SLO ‐ NAVODILO ZA MONTAŽO IN UPORABO : št. art. : 19 22 96 www.conrad.si Učni paket za elektroniko Št. izdelka: 19 22 96 Navodila za uporabo so sestavni del izdelka. Vsebujejo pomembne napotke za pripravo na zagon in uporabo. Če izdelek predate tretji osebi, poskrbite za to, da ji izročite tudi ta navodila za uporabo. Prosimo vas, da pred prvo uporabo pozorno preberete navodila za uporabo in varnostne napotke. Shranite jih, da jih boste lahko kadarkoli znova prebrali.
KAZALO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. UVOD................................................................................................................................................ 2 OJAČITEV TOKA ................................................................................................................................ 7 ZAMENJAVA PLUSA IN MINUSA.......................................................................................................
1.1 Vtična plošča Vse poskuse lahko izvajate na plošči, ki ima 270 kontaktov z 2,54 mm rasterjem, ki skrbijo za varno povezovanje sestavnih delov. Skica 1: Plošča za poskuse Vtično polje ima v sredinskem območju 230 kontaktov, ki so v skupinah po 5 prevodno povezani z vertikalnimi trakovi. Dodatno je na robu še 40 kontaktov za oskrbo z napetostjo, in sicer dvakrat po 20, ki so povezani s horizontalnim trakom. Vtična plošča tako razpolaga z dvema neodvisnima oskrbovalnima linijama.
Skica 3: Baterija – realni in shematski simbol Ne uporabljajte alkalnih baterij ali akumulatorjev, temveč samo preproste cink‐ogljikove baterije. Alkalne baterije imajo res daljšo življenjsko dobo, vendar je potrebno upoštevati tudi, da v primeru napak, npr. v primeru kratkega stika, zagotavljajo tok tudi do 5 A (kot tudi akumulatorji). Navedeno lahko močno pregreje tanke žice, kot tudi baterijo samo.
1.4 Upori Upori v učnem paketu so ogljenoplastni z odstopanjem +/‐ 5%. Uporovno gradivo je priloženo na keramični deščici in prevlečeno z zaščitno plastjo. Označevanje je izvedeno v obliki barvnih obročev. Poleg uporovne vrednosti je naveden tudi točnostni razred. Skica 6: Upor Upori z odstopanjem +/‐ 5% so podani v vrednostih serije E24, pri čemer vsaka dekada vsebuje 24 vrednosti z enakomerno razdaljo do sosednjih vrednosti.
1.5 Tranzistorji NPN Tranzistorji so sestavni elementi za ojačitev šibkih tokov. Učni paket vsebuje dva silicijeva NPN tranzistorja BC547B. Priključke tranzistorja imenujemo EMITOR (E), BAZA (B) in KOLEKTOR (C). Osnovni priključek leži na sredini. Če pogledate proti napisu, ko so priključki obrnjeni navzdol, emitor leži na desni strani. Skica 7: NPN‐tranzistor BC547 1.6 Tranzistorji PNP Tranzistorji PNP imajo enako priključno zaporedje in se od tranzistorjev NPN razlikujejo zgolj v polarnosti.
majhno razdaljo med njima, ima veliko kapaciteto ter shranjuje veliko elektrino. Kapaciteta kondenzatorja se meri v faradih (F). Izolacijski material (dielektričen) v nasprotju z zračno izolacijo povečuje kapaciteto. Keramični kolutni kondenzatorji so iz posebne keramike in kljub majhni velikosti dosegajo velike kapacitete. Učni paket vsebuje en keramični kondenzator z 10 nF (oznaka 103, 10.000 pF) in dva s 100 nF (oznaka 104, 100.000 pF). Skica 10: Keramični kondenzator 1.
Skica 12: Tranzistor NPN v tokokrogu Drugi upor s 470 kΩ povežite vzporedno z osnovnim uporom. Osnovni tok naraste, poviša pa se tudi zbiralni tok. Tranzistor preklopi od nizkega toka k visokemu, kar pomeni, da tudi večji osnovni tok ne bi mogel povzročiti povišanja zbiralnega toka. Če vzporedno vklopite upor z 22 kΩ, rdeča LED ni svetlejša. Tranzistor sedaj deluje kot stikalo. Med zbiralnikom in emiterjem je izguba napetosti izjemno majhna, pribl. 0,1 V.
Skica 14: Tranzistor PNP v emiter vezavi Sestavite vezje s tranzistorjem PNP BC557 in raziščite ojačitev toka z različnimi osnovnimi upori. BC557B ima prav tako 300‐kratno ojačitev toka. Skica 15: Preverjanje ojačitve toka BC557 4. NADALJNJI NADZOR Cilj tega vezja je LED žepna svetilka s samodejno persistenco. Po enakem principu pogosto deluje notranja osvetlitev v avtomobilu: ko vozilo zapustite, svetilka sveti še nekaj časa in nato počasi ugasne.
