VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Átírás

1 Villamosipar és elektronika ismeretek emelt szint 8 ÉRETTSÉGI VIZSGA 08. május 6. VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ EMBERI ERŐFORRÁSOK MINISZTÉRIUMA

2 Útmutató a vizsgázók teljesítményének értékeléséhez (az értékelő tanárok részére) Az egyszerű, rövid feladatok és az összetett feladatok megoldásának értékelésénél kötelező a központilag összeállított javítási-értékelési útmutatónak való megfelelés. A maximális pontszám csak akkor adható meg, ha a megoldás a mennyiségi szempontok mellett a minőségi szempontokat és a feladat megoldásának dokumentálására vonatkozó elvárásokat maradéktalanul teljesíti. A feladatra (részfeladatra) adható maximális pontszámot csak akkor kaphatja meg a vizsgázó, ha a képletbe az adatokat szakszerűen behelyettesíti, és így számítja ki a végeredményt. A végeredmény csak akkor fogadható el teljes pontszámmal, ha az eredmény számértéke és mértékegysége is kifogástalan. A részkérdésekre adható legkisebb pontszám pont, tört pontszám nem adható. Összefüggő részkérdések esetén, ha hibás valamelyik részfeladat eredménye, akkor a hibás eredmény következő részfeladatban (részfeladatokban) történő felhasználása esetén a kifogástalan megoldásokra a feltüntetett pontokat kell adni. Pontlevonást eredményez, ha a továbbvitt részeredmény szakmailag egyértelműen lehetetlen, illetve extrém, vagy a felhasznált részeredmény csökkenti az utána következő részfeladat(ok) megoldásának bonyolultságát. Az útmutatótól eltérő, de szakmailag jó megoldásokat is el kell fogadni a feltüntetett pontszámokkal. 8 írásbeli vizsga / május 6.

3 I. feladatlap Egyszerű, rövid feladatok megoldása Maximális pontszám: 0.) Töltse ki a táblázat üres celláit! A táblázatnak egy induktivitás áramának frekvenciafüggését kell kifejeznie. Az induktivitás ideálisnak tekinthető. A feszültség effektív értéke nem változik. 3 pont f (Hz) I (ma) ) Határozza meg az alábbi aktív kétpólus eredő belső ellenállását! 3 pont Adatok: R kω, R 3 kω, R3 kω, R 5 kω [( R R ) + R ] R [( kω 3 kω) + kω] 5 kω,95 Ω R b 3 k 3.) Határozza meg egy párhuzamos RC kapcsolás impedanciáját! 3 pont Adatok: R kω, XC kω Z,79 kω + + R X kω kω C ( ) ( ).) Határozza meg egy szinuszosan váltakozó feszültség pillanatnyi értékét a periódus kezdetétől számított t 50 μs idő múlva! 3 pont Adatok: Ueff V, f khz o 3 6 u(t) Ueff sin( π f t) V sin s 0, 83V 83mV s 5.) Határozza meg az egyfázisú fogyasztón fellépő meddő teljesítményt a látszólagos teljesítmény (S) és a hatásos teljesítmény (P) ismeretében! pont Adatok: S, kva, P kw Q S P (, kva) ( kw) 0, 663k var 663 var 6.) Rajzoljon egy egyszerű felüláteresztő szűrőként működő négypólust! Tartalmazza a rajz a bemeneti (u és i), valamint a kimeneti (u és i) feszültségek és áramok irányát is! Alkatrészek: db R ellenállás és db C kondenzátor 3 pont 8 írásbeli vizsga 3 / május 6.

4 7.) Töltse ki a ki a táblázat üres celláit! 3 pont AP (teljesítményerősítés viszonyszámban) ap db (teljesítményerősítés decibelben) AP 0,5 0 ap db 3,0 0 3,0 0 8.) Határozza meg egy közös source-ú erősítő alapkapcsolás feszültségerősítését terhelt kimenet esetén! 3 pont Adatok: ys ms, ys 0 μs, RD 6 kω, Rt 0 kω Aut y S R D R t ms 6 k 0 k 3, 0 y Ω Ω S 0 S μ 9.) Határozza meg az alábbi kapcsolásra adható U feszültség maximális értékét! 3 pont Adatok: UAKmax,5 V, Imax 0 ma, R 50 Ω U U AK + I R, 5 V + 0, 0 A 50 Ω 6, 5 V max max max 0.) Határozza meg egy erősítő feszültségerősítését viszonyszámban (Au)! pont Adatok: Ai 0, Rbe kω, Rt 0 kω Rt 0 kω Au Ai 0 00 R kω be.) Írja le az alábbi négyváltozós logikai hálózat kimeneti függvényét! pont 8 írásbeli vizsga / május 6.

