ZADANIA 2012-2013_III_ee_z

„EUROELEKTRA”
Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej
Rok szkolny 2012/2013
Zadania dla grupy elektronicznej na zawody III stopnia
Zadanie 1.
Jednym z najnowszych rozwiązań czujników natężenia prądu są czujniki polarymetryczne ze
światłowodową cewką pomiarową. Mierzone za pomocą tego czujnika natężenie prądu
opisane jest wzorem:
I

 0 V  N
V s 
gdzie:  [rad] – kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła, 0  4   107 
 –
Am
 rad 
T  m


przenikalność magnetyczna próżni, V
– stała Verdeta (stała materiałowa
charakteryzująca włókno światłowodowe), N – liczba zwojów światłowodowej cewki
pomiarowej.
Dla rozpatrywanego czujnika zależność indukcji magnetycznej od natężenia prądu
opisana jest wzorem:
B
0  I
2   R
gdzie: R [m] – promień pojedynczego zwoju światłowodowej cewki pomiarowej.
Tablica 1. Moduł indukcji magnetycznej w odległości 55 mm od środka przewodu dla dwóch
założonych wartości natężenia prądu
Moduł indukcji
Założona wartość
magnetycznej B
natężenia prądu Izał
T
[A]
800
0,00287
30000
0,10582
Na podstawie wyników zawartych w tablicy 1, dla dwóch założonych wartości
natężenia prądu, określ:
 wartość rzeczywistego natężenia prądu zmierzonego za pomocą czujnika
polarymetrycznego;
 błąd bezwzględny i względny pomiaru natężenia prądu za pomocą czujnika
polarymetrycznego.
Tablica 2. Zależność stałej Verdeta jednomodowego światłowodu telekomunikacyjnego,
oznaczonego wg ITU-T jako G.652, od długości fali świetlnej
Stała Verdeta V
Długość fali
 rad 
świetlnej 
T  m
[nm]


1310
4,3784
1550
5,4579
Korzystając z danych zawartych w tablicy 2, dla 40-zwojowej pomiarowej cewki
światłowodowej czujnika polarymetrycznego, określ:
  rad 
;
I  A 

czułość czujnika opisaną wzorem S 

wpływ długości fali świetlnej na czułość czujnika polarymetrycznego.
Zadanie 2.
Zaprojektuj, wykorzystując przerzutniki typu D, automat synchroniczny realizujący funkcję
detekcji sekwencji bitów 0110. Układ ma generować na swoim wyjściu “1” po pojawieniu się
wymaganej sekwencji bitów.
Zadanie 3.
Zastępując tranzystor polowy i tranzystor bipolarny schematami małosygnałowymi
pokazanymi na rysunku 1A i 1B określ wzmocnienie napięciowe
, rezystancję
wejściową
i wyjściową
jako funkcję parametrów opisujących oba
tranzystory oraz funkcję rezystorów R1 i R2, dla sygnałów zmiennych w układzie pokazanym
na rysunku C. Przyjąć, że napięcie zasilania Ucc jest wystarczająco duże, by zapewnić
aktywną pracę obu tranzystorów.
Rys. A
Rys. B
Rys. C.
Rys. 1 Schemat układu do zadania 3
Zadanie 4.
Oblicz wzmocnienie napięciowe i rezystancję wejściową układu pokazanego na rysunku 2.
Przyjąć, że rezystancja R3 jest równa rezystancji R4, a także, że wzmacniacz operacyjny jest
idealny.
Rys. 2 Schemat układu do zadania 4
Zadanie 5.
Jaką wartość powinien mieć współczynnik wzmocnienia prądowego h21e tranzystora, aby
wzmocnienie napięciowe wzmacniacza przedstawiono na rysunku 3A, zwiększyło się
dwukrotnie przy zamknięciu wyłącznika W.
Dane do zadania:
RE=5Ω, h11e=1500Ω, RC= 1kΩ, RB=100kΩ,
.
W zadaniu należy posłużyć się modelem małosygnałowym tranzystora bipolarnego, który
pokazano na rysunku 3B.
Rys. A
Rys. B
Rys. 3 Schemat układu do zadania 5
Opracował:
Sprawdził:
dr hab. inż. Ryszard Wojtyna, prof. UTP
dr inż. Łukasz Saganowski
dr inż. Tomasz Talaśka
dr inż. Sławomir Andrzej Torbus
dr inż. Tomasz Talaśka
Zatwierdził:
dr inż. Sławomir Cieślik
Przewodniczący
Rady Naukowej Olimpiady