Skica 16: Zakasnitveni izklop Čas praznjenja se bistveno podaljša, če uporabite velik osnovni upor. Po 2 sekundah je kondenzator že skorajda izpraznjen. Kljub temu pa po tem času osnovni tok še vedno zadošča za manjše fazno krmiljenje tranzistorja. Zbiralni tok se zmanjšuje postopoma. Skica 17: Peristenčna žepna svetilka Dokler držite pritisnjeno tipko (zadošča že kratek pritisk), LED sveti z vso svojo svetilnostjo. Po tem ostane približno 2 sekundi vklopljena, nato pa prične njena svetilnost slabeti.
Skica 18: Vezje Darlington Če ima vsak tranzistor ojačitveni faktor 300, ima vezje Darlington ojačitev 90.000. V takem primeru za vklop LED zadostuje že osnovni upor 10 MΩ. Za pravi poskus lahko namesto izjemno upora z visoko ohmsko upornostjo uporabite dotični kontakt, npr. suh prst. Dodatni zaščitni upor v napeljavi do baterije varuje tranzistorje za primer, če dotične kontakte po pomoti neposredno povežete. Skica 19: Dotični senzor 6.
Skica 21: Senzorski ojačevalnik za električna polja Prvemu testiranju vezja je namenjena senzorska žička dolžine 10 cm. Če se nekaj časa gibate na izolirani podlagi, zberete dovolj elektrike, da se, ko približate roko senzorski žički, spremeni svetlost LED. Za povečanje občutljivosti vezja, lahko uporabite daljšo senzorsko žičko (golo žico ali izolacijski kabel). Senzor je še bolj učinkovit, če ozemljite minus pol baterije. Zadostuje že, če se neka druga oseba dotakne vezja.
Skica 23: LED svetlobni senzor 8. KONSTANTNA SVETLOST Včasih je potreben konstanten tok, ki je neodvisen od napetostnih nihanj. LED tako sveti z enako svetlostjo tudi, ko je stanje baterije že šibko. Skica 24 prikazuje enostavno, stabilno vezje. Rdeča LED na vhodu stabilizira osnovno napetost na pribl. 1,8 V. Ker znaša osnovna napetost emiterja vedno okoli 0,6 V, leži na uporu napetost pribl. 1,2 V. Upor zato določa tok emiterja in s tem tudi zbiralni tok pribl. 2,5 mA.
Rezultate lahko preverite z eno novo in eno rabljeno baterijo. Dokler je na voljo preostala napetost, ostane LED skorajda enako svetla. Z zgolj eno LED je lahko napetost baterije nižja kot z dvema LED – v tem primeru mora biti na voljo vsaj še 6 V. 9. TEMPERATURNI SENZOR Spodnje vezje s pomočjo LED svetlosti prikazuje temperaturno razliko. Zadostuje že, da se temperaturnega senzorja dotaknete s prsti. Vezje na skici 26 prikazuje t.i. tokovno ogledalo.
10. VKLOP IN IZKLOP Čas je za digitalno: medtem ko po analognem vezju teče več ali manj toka, je digitalno vezjo v celoti vklopljeno ali izklopljeno. Stanji vklop/izklop sta imenovani tudi ena in nič. Vezje prikazano spodaj lahko razumemo tudi kot osnovno vezje računalniške tehnologije. Vezje z dvema stabilnima stanjema se imenuje tudi preklopno vezje ali vezje Flip‐flop. LED je bodisi vklopljena, bodisi izklopljena, nikoli pa ni »na pol« vklopljena. Skica 28 prikazuje tipično preprosto vezje Flip‐flop.
11. VŽIGANJE IN BRISANJE Bistabilno vezje lahko zgradite tudi z NPN in PNP tranzistorjem. Zbiralni tok enega tranzistorja, postane hkrati tudi osnovni tok drugega tranzistorja. Tako sta bodisi oba tranzistorja blokirana, bodisi sta oba prevodna. Po vklopu se vezje najprej nahaja v blokiranem stanju. Nežna aktivacija s stikalom S1 pomeni preklop v prevodno stanje. To stanje je sedaj blokirano toliko časa, dokler je na voljo napetost.
Skica 32: Multivibrator Skica 33: Počasni izmenični utripalnik 13. ENOSTAVNI LED UTRIPALNIK Utripalnik v vozilu običajno krmili zgolj svetilko. Tu je zgrajeno dodatno Flip‐flop vezje, ki zagotavlja samodejno preklapljanje naprej in nazaj. V vezju je potreben zgolj en kondenzator. Dva tranzistorja v oddajnem vezju tvorita ojačevalnik. Povratno delovanje iz izhoda na vhod poteka preko kondenzatorja, ki se vedno znova samodejno polni in prazni.