5 ( A + B) ( B + C) ( C D) F +.) Írja le az alábbi logikai függvény konjunktív sorszámos alakját! pont 3 3 F Σ,3,5,7 ( ) F 3 Π 3 (,3,6,7) 3.) Töltse ki a JK tároló alábbi vezérlési táblázatát! pont.) Az alábbi áramutas rajz egy reteszelő kapcsolást ábrázol. Helyezze el a hiányzó tervjeleket a rajzon! pont Az alábbi tervjelek közül válasszon: NK kikapcsolás nyomógomb NB egyik bekapcsolás nyomógomb NB másik bekapcsolás nyomógomb MK egyik mágneskapcsoló MK másik mágneskapcsoló MK- egyik mágneskapcsoló -es jelű záróérintkezője MK- egyik mágneskapcsoló -es jelű bontóérintkezője MK- másik mágneskapcsoló -es jelű záróérintkezője MK- másik mágneskapcsoló -es jelű bontóérintkezője 8 írásbeli vizsga 5 / május 6.

6 5.) Döntse el az alábbi állításokról, hogy a melyek igazak, és melyek hamisak! Választását az IGAZ vagy a HAMIS szó megfelelő cellába írásával jelölje! pont Állítás A vezérlés nyílt hatásláncú irányítás. Az áramutas rajzban az érintkezőket nyugalmi állapotban ábrázoljuk. Szabályozásokban az integráló tag gyorsítja a működést. Döntés IGAZ IGAZ HAMIS 8 írásbeli vizsga 6 / május 6.

7 Az I. feladatlap: Egyszerű, rövid feladatok pontozása Maximális pontszám: 0. feladat (3 pont) A pontszám azonos a helyes válaszok számával.. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont. 3. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont.. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont. 5. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont 6. feladat (3 pont) Szakmai szempontból helyes kapcsolás pont, szabványos rajzjelek pont, helyes feszültség- és áramirányok pont. Működésképtelen kapcsolásra nem adható pont. 7. feladat (3 pont) A pontszám azonos a helyes válaszok számával. 8. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont. 9. feladat (3 pont) Képlet pont, behelyettesítés pont, eredmény pont. 0. feladat ( pont) Képlet pont, behelyettesítés és eredmény pont.. feladat ( pont) Helyes logikai függvény pont. Hibánként pont levonásával a pontszám 0-ig csökkenthető.. feladat ( pont) Helyes logikai függvény pont. Hibánként pont levonásával a pontszám 0-ig csökkenthető. 3. feladat ( pont) Helyesen kitöltött vezérlési táblázat pont. Hibánként pont levonásával a pontszám 0-ig csökkenthető.. feladat ( pont) Hibátlanul elhelyezett tervjelek esetén pont jár. Hibánként pont levonásával a pontszám 0-ig csökkenthető. 5. feladat ( pont) Minden helyes válasz pontot ér. 8 írásbeli vizsga 7 / május 6.

8 II. feladatlap Összetett feladatok megoldása Maximális pontszám: 60. feladat 5 pont Egyenáramú hálózat számítása Az alábbi egyenáramú áramkörben a következő adatokat ismerjük. Adatok: U 6 V R kω R kω R3 3 kω R,5 kω R5, kω R6, kω R7,8 kω Számítsa ki: a) a feszültséggenerátor kapcsain mérhető eredő ellenállást és a generátor áramát (Re; I), b) az R és R5 ellenállások áramát (I; I5), c) az R3 és R6 ellenállások részfeszültségeit (U3; U6), d) az R és R ellenállások teljesítményeit (P; P)!. feladat megoldása 5 pont a) Az eredő ellenállás és a generátor árama: pont R e R + ( R + R R ) ( R ( R + R )) R + R R kω + ( kω + 3kΩ,5 kω) (, kω (, kω +,8 kω)) kω U 6V I 8 ma R kω e b) Az R és R5 ellenállások árama: pont 8 írásbeli vizsga 8 / május 6.

