SLO - NAVODILO ZA NAMESTITEV IN UPORABO Št. izd. :
192230
www.conrad.si
UČNI PAKET 25 ELEKTRONSKIH POSKUSOV
Št. izdelka: 192230
1
KAZALO
1 PREDPRIPRAVE ......................................................................................................................3
2 PRVI POSKUSI S SVETILNIMI DIODAMI.........................................................................7
2.1 Svetilna dioda z preduporom............................................................................................ 7
2.2 Smer toka............................................................................................................................9
2.3 Jakosti toka.......................................................................................................................10
2.4 Signalna lu
3 TEHNIKA VEZAVE SVETILNE DIODE............................................................................12
3.1 Prag diode .........................................................................................................................12
3.2 Zaporedna vezava ............................................................................................................13
3.3 Malo energije – veliko svetlobe.......................................................................................14
3.4 Vzporedna vezava ............................................................................................................15
3.5 Barvne igre........................................................................................................................16
3.6 Bliskavica ..........................................................................................................................17
4 TESTERJI S SVETILNIMI DIODAMI................................................................................ 18
4.1 Tester kablov ....................................................................................................................18
4.2 Detektor vode....................................................................................................................19
4.3 Alarmna naprava .............................................................................................................19
4.4 Tester polarnosti ..............................................................................................................20
4.5 Tester baterij ....................................................................................................................21
4.6 Svetilna dioda kot senzor temperature ..........................................................................22
5 VEZJA TRANZISTORJEV....................................................................................................23
5.1 Ojačanje ............................................................................................................................23
5.2 Krmiljenje teka ................................................................................................................24
5.3 Senzor dotika....................................................................................................................25
5.4 Svetilna dioda kot svetlobni senzor ................................................................................25
5.5 Stalna svetilnost................................................................................................................26
5.6 Senzor temperature..........................................................................................................27
5.7 Vklop in izklop .................................................................................................................28
5.8 LED smernik ....................................................................................................................29
č s tipkalom....................................................................................................11
2
1 PREDPRIPRAVE
čni paket vam olajša start v elektroniko. Tukaj so najprej predstavljeni gradbeni deli.
Ta u
Stična plošča
Vsi poskusi bodo narejeni na eni laboratorijski eksperimentalni plošči.
Stično polje s skupno 270 kontakti v 2,54 mm rasterju skrbi za varne povezave vgrajenih vezij (ICs)
in gradbenih delov.
Slika 1.1: stična plošča
Stična plošča ima v srednjem območju 230 kontaktov, ki so skozi vertikalne proge s 5 kontakti
prevodno povezani. Dodatno je na robu 40 kontaktov za napajanje, ki so sestavljeni iz dveh
vodoravnih kontaktnih vzmeti z 20 kontakti. Stično polje s tem razpolaga z dvema neodvisnima
oskrbovalnima zbiralkama. Slika 1.2 prikazuje vse notranje povezave. Vi prepoznate kratke
kontaktne vrste v sredinskem polju in dolgo oskrbovalno zbiralko na robu.
Slika 1.2: notranje kontaktne vrste
Vstavitev gradbenih delov zahteva relativno veliko moči. Priključne žice se zaradi tega zlahka
prelomijo. Pomembno je, da boste žice vstavili natančno od zgoraj. Pri tem je v pomoč pinceta sli
majhne klešče. Žico dajte nad stično ploščo in jo potisnite navpično navzdol. Tako lahko ustavite
tudi občutljive priključne žice, kot so občutljivi konci sponke baterije.
Za poskuse potrebujete dolge in kratke konce žic, ki jih morate odrezati ustrezno s priložene
stikalne žice. Za odstranitev izolacije z koncev žic se je v praksi dokazalo, da z ostrim nožem
zarežete okoli v izolacijo.
3
Baterija
č pregled vam prikazuje gradbene dele v realnem izgledu in kot simbole vezave, kot bodo
Slede
uporabljeni na vezalnih načrtih. Namesto baterije lahko uporabite tudi npr. napajalnik.
Slika 1.3: baterija in njen simbol vezave
Ne uporabite alkalnih baterij in akumulatorjev, temveč uporabite samo preproste cinkovo-ogljikove
baterije. Alkalna baterija sicer nakazuje na daljšo življenjsko dobo, vendar pa v primeru napake,
npr. pri kratkem stiku, posreduje tako kot akumulator zelo visoke toke do nad 5A, ki lahko tanke
žice ali baterijo močno segrejejo. Tok kratkega stika cinkovo-ogljikove baterije je večinoma manjši
od 1A. S tem so lahko sicer uničeni občutljivi gradbeni deli, vendar pa nevarnost gorenja ne obstaja.
Priložena sponka baterije ima priključni kabel z upogljivo pramenko. Konci kablov so goli in
pocinkani. S tem so dovolj močni, da jih vtaknete v kontakte stične plošče. Vendar pa lahko zaradi
pogostega vtikanja izgubijo svojo obliko. Zaradi tega se priporoča, da priključke baterije vedno
pustite priključene in odstranite samo sponko z baterije.
Ena sama cinkovo-ogljikova ali alkalna celica ima električno napetost 1,5V. V eni baterij je več
celic zaporedoma vezanih. Simboli vezave ustrezno prikazuje število celic v bateriji. Pri višjih
napetostih je običajno, da se srednje celice označijo z črtkano črto.
