docĆwiczenie 7 Siłomierz towarzyski
download 
Reklamacja Transkrypt
Ćwiczenie 7 Siłomierz towarzyski
9 A1 Ośla łączka Zestaw układ według rysunku 8. Rezy− stor R1 zabezpiecza przed uszkodze− niem w przypadku zwarcia punktów A, B. Pomocą będzie fotografia 6. Ten mo− del zbudowany został na kawałku tektu− ry. Polecam Ci na początek taką prostą metodę montażu bardziej skomplikowa− nych układów. Końce elementów z dru− giej strony płytki są połączone przez ich skręcenie ze sobą. Z czasem, gdy już na− uczysz się lutować, nadal możesz wyko− Rys. 8 rzystywać tę prostą, a użyteczną „karto− nową” metodę montażu. Do punktów A, B dołącz ja− tak uzyskanej ścieżki wę− kiekolwiek (możliwie glowej (grafitowej). Tak Czy wiesz, że... krótkie) przewody−sondy Jeśli przez element elektroniczny popłynie mniej więcej produko− prąd większy od dopuszczalnego, element i sprawdź rezystancję róż− wane są niektóre rezy− ten ulegnie nieodwracalnemu uszkodzeniu. nych materiałów: metali, story. Dioda D3 będzie tworzyw sztucznych, drewna, się świecić nawet przy ogrom− wody z kranu, wody destylowanej, mineral− nych wartościach rezystancji Rx nej i wody z solą. (sprawdź koniecznie jak świecą diody, Narysuj miękkim ołówkiem na kartce gru− gdy Rx=10MΩ). bą, mocną kreskę − sprawdź rezystancję Dotknij lekko palcami obydwu rąk druty dołączone do punk− tów A, B. Czy dio− Fot. 6 dy się zaświecą? Ściśnij te druty pal− cami. Co się dzieje? Okazuje się, że każdy człowiek jest... rezystorem, a rezystancja zale− ży od siły ściskania drutu. Wykonałeś więc przyrząd umożliwiający wy− łonienie lokalnego siłacza. Tak samo przyrząd można nazwać mierni− kiem temperamen− tu i przeprowadzić wybory lokalnego Casanovy. (Tobie podpowiem w taje− mnicy, że przed Brzęczyk piezo (piezoelektryczny), zwany często buzzerem, po dołączeniu do źródła napięcia wydaje dźwięk − ciągły pisk. Brzęczyk nie jest prostym elementem jak dioda LED, rezystor czy tranzystor – w istocie składa się z kilku elementów, w tym tranzystora(−ów) tworzących gene− rator oraz przetwornika elektroakustycz− nego – membrany z materiału piezoelek− trycznego (stąd nazwa). Brzęczyk piezo z wbudowanym generatorem jest elemen− tem biegunowym − końcówkę oznaczoną kolorem czerwonym (końcówkę dłuższą) należy dołączać do plusa, drugą końcówkę (czarną, krótszą) − do minusa. Fotografia powyżej pokazuje dwa najpopularniejsze rodzaje brzęczyków. Uwaga! Oprócz opisywanych brzęczyków piezo z wbudowanym generatorem, w podobnych obudowach bywają umieszcza− ne niebiegunowe membrany piezo. Membra− na jest prostym przetwornikiem elektroaku− stycznym. Aby jednak wydała dźwięk, po− trzebny jest generator. Na schematach brzęczyki oznacza się różnie, czasem literą Y, czasem X lub jeszcze ina− czej – nie ma ścisłej reguły. Używa się też różnych symboli – w ramach niniejszego kursu stosowny będzie symbol pokazany wyżej. ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz Zauważ, że w elektronice używane są mnożniki, których każdy jest 1000 razy większy (bądź mniej− szy) od poprzedniego, co odpowiada przesuwaniu przecinka o trzy miejsca. Poznanie mnożników, ich oznaczeń i skrótów nie powinno sprawić Ci więk− szych trudności. Przyzwyczaisz się też do innych, na pozór bardzo dziwnych oznaczeń, których historia sięga epoki starych kopiarek i drukarek. Wydruki i kopie były wtedy słabej jakości, zawierały skazy, plamy i ry− sy. Poza tym zarówno maszyny do pisania, jak i pierwsze drukarki nie drukowały greckich liter. Nie masz chyba wątpliwości, co znaczy 33k – to oczywiście 33kΩ. Ale co oznacza 3k3 albo k33? 