Conrad Szaküzlet 1067 Budapest, Teréz krt. 23. Tel: (061) 302-3588
Conrad Vevőszolgálat 1124 Budapest, Jagelló út 30. Tel: (061) 319-0250
A legtöbb hardver és szoftver termékmegnevezés, valamint céges logó, ami ebben a műben szerepel, rendszerint bejegyzett
termékmegjelölés és aként kell őket tekinteni. A kiadó lényegében a gyártó írásmódját alkalmazza a
termékmegnevezéseknél.
A kézikönyvben bemutatott összes kapcsolás és program a lehető legnagyobb gondossággal lett kifejlesztve, bevizsgálva és
tesztelve. Ennek ellenére nem lehet teljesen kizárni a könyvben és szoftverben előforduló hibákat. A kiadó és a szerző a
hibás adatokért és következményeikért nem vállal felelősséget.
Az elektromos és elektronikus készülékeket tilos a háztartási hulladékkal együtt eltávolítani. Az elhasznált terméket az
érvényes törvényi előírásoknak megfelelően kell ártalmatlanítani. A leadáshoz gyűjtőállomásokat létesítettek, ahol
ingyenesen leadhatja elektromos készülékeit. Lakhelyén a hatóságnál informálódhat, hol talál ilyen gyűjtőállomást.
A termék megfelel a vonatkozó CE irányelveknek, amennyiben azt a mellékelt használati útmutató szerint használja. Az
útmutató a termékhez tartozik, és vele kell adnia, ha azt továbbadja.
1. BEVEZETÉS
Mióta a tranzisztort felfedezték, az elektronika meredeken elindult felfelé. Ma olyan készülékek vesznek körül minket,
amelyek beépített kapcsolásai tranzisztorok millióit tartalmazzák. Ugyanakkor egyre kevesebb ember tudja pontosan, hogy
működik egy (egyetlen!) tranzisztor valójában. Az elektronika használata és megértése közötti távolság egyre nő. Pedig ez itt
egészen egyszerű: Vegyünk egy pár tranzisztort, hajtsunk végre néhány egyszerű kísérletet - máris végtelen sok lehetőség
nyílik meg. Sok feladat megoldható egyszerű tranzisztoros kapcsolással. Legyen kreatív!
A tranzisztor egy építőelem három kivezetéssel, és elektromos áram vezérlésére szolgál. Azt, hogy mennyi áram folyik, egy
vezérlő kivezetés befolyásolja. Lényegében csak két típusú tranzisztor van.
A bipoláris tranzisztorok n- és p- félvezető anyagú rétegekből vannak felépítve. Rétegsorrendtől függően vannak npn
tranzisztorok (pl. B. BC547) és pnp tranzisztorok (pl. B. BC557). Ezzel szemben az unipoláris tranzisztorok csak egy
félvezető csatornából állnak, aminek a vezetőképességét egy elektromos mező befolyásolja. Ennélfogva ezt térvezérlésű
tranzisztornak is nevezzük (Field Effect tranzisztor - FET). Tipikus képviselője a BS170 n csatornás MOSFET.
Ez a tanuló készlet megkönnyíti Önnek az elektronikában az elindulást. Először az építőelemeket mutatjuk be. Az egyes
kísérleteket egy dugaszolós panelen végezzük el. Mindegyik kísérlethez egy kapcsolási rajz és egy felépítési fotó tartozik. A
fotót mindig csak javaslatként kell érteni. Az építőelemeket máshogy is elrendezheti. Az egyes építőelemek kivezetései a
fotók jobb áttekinthetősége érdekében részben le lettek rövidítve. Ön hagyja azonban ezeket a csatlakozó lábakat lerövidítés
nélkül, így azok további kísérletekhez is használhatók maradnak.
1.1 Dugaszolós felület
A kísérleteket egy labor kísérleti kártyán építjük meg. A 2,54 mm raszteres, 270 kontaktusos dugaszoló felület biztosítja az
alkatrészek biztos összekötését.
1. ábra: A kísérleti felület
A dugaszoló felület középső részén 230 kontaktus van, 5-5 kontaktus vezetőfóliával összekötve. Ezen túlmenően a peremen
40 érintkező van a tápellátáshoz, amik két, 20 érintkezőből álló vízszintes érintkezőfelület csíkból állnak. így a dugaszoló
felület két független tápsínnel rendelkezik. Ábra 2 az összes belső kapcsolatot ábrázolja. A rövid érintkezősorokat a középső
felületen találjuk és a hosszú tápsíneket a peremen.
2. ábra: A belső érintkezősorok
Az alkatrészbeültetéshez viszonylag nagyobb erő kell. A kivezetések ettől könnyen megtörnek. Fontos, hogy a lábakat
pontosan felülről vezessük be - ehhez egy csipeszt vagy kis fogót lehet használni. A kivezetést lehetőleg röviden a panel
fölött fogjuk meg, és függőlegesen nyomjuk lefelé. Így érzékenyebb csatlakozóvezetékek, pl. az elem klipnél a leónozott vég,
törés nélkül beültethetők. A kísérletekhez rövid és hosszabb huzaldarabokra van szükség, amiket a mellékelt
kapcsolóhuzalból kell levágni. A csupaszoláshoz hasznos lehet, ha a szigetelést éles késsel körkörösen bemetszi.
1.2 Elem
A következő áttekintés az építőelemeket ábrázolja valós kinézetük szerint is, valamint az áramköri szimbólumaikat is, ahogy
azokat a kapcsolási rajzokban alkalmazzák. Elem helyett lehet pl. hálózati adaptert is használni.
