IRE35117 Kraftelektronikk og mikrokontrollere (Høst 2017)

Emnet er tilknyttet følgende studieprogram

Obligatorisk valgemne i Bachelorstudium i ingeniørfag:

• elektro
• elektro, Tress
• elektro, Y-veien

• studieretning digital elektronikk

Forkunnskapskrav utover opptakskrav

Det kreves bestått i emnene Digitalteknikk og Programmering og mikrokontrollere, eller tilsvarende.

Det anbefales bestått i emnene Elektriske kretser, Elektronikk og Styring og reguleringsteknikk, eller tilsvarende.

Undervisningssemester

5. semester (høst)

Studentens læringsutbytte etter bestått emne

Kunnskap:
Studenten har

• grunnleggende kunnskaper om kraftelektroniske prinsipper
• grunnleggende kunnskap om konstruksjon av digitale styresystemer basert på mikrokontrollere
• kjennskap til oppbyggning av mikrokontroller og hvilke systemfunksjoner (ADC, UART o.a.) som vanligvis inngår i disse

Ferdigheter:
Studenten

• utfører beregninger på kraftelektroniske kretser med ideelle komponenter
• tar hensyn til spesielle forhold ved oppbygging av kraftelektroniske kretser
• kan konstruere enkle mikrokontrollbaserete styresystemer for kraftelektronikkanvendelser

Generell kompetanse:
Studenten

• har forståelse for grunnleggende forhold innen kraftelektronikk
• har opparbeidet kompetanse i rapportskriving
• har opparbeidet kompetanse i å kombinere kunnskap fra ulike disipliner

Innhold

• Kraftelektroniske komponenter
• Brukoblinger
• Kraftforsyninger
• EMC
• Regulering og styring av kraftelektroniske systemer
• Bruk av PC-basert krysskompilator / assembler / linker for mikrokontrollere
• Hardwareorientert og sanntidsorientert programutvikling
• Mikrokontrollerarkitekturer
• Bruk av stack / avbruddsbehandling
• Parameteroverføring og samspill C/assembly
• Interne systemfunksjoner (timere, ADC, UART o.a)
• Ekstern hukommelse / portutvidelse / timing
• Interfacing til ytre enheter ved hjelp av standard kommunikasjonsstandarder som SPI og I2C. 

Undervisnings- og læringsformer

Emnet undervises ved forelesninger, øvinger og laboratorieoppgaver. Den grunnleggende kraftelektronikkundervsiningen og tilsvarende for mikrokontrolllere, vil forgå parallelt. Emnet avsluttes med et prosjekt der kunnskaper i kraftelektronikk og mikrokontrollere må kombineres. Kraftelekrtonikk-delen benytter læringsplattformen Moodle, i det denne undervsiningen forgår sammen med et annet emne innen kraftelektronikk. Mikrokontrollerdelen av emnet, benytter seg av høgskolens elektroniske læringsplattform.

En rapport fra praktisk øving innen mikrokontrollere, nærmere angitt av faglærer, skal leveres til eksamen og inngår i karaktersettingen - se Vurdering.

Arbeidskrav - vilkår for å avlegge eksamen

• 4 laboratorie- og prosjektoppgaver
• Øvinger
• Innleveringer av delprosjekter

Nærmere definerte arbeidskrav fastsettes i emnets undervisningsplan.
Arbeidskrav må være godkjent før studenten kan fremstille seg til eksamen.

Eksamen

Skriftlig eksamen og innleveringsoppgave.

4 timer skriftlig eksamen, hvor en utarbeidet rapport innen mikrokontrollere tas med og leveres sammen med eksamensoppgaven. Denne inngår da som del av eksamensbesvarelsen.

Eksamensoppgaven består av to deler, som hver for seg dekker de to temaene kraftelektronikk og mikrokontrollere. For å bestå eksamen må kandidaten ha besvart oppgaver fra begge tema tilfredsstillende.

Tillatte hjelpemidler: Eget hefte med formelsamling i krafteletronikk og kopier av senstrale deler av brukermanualer etc. for den anvendte mikrokontrolleren og godkjent kalkulator.

Heftet med hjelpemidler trykkes opp på forhånd og deles ut på eksamen sammen med oppgaveteksten. Studenten vil ha tilgang til en elektronisk versjon av dette på den elektroniske læringsplattformen i god tid før eksamen.

Det gis en samlet bokstavkarakter A til F, der A er beste karakter og F er ikke bestått.

Ved ikke bestått eksamen eller ønske om forbedret karakter må skriftlig eksamen gjennomføres på nytt og rapport omarbeides etter innspill fra faglærer.

Evaluering av emnet

Løpende evaluering av undervisningen gjennom semesteret, hvor metode for evaluering avtales mellom faglærer(e) og studenter.
Skriftlig sluttevaluering av emnet.

Litteratur

 Siat oppdatert 05.04.17

Utdrag av: Mohan, N., Underland, T. M., Robbins, W.P. (2003), Power Electronics, Third Edition. ISBN 0-471-42908-2

Rob Toulson, Tim Wilmshurst: Fast and Effective Embedded Systems Design: Applying the ARM mbed Paperback – Publisher: Newnes 2. edition (26 Oct. 2016) ISBN-10: 0081008805, ISBN-13: 978-0081008805

ARM: Cortex-M4 Devices Generic User Guide (https://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.dui0553a/DUI0553A_cortex_m4_dgug.pdf)

Dokumentasjon av programmeringsgrensesnitt: (https://developer.mbed.org/handbook/Homepage)

Som støttelitteratur foreslås følgende tekster:

Geoffrey Brown: Discovering the STM32 Microcontroller, June 5, 2016 (https://www.cs.indiana.edu/~geobrown/book.pdf)

Yifeng Zhu: Embedded Systems with ARM Cortex-M Microcontrollers in Assembly Language and C Publisher: E-Man Press LLC; 2 edition (15 Oct. 2015) ISBN-10: 0982692633 ISBN-13: 978-0982692639

Handouts og kompendier vil tilkomme i løpet av studiet.