12kΩ albo 12MΩ), w przypadku omów pisze się dużą literę R. Dlatego bardzo często spotyka się zapis typu 120R (120Ω), 47R (47Ω), 6R8 (6,8Ω), R22 (0,22Ω). Ale bez przesady – nie pisze się 120kR czy 2k2R, tylko 120k, 2k2. Choć nie mówiliśmy o wszystkich elementach elektro− nicznych, już teraz Ci podam, że podobnie skraca się za− pis wartości innych elementów, zwłaszcza kondensato− rów, ale także cewek, itd. Odpowiednią literę wstawia się zawsze w miejsce przecinka. Oto przykłady: 7p5 = 7,5pF 150p = 150pF n15 = 0,15nF = 150pF 6n8 = 6,8nF 47n = 47nF T E C H N I K A L I A Ciąg dalszy z EdW 10/2000 Ćwiczenie 7 Siłomierz towarzyski Elektronika dla Wszystkich W przypadku niewyraźnej kopii można mieć wąt− pliwości, czy chodzi o 33k, czy o 3,3k. Aby po− zbyć się wątpliwości, wystarczy w miejsce prze− cinka wstawić literę z końca, czyli zamiast 3,3k zapisać 3k3. Z reguły pomija się też zero w liczbach ułamkowych, czyli zamiast 0,33k pi− sze się k33. Zamiast małej litery k, czasem spoty− ka się dużą, na przykład 2K7 to to samo, co 2k7, czyli 2,7kΩ. W przypadku omów w zasadzie wystarczyłoby po prostu pominąć symbol oma, czyli zamiast 12Ω za− pisać 12 – i taki zapis czasem można spotkać. Aby jednak uniknąć wątpliwości, czy przypadkiem omyłkowo nie pominięto literki k albo M (co dało− by wartość tysiąc albo milion razy większą − Brzęczyk piezo 37 A1 TECHNIKALIA TECHNIKALIA ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz Ośla łączka próbą warto zwilżyć palce, np. poślinić – efekt murowany.) Uwaga! Zwłaszcza w tym bardzo czu− łym układzie zaobserwujesz, że doty− kanie jednym palcem punktu B powo− duje świecenie lampek. Twoje ciało działa jak antena i stajesz się niejako Przycisk, przełącznik Ćwiczenie 8 Te proste elementy elektromechaniczne są bar− dzo często wykorzystywane w praktyce. Typo− wy przycisk zwiera swe styki na czas naciśnię− cia. Normalnie styki są rozwarte (ang. normally open – stąd skrót NO). Znacznie mniej popular− ne są przyciski normalnie zwarte (ang. normally closed – NC), otwierane przez czas naciskania. Bardzo często wykorzystywane są przełącz− niki, umożliwiające zwarcie styków na stałe, a nie tylko na czas naciskania. Oprócz prze− łączników dwupozycyjnych często wykorzy− stuje się przełączniki trzypozycyjne „z zerem w środku” – w środkowej pozycji nie ma po− łączenia. Fotografie pokazują najpopular− niejsze przełączniki dźwigienkowe oraz przyciski, popularny microswitch (czytaj: mikrosłicz). Oprócz przełączników dźwi− gienkowych produkowanych jest wiele in− nych odmian, w tym wielopozycyjne prze− łączniki obrotowe. Przyciski i przełączniki najczęściej oznacza się literami S lub W. 10 źródłem małego prądu, który jest wzmacniany przez tranzystory. Ten efekt trochę przeszkadza w ćwiczeniu, ale nie będziemy go likwidować, bo je− szcze nie poznałeś kondensatorów (na− leżałoby włączyć kondensator między punkty A, B). Wykrywacz kłamstw W układzie z rysunku 8 sprawdziłeś, że wiek metalowe elektrody, mocowane na człowiek jest rezystorem. Rezystancja skórze "ofiary" i dołączone do punktów A, skóry nie jest stała, zmienia się pod B. Nie musza to być specjalne elektrody, wpływem różnych czynników. Gdy ktoś wystarczą odizolowane końce przewodów. się spoci, na przykład pod Zadając pytania będziesz ob− wpływem stresu, re− serwował jasność diod. Czy wiesz, że... zystancja maleje. Ostrzegam jednak, nazwa jednostki prądu, amper, pochodzi od nazwi− ska uczonego francuskiego Andre’a Marie Ampere, który Zjawisko zmia− że zmiany rezy− zajmował się między