1,0
1,1
1,2
1,3
1,5
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,7
3,0
3,3
3,6
3,9
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
8,2
9,1
1. táblázat: Ellenállás értékek az E24 szabványsor szerint
Szín
1. gyűrű 1.
számjegy
2. gyűrű 2.
számjegy
3. gyűrű
Szorzótényez
ő
4. gyűrű
Tűrés
Fekete
0
1
Barna
1
1
10
1 %
Piros
2
2
100
2 %
Narancs
3
3
1000
Sárga
4
4
10 000
Zöld
5
5
100 000
0,5 %
Kék
6
6
1 000 000
Ibolya
7
7
10 000 000
Szürke
8
8
Fehér
9
9
Arany
0,1
5 %
Ezüst
0,01
10%
A színkódot attól a gyűrűtől kezdve kell leolvasni, ami az ellenállás pereméhez közelebb van. Az első két gyűrű a két
számjegyre vonatkozik, a harmadik az ohmos ellenállásérték szorzója. A negyedik gyűrű adja meg a tűrést.
3. ábra: Az elem, valóban és kapcsolási szimbólumként.
Ne használjon se alkáli elemet, se akkut, hanem csak egyszerű cink-szén elemeket. Az alkáli elem nagyobb élettartammal
rendelkezik, de hiba esetén, pl. egy rövidzárnál nagyon nagy áramot ad le (akárcsak egy akku), akár 5 A felett. Ez a vékony
huzalokat vagy az elemet erősen felmelegítheti. Egy cink-szén elem rövidzárlati árama ezzel szemben többnyire kisebb, mint
1 A. Ettől ugyan érzékenyebb építőelemek tönkremehetnek, de nem áll fenn az égés veszélye.
A mellékelt elemklipsz hajlékony huzalú csatlakozóvezetékkel rendelkezik. A kábelvégek szigeteletlenek és ónozottak. Ezzel
elég merevek ahhoz, hogy a dugaszolós panel érintkezőibe be lehessen dugni. Mindenesetre a gyakori dugaszolástól
elveszthetik alakjukat. Ezért ajánlatos az elemcsatlakozókat mindig csatlakoztatva hagyni és csak az elemklipszet az elemről
lehúzni.
Egyetlen cink-szén vagy alkáli cella feszültsége 1,5 V. Egy elemben több cella van sorba kapcsolva. Ennek megfelelelően
jelzik a kapcsolási szimbólumok egy elem celláinak számát. Nagyobb feszültségnél szokás a középső cellákat szaggatott
vonallal jelezni.
4. ábra: Különböző elemek kapcsolási szimbólumai
1.3 Világítódiódák
A tanuló készletben két piros LED, valamint egy zöld és egy sárga LED van. Az összes világítódiódánál alapvetően a
polaritásra kell ügyelni. A mínusz csatlakozót katódnak nevezzük, ez a rövidebb kivezetés. A plusz csatlakozó az anód. A
LED belsejében látható a LED kristály kehely formájú tartója, ami a katódnál helyezkedik el. Az anód csatlakozó egy extra
vékony huzalon át a kristály felső részével érintkezik. Az izzóktól eltérően a LED-eket soha nem szabad közvetlenül az
elemhez csatlakoztatni. Mindig szükség van egy előtétellenállásra.
5. ábra: A világítódióda
1.4 Ellenállások
A tanulókészlet ellenállásai szénréteg ellenállások, +/-5 % tűréssel. Az ellenállás anyagát egy kerámiarúdra viszik fel, és
védőréteggel vonják be. A jelölés színes gyűrűk formájában történik. Az ellenállásérték mellett a pontossági osztály is meg
van adva.
2. táblázat: Az ellenállások színkódjai
Egy sárga, lila, barna és arany színű gyűrűs ellenállás értéke 470 Ω , tűrése 5 %. A tanulókészletben két-két ellenállás
található a következő értékekkel:
470 Ω sárga, ibolya, barna
1 kΩ barna, fekete, piros
22 kΩ piros, piros, narancs
470 kΩ sárga, ibolya, sárga
1.5 Az npn tranzisztorok
A tranzisztorok kisebb áramok erősítésére szolgáló építőelemek. A tanuló készletben két szilícium npn BC547B tranzisztor
található. A tranzisztor csatlakozói: emitter (E), bázis (B) és kollektor (C). A bázis kivezetés
középen van. Ha a feliratot nézi és a csatlakozók lefelé állnak, az emitter jobboldalt található.
6. ábra: Egy ellenállás
A +/-5 % tűrésű ellenállások az E24-es sorba tartoznak, ahol mindegyik dekád 24 értéket tartalmaz, melyek egymástól kb.
azonos távolságra vannak.
tranzisztorok
A BC557B pnp tranzisztor csatlakozó elrendezése azonos, csak polaritásban különbözik egy npn tranzisztortól. A kapcsolási
szimbólumban az emitter nyíl befele mutat.
8. ábra: A BC557 PNP tranzisztor
1.7 MOSFET
A BS170 térvezérlésű tranzisztor (MOSFET) kívülről ugyanúgy néz ki, mint egy bipoláris tranzisztor, csak a feliratból lehet
megkülönböztetni. A tranzisztor csatlakozói source (S), gate (G) és drain (D). Ha a feliratot nézi és a csatlakozók lefelé
mutatnak, a source csatlakozó jobboldalt található.
11. ábra: Egy elektrolit kondenzátor
2. Áramerősítés
A kapcsolás a 12. ábrán az npn tranzisztor alapműködését mutatja. Két áramkör van. A vezérlő áramkörben kis bázisáram
folyik, a terhelő áramkörben nagyobb kollektoráram. Az emitteren mindkét áram átfolyik. Mivel az emitter a kapcsolás közös
vonatkoztatási pontjában van, ezt földelt emitteres kapcsolásnak nevezzük. Amint a bázisáramkört megszakítják, nem folyik
többé terhelőáram sem. A bázisáram sokkal kisebb mint a kollektoráram. A kis bázisáram tehát egy nagyobb
kollektorárammá lesz erősítve. A bázisellenállás 470-szer nagyobb mint az előtét-ellenállás a terhelő áramkörben. A kis
bázisáram a zöld LED halvány világításáról ismerhető fel. A BC547B tranzisztor a bázisáramot mintegy 300-szorosára
erősíti, így a piros LED jóval erősebben világít, mint a zöld LED.
