Conrad 553893 Operation Manual [cs]

Počet kusů

Součástka

Specifikace

Naučná stavebnice
Akumulátory a nabíjení 10127

Obj. č. 55 38 93

Vážený zákazníku,

děkujeme Vám za Vaši důvěru a za nákup naučné stavebnice.
Tento návod k obsluze je součástí výrobku. Obsahuje důležité pokyny k uvedení výrobku do provozu

a k jeho obsluze. Jestliže výrobek předáte jiným osobám, dbejte na to, abyste jim odevzdali i tento
návod k obsluze.

Ponechejte si tento návod, abyste si jej mohli znovu kdykoliv přečíst!

Rozsah dodávky

1 Deska spojů (nepájivé pole) SYB 46, 270 kontaktů
1 Solární modul
1 USB kabel
1 Tranzistor 2N3904
1 Tranzistor 2N3906
1 Schottkyho dioda, modrá
2 Křemíková dioda 1N4001
1 LED, červená 5 mm
1 LED, oranžová 5 mm
1 Blikající LED, červená 5 mm
1 Uhlíkový rezistor 1W
8 Uhlíkový rezistor ¼ W
1 Elektrolytický kondenzátor 1000 µF, 10 V
1 Přihrádka pro baterie s vodiči Pro typ AA
4 Konektory
2 Krokosvorky, červená a černá
1 Vodiče 1 m

Deska spojů

Experimentální deska je určena pro připojování elektronických součástek bez potřeby pájení.
Připojení probíhá jednoduše po vložení komponentu nebo vodiče do vybraných pinů. Deska tak
umožňuje opakované připojování různých součástek. Připojovací piny jsou vybaveny pružinkou,
která brání samovolnému uvolnění součástky. Deska zahrnuje celkem 270 kontaktů (pinů) v 2,54 mm
rastru. Z toho 230 pinů, které jsou blíže středu desky, je vzájemně propojeno ve vertikálních řadách
po 5 pinech. Na okrajích desky jsou pak piny (celkem 20 v každé části), které jsou propojeny
paralelně. Krajní piny jsou vhodné pro připojení zdroje (například baterie). Na obrázku desky spojů
jsou čarami vyznačeny vzájemně vodivé piny (kontakty).

USB kabel

USB kabel má na jednom konci zástrčku typu A. Na druhém konci kabelu pak naleznete zástrčku
pro připojení do desky. Kabel je určen pro hodnoty napětí max. 5 V. Při zapojování zástrčky do
experimentální desky vždy dbejte správného zapojení a polarity! Červený vodič je kladný „+“ pól,
černý je záporný „–“ pól.

Dodávaný USB kabel a legenda připojení pinů:
1 = GND (uzemnění), 2 = D+, 3 = D-, 4 = +5 V
Při experimentování doporučujeme pro napájení použít stabilizovaný zdroj napětí s výstupními

hodnotami napětí 5 V a proudu alespoň 500 mA. Stejné hodnoty poskytuje například USB port
počítače. Přesto se výstupní hodnoty napětí a proudu mohou u různých typů počítačů výrazně lišit.
Zároveň ne všechny USB porty u počítače jsou chráněny proti zkratu a vybaveny vlastní pojistkou.
Před použitím UBS portu počítače se proto nejprve ujistěte o tom, že poskytuje pouze uváděné
hodnoty napětí a proudu.

Solární modul

Dodávaný modul je vybaven několika polykrystalickými články. Použitý křemík je složen z několika
krystalů a je upraven speciální technologií tak, aby měl svou kladnou (pozitivní) a zápornou (negativní)
část. Na vrchu je záporná „N“ část modulu překryta tmavě modrou folií, která zlepšuje světelnou
absorpci. Kladná vrstva „P“ křemíku je ve spodní části. Světlo, které dopadá na modul, dává do
pohybu elektrony a tím vzniká mezi oběma vrstvami elektrické napětí a proud. Krystalický modul
poskytuje napětí zhruba 0,5 V na článek. Proud pak závisí na velikosti článku. Na obrázku je solární
modul s ochrannou folií a jeho schématická značka.

Diody

Diody jsou součástky, které umožňují vést proud pouze jedním směrem. V praxi se nejčastěji
používají diody pro usměrnění střídavého napětí (AC) na stejnosměrné (DC). Funkčně diody
představují například vodní ventil, kterým prochází proud vody pouze jedním směrem.

Dodávaná křemíková dioda 1N4001 má katodu označenou kroužkem. Opačný konec diody je pak
anoda. Technicky může proud diodou procházet ve směru od anody ke katodě. V propustném směru
(na schématické značce symbol šipky) dioda propouští proud o napětí přibližně 0,6 – 0,7 V (700 mV).

Ve fotovoltaických systémech se Schottkyho dioda obvykle využívá pro účely blokování a přemostění
napětí. Diody tak chrání akumulátory před vybíjením skrze fotovoltaický modul v případě, že na modul
nedopadá světlo nebo dopadá jen zčásti.

LED

Light Emitting Diode – světlo emitující dioda poskytuje obdobnou funkci jako usměrňovací s tím,
že při průchodu proudu dioda vydává světlo. LED je obvykle zapotřebí předřadit rezistor přesné
hodnoty, který omezuje průchod proudu na potřebnou hodnotu. Vyšší napětí diodu zničí.
Červená LED vyžaduje nižší hodnotu napětí (1,8 V). Žlutá, zelená, modrá a bílá LED jsou určeny
pro napětí 3,6 V.

A = anoda, kladná „+“ elektroda s delším koncem, K = katoda, záporná „–“ elektroda je navíc na
pouzdře diody označena (malá ploška). Vyjma „běžných“ LED jsou vyráběny také blikající LED,
které mají na svém pouzdře malý bod. Tento bod je miniaturní elektronický obvod, který zajišťuje
blikání.

Tranzistory

Tranzistor (transfer rezistor) je aktivní součástka, která se v elektronických obvodech používá pro
spínání a zesílení proudu a napětí. Bipolární tranzistory obsažené v experimentální sadě jsou 2N3904
a 2N3906. Jedná se o nízko výkonové tranzistory vhodné pro maximální provozní napětí do 30 V
a proud 200 mA. Označení „N“ a „P“ v názvu tranzistoru představuje negativní a pozitivní
polovodičovou vrstvu tranzistoru. Pro lepší pochopení funkce tranzistorů vám napomůže
další experimentování.

Běžné tranzistory mají celkem 3 vývody (elektrody) označené:

Množství

1. Proužek

/

2. Proužek

/ první

3. Proužek

/

4. Proužek

/

E = emitor, B = báze, C = kolektor.

Funkce tranzistoru
V případě, že je přivedeno napětí na trasu báze – emitor, na výstupu

z tranzistoru kolektor – emitor dochází k jeho zesílení, resp. nízký
proud báze (pozitivní v NPN tranzistorech, negativní v PNP
tranzistorech) povede z kolektoru do emitoru nebo naopak. V případě, že do tranzistoru neteče žádný
proud skrze bázi, nebo je báze připojena k zápornému (NPN) nebo pozitivnímu (PNP) potenciálu,
tranzistor proud nepovede a naopak jej bude blokovat.

Rezistory

Rezistory (odpory) patří mezi pasivní elektronické součástky, které mají za úkol omezit průchod
elektrického proudu obvodem na požadované hodnoty. Mezi nejpoužívanější rezistory patří keramické
rezistory se dvěma postranními vývody. Základní jednotkou elektrického odporu je Ohm (Ω).

Hodnoty rezistorů se určují podle barevných proužků, které jsou vytištěné na jejich pouzdře.

Odpor (Ω)

1 1,2 Hnědý Červený Zlatý Zlatý
1 1,5 Hnědý Zelený Zlatý Zlatý
1 10 Hnědý Černý Černý Zlatý
1 100 Hnědý Černý Hnědý Zlatý
3
1
1

1 kΩ
2,2 kΩ
100 kΩ

první hodnota

Hnědý Černý Červený Zlatý
Červený Červený Červený Zlatý
Hnědý Černý Žlutý Zlatý

hodnota

násobek

tolerance (%)

Elektrolytický kondenzátor

Elektrolytické kondenzátory (tzv. „elyt“) jsou součástky, které mají velmi vysokou kapacitu.
Dokáží uchovat určité množství elektrického náboje. Elektrolytické kondenzátory jsou polarizovány,
a proto je nezbytné přivést k jeho vývodům napětí s přesně orientovanou polaritou. U většiny takových
kondenzátorů je označena záporná elektroda (symbolem mínus „–“). Opačné připojení takového
kondenzátoru (přepólování) znamená nevratné zničení této součástky. Na pouzdře kondenzátoru
je uvedena maximální hodnota napětí, která nesmí být překročena. V opačném případě dojde
k průrazu desek uvnitř kondenzátoru a jeho poškození. Základní jednotkou elektrické kapacity
je Farad (F). Příklad hodnoty elektrolytického kondenzátoru = 16 V 1000 µF (mikro faradů).

Přihrádka pro baterie

Přihrádka je určena pro vložení akumulátorů
formátu AA a zároveň i AAA.

Experimentální kabely

Kabely (červený a černý) jsou na obou koncích
opatřeny krokosvorkou, kterou můžete
jednoduše připojovat do různých částí obvodu.
Není tak zapotřebí pájení ani nářadí. Červený
kabel se obvykle používá pro vedení kladného
„+“ napětí, černý pro záporné „–“napětí.

Vodiče

Pomocí vodičů pak vytvoříte různá spojení a přemostění (klemy) v obvodu. Izolaci na konci vodičů
odstraňte v délce přibližně 8 mm. Vodiče je velmi snadné do experimentální desky vsadit a stejně
tak i přemístit bez potřeby pájení.

