Page 1
SLO - NAVODILO ZA NAMESTITEV IN UPORABO Št. izd. : 190921 www.conrad.si
BUSCH EKSPERIMENTI ELECTRONIC 4000
Št. izdelka: 190921
1
Page 2
KAZALO
Pred začetkom eksperimentiranja nujno upoštevajte!...................................................................4
Mi pričnemo! ......................................................................................................................................4
Mi naredimo tokokrog.......................................................................................................................5
Zakaj LED sveti? ...............................................................................................................................5
Načrt izgradnje in vezalni načrt .......................................................................................................5
Upor je obrnjen na glavo................................................................................................................... 8
Svetilna dioda bo obrnjena ...............................................................................................................9
Svetilna dioda in upor bosta zamenjana........................................................................................11
Veliki in majhni upori......................................................................................................................12
Kaj točno je tok? ..............................................................................................................................13
V žici se premikajo majhni elektroni .............................................................................................15
Kako nastane napetost?................................................................................................................... 15
Fizikalna in tehnična smer toka......................................................................................................16
Lahko tok teče tudi v vodi? .............................................................................................................17
Upor...................................................................................................................................................18
Svetilna dioda bo zatemnjena .........................................................................................................18
Ohmov zakon....................................................................................................................................19
Sedaj bo elektronsko: tranzistor.....................................................................................................21
Tranzistorski tester..........................................................................................................................24
Tranzistor kot regulator napetosti in ojačevalnik toka................................................................25
Kako lahko s pritiskom na tipko prekinemo tokokrog ................................................................26
Protivlomna alarmna naprava........................................................................................................28
Kontakt vrat ..................................................................................................................................... 28
Dvotranzistorska tipka ....................................................................................................................29
Optična naprava za opozorilo na dež.............................................................................................31
Indikator ravni vode........................................................................................................................32
Blum-o-mat.......................................................................................................................................32
Senzorska tipka kot stikalo izklopa................................................................................................33
Prevodnik – neprevodnik – polprevodnik .....................................................................................35
Javljalnik vloma...............................................................................................................................35
Alarmna naprava z »lovilno potjo«................................................................................................38
Elektronsko pomnilniško vezje: bistabilna stopnja preklopa......................................................40
Sproženje...........................................................................................................................................42
Osnovna vezja tranzistorja .............................................................................................................44
Samodejno počasno preklapljanje svetlo-temno...........................................................................48
Kaj povzroča kondenzator?............................................................................................................50
Polnjenje in praznjenje kondenzatorjev........................................................................................52
»Notranje življenje« kondenzatorja...............................................................................................54
»Zakasnjena« senzorska tipka........................................................................................................55
Svetlobni avtomat za stopnišča.......................................................................................................57
Ura za kviz (časomer) ......................................................................................................................58
Tester baterij ....................................................................................................................................59
Samodejno časovno stikalo..............................................................................................................61
Vezje zakasnitve (zakasnjen vklop)................................................................................................63
Utripa – nestabilna stopnja preklopa............................................................................................. 65
Alarmna naprava z vezjem utripanja (utripajočimi lučmi).........................................................68
Vezje utripajočih luči z nastavljivo frekvenco utripanja .............................................................69
Elektronski zatemnilnik ..................................................................................................................71
Vezje utripajočih luči z brezstopenjsko nastavljivo frekvenco utripanja ..................................73
Daljinsko upravljan elektronski rele.............................................................................................. 74
2
Page 3
Javljalnik požara – opozorilo na poledico .....................................................................................76
Zaporedna vezava – vzporedna vezava..........................................................................................79
Vezja iz računalniške in digitalne tehnike.....................................................................................81
Kaj je digitalno?...............................................................................................................................82
Razsmernik.......................................................................................................................................84
Kaj se zgodi, ko bosta dva razsmernika zaporedno vezana?.......................................................85
IN povezava ......................................................................................................................................86
Kaj je IC?..........................................................................................................................................87
ALI povezava....................................................................................................................................88
NE-IN povezava ...............................................................................................................................89
NE-ALI povezava.............................................................................................................................90
Pomnilniško vezje – računalniški pomnilnik.................................................................................91
3
Page 4
Pred začetkom eksperimentiranja nujno upoštevajte!
Eksperimentirajte samo s predvideno 9V baterijo ali BUSCH napajalnikom 2059. V nobenem
primeru ne vzpostavite priklopov z vtičnico! To bi bilo življenjsko nevarno!
Nekateri gradbeni deli, kot so tranzistorji, diode, elektrolitski kondenzatorji, itd. so lahko pri
napačni izgradnji vezja uničeni. Zaradi tega je potrebno »občutljive dele« namestiti na rdeče
elemente. Pri eksperimentiranju z rdečimi elementi izgradnje pred priključitvijo baterije točno
preverite. Upoštevati morate tudi znak (+) in (-).
Na preizkusni plošči nataknjenih elementov nikoli ne potegnite ven za električne elemente – vedno
primite plastično telo oziroma uporabite »pripomoček za dvigovanje elementov«.
Vezalne načrte vestno izdelajte in navodila upoštevajte. Če nimate znanj, potem ne izvajajte lastnih
eksperimentov. Vedno uporabljajte najbolj kratke možne žice. Dolžine žic so označene z različnimi
barvami. Baterija bo načeloma priključena kot zadnji element. Vzpostavljene povezave obkljukajte
na slikah, da ugotovite eventualne manjkajoče žice.
Za razumevanje funkcij elektronskih delov se priporoča, da poskuse izvedete v zaporedju
navedenem v navodilih. Kdor pa želi na začetku več eksperimentirati in manj brati, lahko vezja
naredi tudi brez znanja, če bo načrte izgradnje točno upošteval.
Vsi elektronski elementi imajo v embalaži njihovo posebno mesto hranjenja. Če boste elemente po
eksperimentih zložili nazaj v embalažo, je za nadaljnja vezja zagotovljena hitra najdba. Za
preprečitev napak pri vezavi, točno upoštevajte razlike oznak. Primer: 100Ω upor je nekaj
popolnoma drugega kot upor označen z 100KΩ.
Nenavadna elektrika
Čeprav elektrika ni vidna in je ne zaznamo z našimi čutili, nas učinki elektrike spremljajo dnevno in
skoraj povsod. Ljudje lahko uporabijo elektriko, ko poznajo zakone, katerim sledi elektrika.
BUSCH eksperimentni sistemi prikazujejo in razlagajo te zakone s številnimi poskusi. Z znanjem,
kako elektrika reagira na določene vzroke, jo lahko zlahka obvladujete. Zaradi tega morate
upoštevati pogoje, pod katerimi naredi elektrika točno tisto, kar je bilo pripravljeno za
eksperimente.
Če bo potrebna elektrika (torej tok) odvzeta bateriji, ni nevarna. Vendar pa nikoli ne smejo biti
vzpostavljene povezave narejenih vezij z vtičnico.
Ali lahko elektriko občutimo?
Baterija ima dve priključni točki (imenovani tudi kot priključna pola). Pri dotiku obeh polov ne
boste ničesar občutili. Če pa se boste obeh točk dotaknili z jezikom, lahko sedaj občutite tekoč, zelo
majhen tok. Z nizko napetostjo baterije nastane na konici jezika ščemeč občutek.
Mi pričnemo!
4
Page 5
Za sledeče eksperimente potrebujemo električni tok kot energijo. Vendar pa elektronska vezja ne
delujejo z vsakim poljubnim tokom. Vi potrebujete enosmerni tok točno določene veličine. Potrebni
enosmerni tok da 9V baterija. Baterija bo vstavljena v držalo elementa. S pritiskom priključne
sponke na baterijo, bo vzpostavljen kontakt k priključkom (+) in (-) na elementu (glejte sliko 1).
Če boste pogosto in dolgo eksperimentirali je priporočljivo, da nabavite BUSCH napajalnik 2059.
Napajalnik pretvori (nevaren) 220V izmenični tok iz vtičnice v nenevaren 9V tok za eksperimente.
Mi naredimo tokokrog
Elemente ustrezno s sliko 1 nataknite na predvidena mesta preizkusne plošče. Pri sistemov
eksperimentov bo kot preizkusna plošča uporabljen karton z ustreznimi štancami (v embalaži). Pri
večjih BUSCH eksperimentalnih sistemih je na voljo posebna plastična preizkusna plošča. Za
vzpostavitev povezav je potrebno uporabiti izolirane žice različnih dolžin (vsaka dolžina ima drugo
barvo). Gole konce žic vtaknite v ustrezne priključke elementov in bodo trdno držane z natisnjenim
plastičnim vtičem. Vedno uporabite najkrajšo možno žico.
Slika 1
Ko so vse povezave pravilno izvedene in je baterija
priključena na elementu, bo pri pritisku na tipko svetilna
dioda zasvetila rdeče. Ko boste spustili tipko, se bo svetilna
dioda ugasnila. S tem vezjem je dan zelo preprost tokokrog,
kot je poznan pri vsaki žepni svetilki. Vendar pa je ta primer
idealno primeren za razlago postopkov v elektronskem
tokokrogu.
Če bo med seboj povezanih več elektronskih elementov,
nastane elektronsko vezje. Da takšno vezje deluje, mora teči
tok. Tok pride z baterije in teče skozi povezovalne žice preko
priključenih elementov nazaj k bateriji.
Dokler ne boste pritisnili na tipko, logično tok ne more teči,
ker je povezava prekinjena. Pri pritisnjeni tipki teče tok z
baterije preko tipke k svetilni diodi in preko upora nazaj k
bateriji. Tok teče v krogu in pravimo, da je tokokrog zaprt.
Zakaj LED sveti?
Svetilna dioda (LED – angleško Light Emmiting Diode) bo zaradi toka električnega toka pričela
svetiti. Vendar v vezju prisoten upor pusti teči samo zelo majhen tok. Brez upora bi bil tok prevelik
– LED bi bila zaradi prevelikega toka uničena.
Svetilne diode sodijo k modernim elektronskim elementom. Te so iznašli kasneje kot že znane
žarnice. V primerjavi z običajnimi žarnici potrebujejo LED zelo malo toka. To je zanimivo
predvsem pri obratovanju z baterijami, ker logično baterija zdrži dlje časa. Svetilne diode nimajo
žarilnih nitk. Te bodo zasvetile zaradi posebnih fizikalnih značilnosti. S tem je za svetilne diode
podana skoraj neomejena življenjska doba.
Zapomnite si: Tok teče samo v zaprtem tokokrogu! LED nikoli ne uporabite brez upora!
Načrt izgradnje in vezalni načrt
5
Page 6
Prvo preprosto vezje je bilo prikazano na sliki 1. Zahtevna vezja, ki so podana pri sledečih
eksperimentih, bi bila na ta način nepregledna. Zaradi tega so uporabljeni tako imenovani vezalni
načrti, na katerih so posamezni elementi označeni z internacionalno znanimi znaki vezave.
Baterija LED Tipka Upor
Slika 2
6
Page 7
Slika 3
Dodatno poleg vezalnih načrtov bo pri sledečih eksperimentih prikazan načrt izgradnje (slika 2). Ta
poleg simbolov vezave prikazuje tudi pravilno razporeditev elektronskih gradbenih delov. Vezalni
načrt (slika 3) prikazuje povezovalne linije za žice in simbole elementov.
Pri zahtevnejših vezjih se ne da izogniti temu, da se žice ne bodo križale. Ko so te, kot je označeno
na sliki 4 (leva stran), ni električne povezave. Če bo pri prekrižanih žicah dana električna točka, bo
to označeno z debelo piko (slika 4 desno).
Slika 4
Slika 6
7
Page 8
Upor je obrnjen na glavo
Poskus bo narejen ustrezno s sliko 5. Pri pritisku na tipko zasveti LED. Primerjava z poskusno
izdelavo prejšnjega eksperimenta po načrtu izgradnje 2 prikazuje, da je bil upor obrnjen za 180o. Za
električni tok se s tem ni nič spremenilo – tok teče tako kot prejšnjem poskusu skozi tokokrog in
povzroči svetenje LED.
Slika 5
8
Page 9
Svetilna dioda bo obrnjena
Poskus bo spremenjen ustrezno s sliko 7. Če boste sedaj pritisnili na tipko, bo LED ostala temna!
Čeprav ste pritisnili na tipko, tokokrog načeloma ni zaprt? Primerjava s prejšnjim poskusom
prikazuje, da je bila sedaj svetilna dioda obrnjena za 180o. S tem eksperimentom bo razložena
načelna lastnost svetilne diode: LED pusti teči tok samo v smeri puščice. Če bo LED vgrajena v
vezje glede na napačno polarnost, blokira tokokrog in ne sveti. Mi rečemo, da je LED vezana v
zaporni smeri.
Slika 7
Ker imata oba priključka LED očitno različne funkcije, bosta ta tudi različno označena. Priključek k
prečni črti bo imenovan katoda, priključek k puščici bo anoda. Ta opisa sta odvzeta s prejšnje cevne
tehnike.
Anoda Katoda
9
Page 10
Medtem, ko je pri svetlobni diodi in pri bateriji potrebno upoštevati polarnost, lahko upor uporabite
glede na poljubno polarnost. Upori in vsi drugi nameščeni beli elementi so tako imenovani
»bipolarni elementi«, t.j. pri priključitvi ni potrebno paziti na polarnost. Pri na rdečih delih
nameščenih elementih je nujno potrebna priključitev glede na pravilno polarnost!
Slika 8
Slika 10
10
Page 11
Svetilna dioda in upor bosta zamenjana
Pri obratovanju poskusa po sliki 9, LED normalno sveti. Pri primerjavi poskusne izgradnje z prvim
tokokrogom (slika 2) ugotovimo, da sta svetilna dioda in upor med seboj zamenjana. Za tok ne igra
vloge, v katerem zaporedju mora teči skozi različne elemente.
Zamenjate lahko tudi baterijo s tipko ali tipko z uporom brez, da bi se kaj spremenilo (LED sveti pri
pritisku na tipko).
Slika 9
11
Page 12
Veliki in majhni upori
Proti toku namestimo večji upor
V poskusu po načrtu izgradnje 11 bo do sedaj uporabljen upor zamenjan z uporom z oznako 1KΩ.
Znak Ω je uporabljen za Ohm, z katerim je označena veličina upora. Vrednost je na uporu prikaza z
barvnimi obročki.
Upori so internacionalno označeni z R (angleško: Resistor). Vrednost upora bo navedena na
vezalnem načrtu ali poleg simbola upora. Na vezalnih načrtih brez oznake vrednosti bodo upori
oštevilčeni (npr. R1, R2, itd.) in vrednosti bodo navedene v tabeli.
Slika 11
Pomembno je, da v vezju predvidene vrednosti uporov točno upoštevate in da npr. 470Ω ne
zamenjate z 470KΩ (K = kilo in pomeni 1000, 470KΩ = 470.000Ω).
Nazaj k pripravljeni izgradnji vezja: Če bo s pritiskom na tipko tokokrog zaprt, LED sveti. V
primerjavi s prejšnjimi poskusi razlika v svetilnosti skoraj ni opazna.
12
Page 13
Namesto 1KΩ upora bo sedaj v vezje vgrajen 2,2KΩ upor. Pri ponovnem pritisku na tipko sveti
LED manj kot pri predhodnih poskusih. Večja vrednost upora pusti teči samo še zelo nizek tok. S
svetilno diodo proizvedena svetloba bo manjša (svetilnost se zmanjša).
Sedaj bo v vezje namesto 2,2KΩ upora vgrajen 10KΩ upor. Pri pritisku na tipko lahko ugotovite
močen padec svetilnosti. Če bo 10KΩ upor zamenjan z 47KΩ uporom je svetenje LED še komaj
vidno. Pri uporabi 100KΩ upora, pri normalni dnevni svetlobi svetenje ni več vidno. V popolnoma
zatemnjenem prostoru pa lahko še vedno prepoznate šibko svetenje svetilne diode.
Na tem mestu še enkrat pazite na to, da lahko svetilna dioda obratuje samo v povezavi z uporom.
Brez upora bi LED zaradi zelo velikega toka svetila tako močno, da bi se zaradi notranjega segretja
samodejna uničila. To uničenje je izvedeno tako hitro, da je vidna samo kratek blisk. Zaradi tega,
tega poskusa ne izvedite v praksi!
Zapomnite si: Upor v tokokrogu ovira tok. Tem večja kot je vrednost upora, tem manjši bo
tok!
Kaj točno je tok?
Za razumevanje sledečih vezij je pomembno, da boste sledeče izvedbe prebrali in razumeli.
Pri uvodnih eksperimentih je bilo govora o »tekočem toku« in »tokokrogu«. Ker električnega toka
(elektrike) ne moremo videti, so prikazane različne povezave za boljše razumevanje z znanim in
vidnim elementom vodo.
Podobno kot teče voda po ceveh, teče tudi električni tok po povezovalnih kablih. Tem bolj kot so
cevi debele, tem več vode lahko teče. Isto velja tudi za električni tok. Voda v vodovodni napeljavi
pa teče samo takrat, ko bo premaknjena s pritiskom (npr. črpalko).
Slika 13
Medtem, ko voda ne potrebuje nujno kroženja vode, temveč lahko tudi steče, je za tekoč tok
potreben »tokokrog«. Zaradi tega primerjajte razmere v električnem tokokrogu z »zaprtim
kroženjem vode« (glejte sliko 13).
13
Page 14
V steklenem cilindru je prisoten premični bat. Bat razdeli cilinder v zgornji in spodnji prekat. Oba
prekata sta vključno z cevjo napolnjena z vodo. Za povzročitev kroženja vode, je potreben pritisk. S
težo bo bat premaknjen navzdol, z čimer nastane preko cevi kroženje vode od spodnjega k zgornjem
prekatu bata.
Kar povzroči teža steklenega cilindra pri kroženju vode, povzroči baterija v električnem tokokrogu.
Vodni tlak je primerljiv z električno napetostjo. Napetost bo merjena v voltih (V). Napetost bo
proizvedena ali z baterijo ali z generatorji v elektrarni. Da električna napetost povzroči električni
tok, mora biti tokokrog zaprt. Veličina tekočega toka bo merjena v amperih (A).
Če bi oba z (+) in (-) označena priključna pola 9V baterije med seboj povezali z žico (tokokrog bo
zaprt), povzroči napetost električen pretok toka. Vendar pa bi med obema poloma baterije tekel tako
velik tok, ki bi baterijo hitro izpraznil. Zaradi tega, tega poskusa v nobenem primeru ne izvedite!
Slika 14
Še enkrat h kroženju vode. Če bi cev stisnili z kleščami, bi kljub vodnem tlaku prišlo do ustavitve.
Podobno deluje tipka v električnem vezju. Pri pritisnjeni tipki (zaprt tokokrog) sta oba priključna
pola 9V baterije med seboj povezana, z čimer je možen tok električnega toka. Pri odprti
(nepritisnjeni) tipki je tokokrog prekinjen.
Na sliki 14 je bila v cev vstavljena zožitev. Sedaj je razumljivo, da bo pri kroženju vode (pri istem
pritisku) teklo manj vode. Ta zožitev je primerljiva z uporom v tokokrogu, kateri skrbi za to, da teče
manjša količina toka.
