Conrad 55 38 89 Operation Manual [hu]

Conrad 2013-as adventi naptár
Rend. szám: 55 38 89

1. 1. nap

1. Sárga LED-fény

ő

ő

űű

űű

űű

ű

ő

ő

ő ű

ő

Nyissa ki a második ajtót és vegyen ki egy elemcsatlakozót és egy dugaszolható kártyát a fiókból. Ez egyszerűsíti a
komplikáltabb áramkörök megépítését. A 2,54 mm raszteres, 270 kontaktusos érintkezőfelület biztosítja az alkatrészek

biztos összekötését.

A dugaszoló felület középső részén 230 érintkező van, 5-5 érintkezős függőleges vezetőfóliával összekötve. Ezen
túlmenően a peremen 40 érintkező van a tápellátáshoz, amelyek két, 20 érintkezőből álló vízszintes érintkezőfelület-

csíkból állnak, így a dugaszoló felület két független tápsínnel rendelkezik.

Az alkatrészbeültetéshez viszonylag nagyobb erő kell. A kivezetések ekkor könnyen megtörnek. Fontos, hogy a huzalokat
pontosan felülről vezesse be. Ehhez egy csipeszt vagy kis fogót lehet használni. A kivezetést lehetőleg röviddel a
dugasztábla fölött fogja meg, és függőlegesen nyomja lefelé. Így érzékenyebb csatlakozóvezetékek, pl. az elemcsatnál az
ónozott vég törés nélkül beültethetők.
Az első kísérleti áramkörét még egyszer építse be a dugaszkártyába. Ismét az ellenállás és a LED soros kapcsolásáról
van szó. A kapcsolási rajz ugyanazt a kapcsolást mutatja, mint az első próba esetén, de az alkatrészek kissé más
kiosztásával, amely lehetőleg azonos a tényleges kísérlettel.

ő

ő ő

2.nap

2 A dugaszkártya alkalmazása.

ő

ő

3. nap

3 Egy kapcsolóérintkező

Építsen egy kapcsolót csupasz huzalból. A hozzávaló vezetéket a

3. ajtó mögött találja. Fogóval vágjon le kb. 3 cm-es darabot, és a
végein távolítsa el a szigetelést kb. 5 mm hosszban. A
csupaszoláshoz hasznos lehet, ha a szigetelést éles késsel
körkörösen bemetszi. Figyelem: Ennek során maga a vezeték nem
sérülhet meg, mert a megsértett helyen könnyebben törik.
A kapcsoló két csupasz vezetékdarabból áll, amelyek ujjal való
megnyomásra érintkeznek. Vágjon ehhez 2 cm-es darabokat, és
teljesen távolítsa el a szigetelést. Egy másik rövid vezetékdarab

kihúzásgátlónak építendő be, a gyenge csatlakozóvezetékek

védelmére. Az elemcsat maradjon mindig bekötve a csatlakozások igénybevételének a csökkentésére.
Csatlakoztassa az elemet, és tesztelje a kapcsolást. Nyugalmi állapotban, nyitott kapcsoló mellett nem világít
a LED. Nyomja meg azonban az érintkezőt, a LED kigyullad.

4. nap

4 A CMOS-IC kapcsolja a LED-et

Nyissa ki a 4. ajtót. Mögötte találja ennek a naptárnak a legfontosabb alkatrészét, a 4093 CMOS-IC -t. Ez az IC összesen
négy Schmitt-triggereléses bemenetű NAND-kaput tartamaz. Ennek a kapcsolásnak a funckióját a következő
kísérletekben pontról pontra megmagyarázzuk Az első kísérlet azt mutatja be, hogyan csatlakozik egy LED a négy
kimenet egyikére.

A MOSFET-ekkel gondosan kell bánni, mivel a nagy feszültség következtében tönkremehetnek. A sztatikus elektromos
töltések veszélyessé válhatnak. Azonban a 4000 B sorozat valamennyi CMOS-típusa belső védőkapcsolásokkal
rendelkezik, amelyek a munkát nagyon biztonságossá teszik. Ehhez

belső védődiódák állnak rendelkezésre, amelyek a feszültségeket a

Vdd pozitív tápfeszültség felett és a Vss negatív tápfeszültség alatt
korlátozzák. Az IC ezáltal viszonylag jól védett a sztatikus

kisülésekkel szemben. Ezek a védődiódák azonban egyidejűleg

ahhoz vezetnek, hogy egy rossz polaritású tápfeszültség nagy
áramot okoz, amely az IC-t tönkreteheti. Ezért nagyon ügyeljen az
elem helyes csatlakoztatására.

