User manual

Experimentální sada
Digitální elektronika
Obj. č. 19 22 97
Vážený zákazníku,
děkujeme Vám za Vaši důvěru a za nákup experimentální sady.
Tento návod k obsluze je součástí výrobku. Obsahuje důležité pokyny k uvedení výrobku do provozu
a k jeho obsluze. Jestliže výrobek předáte jiným osobám, dbejte na to, abyste jim odevzdali i tento
návod k obsluze.
Ponechejte si tento návod, abyste si jej mohli znovu kdykoliv přečíst!
Úvod do digitální technologie
Digitální elektronika je základním stavebním kamenem počítačové technologie. „Digitální“ představuje
určitý stav v obvodu, který je vyvolán pouze konkrétními podmínkami (zapnuto nebo vypnuto).
Opačně je tomu u analogové elektroniky, kde je klidně možný i částečný stav. Na první pohled
tak digitální technologie může představovat méně možností. Přesto pokud dochází k aplikaci většího
množství digitálních řádků, naskýtá se možnost širší škály možností. Každý stav je zapsán jako 1 bit.
8-bitový systém pak představuje celkem 256 možností, 16-bitový systém více jak 65636 (2
16
).
Dochází-li k rychlé změně všech podmínek, může tak být zpracováváno obrovské množství dat
a složitých systémů, například při internetovém přenosu.
První pokusy s digitální elektronikou by proto měly být co nejjednodušší. Základním prvkem obvodu
je tzv. „gate“ (brána nebo hradlo), tedy obvod s několika vstupy a jedním výstupem. Vstupní podmínky
vždy určují to, co se stane na výstupu. Typickým příkladem je hradlo NAND. Čtyřnásobné hradlo
NAND gate 4011 je součástí této sady a zahrnuje spoustu obvodových variant. Několik NAND gates
tak lze použít pro vytvoření obvodu s mnoha funkcemi. Prakticky na stejném principu funguje i osobní
počítač.
Gates lze použít na příklad pro vytvoření flipflop obvodů nebo paměťových prvků, které uchovávají
naposledy přijatou podmínku. Daleko složitější jsou JK flipflop 4027 obvody. Tyto 2 integrované
obvody patří do generace CMOS 4000 a jejich provozní napětí je v rozmezí 3 – 15 V. Proto jsou
nejvhodnější pro naše experimenty, u kterých bude obvod napájen baterií s napětím 9 V.
Před experimenty budete seznámeni se základními elektronickými komponenty. Každý experiment
pak bude graficky znázorněn na desce společně se schématickým nákresem obvodu. Obrázky slouží
spíše pro názornost, systém umístění komponentů může být různý. Vývody komponentů jsou pro lepší
přehlednost a názornost, kratší. Komponenty, které budou používány s nezkrácenými vývody, je pak
snadnější použít i v dalších experimentech.
Základní deska
Obvody u všech experimentů jsou sestavovány na speciální,
experimentální desce. Deska má celkem 257 kontaktů (pinů)
a zajišťuje bezpečné propojení všech použitých komponentů.
Ve střední části desky je 230 kontaktů, z nichž je celkem každých
5 kontaktů v řadě navzájem vodivě spojeno. 40 kontaktů na okrajích
desky jsou vhodné pro připojení zdroje napájení (2 části po 20
kontaktech).
Zasazení komponentů vyžaduje vynaložení relativně většího úsilí.
Vodiče ohýbejte opatrně a připojujte velmi pečlivě. K tomu je vhodné
použití malých kleští nebo pinzety. Vodiče do desky vkládejte
a přitom mírně zatlačte kolmo k ploše desky. Tím docílíte připojení
i velmi tenkých vodičů. Pro testování obvodu bude zapotřebí několika
vodičů o různé délce. Izolaci na konci vodičů odstraňte pomocí malého nože.
Baterie
V následující části budou představeny jednotlivé komponenty
a schématické značky používané ve schématech. Jako zdroj napájení
obvodu namísto baterie můžete použít například síťový adaptér se
shodnými výstupními parametry (3 – 15 V). V experimentech
nepoužívejte alkalické nebo nabíjecí baterie. Použijte běžné zinko-uhlíkové baterie. Alkalické baterie
sice mají delší životnost, dodávají však do obvodu příliš vysoký proud (až 5 A) a v případě chybného
zapojení a zkratu způsobí výrazné oteplení vodičů v obvodu a stejně tak i samotné baterie. Zkratový
proud běžné zinko-uhlíkové baterie většinou nepřesahuje 1 A. Takový zkrat sice může způsobit
nevratné poškození určitých komponentů, nehrozí však riziko popálení. Připojovací svorka baterie má
vodiče s pružným vláknem. Konce vodičů jsou navíc tence pocínované a jejich připojení do desky je
tak velmi snadné. Opakované připojení vodičů baterie k desce však může představovat jejich
deformaci. Doporučujeme proto uchovat trvalé připojení vodičů baterie v desce a baterii odnímat
pouze z připojovací svorky.
LED (Light Emiting Diode – světlo emitující dioda)
Sada obsahuje 4 ks LED. Při zapojování LED musí být vždy zachována správná polarita. Záporná
elektroda se nazývá katoda a je většinou výrazně kratší. Kladná elektroda je anoda. Uvnitř LED,
na záporné elektrodě, můžete spatřit držák LED krystalu ve tvaru misky. Spojení s anodou je pak
tvořeno velmi tenkým drátkem.
Poznámka: Na rozdíl od žárovek, LED nesmí být nikdy připojena přímo ke zdroji napájení.
Každé diodě je nezbytné předřadit rezistor.
Rezistor (odpor)