Slika 1.4: simboli vezave za različne baterije
4
Svetilne diode
čni paket svetilnih diod (LED) vsebuje dve rdeči svetilni diodi ter eno zeleno in eno rumeno
U
svetilno diodo. Pri vseh svetilnih diodah morate upoštevati polarnost. Negativni priključek se
imenuje katoda in leži na krajši priključni žici. Pozitiven priključek je anoda. V notranjosti svetilne
diode prepoznate držalo v obliki keliha za LED kristal, ki leži na katodi. Priključek anode je
povezan s kratko tanko žičko s kontaktom na zgornji strani kristala. Pozor, drugače kot žarnice
svetilnih diod (LED) nikoli ne smete direktno povezati z baterijo. Vedno je potreben predupor.
Slika 1.5: svetilna dioda
Upori
Upori v učnem paketu so ogljikovi upori s tolerancami ±5%. Uporovni material je nanesen na
keramično palico in prevlečen z zaščitno plastjo. Označitev sledi v obliki barvnih obročev. Poleg
vrednosti upora je naveden tudi razred natančnosti.
Slika 1.6: upor
Upornosti s toleranco ±5% so v vrednostih vrste E24, pri čemer je vsaka dekada 24 vrednosti
enakomerno oddaljena od sosednje vrednosti.
Tabela 1.1: vrednosti uporov po vrsti standarda E24
Barvna koda bo razbrana z obroča, kateri zaradi tega leži na robu upora. Prva dva obroča sta za dve
številki, tretji obroč za množitelja vrednosti upornosti v Ohmih. Četrti obroč poda toleranco.
5
Tabela 1.2: barvna koda upornosti
Barva Obro
Črna 0 1
Rjava 1 1 10 1%
Rdeča 2 2 100 2%
Oranžna 3 3 1.000
Rumena 4 4 10.000
Zelena 5 5 100.000
Modra 6 6 1.000.000
Vijolična 7 7 10.000.000
Siva 8 8
Bela 9 9
Zlata 0,1 5%
Srebrna 0,01 10%
Upor z rumenim, vijoličnim, rjavim in zlatim obročem ima vrednost 470 Ohmov pri toleranci 5%.
V učnem paketu se vsakokrat nahajata dva upora za sledeče vrednosti:
100Ω rjav, črn, rjav
220Ω rdeč, rdeč, rjav
330Ω oranžen, oranžen, rjav
470Ω rumen vijoličen, rjav
1kΩ rjav, črn, rdeč
10kΩ rjav, črn, oranžen
100kΩ rjav, črn, rumen
Tranzistorji
Tranzistorji so gradbeni elementi za ojačanje manjših tokov. Štirje tukaj uporabljeni BC547 so
silicijevi NPN tranzistorji.
č 1
1. številka
Obroč 2
2. številka
Obroč 3
Množitelj
Obroč 4
Toleranca
Slika 1.7: tranzistorji
Priključki tranzistorja se imenujejo sevalnik (E), baza (B) in kolektor (C). Pri obeh tranzistorjih je
priključek baze na sredini. Sevalnik leži desno, če gledate na napis in so priključki obrnjeni
navzdol.
6
Kondenzator
Nadaljnji pomemben gradbeni del v elektroniki je kondenzator. Kondenzator je sestavljen iz dveh
kovinskih ploskev in ene izolacijske plasti. Pri prisotnosti elektri
kondenzatorja naredi električno polje sil, v katerem je shranjena energija. Kondenzator z veliko
površino ploskve in majhno razdaljo plošče ima visoko kapaciteto. Torej pri dani napetosti shrani
veliko polnjenja. Kapaciteta kondenzatorja je merjena v Faradih (F).
Večje kapacitete dosežete z elektrolitskimi kondenzatorji. Tukaj je izolacija sestavljena iz zelo
tanke plasti aluminijevega oksida. Elektrolitski kondenzator vsebuje tekoč elektrolit in navite
aluminijeve folije z veliko površino. Napetost lahko dodate samo v eni smeri. V napačni smeri teče
prečni tok in postopoma razgradi izolacijsko plast, kar vodi k uničenju gradbenega dela. Negativni
pol je označen z belo črto ima krajšo priključno žico.
Slika 1.8: elektrolitski kondenzator
2 PRVI POSKUSI S SVETILNIMI DIODAMI
Z baterijo in majhno žarnico lahko preprosto preizkusite enkrat to in drugič ono, dokler žarnica
sveti. S svetilno diodo tega ne poizkusite, ker lahko direkten priključek na baterijo svetilno diodo
hitro uniči. Načrtovati morate bolj natančno: vendar pa ni težko. Preizkusite predlagane vezave in
bodite v dobri kondiciji za varno ravnanje s svetilnimi diodami.
2.1 Svetilna dioda z preduporom
Vaš prvi tokokrog naredite z baterijo, svetilno diodo in preduporom. Uporabite rdečo svetilno diodo
in baterijo z 9V. Z največjim uporom (1kΩ = 1000Ω, barve: rjava, črna, rdeča) iz učnega paketa ste
na varni strani, kar zaveda tok svetilnih diod. Slika 2.1 prikazuje izdelavo vezja kot vezalni načrt.
čne napetosti se med ploščama
Slika 2.1: vezalni načrt s svetilno diodo (LED) in preduporom
Za izgradnjo uporabite stično ploščo. Zgornjo oskrbovalno tirnico (zbiralko) povežite s pozitivnim
polom baterije, torej z rdečim priključkom sponke baterije. Spodnjo zbiralko povežite ustrezno s
črnim priključkom sponke, torej z negativnim polom baterije. Izgradnja bo na ta način podobna
vezalnemu načrtu tako, da kontrola napak ne povzroča problemov. Priključne žice svetilnih diod in
uporov upognite tako, da se sodijo v kontakte. Nekaj priključnih žic je bilo sicer v interesu boljšega
prikaza posebej za testno gradnjo in slike skrajšanih. Za vaše eksperimente pustite žice po možnosti
neskrajšane, da lahko gradbene dele uporabite za vse poskuse.