9. ábra: A BS170 MOSFET tranzisztor
1.8 Kondenzátorok
Az elektronika fontos építőeleme a kondenzátor, amely két fém felületből és egy szigetelő rétegből áll. Ha feszültséget adunk
rá, a két kondenzátorlemez között elektromos erőtér keletkezik, amiben energia tárolódik. Egy nagy lemezfelületű és kis
lemeztávolságú kondenzátornak nagy a kapacitása, tehát adott feszültségnél több töltést tárol. A kondenzátor kapacitását
faradban (F) mérjük.
A szigetelő anyag (dielektrikum) megnöveli a kapacitást a légszigeteléshez képest. A kerámia tárcsakondenzátorokhoz
speciális kerámia anyagot használnak, amivel nagy kapacitást lehet elérni kis méret mellett. A tanuló készletben egy 10 nFos (felirat 103, 10 000 pF) és két 100 nF-os (felirat 104, 100 000 pF) kerámia kondenzátor található.
10. ábra: Egy kerámiakondenzátor
1.9 Elektrolit kondenzátorok
Nagy kapacitások elektrolit kondenzátorokkal érhetők el (elkók). A szigetelés nagyon vékony alumíniumoxid rétegből van. Az
elkó nagy felületű feltekert alumínium fóliát és közte folyékony elektrolitot tartalmaz. A feszültséget csak egy irányban lehet
ráadni. Rossz irány esetén szivárgóáram folyik, ami a szigetelő réteget fokozatosan leépíti, ez pedig az építőelem
tönkremeneteléhez vezet. A mínusz pólus fehér csíkkal van jelölve, és ez a rövidebbik láb. A tanuló készletben egy 10μF-os
és két 100μF-os elkó található.
12. ábra: Egy npn tranzisztor földelt emitteres kapcsolásban
Kapcsoljon egy második, 470 kΩ -os ellenállást párhuzamosan a meglévő bázisellenállással. Ezzel nő a bázisáram, és a
kollektoráram is nagyobb lesz. A tranzisztor ekkor teljesen kinyit, azaz a bázisáram további növelése már nem tudja növelni
a kollektoráramot. Ha egy 22 kΩ-os ellenállást kapcsol párhuzamosan, a piros LED nem lesz világosabb. A tranzisztor ekkor
úgy működik, mint egy kapcsoló. A kollektor és az emitter között csak nagyon kis feszültség esik, kb. 0,1 V. A
kollektoráramot a fogyasztó korlátozza, és nem növelhető tovább. A bázis és emitter között kb. 0,6 V feszültséget találunk,
ami az áram változása esetén csak csekély mértékben változik.
13. ábra: Áramerősítés
A LED-ek az áram jelzésére szolgálnak. A piros LED fényesen világít, a zöld alig. Csak egy teljesen besötétített helyiségben
lehet a bázisáramot a gyengén világító LED-nél felismerni. A különbség utal a nagy áramerősítésre.
3. Plusz és mínusz felcserélve
A pnp tranzisztornak pontosan ugyanaz a funkciója, mint az npn tranzisztornak, de ellenkező polaritással. Az emitter ebből
kifolyólag az elem plusz pólusára kerül.
14. ábra: Egy pnp tranzisztor földelt emitteres kapcsolásban
Építse meg a kapcsolást a BC557 pnp tranzisztorral, és figyelje meg itt is az áramerősítést különböző bázisellenállásokkal. A
BC557B szintén mintegy 300-szoros áramerősítéssel rendelkezik.
17. ábra: Az utánvilágító zseblámpa
Amíg a gombot lenyomva tartja, a LED teljes fényerővel világít; de egy rövid gombnyomás is elég a LED bekapcsolásához.
Ezután kb. két másodpercig bekapcsolva marad, majd egyre gyengébben világít. Kb. egy perc elteltével még mindig
észlelhető egy kis pislákolás. Valójában a LED hosszabb idő után sem alszik el teljesen. Az áram viszont olyan kicsire esik,
hogy már nincs látható hatása.
5. Érintés érzékelő
Egy lámpát egy egyszerű kapcsolóval lehet kapcsolni. Alkalmas tranzisztoros áramkörrel viszont egy érintés érzékelőt is
meg lehet építeni. Két huzal vagy fém érintkező ekkor nem érinti egymást közvetlenül, hanem csak ujjal kell őket
megérinteni.
Két tranzisztor áramerősítési tényezője összeszorozható úgy, hogy az első tranzisztor erősített áramát a második tranzisztor
bázisáramaként még egyszer erősítjük. A kapcsolást a 18. ábra szerint Darlington kapcsolásnak is nevezzük.
15. ábra: A BC557 áramerősítésének vizsgálata
4. Utánfutás vezérlés
A kapcsolás célja egy LED zseblámpa automatikus utóvilágítással. Az autók belső világítása gyakran ezen az elven
működik: Ha elhagyja az autót, a lámpa még egy bizonyos ideig ég, majd utána lassan elalszik.
Ha egy elkót helyes pólussal az elemhez tart, elektromos töltést vesz fel. Az elemről való leválasztás után ez a töltés hosszú
ideig megmarad. Az elkót ezután egy LED-hez lehet csatlakoztatni. Rövid fényvillanás keletkezik. Az elkó egy pillanat alatt
kisül.
A tranzisztor áramerősítését fel lehet arra használni, hogy egy kondenzátor kisülési idejét meghosszabbítsuk. A kapcsolás a
16. ábra szerint egy 100 μF-os elkót használ töltőkondenzátorként. A nyomógombra történő rövid nyomás után feltöltődik és
hosszú ideig szolgáltat bázisáramot a földelt emitteres kapcsoláshoz.