9 R k I 567,5 Ω I 8 ma, 67 ma R + R,5 kω + 3kΩ I 57 I I 8mA,67mA 5,33mA I 5 I 57 R 67 R 67 + R 5 kω 5,33mA kω +,kω 3,33mA c) Az R3 és R6 ellenállások részfeszültségei: pont U R I kω,67ma,67v 3 3 U 6 R (I I ),kω (5,33mA 3,33mA) ,V d) Az R és R ellenállások teljesítménye: 3 pont P R I kω (8mA) 6mW U (,67V) P 3,75mW R,5kΩ Részletes értékelés a) Re képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont, I képlet, behelyettesítés, eredmény pont. Maximum pont b) I képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont, I5 képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont. Maximum pont c) U3 képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont, U6 képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont. Maximum pont d) P képlet, behelyettesítés, eredmény pont, P képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont. Maximum 3 pont 8 írásbeli vizsga 9 / május 6.

10 . feladat 5 pont Váltakozó áramú hálózat számítása Egy RC négypólus adatai: Ube V f 6 khz R,8 kω C nf Számítsa ki: a) a kapacitív reaktanciát, a bemeneti impedanciát és az áramot (XC; Zbe; I), b) a fázisszöget és a határfrekvenciát (φ; fh), c) a kimeneti feszültséget és a feszültségerősítést decibelben (Uki; au)! d) Rajzolja meg az áramkör impedancia- és fázisszög-frekvencia jelleggörbéit! e) Mekkora induktivitást kell csatolni a kondenzátorral párhuzamosan, hogy f0 6 khz frekvencián rezgőkörré alakuljon az áramkör (L)?. feladat megoldása 5 pont a) A kapacitív reaktancia, a bemeneti impedancia és az áram: 3 pont X, Ω π f C π 6kHz nf k C Z + Ω + Ω be R X C (, 8k ) (, k ), 6kΩ U V I be,ma Z be,6kω b) A fázisszög és a határfrekvencia: pont X,kΩ ϕ arctg C arctg 33, 7 R,8kΩ f h π R C π,8kω nf khz c) A kimeneti feszültség és a feszültségerősítés decibelben: 3 pont U ki R I, 8kΩ ma, 0V 8 írásbeli vizsga 0 / május 6.

11 a u 0 lg U ki U be 0 lg 0V V,58dB d) Impedancia- és fázisszög-frekvencia jelleggörbék: 3 pont e) Csatolt induktivitás: pont f L π L C ( π f ) C ( π 6kHz) nf 0 Részletes értékelés a) XC képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont Zbe képlet, behelyettesítés, eredmény pont I képlet, behelyettesítés, eredmény pont Maximum 3 pont b) φ képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont fh képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont Maximum pont c) Uki képlet, behelyettesítés, eredmény pont au képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont Maximum 3 pont d) Impedancia jelleggörbe pont, fázisszög jelleggörbe pont Maximum 3 pont e) f0 képlet pont, behelyettesítés, eredmény pont Maximum pont 0 3mH 8 írásbeli vizsga / május 6.

12 3. feladat 5 pont Műveleti erősítő méretezése Az ábra egy visszacsatolt műveleti erősítő áramköri rajzát tartalmazza. Adatok: Ukics V (a műveleti erősítő maximális kimeneti feszültségének csúcsértéke) auo db 00 db (a műveleti erősítő nyílthurkú feszültségerősítése) fo 0 Hz (a nyílthurkú feszültségerősítés felső határfrekvenciája) fa 5 Hz (a bemeneti Rg-C-R határfrekvenciája) fa 0 Hz (a kimeneti C-Rt határfrekvenciája) R 600 kω Auv 0 (a visszacsatolt műveleti erősítő feszültségerősítése) ug 00 mv, Rg 500 Ω Rt 0 kω (A műveleti erősítő alapkapcsolás kimeneti ellenállása elhanyagolható.) a) Határozza meg az erősítő hiányzó munkapont-beállító ellenállásainak értékét (R, R3)! b) Határozza meg a bemeneti és a kimeneti feszültség effektív értékét (Ube, Uki)! c) Határozza meg a legnagyobb szinuszos bemeneti feszültség effektív értékét, amely még nem okoz túlvezérlést (Ubemax)! d) Számítsa ki az erősítő felső határfrekvenciáját és határozza meg a feszültségerősítést dbben (ff, Auv db )! e) Készítse el a műveleti erősítő frekvenciaátvitelét ábrázoló diagramot (au db -f)! A diagramban a nyílthurkú és a visszacsatolt műveleti erősítő frekvenciafüggését is tüntesse fel! Az ábrákon jelölje be a legfontosabb jellemzőket (au0 db, auv db, f0, fa, fa, ff)! 3. feladat megoldása 5 pont a) A hiányzó munkapont-beállító ellenállások számítása: pont A uv R R 600kΩ R 5kΩ R3 R 600kΩ R A 0 UV b) A bemeneti és a kimeneti feszültség számítása: 3 pont R 5kΩ Ube Ug 00mV 93,5mV Rg + R 500 Ω + 5kΩ 8 írásbeli vizsga / május 6.

