PROTEUS DESIGN ØVINGER SUITE SKJEMATEGNING ANIMASJON SIMULERING

Transkript

1 PROTEUS DESIGN SUITE ØVINGER SKJEMTEGNING NIMSJON SIMULERING

2 Øvnger

3 PED TE S 08 ISN Materalet denne publkasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. PED TE S kan tllate koperng eller dgtalserng av nnhold eller deler av nnhold etter skrftlg henvendelse PED TE S Tordenskjolds gate a 8 Gjøvk pedtec@pedtec.no

4 Innlednng PROTEUS er et resultat av nesten 0 års utvklng hos Labcenter Electroncs. Denne boka gr deg eksempler bruk av følgende moduler programmet: Skjemategnng nmasjon Smulerng PROTEUS kan langt på ve ertstatte tradsjonell laboratorevrksomhet, da programmet nneholder D- og -voltmetre og ampere-metre, osclloskop, logkkanalysator, sgnalgenerator, numerske tastatur, potmetre, brytere og vendere mm. PROSPIE er grats og medfølger alle programvarantene. lle nstrumenter, osclloskop, logkkanalysator mm. medfølger. Mot et tllegg prsen kan modeller for de fleste kjente mkrokontrollere mplementeres. Innholdet denne boka lgger på våre nettsder og kan frtt kan lastes ned. Framgangsmåte V anbefaler sterkt at du utfører øvngene den rekkefølgen de står boka. Mange snarveer og tps om termnaler, repetsjonskommandoer og andre verktøy forklares underves. PROSPIE medfølger alle programvarantene. Mange kan ha nytte av å lære seg bruk av anmasjon/smulerng, selv om menngen deres var å bruke programmet tl skjemategnng og kortutlegg. Grats studentversjon Skoler med flerbrukerlsens og gyldg US kan nå få grats PROTEUS LITE lsenser som kan dstrbueres tl studenter og elever. Studentlsensen nkluderer alt som profflsensen har. Unntak er grafbaserte smulernger, produksjonsdata tl kortfabrkant og begrensnng på 00 fysske pnner. På våre nettsder kan du kjøpe eller laste ned opplærngsboka. Tlbakemeldng Når du arbeder deg gjennom denne boka vl du kanskje fnne fel, noe du mener er dårlg forklart, eller noe som burde fått mere eller mndre plass. V setter prs på å få dne mennger, ros som rs. ruk gjerne skjemaet på våre nettsder.

5 Innhold Lkestrømkretser Vekselstrømkretser Logske grunnkoplnger Tellere Mux-demux Mnnekretser Opamp 79 Spennngsregulatorer 0 Doder Transstorforsterker Effektforsterker 8 Laplace

6 Lkestrømkretser Åpne prosjekt Du kan starte på to forskjellge måter:. Starte Proteus, klkk på Open Project og velge prosjekt Lkestrømkretser 0 s Utført av Dato Godkjent av. Dobbeltklkke på en prosjektfl V velger alternatv nå, så start Proteus om programmet kke kjører. Klkk på Open Project. Fnn fla Eltek-.(pdsprj) som du har lagret og dobbeltklkk på den. Skjermbldene dne kan være ltt annerledes. Tng du skal utføre vl være merket med en frkant. Lag en hake frkanten etter hvert som du går fram, så har du overskt over hvor langt du er kommet. Du kan fylle ut drekte PDF-dokumentet der du ser gule felt. Elektroteknkk Klkk på PLY-knappen eller trykk på funksjonstast F for å starte smulerng. V SW SW-SPDT GNG= SW RV 00 Klkk på en av bryterne for å skfte du rotasjonsretnng. (ryterne vrker sammen ford de er edtert tl GNG=.) Justér potensometeret for å forandre motorens hastghet: Klkk på pl venstre eller pl høyre på potmeteret. SW-SPDT GNG= Fle: Eltek-.pdsprj Date:.0.08 y:. Pcard

7 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Start smulerng Start smulerng ved å klkke på Play nede tl venstre eller trykk på funksjonstasten på på tastaturet. Klkk på en av bryterne for å endre dreeretnng. Klkk på plene på potmeteret for å endre hastgheten. Legg merke tl plene som vser strømretnng. Rød farge på leder vser høyeste potensal, blå laveste potensal. PLY STEP PUSE STOP etjenng av brytere ryterne på fguren er edtert tl sammenkoplng og vrker som én topolet vender. Du kan åpne og lukke brytere ved å klkke på selve bryteren eller du kan klkke på pl opp eller pl ned. etjenng av potmeter Du kan justere potensometeret ved å klkke på pl tl venstre eller pl tl høyre. Klkk på STOP nede tl venstre eller trykk to ganger på. Åpne Eltek-. Elektroteknkk SW SW-SPST I m V R 00 Volts UR Fle: Eltek-.pdsprj Date:.0.08 y:. Pcard På fguren ser du en krets med et batter, en bryter SW og en resstor R. atterspennngen er V og resstoren R har verden 00 Ω. U = spennng I = strøm R = resstans (motstand)