7
Slika 2.2: izgradnja na stični plošči
Verjetno bo poskus takoj delov. Svetilna dioda zasveti svetlo. V primeru, da ne, potem morate
poiskati napako. Prekinitev na poljubnem mestu v električnem krogu preprečuje tok. Preverite torej
vse kable in lego gradbenih elementov na stični plošči. Nadaljnja možna napaka je napačno
vstavljena svetilna dioda. In končno je lahko baterija izrabljena. Vsekakor pa boste ugotovili, da
lahko tudi zaradi slabih baterij svetilna dioda še vedno slabo sveti.
Enkrat poizkusite drugo varianto izgradnje. Svetilno diodo in upor zamenjajte. Tok nato teče najprej
skozi svetilno diodo in nato skozi upor. Učinek je isti kot v obrnjenem primeru. Smisel je samo, da
so vsi trije gradbeni deli razporejeni v zaprtem električnem krogu.
Slika 2.3: zamenjani gradbeni elementi
Slika 2.4: svetilna dioda in upor sta zamenjana
8
2.2 Smer toka
Svetilno diodo enkrat obrnite tako, da anoda leži na negativnem polu baterije. Sedaj ni
sveti! Tok lahko torej skozi svetilno diodo teče samo v eni smeri. Prevodna smer je smer toka od
anode h katodi, torej ko je anoda na pozitivnem polu baterije in katoda na negativnem polu. V
nasprotni smeri blokira svetilna dioda. Dioda je tako kot električni ventil. In samo ko bo tok tekel
skozi svetilno diodo bo le-ta svetila. Slika 2.5 prikazuje svetilno diodo v zaporni smeri. Tako
svetilna dioda ne more svetiti.
Slika 2.5: svetilna dioda v zaporni smeri
Puščice v simbolu vezave svetilne diode na sliki 2.6 nakazujejo na smer električnega toka. Smer
toka je bila kot tudi opis plus in minus historično pogojeno samovoljno določena. Tok torej teče
vedno z pozitivnega pola baterije skozi porabnik k negativnemu polu baterije. Danes vemo, da se
negativno nabiti elektroni v žicah premikajo točno obratno, kot prikazujejo puščice na sliki 2.6.
Dejansko pa so npr. v tekočinah tudi pozitivni nosilci naboja, ki se premikajo v smeri toka. Tudi v
svetilni diodi najdemo tako negativne kot tudi pozitivne nosilce naboja.
č več ne
Slika 2.6: o definiciji smeri toka
9
2.3 Jakosti toka
Sedaj namesto upora 1k
zasveti razločno svetleje. To je napotek na večji tok. Pravilo se glasi: večja kot je upornost, tem
manjši bo tok. Natančnejši izračuni so opisani spodaj.
Slika 2.7: več svetlosti z manjšim preduporom
Svetlost vseh svetilnih diod preverite vsakokrat z upori 1kΩ (rjava, črna, rdeča), 470Ω (rumena,
vijolična, rjava) in 330Ω (oranžna, oranžna, rjava). Vendar pa ne uporabite upora manjšega od
330Ω, ker nato v vezju z 9V baterijo lahko teče previsok tok, kar lahko uniči svetilne diode.
Ω uporabite manjši upor z 470Ω (rumena, vijolična, rjava). Svetilna dioda
Slika 2.8: predupor 470Ω
Za uporabljene svetilne diode je dopusten neprekinjen tok 20mA. Sledeča tabela prikazuje, da je
dejanski tok odvisen od uporabljenih svetilnih diod in predupora. Deloma bo dopusten tok nekoliko
prekoračen. To za kratek čas ni problematično. Samo pri daljši preobremenitvi se svetilne diode
starajo hitreje in izgubijo svetilno moč.
Tabela 2.1: tok svetilne diode pri 9V napetosti baterije
Upor Rdeča svetilna dioda Rumena svetilna dioda Zelena svetilna dioda
330Ω 21,4mA 21,1mA 20,8mA
470Ω 15,1mA 14,9mA 14,7mA
1000Ω 7,2mA 7,1mA 7,0mA
10
2.4 Signalna lu
Iz neizolirane stikalne žice naredite preprosto tipkalo tako, kot je prikazano na sliki 2.9. Stikalo
nakazuje v odprtem stanju prekinitev električnega kroga. Če pa pritisnete na tipkalo, boste pri tem
povezali dva kontakta in zaprli električni krog. Elastičnost spet sprosti povezavo, ko boste tipkalo
spustili. Svetilna dioda v električnem krogu sveti torej tako dolgo, dokler držite tipkalo pritisnjeno.
Slika 2.9: izgradnja stikala iz žice
č s tipkalom
Slika 2.10: električni krog s stikalom
Izgradnjo lahko kot signalno luč uporabite za različne namene. Načeloma lahko vezje uporabite tudi
za prenos obsežnih sporočil z Morsejevimi znaki. Telegrafiranje je nekoliko zastarelo in ni tako
udobno kot elektronska pošta ali telefon. Vendar pa je lahko telegrafiranje s svetlobnimi znaki
mikaven način komunikacije. Z nekoliko vaje lahko na razdaljo do 100 metrov izmenjate
informacije, ki jih lahko komaj kdo drug razbere.
11
3 TEHNIKA VEZAVE SVETILNE DIODE
Izdelava danega vezja z natan
resnično želi obvladati vezavo, naj pozna tudi teorijo in npr. sam izračuna potrebne upornosti v
vezju. To poglavje zaradi tega posreduje potrebno teorijo in poskuse. Povežite teorijo in prakso,
izračunajte in testirajte tudi lastna vezja.
