Conrad 192230 Operation Manual [cs]
Stavebnice pro elektroniky
Obj. č.: 19 22 30
1. Přípravy k provádění experimentů
Seznam součástek a dalších součástí stavebnice
Experimentální zastrkovací deska SYB-46
Všechny pokusy provedete velice snadno a rychle pouhým zastrčením vývodů (kontaktů) příslušných součástek do
experimentální desky s 270 otvory (kontakty). Rozteč jednotlivých otvorů činí u této experimentální desky
2,54 mm, takže ji můžete použít i k osazení integrovanými obvody.
Vážená zákaznice, vážený zákazníku,
velice nás potěšilo, že jste se rozhodla (rozhodl) pro koupi této stavebnice, která Vás nebo Vaše děti zasvětí
do tajů elektrotechniky svítivých diod (LED) a tranzistorů 25 různými experimenty (zapojeními).
Tento návod k použití je součástí tohoto výrobku. Obsahuje důležité pokyny k provedení různých elektronických
zapojení. Ponechte si proto tento návod k použití, abyste si jej mohli kdykoliv přečíst.
Jestliže tuto stavebnici prodáte nebo ji darujete, předejte kupci nebo darovanému tento návod k použití.
Obsah
1. Přípravy k provádění experimentů ........................................................................................................................2
2. První pokusy se svítivými diodami.......................................................................................................................5
2.1 Svítivá dioda s předřazeným odporem....................................................................................................................5
2.2 Směr toku elektrického proudu svítivou diodou......................................................................................................6
2.3 Velikost protékajícího proudu svítivou diodou.........................................................................................................6
2.4 Použití svítivé diody jako kontrolky (světelné signalizace) se spínačem (s tlačítkem) ...........................................7
3. Technologie obvodů spínací techniky se svítivými diodami .............................................................................8
3.1 Prahové hodnoty svítivých diod...............................................................................................................................8
3.2 Zapojení svítivých diod do série..............................................................................................................................9
3.3 Nízký odběr proudu (nízká spotřeba elektrické energie) – vysoká intenzita světla ..............................................10
3.4 Paralelní zapojení svítivých diod...........................................................................................................................10
3.5 Barevné hry...........................................................................................................................................................11
3.6 Použití svítivé diody jako bleskového světla.........................................................................................................12
4. Testovací přístroje se svítivými diodami (zkoušečky)......................................................................................12
4.1 Zkoušečka kabelů, pojistek, žárovek (optická signalizace průchodnosti obvodů)................................................12
4.2 Kontrola vodní hladiny (zkoušečka naplnění nádrží vodou a elektrické vodivosti vody).......................................13
4.3 Poplachová zařízení se svítivými diodami (alarmy)..............................................................................................14
4.4 Kontrola polarity napájecích zdrojů.......................................................................................................................14
4.5 Zkoušečka napětí baterií.......................................................................................................................................15
4.6 Svítivé diody jako čidla (senzory) teploty..............................................................................................................16
5. Zapojení s tranzistory...........................................................................................................................................17
5.1 Tranzistor jako zesilovač (spínač).........................................................................................................................17
5.2 Doběhové řízení tranzistorem (zpožďovací obvod) ..............................................................................................17
5.3 Dotykové čidlo (senzor reagující na dotyk rukou).................................................................................................18
5.4 Svítivá dioda reagující na světlo (světelné čidlo)..................................................................................................19
5.5 Konstantní (neměnný) jas svítivé diody (stabilizace proudu)................................................................................20
5.6 Čidlo teploty s tranzistory (proudové zrcadlo).......................................................................................................20
5.7 Bistabilní klopný obvod (tranzistorový přepínač)...................................................................................................21
5.8 Použití svítivé diody jako přerušovaného světla (blikače).....................................................................................22
Strana
Obr. 1.1: Experimentální deska SYB-46
Ve střední části je tato deska vybavena 230 kontakty. Každý z 5 kontaktů této části desky má svislé propojení.
V horní a dolní části této desky se nachází po 20 kontaktech (celkem 40 kontaktů), které jsou propojeny vodorovně.
Jedná se o dvě na sobě nezávislé přípojnice napájení.
Osazení této desky součástkami vyžaduje použití síly. Vývody součástek se mohou při zastrkování do otvorů desky
snadno zlomit. K zastrkování vývodů součástek do otvorů experimentální desky použijte vhodnou pinzetu nebo
malé ploché kleště.
Pro provádění pokusů budete potřebovat krátké a delší propojovací kontakty (vodiče), které odříznete na potřebnou
délku z přiloženého propojovacího drátu. Odizolování konců těchto propojovacích vodičů provedete ostrým nožem.
