Zawartość 1 Przygotowania....................................................................................... 3 2 Prosta lampa LED.................................................................................. 4 3 Więcej kolorów: czerwony i zielony............................................... 7 4 Światło w trybie gotowości na noc................................................ 8 5 Przełączalna jasność..........................................................................10 6 Wzmocniony prąd......
23 Przerywane miganie........................................................................44 24 Migotanie ognia...............................................................................45 25 Specjalna lampa LED.......................................................................
1 Przygotowania W centrum zainteresowania tego pakietu edukacyjnego znajdują się diody świecące oraz tranzystory. Dzięki temu umożliwione są także złożone zastosowania. Tutaj można znaleźć również niezbędne informacje o tym, jak to wszystko działa.
należy podłączyć do właściwych otworów stykowych w płytce prototypowej. Najpierw należy nakłuć igłą małe otwory w folii ochronnej z tyłu płytki i wetknąć kable od dołu. To zapewnia odpowiednią stabilizację. Przełącznik i bezpiecznik powinny zostać podłączone dokładnie w pokazaną pozycję. Takie ułożenie będzie odpowiednie dla wszystkich kolejnych testów.
płytka prototypowa, zacisk baterii, przełącznik i bezpiecznik. Ponadto, do pierwszego testu potrzebny jest rezystor o wartości 4.700 Ω (żółty, fioletowy, czerwony, 4,7 kΩ) i czerwona dioda świecąca (LED). Ważny jest kierunek instalacji LED. Dioda ta posiada krótszy drut (katoda = biegun ujemny) i dłuższy drut (anoda = biegun dodatni). Wewnątrz widać nieco większy uchwyt po stronie minusowej, który zawiera prawdziwy kryształ LED.
Schematy Aby pomyślnie wykonać testy, nie trzeba koniecznie uwzględniać schematów w tym podręczniku. Mogą one jednak pomóc lepiej wszystko zrozumieć. Schemat obwodu pokazuje połączenia komponentów w uproszczony sposób z symbolami dla każdego komponentu. Po zaznajomieniu się z nimi, dużo łatwiej zrozumieć na schematach, jak wszystko razem stanowi komplet. Bateria składa się z sześciu ogniw baterii, z których każdy ma napięcie 1,5 V. Dłuższa kreska symbolizuje biegun dodatni.
3 Więcej kolorów: czerwony i zielony W tym przypadku zielona dioda LED zostaje wbudowana w szeregu z czerwoną diodą LED. Zapala to obie diody LED równocześnie. Za pomocą przełącznika można obie włączać i wyłączać jednocześnie. Połączenie szeregowe Przy połączeniu szeregowym ten sam prąd płynie przez dwoje lub więcej odbiorców. Jest to «nierozgałęziony obwód», ponieważ istnieje tylko jedna droga. Oznacza to, że natężenie prądu jest takie samo w każdym punkcie.
wszystkie napięcia częściowe, otrzyma się napięcie całkowite: 1,8 V + 2,4 V + 4, 8V = 9,0V. Uproszczony schemat połączenia szeregowego 4 Światło w trybie gotowości na noc Tutaj wbudowany zostaje kolejny rezystor z 330 kΩ (330 kiloomów). Posiada paski w kolorze pomarańczowym, pomarańczowym, żółtym i dodatkowy złoty pasek. Im większy opór, tym mniej prądu płynie. Pierwszy rezystor miał tylko 4,7 kΩ (żółty, fioletowy, czerwony) i zapewniał stosunkowo jasne światło.
Rezystory i ich kolorowe paski Kolory pasków na rezystorach oznaczają konkretne liczby. Odczytywane są począwszy od pasków bliżej krawędzi rezystora. Pierwsze dwa paski oznaczają dwie cyfry, a trzeci – dodane zera. Razem oznaczają one opór w omach. Czwarty pasek wskazuje na dokładność. Wszystkie rezystory mają jeden złoty pasek.