3.1 Prag diode
V primerjavi z žarnico se svetilna dioda najprej obnaša posebno. Ne samo, da teče tok v eni smeri
medtem, ko lahko žarnico daste na poljubno polarnost, temveč je tudi priključna napetost v
prevodni smeri zelo kritična. Majhna žarnica z nazivnimi podatki 6V, 100mA nakazuje zelo visoko
toleranco v primerjavi z dejansko priključno napetostjo. Že od približno 1A prične šibko vidno,
temno rdeče svetenje. Pri nazivni napetosti je svetloba rumeno-bela. Če zelo na kratko poskusite
drugo napetost, potem bo svetloba močno bela. Celo dvojna nazivna napetost 12V ne uniči žarnice
takoj, temveč šele po nekaj sekundah ali minutah.
Čisto drugače je s svetilno diodo. Normalna napetost na rdeči svetilni diodi z 10 do 20mA je pri
približno 1,8V. Če boste napetost povečali samo za 0,5V na 2,3V, potem svetilna dioda neizogibno
pregori. Obratno svetilna dioda sploh ne sveti, če napetost zmanjšate za 0,5V. Pri uporabljeni višji
napetosti skrbi upor za to, da se avtomatsko nastavi pravilna napetost.
Sedaj poskusite direktno na eni sami 1,5V celici obratovati rdečo svetilno diodo brez upornosti.
Samo ker napetost leži ravno na spodnji meji, lahko tukaj izjemoma delate brez predupora.
rdeča svetilna dioda
čno priporočenimi gradbenimi elementi je sicer lahka, vendar pa kdor
Slika 3.1: na spodnji meji napetosti
Slika 3.2: direktna priključitev celice tipa AA
Ugotovili boste, da rdeča svetilna dioda dejansko sveti, čeprav samo šibko. Sedaj uporabite zeleno
svetilno diodo. Rezultat: le-ta ne sveti! Dejansko skozi zeleno svetilno diodo ne teče tok. Rumena
svetilna dioda leži nekje med rdečo in zeleno svetilno diodo in na 1,5V zasveti v vsakem primeru
šibko.
12
Kateri tok te
prikazuje izmerjeno karakteristiko rdeče in zelene svetilne diode na skupnem diagramu. Vi vidite,
da vsakokrat šele od določene minimalne napetosti teče opazen tok. Z naraščajočo napetostjo tudi
tok vedno hitreje narašča. Meritve so bile prekinjene pri še dopustnem 20mA toku. Zlahka pa si
lahko predstavljate kakšen je nadaljnji potek karakteristik. Samo malo višja napetost pomeni znatno
višji tok, ki lahko zlahka vodi k uničenju svetilne diode.
Slika 3.3: karakteristike svetilne diode
Diagram razločno prikazuje različne prage napetosti rdeče in zelene svetilne diode. Sedaj je tudi
jasno, zakaj rdeča svetilna dioda pri 1,5V še komaj sveti, zelena pa ne. Pri dimenzioniranju vezij
svetilnih diod v normalnem primeru uporabimo predupore, ki naj bi nastavili definiran tok diod. Če
izhajate z normalnega toka obratovanja 20mA, potem nastanejo za različne tipe svetilnih diode
napetosti po tabeli 3.1.
Tabela 3.1: tipične napetosti svetilnih diod
Barva svetilne diode Napetost pri 20mA
Rdeča 1,9V
Rumena 2,1V
Zelena 2,2V
3.2 Zaporedna vezava
Pri zadosti veliki napetosti baterije, npr. 9V, lahko zaporedoma vežete dve ali več svetilnih diod. Pri
tem se napetosti v prevodni smeri seštejejo tako, da je na preduporu manj napetosti. Rdeča in zelena
svetilna dioda imata pri toku diode 10mA napetost 1,9V + 2,2V = 4,1V. Na preduporu je še torej
prisotna napetost 9V – 4,1V = 4,9V. Da dejansko teče tok 10mA, mora biti upor ustrezno
dimenzioniran.
R = U / I
R = 4,9V / 10mA
R = 490Ω
Izračun vodi večinoma k vrednosti upora, ki leži izven standardne vrednosti. Nato uporabite sledečo
manjšo vrednost, tukaj torej 470Ω. V tem primeru bo tok samo malo večji. Dejansko se zaradi
karakteristike diod razmerja napetosti komaj spremenijo.
če pri kateri napetosti? To vprašanje odgovori karakteristika gradbenega dela. Slika 3.3
13
Slika 3.4: zaporedna vezava svetilnih diod
Slika 3.5: rdeča in zelena svetilna dioda v zaporedni vezavi
3.3 Malo energije – veliko svetlobe
Pogosto je zaradi zaporedne vezave več svetilnih diod boljši izkoristek ker bo v preduporu manj
energije spremenjene v neuporabno toploto. Cilj mora torej biti čim manjša izguba napetosti na
preduporu. Slika 3.6 prikazuje možno dimenzioniranje s tremi svetilnimi diodami rdeče, rumene in
zelene barve. Skupna napetost diod znaša 1,8V + 2,1V + 2,2V = 6,1V. Na preduporu je še prisoten
padec napetosti 2,9V. Za 20mA bo torej potrebovana upornost 145Ω. Toda tudi pri 220Ω je še
vedno dobra svetloba. Namesto 20mA nastane tok 15mA. S tem bo tudi z 9V block baterijo dosežen
dolg čas obratovanja.
Slika 3.6: zaporedna vezava s tremi svetilnimi diodami
Slika 3.7: vse barve v zaporedju
14
3.4 Vzporedna vezava
Če naj bi na skupnem viru toka obratovala dva ali več porabnikov, potem obstajata načeloma dve
možnosti, vzporedna in zaporedna vezava.