16. ábra: Késleltetett kikapcsolás
A kisülési idő a nagy bázisellenállással jelentősen meghosszabbodott. Kb. két másodperc után az elkó már jól kisül. Ez idő
után viszont még mindig elegendő a bázisáram a tranzisztor csekély kivezérléséhez. A kollektoráram csak fokozatosan
csökken le.
18. ábra: A Darlington kapcsolás
Ha minden egyes tranzisztornál 300-szoros erősítésből indulunk ki, a Darlington kapcsolás 90 000-szeres erősítéssel
rendelkezik. Ekkor már egy 10 MΩ-os bázisellenállás elegendő a LED bekapcsolásához. A valóságos kísérletben az extrém
nagyohmos ellenállás helyett egy érintéses kontaktust használhatunk. A nagy erősítés miatt elég már egy könnyed érintés is
száraz ujjal. Az elemcsatlakozás vezetékében lévő kiegészítő védőellenállás megóvja a tranzisztorokat arra az esetre, ha az
érintős kontaktusok véletlenül közvetlenül összezáródnak.
ő
6. Mozgásérzékelő
Ebben a kapcsolásban az első tranzisztor bemenetén érzékelővezeték van. Ha valaki a vezeték közelében mozog, a LED
felgyullad. Szigetelő talajon történő mozgás során minden ember észrevétlenül feltöltődik elektromosan. Ha vezető tárgyak
közelében mozgunk, az elektrosztatikus erők elektromos töltések eltolásához vezetnek, tehát egy kis áramhoz, ami itt
nagyon felerősödik. A Darlington kapcsolás egy pnp tranzisztort vezérel úgy, hogy az áramerősítés még 300-szor nagyobb
lesz. Ekkor már néhány pikoamper is elegendő, hogy a piros LED láthatóan világítson.
22. ábra: A LED záróirányú áramának felerősítése
A gyakorlati kísérletben a jobboldali LED normál környezeti megvilágításnál már egyértelműen bekapcsolódik. Ha az
érzékelő LED-et kézzel letakarjuk, ez észlelhető a jelző-LED fényerejében.
20. ábra: Erősítés három tranzisztorral
21. ábra: Erősítő elektromos mező érzékelőhöz
A kapcsolás első tesztjéhez egy rövid, 10 cm hosszú érzékelőhuzal elég. Egy kis mozgással a szigetelő talajon normál
esetben elegendő töltést lehet összegyűjteni. Mozgassa ezután a kezét az érzékelő huzal közelében. A LED fényereje
megváltozik.
A kapcsolás érzékenységének növeléséhez hosszabb érzékelőhuzalt csatlakoztathat. Ez lehet csupasz vagy szigetelt
vezeték. Még hatékonyabb lesz az érzékelő, ha az elem mínusz csatlakozását leföldeljük. Ehhez elég, ha egy második
személy megérinti a kapcsolást.
Ekkor már azt is érzékeli, ha valaki az érzékelőtől fél méter távolságban elhalad. A LED villogása jelzi az egyes lépéseket. A
csupasz vezetékvég közvetlen megérintésével tartós világítást kapunk.
Ennek oka a helyiségekben elkerülhetetlenül jelenlévő 50 Hz-es váltakozó mező. A LED a valóságban nem világít állandóan,
hanem 50 Hz frekvenciával villog.
7. A LED mint fényérzékelő
A fényérzékelő egy LED fényerejét vezérli. Ha az érzékelőre fény esik, bekapcsolja, sötétben nem. Egy diódán gyakorlatilag
nem folyik áram, ha záróirányú feszültséget kötnek rá. Valójában azonban észlelhető egy igen kis záróirányú áram, pl. pár
nanoamper, ami normál esetben elhanyagolható. A Darlington kapcsolás igen nagy erősítése azonban lehetővé teszi a
kísérletezést extrém kis áramokkal. Így például a világítódióda záróirányú árama függ a megvilágítástól. A LED ezáltal
ugyanakkor fotódióda is. A piros LED igen kis fotoáramát két tranzisztor annyira felerősíti, hogy
a zöld LED világít.
23. ábra: A LED mint fényérzékelő
8. Állandó fényerő
Némelykor állandó áramra van szükség, amely lehetőleg független a feszültségingadozástól. A LED ekkor kisebb
elemfeszültség mellett is ugyanolyan fényerővel világítana. A 24. ábrán egy egyszerű stabilizáló kapcsolás látható. A
bemeneten egy piros LED stabilizálja a bázisfeszültséget mintegy 1,8 V-ra. Mivel a bázis-emitter feszültség mindig kb. 0,6 V,
az emitterellenálláson kb. 1,2 V van. Vagyis az ellenállás meghatározza az emitteráramot, és vele együtt a kb. 2,5 mA
kollektoráramot is.
A kollektorkörben levő LED-ekhez nem kell előtétellenállás, mivel a LED áramát a tranzisztor szabályozza. A konstans
áramforrás (áramgenerátor) különböző terhelések mellett is működik. Betehet két LED-et a kollektorkörbe, vagy rövidre
zárhatja az egyiket – a kollektoráram nem változik.
24. ábra: Egy stabilizált áramforrás (áramgenerátor)
25. ábra: A LED fényerejének stabilizálása
Ellenőrizze az eredményeket egy új és egy erősen elhasznált elemmel. Amíg van valamennyi maradék feszültség, a LED
csaknem azonos fénnyel világít. Egy LED esetében az elemfeszültség lejjebb mehet, mint kettőnél, melyeknél legalább 6 V
szükséges.