Baterie
K napájení elektronických obvodů (zapojení) budete potřebovat různé baterie (s různým napětím). Kromě baterií
můžete použít k napájení elektronických obvodů též vhodný (nejlépe stabilizovaný) síťový napájecí zdroj (adaptér).
Obr. 1.2 Vnitřní propojení kontaktů
K napájení elektronických obvodů Vám doporučujeme používat obyčejné (levné) zinko-uhlíkové baterie.
Alkalické baterie mají sice dlouhou životnost, ale v případě zkratu hrozí nebezpečí přepálení nebo přílišné
Obr. 1.3: Baterie 9 V a její schématická značka
2
zahřátí propojovacích vodičů (tenkých drátků), neboť tyto baterie dokážou v těchto případech dodávat proud
až 5 A. Totéž platí i pro použití akumulátorů (akumulátorových baterií) NiMH nebo NiCd. Zinko-uhlíkové baterie
dodávají v případě zkratu většinou nižší proud než 1 A. Tyto baterie také dokážou zničit choulostivé součástky, ale
při jejich použití nehrozí žádné nebezpečí popálenin.
Ke stavebnici přiložený konektor se dvěma kontakty je opatřen dvěma ohebnými lanky s odizolovanými
a pocínovanými konci a je určen k připojení destičkové baterie s jmenovitým napětím 9 V. Abyste odizolované
konce těchto ohebných kabelů neporušili častým zastrkováním do experimentální desky, doporučujeme Vám,
abyste tyto kabely nechali trvale zastrčeny v experimentální desce a prováděli pouze odpojování konektoru
od baterie a připojování konektoru k baterii.
Jednoduchá zinko-uhlíková nebo alkalická baterie (jeden kulatý článek) má napětí 1,5 V. V baterii složené
z více článků jsou tyto články zapojeny do série.
1,5 V 4,5 V 6 V 9 . . . 12 V
Svítivé diody (LED)
Zkratka LED znamená „Light Emitting Diode“ (dioda emitující [vyzařující] světlo).
Tato stavebnice obsahuje dvě červené LED, jednu zelenou LED a jednu žlutou LED). U všech svítivých diod
je nutné dodržet při jejich zapojování správnou polaritu jejich vývodů.
Kratší vývod minus (–) přestavuje katodu a delší vývod plus (+) představuje anodu. Uvnitř svítivé diody
se nachází držáček ve tvaru pohárku, který přidržuje krystal, který je připojen ke katodě. Anoda je připojena
velmi tenkým drátkem k povrchu krystalu.
Dejte pozor na to, že na rozdíl od obyčejných žárovek nesmíte svítivou diodu připojit přímo ke kontaktům baterie.
K tomuto účelu se používá takzvaný předřadný odpor neboli rezistor.
Odpory (rezistory)
Odpory (rezistory), které jsou součástí této stavebnice mají uhlíkovou vrstvu a toleranci ± 5 %. Jinak jsou tyto
odpory vyrobeny z keramické trubičky a jejich uhlíková odporová vrstvička je opatřena ochranným nátěrem (lakem).
Příslušnou hodnotu odporu a její přesnost (toleranci) poznáte podle uspořádání barevných proužků na
ochranném nátěru.
Obr. 1.4: Schématické značky baterií s různým napětím
Obr. 1.5: Svítivá dioda a její schématická značka
Barevné označení odporů proužky začíná prvním levým proužkem. První dva proužky znamenají dvě číslice
základní hodnoty odporu, třetí proužek představuje násobitel (multiplikátor) základní hodnoty v ohmech (Ω) a
čtvrtý proužek znamená toleranci.
Tabulka 1.2: Barevné označení odporů
Barva 1. proužek
1. číslice
2. proužek
1. číslice
3. proužek
Multiplikátor
4. proužek
Tolerance
Černá 0 1
Hnědá 1 1 10 1 %
Červená 2 2 100 2 %
Oranžová 3 3 1.000
Žlutá 4 4 10.000
Zelená 5 5 100.000
Modrá 6 6 1.000.000
Fialová 7 7 10.000.000
Šedá 8 8
Bílá 9 9
Zlatá 0,1 5 %
Stříbrná 0,01 10 %
Rezistor označený žlutým, fialovým, hnědým a zlatým proužkem má hodnotu 470 Ω a toleranci ± 5 %.
