Praktyczny_kurs_elektroniki_cz_5.pdf
(
11062 KB
)
Pobierz
Na warsztacie
PRAKTYCZNY
KURS
ELEKTRONIKI
cz. 5
Oto piąta część PRAKTYCZNEGO KURSU ELEKTRONIKI, który zainaugurowaliśmy w numerze lutowym MT
i będziemy kontynuować przez kilkanaście miesięcy. Zainteresowanie tym kursem jest olbrzymie, dlatego zdecydo-
waliśmy się umożliwić czytelnikom dołączenie do kursu w dowolnym momencie. Po prostu, wszystkie poprzednie
części są dla wszystkich dostępne w formacie PDF na stronie www.mt.com.pl. Można z nich korzystać w komputerze
lub wydrukować sobie. Publikacja każdej kolejnej części jest zawsze poprzedzona jedną stroną wstępnych informacji
(jest to właśnie ta strona), żeby nowi czytelnicy mogli zapoznać się z zasadami KURSU i dołączyć do kursantów.
ZAPRASZAMY!
iśmy w nume
l
Jeśli nie masz bladego pojęcia o elektronice, ale chętnie
byś poznał jej podstawy, to nadarza Ci się jedyna, niepowta-
rzalna okazja. We współpracy z bratnią redakcją miesięcz-
nika Elektronika dla Wszystkich rozpoczęliśmy w Młodym
Techniku cykl kilkunastu fascynujących lekcji dla zupełnie
początkujących. Jest to
Praktyczny Kurs Elektroniki
(PKE)
z akcentem na
Praktyczny
, gdyż każda Lekcja składa się
z
projektu
i
wykładu z ćwiczeniami
, przy czym
projekt
to konkretny układ elektroniczny samodzielnie monto-
wany i uruchamiany przez „kursanta”. Pewnie myślisz
sobie – pięknie, ale jak ja mam montować układy nie mając
lutownicy ani żadnych części elektronicznych. Otóż jest
rozwiązanie. Lutownicy nie będziesz w ogóle używać, gdyż
wszystkie układy będą montowane na
płytce stykowej
,
do której wkłada się „nóżki” elementów na wcisk.
I rzecz najważniejsza!
Wydawnictwo AVT przygo-
towało zestaw
EdW 09
, zawierający płytkę stykową
i wszystkie elementy, jakie będą potrzebne do wykonania
kilkunastu projektów zaplanowanych w PKE. Zestaw
EdW 09
można kupić w sklepie internetowym
www.sklep.avt.pl
lub w sklepie
fi
rmowym AVT
(Warszawa, ul. Leszczynowa 11) – cena brutto 47 zł.
Ale Ty nie musisz kupować!
Dostaniesz ten zastaw
za darmo
, jeśli jesteś prenumeratorem MT lub wykupisz
wkrótce prenumeratę. Wystarczy wysłać na adres:
prenumerata@avt.pl
dwa zdania:
„Jestem prenumeratorem MT i zamawiam bezpłatny
zestaw EdW09. Mój numer prenumeraty: ......................”
Jeśli otrzymamy to zamówienie przed 31. maja
2013 roku, to zestaw
EdW09
wyślemy Ci w połowie
czerwca wraz z lipcowym numerem MT.
Uwaga uczniowie!
Szkoły prenumerujące MT otrzymają
Pakiety Szkolne
PS EdW09
, zawierające po 10 zestawów EdW09 (każdy
zestaw EdW09 zawiera komplet elementów z płytką sty-
kową) skalkulowane na zasadach non pro
fi
t w promocyj-
nej cenie 280 zł brutto za jeden pakiet PS EdW09 (tj. z ra-
batem 40% – 28 zł brutto za pojedynczy zestaw EdW09,
którego cena handlowa wynosi 47 zł). Upewnij się, czy
Twoja szkoła prenumeruje MT (niemal wszystkie szkoły
ponadpodstawowe i wiele podstawowych otrzymują
MT w prenumeracie sponsorowanej przez Ministerstwo
Nauki i Szkolnictwa Wyższego) i przekaż nauczycielom
informację o
Praktycznym Kursie Elektroniki
z promo-
cyjnymi dostawami
Pakietów Szkolnych PS EdW09
do ćwiczeń praktycznych.