Oznacza to, że określona wartość może być o 5% większa lub mniejsza niż wskazuje kolor pasków. Twój pierwszy opór jest odczytywany w następujący sposób: żółty = 4, fioletowy = 7, czerwony = 00, razem 4.700 omów, czyli 4,7 kΩ. Kod paskowy rezystora Kolor Czarny Brązowy Czerwony Pomarańczowy Żółty Zielony Niebieski Fioletowy Szary Biały Pasek 1 1. cyfra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pasek 2 2.
teraz prąd przepływa przez oba rezystory. Ale różnica do trzeciego pozyiomu jest tak mała, że się jej nie zauważa.
Napięcie, opór i prąd Jak wiadomo, napięcie elektryczne jest mierzone w woltach (V). Bateria ma 9 V. Opór jest mierzony w omach (Ω) lub kiloomach (1 kΩ = 1000 Ω). Ale istnieje jeszcze inna bardzo ważna miara: natężenie prądu elektrycznego mierzone jest w amperach (A) lub przy niskich natężeniach w miliamperach (1 mA = 1/1000 A). Wszystkie te nazwy pochodzą od słynnych badaczy, którzy około 200 lat temu po raz pierwszy zbadali elektryczność: Alessandro Volta, Georg Simon Ohm i André-Marie Ampère.
W przypadku większego rezystora o 330 kΩ uzyskuje się prąd o około 0,015 mA i czteroletnią żywotność przy użyciu tylko jednej baterii. Oszczędzanie energii elektrycznej opłaca się! 6 Wzmocniony prąd Najważniejszym elementem tego pakietu edukacyjnego jest tranzystor. Ma trzy złącza, których nie należy mylić. Nazywają się Emiter (E), Baza (B) i Kolektor (C). Skrót C pochodzi od angielskiej pisowni „Collector”. Emiter należy podłączyć do ujemnego bieguna baterii.
się czerwona dioda LED. Jeśli jeden lub oba są wyłączone, pozostanie ona wyłączona. Z wielu takich obwodów podstawowych można zbudować automaty, maszyny liczące lub całe komputery. Tranzystory Tranzystor zawiera kryształ krzemu. Krzem (Si) zawarty jest w dużych ilościach w bardzo normalnym piasku kwarcowym (kwarc = tlenek krzemu). Należy do półprzewodników, czyli do substancji, które nie przewodzą prądu elektrycznego tak dobrze jak metale, ani nie izolują tak dobrze jak szkło lub guma.
15
7 System alarmowy Do tego małego systemu alarmowego potrzebny jest drugi kabel. Tworzy on połączenie pomiędzy podstawą, która odcina prąd kolektora, a emiterem tranzystora. Jeśli jednak wyciągnie się kabel, włączy się alarm. Następnie zapali się czerwona dioda LED. System alarmowy można zbudować z cienkim drutem, który się przerywa, gdy ktoś otworzy okno lub drzwi. Drut może zabezpieczyć kilka okien i drzwi w formie pętli alarmowej.
Uwaga, na schemacie nie wprowadzono bezpiecznika i przełącznika, ale powinno się je zawsze uwzględnić.
8 Wyłączenie poprzez naciśnięcie przycisku Tutaj, zamiast pętli alarmowej ostatniego testu, wbudowany zostaje przełącznik w formie przycisku. W stanie normalnym przełącznik jest otwarty. Tylko wtedy, gdy naciśnie się przycisk, kontakt się zamknie. Spowoduje to wyłączenie czerwonej diody LED. Obwód NIE Właściwie to dziwne, zamyka się kontakt i włącza się prąd, ale poprzez to wyłącza się inny prąd. Włączenie powoduje wyłączenie, więc dokładne przeciwieństwo.
9 Długa poświata Kondensator w tym pakiecie edukacyjnym jest czymś w rodzaju małego zasobnika energii. Jest to kondensator elektrolityczny (w skrócie Elko), a szczególną cechą Elko jest to, że trzeba zwracać uwagę na biegunowość, tak jak w przypadku diody LED. Biegun ujemny jest oznaczony grubą białą linią i musi być połączony z minusem. Uwaga! Kondensatora elektrolitycznego nie wolno wbudować odwrotnie. W przypadku zamiany w Elko plusa z minusem, jego izolacja nie zadziała.
lona przez minutę lub dwie i powoli zanika. Jest to idealna lampa nocna, ponieważ można stopniowo przyzwyczajać się do ciemności. Kondensator Kondensator składa się z dwóch metalowych płyt lub metalowych folii, które nie dotykają się, natomiast są od siebie odizolowane. Po podłączeniu do baterii stają się naładowane elektrycznie i magazynują energię elektryczną.