Zelo dolga cev močno zavira vodni tok. Potreben bo večji pritisk, da bo teklo zadosti vode.
Podobno se obnaša zelo dolg kabel pri električnem tokokrogu.
Približno 10 km dolg kabel (s presekom kot so žice našega izdelka) ovirajo tok v približno istem
načinu kot 1KΩ upor. Če bo npr. pri prijatelju na oddaljenosti 5 km instalirana LED (z kablom v
obeh smereh) nastane med plus in minus polom baterije 10 km dolg tokokrog. S pritiskom na tipko
lahko prijatelju s pomočjo Morsejeve abecede nekaj sporočimo. Pri oddaljenosti 500 km (to poda
naprej in nazaj dolžino kabla 1000 km), bi instalirana LED še komaj svetila. Ta dolg kabel ima isti
učinek kot 100KΩ upor. Sedaj bo naš problem primer za elektroniko.
Zapomnite si: Napetost bo merjena v voltih (V). Jakost toka merimo v amperih (A). Kabli
imajo isti učinek kot upori!
14
Page 15
V žici se premikajo majhni elektroni
Kroženje vode v ceveh je znano. Kaj pa teče v električnem kablu? Lahko z bakreno žico kaj
premaknemo?
Če bi bakreno žico zelo močno povečali bi lahko ugotovili, da dozdevno trdna žica ni tako stabilna,
kot bi lahko domnevali. Ta je sestavljena iz milijon najmanjših delcev: iz majhnih atomov (glejte
sliko 15). Če bi lahko te atome prav tako močno povečano opazovali, bi ugotovili, da je atom
sestavljen iz jedra (atomsko jedro) in veliko okoli njega migajočih majhnih delcev. Ti majhni delci
se imenujejo elektroni. Ti krožijo okoli atomskega jedra, podobno kot luna (ali sateliti) okoli
Zemlje. Elektroni so tisti, ki se bodo v bakreni žici pri prisotni napetosti premikali.
K vsakem atomskem jedru sodi določeno število elektronov. Tudi na vsakem mestu bakrene žice je
prisotna določena količina elektronov. V eni žici se lahko premika naprej samo toliko elektronov,
kot jih istočasno na drugem mestu na novo pride. Pri primerjavi kroženja vode z električnim
tokokrogom je potrebno upoštevati, da lahko voda na koncu cevi steče ven, medtem ko elektroni
pod normalnimi pogoji ne morejo steči ven.
Slika 15
Kako nastane napetost?
Elektroni so negativno nabiti delci. V bateriji bo (z elektro-kemičnimi postopki) na enem
priključnem polu nastal presežek elektronov, na drugem priključnem polu pa pomanjkanje
elektronov. Logično je, da je priključni pol s presežkom elektronom negativ v primerjavi s
priključnim polom s pomanjkanjem elektronov. Elektroni imajo potrebo, da se izravnajo tako, da je
na obeh priključnih polih točno enaka količina elektronov. Če bosta oba pola baterije povezana z
kablom, se lahko elektroniko preko tega kabla porazdelijo. Tok teče. Ta postopek deluje tako dolgo,
dokler presežek in pomanjkanje elektronov ni izenačeno. Z nato manjkajočo »napetostjo« ni več
možno nadaljnje premikanje elektronov. Pravimo: »baterija je prazna«.
15
Page 16
Fizikalna in tehnična smer toka
Priključna točka baterije s presežkom elektronov je imenovana minus pol. Druga priključna točka s
pomanjkanjem elektronov je imenovana plus pol. Če bosta oba priključna pola povezana, potem bo
izvedena opisana porazdelitev elektronov. Na eni strani bodo odvečni elektroni potisnjeni v kabel in
na drugi strani bo ista količina elektronov potegnjena ven.
V preteklih letih so izhajali iz tega, da tok teče od plusa k minusu. Ta smer toka električnega toka je
označena kot »tehnična smer toka«. Šele kasneje je bilo ugotovljeno, da elektroni dejansko tečejo
od minusa k plusu. Dejanski tok električnega toka (od minusa k plusu) je označen kot »fizikalna
smer toka« (glejte sliko 16).
Slika 16
Zapomnite si: Elektroni imajo potrebo, da se porazdelijo. Tehnična smer toka s plusa proti
minusu je bila določena ob času, ob katerem še ničesar niso vedeli o elektronih. Fizikalna
smer toka ustreza dejanski smeri toka od minusa k plusu. Tok, ki vedno teče v isti smeri
imenujemo enosmerni tok.
16
Page 17
Lahko tok teče tudi v vodi?
Sledeč eksperiment prikazuje, da je lahko tudi voda dober prevodnik. Potrebovali boste baterijo,
470Ω upor, svetilno diodo in kozarec vode. Vezje naredite ustrezno s sliko 17. Ko boste priključne
žice baterije in LED z golimi konci potopili v vodo, se voda obnaša tako kot velik upor, t.j. da teče
samo majhen tok, ki ne zadostujte za svetenje LED.
Po umešanju ene čajne žlice soli (vodo dobro premašajte), potopite spet gole konce žic. LED šibko
sveti. Tem manjša kot bo oddaljenost med obema koncema žic, tem bolj svetlo sveti LED.
Slika 17
Slano vodo izlijte iz kozarca, v kozarec nalijte svežo vodo in vmešajte sladkor. Če boste sedaj
potopili oba konca žic v vodo boste ugotovili, da LED ne bo zasvetila. Voda je lahko torej prevodna
samo z določenimi vmešanimi snovmi.
V normalni vodovodni vodi so veliko majhne količine soli, mineralov, itd. Voda je lahko pri večjih
napetostih (npr. 220V omrežna napetost) zelo nevarna. Zaradi tega morajo biti luči in vtičnice v
mokrih prostorih (kopalnica, kuhinja, itd.) zaščitene pred vplivi vlage. Tudi običajno slabo prevodni
materiali, kot je les, blago in celo izolacije so lahko z vlago nekontrolirano prevodni.
17
Page 18
Slika 18
Zapomnite si: Tem bolj, kot je voda onesnažena, tem bolj je prevodna (npr. s soljo). Voda
moti kontroliran tok električnega toka. Pri večjih napetosti je lahko vlaga življenjsko
nevarna!
Upor
Vsak električni vodnik predstavlja električni upor. To velja tudi za kable, predvsem, če so zelo
dolgi. Tudi slana voda iz prejšnjega poskusa je električni upor.
Znotraj elektronskih vezij so potrebni upori s točno določeno vrednostjo upornosti. Za to bo
uporabljen element upor: Z dvema priključnima žicama opremljena izolirana cevčica, na kateri je
nameščenih manj ali več prevodnih plasti. V našem paketu razpoložljivi upori so iz keramike
oziroma porcelana, ki so opremljeni z ogljikovo plastjo (ali z zelo tanko plastjo kovine) in so pokriti
s slojem laka. Debelina in sestava ogljikove plasti odloča o vrednosti upora. Vrednost upornosti bo
navedena v Ohm (Ω), Kilo-Ohn (KΩ) ali Mega-Ohm (MΩ).
Svetilna dioda bo zatemnjena
Tako imenovan zatemnilniki za brezstopenjsko nastavitev svetilnosti luči v prostorih so na splošno
znani. Uravnavanje svetilnosti za našo LED bo doseženo z sledečim eksperimentom. Za to
potrebujemo »spremenljiv upor«, ki ga sami naredimo: Na list papirja narišite s svinčnikom
približno 5 cm široko in 5 cm dolgo, po možnosti debelo površino. Na drug konec slike pritrdite
prost konec žice prejšnjega poskusa (po sliki 17) s pisarniško sponko. Z drugim koncem žice se v
različnih razmikih približajte pritrjenega konca žice. Tem bolj kot sta oba konca žic skupaj, tem bolj
svetlo sveti LED. Pri večji oddaljenosti se bo svetilnost LED zmanjšala, kar pomeni, da bo tok
električnega toka manjši. Svinčnik simulira spremenljiv upor.
18
Page 19
Ohmov zakon
Pred izvedbo naslednjih poskusov je potrebno še malo teorije. Za utrditev dosedanjih spoznanj,
bodo še enkrat pojmi tok, napetost in upornost bolj izčrpno obravnavani.
Tok bo povzročen z napetostjo. Veliko toka je odvisna od upornosti, ki mora teči skozi tok.
S tokom bo označen tok elektronov. Tok lahko teče samo v zaprtem tokokrogu.
V nasprotju z tekočim tokom nastane »mirujoča napetost«. Napetost ne teče, temveč poda, kako
velik je presežek elektronov na eni strani oziroma kakšno je pomanjkanje elektronov na drugi
strani.
Tem večji kot je presežek elektronov (oziroma pomanjkanje elektronov), tem večja je napetost in
tem večje je prizadevanje elektronov, da izravnajo to razliko v napetosti. Napetost je torej načeloma
med dvema točkama vezja.
Obe električni veličini tok (znak formule I) in napetost (znak formule (U) sta odvisni druga od
druge. Skozi upor (R) teče pri enakomerni napetosti enakomeren tok določene jakosti (glejte sliko
19). Ko bo napetost povečana, se poveča tudi tok, ki teče skozi upor. Ko bo napetost manjša, bo
tudi tekoč tok manjši. Če bo pri enakomerni napetosti povečana vrednost upornosti, bo tekoči tok
manjši. Če bo upornost zmanjšana, potem teče več toka. Pomembno je spoznanje, da so tri veličine
napetost (U), tok (I) in upor (R) tesno medsebojno odvisne. Če bo ena izmed teh veličin
spremenjena, se samodejno spremeni tudi druga veličina. To medsebojno odvisnost je leta 1826
prepoznal nemški fizik Georg Simon Ohm in jo je označil kot »Ohmov zakon«.
Slika 19
Veličina Znak formule Enota Kratica
Tok I Amper A
Napetost U Voltr V
Upornost R Ohm Ω
19
Page 20
Ko sta dve veličini znani, lahko z formulo (glejte sliko 19) izračunate tretjo neznano veličino.
Ta zakonitost je lahko npr. uporabljena za izračun, kako velik mora biti predupor za svetilno diodo,
da LED ne bo uničena. Obratovalna napetost LED znaša približno 1,4V. Z napetostjo več kot 2V je
LED lahko uničena. Tok svetilnih diod naj ne bi prekoračil 20mA (0,02A).
Slika 20
V tokokrogu slike 20 je prisotna skupna napetost 9V. Ker ima LED obratovalno napetost 1,4V,
mora biti preostalih 7,6V (9V minut 1,4V = 7,6V) na uporu. Če izhajamo iz tega, da se napetost
dejansko razdeli na ta način, potem lahko skozi 470Ω upor tekoč tok izračunamo s formulo s slike
19:
I = U : R = 7,6V : 470Ω = 0,016A ali 16mA
Ker mora skozi 470Ω upor tekoč tok teči tudi skozi LED, je sedaj znan tok električnega toka skozi
LED (16mA). Pravkar smo izvedeli, da lahko tekoč tok skozi LED znaša maksimalno 20mA.
Posledično lahko vrednost upornosti nekoliko zmanjšamo, da tok z 16mA povečamo na 20mA. Z
Ohmovim zakonom lahko izračunamo tudi idealno vrednost upornosti:
RI = U : I = 7,6V : 0,02A (20mA) = 380Ω
Največjo možno svetilnost LED, brez da bi ta bila uničena, bi dosegli tako, da kot predupor
uporabimo 380Ω upor. Upora z manjšo vrednostjo v nobenem primeru ne smete uporabiti. Za doseg
določene varnosti, je v našem eksperimentnem sistemu uporabljen 470Ω upor.
Zapomnite si: Vse povezave elektrotehnike in elektronike temeljijo na Ohmovem zakonu. Iz
tega bodo narejene sledeče formule:
I = U : R
R = U : I
U = R x I
20
Page 21
Sedaj bo elektronsko: tranzistor
Tranzistor šteje k najbolj zanimivim elementom elektronike. Dejansko je tranzistor elektronsko
stikalo ali bolje povedano majhna elektronska krmilna naprava, ki deluje z zelo nizkimi napetostmi.
Tranzistor je nameščen na rdečem delu z elementi. Rdeča signalizira: »previdno – občutljiv element
– nujno pazite na pravilno priključitev«.
Pri sledečih vezjih morate nujno paziti na to, da plus (+) in minus (-) priključki ne bodo zamenjani.
Trije priključki tranzistorja so označeni z B (osnova), C (zbiralnik) in E (oddajnik). Trije priključki
v nobenem primeru ne smejo biti zamenjani. Načrte izgradnje točno upoštevajte, da preprečite
poškodbe tranzistorja.
Pomembno: Pri izgradnji vezja (in pri spremembah) bo baterija načeloma priključena kot zadnji
element, da bo preprečeno nenamerno uničenje elementov. Pred priključitvijo baterije preverite, če
vse priključne žice ustrezajo načrtu izgradnje. Po končani izvedbi eksperimenta prekinite
priključitev baterije (povezovalna žica z baterije k naslednjem elementu), da preprečite nepotrebno
porabo toka.
Prvi poskus tranzistorja bo narejen ustrezno s sliko 21. Po priključitvi baterije mora pri pritisku na
tipko LED zasvetiti – če to ni primer, baterijo takoj odklopite in poiščite napako: Je bil element
zamenjan? Preverite povezovalne žice, v priključke lahko vtaknite samo gole konce žic. Če bo
barvna izolacija zraven vtaknjena, potem manjka potreben kontakt in poskus ne more neoporečno
delovati!
Slika 21
21
Page 22
Kakšen je namen tega eksperimenta? V prejšnjih poskusih smo povzročili svetenje LED z bistveno
bolj preprostimi vezji! S sledečo zamenjavo uporov funkcije tranzistorjev zlahka razumljive. 1KΩ
upor (nad tipko) bo zamenjan z 10KΩ uporom. Ko boste sedaj pritisnili na tipko, bo LED
nespremenjeno svetila. Tudi ko bo 10KΩ upor zamenjan s 100KΩ uporom, pri pritisku na tipko
LED zasveti.
Spomnimo se na prejšnje poskuse in razlage. Mi vemo, da 10KΩ upor ustreza 100 km dolgem
kablu oziroma 100KΩ upor 1000 km dolgem kablu. Namesto upora lahko med vezje in tipko damo
1000 km kabla in pri pritisku na tipko bi LED še vedno svetila. Mi prepoznano, da tranzistor zazna
tudi najmanjše toke, z katerimi bodo aktivirane funkcije preklopa tranzistorja.
Slika 22 prikazuje pregleden vezalni načrt narejenega eksperimenta. Prepoznavna sta dva
tokokroga. Tokokrog je podan od baterije, preko 1KΩ upora, (odprte) tipke in od tranzistorja nazaj
k bateriji. V drem tokokrogu je svetilna dioda preko 470Ω upora in tranzistorja prav tako povezana
z baterijo. Dejansko bi morala svetilna dioda (tudi brez pritiska na tipko) svetiti?
Slika 22
Svetilna dioda ne sveti, ker tranzistor (kot elektronsko stikalo) ker preko njegovih priključkov C in
E blokira tok k bateriji. Tranzistor deluje šele takrat, ko skozi njegovo osnovo (B) teče minimalen
krmilni tok.
Slika 23 prikazuje stanje preklopa pri zaprti tipki. Sedaj teče preko 1KΩ upora (ali zamenjanega
10KΩ oziroma 100KΩ upora) lasten osnovni tok. Tranzistor »preklopi skozi«. Tokokrog svetilne
diode bo vklopljen preko poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja – LED sveti.
Slika 23
22
Page 23
Slika 24 prikazuje, kako je lahko naše vezje razdeljeno v dve postaji in kako je lahko z več 100 km
dolgimi kabli medsebojno povezan. S tem bi bilo možno tudi posredovanje Morsejevih znakov s
postaje 1 (tipka) k postaji 2 (elektronsko vezje, sestavljeno iz baterije, LED in tranzistorja). Tipka
da na osnovo tranzistorja potreben minimalen »krmilni tok«, z katerim bo upravljan »obremenitveni
tok« za LED.
Pozor: Primer slike 24 lahko brez upora obratuje samo takrat, ko je dejansko prisotnih več 100 km
kabla (kot upor), ker bo tranzistor pri polni 9V napetosti na osnovi uničen.
Kaj se zgodi, ko upor na osnovi tranzistorja še bolj povečamo?
Ker je 100KΩ upor največji upor v našem eksperimentalnem paketu, moramo poiskati drug »upor«,
ki je večji – za to je zelo dobro primeren naš prst. Poskus bo spet narejen po sliki 21 z 1KΩ in
baterija priključena. Obe žici, ki vodita k tipki, bosta odstranjeni s tipke in premoščeni z našimi
prsti (proste konce žic držite med palcem in kazalcem ene roke tako, da se ne dotikajo). LED bo
sedaj temno svetila – eventualno prste malo navlažite. Glede na to, koliko so konci žic med seboj
oddaljeni, bo LED svetila svetleje ali temneje.
Slika 24
23
Page 24
Ta poskus prikazuje nadaljnjo posebnost tranzistorja: Tranzistor ne deluje samo kot stikalo
(odpiranje ali zapiranje tokokroga), temveč »krmili« z različno velikim krmilnim tokom (osnovni
tok) ustrezno manjši ali močnejši obremenitveni tok preko poti oddajnika-zbiralnika.
Obremenitveni tok preko zbiralnika-oddajnika je 100 do 1000-krat močnejši kot krmilni tok, kateri
teče preko osnove in oddajnika. Slika 25 prikazuje krmilne funkcije tranzistorja.
Zapomnite si: Z majhnim osnovnim tokom krmili tranzistor velikokrat večji tok zbiralnika.
Previsoka napetost osnove uniči tranzistor.
Slika 25
1. Ni napetosti osnove: tranzistor blokira.
2. Nizka napetost osnove: Tranzistor deloma odpre pot C-E.
3. Zadostna napetost osnove: C-E pot je popolnoma odprta.
Pri previsoki napetosti osnov¨tranzistor pregori.
Tranzistorski tester
Izgradnja vezja ustrezno s sliko 21 je lahko uporabljena tudi kot preprost tranzistorski tester. Če
bodo kasneje pri sledečih eksperimentih obstajale nejasnosti o tem, če je za eventualno ne delovanje
kriv tranzistor, lahko s tem vezjem izvedete preveritev delovanja.
24
Page 25
Tranzistor kot regulator napetosti in ojačevalnik toka
Pod osnove-oddajnika tranzistorja načeloma predstavlja elektronski regulator napetosti, kateri se
vedno nastavi tako, da med osnovo in oddajnikom nastane približno 0,7V napetost (glede na vrsto
izgradnje tranzistorja). Za funkcijo reguliranja bo uporabljeno načelo »delilnika napetosti«.
Opazujte npr. sliko 26: Upor R ima določeno veličino. Tudi pot osnove-oddajnika predstavlja upor,
kateri se samodejno nastavi tako, da med osnovo in oddajnikom vedno ostane 0,7V. Na uporu R
mora torej biti prisotnih preostalih 8,3V. Z znanim Ohmovim zakonom je lahko tok, ki teče skozi
tranzistor od baze do oddajnika, zlahka izračunan: Predpostavljeno, da upornost na osnovi
tranzistorja znaša 100KΩ, napetost na uporu znaša 8,3V (9V napetost baterije minus 0,7V med
osnovo in oddajnikom tranzistorja), se poda sledeč izračun:
I = U : R = 8,3V : 100.000Ω (100KΩ) = 0,000083A = 0,083mA.