9. Hőmérséklet szenzor
Az áramkör hőmérséklet különbségeket is jelez a LED fényerőn keresztül. Elegendő a hőmérséklet érzékelőt ujjal
megérinteni. A 26. ábrán egy úgynevezett áramtükör látható. Az áram, amely az 1 kΩ-os ellenálláson folyik, tükröződik a
két tranzisztoron, és majdnem azonos nagyságú kollektoráramként jelenik meg a jobboldali tranzisztoron. A baloldali
tranzisztor bázisa és kollektora össze van kötve, és automatikusan kb. 0,6 V bázis-emitter feszültség áll be, ami a megadott
kollektoráramot erdményezi. Elvileg a második tranzisztoron azonos paraméterek és azonos bázis-emitter feszültség esetén
ugyanazon kollektoráramnak kellene folynia. A gyakorlatban általában mutatkozik egy kis különbség. Az áramtükör egyúttal
egy konstans áramforrás. A sárga LED fényereje ezért nem változik, ha a zöld LED-et áthidalják.
Az áramkör két lehetséges állapot egyikébe billen: amikor a jobboldali tranzisztor vezet, a baloldali lezár, és fordítva. Az
éppen vezető tranzisztornak csekély kollektorfeszültsége van, ezzel lekapcsolja a másik tranzisztor bázisáramát. Ezért egy
egyszer beállt kapcsolási állapot stabil marad, amíg nem változtatják meg a nyomókapcsolók egyikével.
26. ábra: Az áramtükör
27. ábra: A tranzisztor mint hőmérsékletérzékelő
A kapcsolás érzékeny hőmérséklet érzékelőként használható. Érintse meg az egyik tranzisztort az ujjával. A fellépő
melegedés megváltoztatja a kimenő áramot, és ez a LED fényerejének változásából észlelhető. Aszerint, hogy a két
tranzisztor közül melyiket érinti meg, a jobboldali LED fényerejét kissé megnövelheti vagy csökkentheti. Az ujjal a környezeti
hőmérséklettől függően max. 10°C melegedés érhető el, ami már jól látható. Még jobban észlelhető a fényerő különbség,
ha az egyik tranzisztort óvatosan egy forrasztópákával melegíti.
10. Be és ki
Most pedig áttérünk a digitálisra: míg egy analóg áramkörben több vagy kevesebb áram folyik, a digitális áramkör vagy
teljesen be-, vagy teljesen kikapcsolt állapotban van. A Be és Ki állást 1-gyel vagy 0-val is jelölik. Az itt bemutatott
kapcsolás a számítástechnika egy alap építőköveként is tekinthető.
A két stabil állapottal rendelkező áramkört billenőkörnek vagy flipflopnak is nevezik. Egy LED vagy be- vagy ki van
kapcsolva, de soha nincs "félig be". A 28. ábra egyszerű flipflop kapcsolást mutat. Az áramkör alapvetően két erősítő
fokozatból áll, egymás közti visszacsatolással.
29. ábra:A billenőkapcsolás
Kapcsolja be a tápfeszültséget. Látni fogja, hogy a két LED egyike világít. Előre azonban nem mondható meg, hogy melyik
oldal lesz bekapcsolva. Többnyire a tranzisztorok eltérő áramerősítése határozza meg, hova billen az áramkör.
Alkalmazzon itt egy átkötést (jumper), amivel a két tranzisztor egyikét zárja. A létrejött állapot megmarad a jumper
eltávolításáig. A kétféle állapot jelölésére használatos a Set (S) és Reset (visszaállítás, R), innen származik az RS-flipflop
megnevezés.
11. Begyújtás és kioltás
Egy bistabil kapcsolás felépíthető egy npn- és egy pnp tranzisztorral is. Az egyik tranzisztor kollektorárama egyben a másik
tranzisztor bázisárama lesz. Így a két tranzisztor vagy egyszerre zárt, vagy egyszerre vezető. Bekapcsolás után az áramkör
először lezárt állapotba kerül. Az S1 kapcsoló rövid működtetés után vezető állapotba kapcsol. Ez az állapot tárolódik, és
addig tart, amíg a tápfeszültség megvan. Csak a tápfeszültség kikapcsolásakor térnek vissza a tranzisztorok a lezárt
állapotba.
28. ábra: Egy bistabil flipflop
30. ábra: Vezetés és lezárás
S1 rövididiejű zárására begyújt az áramkör, és a LED világít. S2-vel viszont törölhető a vezető állapot. S3 ugyan a LED-et
bekapcsolja, de ugyanakkor törli a tranzisztorok vezető állapotát. S3 nyitása után tehát a LED kikapcsol.
31. ábra: Be vagy ki
12. Ellenütemű villogó
Az elektronikus villogó ellenütemben működik: két LED-et kell automatikusan átkapcsolni, úgy, hogy mindig csak egyikük
van bekapcsolva. A 32. ábra szerinti szimmetrikus villogó-kapcsolást multivibrátornak is nevezhetjük. A visszacsatolást két
kondenzátor adja. Az elkóknál ügyelni kell a polaritásra, mivel a megfelelő kollektor feszültsége átlagban magasabb, mint az
átellenes bázisé. A kapcsolás csak addig stabil, amíg a kondenzátorok töltése át nem változik, azután átbillen a másik
állapotba. Két 100 μF-os elkóval igen kis frekvencia adódik, percenként ötnél kevesebb teljes váltással.
35. ábra: LED-villogó
14. LED villanófény
A kapcsolás rendszeres rövid fényvillanásokat produkál. Amíg a kondenzátor töltődik, mindhárom tranzisztor zárva marad. A
középső tranzisztor bázisfeszültsége lassan növekszik. Kb. +0,6 V-nál a középső tranzisztor vezetni kezd, és bázisáramot
ad a pnp-tranzisztornak. Ennek kollektorfeszültsége megnő, és bekapcsolja a LED-et. Ugyanakkor az elkó erőteljes és rövid
bázis-impulzusáramot ad. Az áramkörben a baloldali tranzisztor a kapcsolás megfelelő munkapontjának biztosítására való.
Körülbelül egy fényvillanás van másodpercenként.