Tato stavebnice obsahuje po dvou rezistorech s následujícími hodnotami:
100 ΩΩΩΩ (hnědý, černý a hnědý proužek); 220 ΩΩΩΩ (červený, červený a hnědý proužek);
330 ΩΩΩΩ (oranžový, oranžový a hnědý proužek); 470 ΩΩΩΩ (žlutý, fialový a hnědý proužek);
1 kΩΩΩΩ (hnědý, černý a červený proužek); 10 kΩΩΩΩ (hnědý, černý a oranžový proužek);
100 kΩΩΩΩ (hnědý, černý a žlutý proužek)
Tranzistory
Tranzistory jsou elektronické součástky, které zesilují proud. Tato stavebnice obsahuje dva křemíkové tranzistory
NPN „BC547“.
Obr. 1.6: Odpor (rezistor) a jeho schématická značka
Hodnoty odporů s tolerancí ± 5 % odpovídají normované řadě E 24, přičemž každá dekáda zahrnuje 24 hodnot
s přibližně stejným odstupem od sousední hodnoty.
Tabulka 1.1: Hodnoty odporů podle normované řady E 24
1,0 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6
1,8 2,0 2,2 2,4 27 3,0
3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1
5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1
Obr. 1.7: Tranzistor a jeho schématická značka
Vývody tranzistorů se nazývají emitor (E), báze (B) a kolektor (C). Prostřední vývod představuje bázi, emitor
se nachází na pravé straně a kolektor na levé straně tranzistoru.
Kondenzátory
K dalším důležitým součástkám v elektrotechnice patří kondenzátor, který se skládá ze dvou kovových ploch
(desek, svitků kovových fólií), které jsou od sebe odděleny izolační vrstvou (fólií, u starších otočných neboli ladících
kondenzátorů se používal k izolaci vzduch). Přivedeme-li ke kontaktům kondenzátoru stejnosměrné napětí, vytvoří
se mezi deskami kondenzátoru elektrické silové pole, čímž se do kondenzátoru uloží elektrická energie neboli
náboj. Kondenzátor s velkou plochou kovových desek a s poměrně tenkou izolační vrstvou mezi oběma deskami (s
malou vzdáleností kovových desek od sebe) má velkou kapacitu. Jednotka této kapacity se nazývá farad (F).
Velmi velké kapacity mají takzvané elektrolytické kondenzátory, které používají jako izolaci velmi tenkou vrstvu
z kysličníku (oxidu) hlinitého. Uvnitř těchto elektrolytických kondenzátorů se nachází tekutý elektrolyt a svitky
3
4
hliníkových fólií s velmi velkou plochou. U těchto kondenzátorů musíte dodržet správnou polaritu plus a minus jejich
kontaktů. Při nesprávné polaritě protéká těmito kondenzátory svodový proud, který ničí izolaci mezi oběma
hliníkovými svitky a který může způsobit jejich zničení. Příliš vysoké napětí, vyšší než jmenovité může způsobit
prasknutí kondenzátoru s následnou explozí. Minus kontakt (-) těchto kondenzátorů bývá označen bílým proužkem
a jeho vývod je kratší.
V této stavebnici se nachází jeden elektrolytický kondenzátor 47 µF / 25 V DC.
Obr. 1.8: Elektrolytický kondenzátor a jeho schématická značka
2. První pokusy se svítivými diodami
S baterií a s obyčejnou žárovkou (žárovičkou) můžete dělat jednoduché pokusy tak dlouho, dokud nezačne
žárovička svítit. Se svítivou diodou to tak jednoduché není, neboť jestliže ji připojíte přímo k baterii, můžete
ji okamžitě zničit. Se svítivou diodou musíte zacházet opatrněji. Důležité je správné napájecí napětí, správná
polarita kontaktů svítivé diody a vhodný předřadný odpor (rezistor).
2.1 Svítivá dioda s předřazeným odporem
Podle následujícího vyobrazení (obr. 2.1) vytvořte první zapojení LED s předřadným odporem. K tomuto účelu
použijete jednu červenou svítivou diodu, baterii 9 V a předřadný odpor 1 kΩ (= 1000 Ω, s barvami proužků: hnědá,
černá a červená).
kontaktů svítivé diody a kabelů od konektoru baterie, dále zkontrolujte, zda již není použitá baterie zcela vybitá).
Bude-li baterie již velmi slabá, rozsvítí se LED velmi nejasným světlem.
Nyní si vyzkoušejte druhou variantu tohoto zapojení. Prohoďte mezi sebou LED a její předřadný odpor.
Elektrický proud začne v tomto případě protékat nejprve svítivou diodou a teprve poté jejím předřadným odporem.
