User manual

Krátce spojte dohromady svorky A a B, aby se nabila gate. LED se zapne a zůstane nabita.
Spojte kontakty C a D, aby se gate vybila a dioda se vypnula. Každý z těchto dvou možných stavů
se může zachovat relativně dlouho. Experiment tak demonstruje základní fungování jednotky
dynamického ukládání, ve které se ukládá také elektrický náboj a znázorňuje tak stavy jednotky
a nuly. Obvod je zároveň jednoduchým dotykovým spínačem, protože když se dotknete kontaktů A
a B, nebo C a D, má to stejný efekt jako jejich přímý kontakt.
Buďte však opatrní! Na gate není přípustné napětí vyšší než 20 V, které by mohlo vést k zničení
tranzistoru. Proto musíte dávat pozor na elektrostatický náboj. Vždy se nejdříve dotkněte kontaktu
provozního napětí, aby se předešlo výbojům. Tranzistoru hrozí nebezpečí zvláště v případě, pokud
se stejného okruhu dotknou zároveň dvě osoby. Osoby mohou být nabity různě a výboj přes tranzistor
může mít za následek jeho zničení.
Obr. 39: Nabíjení a vybíjení gate
Krok 15: Senzor stmívání
Pomocí dalšího kondenzátoru umístěného mezi gate a drain, je možné zachovat i přechodný stav
mezi stavy „úplně zapnuto“ a „úplně vypnuto“. Když napětí na gate klesne, proud na gate bude menší
a dojde také k poklesu napětí na LED a jejím sériovém rezistoru. Napětí na drain se proto zvýší.
Může k tomu dojít, jen když je kondenzátor nabitý. Každá změna v napětí na drain vyvolává změnu
na napětí gate. Proto se slabým vstupním proudem jas LED mění jen pomalu. Když se dotknou
kontakty A a B, LED zasvítí jasněji. Naopak, když ji chcete ztmavit, musí se dotknout kontakty C a D.
Časy reakce po dotyku jsou v obou případech různé. Zvýšení jasu je kvůli vyššímu nabíjecímu napětí
rychlejší.
Obr. 40: dotykový stmívač
Obr. 41: Nastavitelný jas diody
Krok 16: Elektrometr
Elektrometr je měřící zařízení pro detekci malých elektrických nábojů. Elektricky nabité předměty nebo
osoby nesou elektrické pole, které může elektrostatickou indukcí nabíjet neizolované předměty v okolí.
Je to i případ neizolované elektrody gate na BS170. Neizolovaný vodič je připojen ke vstupu obvodu.
Elektrické náboje v okolním prostředí pak ovlivňují jas diody. Můžete například zkusit třít plastovým
pravítkem po oděvu a pak se s ním přiblížit k obvodu. Udržujte přitom bezpečnou vzdálenost
alespoň 10 cm, abyste nepoškodili MOSFET.
Počáteční stav po zapnutí je přechodový; tranzistor tak může být buď úplně blokován, nebo být úplně
vodivý. Ani v jednom případě nemají malé rozdíly v napětí gate žádný vliv. Gate a drain tak můžete
krátce propojit startovacím spínačem. Napětí gate se přizpůsobí střednímu rozsahu na úrovni kolem
2 V.
Obr. 42: Elektrometr
Obr. 43: Detekce elektrického náboje
Krok 17: LED jako fotovoltaický článek
Tento experiment ukazuje jiný způsob jak vytvořit jednoduchý světelný senzor. Tentokrát použijeme
BS170. Dvě diody slouží jako světelná čidla. V kroku 15 jsme LED použili jako světelné čidlo
s tranzistory NPN v Darligtnovém obvodu. Díky téměř nekonečně velkému vstupnímu odporu
dokáže plnit stejný úkol jediný MOSFET. Budete však potřebovat dvě diody jako světelná čidla.
Diody se použijí jako fotovoltaické články, které mohou dodávat napětí. BS170 začíná být vodivý
při napětí gate 2 V. Při dostatečném osvětlení mohou obě diody dohromady vyprodukovat
požadované napětí. Účinek se projeví i při nepatrném nárůstu jasu. Vyzkoušejte i různé LED.
Zelená LED produkuje o něco víc napětí než červená.
Obr. 44: Diody jako fotovoltaické články
Obr. 45: Světelné čidlo
Krok 18: Senzor teploty kondenzátoru
Jako tepelný senzor nám může posloužit keramický kondenzátor s kapacitou 100 nF s velkým
teplotním koeficientem. Jeho kapacita se snižuje s rostoucí teplotou. V tomto experimentu musí
být spínač při inicializaci zavřen a poté znovu otevřen. Napětí gate se automaticky přizpůsobí
meznímu napětí kolem 2 V a LED svítí. Na kondenzátoru s kapacitou 100 nF je napětí cca 7 V.
Nyní se dotkněte kondenzátoru velmi opatrně prstem, což povede k zvýšení jeho teploty.
Náboj, který je uložen v kondenzátoru, zůstává konstantní. Protože ale dochází ke snížení kapacity,
napětí kondenzátoru se zvyšuje. Vede to ke snížení napětí na gate a tím i k menšímu proudu na drain.
I lehký dotyk postačuje k tomu, aby LED svítila viditelně méně. Obvod reaguje na malé změny teploty
citlivěji než obvod tranzistoru kroku 17. Jakmile se senzor kondenzátoru znovu ochladí, obnoví se
původní jas LED.