32. ábra: A multivibrátor
33. ábra: Egy lassú váltakozó villogó
13. Egyszerű LED-es villogó
A járművek villogói többnyire csak egy lámpát gyújtanak meg. Most még egy flipflopot építünk, amely magától ide-oda
kapcsol. A kapcsoláshoz csak egy kondenzátor kell. Két földelt emitteres tranzisztor erősítőt alkot. A kimenetről a bemenetre
való visszacsatolást kondenzátor valósítja meg, amely ismételten feltöltődik és kisül.
34. ábra: Egyszerűsített multivibrátor
36. ábra: A villogó áramkör
Távolítsa el a LED-del párhuzamosan kapcsolt 1-kΩ-os ellenállást az áramkörből: a villanások közötti idő jelentősen megnő.
A baloldali tranzisztor akkor zár, amikor az elkó teljesen kisült. Kollektorfeszültsége ekkor kezd lassan nőni, hogy új
impulzus keletkezhessék.
37. ábra: LED villanófény
15. MOSFET-es érintés érzékelő
A BS170 MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor) a LED-et két kontaktus-pár segítségével vezérli,
melyeket közvetlenül össze lehet kötni, vagy ujjal érinteni. A kontaktusok rövid összekötése után keletkező állapot hosszabb
ideig megmarad.
Az npn-tranzisztort az első kísérletben egy egyszerű alapkapcsolásban mutattuk be. Bázisáramra van szükség ahhoz, hogy
kollektoráram tudjon folyni. Hasonló kísérletnél a BS170 MOSFET egészen másképpen viselkedik. A MOSFET-nek három
kivezetése van: gate (G), source (S) és drain (D). A vezérelt áram nem a bemeneti áramtól függ, hanem a G és S közé
kapcsolt feszültségtől. Ha a gate-re legalább kb. 2V pozitív feszültség jut, a tranzisztor vezet. A gate kivezetés teljesen
szigetelt, és egy kis, kb. 60 pF-os kondenzátort képez. Ezért, ha a gate egyszer fel lett töltve, a gate-feszültség sokáig
fennmarad.
38. ábra: A MOSFET alapkapcsolása
Egyszer röviden kösse össze az A és B csatlakozásokat, a gate feltöltéséhez. A LED bekapcsol, és úgy marad. Kösse össze
a C és D kontaktusokat a gate kisütésére és a LED kikapcsolására. Mindkét lehetséges állapot viszonylag hosszan
fennmarad. A kísérlet így egy dinamikus memória alapvető működését szemlélteti, ahol ugyancsak elektromos töltés
tárolódik, az 1- és 0 állapotok létrehozásához. Egyidejűleg az áramkör egy egyszerű érintéskapcsoló, mivel az A és B ill. C
és D kontaktusok érintésének hatása olyan, mint egy közvetlen kontaktusé.
De figyelem! A gate-feszültség nem lehet több, mint 20 V, ez tönkreteheti a tranzisztort! Ezért elővigyázatosnak kell lenni az
elektrosztatikus feltöltődéssel. Először mindig érintsen meg egy tápfeszültség csatlakozást, hogy az esetleges töltéseket
levezesse. A tranzisztor számára különösen veszélyes, ha két személy érinti meg ugyanazt a kapcsolást. Mivel ők
különbözőképpen lehetnek feltöltve, kisülés következhet be a tranzisztoron keresztül, ami tönkreteheti.
Az elektrométer olyan műszer, mellyel kis elektromos töltések vizsgálhatók. Elektromosan töltött tárgyak, vagy személyek
elektromos mezőt hordoznak, ami a környezetben levő szigetelt tárgyakra feltöltő hatással van. Ez érvényes a BS170
szigetelt gate-jére is. Az áramkör bemenetére szigetelt vezetéket csatlakoztatunk. Ekkor a környezeti elektromos töltések
hatással vannak a LED fényerejére. Pl. megdörzsölhetünk egy műanyag vonalzót egy ruhával, és az áramkörhöz
közelíthetjük. Itt egy 10 cm-es biztonsági távolságot kell tartani, hogy a MOSFET ne menjen tönkre.
A bekapcsolás utáni kezdeti állapot határozatlan, vagyis a tranzisztor akár teljesen lezárt, akár teljesen vezető állapotban is
lehet. Egyik esetben sincs jelentősége a gate-feszültség kisebb eltérésének. Ezért van egy start kapcsoló, amivel a gate és
drain röviden összeköthető. A gate-feszültség a közepes tartományba kb. 2 V-ra áll.
39. ábra: A gate feltöltése és kisütése
16. Érzékelő dimmer
Egy kondenzátor beiktatásával a gate és drain közé, a „teljesen be“ és „teljesen ki“ közötti állapotok is fennmaradhatnak. Ha
a gate feszültség csökken, a drain-áram kisebb lesz, és vele együtt a feszültségesés is a LED-en és előtétellenállásán. A
drain-feszültség tehát nő. Ez csak feltöltött kondenzátornál lehetséges. A drain-feszültség változása ellentétes a gate-
feszültség változásával. Kis bemeneti áramnál ezért a LED fényereje csak lassan változik. Az A és B kontaktusok
érintésekor a LED világosabb lesz. Ha halványítani akarjuk, C és D-t kell érinteni. Az érintésre adott válasz sebessége
különböző. A fényerő növelés a nagyobb töltő- feszültség miatt gyorsabb, mint a halványítás.
40. ábra: Az érintős dimmer
41. ábra: Állítható fényerő
17. Elektrométer
43. ábra: Elektromos töltések bizonyítása
18. LED-ek mint fotoelemek
Ebben a kísérletben újabb lehetőség nyílik egy egyszerű fényérzékelő felépítésére. Egy BS170-et használunk. Két LED
fényérzékelőként szolgál. Két Darlington-kapcsolású npn-tranzisztorral a 7. fejezetben egy LED fényérzékelőként
használható. A majdnem végtelen nagy bemeneti ellenállásnak köszönhetően ugyanaz a feladat egyetlen MOSFET-tel is
megolható. Most azonban két LED-et kell alkalmazni fényszenzorként. A LED-ek fényelemként működnek, melyek
feszültséget tudnak kiadni. A BS170 2 V gate-feszültségtől vezet. Két LED együtt, megfelelő világításnál, biztosítani tudja a
megfelelő feszültséget. Már kis megvilágítás is elegendő az érzékelhető hatás kiváltásához. Kísérletezzen különböző LEDekkel is. A zöld LED valamivel több feszültséget ad, mint a piros.
