Overordnede kursusmål
Kurset introducerer den studerende til analoge og digitale
elektriske kredsløb med det formål at opbygge prototyper af simple
målesystemer. Elektrisk kredsløbsteori bruges til at designe
forstærkere der kan forstærke svage sensorsignaler. Mikrocontroller
teori bruges til at digitalisere forstærkede sensorsignaler, til at
registrere bruger input og til at styre motorer, displays og andre
enheder.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Forklare og anvende Ohm's lov og Kirchhoff's love til
at opstille ligninger for spændinger og strømme i et elektrisk
kredsløb.
- Anvende knudepunktsanalyse, maskeanalyse og
superpositionsmetoden til at opstille ligninger for spændinger og
strømme i et kredsløb.
- Anvende begreber som spændingsdelere og strømdelere til at
effektivisere kredsløbsanalyser.
- Kombinere lineære ligningssæt og beregne knudepunktspændinger
og grenstrømme i passive resistive netværk og i resistive netværk
med operationsforstærkere.
- Anvende begreberne for den ideelle operationsforstærker til at
udlede systemligninger for inverterende, ikke-inverterende og
summerende forstærkerkredsløb.
- Forklare principperne for termistor-, tryk- og lyssensorer og
inkludere disse sensorer i et sensorkredsløb.
- Beregne spændingsintervallet på udgangssignalet fra et
sensorkredsløb.
- Beregne komponentværdier for et forstærkerkredsløb således at
sensors spændingsinterval afbildes til et spændingsinterval, der er
optimalt for digitalisering.
- Redegøre for arkitekturen og delsystemerne i ATmega 328P
mikrokontrolleren.
- Skrive programmer med brug af Arduino C og plain C, og få
mikrokontrolleren til at reagere på trykknapper, styre LED og
kommunikere serielt med I2C protokollen.
- Skrive C programmer til en Arduino Uno R3 så denne kan
digitalisere meget lavfrekvente sensorsignaler, styre motorer, og
vise information på et LCD display.
- Betjene multimetre og oscilloskop, bruge Multisim og VeeCAD til
kredsløbssimulering og komponentplacering på breadboard og
veroboard, og bruge Maple til løsning af lineære
ligningssystemer.
Kursusindhold
Sensorteknologier: Termistorer, tryksensorer og lysfølsomme
modstande.
Analoge elektriske kredsløb: Kirchhoffs love for elektriske
kredsløb, komponenter i serie og parallel, den ideelle
operationsforstærker, spændingsfølgere, inverterende og
ikke-inverterende forstærkerkredsløb. DC-kredsløb.
Værktøjer til kredsløbsdesign: Fumlebræt, veroboard, multimeter,
funktionsgenerator, oscilloskop. Multisim til simulering af
elektriske kredsløb og VeeCAD til design af komponentplacering på
fumlebræt og veroboard.
Digitale systemer: Arduino Uno R3 system, ATmega 328P
mikrokontroller, trykknapper LCD display, LED, RGB LED, DC motorer,
digitalisering af lavfrekvente signaler.
Programmering i C: Typedeklarering, matematiske operationer,
brugerdefinerede funktioner, for og while løkker, if blokke, bit
manipulation med Arduino C og med plain C. Læsning fra og skrivning
til mikrokontrollerens registre.
Projekter: Design, simulering, prototyping, test og validering på
fumlebræt og veroboard af forskellige sensorsystemer indeholdende
analog sensorer, operationsforstærker og mikrocontroller system med
LCD display.
Bemærkninger
Kurset er det obligatoriske introduktionskursus for
bacheloruddannelsen Medicin og Teknologi. Kurset er kun åbent for
studerende i dette program. Studerende skal medbringe og anvende
deres eget Arduino udviklingskit til kursets øvelser og projekter.
Kursets obligatoriske quizzer skal være godkendt for at kunne
deltage i eksamen og reeksamen.
Sidst opdateret
02. maj, 2022