8 0 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Sere- og parallellkoplng Åpne Eltek-. SW SW-SPST I m U R 00 R 00 Volts UR = UR V R 00 R 00 Volts UR = UR eregn strømmer og spennnger og før nn raden «eregnet» Tabell Eltek-. Tabell Eltek- I U R U R I R I R U R U R I R I R eregnet Målt Start smulerng, les av nstrumentene og før nn raden «Målt» den samme tabellen. lternatv tl nstrumentmålng. Pass på at smulerng «går». Klkk på Pause-knappen eller trykk på. Klkk på Instrument konet. Klkk på R. Formler U I = R total R = ( R // R ) + ( R // R ) total R R R // R = R + R R R R // R = R + R U = U = I ( R // R ) U = U = I ( R // R ) I I I I R R R R R R U = R R R U = R U = R U = R R R R R

9 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Er det samsvar mellom målte og beregnede verder? Termnals V anbefaler sterkt å benytte termnaler. Det gr oversktlge skjemaer som blr enkle å redgere. Termnaler plasseres og edteres som andre komponenter. lle termnaler, med unntak av POWER og GND, må gs et navn. Termnaler med samme navn er, elektrsk sett, sammenkoplet. DEFULT INPUT/OUT- PUT POWER rukes tl å ang elektrske ekvvalentpunkt koplngen. Dsse brukes tl å ang tlkoplnger (nnganger, utganger etc. Dersom power! kke edteres, regner systemet med at dette er V, + V, som for TTL-kretser. Denne termnalen må edteres og gs et navn. Dsse termnalen må edteres og gs et navn. ng spennng med (+) eller ( ) foran. Du kan gjerne sette V (volt) etter verden, men det er kke nødvendg. US Dgtale sgnaler gruppe, feks. adressesgnaler eller datasgnaler. GROUND Jord, 0 V. ENTRY rukes tl å kople tl bus. Denne termnalen må edteres og gs et navn. Dette valget fnnes kke lsten og må derfor hentes fra bbloteket. Åpne Eltek W mps SW mps mps GND GND SW-ROT- GNG= SW SW-ROT- GNG= Volts R R R R 00% R R RV 0R U = spennng I = strøm R = resstans (motstand) P = effekt (power)

10 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Klkk på STOP nede tl venstre eller trykk to ganger på. Defnsjoner STEP PUSE STOP u (V) U m U m U t-b t (ms) To peroder av nettspennngen T U eff U = m T = eller f = f T t = td f = frekvens T = perodetd u = øyeblkksverd U m = postv maksmalverd ampltudeverd refert tl 0 V U m = negatv maksmalverd ampltudeverd refert tl 0 V U eff = effektvverd I fguren over er perodetden 0 ms (0 0 ms). Frekvensen er (se nfoboks over tl høyre): = U m U t b = U m f = = = 0 Hz T 0 0 Som er nettfrekvensen Norge. Nettspennngens effektvverd er nomnelt 0 V. mpltudeverden U m eller U m blr da: U = U = 0 V m eff Topp tl bunn spennngen (engelsk peak to peak) er: U = U = = 0 V t-b m

11 VEKSELSTRØMKRETSER 9 Trefasekoplng Åpne veksel-. WTTMETER WTTMETER OP:GIN blokkene demper sgnalet tl osclloskopet 0 ganger når forsterknngsfaktoren K = 0. Dette tlsvarer å bruke prober med dempng 0 ggr. tlkoplet osclloskopets nnganger. V I I mps kw kw P P kw P L L K K OP : GIN K=0. K VPHSE I mps mps kw P kw P L L L L K OP : GIN K=0. K K OP : GIN K=0. D L L L L L L LY LY LY LD LD LD Volts U Volts U Volts U SW SW SW R R R R R R SW SW SW LY LD LY LD LY LD L L L FSESPENNING/LINJESPENNING LSTVELGER Y/D STJERNEKOPLET TERKNTKOPLET Fguren vser en trefasekoplng med ohmsk last. Her ser du utstrakt bruk av termnaler. Termnals DEFULT INPUT/OUTPUT rukes tl å ang elektrske ekvvalentpunkt koplngen. Dsse brukes tl å ang tlkoplnger (nnganger, utganger etc. Denne termnalen må edteres og gs et navn. Dsse termnalen må edteres og gs et navn. POWER US GROUND Jord, 0 V. ENTRY Dersom power kke edteres, regner systemet med at dette er V, + volt, som for TTL-kretser. Dgtale sgnaler gruppe, feks. adressesgnaler eller datasgnaler. ng spennng med (+) eller ( ) foran. Du kan gjerne sette V (volt) etter verden. Denne termnalen må edteres og gs et navn. rukes tl å kople tl bus. Dette valget fnnes kke lsten og må derfor hentes fra bbloteket. DEFULT, INPUT og OUTPUT er, elektrsk sett, lke. Det vl s at om du kopler nn dsse tre et skjema og gr de samme navn, er de elektrsk forbundet. V anbefaler å bruke INPUT og OUTPUT på nn og utganger for å synlggjøre at de representerer nn og utgangssgnaler. ruk DEFULT tl å kople sammen punkter med samme potensal eller samme sgnal. PROTEUS SKOLESIDER