Tok električnega toka skozi upor in pot osnove-oddajnika tranzistorja znaša 0,083mA. Mi vemo, da
je lahko preko poti zbiralnika-oddajnika tekoč obremenitveni tok približno 100 do 1000-krat večji
kot krmilni tok, ki teče preko osnove in oddajnika. Naš uporabljen tranzistor ima »ojačanje toka«
približno 500, t.j., da je obremenitveni tok približno 500-krat večji kot krmilni tok. Izračunano je
bilo, da krmilni tok znaša 0,083mA. Ko je obremenitveni tok 500-krat večji, potem ta znaša 500 x
0,083mA = 41,5mA. Ko obremenitveni tok od zbiralnika k oddajniku tranzistorja znaša 41,5mA,
potem teče teoretično tudi isti tok kot kozi 470Ω upor in LED. Vendar pa bo ta tok z 470Ω uporom
omejen tako, da LED ne bo poškodovana. Sedaj razumemo, zakaj LED tudi pri uporabi 100KΩ
upora še vedno sveti.
Ko bo osnovna upornost 100KΩ zmanjšana, je lahko tudi obremenitveni ustrezno večji. Vendar pa
je tukaj potrebno upoštevati, da lahko maksimalno dopusten zbiralni tok našega uporabljenega tipa
tranzistorja znaša samo maksimalno 100mA. Večji tok uniči tranzistor.
Slika 26
25
Page 26
Če je teoretični zbiralni tok večji kot dejanski zbiralni tok, govorimo o »preveč krmiljenem«
tranzistorju. Nato ne igra vloge, če osnovni tok znaša 6mA, 10mA ali 20mA, ker je pot zbiralnikaoddajnika tranzistorja vedno popolnoma prevodna, t.j. vedno teče enakomerno velik tok (LED sveti
enakomerno svetlo). Šele, ko bo osnovni tok (tok z base k oddajniku tranzistorja) bistveno manjši,
se spremeni tudi zbiralni tok v razmerju z manjšim osnovnim tokom.
Zapomnili si naj bi sledeče »strokovne izraze«:
Osnovni tok: tok električnega toka od osnove k oddajniku tranzistorja.
Zbiralni tok: tok električnega toka od zbiralnika k oddajniku tranzistorja.
Osnovna napetost: Napetost med osnovo in oddajnikom tranzistorja se samodejno nastavi na
približno 0,7V.
Osnovna upornost: Upornost med osnovo tranzistorja in plus polom vira napetosti.
Oskrbovanje s tokom (napajanje): Poda za kolikokrat je lahko zbiralni tok maksimalno večji kot
osnovni tok.
Kako lahko s pritiskom na tipko prekinemo tokokrog
Pri prejšnjem poskusu je bilo običajno, da je bil s pritiskom na tipko prekinjen tokokrog zaprt. Na
sliki 27 in 28 prikazano vezje obrne vse, kar ste se do sedaj naučili. Če bo to vezje pravilno
narejeno in bo priključena 9V baterija, sveti LED, čeprav niste pritisnili na tipko. Pri pritisku na
tipko se LED izklopi. LED spet sveti, ko boste tipko spustili.
Delovanje tega vezja vam bo hitreje jasno, če si boste vezalni načrt 28 bolj podrobno ogledali.
Dokler ne boste pritisnili na tipko, lahko teče krmilni tok (kot pri prejšnjih vezjih) z baterije preko
1KΩ upora k poti osnove-oddajnika tranzistorja. Tranzistor preklopi njegovo pot zbiralnikaoddajnika – LED prejme potrebno energijo in sveti.
Pri pritisnjeni tipki tok ne teče preko poti osnove-oddajnika, temveč si poišče preprosto in direktno
pot preko zaprte tipke. Mi smo pot osnove-oddajnika tranzistorja premostili – strokovnjak reče tudi
»narejen je kratek stik«. Pri opazovanju vezalnega načrta, je delovanje očitno: Pri pritisnjeni tipki
bo osnova tranzistorja povezana direktno z oddajnikom in minus polom baterije. Baterija ima na
njenem minus polu napetost 0V, ta 0V napetost se nahaja tudi na osnovi tranzistorja, ker sta osnova
in minus pol baterije medsebojno povezana preko tipke.
Mi vidimo, da pri pritisnjeni tipki na osnovi tranzistorja napetost ne more biti prisotna, čeprav je
tranzistor preko 1KΩ upora povezan tudi s plus polom baterije (9V).
26
Page 27
Slika 27
Slika 28
27
Page 28
Protivlomna alarmna naprava
Če iz predhodnega vezja odstranimo tipko in za to položimo dolgo, kar se le da tanko žico
imenovano kot »varnostna zanka«, nastane ustrezno s sliko 29 preprosta protivlomna alarmna
naprava. Varnostna zanka je lahko za varovanje objekta (npr. hiše) uporabljena kot »žica za
spotikanje«. Tudi vrata ali okna lahko zavarujemo z tanko žico, ki se zlahka pretrga. Ker vlomilec
tanke žice (predvsem ponoči) ne vidi, se bo pri njegovem spotikanju ali pri odpiranju vrat žica
zlahka strgala. Dokler žična zanka ni poškodovana, ostane pot osnove-oddajnika tranzistorja
premoščena: LED ne sveti. Če se varnostna zanka strga, teče osnovni tok v tranzistor in sedaj
goreča LED prikazuje, da je alarm bil sprožen.
Kontakt vrat
Za to ostane vezje ustrezno z načrtom 29. Varnostna zanka bo na sredini prekinjena in vodena k
dvema aluminijastima ploščicama na okviru vrat. S pisarniškimi sponkami pritrdite gole konce žic
vsakokrat na aluminijasto folijo in jih s filmov pritrdite na okvir vrat tako, da nadaljnja aluminijeva
folija (srebrn papir) pri zaprtih vratih prekrije obe nasproti ležeči aluminijasti foliji. Po potrebi
podložite aluminijaste folije z tanko peno. Vse tri aluminijaste ploščice se morajo pri zaprtih vratih
brez izoliranih ovir dotikati (glejte sliko 31).
Vrata so zaprta – LED ne sveti, ker bo na tranzistorju pot osnove-oddajnika premoščena z zaprtim
kontaktom vrat. Vrata sedaj zamenjajo tipko. Vrata bodo odprta – LED sveti, ker lahko secdaj
osnovni tok teče k tranzistorju.
Slika 29
28
Page 29
Slika 30 Slika 31
Dvotranzistorska tipka
Pri radijskih in televizijskih napravah bodo pogosto namesto mehanskih stikal vgrajene tako
imenovane »senzorske tipke« (imenovano tudi stikalo na dotik). Za preklop televizijskega programa
ne bo pritisnjeno nobeno stikalo, temveč bo z kratkim dotikom znanega mesta postopek preklopa
elektronsko sprožen. Takšno visoko občutljivo stikalo naredimo ustrezno s sliko 32.
Preden bo baterija priključena kot zadnji element, še enkrat preverite povezovalne žice ustrezno z
načrtom izgradnje (najbolje, da na načrtu vzpostavljene povezave prečrtane s svinčnikom). Med
drug poleg drugega ležečima uporoma 1KΩ in 2,2KΩ ni prisotna povezava. Če se boste s prstom
dotaknili obeh prostih točk teh uporov, bo LED svetila.
Brez mehanskega pritiska bi bil sprožen mehanski postopek. Senzorske tipke so pogosto
uporabljene, ker so bolj varne kot stikala z mehanskimi deli in ker imajo takšne senzorske tipke
praktično neomejeno življenjsko dobo.
29
Page 30
Slika 32
Kako deluje vezje?
Poglejmo na vezalnem načrtu 33 oba tranzistorja. Za boljše razlikovanje sta označena s T1 in T2.
najprej se osredotočimo na tranzistor T1. če tam med osnovo in oddajnikom teče zelo majhen tok,
potem vemo, da bo med zbiralnikom in oddajnikom dan približno 500-krat večji tok. Ta večji tok
tranzistorja T1 teče v pot osnove-oddajnika tranzistorja 2. S tem preklopi njega pot zbiralnikaoddajnika spet približno 500-krat večji tok. Z dvema zaporedno vezanima tranzistorja je dano
dvojno »ojačanje«. S tem zadostuje čisto majhen osnovni tok na T1, da bo LED zasvetila. Pri tem
eksperimentu teče zelo majhen tok po naših prstih in povzroči krmiljenje obeh tranzistorjev. Z
našim prstom smo za delovanje tranzistorja potreben krmilni tokokrog zaprli.
To nekoliko edinstveno vezje (ožičenje) obeh tranzistorjev imenujemo tudi »Darlington vezje«. Z
obema zaporedno vezanima tranzistorja se pomnožijo njihova ojačanja toka tako, da na tranzistorju
T1 v primerjavi z nizkim osnovnim tokom nastavne 250.000-kratno ojačanje (500 x 500 =
250.000). Na podoben način je lahko vezanih tudi več uporov.
To vezje je uporabljivo za vrsto zanimivih poskusov naprav, ki bodo sledeče na kratko opisani.
Zapomnite si: Pri Darlington vezju se pomnožijo ojačanja tokov tranzistorjev.
30
Page 31
Slika 33
Testna naprava za električno prevodnost
Vezje ustrezno z načrtom 32 ostane nespremenjen. Na prosta kontaktna mesta 2,2KΩ in 1KΩ upora
priključimo nekoliko daljši siv kabel. Sedaj vzamemo v vsako roko gole konce obeh žic. S tem teče
čisto majhen krmilni tok od ene roke do glave in od tam do druge roke. LED sveti. Ta nizek,
nenevarni tok prikazuje, da je naše telo »prevodno«, da se v našem telesu lahko prav tako premikajo
elektroni z napetostjo. Tudi ko več oseb naredi verigo, se torej držijo za roke, in se prva in zadnja
oseba v verigi dotakne prostega konca žice, bo LED zasvetila.
Za naslednji poskus držite oba konca »testnih žic« tako, da se golih koncev žic ne boste dotikali.
Med oba testna kabla lahko držite različne predmete in na svetilni diodi opazite, če so ti predmeti
prevodni. Pri dotiku npr. banane bo LED svetila. Pri suhem lesu ne boste ničesar videli. Vendar pa
bo LED zasvetila takoj, ko bo les vlažen. Pri preveritvi različnih materialov boste ugotovili
zanimive stvari. Našli bomo novi, za katere si nikoli ne bi mislili, da so lahko prevodne.
Optična naprava za opozorilo na dež
Tudi za to napravo ostane isto prejšnje vezje. Gole konce obeh testnih kablov pritrdite s
pisarniškimi sponkami na trak pivnega papirja (ki je npr. pritrjen na leseno ploščico). Testni kabli
bodo prav tako z majhnimi žebljički pritrjeni na to leseno ploščico, da pri nenamernem premiku
element ne bo poškodovan (glejte sliko 34).
Testni element položite na prosto. Ko bo pričelo deževati bo list vlažen – s tem bo prevoden in LED
sveti.
31
Page 32
Indikator ravni vode
Na podoben način lahko naredite tudi indikator ravni vode. Če naj bo npr. na vrtu bazen napolnjen z
vodo, bi morali med drugim tako dolgo stati zraven, da so lahko pipo pravočasno zaprete, da voda
ne bo tekla čez. Če bosta samo oba konca žic (v tem primeru samo goli kabli brez papirja) pritrjena
na notranjem robu bazena na višini, ki je predvidena kot zgornja višina polnjenja, potem LED
zasveti takoj, ko prideta oba konca žic v stik z naraščajočo vodo (glejte sliko 35).
Slika 34
Blum-o-mat
Osnovno vezje po sliki 32 je primerno tudi za preveritev, če morajo rože biti zalite. Oba testna
kabla vtaknite v razdalji nekaj centimetrov v zemljo cvetličnega lončka. Ko LED sveti, je zemlja še
vlažna. Ko bo zemlja suha, LED ne sveti več – rože je potrebno zaliti.
Predstavljivo je, da lahko s tem vezjem in majhnim dodatkom elektronike obratuje tudi vodna
črpalka, ki samodejno črpa vodo k cvetličnem lončku takoj, ko bo zemlja preveč suha.
Če naj bo »Blum-o-mat« uporabljen za stalno obratovanje, bi bilo neugodno, če bi pri še vlažni
zemlji LED stalno svetila, ker bo s tem po nepotrebnem porabljena energija baterije. V kabel z
minus pola baterije k oddajniku desnega tranzistorja lahko vstavimo tipko. Vezje je nato brez toka.
Za preveritev zemlje pritisnite na tipko. Ko LED sveti, je zemlja še zadosti vlažna. Če LED ne
sveti, morate zemljo zaliti.
Gotovo se bomo spomnili še nadaljnjih naprav za nadzor, ki jih lahko izvedemo s tem preprostim
vezjem. Podobna vezja so pogosto uporabljena tudi v praksi. V avtu npr. zasvetijo opozorilne lučke.
32
Page 33
Slika 35
Senzorska tipka kot stikalo izklopa
V prejšnjih poskusih je bila senzorska tipka uporabljena za vklop svetilne diode. To vezje se lahko
zelo preprosto spremeni tako, da bo LED s senzorsko tipko izklopljena. Naredite poskus po sliki 36
in priključite baterijo. LED sveti. Ko se boste obeh kontaktnih mest (priključki uporov 1KΩ in
2,2KΩ ) dotaknili s prstom, se bo LED izklopila.
Če bodo na proste priključke obeh uporov priključeni testni kabli, lahko to vezje na primer zelo
dobro uporabite kot Blum-o-mat (glejte prejšnji poskus). Dokler je zemlja v cvetličnem lončku
vlažna, bo LED ostala izklopljena. Šele, ko se bo zemlja izsušila bo LED zasvetila.
Slika 36
33
Page 34
Kako deluje vezje?
V primerjavi s prejšnjim poskusom po sliki 32, bi bila spremenjena zgolj priključitev svetilne diode.
S tem nastane za tok električnega toka skozi LED nova situacija:
Slika 37
Če prosti priključki 1KΩ in 2,2KΩ ne bodo premeščeni, osnova ne prejme napetosti s T1 –
tranzistor T1 je blokiran. S tem tudi tranzistor T2 ne more dobiti osnovne napetosti, ta prav tako
blokira. S tem lahko s plus pola 9V baterije preko 470Ω upora in svetilne diode teče tok nazaj k
minus polu baterije. LED sveti.
Če bodo prosti priključki obeh uporov premoščeni s prstom, bo tranzistor T1 prevoden, z čimer tudi
tranzistor T2 prejme potrebno osnovno napetost in bo prav tako prevoden. S tem sta obe priključni
točki svetilne diode povezani z minus polom baterije. Ustrezno z vezalnim načrtom 37, je priključek
LED povezan direktno z minusom polom baterije, drug priključek je preko sedaj prevodne poti
zbiralnika-oddajnika tranzistorja 2 prav tako povezan z minus polom baterije. Sedaj ne obstaja več
razlika v napetosti med obema priključnima točkama LED. Kjer je prisotna razlika v napetosti, tok
ne more teči in s tem tudi LED ne sveti.
34
Page 35
Prevodnik – neprevodnik – polprevodnik
V tem poglavju se želimo ukvarjati z prevodnimi, neprevodnimi in pod določenimi predpostavkami
nastalimi prevodnimi materiali. S svetilno diodo in tranzistorjem smo spoznali že dva tipična
polprevodna elementa.
Baker je za tekoč tok (tok elektronov) dobro primeren – toda tudi v aluminiju, železu in različnih
drugih kovinah so lahko elektroni zlahka premaknjeni, ko je prisotna ustrezna napetost. Posebej
dobri prevodni kovini sta srebro in zlato, ki pa sta vendar za splošne električne povezave predragi.
Zaradi tega je za povezave uporabljen cenovno ugoden in zadosti prevoden baker. Električno
prevodni materiali so označeni kot »prevodniki«.
Obstajajo tudi materiali, v katerih se elektroni samo stežka premikajo, kot je npr. v izolacijskih
materialih. Takšni materiali so označeni kot »neprevodniki«.
Poleg prevodnikov in neprevodnikov obstaja tretja skupina materialov: tako imenovani
polprevodniki. Dejansko so polprevodniki prav tako neprevodniki – pri čemer že najmanjše
umazanije vodijo k posebno prevodnim lastnostim.
Javljalnik vloma
S tem poskusom po sliki 29 smo že spoznali preprosto alarmno napravo. Vendar pa ima ta alarmna
naprava odločilno slabost: ko bo varnostna zanka prekinjena, bo alarm sicer sprožen, vendar pa se
LED izklopi takoj, ko bo varnostna zanka zaprta. Če je bil namesto varnostne zanke uporabljen
kontakt vrat, bo alarm sprožen samo tako dolgo, dokler bodo vrata ostala odprta. S sledečim vezjem
po sliki 38 bo ta pomanjkljivost odpravljena, ker bo sprožen alarm shranjen.
Vezje bo narejeno ustrezno s sliko 38. Pred priključitvijo baterije vezje še enkrat točno preverite.
Varnostna zanka leži med 10KΩ uporom in osnovo prvega tranzistorja (T1). Ko bo pri priključeni
bateriji pritisnjena tipka, se mora LED ugasniti, če je po priključitvi baterije svetila. Če bo sedaj
varnostna zanka prekinjena, LED sveti. Posebnost vezja je v tem, da LED še naprej sveti tudi takrat,
ko bo varnostna zanka spet v redu ali ko bodo vrata pri kontaktu vrat spet zaprta.
Svetilna dioda se izklopi šele takrat, ko boste pritisnili na tipko. S tem je možno tudi naknadno
ugotoviti, če je bil alarm, npr. v varovanem prostoru sprožen.
35
Page 36
Slika 38
Kako deluje vezje?
Mi izhajamo iz tega, da je varnostna zanka v redu in da LED ne sveti. Nato so odebeljeno prikazani
tokokrogi na sliki 40 zaprti. Osnova tranzistorja T1 prejme s plus pola 9V baterije preko 470Ω
upora, svetilne diode in 10KΩ upora potrebno osnovno napetost. S tem je tranzistor T1 prevoden in
osnova tranzistorja T2 je preko poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 povezana z minus polom
baterije. Tranzistorju T2 manjka potrebna osnovna napetost tako, da pot zbiralnika-oddajnika ostane
blokirana. Osnovni tok s tranzistorja T1, ki teče s plus pola baterije preko 470Ω upora, LED in
10KΩ upora, je tako majhen, da LED ne sveti.
Slika 39
36
Page 37
Ko bo varnostna zanka prekinjena (slika 41), tranzistor T1 logično ne prejme več osnovne napetosti
– njegova pot zbiralnika-oddajnika je blokirana. S tem prejme osnova od tranzistorja T2 preko
2,2KΩ upora s plus pola 9V baterije potrebno osnovno napetost. Pot zbiralnika-oddajnika
tranzistorja T2 bo prevodna tako, da LED prejme potrebni tok obratovanja in sveti.