44. ábra: LED-ek mint fotoelemek
48. ábra: Lassú kondenzátor kisütés
45. ábra: A fényérzékelő
19. Kondenzátoros hőmérséklet érzékelő
Egy 100 nF-os kerámia kondenzátor hőmérséklet érzékelőként alkalmazható. Az ilyen kondenzátor nagy hőmérsékleti
együtthatóval rendelkezik. A kapacitás melegedéstől csökken. Ennél a kísérletnél a kapcsolót zárni kell, majd ismét nyitni.
A gate-feszültség automatikusan a körülbelül 2 V-os küszöbfeszültségre áll be, a LED világít. A 100 nF-os kondenzátoron
kb. 7 V feszültség van.
Érintse meg a kondenzátort könnyedén az ujjával, ez a hőmérséklet emelkedését eredményezi. A kondenzátorban tárolt
töltés állandó marad. Mivel azonban a kapacitás csökken, a kondenzátor feszültsége emelkedik. Ez egy kisebb gatefeszültséghez, és ezzel kisebb drain-áramhoz vezet. Már egy kis érintés is elegendő a LED észrevehetően gyengébb
világításához. Az áramkör a kis hőmérsékletváltozásokra érzékenyebben reagál, mint a tranzisztor kapcsolás a fejezet
szerint. 9. Amint az érzékelő kondenzátor ismét lehűlt, a LED eredeti fényereje újból helyreáll.
46. ábra: A kondenzátorfeszültség elemzése
47. ábra: A hőmérsékletérzékelő
20. Egyperces világítás
A fény a nyomókapcsoló egy nyomására bekapcsolódik, és körülbelül egy percig bekapcsolva marad. Az átmenet a
világosság és sötétség között lágy, de viszonylag gyors. A gombnyomással az elkó 9 V-ra lesz feltöltve. Kisülni a 470-kΩos ellenálláson keresztül fog. Amíg a gate-feszültség kb. 2,6 V fölött van, a FET vezet, és bázisárammal látja el az npn
tranzisztort, amely a LED-et bekapcsolja. Ha a bemeneti feszültség lecsökken, a FET kevésbé vezet. Amint az npn
tranzisztor bázisfeszültsége kb. 0,6 V alá süllyed, nem folyik jelentősebb kollektoráram, a LED kialszik.
49. ábra: A pillanatvilágítás
21. Lágy villogó
Egy lágyan erősödő és csökkenő fényerővel működő LED villogó megfelelő frekvenciánál a nézőre ellazító hatást gyakorol.
A fényerő görbéje szinuszos lefutású. A kapcsolás két LED-et vezérel, ellenkező fázissal. A fény folyamatosan változik, lágy
átmenettel a vörös és zöld szín között.
50. ábra: Fázistolásos oszcillátor
A kapcsolás indításakor az elkók még ki vannak sütve. A BS170 tehát zár, és az npn tranzisztor vezet. Először tehát csak a
piros LED világít. Azután az áramkör megkísérli egy közepes áram bejátszását, de mindig túllendül, és szinuszos jelet állít
elő, amitől egyszer az egyik, máskor a másik tranzisztor vezet.
51. ábra: A lágy villogó
ZD-99 48W-osanalóg forrasztóállomás
Rendelési szám: 588415
Rendeltetésszerű használat
Az analóg forrasztóállomáson beállítható a pákahegy hőmérséklete. A szabályozható hőmérséklet következtében
az elektromos és elektronikai szakterületen előforduló összes forrasztási munkát, különféle lágyforrasztó anyagok
(ólom vagy ezüst) használatával el tudjuk végezni. A pákahegy cserélhető.
A forrasztóállomás I. védelmi osztályú (védővezetővel) készülék, és csak 220-240V/50 Hz-es védőérintkezős
(földelt) háztartási dugaszaljba lehet csatlakoztatni.
Tilos feszültség alatt lévő alkatrészek forrasztása.
Nem megengedett a készüléket kedvezőtlen környezeti feltételek mellett használni. Ezek az alábbiak:
nedvesség és túl magas páratartalom,
por, és éghető gázok, gőzök és oldószerek jelenléte,
erős rezgések.
A fentiektől eltérő alkalmazás nem megengedett, mert a készülék károsodását okozhatja, továbbá rövidzár, tűz,
áramütés stb. veszélyét is magában hordozza.
A készülék egyetlen részét se szabad megváltoztatni, vagy módosítani.
Feltétlenül tartsuk be a biztonsági előírásokat.
Biztonsági előírások
A kezelési utasítás figyelmen kívül hagyásából fakadó károkra nem vonatkozik a garancia. Az ebből eredő
következményes károkért sem vállalunk semmiféle felelősséget!
Ez a készülék megfelel a CE minősítésnek, és kielégíti az EU Irányelvek követelményeit.
Biztonsági és engedélyeztetési (CE) okokból nem megengedhető a termék önkényes átépítése és/vagy
megváltoztatása.
A forrasztóállomás kivitele I. védelmi osztályú készülék. Ügyelni kell arra, hogy a védővezető ne legyen
szakadt, és a készüléket csak védőérintkezős (földelt) háztartási dugaszaljba csatlakoztassuk.
A készülék és tartozékai nem valók gyerek kezébe.
Ne kössük azonnal a hálózatra a készüléket, amikor hideg helyről hoztuk be meleg helyiségbe. Az ilyenkor
lecsapódó pára bizonyos körülmények között tönkreteheti a készüléket. Várjunk a csatlakoztatással, amíg a
készülék felveszi a helyiség hőmérsékletét.