12 Logske grunnkoplnger Åpne prosjekt Start Proteus. Klkk på Open Project. Logske grunnkoplnger Utført av Dato Godkjent av 0 s Logske grunnkoplnger OG krets (ND-gate) Fnn fla Log- som du har lagret og dobbeltklkk på den. Tng du skal utføre vl være merket med en frkant. Lag en hake frkanten etter hvert som du går fram, så har du overskt over hvor langt du er kommet. Du kan fylle ut drekte PDF-dokumentet der du ser gule felt. Dgtalteknkk- SW SW SW V LMPE V U: 7LS Y? Fle: Log-.pdsprj Date:.0.08 y:. Pcard Skjermbldene dne kan være ltt annerledes.

13 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Start smulerng Start smulerng ved å klkke på Play nede tl venstre eller trykk på funksjonstasten på på tastaturet. Lukk bryterne SW-SW etter tur og legg merke tl når lampa lyser. Hva er betngelsene for at lampa skal lyse? PLY STEP PUSE STOP etjenng av brytere Du kan åpne og lukke brytere ved å klkke på selve bryteren eller... Stll nngangssgnalene, og som tabell Dgtal- vser og noter tlstanden (0 eller ) tl utgangssgnalet Y.... du kan klkke på pl opp eller pl ned. Tabell Dgtal- Y etjenng av Logc State Du skfter mellom 0 og på nngangssgnalene ved å klkke symbolet eller du kan klkke på pl opp eller pl ned. Du har nå en sannhetstabell for en -nngangers OG-port. Hva er betngelsen for at utgangssgnalet Y skal bl? 0 Skrv det bolske uttrykket for funksjonen Y =

14 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Sammendrag Krets IE symbol NSI symbol Sannhetstabell Logsk uttrykk Ekvvalentskjema 708 & ND OG S S P 7 OR ELLER S P S 70 NOT (INVERTER) IKKE 0 0 S P S K P K 700 & NND IKKE OG S S K P K 70 NOR IKKE ELLER S K S P K 78 = EXLUSIVE OR (X-OR) Ulkhetsdetektor S S P 7H 7 = EXLUSIVE NOR (X-NOR) Lkhetsdetektor eller S S P

15 LOGISKE GRUNNKOPLINGER Kontrolloppgave På fguren under ser du en blokk med navn LOGISKE GRUNN- KOPLINGER. Denne blokken kalles Sub rcut. I denne oppgaven skal du, ut fra målngene, bestemme hvlken logsk funksjon kretsen utfører. Kretsen har to nnganger, og og sju utganger. Utgangene 7 velges ved hjelp av en nnebygd teller. Dsplayet vser status på tellerens utganger 0-. Merk at dette dsplayet har nnebygd dekoder/drver. I prakss vl en kople tellerens utganger tl en dekoder og kople resstorer (strømbegrenser) sere med hvert segment. Telleren starter på 0 og avanserer hver gang du klkker på LKnngangen. Når telleren er kommet tl 7 resettes den automatsk. Du kan resette telleren manuelt ved å klkke på RESET. PROTEUS SKOLESIDER

16 0 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Goto hld Sheet Høyreklkk på blokken og velg menyen. Fgur 8 Skjemaet bak blokken Tl dsplay nærteller Datavelger Logske grunnkoplnger Ext to Parent Sheet Høyreklkk et sted uten objekter og velg menyen.