Jinak je funkce tohoto zapojení naprosto stejná jako v prvním případě.
Obr. 2.3: Prohozené zapojení Obr. 2.4: Osazení experimentální desky
2.2 Směr toku elektrického proudu svítivou diodou
Proveďte obracené zapojení svítivé diody. Připojte její anodu k minus (–) kontaktu baterie a katodu k plus (+)
kontaktu baterie přes předřadný odpor. V tomto případě se svítivá dioda nerozsvítí a nebude jí protékat žádný
proud. Takzvaný propustný směr představuje tok proudu od anody ke katodě, bude-li anoda svítivé diody připojena
k plus (+) kontaktu baterie (přes předřadný odpor) a její anoda k minus (–) kontaktu baterie (přes předřadný odpor).
Dioda slouží v tomto případě jako elektrický ventil. LED se rozsvítí jen tehdy, jestliže jí bude protékat proud.
Horní přípojnici na experimentální desce propojte s plus (+) kontaktem baterie (s červeným kabelem, který vede od
konektoru baterie). Dolní přípojnici na experimentální desce propojte s minus (–) kontaktem baterie (s černým
kabelem, který vede od konektoru baterie). Ohněte vývody červené LED a odporu takovým způsobem, aby přesně
zapadly do příslušných otvorů (kontaktů) na experimentální desce. Abyste mohli provádět další experimenty, pak
Vám doporučujeme, abyste vývody součástek, pokud to nebude bezpodmínečně nutné, zbytečně nezkracovali.
Obr. 2.1: Jednoduché zapojení LED s předřadným odporem
Obr. 2.5: Zapojení LED v závěrném směru (dioda nesvítí)
Šipky v zapojení na obrázku 2.6 znázorňují směr toku elektrického proudu svítivou diodou. Směr toku proudu byl
historicky stanoven jako plus a minus. Elektrický proud protéká vždy od plus (+) kontraktu baterie přes elektrický
spotřebič k minus (–) kontaktu baterie. Dnes ovšem víme, že se elektrony se záporným (negativním) nábojem
pohybují ve vodičích zcela obráceným směrem, než který je znázorněn šipkami na obr. 2.6.
Ve skutečnosti existují například v kapalinách také kladné (pozitivní) nosiče nábojů, které se pohybují ve směru
toku proudu. Také ve svítivé diodě se nacházejí jak negativní, tak i pozitivní nosiče nábojů.
Obr. 2.2: Osazení experimentální desky (zapojení LED s předřadným odporem)
Pravděpodobně se svítivá dioda rozsvítí po prvním provedeném pokusu osazení experimentální desky. Pokus
se tak nestane, pokuste se objevit chybu v provedeném propojení. Zkontrolujte polohu součástek (správnou polaritu
5
2.3 Velikost protékajícího proudu svítivou diodou
Zapojte nyní do experimentální desky místo odporu 1 kΩ odpor s menší hodnotou 470 Ω (barvy proužků: žlutá,
fialová, hnědá). Po této akci se LED rozsvítí jasnějším světlem. Toto znamená, že diodou protéká vyšší proud.
6
Obr. 2.6: Definice směru toku elektrického proudu
V tomto případě platí následující pravidlo: Čím vyšší hodnotu odporu předřadíte před svítivou diodu, tím nižší proud
bude touto diodou protékat.
Pokuste se nyní zjistit jas všech svítivých diod, které jsou součástí této stavebnice, předřazením odporů
s hodnotami 1 kΩ (barvy proužků: hnědá, černá, červená), 470 Ω (barvy proužků: žlutá, fialová, hnědá) a 330 Ω
(barvy proužků: oranžová, oranžová, hnědá). Nepoužívejte v tomto případě odpory s nižší hodnotou než 330 Ω,
neboť by diodami protékal příliš velký proud a mohli byste je zničit.
Obr. 2.7: Nižší hodnota předřadného odporu = vyšší jas LED
Obr. 2.8: LED s předřadným odporem 470 ΩΩΩΩ
Maximální dovolený proud, který může protékat těmito svítivými diodami, činí 20 mA. V následující tabulce uvádíme
závislost skutečného protékajícího proudu použitými diodami na hodnotě odporu, který před ně předřadíte.
V některých případech je možné tento proud na krátkou dobu nepatrně překročit, aniž by došlo k poškození
svítivých diod. Pouze při déle trvajícím přetížení svítivých diod dojde ke snížení k jejich výkonu, které se projeví
snížením jejich jasu.