Ko bo sedaj varnostna zanka spet popravljena (zaprta), je osnova od T1 preko 10KΩ upora in
prevodne poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T2 povezana z minus polom baterije. S tem ostane
blokirana tudi pot zbiralnika-oddajnika T1 tako, da lahko osnova od T2 še naprej prejme njeno
napetost s plus pola baterije preko 2,2KΩ upora. Pot zbiralnika-oddajnika od T2 ostane še naprej
prevodna, z čimer LED še naprej sveti. Pri pritisku na tipko bo osnova tranzistorja T2 preko tipke
povezana s plus polom baterije. Med osnovo in oddajnikom tranzistorja T2 ni razlike v napetosti –
T2 blokira njegovo pot zbiralnika-oddajnika. S tem prejme osnova tranzistorja T1 spet potrebno
obratovalno napetost (preko 10KΩ upora, LED in 470Ω upor s plus pola baterije) tako, da bo pot
zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 prevodna. Tudi, ko boste tipko sedaj spustili, ostane osnova
tranzistorja T2 preko poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 povezana z minus polom baterije. T2
še naprej blokira in LED ostane temna.
Slika 40
V tem vezju tranzistorja je ali prevoden prvi tranzistor ali drugi blokira ali pa prvi tranzistor blokira
in drugi je prevoden. Takšna vezja, pri katerih se dva tranzistorja vedno izmenično preklapljata
oziroma blokirata, imenujemo »preklopna vezja«. V sledečih poskusim se bomo bolj intenzivno
ukvarjali s preklopnimi stikali, ker so lahko s temi dosežene različne funkcije v zahtevnih vezjih in
v računalniški tehniki.
Slika 41
37
Page 38
Alarmna naprava z »lovilno potjo«
Z majhnimi spremembami lahko predhodno vezje predelamo tako, da LED ne bo vklopljena s
prekinitvijo žice, temveč z vzpostavljeno povezavo. To vezje je prikazano na sliki 42. 10KΩ upor
bo povezan direktno z osnovo tranzistorja T1. Obe žici, preko katerih naj bo alarm vklopljen, bosta
priključeni na osnovo in oddajnik prvega tranzistorja.
Če bosta po začetku obratovanja vezja obe žici medsebojno električno povezani (npr. z uporabo na
sliki 31 opisanega kontakta vrat), se LED vklopi in sveti tako dolgo, dokler ne boste pritisnili na
»tipko za brisanje«.
Slika 43
Govorimo o »lovilnem vezju«, ker v tem primeru alarm ne bo sprožen takoj pri vdoru v prostor,
temveč bo sprožen šele takrat, ko bodo nevedno npr. zaprta odprta vrata. LED bi lahko bila
teoretično nameščena tudi na policiji in tam sprožila alarm brez, da bi to vlomilec opazil.
Delovanje tega vezja je identično s preteklim poskusom. V mirovanju vezja (lovilna pot je odprta)
nastane isto stanje kot pri zaprti varnostni zanki. Tranzistor T1 prejme potrebno osnovno napetost in
je s tem prevoden tako, da je tranzistor T2 blokiran in LED ne sveti. Če bosta obe kontaktni točki
lovilne poti med seboj povezani, bo ta preko osnove tranzistorja T1 povezana z minus polom
baterije. Osnovi tranzistorja T2 manjka potrebna pozitivna napetost (med osnovo in oddajnikom ni
dana razlika napetosti) tako, da pot zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 blokira. S tem prejme
tranzistor T2 preko 2,2KΩ upora potrebno osnovno napetost, bo prevoden in LED sveti. To stanje
ostane ohranjeno tako dolgo, dokler ne boste pritisnili na tipko.
38
Page 39
Slika 42
39
Page 40
Elektronsko pomnilniško vezje: bistabilna stopnja preklopa
S poskusom po sliki 44 predhodna izgradnja nadgrajena k bistabilni stopnji preklopa. Po začetku
obratovanja na kratko pritisnite na tipko, da LED ne sveti. Če bo z k kratkim koncem žice osnova in
oddajnik levega tranzistorja premoščen, bo svetilna dioda vklopljena. Tudi, ko bo premostitev med
osnovo in oddajnikom tranzistorja odstranjena, LED še naprej sveti. Šele s ponovnim pritiskom na
tipko bo LED spet izklopljena.
V računalniški tehniki je potrebno, da bodo podatki (znaki in številke) shranjeni. Že preprosti žepni
računalniki imajo tipko za hranjenje, da bodo vmesni rezultati obdržani. Po načelni konstrukciji so
računalniki in žepni računalniki (kalkulatorji) zelo preprosto narejeni. Ti lahko dejansko obdelajo
samo stanja »prisotna napetost« oziroma »napetost manjka«. Za to bodo številke (in črke) kodirane
v zaporedju ničel in enic, ker je lahko ničla preprosto prikazana kot »napetost manjka« (LED ne
sveti) in enka kot »napetost prisotna« (LED sveti).
Računalniški pomnilniki imajo isto izgradnjo kot vezje pomnilnika iz trenutno izvedenega poskusa.
Računalniki imajo med drugim več milijon takšnih vezij. Vsi podatki bodo v teh vezjih shranjeni
samo z obema stanjema »0« in »1«.
Kapaciteta pomnilnika je pri računalnikih merjena v bitih. Bit pomeni, da je lahko shranjena ali »0«
ali »1«, poskus po sliki 44 je 1-bitno pomnilniško vezje. Za večji pomnilnik z kapaciteto npr. 128
bit je potrebnih 128 takšnih pomnilniških celic.
Vezje po sliki 44 je označeno kot bistabilna stopnja preklopa. »Bi« izhaja iz latinskega jezika in
pomeni dvakrat. To pomeni, da ima ta stopnja preklopa dve stabilni stanji, ki se nikoli ne
spremenijo sami, temveč samo z drugim vplivom. Bistabilne stopnje preklopa so označene tudi kot
»dvojček«.
Slika 44
40
Page 41
Kako deluje vezje?
Če primerjamo vezalni načrt slike 45 z vezalnim načrtom predhodnega poskusa slike 43,
ugotovimo, da je bil zgolj dodatno vstavljen 47KΩ upor. S tem nastane simetrično vezje, z katerim
so lahko izravnane tolerance elementov. Dodatna prednost ima simetrična izgradnja, če bomo z
našim preklopnim vezjem še naprej eksperimentirali.
V poskusni izgradnji po sliki 44 bo 2,2KΩ upor zamenjan z zaporedno vezavo LED in 470Ω. Ko
boste sedaj pritisnili na tipko, se bo LED vklopila. S premostitvijo osnove in oddajnika levega
tranzistorja bo spet vklopljena. V primerjavi s prejšnjim poskusom je dan obraten potek delovanja.
»Zakaj« bo razloženo, ko boste še enkrat skrbno prebrali opis delovanja poskusa »javljalnik
vloma«.
Slika 45
Slika 46
Svetilna dioda z 470Ω uporom je po naši zadnji spremembi vezja priključena med zbiralnikom
tranzistorja T1 in plus polom baterije. Ko bo sedaj 47kΩ upor odstranjen iz vezja (oziroma njegova
priključka premoščena z kratko žico), nam bo razumljiva simetrična izgradnja vezja: Vseeno, če
boste sedaj pritisnili na tipko ali bo pot osnove-oddajnika levega tranzistorja T1 premoščena, LED
vedno sveti. S to majhno spremembo je bilo vezje spremenjeno tako, da ne deluje več preklopna
stopnja, čeprav je v primerjavi s sliko 43 dana samo majhna razlika.
Vezalni načrt 46 prikazuje, kako bo bistabilna stopnja preklopa običajno prikazana. Simetrična
izgradnja vezja bo v tem simetrično narejenem vezalnem načrtu posebej jasna.
41
Page 42
Sproženje
Impulz, preko katerega bo bistabilna stopnja preklopa preklopljena iz stabilnega stanja v drugo
stabilno stanje, je imenovano »impulz sproženja«. Oba impulza preklopa sta označena tudi s »SET«
za nastavitev (vklop LED) in »RESET« za povrnitev (izklop LED). Za sproženje stopenj preklopa
obstaja več možnosti:
Prvo možnost smo spoznali v predhodnem poskusu. Pot osnove-oddajnika tranzistorja je bila
premoščena (s tipko oziroma kratkim koncem žice). Druga možnost je podana s premostitvijo poti
zbiralnika-oddajnika tranzistorjev. Ta možnost je prikazana na vezalnem načrtu 47. Sedaj naj bi bili
z branjem vezalnih načrtov seznanjeni že toliko, da lahko poskus naredite pred načrta izgradnje. Kot
osnova je lahko uporabljen načrt izgradnje po sliki 44, pri čemer bo 2,2KΩ upor zamenjan z 1KΩ
uporom. Poleg tega je podana spremenjena priključitev tipke oziroma spremenjena priključitev s
točkami označenega kabla.
Tretja možnost sproženja bistabilnih stopenj preklopa je dana z kratkočasnim dajanjem pozitivne
napetosti na eno izmed obeh osnov tranzistorja. Vezalni načrt 48 prikazuje potrebno dodatno vezje,
ki ga lahko zlahka razumemo. Ko način razumete način delovanja bistabilne stopnje preklopa, je
razumljivo zakaj deluje tudi ta vrsta sproženja: Blokira npr. tranzistor T1, nato je tranzistor T2
prevoden in LED sveti.
Slika 47
Ko boste sedaj pritisnili na tipko, prejme osnova tranzistorja T1 preko tipke in 2,2KΩ upora
pozitivno napetost od baterije in odpre njegovo pot zbiralnika-oddajnika. Preko poti zbiralnikaoddajnika tranzistorja T1 in 47KΩ upora bo osnova tranzistorja T2 povezana z minus polom. Vezje
se preklopi – T2 blokira (LED se izklopi) in T1 ostane prevoden (tudi, če ne boste pritisnili na
tipko).
V praksi so za sproženje stopenj preklopa uporabljene vse tri možnosti. Vrste sproženja so lahko
uporabljene tudi kombinirano. Stopnjo preklopa se lahko npr. nastavi in povrne tako, da bo za
kratek čas premoščena pot osnove-oddajnika ali pot zbiralnika-oddajnika tranzistorja. Za boljše
razumevanje naj bi bile različne možnosti kombinacij izvedene enkrat tudi v praksi.
42
Page 43
Lahko se zgodi, da so nekateri bralci nekoliko zmedeni zaradi številnih strokovnih izrazov in razlag
in mogoče vsega tudi niso razumeli, kar je bilo poskušeno razložiti. Če si ne morete predstavljati, za
kaj naj bi vse to bilo potrebno, je potrebno vedeti, katere možnosti obstajajo in katere povezave
obstajajo. Veliko bo razloženo nadalje s sledečimi poskusi in mogoče naj bi razlago kasneje še
enkrat prebrali. Vendar pa smo sedaj v sredini sveta elektronike in smo se naučili veliko stvari, kar
bo zelo uporabno pri kasnejših poskusih.
Slika 48
Zapomnite si: Bistabilna stopnja preklopa ima dve stabilni stanji. Ta načeloma predstavlja
»pomnilniško celico«.
43
Page 44
Osnovna vezja tranzistorja
V sledečem poglavju bomo različna osnovna vezja tranzistorjev bolj podrobno spoznali. Kdor želi
nadalje eksperimentirati, lahko to poglavje načeloma preskoči. Za razumevanje sledečih poskusov
je pomembno, da ste spoznali osnovna vezja tranzistorja. Tranzistorji so temeljni elementi celotne
elektronike. Vsepovsod, kjer po danes uporabljena elektronika, so potrebni tranzistorji. Ali kot
stikalo, ojačevalnik v HiFi stereo napravi ali bistabilno vezje v računalniku – brez tranzistorjev
tehnični razvoji zadnjega desetletja ne bi bili možni.
V dosedanjih poskusih in eksperimentih so bili tranzistorji vedno uporabljeni v tako imenovanem
»vezju oddajnika«. Vezje oddajnika pomeni, da je oddajnik tranzistorja direktno povezan s
priključkom vira napetosti (baterija) medtem, ko je med zbiralnikom in drugim priključkom vira
napetosti priključena svetilna dioda s preduporom (krmiljena »obremenitev«). V praksi pa je
uporabljeno tudi drugo vezje tranzistorja, tako imenovano »vezje zbiralnika«. Pri vezju zbiralnika je
zbiralnik tranzistorja povezan direktno s plus polom baterije, medtem ko bo med oddajnikom in
minus polom baterije vstavljena svetilna dioda s preduporom.
Tipično vezje zbiralnika prikazuje slika 49. Tudi delovanje nam je verjetno takoj jasno. Dokler bo
tipka pritisnjena, LED sveti. Verjetno se vprašamo, za kaj naj bi ta variacija bila dobra? Dejansko je
vseeno, če je svetilna dioda s preduporom priključena med oddajnikom in minus polom baterije ali
zbiralnikom in plus polom baterije. V obeh primeri lahko LED sveti. V praksi pa vendar nastanejo
velike razlike: Vezje oddajnika tranzistorjev (LED med zbiralnikom in plus polom baterije) je
uporabljeno, ko naj bo LED popolnoma vklopljena oziroma izklopljena. Vezje zbiralnika pa je
uporabljeno vedno takrat, ko naj bodo tranzistorji uporabljeni kot ojačevalnik. V radijskih napravah
naj bodo, npr. zelo majhni signali glasbe, ki jih sprejme antena, ojačani toliko, da lahko zvočnik
obratuje. Logično je, da tranzistor tukaj ne sme delovati kot stikalo za vklop in izklop, temveč za
ojačanje ustrezno s signalom glasbe večjega ali manjšega toka preko njegove poti zbiralnikaoddajnika. Za to funkcijo krmiljenja je vezje zbiralnika bistveno bolj primerno kot do sedaj
uporabljeno vezje oddajnika.
44
Page 45
Slika 49
Za boljše razumevanje funkcije uravnavanja (reguliranja) bo poskus po sliki 51 spremenjen z
dodajanjem 2,2KΩ uporom. Če boste sedaj pritisnili na tipko, LED še sicer vedno sveti, vendar
temneje kot v prejšnjem poskusu po sliki 49. Če opazujemo vezalni načrt 52, bi bilo dejansko
logično, da je pri pritisku na tipko tranzistor popolnoma prevoden (LED svetlo sveti), ker je med
osnovo tranzistorja in plus polom baterije priključen sorazmerno majhen upor 1KΩ. Dejansko pa
tranzistor deluje kot elektronski regulator. Za razumevanje bi bilo sedaj zelo preprosto, če bi imeli
na voljo merilni instrument. Ker to verjetno ni primer, lahko napetosti na tranzistorju relativno
preprosto izračunamo tudi z Ohmovim zakonom.
Slika 50
45
Page 46
Najprej bomo izračunali napetost na osnovi tranzistorja: Oba upora 1KΩ in 2,2KΩ sta zaporedoma
vezana. S tem se seštejeta obe vrednosti upornosti tako, da je podana skupna upornost 3,2KΩ.
Skupna napetost znaša 9V (baterija). Iz teh dveh veličin se lahko izračuna, kako velik je tok, ki teče
skozi oba upora:
I = U : R = 9V : 3200Ω = 0,0028A = 2,8mA
S tem lahko sedaj izračunamo še napetost, ki nastane na osnovi tranzistorja med 1KΩ in 2,2KΩ
uporoma. Izračunan tok skozi oba upora znaša 2,8mA. Ta tok logično teče tudi skozi 2,2KΩ upor.
Ko je znan tok skozi upor in vrednost upora, lahko z Ohmovim zakonom izračunamo tudi napetost:
U = R x I = 2200Ω x 0,0028A = 6,2V
Ko je na 2,2KΩ uporu prisotna 6,2V napetost, je ista napetost 6,2V prisotna tudi na osnovi
tranzistorja. Poleg tega vemo, da tranzistor deluje kot elektronski regulator napetosti, ki se vedno
regulira tako, da med osnovo in oddajnikom nastane napetost približno 0,7V. Rečemo lahko tudi, da
tranzistor regulira napetost na njegovem oddajniku tako, da je ta manjša za 0,7V kot napetost na
osnovi. V našem poskusu je bila napetost na osnovi izračunana z 5,2V tako, da na oddajniku
nastane napetost 5,5V (6,2V minus 0,7V = 5,5V).
Pri opazovanju vezalnega načrta 52, sedaj razumemo tudi, zadaj LED ne more več svetiti s polno
svetilnostjo. 470Ω upor je bil prvotno izbran, da je bila pri priključitvi na 9V baterijo dosežena
največja možna svetilnost LED brez, da bi bila LED uničena. Ker je 470Ω upor z LED sedaj
priključen na oddajniku tranzistorja, nastane samo še 5,5V napetost, kar je zgolj malo več kot
polovica napetosti baterije. Nizka napetost pomeni tudi nizek tok. Majhen tok pomeni majhno
svetilnost.
Slika 51
46
Page 47
Za tiste, ki želijo točno vedeti: Iznajdljive osebe bodo imele kaj proti našim izračunom. Izhajali smo
iz tega, da teče tok s plus pola baterije skozi 1KΩ in 2,2KΩ upora k minus polu baterije. Dejansko
pa teče še tudi majhen tok od plus pola baterije skozi 1KΩ upor in pot osnove-oddajnika tranzistorja
k minus polu baterije. S teče minimalno večji tok skozi 1KΩ upor kot skozi 2,2KΩ upor. Dejansko
pa je tok preko poti osnove-oddajnika tranzistorja tako majhen, da ga lahko za naše izračune
zanemarimo.
Slika 52
V poskusni izdelavi slike 51 bo 1KΩ upor zamenjan z 2,2KΩ uporom. Pri pritisku na tipko LED še
samo šibko sveti. Če bo sedaj izračunana napetost na osnovi tranzistorja, kot je opisano zgoraj,
ugotovimo, da osnovna napetost znaša se samo 2,8V. S tem je na oddajniku nastala napetost 2,1V.
Logično, da lahko LED še samo šibko sveti. Če je prisoten merilnik napetosti, lahko te vrednosti
zlahka zmerite.
Kot sledeče bo 1KΩ upor zamenjan z 47KΩ uporom in 2,2KΩ upor s 100KΩ uporom. Pri pritisku
na tipko bi LED sicer šibko svetila, vendar pa ne temneje kot v prejšnjem poskusu, čeprav so
upornosti na osnovi tranzistorja postale 50-krat večje. Če bodo izračuni za povečane upornosti
uporabljeni, da tok skozi oba upora pade na 0,06mA, vendar pa napetost na osnovi tranzistorja še
naprej znaša približno 2,8V oziroma na oddajniku 2,1V.
Povzetek do sedaj naučenega prikazuje, da pri vezju zbiralnika napetost oddajnika vedno sledi
napetosti na osnovi. Ta vrsta vezja je imenovana tudi kot »sledilnik oddajnika«. S spremenljivo
napetostjo na osnovi tranzistorja se lahko spremeni napetost na oddajniku. S tem bo krmiljen tudi
tok preko poti zbiralnika-oddajnika. Zapomnili naj bi si, da je lahko pri sledilniku oddajnika z zelo
majhnim osnovnim tokom krmiljen velikokrat večji tok preko poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja.