Použití USB kabelu

Kabel můžete připojit k síťovému nabíjecímu adaptéru
(s výstupem 5 V DC), který se používá pro nabíjení mobilních
telefonů. Při použití USB portu počítače si počínejte obzvláště
opatrně. Při zkratování takového portu může dojít ke zničení
interního rezistoru a tím následně aplikace jiné výstupní,
proudové hodnoty.

Připojení kabelu k desce

Potřebné komponenty: deska spojů, USB kabel, rezistor 1 kΩ,
rezistor 1,5 kΩ a červená LED. USB kabel ponechte připojený
k desce i pro další experimenty.

Připojte USB kabel do desky pomocí jeho kolíčkového
konektoru. Při zapojování dbejte správné polarity připojovacích
pinů kabelu. Kladný kabelu pól připojte k horní řadě
propojovacích pinů. Použijte zároveň malou klemu (přemostění)
pro přivedení kladného i záporného napětí (na opačné straně)
do přilehlé řady krajních 5 pinů. Použitý rezistor 1,5 Ω v obvodu
slouží navíc coby ochrana před zkratem.

Připojení USB kabelu k desce a použití ochranného rezistoru (1,5 kΩ) a LED s rezistorem 1 kΩ.

Při zapojování LED do obvodu dodržujte vždy správnou polaritu. Delší vývod LED představuje kladný
„+“ pól (anoda). Aby nedošlo ke zničení LED, je nezbytné použít předřadný rezistor o přesné hodnotě
1 kΩ. Připojíte-li pak obvod ke zdroji, LED se rozsvítí.

Uchovávání energie

Princip uchovávání elektrické energie lze velmi jednoduše
demonstrovat na vodě. Voda z kohoutku naplní nádobu až
po okraj. Později je možné vodu z nádoby kdykoliv odčerpat.
Ukládání elektrické energie má pouze jinou formu. V sadě je
elektrolytický kondenzátor, který dokáže pojmout určité množství
elektrického náboje. Takový kondenzátor má přes své malé
rozměry poměrně dlouhou životnost. Přesto však energii
uchovává pouze po velmi krátkou dobu. V obvodech je však tato
vlastnost kondenzátoru velmi ceněna. Malou sklenici vyplníte
vodou také daleko rychleji, než velkou nádobu (například vanu).

Uchovávání energie v elektrolytickém kondenzátoru

Potřebné komponenty: deska spojů, UBS kabel, rezistor 1 kΩ, červená LED a elektrolytický
kondenzátor 1000 µF.

Připojte kondenzátor do obvodu. Dbejte přitom správné polarity kondenzátoru (záporný pól je
označen symbolem „–“ na svém pouzdře). Poté obvod připojte ke zdroji napětí. V té chvíli se
LED rozsvítí. Odpojte UBS kabel od zdroje. LED bude svítit ještě chvíli po tom, co obvod odpojíte
od zdroje, což je způsobeno nahromaděnou elektrickou energií v elektrolytickém kondenzátoru.

Úvod do typů akumulátorů

Baterie a akumulátory jsou nedílnou součástí každodenního života.

1. Olověné akumulátory (olověné, gelové) jsou v každém motorovém vozidle.

2. Nikl-kadmiové (NiCd, v současné době se již nenabízejí), slouží pro napájení různého ručního
nářadí (například aku šroubováky).

3. Nikl-metal hydridové (NiMH).

4. Nikl-zinkové (NiZn) jsou moderní zdroje napájení.

5. Lithiové (Li) akumulátory jsou nabízené v různém provedení (tvaru).

Olověné akumulátory jsou nejvhodnějším zdrojem pro startování motoru všech vozidel.
Jedná se o velmi tvrdý zdroj s dlouhodobou stabilitou, vysokou hmotností a vyšší pořizovací cenou.
Vzhledem k jeho hmotnosti však poskytuje poměrně málo energie. Olovo, které je uvnitř akumulátoru,
je velmi těžký kov. Staré olověné akumulátory je proto možné velmi dobře recyklovat. Zdroje uvedené
pod body 2 – 5 budou použity v následujících experimentech. Přestože se nikl-kadmiové zdroje
již nenabízejí, jsou doposud velmi rozšířené. Jedná se o zdroje s velmi vysokou životností a poměrně
dobrým výkonem. Během experimentování se seznámíte s různými technologiemi nabíjení
akumulátorů a jejich použití.

Aplikace solárního modulu

Potřebné komponenty: solární modul, kabely s krokosvorkami a 2 červené LED.
Sada zahrnuje 2 červené LED, které jsou od sebe navenek jen velmi těžko rozpoznatelné.

Rozeznat, která LED je blikající a která běžná LED, můžete díky následujícímu jednoduchému
experimentu s použitím krokosvorek a solárním modulem. Připojte kabely se svorkami k vodičům
modulu. Dodržujte přitom barevné označení vodičů. Opačný konec červeného kabelu se svorkou
připojte k delšímu vývodu jedné LED a černý kabel ke kratšímu vývodu LED. Po dopadu světla
na povrch solárního modulu, bude patrné, zda se jedná o blikající nebo běžnou LED.