Slika 3.8: vzporedna in zaporedna vezava
Pri zaporedni vezavi dveh porabnikov (slika 3.8 desno), teče skozi le-ta isti tok. Vsak pa prejme
samo en del napetosti baterije. Ta vezava je bila uporabljena v prejšnjem poglavju. S tem nimate
možnosti, da tok individualno nastavite. Dejansko različne svetilne diode pri istem toku niso isto
svetle.
Pri vzporedni priključitvi obeh porabnikov (slika 3.8 levo), bosta le-ta prejela isto napetost. Primer
je ožičenje v motornem vozilu. Baterija ima 12V napetost tako, kot vse luči. Le-te morajo torej biti
priključene vzporedno. Pri vzporedni vezavi svetilnih diod mora biti zaporedna vezava iz svetilne
diode in predupora skupaj videna kot porabnik. Zaradi različnih napetosti svetilnih diod ni možno
uporabiti skupnega predupora. Razlike v svetlobi so lahko izravnane z različnimi predupori.
Za vsako posamezno svetilno diodo morate upoštevati maksimalni tok in s tem najnižji dovoljen
predupor pri dani priključni napetosti. Tabela 3.2 poda pregled o najnižjih upornostih.
Tabela 3.2: najnižje upornosti pri različnih priključnih napetostih
Svetilna dioda 3V 6V 9V 12V
Rdeča, 20mA, 1,8V 60Ω 210Ω 360Ω 510Ω
Rumena, 20mA, 2,1V 45Ω 195Ω 345Ω 495Ω
Zelena, 20mA, 2,2V 40Ω 190Ω 340Ω 490Ω
Slika 3.9 prikazuje primer za vzporedno vezavo s tremi svetilnimi diodami z vsakokrat lastnim
uporom. Rumena svetilna dioda naj prejme več toka, da se lahko njena subjektivno občutena nižja
svetlost izravna. Na vezalnem načrtu so navedeni realno izmerjeni toki za vsako svetilno diodo.
Skupaj se toki seštejejo na skupaj 20mA.
Slika 3.9: vzporedna vezava s tremi svetilnimi diodami
15
Slika 3.10: lasten upor za vsako svetilno diodo
3.5 Barvne igre
V električni krog z 9V baterijo vgradite zeleno svetilno diodo in predupor 1kΩ tako, kot je bilo
prikazano že v poglavju 2. Zelena svetilna dioda sveti kot pričakovano. Nato vežite rdečo svetilno
diodo vzporedno k zeleni svetilni diodi, torej katodo na katodo in anodo na anodo. Sedaj sveti rdeča
svetilna dioda, zelena pa se ugasne. To je mogoče presenetljivo, ker za doseg funkcije preklopa
zadostuje preprosto stikalo ali kontakt.
Slika 3.11: vzporedna vezava različnih svetilnih diod
Slika 3.12: barvni preklopom s tipkalom
Delovanje vezja je razloženo iz različnih karakteristik obeh svetilnih diod. V vzporedni vezavi teče
skozi rdečo svetilno diodo več toka kot skozi zeleno. Pri priključitvi rdeče svetilne diode bo skupna
napetost znižana toliko, da skozi zeleno svetilno diodo tok skoraj ne teče več.
16
3.6 Bliskavica
Kondenzator shrani elektri
elektrolitski kondenzator z 100µ ki bo napolnjen do 400V in lahko odda visoko energijo osmih
vatsekund.
Slika 3.13: LED bliskavica z elektrolitskim kondenzatorjem
LED bliskavica mora biti ustrezno skromno narejena, ker svetilna dioda toliko energije ne prenese.
Elektrolitski kondenzator z 47µ napolnite z 9V napetostjo. Energija bliskavice znaša zaradi nizke
napetosti samo približno 2mWs. Potreben je samo zelo majhen tok polnjenja. Upornost polnjenja
100kΩ torej zadostuje. Po približno petih sekundah je elektrolitski kondenzator zadosti napolnjen.
Nato pritisnite na tipkalo. Svetilna dioda na kratko zasveti in se nato skoraj popolnoma ugasne.
Samo zelo nizka preostala svetloba ostane ohranjena, ker skozi upor polnjenja še vedno teče nizek
tok.
čno energijo. V foto bliskavici z Xenon bliskovko uporabite npr.
Slika 3.14: bliskavica
17
4 TESTERJI S SVETILNIMI DIODAMI
Pogosto so majhne in nezapletene naprave tiste, ki nam olajšajo delo. Preprosti testerji s svetilnimi
diodami s svetilnimi diodami kot elementi prikaza so tokovno var
diode je dobra svetilnost pri že zelo nizkih tokih in njihov prag napetosti, ki je lahko uporabljen kot
referenčna napetost.
4.1 Tester kablov
Pri preveritvi električnih naprav je pogosto potrebno preveriti posamezne povezave. Sledeč tester
pošlje testni tok skozi kabel. Pri vzpostavljeni povezavi svetilna dioda sveti.
Tako lahko poiščete slabe kontakte in prekinjene kable.
Tester prehoda namestite na stično ploščo in izpeljite dve daljši žici kot testni kabel.
čni in efektivni. Prednost svetilne
Slika 4.1: tester prehoda s svetilno diodo (LED)
Slika 4.2: tester s testnimi kabli
Svetilna dioda ne sveti samo pri polnem prehodu, temveč tudi ko porabniki z določenim uporom
zaprejo električni krog. Zaradi tega lahko preverite npr. žarnice. Prav tako je upornost enosmernega
toka transformatorja dovolj nizka, da svetilna dioda svetlo zasveti. Pri pokvarjenih vtičih je
večinoma prekinjena termo varovalka. Med obema poloma omrežnega vtiča ne najdete ve prehoda.