Zaradi tega je sledilnik oddajnika (vezje zbiralnika) posebej primerno za ojačanje toka, kot je npr.
potrebno pri stereo napravah, da lahko obratujejo veliki zvočniki.
47
Page 48
Samodejno počasno preklapljanje svetlo-temno
Elektrolitski kondenzator
Pri preteklih eksperimentih je bila lahko LED s pritiskom na tipko vklopljena ali izklopljena
oziroma s spremembo kombinacij uporov spremenjena njena svetilnost. Z vezjem po sliki 53 bodo
dosežen samodejni počasen vklop in počasen izklop LED.
Slika 53
Prvič bo uporabljen nov element, elektrolitski kondenzator (kratek opis Elko).
Pri elektrolitskih kondenzatorjih nujno upoštevajte! Rdeči elementi elektrolitskih
kondenzatorjev signalizirajo, da je potrebno paziti na pravilno polarnost priključkov. Dlje
časa napačno priključeni elektrolitski kondenzatorji ne bodo več uporabni.
Po tem, ko so vse povezave vzpostavljene in so bile še enkrat preverjene, priključite baterijo. Pri
zaprti (pritisnjeni) tipki LED vedno svetleje sveti. Tipko držite pritisnjeno dokler LED ne bo
dosegla njene polne svetilnosti. Ko boste tipko spustili (odprta tipka), se zgodi nekaj čudnega, ker bi
se LED po dosedanjih spoznanjih pri prekinjenem tokokrogu morala takoj izklopiti. To pa sedaj ne
bo narejeno – LED se počasi ugasne. Ker se LED v navajenem načinu vklopi in izklopi, iz majhne
spremembe nastane: K plus polu elektrolitskega kondenzatorja napeljana žica bo odstranjena. Pri
pritisku na tipko LED takoj svetlo zasveti. Pri spustitvi tipke se LED direktno ugasne. Odstranjeno
žico k plus polu elektrolitskega kondenzatorja namestite nazaj in pri ponovnem pritisku na tipko
spet nastane prej ugotovljena zakasnitev samodejnega vklopa in izklopa LED. S tem poskusom bo
način delovanja kondenzatorja v elektronskem vezju posebej dobro ponazorjeno.
48
Page 49
Preden bodo razložene dejanske funkcije kondenzatorja, so potrebni še nadaljnji eksperimenti.
Najprej bo 10μF elektrolitski kondenzator zamenjan s 100μF elektrolitskim kondenzatorjem. S tem
bo kapaciteta (zmogljivost pomnilnika) podeseterena. To bo jasno, ko boste tipko držali pritisnjeno
dlje časa. Zakasnitev vklopa oziroma izklopa traja sedaj okoli 10-krat dlje.
Sedaj bo 100μ elektrolitski kondenzator zamenjan s 100nF kondenzatorjem. Kapaciteta 100nF
kondenzatorja je 1000-krat manjša kot kapaciteta 100μF elektrolitskega kondenzatorja. Pri pritisku
na tipko ni več prepoznaven zakasnjen vklop oziroma izklop.
V poskusni izdelavi bo spet uporabljen 10μF elektrolitski kondenzator (ustrezno s sliko 53).
Povezovalna žica med 1KΩ in 100KΩ bo odstranjena. Pri pritisku na tipko nastane ista zakasnitev
vklopa kot pri našem prvem eksperimentu kondenzatorjem, zakasnitev vklopa pa bi bila bistveno
daljša.
Slika 54
49
Page 50
Kaj povzroča kondenzator?
Za boljše razumevanje so bila na začetku navodil v poglavju »kaj je tok« primerjana razmerja v
električnem tokokrogu z tokokrogom vode. Z isto metodo je lahko zlahka razložen tudi način
delovanja kondenzatorja.
Na sliki 55 bo baterija spet prikazana ko cilinder z batom in utežjo. Utež proizvede v sistemu
napolnjenem z vodo pritisk (podoben kot električna napetost). S tem nastane kroženje.
Delovanje kondenzatorja v tem kroženju vode bo prikazano z majhnim cilindrom (leva stran slike).
V tem cilindru je prav tako nameščen premični bat, ki bo z dvema vzmetema držan v vmesni
poziciji. Na zgornjem robu slike je vidna tudi stisnjena cev (kot upor).
Slika 55
Ko bo z obešanjem uteži na velik cilinder nastal vodni tlak, poteka skozi tesno mesto (upor)
počasno premikanje vode, ki v majhnem »kondenzatorskem cilindru« bat počasi potisne navzgor.
Tem bolj kot bo ta bat potisnjen iz vmesne leg, tem bolj močno delujejo vzmeti proti temu
premikanju. To traja tako dolgo, dokler se ne nastavi ravnovesje. V tem ravnovesju vzmeti v
kondenzatorju povzročijo enak pritisk kot na velikem cilindru obešena utež.
Spoznanja vodnega tokokroga bodo prenesena na preprosto elektronsko vezje, ki na sliki 56
prikazuje kombinacijo baterije, upora in kondenzatorja. Vezja ne naredite. To je namenjeno zgolj
teoretični razlagi. Pri pritisnjeni tipki 1 nastane tokokrog od baterije preko kondenzatorja in upora
nazaj k bateriji. Podobno tokokrogu vode teče električni tok v kondenzator. Vendar pa teče samo
majhen tok, ker bo omejen z uporom. V kondenzatorju nastane počasna naraščajoča napetost. V
kondenzator tekoč tok bo vedno manjši in takoj, ko je napetost na kondenzatorju točno tako velika
kot na bateriji se tok električnega toka konča. Kondenzator je bil napolnjen na 9V.
Ko boste na sliki 56 (teoretično) spustili pritisnjeno tipko, ostane v kondenzatorju nabrana količina
toka shranjena. Nastane podobna situacija, kot je prikazana v »tokokrog vode« na sliki 57. Tam je v
cilindru natekla količina vode napela vzmet.
50
Page 51
Slika 56
Zaradi stisnjene cevi z kleščami nadaljnji pretok vode ni več možen. Vzmeti ostanejo v napeti
poziciji. Ko bodo klešče odstranjene, se lahko shranjena količina vode izprazni. Izpraznitev poteka
počasi, ker je v tokokrogu vode prisotno ozko mesto (upor). Isto poteka v električnem tokokrogu:
Ko bo tipka 2 (slika 56) zaprta, se bo shranjena energija (plus pol kondenzatorja) počasi izpraznila
preko upora in tipke 2 k minus polu kondenzatorja. Tem večja kot je upornost, tem manjši je pretok
toka. S tem nastane kombinacija časa polnjenja in izpraznitve iz kombinacije vrednosti upornosti in
kapacitete pomnilnika kondenzatorja. Načeloma kondenzator predstavlja majhen akumulator, ki je
lahko vgrajen na vsako poljubno mesto vezja kot dodaten (kratkočasen) vir energije.
Preden po sliki 53 še narejen poskus ponovno pričnemo obratovati, bo tam vstavljen 10μF
kondenzator in povezovalni kabel (žica) bo spet vstavljen med 1KΩ in 100KΩ upor. Svetlenje in
temnenje LED prikazuje na kondenzatorju prisotna napetost. Pri nizki napetosti kondenzatorja je
LED temna – pri večji napetosti kondenzatorja je LED svetlejša.
Tudi napetost bo sedaj razumljiva. Glede na stanje polnjenja elektrolitskega kondenzatorja nastane
na njegovem plus polu različna napetost. Ta napetost nastane tudi na osnovi tranzistorja, ki je vezan
kot sledilnik oddajnika. Ustrezno z napetostjo na plus polu elektrolitskega kondenzatorja oziroma
osnove tranzistorja bo uravnana tudi napetost na oddajniku tranzistorja in s tem bo upravljan tudi
tok skozi pot zbiralnika-oddajnika tranzistorja.
Bilo je že ugotovljeno, da je trajanje polnjenja oziroma izpraznitve odvisna od kapacitete
kondenzatorja. Jasno je tudi, da je postopek polnjenja in praznjenja pri kondenzatorju z majhno
kapaciteto hitrejše kot pri kondenzatorju z veliko (pomnilnik) kapaciteto.
Na koncu je potrebno še preveriti vpliv upora na čas polnjenja in izpraznitve. Do sedaj uporabljen
100KΩ upor bo zamenjan s 47KΩ uporom. Z manjšim uporom poteka čas polnjenja in izpraznitve
približno dvakrat tako hitro, ker lahko teče večji tok. Brez upora bi bilo polnjenje in praznjenje hitro
izvedeno. Pri tem vezju želen zakasnjen vklop in izklop ne bi bil izveden.
51
Page 52
Polnjenje in praznjenje kondenzatorjev
Če želimo postopek polnjenja in praznjenja kondenzatorja opazovati brez »elektronskega ojačanja«,
je lahko narejen poskus po sliki 58. Po priključitvi baterije bo elektrolitski kondenzator najprej
izpraznjen tako, da z žičnim mostičkom na kratko med seboj povežemo oba priključka
elektrolitskega kondenzatorja. Pri pritisku na tipko LED na kratko zasveti (približno ½ sekunde).
Kondenzator je bil napolnjen preko 470Ω upora, LED in tipke z baterije. Po kratkem svetenju LED
lahko prepoznate, da je za polnjenje potreben samo relativno nizke tok.
Slika 58
100μF elektrolitski kondenzator bo previdno odstranjen iz vezja (pazite na to, da obe priključni
točki ne bosta povezani med seboj, da elektrolitski kondenzator obdrži njegovo polnjenje). Namesto
100μF elektrolitskega kondenzatorja bo v vezje vgrajen 10μF elektrolitski kondenzator in poskus
ponovljen. Najprej za izpraznitev oba priključka elektrolitskega kondenzatorja premostite z kratko
žico in nato pritisnite na tipko. Po zelo kratkem blisku lahko prepoznate, da je bil čas polnjenja, kot
pričakovano, skrajšan. Če bo 10μF elektrolitski kondenzator zamenjan z 100nF kondenzatorjem in
boste poskus ponovili, lahko pri temi vidite še samo čisto kratek blisk. Če ste blisk zamudili, lahko
kondenzator spet izpraznite tako, da njegova oba priključka na kratko povežete z koncem žice in
nato za ponovitev poskusa še enkrat pritisnete na tipko.
52
Page 53
Poskus bo spremenjen po sliki 60. Za ta eksperiment je potrebno uporabiti sveže napolnjene
kondenzatorje iz prejšnjega poskusa (po možnosti vse poskuse zaporedoma izvedite). Pri vgradnji
100μF elektrolitskega kondenzatorja pazite na to, da na tipko ne boste pomotoma pritisnili ali da
oba priključka elektrolitskega kondenzatorja ne bosta med seboj povezana. Mi opazimo, da pri tem
poskusu baterija ni priključena. Pri pritisku na tipko, LED spet kratko zasveti (približno ½
sekunde). S tipko, 470Ω uporom in LED se lahko elektrolitski kondenzator izprazni. S tokom
izpraznitve LED zasveti. Poskus izpraznitve ponovimo z 10μF elektrolitskim kondenzatorjem in z
100nF kondenzatorjem. Ugotovimo, da je trajanje vklopa LED pri izpraznitvi kondenzatorja tako
dolgo, kot je pri polnjenju. To je tudi logično, ker pri polnjenju teče enaka količina toka v
kondenzator, kot lahko pri praznjenju teče ven.
Tipično področje uporabe hranjenja energije v kondenzatorjih so npr. foto bliskavice. S pomočjo
elektronskega vezja bo relativno majhna napetost baterije pretvorjena v napetost več 1000V. S to
visoko napetostjo bo kondenzator počasi napolnjen. S slikanjem bo nato kondenzator preko cevčice
zelo hitro izpraznjen tako, da nastane svetel blisk.
Slika 59 Slika 61
53
Page 54
Slika 60
»Notranje življenje« kondenzatorja
Kondenzator je sestavljen iz dveh izoliranih ploščic, ki lahko shranita določene količine toka
(količino elektronov). Tem večja kot je možnost hranjenja, tem večja je kapaciteta (kot pri
akumulatorju). Kapaciteta bo merjena v Faradih (F). Razlikujemo nano-Farad (nF) in Mikro Farad
(μF).
nF = 0,000 000 001F
1μF = 1000nF ali 0,000 001F
V sistemu eksperimentov so priloženi elektrolitski kondenzatorji (Elko), katerih kapaciteta je
navedena v μF. Ti elektrolitski kondenzatorji imajo veliko kapaciteto v primerjavi s prav tako
prisotnimi kondenzatorji, katerih napetost je navedena v nF.
Tem bolj kot so velike površine obeh plošč, tem večja je kapaciteta kondenzatorja. Odločilna je tudi
oddaljenost med obema ploščama. Ti faktorji vodijo k različnim oblikam. V sistemu eksperimentov
so pretežno prisotni »stoječi« kondenzatorji (s priključnimi žicami na eni strani). Obstajajo pa tudi
»ležeči« kondenzatorji z levo in desno usmerjenimi priključnimi žicami (podobno uporu). Poleg
kondenzatorjev, ki imajo kljub ustreznim zunanjim meram samo nizko kapaciteto, obstajajo tudi
kondenzatorji z veliko kapaciteto pri majhni velikosti. Elektrolitski kondenzatorji vsebujejo
prevodno elektrolitsko tekočino.
Zapomnite si: Kondenzator shrani električno energijo. Tem večja kot je kapaciteta, tem več
energije je lahko shranjene. Kondenzatorji, ki niso priključeni glede na pravilno polarnost
bodo po kratkem času neuporabni.
54
Page 55
»Zakasnjena« senzorska tipka
Poskus ustrezno s tipko 62 je nadgradnja znane senzorske tipke. Ta poskus ponazarja možnost
pomnilnika kondenzatorja. Po izgradnji in priključitvi baterije je senzorska tipka pripravljena na
obratovanje. Ko bosta s prstom oba prosta priključka 1KΩ in 2,2KΩ upora premoščena, LED sveti.
Ko boste prst umaknili z kontaktnih površin, se LED ne bo takoj ugasnila, temveč se po eni sekundi
počasi ugasnila.
Slika 62
55
Page 56
Kako deluje vezje?
Ko bosta obe točki senzorja premoščeni s prstom, prejme tranzistor T1 preko 1KΩ upora, prsta in
2,2KΩ upora potrebno osnovno napetost. Njegova pot zbiralnika-oddajnika bo nekoliko prevodna
tako, da tranzistor T2 preko 470Ω upora, LED in poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 prav tako
prejme potrebno obratovalno napetost in bo prevoden. Istočasno bo 100μF elektrolitski kondenzator
preko 470Ω upora, LED in poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 napolnjen. Ko boste prst
umaknili s priključkov, tranzistor T1 blokira. Elektrolitski kondenzator se izprazni preko poti
osnove-oddajnika tranzistorja T21 tako, da T2 med časom izpraznitve od elektrolitskega
kondenzatorja še naprej prejme potrebno osnovno napetost in ostane prevoden.
Slika 63
56
Page 57
Svetlobni avtomat za stopnišča
V velikih stanovanjskih zgradbah bo osvetljava stopnišča z kratkim pritisk na tipko vklopljena. Po
določenem času se bodo luči samodejno ugasnile. Načelo takšnega samodejna delujočega vezja bo
narejeno ustrezno s sliko 64. Kot običajno, priključimo baterijo šele takrat, ko je vezje popolnoma
narejeno in je še enkrat bilo preverjeno. Nato pritisnimo na kratko na tipko. LED sveti in se po
približno 3 sekundah samodejno izklopi.
Slika 64
57
Page 58
Kako deluje vezje?
Če opazujemo vezalni načrt 65, takoj prepoznamo, kako to vezje deluje. Pri kratkem pritisku na
tipko bo elektrolitski kondenzator zelo hitro napolnjen na napetost baterije. Pri spustitvi tipke, se
elektrolitski kondenzator počasi izprazni preko velikega 100KΩ upora kot krmilni tok preko poti
osnove-oddajnika tranzistorja. Tranzistor bo prevoden in LED sveti. Da bo izpraznitev izvedena
nekoliko hitreje, se tok izpraznitve razveji tudi še v 47KΩ upor.
V tem poskusu je bila svetilna dioda s preduporom preklopljena med zbiralnik in plus pol baterije. s
tem je oddajnik tesno povezan s plus polom baterije. Napetost na oddajniku stalno znaša 0V in ne
more slediti osnovni napetosti. S tem bo doseženo, da se vezje relativno hitro preklopi tako, da bo
svetilna dioda nenadoma izklopljena in se ne bo počasi ugasnila.
Vezje ima še eno posebnost:
Če boste med časom vklopa še enkrat pritisnili na tipko, bo kondenzator spet popolnoma napolnjen
in čas vklopa se ustrezno podaljša. Tudi pri osvetlitvi stopnišča se luč ne ugasne, dokler v majhnih
razmakih ne boste zadostikrat pritisnili na tipko.
Slika 65
Ura za kviz (časomer)
Vezje po sliki 64 je lahko uporabljeno kot časomer ali ura za kviz. Pri ugankah naj bi bilo npr. na
postavljeno vprašanja odgovorjeno v roku določenega časa ali pri šahu naj bi bil za vsako figuro na
voljo samo določen čas. S pritiskom na tipko bo pričel čas teči (LED sveti). Čas je iztekel takoj, ko
se LED ugasne.
Za ta namen uporabe pa vendar najprej dan čas igranja približno 3 sekund v večini primerov ni
zadosten. Z našim znanjem o polnjenju in praznjenju kondenzatorjev je pa zelo zlahka možno
spremeniti čas. Pri odstranitvi 47KΩ upora iz vezja se čas vklopa LED podaljša na približno 10
sekund. Če bo potreben še daljši čas, bo 10μF elektrolitski kondenzator zamenjan s 100μF
elektrolitskim kondenzatorjem. Različni nadaljnji časi so lahko doseženi z kombinacijami: npr.
uporaba 100μF elektrolitskega kondenzatorja in dodatna vgradnja 47KΩ upora, itd.
58
Page 59
Tester baterij
Izvedenih je bilo cela vrsta poskusov in eksperimentov. Verjetno še vedno delamo z baterijo, ki
gotovo ima zadostno napetost za sledeče poskuse. Vendar pa je za sledeče eksperimente
pomembno, da je baterija še neoporečna. Za ugotovitev tega, naredimo preprost tester baterij.
Baterije oddajo njihovo energijo kot električni tok. Nova in neoporečna baterija ima na njenih
priključnih polih 9V napetost. Baterija, ki je bila uporabljana dlje časa, ne bo nenadoma prazna,
temveč izhodna napetost počasi pade na 8V, 7V, itd. Veliko poskusov je lahko izvedenih tudi z
nekoliko šibkejšo baterijo. Če pa poskus sploh ne deluje ali ne deluje tako, ko je opisano, obstaja
možnost, da je baterija naredila prenizko napetost. V tem primeru ponovite poskus z novo baterijo.
Pri tej priložnosti naj bi bilo nakazano tudi na posebno zmogljivost alkalno-manganovih baterij.
Alkalno-manganove baterije so sicer dražje kot običajne cink-ogljikove baterije, njihovo trajanje
uporabe pa je bistveno daljše in zanesljivejše. Ko bo veliko eksperimentirano, se priporoča, da
priključite poseben BUSCH napajalnik 2059.
