsvatten ,5% havsvatten Dricksvatten to 0.05 Halvledare ledningsförmågan σ = σ o exp (-E g /2kT) Avjoniserat vatten 5.5 × Polythene3 × isolator

22 Statisk elektricitet hos isolatorer bärnstenull FöreEfter bärnstenull Lika många positiva som negativa laddingar Negativa laddingar har förts över till bärnsten frånull

23 Statisk elektricitet        Den negativt laddade staven stöter bort negativa laddningar i bollen Bollen blir positivt laddad och dras till staven Neg. laddning 

24 Kraften mellan elektriska laddningar k = 8.988*10 9 Nm 2 / C 2  0 = 8.85 * C 2 /Nm 2 k = dielektricitetskonstanten Q1 Q2Q1 Q2 r2r2 Coulombs lag 1 4  0  Q1Q1 Q2Q2 r F  Q1Q1 Q2Q2 F r F = k

25 Elektriska fält E = F = q E F q Kraften har samma riktning som det elektriska fältet. Fältriktningen är från + till - vektorer

26 Potentiell energin W P i punkten a kallas elektriska potentialen (V) i a Elektrisk potentialen V a = W P /q eller ” det arbete (W a ) som det elektriska fältet uträttar om det för en positiv laddning från a till jord”    q d a  VV  är fältstyrkan

27 Elektriskt arbete Arbetet W som åtgår för att flytta en laddning sträckan d från a till b i ett elektriskt fält E. W = F * d = q * E * d    aa b  d q Energi och arbete mäts i Joule (J)

28 Spänning = skillnaden i potential U = V b – V a eller U = E*d U mäts i volt (V) (V=J/As =Nm/As) Enhet för spänning VaVa VbVb  d  

29 Enhet för ström Varje elektron har laddningen q =1,6 * As (amperesekund) Q är el-mängden och mäts i Coulomb C (=As). 1 Coulomb är alltså 1,6 * laddningar. Ampére A anger strömmen i en ledare. d.v.s hur många laddningar som passerar ett tvärsnitt av ledaren på en sekund.

30 Beräkning av strömmen I = n A q e A n = antalet laddningar per volymsenhet  är laddningarnas medelhastighet (~ 30µm/s) I = Q/t

31 Samband mellan ström och spänning ges av OHM’s lag U = R * I -12V0V I = U/R R egenskap hos ledaren Laddning

32 Strömtäthet J = I / A, enhet (A/m 2 )

33 Elektriska motstånd potentiometer effektmotstånd trimport kolfilmsmotståndtrådmotstånd

34 Enheter och storheter Resistans R (  ) Resistivitet  (  m) Konduktans G (S =    Konduktivitet  S/m = (  m)  

35 Resistivitet och temperaturberoende Physics Handbook for Science and Engineering", C. Nordling & J Österman, 2002

36 Resistorer av metalltråd

37 Färgkod för resistorer

38 Resistorers temperatur beroende R = R 0 (1 +  *  T) Metaller  c:a 0,4% av  T

39 Potentiometer som sensor Lägesförändring (displacement) Omvandlas till spänning Rörelsen proportionell mot spänningen R VU ~ rörelsen

40 Töjningsgivare Tension, kompression, skjuvning Kraft proportionell mot töjning G = (dR/R) / (dL/L), R = resistans, L = längd α = (dR/R) / dT, T = temperatur Små längdförändringar (μm) Passar bäst att mäta kraft


Ladda ner ppt "Sensorer och Mätsystem. Kursen skall ge Grundläggande kunskaper om ellära. grundläggande kunskaper om passiva och aktiva komponenter i elektriska mätsystem."

Liknande presentationer


Google-annonser