Az IC első beültetése előtt a csatlakozásokat pontosan
párhuzamosan kell beigazítani, mert a gyártást követően kifelé egy
kissé távol állnak egymástól. Az egyik oldal lábait a kellő kiigazítás

érdekében nyomja össze egy kemény asztallapon. Majd helyezze az IC-t megfelelően a dugaszkártyára. Ügyeljen arra,
hogy ha az IC-t helytelenül ülteti be, a 7-es és a 14-es csatlakozásokat kicseréli, úgy, hogy a tápfeszültség fordított
polaritással kerül csatlakoztatásra, akkor az IC tönkremegy. Az 1-es és a 14-es csatlakozások a baloldalon találhatók. Ezt
egy bevágás jelzi.
Ezen előzetes megfontolások és az IC gondos beültetése után indul az első kísérlet. Itt az 1 - 3 érintkezőhöz tartozó
NAND-kapu kerül alkalmazásra. A két bemenet össze lesz kapcsolva, és a GND-ra (logikai Nulla) rakva. A kimeneten van

a LED az előtétellenállásával. Ha mindezt helyesen építette meg, világítani fog a LED. Az IC tehát rákapcsolta a

feszültséget a kimenetre (logikai Egy), és ezáltal invertálta a bemenet állapotát.

Változtassa meg most a kapcsolást egyszer úgy, hogy az 1. érintkezőről leveszi a GND-re menő vezetéket. Ezzel "nyitott
bemenet" jött létre. Bizonytalan, hogy Egy (1) vagy Nulla (0) az állapota. Az eredmény esetleges, és az ujja közelítésével
befolyásolhatja. Már pár cm távolságból változtatható a kapu állapota. Ezért a sztatikus töltések és az ezzel kapcsolatos
elektromos terek a felelősek.

5. nap

5 Érintésérzékelő

Nyissa ki az ötödik ajtócskát, és vegyen ki egy további ellenállást. Ez egy 10 megohm (10 M , barna, fekete, kék), tehát

különösen magas értékű ellenállás, ami ebben az esetben fontos, hogy jóval nagyobb legyen, mint az ujj bőrellenállása.

Ezáltal ugyanis helyettesíteni lehet egy kapcsolót
érintésérintkezővel.
Két csupasz huzaldarab van szorosan egymás mellett,
úgyhogy mindkettőt meg tudja érinteni az ujjával. Az A

érintésérintkezőt úgy lehet felfogni, mint egy olyan
ellenállást, amelynek az értéke a bőr nedvességétől
függően 10 k és 1 M között van.

Ezúttal a 4 - 6 érintkezőhöz tartozó második NAND-
kapu kerül alkalmazásra.

A kapcsolás azonban ugyanúgy működik, mint a négy

lehetséges bármelyik másik kapuval.

Érintés nélkül a 10 mohmos ellenállás felhúzza a kapu
bemenetén lévő feszültséget (1). Az ujjal való érintés ellenben lehúzza a feszültséget (0). A kimeneten ekkor az 1 szint
jelenik meg. A LED tehát világít, ha megérinti az érintkezést.

Ha alaposan átgondolja a kapcsolás működését, előszöris egy látható ellentmondás merül fel. Az érintés bekapcsolja a

LED-et, azaz nem látható be közvetlenül, hogy itt egy átalakító (inverter) működik. A probléma tisztázódik, ha
meggondolja, hogy az érintés nullára húzza a bemenetet. Az érintésérzékelő tehát maga már inverterként van kapcsolva,
és a második inverter ismét megszünteti az invertált állapotot. Az érintés logikai nullát hoz létre a bemeneten, amely az
invertertálás által logikai eggyé változik.