17 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Mux / Demux Åpne mux-. Datannganger D0 D 0 Multplekser SW Dgtalteknkk Overførngslnje? Demultplekser SW Datautganger? Y0? Y GNG = egge venderne (SW og SW) er gtt egenskapene GNG =. Det betyr at de vrker synkront. Endrer du på den ene venderen, vl den andre «følge etter». D? Y D 0 SW-ROT- GNG= SW-ROT- GNG=? Y egge venderne (SW og SW) er gtt egenskapene GNG =. Det betyr at de vrker synkront. Endrer du på den ene venderen, vl den andre «følge etter». Start anmasjon og observér hvordan data overføres fra Datannganger va Overførngslnje tl Datautganger når du endrer stllng på en av venderne SW eller SW. Et lte -bts system Data nn Trstate uffer uss sffer dsplay Sffervelger DP uffervelger D tl 7 segment 7 Segmentvelger uffervelger 0 7 uffervelger F E G D uffervelger lokkskjema Fguren over vser et system hvor fre -bts dataklder skal vses på et dsplay med fre sffer.

18 MULTIPLEKSER/DEMULTIPLEKSER PROTEUS SKOLESIDER Smulerng graf Åpne mux-f. Smulerng graf. «Gltchen» som resetter telleren er 8 ns bred Dgtalteknkk Fle: y: Date: mux-f.pdsprj Pcard D[0..] D0 D D D D0 D D D D0 D D D D0 D D D D0 D D D SW OE 0 8 OE Y0 8 Y Y Y U: 7LS SW OE 0 7 OE 9 Y0 9 Y 7 Y Y U: 7LS SW OE 0 8 OE Y0 8 Y Y Y U: 7LS SW OE 0 7 OE 9 Y0 9 Y 7 Y Y U: 7LS 0 SW G 0, Hz SW -IT R PULLDOWN G khz LK LK 0 MR U: 7H9 OE OE OE OE E 0 7 U: 7 D D 0 I/RO E 9 RI F LT G U 7LS7 R PULLUP LMPTEST RN RX8 OE U: 7H0 OE OE U: 7H0 OE OE U: 7H0 OE OE U:D 7H0 OE OE OE OE OE 0 LK LK 0 0 OE OE OE OE OE OE OE OE D[0..] LK OE OE OE OE 0

19 Mnnekretser RM Random ccess Memory Åpne fla RM-. eskrvelse av koplngen Klokkesgnaler (LK) Øverst tl venstre ser du mpulsbryteren MNUELL. Den brukes tl å g manuelle klokkepulser. Venderen LK velger mellom manuelle klokkepulser og klokkepulser fra pulsgeneratoren UTO. R er en PULLUP resstor som sørger for at nvået fra mpulsbryteren MNUELL lgger HØY når bryteren kke er betjent. Uten R vl nvået være flytende (hverken HØY eller LV). dresseteller (U:) U: er bts bnærteller. Den skal generere adresser tl RMet. Impulsbryteren RESET nullstller telleren. Når RESET kke er aktv lgger MR på telleren LV va PULLDOWN resstoren R. Mnnekretser s Utført av Dato Godkjent av Tng du skal utføre vl være merket med en frkant. Lag en hake frkanten etter hvert som du går fram, så har du overskt over hvor langt du er kommet. Du kan fylle ut drekte PDF-dokumentet der du ser gule felt. Mnnekretser MNUELL Powertermnaler uten tekst er Vcc = + V. SW-SPDT-MOM PULLUP R 0k Dette dsplayet nneholder dekoder. I prakss må du bruke dekoder/drver og sereresstorer for å begrense strømmene segmentene. Se dsplayet DP. RESET DP DRESSETELLER D0 D D D D D D 7 8 RN a b c d e f g DP INNHOLD I RM FELLES NODE RP 80 PULLUP f e a g d b c UTO KLOKKEGENERTOR, Hz R PULLUP R PULLUP OE WE LK PULLDOWN R 0k U: LK MR 0 7LS9 INÆRTELLER LES/SKRIV OE WE U E OE WE D0 D D D D D D D7 MOS STTI RM 9 D0 0D D D D D D 7 D08 D D D D 9 D 7 D U: Y0 Y Y Y 0 OE 8 7HT TRISTTE UFFER U: Y0 Y Y Y 0 OE 7 9 7HT TRISTTE UFFER a b c d TIL SEGMENTENE e f g OFF ON DIPSW_ DSW OFF ON DIPSW_ DSW Fle: RM- Date: y:. Pcard

20 80 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER Defnsjoner u (V) U m U t-b t (ms) U eff U = m T = eller f = f T t = td f = frekvens T = perodetd u = øyeblkksverd U m = postv maksmalverd ampltudeverd refert tl 0 V U m = negatv maksmalverd ampltudeverd refert tl 0 V U eff = effektvverd U m Åpne prosjekt Start Proteus. Klkk på Open Project. T = U m U t b = U m Inverterende koplng Åpne Inverterende. Operasjonsforsterkeren - Inverterende koplng Unn Uut SW R D SW-SPST SW 00k R SW-SPST 0k - M FM + - Unn mv R 0k 7 + U LM7 mv Uut Fle: Ikke verterende Date:.0.08 y:. Pcard Skjemaet over vser en Inverterende forsterker. I tlbakekoplngsgrenene er det to resstorer som hver er serekoplet med en bryter.