innymi badaniem zjawisk elektrycznych. ny oporności Nazwa stancji skóry pod jednostki napięcia, wolt, też pochodzi od nazwiska uczo− pod wpływem nego − Alessandro Volta był włoskim eksperymentatorem, który wpływem stresu wynalazł ogniwo elektryczne – baterię. Natomiast jednostka stresu jest wy− i emocji są bardzo rezystancji zawdzięcza nazwę niemieckiemu uczonemu korzystywane małe i masz nie− − Georg Simon Ohm odkrył prawo wiążące prąd, napięcie i oporność. w wykrywaczach wielkie szanse, by za− kłamstwa. Możesz spraw− uważyć zmiany jasności dzić, czy rezystancja skóry Twoich kole− diod LED. Nie zmienia to faktu, że taje− gów (koleżanek) różni się, gdy dają odpo− mniczy układ z różnokolorowymi lamp− wiedzi prawdziwe i fałszywe. Do takiej za− kami mimo wszystko jest znakomitym bawy musisz jednak wykorzystać jakiekol− pretekstem do wesołej zabawy w więk− Fot. 7 Rys. 9 Tabela 2 Ale to nie wszystko. Szczególny problem jest z małą grecką literą mi − µ (mikro – 0,000001). Nawet współczesny komputer z porząd− ną drukarką może zamiast grec− kiej litery µ z czcionki Symbol wydrukować jej odpowiednik w jakiejkolwiek innej czcionce – będzie to mała litera m. Litera m (mili – 0,001) wprowadzi w błąd, bo zmieni wartość tysiąc− krotnie! Aby tego uniknąć, od dawna pisze się zamiast greckiej litery µ małą literę u. Oto przykła− dy: u68 (0,68µF), 4u7 (4,7µF), 33u (33µF). Czasem spotyka się dużą literę U, np.: 2U2 (2,2µF) lub 100U (100µF). Litery m (mili) do dziś unika się przy oznaczaniu kondensatorów. Zamiast 22mF pi− sze się zazwyczaj 22000u, 22000uF lub 22000µF. 38 12mV = 880uV = 920mA = 21nA = 68Ω = 20mΩ = 5k62 = 4k22 = 33R = R020 = 3R3 = 1M8 = n18 = 220nF = 0,01uF = .0022 = 1.5 = 47uH = 33m = µV = mV = µA = pA = kΩ = Ω= Ω= kΩ = mΩ = mΩ = Ω= MΩ = nF = µF = nF = pF = nF = mH = mH = nV = nV = kA = µA = MΩ = kΩ = MΩ = MΩ = MΩ = µΩ = kΩ = kΩ = pF = nF = pF = nF = µF = nH = nH = V V A A Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω F F F F F H H Elektronika dla Wszystkich 11 A1 Ćwiczenie 9 zmiany rezystancji są bardzo małe i tylko miernik cyfrowy daje szansę, by je wy− kryć. Ale my mamy się przede wszystkim bawić − przyznasz, że układ z diodami jest bardziej atrakcyjny do zabawy, dlatego jeśli już masz multimetr cyfrowy, możesz go wykorzystać w roli mikroamperomie− rza (na zakresie 200µA lub 2mA) i próbo− wać mierzyć prąd płynący przez skórę w układzie z rysunku 9. Brzęczyk piezo Kontaktron Szklana rurka kon− taktronowa zawiera specjalne styki, które są zwierane w obecności pola magnetycznego, pochodzącego np. z magnesu trwałego lub elektromagnesu. Styk kontaktronowy oznacza się na schematach różnie: albo literą S, albo K, albo jeszcze inaczej. Zapewne zauważyłeś, że w układzie po− kazanym na fotografii 8 zastosowałem diodę migającą (z ciemną plamką). Ze− staw taki układ! Dioda powinna migać, a brzęczyk powinien wydawać przery− wany, melodyjny dźwięk. Z niektórymi egzemplarzami diod migajacych sztucz− ka taka może się nie udać. Dlatego w Bi− blioteczce Praktyka na końcu artykułu znajdziesz dwa schematy, gdzie dla po− lepszenia warunków pracy diody miga− jącej dodany jest rezystor. Nie wątpię, że takie proste sygnalizatory będziesz sto− sował w praktyce. Najprostszy w pełni funkcjonalny dzwonek do drzwi możesz zrobić według rysunku 12. Zamiast przycisku S1 możesz wykorzystać nietypowe wyłączniki własnej produkcji, choć− by dwa kawałki drutu, które będą zwierane np. w chwili otwarcia Rys. 12 drzwi. Możesz w ten sposób budować minisystemy alarmowe. Jeśli zamiast przycisku zastosujesz