Tabulka 2.1: Proud protékající LED při použití baterie 9 V
Odpor Červená LED Žlutá LED Zelená LED
330 Ω
470 Ω
1 kΩ (1.000 Ω)
21,4 mA 21,1 mA 20,8 mA
15,1 mA 14,9 mA 14,7 mA
7,2 mA 7,1 mA 7,0 mA
2.4 Použití svítivé diody jako kontrolky (světelné signalizace) se spínačem (s tlačítkem)
Vytvořte jednoduché tlačítko z odizolovaného propojovacího drátu (viz obr. 2.9). Toto tlačítko, bude-li nestisknuté,
představuje přerušení obvodu. Po stisknutí tohoto tlačítka spojíte dva kontakty, čímž přivedete do diody elektrický
proud. Jakmile uvolníte stisknutí tohoto drátového tlačítka, pak pružná síla tohoto drátku (tlačítka) způsobí rozpojení
těchto dvou kontaktů. V zapojení použitá svítivá dioda bude svítit pouze tehdy, podržíte-li toto drátové tlačítko
stisknuté.
Tuto konstrukci světelné signalizace můžete použít pro různé účely. V principu lze toto zapojení využít k přenosu
zpráv pomocí Morseovy abecedy (morseovky). Telegrafování morseovkou je již však v současné době příliš
zastaralé a není tak pohodlné jako telefonování nebo e-mail. Avšak telegrafování morseovkou světelnými znaky
může být i v současné době velice zábavné. S trochou cviku si můžete se svými přáteli vyměňovat tímto způsobem
informace až na vzdálenost téměř 100 metrů.
3. Technologie obvodů spínací techniky se svítivými diodami
Je velmi snadné postavit nějaké zapojení podle předloženého schématu s doporučenými součástkami. Ale kdo
se chce skutečně vyznat v technologii obvodů spínací techniky, měl by si prostudovat teorii a dále si například
vypočítat hodnoty odporů, které bude potřebovat ke konstrukci určitého zapojení. V této kapitole přinášíme „trochu
teorie“, která se týká této tématiky a která „nikoho nezabije“. Spojte praxi s teorií, navrhněte vlastní zapojení
a otestujte je.
3.1 Prahové hodnoty svítivých diod
Na rozdíl od obyčejné vláknové žárovky se chová svítivá dioda poněkud neobvykle. Nejen že svítivou diodou
protéká elektrický proud pouze jedním směrem (zatímco u žárovky polarita napájení nehraje žádnou roli),
je u svítivé diody rovněž rozhodující její napájecí napětí v propustném směru.
Malá žárovka s jmenovitými hodnotami 6 V / 100 mA vykazuje poměrně vysokou toleranci vůči napájecímu napětí.
Již od napětí cca 1 V začne vlákno takovéto žárovky slabě žhnout. Dosáhne-li napájecí napětí této žárovky 6 V
(jmenovité napětí), začne tato žárovka svítit žlutavě bílým světlem. Vyzkoušíme-li nyní tuto žárovku napájet
krátkodobě vyšším napětím, bude její vlákno svítit oslnivě bílým světlem. Dokonce i dvojnásobné napájecí napětí
12 V tuto žárovku okamžitě nezničí. K přepálení vlákna žárovky dojde až po uplynutí několika sekund nebo dokonce
i minut.
Zcela jinak se chová svítivá dioda. Normální napájecí napětí u červené LED, kterou prochází proud v propustném
směru 10 až 20 mA, má hodnotu přibližně 1,8 V. Zvýšíme-li toto napětí o 0,5 V na 2,3 V, dojde k přepálení diody.
Snížíme-li napájecí napětí svítivé diody o 0,5 V na 1,3 V, pak se naopak tato svítivá dioda vůbec nerozsvítí.
Použijeme-li k napájení svítivé diody vyšší napětí než je její jmenovité napětí, pak musíme předřadit před svítivou
diodu vhodný předřadný odpor, který toto napájecí napětí sníží na přípustnou hodnotu.
Pokuste se nyní připojit jednu červenou LED přímo k baterii s jmenovitým napětím 1,5 V (například k takzvané
tužkové baterii velikosti „AA“). Protože napětí této baterie je nižší než jmenovité napětí svítivé diody, můžete v tomto
případě tuto diodu připojit přímo k baterii bez předřadného odporu.
Obr. 2.9: Drátové tlačítko Obr. 2.10: Zapojení LED s tlačítkem
Obr. 3.1: Přímé připojení LED k baterii 1,5 V Obr. 3.2: Schéma zapojení
7
8
Loading...