Tester baterij naredimo ustrezno s sliko 66. Tester baterij bo priključen na sponke držala za baterije.
Ko LED pri pritisku na tipko sveti svetlo, je baterija še neoporečna. Ko LED sploh ne sveti več,
znaša izhodna napetost baterije manj kot 7V. Ko LED sveti šibko, znaša napetost baterije približno
7-7,5V. Pri samo šibko svetleči ali nesvetleči LED, baterija za nadaljnje poskuse ne more več biti
uporabljena.
Slika 66
59
Page 60
Slika 67
Stare baterije ne sodijo med gospodinjske odpadke. Baterije vsebujejo materiale, ki delno škodujejo
okolju. V veliko trgovinah so zaradi tega postavljene zbiralne posode, kjer lahko pri nakupu novih
baterij oddate izrabljene baterije.
Kako deluje vezje?
Tranzistorja T1 in T2 sta vezana k Darlington stopnji. S tem se oba tranzistorja obnašata kot en
tranzistor z zelo visokim ojačanjem toka. Ker je svetilna dioda vezana med oddajnikom tranzistorja
T2 in minus polom baterije, lahko stopnja Darlington tranzistorja deluje po načelu sledilnika
oddajnika. Z zaporedno vezavo obeh tranzistorjev nastane med osnovo tranzistorja T1 in
oddajnikom tranzistorja T2 razlika v napetosti 1,4V ( 2x0,7V). Z kombinacijo 1KΩ, 2,2KΩ in
10KΩ uporov nastane pri 7,5V napetosti baterije na osnovi tranzistorja T1 približno 2,7V napetost.
S tem se napetost na oddajniku tranzistorja T2 (in s tem na LED) nastavi približno na 1,3V. Pri tej
napetosti LED še komaj sveti. Minimalne spremembe obratovalne napetosti imajo tudi ustrezne
spremembe na osnovi tranzistorja T1 in s tem na oddajniku tranzistorja T2. Če napetost baterije
naraste nad 7,5V, naraste tudi napetost na oddajniku tranzistorja T2 na približno 1,4V in s tem
doseže polno obratovalno napetost LED. Če je napetost baterije še večja, bo LED zaščitena z 470Ω.
Če skupna napetost baterije pade npr. na 7V, nastane na osnovi tranzistorja T1 2,5V napetost in na
oddajniku tranzistorja T2 1,1V napetost. Z 1,1V je obratovalna napetost LED bistveno nižja – LED
ne sveti več.
S 100KΩ uporom bo tok od uporov k osnovi tranzistorja T1 toliko zmanjšan, da s tem dodatnim
tokom rezultat merjenja ne bo popačen. K obema Darlington stopnjama vezana tranzistorja sta
potrebna, da bo nizek osnovni tok spet toliko ojačan, da LED svetlo zasveti.
60
Page 61
Samodejno časovno stikalo
Samodejno časovno stikalo po sliki 68 prikazuje razvoj svetlobnega stopniščnega avtomata.
Elektronsko upravljana časovna vezja so v praksi pogosto uporabljena. Npr. v motornem vozilu pri
napravi brisalcev šip. Z kratkim impulzom (pritisk stikala) bo sedaj vode razpršene po
vetrobranskem steklu, brisalni določen čas delujejo in se nato samodejno izklopijo.
Strokovno so takšna vezja označena kot »monostabilna stopnja preklopa«. Za razliko od že
razložene bistabilne stopnje (čigar stanje je vklopljeno ali izkopljeno), ima monostabilna stopnja
preklopa stabilno in nestabilno stanje.
Stopnja bo vklopljena z kratkim impulzom. Po določenem času se preklopi nazaj v izhodno leto –
se izklopi. Stanje izklopa je nato spet stabilno – zaradi tega ime »monostabilna stopnja preklopa«.
Po izgradnji vezja po sliki 68 bo tipka na kratko pritisnjena (kratek impulz zadostuje), LED sveti in
se po približno 10 sekundah samodejno izklopi. Če bo na tipko večkrat pritisnjeno, v primerjavi z
vezjem svetlobnega avtomata za stopnišča, ne bo dana sprememba zakasnitve izklopa približno 10
sekund.
Za krmiljenje časa bo uporabljena spet električna kapaciteta pomnilnika kondenzatorja v povezavi z
uporom. Ko bo 100μF elektrolitski kondenzator zamenjan z 10μF, znaša čas vklopa še samo
približno 1 sekundo. V tem primeru je bila kapaciteta pomnilnika kondenzatorja zmanjšana na
desetino. Če bo v vezje spet vstavljen 100μF elektrolitski kondenzator in namesto tega 100KΩ upor
zamenjan z 10KΩ uporom, prav tako nastane čas vklopa 1 sekunde. Zaradi faktorja 10 zmanjšana
vrednost upornosti lahko teče 10x večji tok, z čimer bo čas spremenjen.
Slika 68
61
Page 62
Kako deluje vezje?
Najprej je potrebno preiskati stabilno stanje (LED izklopljena) (glejte vezalni načrt slika 69).
Majhen tok teče preko 100KΩ upora k osnovi tranzistorja T1. Ta je prevoden in tranzistorju T2 bo
preko priključenega 47KΩ upora napetost odvzeta, ker je osnova tranzistorja T2 preko 47KΩ upora
in s prevodno potjo zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 povezana z minus polom baterije.
Tranzistor T2 blokira, LED ne sveti.
Katero nalogo ima elektrolitski kondenzator 100μF?
Njegov minus pol je povezan z osnovo tranzistorja T1. Tam je prisotna 0,7V napetost v primerjavi z
oddajnikom tranzistorja T1 in s tem tudi minus polu 9V elementa. Preko 470Ω upora in LED bo
kondenzator napolnjen 8,3V (0,7V napetost osnove-oddajnika in 8,3V na kondenzatorju podata
polno 9V napetost baterije). Vezje v tem stanju ostane stabilno – dokler ne boste pritisnili na tipko.
Slika 69
Pri zaprti tipki se situacija spremeni: LED sveti. Tok lahko sedaj teče s plus pola baterije preko
470Ω upora, LED in tipke k minus polu baterije.
Dokler je tipka pritisnjena (zaprta), je plus pol na 8,3V napolnjenega elektrolitskega kondenzatorja
povezan s plus polom baterije. S tem nastane na minus polu elektrolitskega kondenzatorja in s tem
tudi na osnovi tranzistorja T1 napetost minus 8,3V (»negativna« napetost v primerjavi z minus
polom baterije). Na osnovi tranzistorja T1 manjka potrebna pozitivna napetost – T1 blokiran. Po
tem ko je tranzistor T1 blokiran, prejme tranzistor T2 preko uporov 1KΩ in 47KΩ potrebno
(pozitivno) osnovno napetost – preklopi se, LED še naprej sveti – tudi ko boste spustili tipko. Tudi
plus pol elektrolitskega kondenzatorja ostane preko sedaj prevodne poti zbiralnika-oddajnika
tranzistorja T2 povezan z minus polom baterije, t.j. da na osnovi tranzistorja T1 še naprej ostane
prisotna negativna napetost. Za trajanje svetenja je odgovorna kombinacija napolnjenega
elektrolitskega kondenzatorja, kot prej teče preko 100KΩ upor majhen tok – vendar ne k osnovi
tranzistorja T1, temveč samo k minus polu napolnjenega elektrolitskega kondenzatorja. S tem bo v
elektrolitskem kondenzatorju prisotna razlika v napetosti počasi izravnana, t.j. elektrolitski
kondenzator se počasi izprazni. Ko je elektrolitski kondenzator izpraznjen, na njegovem minus polu
in s tem tudi na osnovi tranzistorja T1 ni več negativne napetosti v primerjavi z minus polom
baterije. Preko 100KΩ upora prejme osnova tranzistorja T1 pozitivno upravljalno napetost, T1 se
preklopi. Osnova tranzistorja T2 je preko 47KΩ upora in poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1
povezana z minus polom baterije. T2 je blokiran, vezje se preklopi nazaj v prvotno stabilno stanje.
62
Page 63
Najbolje je, da opis delovanja še enkrat preberete in poti pozitivnih in negativnih napetost (razlike
napetosti) označite na vezalnem načrtu z barvicami, ker kdor to poglavje pravilno razume, je zelo
daleč v navideznih skrivnostih elektronike. S tem prepoznamo, da je časovni potek odvisen tako od
kapacitete elektrolitskega kondenzatorja, kot tudi od 100KΩ upora. Za časovni potek v tem vezju ni
odgovoren čas polnjenja, temveč čas izpraznitve elektrolitskega kondenzatorja preko upora.
Tema »pozitivne in negativne napetosti« bo še enkrat izčrpno obdelana v drugem poglavju navodil.
Zapomnite si: Z monostabilno stopnjo preklopa so lahko impulzi podaljšani na točno določen
čas. Ta čas je odvisen od kapacitete kondenzatorja in vrednosti pripadajočega upora.
Vezje zakasnitve (zakasnjen vklop)
Zakasnjeni vklopi so uporabljeni vsepovsod tam, kjer je potreben določen čas med vklopom in
sproženjem funkcije, npr. nekateri elektromotorji ne smejo takoj biti priključeni na polno napetost.
Šele po kratki zakasnitvi, t.j. ko je doseženo določeno število vrtljajev, bo priključena polna
napetost.
V zvezi z alarmno napravo lahko takšno vezje, npr. zakasni vklop alarma. To je pri samodejni
alarmni napravi pomembno, saj je lahko tam običajno naprava vklopljena in izklopljena samo izven
samodejnega območja. Ko lastnik avtomobila odpre vrata, ima zaradi vezja zakasnitve nekaj sekund
časa, da izklopi nameščeno stikalo. Tat, ki ne ve, da je vozilo zavarovano in ki tudi ne pozna lege
stikala, naprave v roku kratkega časa ne more izklopiti. Alarm bo sprožen.
Sliki 70 in 71 prikazujeta načrt izgradnje in vezalni načrt vezja zakasnitve. Po kontroli
povezovalnih kablov priključite baterijo. Tipko držite pritisnjeno, ker bo LED vklopljena šele z
zakasnitvijo približno 1 sekunde.
Tudi v tem vezju je za časovni potek odvisen elektrolitski kondenzator. Če bo npr. 100μF
elektrolitski kondenzator zamenjan z 10μF elektrolitskim kondenzatorjem se čas zakasnitve
zmanjša na desetino (poskusite).
63
Page 64
Slika 70
Slika 71
Kako deluje vezje?
Pri vklopu (tipka zaprta (pritisnjena)) prejme tranzistor T1 potrebno pozitivno osnovno napetost
preko 100Ω in 1KΩ uporov in 100μF elektrolitskega kondenzatorja. Ta nizek krmilni tok (istočasno
tok polnjenja za elektrolitski kondenzator) zadostuje, da bo tranzistor T1 prevoden in bo preko
njegove poti oddajnika-zbiralnika osnova tranzistorja T2 povezana z minus polom baterije – T2 je
blokiran. Sedaj bo 100μF elektrolitski kondenzator počasi napolnjen, z čimer bo napetost na
njegovem z osnovo tranzistorja T1 povezanim minus polom vedno manjša (negativna). S počasnim
nadaljnjim polnjenjem elektrolitskega kondenzatorja bo osnovi tranzistorja T1 odvzet potreben
pozitiven krmilni tok – T1 blokiran. Sedaj tranzistor T2 prejme potrebno osnovno napetost preko
47KΩ upora – se preklopi. LED sveti tako dolgo, dokler naprava ostane vklopljena (pritisnjena
tipka).
64
Page 65
Utripa – nestabilna stopnja preklopa
Po že znanih bistabilnih in monostabilnih stopnjah preklopa bo sedaj razložena tudi nestabilna
(astabilna) stopnja preklopa. Tipična nestabilna stopnja preklopa je vezje utripanja (npr. vse vrste
vezij utripajočih luči na gradbiščih, prehodih čez progo, smerniki vožnje v motornih vozilih, itd.).
Utripajoče luči imajo dve posebni prednosti: Ob enem je stopnja pozornosti pri utripajoči luči
bistveno močnejša kot pri istočasno svetleči luči. Ob drugem utripajoča vezja z kratkim časom
vklopa luči in dolgim časom izklopa varčujejo z energijo tako, da lahko utripajoče luči, itd.
obratujejo bistveno dlje časa kot stalno svetleče luči z baterijami ali akumulatorji.
Po tem, ko je bil poskus po sliki 72 preverjen, pritisnite na tipko. Dokler bo tipka pritisnjena bo
LED utripala.
1KΩ upor zamenjamo z zaporedno vezavo iz LED in 470Ω upora. To pomeni, da bo svetilna dioda
(z 470Ω uporom) priključena na zbiralnik levega tranzistorja medtem, ko bo zbiralnik levega
tranzistorja in plus pol 100μF elektrolitskega kondenzatorja povezan z 1KΩ uporom. Če boste sedaj
vezje pričeli obratovati, LED utripa – v primerjavi s prejšnjim poskusom razlika ni ugotovljiva. Mi
prepoznano, da ima bistabilna stopnja preklopa simetrično izgradnjo in ni pomembno na kateri
tranzistor bo LED priključena. Če imamo BUSCH sistem eksperimentov 6000 ali 7000, lahko
namesto 1KΩ upora zaporedno z drugim 470Ω vežemo tudi drugo svetilno diodo. Po začetku
obratovanja (s pritiskom na tipko) ugotovimo, da obe LED izmenično utripata.
Slika 72
65
Page 66
Slika 73
Če se želimo med branjem sledeče razlage razveseliti nad utripanjem LED, se lahko tipko premosti
z kratkim koncem žice. Nastane stalno utripanje.
Kako deluje vezje?
Če bo vezalni načrt nestabilne stopnje preklopa (slika 73) primerjan z vezalnim načrtom
monostabilne stopnje preklopa (slika 69) opazimo, da sta obe vezji skoraj identični. Zamenjan je bil
zgolj 47KΩ upor monostabilne stopnje preklopa v nestabilni stopnji preklopa z elektrolitskim
kondenzatorjem. S tem drugim elektrolitskim kondenzatorjem se vezje obnaša kot dve monostabilni
stopnji preklopa, ki sta medsebojno vezani.
Primer: Če je 100μF elektrolitski kondenzator napolnjen in LED ravno prične svetiti, prejme
tranzistor T2 preko 100KΩ upor potrebno osnovno napetost. Istočasno je plus pol 100μF
elektrolitskega kondenzatorja preko poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T2 povezan s plus polom
baterije. Ker je bil 100μF elektrolitski kondenzator napolnjen, sedaj pa je njegov plus pol povezan z
minus polom baterije, nastane na minus polu elektrolitskega kondenzatorja negativna napetost k
minus polu baterije, ki je prisotna tudi na osnovi tranzistorja T1. S tem tranzistorju T1 manjka
potrebna osnovna napetost – tranzistor je blokiran. Preko 10KΩ upora teče majhen tok, vendar ne k
osnovi tranzistorja T1, temveč k negativno napolnjenem minus polu elektrolitskega kondenzatorja.
V elektrolitskem kondenzatorju prisotna razlika v napetosti bo počasi izravnana, t.j. , elektrolitski
kondenzator se izprazni. Istočasno bo 10μF elektrolitski kondenzator preko 1KΩ upora napolnjen.
Takoj, ko je 100μF elektrolitski kondenzator (preko 10KΩ upora) izpraznjen, pride majhna
negativna krmilna napetost preko 10KΩ upora na osnovo tranzistorja T1 – tranzistor se preklopi.
Sedaj je plus pol napolnjenega 10μF elektrolitskega kondenzatorja preko poti zbiralnika-oddajnika
tranzistorja T1 povezan z minus polom baterije. Na minus polu 10μF elektrolitskega kondenzatorja
(in na osnovi tranzistorja T2) nastane negativna napetost v primerjavi z minus polom baterije –
tranzistor T2 je blokiran: LED se ugasne. Preko 470Ω upora in svetilne diode bo 100μF elektrolitski
kondenzator počasi napolnjen medtem, ko se lahko istočasno 10μF elektrolitski kondenzator preko
100KΩ upora počasi izprazni, dokler razlika napetost med plus in minus polom 10μF
elektrolitskega kondenzatorja ni izravnana. Nato prejme osnova tranzistorja T2 preko 100KΩ upora
potrebno krmilno napetost – tranzistor T2 se preklopi, LED sveti. Postopek preklopa spet poteka
tako, kot je opisano na začetku. Vezje se stalno preklaplja sem ter tja.
66
Page 67
Dolžina časa svetenja LED (svetla faza) nastane iz kombinacije 100μF elektrolitskega
kondenzatorja in 10KΩ upora. Čas izklopa nastane iz kombinacije 10μF elektrolitskega
kondenzatorja in 100KΩ upora. V vezju po sliki 72 sta fazi svetenja in izklopa LED približno isto
dolgi. Če bo sedaj v tem vezju 10μF elektrolitski kondenzator zamenjan s 100μF elektrolitskim
kondenzatorjem, nastanejo kratka utripanja z ustrezno dolgimi premori (poskusite). Pogostost
utripanja LED se ne spremeni. Sedaj bosta upora 10KΩ in 100KΩ med seboj zamenjana. Po
začetku obratovanja spet nastane enakomerno utripanje s približno isto fazo svetenja in izklopa.
Sedaj še enkrat zamenjamo 100μF in 10μF elektrolitska kondenzatorja. Sedaj nastane relativno dolg
čas svetenja LED in samo kratka faza izklopa (teme). Vendar pa pogostost utripanja LED ostane
nespremenjena. Mi prepoznamo, da način utripanja odvisen od elektrolitskih kondenzatorjev in
uporov.
Na koncu zamenjajmo 100μF elektrolitski kondenzator s 100nF kondenzatorjem. Po začetku
obratovanja vezja nastane efekt stroboskopa. LED utripa v hitrem ritmu. V primerjavi s prejšnjimi
poskusi se je pogostost utripanja povečala.
Pogostost utripanja LED je označena tudi kot frekvenca utripanja. Enota frekvence je hertz (Hz) in
poda, kako pogosto bo LED v roku ene sekunde vklopljena oziroma izklopljena. Frekvenca 10Hz
pomeni, da LED v eni sekundi 10-krat zasveti (utripa).
Zapomnite si: Nestabilna stopnja preklopa nima stabilnega stanja. Njena frekvenca se
spreminja z ustreznimi merami delov v širokih mejah.
67
Page 68
Alarmna naprava z vezjem utripanja (utripajočimi lučmi)
Vezje utripanja iz prejšnjega poskusa je lahko zelo preprosto spremenjeno v alarmno napravo z
utripajočimi lučmi. Na načrtu izgradnje 74 oziroma vezalnem načrtu 75 je kot varnostna zanka
prikazana premoščena žica od osnove k oddajniku tranzistorja T1.
Ko bo alarmna naprava s priključitvijo baterije pričela obratovati, navidezno ne nastane nobeno
delovanje, svetilna dioda ostane temna (izklopljena). Če bo seda prej kot žica premostitve
nameščena žična zanka (na tranzistorju T1) prekinjena, prične vezje samodejno utripati. To vezje
lahko uporabimo na isti način, kot pri opisanem vezju alarma. Ali bo ustrezna varnostna zanka
uporabljena kot žica za spotaknitev ali kot varovalo kontakta vrat.