10 Czerwony i zielony w tym samym takcie Czerwona migająca dioda LED zawiera oprócz kryształu LED obwód, który włącza i wyłącza prąd LED.
da LED będzie się również włączała i wyłączała. Rezultatem jest czerwono-zielone światło migające, które włącza się przyciskiem, i które z biegiem czasu staje się coraz słabsze. Jeśli diody LED nie migają, prawdopodobnie wbudowano normalną czerwoną diodę LED, którą można rozpoznać po jej lekko matowej obudowie. Migająca dioda LED Migająca dioda LED zawiera elektroniczny przełącznik, który składa się z tranzystora.
11 Opóźnienie wyłączenia dla trzech diod LED Teraz zostanie wbudowana trzecia dioda LED wraz z kolejnym rezystorem o wartości 4,7 kΩ (żółty, fioletowy, czerwony).
nie leży w tym samym szeregu co migająca dioda LED. Ale ona także powoli wyłącza się jak inne diody LED. Na samym końcu świeci tylko czerwona dioda LED. Zielona dioda LED i migająca dioda LED są w tym momencie już całkowicie wyłączone, ponieważ potrzebują razem więcej napięcia.
12 Potrójnie błyskające światło w tym samym takcie Obwód zostanie teraz zmieniony tak, że wszystkie trzy diody LED zgasną całkowicie w przerwach migania. Tutaj stosuje się rezystancję 1 kΩ (brązowy, czarny, czerwony). Czerwona migająca dioda LED włącza tranzystor, który włącza i wyłącza czerwone i zielone diody LED. Rezultatem jest miganie wszystkich trzech diod LED. Jeśli wyjmie się w ramach testu rezystor 1 kΩ z obwodu, tylko migająca dioda LED będzie migać, pozostałe dwie diody LED będą zawsze świecić.
13 Przełącznik dotykowy Kolejny tranzystor ma teraz zapewnić wraz z pierwszym tranzystorem jeszcze więcej wzmocnienia. Oba złącza kolektorów są bezpośrednio połączone, a emiter pierwszego tranzystora prowadzi do bazy drugiego. Ten obwód nazywany jest obwodem Darlington. W ten sposób buduje się przełącznik dotykowy.
Obwód Darlington Połączenie dwóch tranzystorów jak na schemacie nazywa się obwodem Darlington. Dwa tranzystory wzmacniają bardziej niż jeden. Zgadza się to szczególnie w przypadku tego obwodu, w którym już wzmocniony prąd jest ponownie wzmacniany przez drugi tranzystor. Nazwa pochodzi od jego wynalazcy, Sidneya Darlington’a, który wpadł na ten pomysł w 1952 roku. Oba kolektory są połączone, a emiter pierwszego tranzystora przepływa do bazy drugiego.
14 Czujnik światła LED W tym teście wykorzystywana jest żółta dioda LED jako czujnik światła. Jest ona wbudowana w inny sposób niż zwykle i dlatego właściwie nie przewodzi elektryczności. Jednak jeśli światło padnie na diodę LED, powoduje to mały prąd, podobnie jak w przypadku fotodiody. Jest on następnie wzmacniany przez dwa tranzystory i włącza pozostałe dwie diody LED. Lampka kieszonkowa nadaje się tutaj do testów.
Oprócz diod LED istnieją diody prostownicze i fotodiody wykonane z krzemu, czyli z tego samego materiału, z którego zbudowane są tranzystory. Przy fotodiodach stosuje się szczególnie dużą płaszczyznę, dzięki czemu dużo światła może przeniknąć z zewnątrz do warstwy izolacyjnej. Tam światło powoduje, że izolacyjny efekt warstwy izolacyjnej jest częściowo zniesiony i prąd przepływa. Dioda LED ma podobną strukturę, jednak posiada dużo mniejszą płaszczyznę. Dlatego prąd zależny od światła jest również mały.