Preiščite tudi druge gradbene dele, kot so npr. svetilne diode in upori. Svetilne diode prikazujejo
prehod samo v eni smeri in nato svetijo. Upori nakazujejo glede na vrednost upornosti nižjo
svetilnost.
18
4.2 Detektor vode
Tester prehodov iz prejšnjega odseka lahko brez spremembe uporabite tudi kot tester prevodnosti
vode ali drugih teko
diode. Če boste v vodo dodali nekaj soli, potem se bo svetilnost znatno povečala. Enak učinek ima
limonin sok ali druga kislina. Takoj ko teče tok, nastanejo na žicah majhni plinski mehurčki.
Kemične reakcije elektrolize napadejo tudi površino žic. Za daljše poskuse so primerne elektrode iz
premoga ali grafita, ki ne bodo razpadle. Uporabite npr. mine za svinčnik ali palico iz oglja iz starih
baterij.
Slika 4.3: voda v električnem krogu
Razen zanimivih eksperimentov za prevodnost v tekočinah najdete tudi praktične uporabe. Vi lahko
npr. naredite opozorilne naprave za vodo ali javljalnike dežja. Vezje je poleg tega primerno kot
senzor tekočin za cvetlične lončke. Pri vtaknjenju testnih žic v zemljo za lončnice prikaz svetenje
svetilne diode stopnjo vlage.
4.3 Alarmna naprava
Za varnost proti kraji in vlomu uporabite mehanske ali magnetne kontakte na oknih in vratih. Če bo
npr. okno odprto, potem naj bo oddan alarm. V najpreprostejšem primeru lahko položite tanko žico,
ki se v primeru alarma strga. Če želi kdo onesposobiti alarm tako, da prereže žico, potem bo prav
tako oddan alarm.
čin. Pri držanju žic v čisti vodi boste prepoznali zelo šibko svetenje svetilne
Slika 4.4: kratek stik svetilnih diod
V najpreprostejšem primeru je lahko tokovna zanka nadzorovana s svetilno diodo. Svetilna dioda pa
naj bo v stanju mirovanja izklopljena, da pozornosti preveč ne obremeni. Šele ko bo žica prekinjena
naj prične svetilna dioda svetiti. Slika 4.4 prikazuje vezje. Dokler je električni krog nadzora
sklenjen, bo tok svetilne diode odveden, ker je svetilna dioda staknjena.
19
Slika 4.5: alarmna zanka
Slabost vezja je, da tudi brez alarma teče stalni tok približno 9mA. Baterija bi bila relativno hitro
izrabljena. Zaradi tega uporabite napajalnik.
4.4 Tester polarnosti
Predvsem pri napajalnik je polarnost pogosto negotova. Preprost tester z dvema svetilnima diodama
to razjasni. Pri priključitvi vira napetosti po sliki 4.6, sveti rdeča svetilna dioda (LED). Pri obratni
polarnosti sveti zelena svetilna dioda.
Slika 4.6: kazalnik smeri toka
Tester lahko uporabite tudi za izmenično napetost. V tem primeru svetita obe svetilni diodi. S tem
imate popolno testno napravo za manjše omrežne dele in transformatorje do 12V.
Slika 4.7: tester smeri s testnimi kabli
20
4.5 Tester baterij
S svetilnimi diodami lahko naredite preproste testerje baterij, ki dopuš
tako da pomagajo oceniti napetost. Do sedaj predstavljena vezja svetilnih diod delujejo večinoma v
širokem območju napetosti in prikazujejo samo nizke spremembe svetlobe, ko je baterija že zelo
izrabljena. Izjema je direktna priključitev rdeče svetilne diode na 1,5V celico (glejte poglavje 3.1).
Ker prag diode leži ravno na pragu diode, sveti svetilna dioda samo pri polni napetosti.
Slika 4.8: tester baterij za 9V
S potenciometrom iz dveh uporov lahko prag napetosti vezja svetilne diode poljubno povečate in
prilagodite na različne potrebe.
Dimenzioniranje po sliki 4.8 prikazuje prag na približno 9V.
Pri točno 9V prikazuje neobremenjen potenciometer 1,62V napetost, torej ravno nekoliko več kot
prag rdeče svetilne diode
V praksi sveti svetilna dioda pri 9V napetosti baterije šibko. Že pri nizkem padcu napetosti ostane
svetilna dioda izklopljena. Preveritev je s tem nerealistično stroga. Če povečate delno upornost R1
na 330Ω, potem posreduje prikaz dober vtis o stanju baterije. Pri 9V sveti svetilna dioda svetlo, pri
8V in 7V ustrezno šibkeje. Šele pri 6V svetilna dioda ostane ugasnjena.
čajo grobo ocenitev stanja
Slika 4.9: preveritev napetosti za območje od 6 do 9V
Slika 4.10: tester za 9V baterije
21
4.6 Svetilna dioda kot senzor temperature
Pri istem toku se napetost na svetilni diodi spremeni za -2mV na stopinjo. Temperaturno odvisnost
karakteristike diode lahko izrabite za primerjavo dveh temperatur.
sliki 4.11 vzporedno vezani, potem sveti toplejša svetilna dioda svetleje kot mrzlejša.
Slika 4.11: primerjava temperature z dvema svetilnima diodama
Temperaturne razlike 10 stopinj so jasno prepoznavne. Za prepoznaven efekt zadostuje že toplota
rok.
Če bosta dve svetilni diodi po
Slika 4.12: ista temperatura in svetloba?
Pri temperaturni razliki nad 50 stopinj je hladnejša svetilna dioda skoraj izklopljena. Eno izmed
svetilnih diod lahko segrejete s plamenom ali spajkalnikom. Vendar pa preprečite direkten stik s
plamenom, da ne poškodujete obloge iz umetne mase. Kos žice ovijte okolice katodnega priključka
svetilne diode za segrevanje. Na koncu žice lahko nato z vžigalnikom dovedete toploto. Katodni
priključek je primeren za prenos toplote, ker vodi k držalu za kristal svetilne diode in prikazuje
dober kontakt toplote. Anoda je nasprotno povezana s kristalom preko tanke žičke.