13 U ki U be A uv 93,5mV 0 7,7V c) A megengedhető legnagyobb bemeneti feszültség számítása: pont U becs U V U kics becs 300mV 300 mv Ubemax,8 mv A 0 uv d) A felső határfrekvencia számítása: 3 pont f f a f 0 uv db A A uo uv 0 lga uv f f f o A A uo uv 0 lg0 3dB Hz 0 5 khz e) A feszültségfüggést ábrázoló diagramok elkészítése: 5 pont Részletes értékelés a) R, R3 képlet, behelyettesítés, eredmény - pont. Maximum pont b) Ube képlet, behelyettesítés pont, eredmény pont, Uki képlet, behelyettesítés, eredmény pont. Maximum 3 pont c) Ubemax képlet, behelyettesítés pont, eredmény pont. Maximum pont d) ff képlet,behelyettesítés, eredmény pont, auv db képlet, behelyettesítés, eredmény pont. Maximum 3 pont e) Diagram elkészítése 3 pont, jellemzők bejelölése pont. Maximum 5 pont 8 írásbeli vizsga 3 / május 6.

14 . feladat 5 pont Logikai függvény felírása, átalakítása és megvalósítása Az ábra egy logikai kapukkal megvalósított négyváltozós, három kimenetű logikai áramkört tartalmaz. A legnagyobb helyi értékű logikai változót A betű jelöli. a) Írja fel az E és az F kimeneti logikai függvények algebrai alakját (E, F )! b) Írja fel az E és az F kimeneti logikai függvények diszjunktív és konjunktív sorszámos alakjait (E diszj, E konj, F diszj, F konj)! c) Írja fel a G kimeneten megjelenő logikai függvényt (G)! d) Valósítsa meg a G kimeneti logikai függvényt NAND rendszerben! (A változók csak ponált alakban állnak rendelkezésre.). feladat megoldása 5 pont a) Az E és az F kimeneti logikai függvények algebrai alakjai: pont E B D + A C A D + B C F b) Az E és az F kimeneti logikai függvények diszjunktív és konjunktív sorszámos alakjai: pont 8 írásbeli vizsga / május 6.

15 E diszj Σ (5, 7,0,, 3,, 5) E Π (3, 6, 7, 9,,, 3,, 5) konj F diszj konj Σ (6, 7, 9,,3,,5) F Π (3, 5, 7, 0,,,3,, 5) c) A G kimeneten megjelenő logikai függvény: pont G E F ( B D + A C) ( A D + B C) d) A G kimeneti függvény megvalósítása NAND rendszerben: 5 pont G ( B D + A C) ( A D + B C) B D A C A D B C 8 írásbeli vizsga 5 / május 6.

16 Részletes értékelés a) E algebrai alak pontos felírása pont, F algebrai alak felírása pont. Maximum pont b) E diszjunktív sorszámos alak pontos felírása pont, E konjunktív sorszámos alak pontos felírása pont, F diszjunktív sorszámos alak pontos felírása pont, F konjunktív sorszámos alak pontos felírása pont. Maximum pont c) G logikai függvény pontos felírása pont. Maximum pont d) G logikai függvény átalakítása pont, G megvalósítása NAND rendszerben 3 pont. Maximum 5 pont 8 írásbeli vizsga 6 / május 6.