15 Z dodatkowym przełącznikiem nawet w ciemności Tutaj czujnik światła zostanie rozszerzony o dodatkowy przełącznik. Z drugim przełącznikiem diody LED mogą zostać włączane również w nocy. Leży on równolegle do czujnika światła i dzięki temu zapewnia on również w ciemności wystarczająco dużo prądu podstawowego . Zamiast przełącznika można również wbudować dwa kontakty dla czujnika dotykowego lub po prostu dotknąć przewodów czujnika LED.
31
Bezpiecznik PTC Podczas wszystkich testów korzysta się z bezpiecznika, który stanowi pomóc w przypadku wystąpienia błędu. Jeśli nastąpiłoby zwarcie, mógłby jeden z kabli się bardzo rozpalić. Lub bateria mogłaby się nagrzać, szybko rozładować, a w najgorszym przypadku eksplodować. Jednak bezpiecznik mógłby zapobiec najgorszemu. Wiele bezpieczników po prostu się przepala po wystąpieniu zwarcia. Ale ten specjalny bezpiecznik to samoczynnie resetujący się bezpiecznik zwany również bezpiecznikiem PTC.
tranzystora. W takim przypadku świeci się czerwona lub zielona dioda LED. Ale druga z diod nadal świeci słabo, ponieważ przepływa przez nią mały prąd bazowy drugiego tranzystora. Nie można przewidzieć, która dioda LED się zaświeci po włączeniu. Można jednak zmienić ich stan, dotykając jednego z podstawowych połączeń drutem, generując w ten sposób krótki impuls elektryczny ze względu na przypadkowo istniejące ładunki. Zazwyczaj nie zadziała to przy pierwszej próbie.
17 Gra reakcji Można użyć dwóch przycisków, aby przywrócić przerzutnik z ostatniego testu do pożądanego stanu. Można użyć tego testu jako sygnału świetlnego.
nie przeszkadzać! A zielony oznacza: rozmowa dozwolona. Ale tentest jest jednocześnie małą grą elektroniczną. Każdy przełącznik może odłączyć prąd bazowy tranzystora, tym samym wyłączając podłączoną diodę LED. Zwykle naciska się przyciski pojedynczo i naprzemiennie. Ale jeśli naciśnie się oba jednocześnie, obie diody zgasną. Po zwolnieniu przycisków zaświeci się tylko jedna dioda LED i nikt nie jest w stanie przewidzieć która.
18 Przełącznik czterech kolorów Tutaj po raz pierwszy używana jest różowa dioda LED. Obudowa jest biaława, ale w rzeczywistości ta dioda LED świeci w kolorze różowym. Przerzutnik RS z ostatniej próby ma teraz zostać rozszerzony na cztery diody LED. Tak jak poprzednio, każdy tranzystor ma jedną diodę LED w przewodzie kolektora, ale druga dioda LED jest umieszczona w przewodzie emitera. W ten sposób zawsze świecą czerwona i żółta razem lub różowa i zielona po drugiej stronie.
napięcia. Do podjęcia testu powinno się wymienić po kolei wszystkie diody LED i sprawdzić, jak zachowuje się obwód. Struktura różowej diody LED Rzeczywisty kryształ LED różowej diody LED emituje niebieskie światło. Ale jest pokryty fluorescencyjnym materiałem, który wychwytuje część niebieskiego światła i emituje je jako czerwone światło. Tak się składa, że różowa dioda LED faktycznie emituje dwa kolory: czerwony i niebieski. W ten sposób powstaje mieszany kolor różowy.