Skica 35: LED‐utripalnik 14. LED‐BLISKOVKA To vezje proizvaja redne, kratke bliske svetlobe. Napetost na osnovni ploskvi srednjega tranzistorja počasi narašča. Pri napetosti približno 0,6 V prične srednji tranzistor prevajati in dobavljati osnovni tok za tranzistor PNP. Skupna napetost naraste in vklopi LED. Istočasno elektrolitski kondenzator dobavi močan in kratek osnovni impulzni tok. Levi tranzistor v vezju je namenjen zagotovitvi pravilnega delovanja vezja.
15. DOTIČNI SENZOR MOSFET To vezje s tranzistorjem MOSFET BS170 (kovinsko oksidni polprevodni tranzistor s poljskim učinkom) upravlja LED z dvema paroma kontaktov, ki ju lahko neposredno povežete ali pa se ju dotaknete s prstom. Po kratki povezavi se vsakokratno stanje dlje časa obdrži. NPN‐tranzistor je bil predstavljen v okviru prvega poskusa z enostavnim osnovnim vezjem. Zbiralni tok omogoča dotok osnovnega toka. Podoben poskus z MOSFET BS170 kaže na popolnoma drugačne lastnosti.
16. ZATEMNILNI SENZOR Z dodatnim kondenzatorjem med terminaloma Gate in Drain se ohranijo tudi vmesne stopnje med popolnim vklopom in popolnim izklopom. Ko napetost na terminalu Gate upade, tudi tok na terminalu Drain postane manjši in s tem upade napetost na LED in preduporu. Napetost na terminalu Drain prav tako naraste. To je mogoče zgolj, ko je kondenzator napolnjen. Vsaka sprememba napetosti na terminalu Drain, nasprotuje spremembi napetosti na terminalu Gate.
Skica 42: Elektrometer Skica 43: Odkrivanje električnih nabojev 18. LED KOT FOTO ELEMENTI Ta poizkus prinaša nadaljnje možnosti za izgradnjo enostavnega svetlobnega senzorja. Tokrat uporabite BS170. Dve LED služita kot svetlobna senzorja. Pod poglavjem 7 je LED uporabljena kot svetlobni senzor z dvema tranzistorjema NPN v vezju Darlington. Zahvaljujoč njeni skorajda brezkončni vhodni upornosti, posamezni MOSFET opravlja enake naloge sam. Vendar sedaj potrebujete dve LED kot svetlobna senzorja.
Skica 45: Svetlobni senzor 19. KONDENZATORSKI TEMPERATURNI SENZOR Keramični kondenzator s 100 nF lahko uporabite kot temperaturni senzor. Takšen kondenzator ima velik temperaturni koeficient. Kapaciteta se s segrevanjem zmanjšuje. V tem poskusu mora biti stikalo zaprto in nato zopet odprto. Napetost na terminalu Gate se samodejno prilagaja mejni napetosti, ki znaša pribl. 2 V; LED sveti. Na 100 nF kondenzatorju ostaja napetost približno 7 V.
20. MINUTNA SVETLOBA Svetloba se vklopi s pritiskom na stikalo in ostane prižgana približno eno minuto. Preklapljanje med svetlobo in temo je enostavno, vendar relativno hitro. S pritiskom na stikalo je elektrolitski kondenzator napolnjen z 9 V. Njegovo izpraznjenje poteka preko 470 kΩ upora. Dokler je napetost na terminalu Gate večja od 2,6 V, FET prevaja in dobavlja osnovni tok za NPN tranzistor. LED se vklopi. Če vhodna napetost upade, je prevodnost FET šibkejša.
Na začetku so elektrolitski kondenzatorji še izpraznjeni. BS170 blokira, tranzistor NPN pa prevaja. Sprva sveti zgolj rdeča LED, nato skuša vezje preklopiti na povprečni tok. Pri tem pa proizvaja sinusni signal, pri katerem prevaja enkrat eden in drugič drugi tranzistor.
Conrad Electronic d.o.o. k.d. Ljubljanska c. 66, 1290 Grosuplje Fax: 01/78 11 250, Tel: 01/78 11 248 www.conrad.si, info@conrad.si GARANCIJSKI LIST Izdelek: ________________________ Kat. št.: ________________________ Garancijska Izjava: Proizvajalec jamči za kakovost oziroma brezhibno delovanje v garancijskem roku, ki začne teči z izročitvijo blaga potrošniku. Garancija za izdelek je 1 leto.