Sose fogjuk meg a készüléket nedves vagy vizes kézzel, mert áramütés veszélye áll fenn.
Forrasztáskor gondoskodjunk elegendő szellőzésről. A forrasztóón és a folyasztószer gőzei károsak lehetnek az
egészségünkre.
Alaposan mossunk kezet, miután ólomtartalmú forrasztó-ónnal dolgoztunk.
Az ólomtartalmú forrasztóónt ne vegyük a szájunkba, és ne együnk az ilyen munkák közben.
A hálózati kábelt óvjuk a hőtől és az éles szélektől.
Forrasztás közben viseljünk megfelelő védőruházatot és védőszemüveget.
Forrasztás közben ne nyúljunk túl a páka nyelének az érezhető fogófelületén. Égési sérülés veszélye.
Csak nem éghető felületen forrasszunk. Vigyázzunk a szomszédos anyagokra, mert a hő károsíthatja őket.
Ha feltételezhető, hogy már nem lehetséges a forrasztó-állomás biztonságos használata, mert a készülék
láthatóan sérült,
már nem működik,
hosszabb ideig kedvezőtlen körülmények között volt tárolva,
nehéz szállítási igénybevételnek volt kitéve,
akkor vonjuk ki a használatból, és gondoskodjunk arról, hogy véletlenül se lehessen használni.
Használat
Csomagoljuk ki a forrasztóállomást, és nézzük meg az egyes részeit, hogy nem sérültek-e. Sérülés esetén ne
vegyük használatba a készüléket.
Dugjuk fel a pákatartót a forrasztóállomás oldalára. Nedvesítsük meg vízzel a szivacstartóban elhelyezett
tisztítószivacsot.
Rakjuk le a pákát a tartójára.
Helyezzük el a forrasztóállomást egy stabil és nem érzékeny felületre.
Dugjuk be a hálózati dugót egy feszültség alatt lévő dugaszaljba, és kapcsoljuk be a hálózati kapcsolót
(I = be, 0 = ki). Bekapcsolt állapotban világít a hálózati kapcsoló.
Figyelem! Felfűtés közben, és a forrasztás szüneteiben rakjuk le a pákát a pákatartóra.
Ügyeljünk arra, hogy a pákahegy tisztán érintse a munkadarabot.
Kizárólag elektronikai forrasztóónt alkalmazzunk. A sav-tartalmú forrasztóón tönkreteheti a pákahegyet vagy a
munkadarabot.
A forgószabályzóval állítsuk be a pákahegy kívánt hőmérsékletét.
A hőmérsékletszabályzó alsó tartományában (sárga skálatartomány) egy kapcsolási funkciót aktivál, amely
kikapcsolja a forrasztópákát.
A skála színes tartományaihoz az alábbi hőmérséklet-értékek tartoznak.
sárga kb. 150°C
narancs kb. > 150°C ÷ 270°C
piros kb. > 270°C ÷ 480°C
Figyelem! Az ólomtartalmú forrasztóónhoz a piros tartomány alsó részét (kb. > 270°C ÷ 360°C) használjuk, míg
az ezüsttartalmúhoz a piros tartomány második részét (kb. > 320°C ÷ 420°C).
Nagyobb felületű forrasztási hely esetén szabályozzuk felfelé a hőmérsékletet, hogy a forrasztást a lehető
leggyorsabban, de a szükséges ideig végezhessük.
A munka szüneteiben csavarjuk vissza a forrasztópáka hőmérsékletét. Ezzel energiát takarítunk meg, és a páka
élettartamát is megnöveljük.
Várjunk mintegy 2-3 percig, amíg eléri a pákahegy hőmérséklete a beállított értéket. A forrasztóónnal
ellenőrizzük a hőmérsékletet, hogy rátapad-e a páka-hegyre. Ha könnyen folyóvá vált, akkor a forrasztást
elkezdhetjük.
Vonjuk be a felmelegített pákahegyet forrasztó-ónnal. Töröljük le a felesleges ónt a nedves
tisztítószivaccsal.
Melegítsük fel a forrasztási helyet, és tegyük hozzá a forrasztóónt.
Hagyjuk lehűlni a forrasztási helyet.
Minden egyes forrasztás után tisztítsuk le a pákahegyet a nedves szivaccsal.
A forrasztás befejezése után rakjuk le a pákát a tartójára, és kapcsoljuk ki a forrasztóállomást.
Ne reszeljük le a pákahegyet, mert megsérül.
Vigyázat! Sose érjünk hozzá a forró pákahegyhez. Égési sérülés veszélye!
Használat után hagyjuk lehűlni a pákát.
Ne merítsük vízbe a pákahegyet.
A munka szüneteiben rakjuk le a pákatartóra a pákát.
A pákahegy cseréje
Kapcsoljuk ki a forrasztóállomást, és hagyjuk teljesen lehűlni a forrasztópákát.
Csavarjuk ki a forrasztópáka végén lévő fém hollandi-anyát. Először vegyük le a hollandianyát, majd húzzuk ki
a pákahegyet.
Óvatosan ütögessük ki a forrasztópáka hüvelyét egy gumipárnán, hogy az esetleges piszokrészecskéket
eltávolítsuk.
Dugjunk fel egy új pákahegyet, és húzzuk meg kézerővel a hollandianyát.
Eltávolítás
Ne dobjuk a használhatatlanná vált készüléket a háztartási hulladék közé, hanem adjuk le az érvényes törvényi
szabályozásnak megfelelően az elektromos hulladékok gyűjtőhelyén.
Műszaki adatok
Üzemi feszültség 220-240V/50 Hz
Teljesítményfelvétel max. 58 W
Pákahegy-hőmérséklet 150°C ÷ 480°C, szabályozható
Méretek (sz x ma x mé) 115 x 115 x 143 (mm)
Súly kb. 700 gramm
Páka vezetékhossza 110 cm
Loading...