19 Prosty RS przerzutnik Uproszczony przerzutnik można zbudować za pomocą tylko jednej diody LED i tylko trzech rezystorów. Za pomocą dwóch przycisków można włączać i wyłączać diodę LED. Taki obwód jest również nazywany przerzutnikiem RS. Skrót oznacza Reset (reset = wyłącz) i Set (ustawić = włącz). Przerzutnik RS jest ważnym elementem podstawowym elektroniki cyfrowej i technologii komputerowej. Obwód dwóch tranzystorów opiera się z kolei na tym, że każdy z nich może drugiemu wyłączyć prąd bazowy.
bazowy dla lewego tranzystora, tak jakby się chciało włączyć diodę LED. Interesujący jest również test z migającą diodą LED. Czy miganie wpłynie na stan przerzutnika RS? 20 Czujnik temperatury Ostatni obwód zmienia się tylko nieznacznie, ale zachowuje się zupełnie inaczej i reaguje na różne Temperatury. Rezystor o 1 kΩ (brązowy, czarny, czerwony) zasila lewy tranzystor prądem bazowy. Dioda LED nie jest całkowicie włączona i nie jest całkowicie wyłączona, lecz świeci zawsze równomiernie i bardzo słabo.
ży bezpośrednio od uzyskanych różnic temperatur. Jednak można zauważyć wyraźne wyniki, jeśli naprzemiennie dotyka się lewy i prawy tranzystor w odstępach pół minuty. W przypadku większych różnic temperatur, umieszcza się kawałek lodu na łyżce i przytrzymuje drugą łyżkę przy grzejniku, a następnie dotyka się łyżkami oba tranzystory.
21 Powolny migacz W przeciwieństwie do czerwonej migającej diody LED z wbudowanym migaczem, należy teraz zbudować własny migacz. Obwód przypomina trochę przerzutniki poprzednich prób. Główną różnicą jest to, że tym razem wbudowany zostaje kondensator. Prąd bazowy przepływa przez kondensator za każdym razem tak długo, dopóki kondensator nie zostanie naładowany lub rozładowany. Następnie przerzutnik samodzielnie zmienia stan.
22 Trójkolorowy migacz tranzystorowy W obwód migania z poprzedniego testu wbudowany zostanie dodatkowy rezystor o 10 kΩ (brązowy, czarny, pomarańczowy) w szeregu z kondensatorem. Spowoduje to, że stosunek on-off będzie bardziej zrównoważony. Kolejna zmiana dotyczy diod LED. Prawy tranzystor może wykonać znacznie więcej niż tylko włączyć LED. W tym przypadku będą to trzy diody, które migają wspólnie. Oscylator Obwód, który automatycznie generuje wibracje nazywany jest oscylatorem.
43
23 Przerywane miganie Migajcz otrzymuje teraz czwartą diodę LED. Tym razem dołącza się migającą diodę LED. Jest ona wbudowana równolegle do zielonej diody LED. W rezultacie migająca na czerwono dioda LED i zielona dioda LED migają zawsze naprzemiennie. To miganie jest szybsze niż to samodzielnie zbudowanego obwodu migania. Można zobaczyć serię migających impulsów, gdzie migająca dioda LED wraz z zieloną diodą LED zawsze migają około sześć razy, a następnie zostaje ona przerwana.
24 Migotanie ognia Celem tego testu jest delikatne migotanie przypominające symulowane ognisko. Obwód powinien uzyskać trzeci poziom jasności pomiędzy włączaniem i wyłączaniem. Tym razem różowa dioda LED jest wbudowana równolegle do migającej diody LED i świeci się zawsze wtedy, gdy migająca dioda LED jest wyłączona. Stwarza to skomplikowany migający wzór przypominający migotanie ognia.
46
25 Specjalna lampa LED Do tej pory brakowało jeszcze jednego koloru, więc teraz wbudowana zostanie również niebieska dioda LED. Przerywane naprzemienne czerwono-niebieskie miganie wygląda wyjątkowo pięknie i przyciąga uwagę wszystkich. Ale wciąż istnieje wiele innych możliwości rozszerzeń o bardzo różnych kolorach.
48
Stopka redakcyjna Drodzy klienci! Ten produkt został wyprodukowany zgodnie z obowiązującymi dyrektywami europejskimi i dlatego nosi znak CE. Zamierzone zastosowanie opisano w załączonej instrukcji. W przypadku jakiegokolwiek innego użycia lub modyfikacji produktu, ty sam jesteś odpowiedzialny za zgodność z obowiązującymi przepisami. Dlatego zainstaluj obwody dokładnie w sposób opisany w instrukcji. Produkt może być dystrybuowany tylko wraz z tą instrukcją.