21 OPERSJONSFORSTERKEREN 8 Sgnalgeneratoren er satt tl 00 mv t-b og 00 Hz. eregnnger eregn spennnger (effektvverd) og forsterknng og før nn tabellen under. Generatornnstllnger: U t-b = 00 mv, f = 00 Hz SW SW U nn eregnet F U eregnet U ut eregnet Lukket Åpen Åpen Lukket Målnger Start smulerng ved å klkke på Play nede tl venstre eller trykk på funksjonstasten på på tastaturet. Plasser generator og skop slk at du får god overskt over knapper og skjerm. PLY STEP PUSE STOP Klkk overkant av nstrumentet og hold museknappen nne mens du skyver nstrumentet på plass. Se generator bldet. PROTEUS SKOLESIDER

22 OPERSJONSFORSTERKEREN 9 Åpne nose. Operasjonsforsterkeren - Støyreduksjon U_sound MP= OFFSET=0 FRE=00 PHSE=0 THET=0 U_nose FRE=0 PW=0% TD=0 TF=m TR=7m V=0 V= U_nose R 0k U_sound R 0k U_nose R 0k U R 0k SW R STØYREDUKSJON 0k U_nose_nvert R k U OPMP U_sound U_nose U_nose_nvert Uut U_nose_nvert Uut SW LYD UT D LS SPEKER. udosgnal nn (snus). Støysgnal. Inverterer støysgnal. SW kopler nn nvertert støysgnal. Summerende forsterker. SW kopler tl høyttaler (Har du lydkort kan du høre sgnalene, forvregnt når SW er åpen og støyredusert med SW lukket) OPMP Fle: nose.pdsprj Date:.0.08 y:. Pcard Start smulerng. SW og SW skal være åpne (venstre skopblde). Uten støyreduksjon Med støyreduksjon D D Lukk SW for å kople nn støyreduksjon (høyre skopblde). Legg nn SW for å høre lyd (krever lydkort). D Lydsgnal Støysgnal Invertert støysgnal Utsgnal PROTEUS SKOLESIDER

23 9 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER lppng Åpne fla clppng og start anmasjonen. M FM Unn + - mv Operasjonsforsterkeren - lppng Unn R k UINN V- V+ Fle: Summerende- Date: y:. Pcard Plasser generator og skop slk at du får god overskt over knapper og skjerm. R 00k V- V+ SW SW-DPDT 7 U D Volts Unn Uut UUT Uut D Fguren vser maksmalt spennngssvng for forskjellge forsynngsspennnger. OUTPUT VO LTGE SWING Volts 0 0 +V OUT R L = k V OUT SUPPLY VO LTGE Volts Ved V forsynngsspennng kan spennngssvnget lgge på ca. V D eller ampltudeverd på et snussgnal. Det betyr maksmalt 8 V t b. eregn kretsens forsterknng. F u = eregn maksmal spennng (effektvverd) på utsgnalet U ut. U ut = Justér Level-knappen på generatoren tl topp og bunn på utsgnalet på osclloskopet så vdt «flater ut».

24 EKSEMPLER, OPPGVER OG ØVINGER LPLE Overskt fra Laplace-bbloteket Laplace-prmtver NL? NL NL NL NL +sat +sat +sat +sat +off -off s vt - -sat vt + vt - -sat vt + -sat s vt- -sat vt + NL : MP PL NL : MP ST NL : SW HYST NL : SWITH NL : SWITH DZ S? R? OP : DD - t.p e OP : DELY D? p OP : DIFFERENTIT E S OP : DIVIDE K? K OP : GIN I? p OP : INTEGRT E S OP : MULTIPLY LY S OP : SUTRT G? e -t t.p Gs. + Tm.p PRO : ROID G Gs. e -t.p PRO : PURE DLY G Gs. e -t t.p p PRO : ZIEGLER PZ? p - P PZ : P REL PZ p - Z K. p - P PZ : P+Z REL PZ p - Z PZ : Z REL (p) E(p) F(p) G(p) H(p) R(p) S(p) T(p) Fle: Laplace-0.pdsprj Date: y:. Pcard ww ww w. pedtec.no