Slika 74
68
Page 69
Slika 75
Vezje utripajočih luči z nastavljivo frekvenco utripanja
Mi želimo naše vezje utripajočih luči še nekoliko spremeniti in s tipko spremeniti čas utripanja.
Najprej bo baterija odklopljena in pri prejšnjem poskusu nameščena varnostna zanka na tranzistorju
T1 bo odstranjena. Dodatno bo v vezje vstavljena tipka in 47KΩ upor (glejte sliko 76).
Če bo sedaj baterija priključena, utripa vezje kot pričakovano, pri čemer se frekvenca utripanja pri
pritisku na tipko še bolj poveča.
Slika 76
69
Page 70
Kako deluje vezje?
Tudi to vezje utripanja je spet sestavljeno iz znane nestabilne stopnje preklopa. Za čas izpraznitve
100μF elektrolitskega kondenzatorja je odgovoren 2,2KΩ upor. Dokler tipka ne bo pritisnjena, bo
čas izpraznitve 10μF elektrolitskega kondenzatorja določal 100KΩ upor. Pri pritisku na tipko lahko
teče dodaten tok izpraznitve preko 47KΩ upora. S tem bo čas izpraznitve 10μF elektrolitskega
kondenzatorja skrajšan, vezje se hitreje preklopi, frekvenca utripanja LED narašča.
Če opazujemo vezalni načrt 77, prepoznamo, da sta pri pritisku na tipko 47KΩ in 100KΩ upor
vezana drug poleg drugega. Strokovnjak reče: »Oba upora sta vzporedno vezana«. Pri vzporedni
vezavi uporov teče tok skozi vsak posamezen upor. S tem lahko skupaj teče večji tok. Če bosta npr.
dva 100KΩ vzporedno vezana, je tekoč tok skozi oba upora dvakrat toliko velik, kot če bi bil
uporabljen samo en upor. To pomeni, da je skupna upornost vzporedne vezave manjša od vrednosti
posameznih uporabljenih uporov. Z vzporedno vezavo dveh 100KΩ uporov bo dosežena skupna
vrednost upornosti 50KΩ. Zapomnimo si, da lahko vzporedna vezava več uporov doseže poljubno
skupno vrednost upornosti.
Slika 77
70
Page 71
Elektronski zatemnilnik
Pri enem izmed prvih poskusov v teh navodilih je bila LED s pomočjo črte svinčnika »zatemnjena«.
Ker je bila svetilnost LED krmiljena preko »upornosti svinčnika«, uravnavanje do sedaj ni bilo
dobro. S pomočjo elektronike lahko sedaj naredimo vezje elektronskega zatemnilnika, z katerim je
lahko svetilnost LED zelo fino nastavljena od zelo temne do zelo svetle svetilnosti.
Najprej si moramo narediti spremenljiv upor. Za to na list papirja z mehkim svinčnikom narišite
približno 10 x 20 mm veliko polje. Pomembno je, da bo uporabljen mehek svinčnik (ker ima grafit
v svinčniku potrebne lastnosti. Zaradi tega ne uporabite kemičnega svinčnika, nalivnega peresa ali
flomastra). Polje kar se le da na debelo prebarvajte. Na začetku in koncu polja vsakokrat s
pisarniško sponko pritrdite eno žico.
Vezje bo narejeno ustrezno s sliko 78. Po priključitvi baterije je »zatemnilnik« pripravljen na
obratovanje. Žico, ki je napeljana od 1KΩ upora do našega »nastavljivega upora«, lahko na
narisanem polju premikate sem ter tja, z čimer bo spremenjena tudi svetilnost LED. Če se žica
nahaja na spodnjem koncu upora svinčnika (pisarniška sponka s priključni žici k LED), LED ne
sveti. Ko bo žica premaknjena navzgor, se bo svetilnost LED povečala.
Slika 78
71
Page 72
Narejen, nastavljiv upor deluje po istem načelu kot industrijsko izdelan »potenciometer«. Tudi pri
teh potenciometrih bo s pomočjo brusa narejena grafitna plast upora. Potenciometri imajo tri
priključke, po en priključek na začetku in koncu grafitne plasti in en priključek na stikalu z katerim
je lahko odčitana spremenljiva upornost. Simbol vezave potenciometra je skoraj enak kot simbol
upora, zgolj brus bo prikazan z dodatno puščico.
Potenciometer
Kako deluje vezje?
Oba tranzistorja sta vezana k Darlington stopnji in delujeta po znanem načelu oddajnika-sledilnika.
Napetost na oddajniku tranzistorja T2 (in s tem tudi LED) sledi vhodni napetosti na osnovi
tranzistorja T1. Zgornji konec slike narejene s svinčnikom je povezan s plus polom baterije tako, da
nastane napetost 9V. Spodnji del grafitne plasti je povezan z minus polom baterije tako, da tam
logično napetost ne more biti prisotna. Med tema obema priključnima točkama nastane tudi na
grafitni plasti napetost, čigar veličina stalno narašča od spodaj navzgor z 0 na 9V. Glede na to, kje
bo napetost s prostim koncem žice odvzeta z grafitne plasti in bo preko 1KΩ upora osnove
tranzistorja T1 dovedena, nastane na tranzistorju T2 ustrezna napetost, ki krmili svetilnost LED.
Slika 79
72
Page 73
Vezje utripajočih luči z brezstopenjsko nastavljivo frekvenco utripanja
Slika 80 prikazuje poskus izdelave vezja utripajočih luči, pri kateri je lahko z uporabo narejenega
potenciometra brezstopenjsko nastavljena hitrost utripanja (frekvenca utripanja). Na enem koncu
grafitnega polja bo žica pritrjena s sponko in napeljana k 100Ω uporu. Z osnove desnega
tranzistorja prišla žica ne bo pritrjena, temveč je namenjena za reguliranje frekvence utripanja. Po
začetku obratovanja vezja (priključitev baterije) je lahko prost konec žice dotaknjen samodejno
narejenem uporu in s tem nastavljena frekvenca utripanja v območju približno 0,1Hz do 10Hz.
Delovanje nam je verjetno jasno. Velikost toka izpraznitve 10μF elektrolitskega kondenzatorja
nestabilne stopnje je odvisna od velikosti vrednosti upornosti, ki nastane zaradi oddaljenosti obeh
koncev žic na grafitnem polju. 100Ω upor v vezju ima funkcijo zaščite, da tranzistor T2 ne bo
direktno povezan z +9V baterijo, če se bi oba konca žic na grafitnem polju dotaknila.
Slika 80
73
Page 74
Slika 81
Daljinsko upravljan elektronski rele
Pri prejšnjih poskusih smo s pritiskom na tipko zaprti tokokrog, ki je bil spet prekinjen takoj, ko je
bila tipka spuščena. S sedaj sledečim poskusom bo z kratkim pritiskom na tipko LED vklopljena in
z nadaljnjim kratkim pritiskom spet izklopljena. Če bi imeli več tipk, bi lahko LED celo vklopili in
izklopili z različnih mest. Takšna daljinsko upravljana stikala so npr. uporabljena v velikih
zgradbah, da bo osvetlitev stopnišča tako v kleti kot tudi v zgornjem nadstropju ter v vsakem
poljubnem nadstropju s pritiskom na tipko vklopljena in izklopljena.
Po tem, ko je bilo vezje ustrezno s sliko 82 še enkrat preverjeno, bo sedaj priključena baterija. Na
tipko sedaj na kratko pritisnite. LED se mora pri pritisku na tipko vklopiti in pri naslednjem pritisku
izklopiti. Naše vezje ima dve stabilni stanji (LED vklopljena ali LED izklopljena) in je posledično s
tem bistabilna stopnja preklopa. V primerjavi s prejšnjimi narejenimi bistabilnimi stopnjami
preklopa je potrebno samo eno stikalo za preklop v eno in drugo smer.
74
Page 75
Slika 82
Kako deluje vezje?
Pri branju sledečih opisov delovanja se zdi prikazovanje verjetno nekoliko težko. Zelo lažje
razumljivo bo, če bodo z rdečim pisalom na vezalnem načrtu 83 razloženi tokokrogi jasno označeni.
Domnevajmo, da LED ne sveti. Preko 470Ω upora, LED in 10KΩ prejme tranzistor T1 pozitivno
osnovno napetost. Njegova pot zbiralnika-oddajnika je prevodna in s tem odvzame tranzistorju T2
osnovno napetost, ker je osnova tranzistorja T2 preko 100Ω upora in odprte poti zbiralnikaoddajnika tranzistorja T1 povezana z minus polom baterije. S tem ostane tranzistor T2 blokiran.
Istočasno bo preko 470Ω upora, LED in 1KΩ upora 100μF elektrolitski kondenzator napolnjen.
Pri pritisku na tipko prejme osnova tranzistorja T2 pozitivno napetost s plus pola 100μF
elektrolitskega kondenzatorja. S tem bo tranzistor T2 prevoden – LED sveti. Istočasno je sedaj
osnova tranzistorja T1 preko 10KΩ upora in prevodne poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T2
povezana z minus polom baterije. tranzistorju T1 manjka pozitivna osnovna napetost – tranzistor je
blokiran. S tem prejme tranzistor T2 pozitivno osnovno napetost preko 2,2KΩ upora s plus pola
baterije tudi, ko bo tipka spuščena. Istočasno je lahko 100μF elektrolitski kondenzator preko 1KΩ
upora in prevodne poti zbiralnika-oddajnika tranzistorja T2 izpraznjen. S tem pade napetost na plus
polu elektrolitskega kondenzatorja na 0V (napetost ni več prisotna).
Če bo sedaj, torej pri vklopljeni LED, ponovno pritisnjena tipka, odvzame elektrolitski kondenzator
tranzistorju T2 osnovno napetost. Tranzistor T2 je blokiran, LED se ugasne. Istočasno prejme
tranzistor T1 preko 10KΩ upora, LED in 470Ω upora potrebno osnovno napetost – tranzistor T1 bo
prevoden. S tem je bilo doseženo stabilno stanje preklopa in spet nastane ista situacija, kot je
razložena na začetku.
75
Page 76
Slika 83
Javljalnik požara – opozorilo na poledico
Na splošno bodo temperature merjene s termometri (tako, da bo raztezanje živega srebra odčitano
na skali v stopinjah). S pomočjo elektronike so lahko temperature določene bistveno bolj natančno.
Istočasno lahko elektronika sproži dodatne opozorilne signale ali posebne funkcije preklopov.
Tipični nameni uporabe so npr. elektronski javljalniki požara, ki pri določeni temperaturi
samodejno sprožijo protipožarno napravo. V modernih vozilih bo opozorjeno pri nizki temperaturi
3 stopinj nakazano na »nevarnost poledice«. Temperaturna stikala vklopijo pri določeni temperaturi
ventilator za hladilno vodo in elektronski termostati nadzorujejo ogrevanje in klimatske naprave, da
bo nastavljena temperatura prostora točno obdržana.
Za elektronske meritve temperature bodo običajno vstavljeni senzorji, ki s spremembo temperature
spremenijo njihovo vrednost upornosti.
Posebej temperaturno odvisne vrednosti upornosti imajo polprevodnike. Ker nimamo na voljo
posebnega senzorja temperature, bomo v sledečem poskusu uporabili tranzistor kot tipalo
temperature.
Vezje bo narejeno po sliki 84 in bo pričelo obratovati s priključitvijo baterije. Za prikaz temperature
je namenjena svetilna dioda, ki pri sobni temperaturi sveti s »polovično svetilnostjo«. S sledečim
poskusom naj bo preiskano, kako vezje reagira na ohladitev. Za to celotno narejeno vezje za nekaj
minut dajte v hladilnik ali zamrzovalno skrinjo. Ko boste pričeli obratovati vezje, bo LED svetila s
polno svetilnostjo. Segretju vezja lahko sledimo – LED bo počasno temna. Postopek segrevanja je
lahko pospešen tako, da lev tranzistor, ki je namenjeno kot temperaturno tipalo, segrejemo med
prsti.
Sledeč poskus naj prikazuje, kaj se zgodi pri večjih temperaturah. Za to bo lev tranzistor s
sušilnikom za lase dodatno segret. Mi opazujemo, da bo LED temna oziroma se izklopi. Ko bo
sušilnik izklopljen, lahko ohladitev temperaturnega tipala prepoznamo na svetilni diodi, ki pri
dosegu sobne temperature spet sveti s polovično svetilnostjo.
76
Page 77
V praksi so tranzistorji kot temperaturno tipalo manj dobro primerni. Za elektronske merilne
instrumente temperature so običajno uporabljeni polprevodni elementi, ki so bili narejeni posebej za
te namene. Ti polprevodni elementi spremenijo njihovo notranjo upornost pri spremembi
temperature bistveno močneje, kot naš uporabljen tranzistor. Verjetno pa si lahko predstavljamo, da
so lahko s podobnimi vezji reguliranja in funkcije zelo preprosto sprožene.
Sika 84
Slika 85
77
Page 78
Kako deluje vezje?
1KΩ upor je vezan tako med osnovo in plus polom baterije kot tudi med zbiralnikom tranzistorja
T1 in baterijo (glejte sliko 85). S tem je tranzistor T1 nekoliko prevoden in osnova tranzistorja T2
prejme preko 10KΩ upora relativno majhno osnovno napetost. Pri sobni temperaturi je tranzistor T2
ravno toliko prevoden, da LED malo sveti. S tem naraste napetost na osnovi tranzistorja T2, ta bo
bolj močno prevoden in po njegovi poti zbiralnika-oddajnika lahko teče večji tok. LED sveti
svetleje. Ko bo tranzistor T1 segret, se poveča njegova prevodnost tako, da s sedaj odprto potjo
zbiralnika-oddajnika tranzistorja T1 pade napetost na osnovi tranzistorja T2. T2 je blokiran in LED
ne sveti več.
S tem poskusom smo spoznali nov fenomen: Kot vemo, je za prevodnost oziroma pretok toka
odgovorno število prosto premičnih elektronov. V polprevodnikih – tudi v drugih materialih – se
poveča število prosto premičnih elektronov pri segretju oziroma zmanjša zaradi ohladitve.
Načeloma za število prosto premičnih elektronov ni odgovorna samo temperatura, temveč dovedena
količina energije. Na prevodnost polprevodnikov npr. luč ne more vplivati. Polprevodniki
tranzistorjev so nameščeni v črnem ohišju, ki prepušča svetlobo, da vpliv prevodnosti ne odpade s
svetlobno energijo. Pri optoelektronskih elementih, npr. foto tranzistorjih bo sprememba
prevodnosti s svetlobo zaželena in uporabljena za naloge preklopov in merjenja.
Temperaturna odvisnost polprevodnih elementov je v praksi pogosto moteča. Pri ojačevalnikih, ki
oddajo velike moči, se npr. tranzistorji segrejejo z velikim pretokom toka. S tem ogretjem bodo
tranzistorji močneje prevodni, z čimer se »delovna točka« ojačevalnika premakne in se zvok pri
stereo napravah poslabša. Pri kakovostnih napravah bo zaradi tega temperaturno odvisna
sprememba prevodnosti izravnana z zapletenimi vezji reguliranja.
78
Page 79
Zaporedna vezava – vzporedna vezava
V prejšnjih poskusih in eksperimentih so bili pogosto povezani upori ali kondenzatorji v zaporednih
ali vzporednih povezavah. Ker so zaporedne in vzporedne povezave zelo pomembne, bo način
delovanja še enkrat na kratko razložen.
Zaporedna vezava dveh uporov
Slika 86 prikazuje tipično zaporedno vezavo dveh uporov. Pod zaporedno vezavo razumemo, da so
upori v tokokrogu razporejeni tako, da mora tok najprej teči skozi prvega in nato skozi drugi upor.
Logično je, da bo v primerjavi s tokom skozi samo en upor, tok skozi dva upora bolj oviran.
Vrednost skupne upornosti lahko izračunamo po sledeči formuli:
Slika 86: Slika 87:
R = R1 + R2
Če bo en 100KΩ in en 47KΩ zaporedno vezan, to za tok povzroči isti efekt, kot če bil prisoten
samo en 147KΩ upor. Razumljivo je, da je z zaporedno vezavo z več upori dosegljivo poljubno
skupno število upornosti.
79
Page 80
Vzporedna vezava dveh uporov
Slika 87 prikazuje vzporedno vezavo dveh uporov. Tekoč tok se lahko razdeli na oba elementa. Če
bosta dva upora vzporedno vezana, je logično, da je skupna vrednost upornosti manjša od upornosti
vsakega posameznega elementa. Tudi tukaj nastane formula:
R =
Ko bo en 100KΩ in 47KΩ upor vzporedno vezan, je lahko s to formulo izračunana skupna
upornost:
R =
Skupna vrednost upornosti znaša ca. 32KΩ. Tudi pri vzporedni vezavi uporov so lahko dosežene
poljubne vrednosti upornosti.
Slika 88: Slika 89:
R1 x R2
R1 + R2
R1 x R2
R1 + R2
= 31,97KΩ
80
Page 81
Zaporedna vezava kondenzatorjev
Tudi kondenzatorji so lahko zaporedoma vezani (slika 88). S tem se spremeni njihova skupna
kapaciteta. Skupna kapaciteta je vedno manjša od kapacitete najmanjšega kondenzatorja. Formula
za izračun skupne kapacitete:
C =
Vzporedna vezava kondenzatorjev
Pri vzporedni vezavi kondenzatorje se poveča skupna kapaciteta. Skupna kapaciteta ustreza vsoti
kapacitet posameznih kondenzatorjev:
C = C1 + C2
Lastnosti zaporednih in vzporednih vezav uporov in kondenzatorjev si naj bi dobro zapomnili, ker
so te variacije vezav nujne za razumevanje številnih elektronskih poskusov.
Vezja iz računalniške in digitalne tehnike
Z razvojem digitalne tehnike se je pričela nova elektronska prihodnost. Moderni majhni žepni
računalniki, natančne kvarčne utre, digitalna obdelava slike in zvoka (CD predvajajlnik) ali
računalniška tehnika brez digitalne elektronike ne bi bili možni. S to novo tehniko je ljudem
prvikrat uspelo razviti elektronske stroje, ki berejo, pišejo, računajo in lahko celo sprejmejo
odločitve.
Ali lahko laik zapletene elektronske postopke digitalne tehnike še sploh razume?
S sledečimi eksperimenti so razložene osnove digitalne tehnike.
C1 x C2
C1 + C2
81
Page 82
Kaj je digitalno?
Vezje bo narejeno in obratovalo ustrezno s sliko 90. Pri pritisku na tipko LED zasveti – če tipka ne
bo pritisnjena, tudi LED ne more svetiti. Zakaj to vezje? Preprost tokokrog smo spoznali že v prvem
poglavju teh navodil! Kljub temu to vezje posreduje osnovna spoznanja digitalne elektronike.
Svetilna dioda ima lahko v tem poskusu samo dve stanji: ali sveti ali ne sveti. Druga možnost ne
obstaja. Tudi v digitalni tehniki obstajata samo dve stanji:
Napetost (LED sveti) ali ni napetost (LED ne sveti).
Stanja preklopa bi lahko imenovali tudi z »DA« ali »NE«.