Slika 4.13: prenos toplote z žico
22
5 VEZJA TRANZISTORJEV
Za vse dosedanje poskuse so bile potrebne samo svetilne diode in upori. Svetilne diode najdete tudi
v zahtevnih elektronskih vezjih s tranzistorji. Slede
tranzistorja.
5.1 Ojačanje
Vezje po sliki 5.1 prikazuje osnovno delovanje NPN tranzistorja. Obstaja dva električna kroga. V
električnem toku krmiljenja teče manjši osnovni to, v krogu obremenilnega toka večji zbiralni tok.
Oba toka skupaj tečeta skozi sevalnik. Ker sevalnik tukaj leži na skupni navezni točki, imenujemo
to vezje tudi vezje sevalnika. Takoj ko bo krog osnovnega toka odprt tudi n bo tekel več zbiralni
tok. Odločilna točka je, da je osnovni tok veliko manjši kot zbiralni tok. Majhen osnovni tok bo
torej ojačan k večjemu zbiralnemu toku. V obravnavanem primeru znaša faktor ojačanja približno
100. Osnovna upornost je z 100kΩ stokrat večja kot predupor v toku obremenilnega toka.
Tranzistor deluje v tem vezju kot stikalo. Med zbiralnikom in sevalnikom je samo majhen padec
napesti. Tok zbiralnika je omejen že z porabnikom in ne more več naraščati. Tok zbiralnika je
nasičen, tranzistor je torej popolnoma krmiljen.
či poskusi najprej podajo pregled o delovanju
Slika 5.1: NPN tranzistor v vezju sevalnika
Slika 5.2: ojačanje toka
Svetilne diode služijo za prikaz tokov. Rdeča svetilna dioda sveti svetlo, druga pa komaj. Samo v
popolnoma zatemnjenem prostoru lahko prepoznate osnovni tok kot svetenje zelene svetilne diode.
Razlika je napotek na večje ojačanje toka.
23
5.2 Krmiljenje teka
čanje toka tranzistorja lahko uporabite za podaljšanje časa izpraznitve kondenzatorja. Vezje po
Oja
sliki 5.3 uporabi elektrolitski kondenzator z 47µF kot polnilni kondenzator. Po kratkem pritisku na
tipkalo je napolnjen in posreduje dlje časa vezju sevalnika osnovni tok.
Slika 5.3: zakasnjen izklop
Čas izpraznitve bo z večjim osnovnim uporom znatno podaljšan. Konstanta časa znaša tukaj
približno 5 sekund. Po tem času pa osnovni tok še vedno zadostuje za polno krmiljenje tranzistorja.
Slika 5.4: minutna svetloba
V praktični izvedbi vezave zadostuje za vklop svetilne diode kratek pritisk na tipko. Po tem ostane
svetilna dioda polno vklopljena za 5 sekund in bo nato vedno šibkeje svetila. Po približno eni
minuti je svetilna dioda še vedno vklopljena in vi prepoznate šibko svetenje. Dejansko se svetilna
dioda popolnoma ne ugasne tudi po daljšem času. Tok pade na tako nizke vrednosti, da nima več
vidnega vpliva.
24
5.3 Senzor dotika
Faktorji oja
kot osnovni tok drugega tranzistorja še enkrat ojačan. Darlington vezava po sliki 5.5 povezuje oba
zbiralnika tako, da se od zunaj pojavi gradbeni del s tremi priključki, kar označujemo tudi kot
Darlington tranzistor.
Slika 5.5: Darlington vezava
Če izhajate iz faktorja ojačanja 300 za vsakega izmed tranzistorjev, potem ima Darlington vezje
ojačanje 90000. Sedaj za vklop svetilne diode zadostuje osnovna upornost 10MΩ. V realnem
poskusu lahko namesto visoko Ohmskega upora uporabite kontakt dotika. Zaradi visokega ojačanja
zadostuje že rahel dotik s suhim prstom. Dodatni zaščitni upor v dovodu k bateriji ščiti tranzistorje
za primer, da bodo kontakti dotika pomotoma direktno povezani.
čanja toka dveh tranzistorjev se lahko pomnožijo, če je ojačan tok prvega tranzistorja
Slika 5.6: senzor dotika
5.4 Svetilna dioda kot svetlobni senzor
Pravzaprav skozi svetilno diodo skoraj ne teče tok, ko bo v zaporni smeri dana na napetost.
Dejansko najdete zelo nizek tok zapiranja, npr. v območju nekaj amperov, ki ga lahko v normalnem
primeru zanemarite. Visoko ojačanje Darlington vezja pa dovoljuje eksperimente z zelo nizkimi
toki. Tako je npr. tok zapiranja svetilne diode odvisen tudi od osvetlitve. Svetilna dioda je istočasno
foto dioda. Zelo nizek tok bo z dvema tranzistorjema ojačan toliko, da sveti druga svetilna dioda.
Slika 5.7: ojačanje zapornega toka svetilne diode
25
V prakti
vklopljena. Zasenčenje senzorja svetilne diode z roko bo vidno na svetlosti prikaza svetilne diode.