dwie druciane sondy (kawałki przewodu), otrzymasz tester ciągłości obwodu, który może Ci się Fot. 8 przydać w prak− tyce. Praktyczne układy takich te− sterów znaj− dziesz w części pt. Biblioteczka Praktyka. Jeszcze inaczej bywa w literaturze amerykańskiej. Tam zazwyczaj podaje się pojemność w mikrofara− dach, pomijając nie tylko F (farad), ale też µ (mi− kro) i pierwsze zero w ułamkach. Poza tym na za− chodzie zamiast przecinka stosuje się kropkę. Za− pis .22 oznacza więc 0,22µF, zapis .033 to 0,033µF, czyli 33nF, 47 to 47µF, a .1 to 0,1µF, czyli 100nF. Różnorodność jest więc duża: 1nF, 1n, 1000pF, 1000p, 0,001µF 0,001u oraz .001 – oznaczają tę samą pojemność. Być może teraz, na początku wydaje Ci się to trud− ne. Z czasem się przyzwyczaisz. Mało tego, jeśli chcesz być elektronikiem, musisz to opanować, i to jak najszybciej. Poćwicz więc już teraz, kich błędów! Albo zamień wszystko na jednostki podstawowe, czyli wolty, ampery i omy, albo zau− waż pewne zależności. Na przykład mili (1/1000) jest odwrotnością kilo (1000). Tak samo mikro to każdy przedmiot czy materiał ma jakąś opor− odwrotność mega. Czy już rozumiesz, dlaczego ność (rezystancję). Nawet materiały uważane za izolatory mają pewną (ogromnie dużą) rezystancję, niektórzy mówią, że „miliamper i kiloom dają wolt” oraz „mikroamper i megaom też dają wolt”? i może przez nie płynąć prąd, wprawdzie Pomocne okażą się poniższe trójki: znikomo mały, ale jednak prąd. amper − om − wolt miliamper − kiloom − wolt uzupełniając tabelkę na poprzedniej stronie. miliamper − om − miliwolt Podstawiając do podanych wcześniej wzorów war− miliamper, megaom, kilowolt tości U, I, R, koniecznie musisz uwzględnić mnoż− mikroamper − megaom − wolt nik. Początkujący często mają z tym kłopoty, bo mikroamper − kiloom − miliwolt zapominają o mnożnikach – Ty nie popełniaj ta− mikroamper − om − mikrowolt Elektronika dla Wszystkich Bateria Chemiczne źródło energii elektrycznej. Najważniejsze parametry bate− rii to napięcie oraz pojemność. Czym większa pojemność, tym więcej energii elek− trycznej zawiera ba− R6 − zwkła LR6 − alkaliczna teria i tym większy (paluszki) prąd można z niej pobrać. Jeśli pobór prądu jest dla danej baterii znaczny, na− pięcie spada (co alkaliczna jest skutkiem ist− nienia tzw. rezy− 9V stancji wewnętrz− 6F22 nej). Baterie alka− liczne są lepsze od zwykla zwykłych węglo− wo−cynkowych, są litowe 3V też znacznie droż− sze. Typowe ogni− wo baterii, zarów− no zwykłe, jak i al− kaliczne (np. popu− larny „paluszek” R6) daje napięcie zegarkowe 1,5V. Baterie (ogniwa) litowe mają napięcie 3V. Pojemność wyraża− na jest w ampero− zwykla godzinach (Ah) Czy wiesz, że... 39 TECHNIKALIA Zestaw układ we− dług rysunku 10, wykorzystując brzęczyk i zwykłą diodę LED. Koń− cówkę czarną do− łącz do ujemnego Rys. 10 bieguna baterii. Zwróć uwagę na jasność świecenia diody LED − jest niewielka, czyli tym razem prąd Rys. 11 w obwodzie ogra− nicza brzęczyk (nie ma rezystora Rx). Usuń diodę i zasil brzęczyk bezpośre− dnio napięciem 3V (z baterii litowej lub dwóch paluszków R6) – rysunek 11. Sprawdź, czy brzęczyk o nominalnym napięciu pracy wynoszącym 12V pracu− je przy napięciu zasilania wynoszącym tylko 3V. Sprawdź też, czy będzie praco− wał przy zasilaniu z jednej baterii o na− pięciu 1,5V (R6 albo LR44). Zapamiętaj, że brzęczyk piezo, w prze− ciwieństwie do (zwykłej) diody świecą− cej, nie wymaga żadnego rezystora ograniczającego prąd. ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz szym gronie (a może też do odkrycia ser− cowych tajemnic rówieśników). A jeśli zależy Ci nie tylko na zabawie, tyl− ko naprawdę chcesz sprawdzić podaną zależność, możesz mierzyć rezystancję skóry za pomocą cyfrowego multimetru pracującego w roli omomierza − patrz fo− tografia 7. Oczywiście pod warunkiem, że taki multimetr posiadasz. Nie radzę ko− rzystać z miernika wskazówkowego, bo Ośla łączka A1 ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz lub miliamperogodzinach (mAh) i wskazuje jak długo będzie pracować bateria przy da− nym (niezbyt dużym) prądzie. Na fotogra− fiach można zobaczyć najpopularniejsze ba− terie zwykłe, alkaliczne i litowe. Na schematach baterię oznacza się zwykle li− terami B albo BAT. TECHNIKALIA TECHNIKALIA TECHNIKALIA Ośla łączka A teraz, aby nabrać wprawy, uzupełnij puste miej− sca w tabeli 3. Zwróć uwagę, że wytłuszczone za− znaczone czerwono jednostki zawsze tworzą poda− ne właśnie trójki. Jak już wspomniałem w ELEMENTarzu, praktycz− nie wszystkie rezystory, kondensatory i inne Czy wiesz, że... zwieranie wyprowadzeń baterii i zasi− lacza to robienie sobie na złość? Ćwiczenie 10 12 Dzwonek do drzwi, tester ciągłości obwodu W modelu, pokazanym na fotografii 9 wykorzystano styki normalnie zwarte (NC) popularnego łącznika, dzięki cze− mu brzęczyk nie pracuje, gdy przycisk jest wciśnięty, a odzywa się, gdy zosta− nie zwolniony. Gdyby wykorzystano po− zostałe dwie skrajne końcówki łącznika, tworzące styk normalnie otwarty (NO), brzęczyk odzywałby się po naciśnięciu przycisku. Jeśli przypadkiem masz taki lub podobny przełącznik, możesz zbudo− wać pożyteczne sygnalizatory. Pożyteczne przyciski ze stykami nor− malnie zwartymi (NC) są zdecydowanie mniej popularne od przycisków ze sty− kami normalnie otwartymi (NO). Ale nie Fot. 9 Akumulator Chemiczne Akumulatory źródło energii NiCd elektrycznej (zasadowe) zachowuje się podobnie jak bateria. Fotografie obok pokazują kilka a k u m u l a t o r ó w. W przeciwieństwie do jednorazowych baterii, akumulator może być wielokrot− A k u m u l a t o r y nie ładowany i rozła− ż e l o w e dowywany. Akumu− ( k w a s o w e , latory należy łado− o ł o w i o w e ) wać w warunkach (prąd, czas ładowania) zale− canych przez producenta. Ładowanie małych akumulatorów zbyt dużym prądem może się skończyć eksplozją. Z akumulatorów, zarów− no niklowo−kadmowych, niklowo−wodorko− wych, jak i kwasowych można pobrać stosun− kowo duży prąd, dużo większy niż z jednorazowych baterii o podobnej Fot. 10 elementy mają znormalizowane wartości i toleran− cje. Choć powszechnie dostępne są wszystkie war− tości według 5−procentowego szeregu E24, czę− ściej są używane rezystory o wartościach z szere− gów E12, a nawet E6. Tabela 4 podaje informacje o szeregach E3 ...E24. Nie wyobrażasz sobie, jak wiele układów można Tabela 3 wykonać wykorzystując wyłącz− Ω to I= 9V/47Ω Ω = 0,1915A = 191,5mA Jeśli U=9V, R=47Ω nie elementy według szeregu E3 – takie rezystory będziemy wyko− Ω=500Ω Jeśli U=1,5V, I=3mA to R=1,5V/3mA=0,5kΩ rzystywać w trakcie kursu (... 1Ω, Ω to I=40mV/100Ω=0,4mA=400mA Jeśli U =40mV, R=100Ω 2,2Ω, 4,7Ω, 10Ω, 22Ω, 47Ω, Ω to U=1,5mA*1MΩ=1,5kV=1500V Jeśli I=1,5mA, R=1MΩ 100Ω, 220Ω, 470Ω, 1kΩ, 2,2kΩ, µA, R=2MΩ Ω to U=2,5µA*2MΩW=5V Jeśli I=2,5µ 4,7kΩ, 10kΩ ...). Precyzyjne re− zystory o tolerancji 1% (wg szere− Ω to I=800mV/1kΩ=800µ µA =0,8mA Jeśli U=800mV, R=1kΩ gu E96) są potrzebne bardzo rzad− µV, I=3µ µA to R=930µV/3mA=310Ω Ω=0,31kΩ Jeśli U=930µ ko – tylko do precyzyjnych i ultra− Jeśli U=9V, I=1,5A to I= niskoszumnych układów. Nie− zmiernie rzadko, a może nigdy nie Jeśli I=40mA, R=22kΩ to U= będzie Ci potrzebny rezystor Jeśli U=15mV, R=50Ω to I= o nietypowej wartości np. Jeśli U=1kV, I=20mA to R= 5,14kΩ (zastąpisz go potencjome− trem albo złożysz z kilku typo− Jeśli U =6V, R=15MΩ to I= wych rezystorów). Znacznie droż− Jeśli I=350µA, R=3kΩ to U= sze rezystory 1−procentowe są jednak dość popularne, i jeśli takowe posiadasz, możesz je spokojnie stosować w miejsce popular− nych 5− czy 10−procentowych. Jeśli U =700µV, R=100W to U= 40 Elektronika dla Wszystkich 13 A1 Ośla łączka krótszą drogą” do minusa przez przycisk o bardzo małej rezystancji, omijając dio− dę. Niektórzy mówią, że prąd jest leniwy i zamiast męczyć się i płynąć przez dio− dę, szuka drogi najkrótszej, drogi o naj− mniejszej rezystancji. Zapamiętaj to – prąd woli płynąć po trasie najmniejszego oporu (rezystancji). W zasadzie można zbudować podobny układ z brzęczykiem zamiast diody LED – możesz go wypróbować, ale nie ręczę, czy brzęczyk będzie działał (niektóre brzęczyki nie chcą piszczeć w takim układzie pracy bez kondensa− tora, a kondensatory poznasz dopiero w lekcji drugiej). „Odwrotny“ Ćwiczenie 11 Bardzo często wy− korzystujemy tranzystory w roli p r z e ł ą c z n i k ó w, dlatego radzę Ci, byś sprawdził działanie układu z rysunku 14. Po− równaj układ z ry− sunkiem 13 − rolę, sygnalizator jaką w tamtym układzie pełnił przycisk, pełni teraz tranzystor. Zestaw też układ według rysunku 15. Model, pokazany na fotografii 11 został zmontowany na uniwersalnej płytce sty− kowej. Oczywiście można go zmonto− wać w dowolny inny sposób, na przy− kład na tekturce. Zamiast przycisku możesz wykorzystać dwa kawałki drutu. Rys. 14 Fot. 11 162 205 261 332 422 Tabela 4 E3 E6 E12 E24 10 10 10 10 11 12 12 13 15 15 15 16 18 18 20 22 22 22 22 24 Elektronika dla Wszystkich 27 27 30 33 33 33 165 169 174 178 182 187 191 196 200 210 215 221 226 232 237 243 249 255 267 274 280 287 294 301 309 316 324 340 348 357 365 374 383 392 402 412 432 442 453 464 475 487 499 511 523 36 39 39 43 47 47 47 47 51 56 56 62 68 68 68 75 82 82 91 Czy wiesz, że... Akumulatory mogą dostarczyć dużego prądu, a to w pewnych warunkach spowoduje silne rozgrzanie elemen− tów, a nawet pożar? Zasilacz Układ elektronicz− ny, który zamienia wysokie napięcie sieci energetycznej na małe napięcie potrzebne do zasi− lania układów elek− tronicznych. Bar− dzo popularne są zasilacz wtyczkowy zasilacze wtyczko− we. Wiele z nich zawiera stabilizator, czyli układ precyzyjnie utrzymujący na wyjściu napięcie nominalne. Taki zasilacz znakomicie zastępuje baterie. Najtańsze zasilacze wtyczkowe nie mają sta− bilizatorów, a ich napięcie silnie zależy od chwilowego poboru prądu. Dla początkują− cego hobbysty najodpowiedniejszy jest zasi− lacz stabilizowany o napięciu wyjściowym 12V i maksymalnym prądzie co najmniej 100mA (lepiej 200...500mA). Zasilacz nie jest elementem i nie ma osob− nego symbolu. Czasem do oznaczenia za− silacza używa się symbolu baterii, ogólnie – źródła napięcia. 536 549 562 576 590 604 619 634 649 665 681 698 715 732 750 768 787 806 825 845 866 887 909 931 953 976. Wartości wytłuszczone tworzą szereg E48. Fotografia ze strony 4 pokazuje kilka rezys− torów precyzyjnych. Wśród nich znajduje się rezystor o tolerancji 0,1% − jak widać, jego wartość (9,00kΩ) jest jeszcze inna, niż podana w szeregach E24 czy E96. 