Vmesni položaj, ko npr. LED samo na pol sveti, v digitalni tehniki ne obstaja. Pojem »digitalno«
izhaja iz latinske besede »Digitus« in pomeni »prst«. S tem naj bi bilo izraženo, da se bo v digitalni
tehniki delalo samo z celimi enotami. Ko npr. za seštevanje uporabimo prste, lahko računamo samo
z celimi prsti – seštevanje polovičnih enot (pol prsta) ni možno.
Slika 90
82
Page 83
Slika 91
Kitajci uporabljajo kot abakus znano računsko tablico, ki ima tudi nekatere ABC upornike
»1+1=2«. Iz tega »računskega stroja« so lahko izpeljana bistvena digitalna spoznanja. Če bo npr.
računano samo z enotami EUR 1,-- do EUR 10,--, zadostuje 10 premičnih krogel. Če naj bodo
računani tudi centi, potem je potrebnih nadaljnjih 99 krogel. Tem bolj natančno kot naj bo
izračunano, tem več kroglic je potrebnih.
V digitalni elektroniki in računalniški tehniki bodo tudi najbolj zapleteni izračuni izvedeni samo z
obema stanjema »prisotna napetost« ali »ni napetosti«. Te dve stanji bosta prikazani tudi s številko
»1« in »0«.
Osnovni elementi digitalne tehnike so tako imenovani vezni členi, ki imajo enega ali več vhodov in
en izhod. Elektronika povezuje vhodne signale in proizvede določen izhodni signal. Vezalni načrt
91 prikazuje, da ima naš prvi digitalni eksperiment načeloma en vhod (tipko) in en izhod (LED).
Zelo preprosto »logično vezje«. Mimogrede logika – digitalna tehnika zahteva logično mišljenje.
Nazaj k številkama »1« in »0«. Za številko »1« lahko uporabimo tudi »da« ali »nekaj se dogaja«.
Za »0« bi se nato uporabilo »ne« ali »nič se ne zgodi«. Pri pritisku na tipko (kot vhod vezja), se tam
nekaj naredi, torej »da« ali »1«. Ko LED sveti (na izhodu vezja), potem se tam tudi nekaj dogaja,
torej »da« ali »1«. Če tipka ne bo poritisnjena, se na vhodu nič ne bo zgodilo (torej »0«). Tudi na
vhodu se nič se zgodi (ker LED ne sveti) – torej prav tako »0«.
Takšno vezje lahko imenujemo tudi kot »da vezje«. Če npr. našemu vezju postavimo vprašanje
»Potrebujemo pri dežju dežnik?« (pritisk na tipko), prejmemo pravilen odgovor »da« (LED sveti).
Kaj pa se zgodi če bo vprašanje spremenjeno? Npr »Potrebujem pri soncu dežnik?«. Tukaj bi bil
pravilen odgovor »ne«. Tudi za sedaj potrebno uporabljivo »ne vezje« obstaja v digitalni tehniki
poseben »vezni člen«.
83
Page 84
Razsmernik
Načrt 92 prikazuje elektroniko digitalnega »ne vezja«. Pri obratovanju vezja LED sveti. Pri pritisku
na tipko se LED ugasne. Če je na vhodu prisotna napetost (=da), potem manjka na izhodu napetost
(= ne) in obratno. S tem vezjem je lahko pravilno odgovorjeno na naše vprašanje glede dežnika pri
soncu (na vhodu se nekaj zgodi zaradi pritiska na tipko – torej »da« ali »1«. Vendar pa LED ne
sveti – torej »ne« ali »0«).
»Ne vezja«, ki povzročijo obrnitev funkcije, so strokovno označena z »razsmernik«. Podoben
poskus smo izvedli že v poglavju »kako s pritiskom na tipko prekinemo tokokrog«. Kljub temu
nastane razlika: primerjajmo vezalni načrti slike 28 z vezalnim načrtom slike 93. Mi ugotovimo, da
je na sliki 28 LED priključena na plus pol napajanja in tipka na minus pol. V »novem« poskusu so
elementi »obrnjeno« priključeni.
To vodi k spoznanju: Ko je tranzistor pri zaprti tipki prevoden, je njegov zbiralnik preko oddajnika
povezan z minus polom baterije. Na »izhodu razsmernika« (na LED) znaša napetost 0V (torej ni
napetosti). Ko je tranzistor blokiran, pride preko 470Ω upora napetost k zbiralniku tranzistorja in s
tem k izhodu (LED) našega logičnega vezja. S tem nastaneta glede na stanje preklopa 2 možnosti:
Na vhodu razsmernika (osnova tranzistorja) je prisotna napetost (= 1), potem LED ne sveti (= 0).
Na vhodu ni napetost (= 0), potem LED sveti (= 1).
Slika 92
84
Page 85
Slika 93
Kaj se zgodi, ko bosta dva razsmernika zaporedno vezana?
Slika 94 prikazuje izgradnjo dveh zaporedoma vezanih razsmernikov. Če bo po začetku obratovanja
pritisnjena tipka, LED sveti. Če tipka ne bo pritisnjena, potem LED ne sveti. Dejansko nam je
logika jasna. Če je na vhodu prvega razsmernika prisotna napetost (1), potem na izhodu prvega
razsmernika manjka napetost (0). Ker je izhod prvega razsmernika povezan z vhodom drugega
razsmernika, tam prav tako manjka napetost tako, da je pogojeno z logiko preklopa na izhodu
drugega razsmernika spet prisotna napetost (1). Načeloma naredi dvojni razsmenik dvojno
zanikanje: »Ko ne dežuje, ne potrebujemo dežnika«.
Ta digitalna logika se nam mogoče zdi primitivna. Dejansko pa je tako, da vse digitalne delujoče
naprave (tudi računalniki) narejene zgolj s takšnimi preprostimi logičnimi elementi. Celo veliki
računalniki, katerih izjema je, da lahko sprejmejo zelo zapletene odločitve, delujejo s to preprosto
da-ne logiko. Ukvarjajmo se še z nadaljnjimi »vezni vezji«:
Slika 94
85
Page 86
IN povezava
Tako v »dnevnem življenju« kot tudi v računalniški praksi morajo biti sprejete odločitve, če
nastaneta dva dogodka. Kot primer želimo naše »vprašanje dežnika« še nekoliko bolj razčleniti
(podrobno opisati) » Potrebujem dežnik, ko dežuje in želim iti ven?«. Pravilen odgovor je sigurno
»da«. Odgovor DA pa je pravilen samo takrat, ko nastaneta oba v dogodku navedena dogodka:
mora deževati in morate iti na prosto. Takšni dogodki so lahko elektronsko (digitalno) ovrednoteni.
Poskus izgradnje bo narejen po sliki 95. Na levih priključkih 10KΩ in 47KΩ uporov bodo
priključene kratke žice, ki najprej prosto visijo. Za začetku obratovanja LED ne bo svetila. Žica s
priključka A bo držana na priključek +9V baterije – nič se ne spremeni. Sedaj bo žica dana od
priključka B k priključku +9V baterije. Tudi tokrat LED ne sveti. Kot sledeče bodo povezani
priključki A in B s priključkom +9V. Sedaj LED sveti. Mi prepoznamo delovanje IN povezave. Na
izhodu je nato napetost prisotna samo, ko je na obeh vhodih prisotna napetost. Če je napetost
prisotna samo na enem vhodu, ostane tudi izhod izklopljen.
Slika 96 prikazuje elektronski vezalni načrt IN vezave: Samo, ko imata oba Tranzistorja pozitivno
napetost na njihovih osnovah (oba tranzistorja sta prevodna), lahko LED sveti.
V digitalni praksi obstaja veliko možnosti uporabe za IN povezavo, npr. v alarmni napravi je lahko
alarm sprožen samo takrat, ko je naprava s stikalom vklopljena in ko bo varnostna zanka uničena. V
motornem vozilu bo signal sprožen samo takrat, ko žarometi svetijo in je motor ugasnjen.
Obdelovalni stroj je lahko vklopljen samo takrat, ko je obdelovanec vstavljen in je varnostni pokrov
zaprt. Takšne naloge kontrole in nadzora so lahko z digitalno elektroniko zelo preprosto izvedene.
V praksi ta digitalna vezja v bodo narejena s tranzistorji, temveč z IC-ji.
Slika 95
86
Page 87
Slika 96
Kaj je IC?
IC je kratica za »integrated circuit« (integrirano vezje). Pod IC razumemo delujoče mini vezje, v
katerem so vsebovani vsi potrebni elementi na zelo majhnem prostoru (so vgrajeni). Obstaja tisoč
različnih tipov IC-jev, pri čemer je vsak tip narejen za čisto posebno delovanje. Obstajajo npr. IC-ji,
ki vsebujejo 4 IN vezave. Ta IC ima nato 14 priključkov (4 x 2 vhoda, 4 izhodi in 2 priključka za
obratovalno napetost). Ker bodo ti IC-ji narejeni v zelo velikih količinah, so cenovno ugodni.
Obstajajo tudi IC-ji z kompleksnimi funkcijami, v katerih je med drugim povezanih več tisoč
veznih členov, npr. za doseg funkcij štetja ali računanja. Tudi mikroprocesor (možgani računalnika)
je IC, v katerem bodo z ustrezno vezavo veznih členov dosežene funkcije računalnika.
87
Page 88
ALI povezava
V določenih primerih naj bo delovanje doseženo, ko nastane več možnih dogodkov. Tipičen primer
uporabe nastane, ko naj bi npr. v elektronski alarmni napravi med seboj povezanih več alarmnih
zank. Ko bo na eni (ali tudi na več) alarmni zanki sprožen alarm, se naj bi sirena vklopila. Načrt 97
prikazuje, kako bo ALI povezava elektronsko izvedena.
Po začetku obratovanja ostane svetilna dioda temna, ker na obeh vhodih A in B ni priključene
napetosti. Če bo vhod A ali vhod B povezan s priključkom +9V baterije, LED sveti. Tudi, ko sta
oba vhoda povezana s plus polom baterije, bo LED svetila.
Pri opazovanju vezalnega načrta 98, je elektronsko delovanje jasno: Oba tranzistorja T1 in T2 sta
načeloma vzporedno vezana tako, da svetilna dioda prejme potrebno obratovalno napetost takoj, ko
bo en ali oba tranzistorja prevodna.
Preden zaključimo izlet v računalniško in digitalno tehniko, bosta razloženi še najpomembnejši
vezavi: »vezava NE-IN« ter vezava »NE-ALI«.
Slika 97
88
Page 89
Slika 98
NE-IN povezava
Za spoznavanje vezave NE-IN, bo izgradnja izvedena ustrezno z vezalnim načrtom 99. Načrt
izgradnje je bil opuščen, ker smo sedaj zmožni, da vezje naredimo po vezalnem načrtu. Po začetku
obratovanja bo LED svetila. Prav tako, ko bo samo priključek B povezan s plus polom baterije. Če
bosta na 9V priključek priključena priključka A in B (torej oba vhoda), LED ne sveti.
Na izhodu torej napetost ni prisotna takrat, ko je na obeh vhodih prisotna napetost. Načeloma
ustreza delovanje delovanju vezave IN, na čigar izhodu je bil priključen dodatni razsmernik.
Slika 99
89
Page 90
Vezava za to povezavo je zlahka razumljiva: Dokler je eden izmed obeh tranzistorjev (ali oba)
blokiran, ne more teči tok s plus pola baterije preko 470Ω upora k LED – LED sveti. Če pa sta oba
tranzistorja prevodna (oba tranzistorja prejmeta potrebno osnovno napetost), se zapre tokokrog s
plus pola baterije preko 470Ω upora in poti zbiralnika-oddajnika obeh tranzistorjev k minus polu
baterije. Ker tok preko poti tranzistorja lažje teče kot preko LED, manjka LED potrebna
obratovalna napetost – LED ostane temna. Z NE-IN vezavo je lahko npr. zelo preprosto narejena
alarmna naprava za nadzor več varnostnih zank. Prva varnostna znaka povezuje vhod A s plus
polom baterije, druga varnostna zanka povezuje vhod B. Ko sta obe varnostni zanki neoporečni
(oziroma pri uporabi kontaktov za vrata in okna, so vrata in okna zaprta), ostane LED temna. Ko
ena izmed obeh (ali obe) varnostnih zank prekinjena, bo s svetenjem LED signaliziran alarm.
Namesto LED je lahko na izhodu NE-IN povezave priključena tudi bistabilna stopnja preklopa za
hranjenje sproženega alarma in dodatno monostabilna stopnja preklopa , ki za kratek čas sproži
sireno. Mi prepoznamo, da digitalna tehnika da na razpolago logične funkcijske enote, ki morajo
biti za določene primere uporabe samo pravilno med seboj kombinirane. Za elektronike digitalne
tehnike ni zanimivo, če so te funkcijske enote vgrajene v notranjosti.
NE-ALI povezava
To je zadnja povezava, ki je razložena v okviru teh navodilih. Ustrezno z vezalnim načrtom 100
naredimo poskus. Po začetku obratovanja LED sveti, čeprav na nobenem vhodu napetost ni
prisotna. Če bo priključek A povezan z +9V, LED ne sveti. Isto se zgodi, ko bo priključek B (ali
oba priključka) povezan s priključkom +9V. Na izhodu je napetost prisotna samo takrat, ko na
vhodu ni napetosti.
Delovanje NE-ALI povezave nastane iz sestavljanja ALI povezave in priključenim razsmernikom.
Električna izgradnja je razvidna z vezalnega načrta 100: Dokler sta oba tranzistorja blokirana, lahko
preko plus pola baterije teče tok preko 470Ω upora, LED sveti. Ko bo eden izmed tranzistorjev
prevoden, bosta oba med seboj povezana zbiralnika preko prevodne poti zbiralnika-oddajnika
povezana z minus polom baterije. LED bo odvzeta potrebna obratovalna napetost in zaradi tega ne
sveti.
Slika 100
90
Page 91
Pomnilniško vezje – računalniški pomnilnik
Bistabilne stopnje preklopa, ki smo jih do sedaj spoznali, imajo pomanjkljivost: Te nimajo določene
začetne pozicije. V praksi to pomeni, da pri začetku obratovanja stopnje preklopa LED sveti ali pa
tudi ne. Če bo na stopnjo preklopa dana napetost, najprej oba tranzistorja prejmeta pozitivno
osnovno napetost. Pogojeno z krmiljenji elementov se pa tranzistor preklopi hitreje kot drugi, z
čimer hitreje preklopljiv tranzistor drugemu odvzame osnovno napetost in se s tem vezje preklopi v
stabilno stanje. Vendar pa ne more biti napovedano kateri tranzistor bo hitrejši.
Predstavljamo si lahko, da v računalniškem pomnilniku, ki je sestavljen iz več tisoč bistabilnih
stopenj preklopa, nastane »zmeda«, ko bo pri vklopu računalnika en del stopenj preklopa vklopljen
in drug del izklopljen. Ko bo računalnik vklopljen, naj bo pomnilnik najprej »prazen«, t.j. vse
stopnje preklopa morajo biti v njihovem stanju izklopa. Načrt izgradnje 101 prikazuje, kako je
lahko znana stopnja preklopa z vstavitvijo 100nF kondenzatorja spremenjena tako, da je pri začetku
obratovanje svetilna dioda vedno izklopljena. Mi lahko to poskusimo v praksi tako, da bo poskus
narejen. Po začetku obratovanja (priključitev baterije) LED ne bo svetila. Z kratkim pritiskom na
tipko se bo LED vklopila, z kratkočasno premostitvijo poti osnove-oddajnika desnega tranzistorja
bo LED spet izklopljena.
Slika 101
91
Page 92
Slika 102
Kako deluje vezje?
Delovanje bistabilne stopnje preklopa je že bilo izčrpno razloženo. Pri priključitvi baterije je 100nF
kondenzator najprej izpraznjen tako, da osnova tranzistorja T2 lahko prejme pozitivno napetost šele
takrat, ko bo 100nF kondenzator preko 1KΩ in 10KΩ upora izpraznjen. Kratek časovni interval, ki
je potreben za polnjenje, zadostuje, da bo tranzistor T1 preklopljen. Preko prevodne poti zbiralnikaoddajnika tranzistorja T1 in 10KΩ upora bo osnova tranzistorja T2 (in s tem tudi 100nF
kondenzator) povezana z minus polom baterije. Tranzistor T2 ostane blokiran – doseženo je bilo
stabilno stanje.
Z nam znanimi spoznanji lahko preklopno vezje spremenimo tudi tako, da bo svetilna dioda pri
začetku obratovanja vedno samodejno vklopljena. Za to je zgolj 100nF kondenzator potrebno
izprazniti z njegove sedanje pozicije in ga vstaviti med osnovo in oddajnikom levega tranzistorja
(poskusite).
Naš izlet v digitalno tehniko želimo s tem zadnjim poskusom zaključiti. Če je bilo vzbujeno
zanimanje za to področje elektronike, vam priporočamo, da še naprej eksperimentirate z BUSCH
nadgrajenim komplet digitalne in računalniške tehnike 2188. Ta dodatni komplet vsebuje obsežno
možnost izvajanja eksperimentov, med drugim poseben element števca z velikim dvovrstičnim
LCD zaslonom in štirimi integriranimi vezji, ki poleg več stotih veznih členov vsebujejo tudi
bistabilne stopnje preklopa za vmesno hranjenje. Poleg tega ta komplet vsebuje elemente
razsmernika in IN-vezne elemente. Preko 100 eksperimentov in vezij naprav razlaga digitalno in
računalniško tehniko: kot dvomestni števec, prištevalnik, nastavljiv digitalen časomer, digitalen
sintetizator, merilnik frekvenc, naprava za štetje oseb, digitalno-analogen pretvornik, elektronska
ura z lajno, centrala zaklepanja, brezžični prenos podatkov, digitalni multimeter, alarmna centrala,
električni računalnik, itd.
92
Page 93
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 velja na območju Republike Slovenije. Garancija za izdelek je 1 leto.
Izdelek, ki bo poslan v reklamacijo, vam bomo najkasneje v skupnem roku 45 dni vrnili popravljenega ali ga zamenjali
z enakim novim in brezhibnim izdelkom. Okvare zaradi neupoštevanja priloženih navodil, nepravilne uporabe,
malomarnega ravnanja z izdelkom in mehanske poškodbe so izvzete iz garancijskih pogojev. Garancija ne izključuje
pravic potrošnika, ki izhajajo iz odgovornosti prodajalca za napake na blagu.
Vzdrževanje, nadomestne dele in priklopne aparate proizvajalec zagotavlja še 3 leta po preteku garancije.
Servisiranje izvaja proizvajalec sam na sedežu firme CONRAD ELECTRONIC SE, Klaus-Conrad-Strasse 1, Nemčija.
Pokvarjen izdelek pošljete na naslov: Conrad Electronic d.o.o. k.d., Ljubljanska cesta 66, 1290 Grosuplje, skupaj z
izpolnjenim garancijskim listom.
Prodajalec: ___________________________________________________________
Datum izročitve blaga in žig prodajalca:
________________
Garancija velja od dneva nakupa izdelka, kar kupec dokaže s priloženim, pravilno izpolnjenim garancijskim
listom.
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
93
Loading...