Slika 5.8: svetlobni senzor
5.5 Stalna svetilnost
Včasih potrebujete stalni tok, ki je po možnosti neodvisen od nihanj napetosti. Svetilna dioda bi
torej svetila z isto svetilnostjo tudi, ko ima baterija minimalno napetost. Vezje po sliki 5.9 prikazuje
preprosto vezje stabiliziranja. Rdeča svetilna dioda na vhoda stabilizira osnovno napetost na
približno 1,6V. Ker osnovna napetost sevalnika vedno znaša okoli 0,6V leži na uporu sevalnika
napetost približno 1V. Upor torej določa tok sevalnika. Zbiralni tok skoraj popolno ustreza toku
sevalnika, ki je višji samo za zelo nižji osnovni tok. Svetilna dioda v krogu zbiralnika ne potrebuje
predupora, ker LED toka uravnavana s tranzistorjem.
čnem poskusu je desna rdeča svetilna dioda pri normalni svetlobi okolja zelo razločno
Slika 5.9: stabiliziran vir električne energije
Slika 5.10: stabiliziranje svetilnosti svetilne diode
Rezultate preverite z novo in močno izrabljeno baterijo. Dokler je prisotna določena preostala
napetost, ostane svetilna dioda skoraj isto svetla.
26
5.6 Senzor temperature
Vezje po sliki 5.11 prikazuje tako imenovano zrcalo toka. Tok skozi 1k
tranzistorjih in se pojavi v skoraj isti veličini kot zbiralni tok desnega tranzistorja. Ker sta pri levem
tranzistorju osnova in sevalnik skupaj vezana, se avtomatsko nastavi napetost osnovnega sevanja, ki
vodi k danemu zbiralnemu toku. Teoretično naj bi sedaj drug tranzistor z točno istimi podatki in pri
isti napetosti osnovnega sevanja nakazoval isti zbiralni tok. V praksi pa obstajajo majhne razlike.
Slika 5.11: zrcalni tok
Predpostavko točno istih podatkov tranzistorjev je v praksi težko izpolniti. Vezje bo predvsem
uporabljeno v vgrajenih vezjih, kjer ima veliko tranzistorjev na enem čipu iste podatke. Pomembna
je tudi ista temperatura obeh tranzistorjev, ker se karakteristika prenosa s temperaturo spremeni.
Ω upor se zrcali v obeh
Slika 5.12: tranzistor kot senzor temperature
Praktična izvedba zrcalnega toka je primerna kot senzor temperature. S prstom se dotaknite enega
izmed tranzistorjev. Pri tem nastalo segretje spremeni izhodni tok in bo vidno pri spremembi
svetilnosti svetilne diode. Glede na to katerega senzorja se boste dotaknili, lahko svetilnost nekoliko
povečate ali pomanjšate.
27
5.7 Vklop in izklop
Vezje z dvema stabilnima stanjema imenujemo preklopno vezje ali flipflop. Svetilna dioda je ali
vklopljena ali izklopljena, vendar pa ni nikoli napol vklopljena. Slika 5.13 prikazuje tipi
preprostega preklopnega vezja.
Slika 5.13: bistabilno preklopno vezje
Vezje se preklopi v enega izmed dveh možnih stanj: če desni tranzistor vodi, potem je veli zaprt in
obratno. Vsakokratni prevodni senzor ima nizko zbiralno napetost in s tem odklopi osnovni tok
drugega tranzistorja. Zaradi tega ostane enkrat zavzeto stanje preklopa stabilno tako dolgo, dokler
ne bo spremenjeno s tipkalom.
čno vezavo
Slika 5.14: preprosto preklopno vezje
Vklopite obratovalno napetost. Ugotovili boste, da ena izmed obeh svetilnih diod sveti. Katera stran
bo vklopljena ne more biti napovedano. Večinoma odloči neenako ojačanje toka tranzistorja o tem,
na katero stran se vezje preklopi.
Sedaj uporabite žični mostiček, s katerim zaprete enega izmed obeh tranzistorjev. Zavzeto stanje
ostane po odstranitvi mostička ohranjeno. Oba stanja označujemo tudi kot umirjeno (Set, S) in
povrnjeno (Reset, R).
28
5.8 LED smernik
Tukaj bo izdelano preklopno vezje, ki se samodejno preklaplja. Vezje potrebuje tako kot preklopno
vezje dva tranzistorja v vezju sevalnika. Povratna vezava z izhoda na vhod gre preko kondenzatorja,
ki se vedno znova napolni in izprazni.
Slika 5.15: multivibrator
Potrebno upravljanje za varno zanihanje vezja je srednja delovna točka brez povratne vezave. V
drugih primerih je izhodni tranzistor ali popolnoma zaprt ali popolnoma upravljan. Celotno vezje
nato ne prejme zadosti ojačanja za izgradnjo nihanj. Tukaj skrbi močan nasprotni spoj na prvem
tranzistorju za srednjo delovno točko. Povratna vezava (delovanje) preko RC elementa pa vendar
prevlada in vodi v končnem efektu k tem, da je izhodni tranzistor izmenoma zaprt in popolnoma
krmiljen.
Slika 5.16: LED smernik
Vezje najprej naredite brez kondenzatorja povratnega delovanja.
Svetilna dioda naj bi šibko svetila, ker izhodni tranzistor ni popolnoma krmiljen. Z uporabljenim
kondenzatorjem se svetilna dioda popolnoma vklopi in izklopi. S kondenzatorjem 47F utripa
svetilna dioda približno enkrat na sekundo.
29
GARANCIJSKI LIST
Izdelek: Učni paket 25 elektronskih poskusov
Kat. št.: 192230
Garancijska Izjava:
Proizvajalec jamči za kakovost oziroma brezhibno delovanje v garancijskem roku, ki začne teči z izročitvijo blaga
potrošniku. Garancija za izdelek, razen dodanih žarnic, baterij in programske opreme, 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.
Vzdrževanje, nadomestne dele in priklopne aparate proizvajalec zagotavlja za trikratno obdobje 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 prodaje 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, info@conrad.si
30
Loading...