85 TECHNIKALIA 1−procentowy szereg E96 opiera się na następują− cych nominałach: 100 102 105 107 110 113 115 118 121 124 127 130 133 137 140 143 147 150 154 158 wielkości. Zwłaszcza akumulator samochodo− wy może być źródłem prądu o ogromnej war− tości. Gdybyś chciał wykorzystać taki akumu− lator do zasilania budowanych układów, ko− niecznie powinieneś zastosować żarówkę w połączeniu według rysunku na wstepie tej lekcji, by ograniczyć maksymalny prąd. Na schematach akumulatory oznacza się za− zwyczaj literami AKU, B lub BAT. Akumulatory NiCd (niklowo−kadmowe) oraz NiMH (niklowo−wodorkowe) mogą zastępować typowe baterie jednorazowe, na przykład „paluszki”. Akumulatory można łatwo odróżnić od baterii jednorazowych po napisach takich jak NiCd, NiMH, recharge− able, charge. ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz jest to duże nie− szczęście. Zestaw układ według ry− sunku 13. Foto− grafia 10 pokazu− je model zbudo− wany z modułów zestawu nazywa− Rys. 13 nego w Redakcji bombonierką. Oczywiście Ty zestawisz układ w dowolny sposób, na przykład tak jak pokazują poprzednie fotografie. Dioda zgaśnie po naciśnięciu przycisku, czyli po zwarciu jego styków. Gdy przy− cisk jest naciśnięty, prąd płynie od plusa zasilania przez rezystor R1 i dalej „naj− A1 Ośla łączka Zwieraj punkty A, B i sprawdź, jak świecą dio− dy. Tranzystor niejako od− wraca działanie przycisku – dioda D3 gaśnie, gdy D1 się zaświeca. Niech Cię nie zmyli podobieństwo do ry− sunków 13 i 14. Teraz w ro− li przełącznika pracuje tran− zystor T1. Gdy przycisk jest Ćwiczenie 12 w spoczynku, przez D1 (R1 i obwód bazy T1) prąd nie płynie − tranzy− stor T1 nie przewodzi. Gdy tranzystor nie prze− wodzi, to tak, jakby go nie było. Prąd płynie nato− miast przez diodę D2, re− zystor R2 i dalej przez ob− Rys. 15 wód baza−emiter tranzy− 14 stora T2. Prąd ten otwiera tranzystor T2 i w efekcie świeci dioda D3. Gdy przy− cisk S1 zostanie naciśnięty, popłynie prąd przez D1, R1 i tranzystor T1 zosta− nie otwarty. Prąd, jak już wiesz, jest le− niwy, więc płynąc nadal przez D2 i R2 wybierze teraz łatwiejszą drogę przez tranzystor T1. Niejako zabierze cały prąd bazy T2 i tranzystor T2 zostanie za− tkany (wyłączy się) − dioda D3 zgaśnie. Tranzystor jako przełącznik Zestaw układ według rysunku 16. Dio− da zaświeci się po przerwaniu drucika (wyrwaniu go). Gdy drucik jest cały, prąd płynie od plusa zasilania przez dio− dę D1, rezystor R1 i dalej „najkrótszą drogą” do minusa przez drucik o bardzo małej rezystancji, omijając bazę tranzy− stora. Tranzystor nie przewodzi prądu, mówimy, że jest zatkany. Gdy drucik zo− stanie przerwany, prąd popłynie przez rezystor R1, złącze baza−emiter tranzy− stora, co spowoduje otwarcie T1 i za− świecenie D2. Tranzystor pełni tu dwie pożyteczne funkcje: − przełącznika − wzmacniacza prądu. Zauważ, że w spoczynku układ pobiera pewien prąd – prąd płynący przez D1, R1 (10kΩ) i pętlę z drutu. Ze względu na du− że wzmocnienie tranzystora i niewielki prąd pracy brzęczyka, prąd ten może być jeszcze mniejszy (można zwiększyć war− tość R1). Pobór prądu w spoczynku moż− na jeszcze zmniejszyć, stosując układ Darlingtona, we− dług rysunku 17 i fotografii 12. Jest to naj− prawdziwszy sy− stem alarmowy − brzęczyk ode− zwie się po prze− Rys. 16 rwaniu drucika, a mówiąc fachowo – pętli dozorowej. Ta− ki ulepszony układ możesz z powodze− niem wykorzystać w praktyce. Pobór prą− du w stanie czuwania wynosi mniej niż 1 mikroamper (1 milionowa ampera), więc nawet niewielka bateria wystarczy na kil− ka miesięcy ciągłego czuwania. Cieniutki drucik uzyskasz rozplatając kawałek prze− wodu elektrycznego – linki. Nie muszę Ci chyba podpowiadać, gdzie możesz zasto− sować taki układ – pułapkę. Rys. 17 Fot. 12 Tajemniczy wyłącznik − system sterowany