6. nap

6 ÉS-kapcsolás

Még egy 10 mohmos (barna, fekete, kék) ellenállás van a 6. ajtó mögött. Most két érintésérzékelőt is megépíthet. Ezúttal
az érzékelőhuzalok a Vcc pozitív tápfeszültségre csatlakoznak, az ellenállások a GND-ra. Érintéskor tehát az 1 állapot áll
elő, amíg a nyugalmi állapot 0. Az előző kísérlettől eltérően a kapu két bemenete már nem kapcsolódik össze, hanem
mind a kettőnek megvan a saját bemeneti állapota.
Ha mindezt helyesen építette meg, az érzékelőérintkezők megérintése nélkül először nem fog világítani a LED. Érintse
meg az A érintkezőt, a LED továbbra se fog világítani. Ha azonban egyszerre érinti meg az A és a B érintkezőt, a LED
kigyullad. Ha csak a B érintkezőt

érinti meg, nem fog világítani a
LED. Az eredmény az ÉS-

működés: Csak ha az A ÉS a B is

az 1 állapotban van, gyullad ki a

LED.

Az ilyen kapcsolást néha gépek
biztonsági rendszerében
alkalmazzák, amelynél meg kell

akadályozni, hogy a kezelő az

egyik kezét berakja a veszélyes

zónába. Ekkor a kezelőnek

mindkét kezével meg kell
nyomnia egy-egy kapcsolót, hogy a gép elinduljon.

Itt egy ÉS-működés (AND) jön létre, bár NAND-kapu kerül alkalmazásra. Ha azonban közelebbről nézi meg a kapcsolást,
felismeri a második invertertálást: a LED itt a Vcc-re van csatlakoztatva, és emiatt mindig akkor világít, ha a NAND-kapu
kimenetén 0 (nulla) van.

7. nap

A 7. fiókban egy piros LED-et talál. Két LED, azonban csak egy előtétellenállás – itt megint a sorba kapcsolás segít. A
NAND-kapu kimenetén van a két LED egy közös 6,8 kohmos előtétellenállással . Nyugalmi állapotban mindkét LED
világít. Csak ha mind a két érintkezőt (A ÉS B) megérinti, alszanak ki a LED-ek. Ezúttal az történik, amit az IC ígér: a
NAND-működés.

8.. nap

ő

A 8. ajtó mögött egy 6,8 k-os (kiloohm, kék, szürke, piros) ellenállást talál további előtétellenállásul egy LED számára.
Most két LED van két kimeneten. Mivel a második fokozat inverterként van kapcsolva, vagy a sárga, vagy a piros LED

világít. Az A és a B érzékelőérintkezővel átkapcsolhatja a pillanatnyi állapotot. Ha megnyomja az A érintkezőt,
bekapcsolódik a piros LED, ha a B érintkezőt, akkor a sárga LED. A legutolsó állapot mindig tárolódik.

A két 10-mohmos ellenállás egy feszültségosztót képez. Az első inverter bemenetén nyugalmi állapotban kb. 4,5 V van.
Ennél a közepes bemeneti feszültségnél az utoljára bekapcsolt állapot fennmarad. Változásra csak akkor kerül sor, ha a
bemeneti feszültség mintegy 1 V-el magasabbá vagy alacsonyabbá válik, amit az érzékelőérintkezők megérintésével
válthat ki. Ez a Schmitt-triggereléses bemenet különleges tulajdonsága. Az átkapcsolást csak egy adott feszültségküszöb

elérése után kezdeményezi. Ez az invertert egyidejűleg bistabil kapcsolásá teszi, amelyet multivibrátornak vagy flip-
flopnak is neveznek. Ez a kapcsolás ezáltal egyidejűleg 1 Bit tárolási kapacitású memória is.

még egy hosszabb, kb. 1 méter hosszúságú huzalt a 8. lábon lévő bemenetre. Ezzel az IC egyidejűleg
rádióvevőkészülékké alakul. Erős elektromágneses impulzusok elérhetik a triggerelési küszöböt, és átkapcsolhatják a

kapcsolás állapotát. Ilyen impulzusok jöhetnek létre pl. zivatarok idején, vagy ha villanykapcsoló van a közelben. Az

eredmény véletlenszerű. Néha átkapcsolódik az állapot, néha nem. Vizsgálja a működést először egy villanykapcsoló

közelében, amely legfeljebb 0,5 méter távolságban van. Ha a kapcsolás reagál a kapcsolóra, növelheti a távolságot, és
így meghatározhatja a hatótávolságot.

Csatlakoztasson