z kontaktronem Ćwiczenie 13 Zestaw układ według rysunku 18. Weź jakikolwiek magnes – na pewno w do− mu znajdziesz jakiś magnes. Jeśli zbli− żysz magnes do rurki kontaktronowej, styki zostaną zwarte i brzęczyk zadzia− ła. Rurkę kontaktronu możesz ukryć. Każde zbliżenie jakiegokolwiek ma− gnesu włączy brzęczyk. Czy znajdziesz dla takiego układu praktyczne zastoso− Ćwiczenie 14 Rys. 18 wstępny A. Przewody łączące kontaktron z układem mogą być długie, ale wtedy trzeba je ze sobą skręcić, by uniknąć ewentualnych zakłóceń przemysłowych. System alarmowy Zbuduj też układ według rysunku 19. Fotografia 13 udowadnia, że kawałek tekturki i gumka pozwalają zbudować 86 wanie? Jak wykorzystasz taki tajemni− czy wyłącznik? Uwaga! Szklana rurka kontaktronowa jest bardzo krucha. Może łatwo ulec uszkodzeniu, jeśli wyprowadzenia będą wyginane tuż przy szkle. Aby wygiąć wy− prowadzenie, koniecznie trzeba chwycić wyprowadzenie pincetą i wygiąć tylko wystającą końcówkę – zobacz rysunek porządny model, którego nie wstyd po− kazać innym i który można śmiało wy− korzystać w praktyce. Tym razem brzęczyk się odezwie, gdy oddalisz magnes od kontaktronu. Jeśli kontaktron umieścisz na futrynie, Elektronika dla Wszystkich 15 A1 Ośla łączka Rys. 19 a magnes na drzwiach, brzęczyk odezwie się, gdy drzwi zostaną otwarte. Dlaczego nie miałbyś zainstalować czegoś takiego we własnym pokoju? A może znajdziesz dla tajemniczego, magnetycznego wy− łącznika z rysunku 18 lub 19 jeszcze in− ne praktyczne zastosowanie? Fot. 13 Piotr Górecki Uwaga! Do pierwszej części artykułu wkradł sie drobny błąd. Na stronie 75 na górnej fotografii trzeci rezystor ma rezystancję 4,7kΩ, a nie 2,4kΩ. Prosimy o naniesienie takiej poprawki w swoich egzemplarzach. Biblioteczka Praktyka BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA PRAKTYKA BIBLIOTECZKA Na górnym rysunku zamieszczony jest schemat uniwersalnego sygnaliza− tora świetlno−dźwiękowego z migają− cą dioda LED i typowym brzęczy− kiem piezo (z generatorem). Układ może być zasilany napięciem w za− kresie 3...12V. Typowo wartość rezy− stora wynosi 100 omów, jednak w za− leżności od parametrów użytej diody migającej można dobrać wartość re− zystancji we własnym zakresie. Na dolnym rysunku można znaleźć trzy prościutkie schematy sygnaliza− torów przejścia (zwarcia). W dru− gim układzie napięcie zasilajace musi zapewnić niezawodną pracę brzęczyka. Przy zastosowaniu brzę− czyka na napięcie 1,5V, tester może być zasilany z jednej baterii. Dobry, alkaliczny "paluszek" wystarczy na kilka lat pracy takiego testera. W trzecim układzie wartość rezysto− ra można dobrać, by zarówno ja− sność diody jak i głośność brzęczy− ka były wystarczające. Rysunek obok pozwoli rozszyfrować parametry najróżniejszych rezysto− rów. Najpopularniejsze są obecnie re− zystory z czterema paskami,z których ostatni jest złoty (tolerancja 5%). Trzypaskowe rezystory o tolerancji 20% są dziś rzadko spotykane. Pięcio− i cześciopaskowe rezystory to rezystory precyzyjne. Często spoty− kane są pięciopaskowe rezystory o tolerancji 1% (ostatni pasek brązo− wy) W ich oznaczeniu występują trzy cyfry znaczące i mnożnik, a war− tości są z szeregu E96. Trudno do− stępne dla hobbystów są rezystory sześciopaskowe z podanym współ− czynnikiem temperaturowym (wyra− żonym w ppm/K). Są to stabilne re− zystory o wysokiej precyzji, używa− ne zwykle w aparaturze pomiarowej. Skrót ppm to "parts per million" − części na milion, czyli 0,000001, na− tomiast K − kelwin. 1ppm/K=0,000001/oC=0,0001%/oC Elektronika dla Wszystkich 87