Zestaw EdW09 zawiera następujące
elementy (specy
fi
kacja rodzajowa):
1.
Diody prostownicze
4 szt.
2. Układy scalone
4 szt.
3. Tranzystory
8 szt.
4. Fotorezystor
1 szt.
5. Przekaźnik
1 szt.
6. Kondensatory
22 szt.
7. Mikrofon
1 szt.
8.
Diody LED
11 szt.
9. Przewód
1 m
10. Mikroswitch
2 szt.
11. Piezo z generatorem
1 szt.
12. Rezystory
64 szt.
13. Srebrzanka
1 odcinek
14. Zatrzask do baterii 9V
1 szt.
15. Płytka stykowa prototypowa
840 pól stykowych 1 szt.
Jest to specy
fi
kacja ostateczna, nieznacznie
skorygowana w stosunku do wydania
opublikowanego przed miesiącem.
Cena zestawu EdW09 – 47 zł brutto
(www.sklep.avt.pl)
Uwaga Szkoły
Tylko dla szkół prenumerujących Młodego
Technika przygotowano Pakiety Szkolne
zawierające 10 zestawów EdW09 (PSE EdW09)
w promocyjnej cenie 280 zł brutto,
t.j. z rabatem 40%.
Autorem zaplanowanego na ponad rok
Praktycznego
Kursu Elektroniki
jest
Piotr Górecki
, redaktor naczelny
kultowego w świecie hobbystów elektroników miesięcz-
nika Elektronika dla Wszystkich i autor legendarnych cy-
kli artykułów i książek uczących elektroniki od podstaw.
m.technik
m.technik
- www.mt.com.pl
70
PRAKTYCZNY KURS ELEKTRONIKI
Projekt 5
Wielobarwny wskaźnik/
termometr
ZVNDĨQLN
generator
R1
100
:
T8
R3
10k
C2
1
P
F
4 x BC548
4 x BC558
T2
R7
220k
T1
R10
100k
LED
RGB
R2
4,7k
R9
22k
T4
T5
B
D2
1N4148
R11
100k
R6 100
:
LED3
ELDáD
9V
A
R5 47
:
LED1
T7
D1
1N4148
R4
100
:
T3
T6
zielone
R8
47k
R12
470k
C1
100
P
F
LED2
71
Na warsztacie
Opis układu dla
„zaawansowanych”
Ws kaźnik wielokolorowy z diodą LED RGB
.
Schematy wskaźnika z generatorem i termome-
tru świetlnego pokazane są na
rysunkach
A
i
B
.
W obu występuje niemal identyczny blok
wskaźnika świetlnego. Na rysunku A jest on
wyróżniony żółtą podkładką. Trzykolorowa
dioda LED RGB pracuje przy stałym prądzie
około 6mA, pochodzącym ze źródła prądowego
na tranzystorach T1, T2. Prąd ten płynie przez
jedną lub dwie struktury LED, zależnie od stanu
tranzystorów T4, T5. Gdy oba te tranzystory są
zatkane, cały prąd źródła prądowego T1 płynie
przez zieloną strukturę diody trzykolorowej,
a dalej przez dwie zielone diody LED1, LED2.
Gdy zacznie przewodzić jeden z tranzystorów T4
albo T5, to część prądu tranzystora T1 popłynie
albo przez strukturę niebieską, albo czerwoną.
Dzięki obecności pomocniczej diody LED1 prze-
pływ prądu przez T4 albo przez T5 spowoduje
„podkradanie” prądu płynącego przez strukturę
zieloną. W skrajnym przypadku otwarty tranzy-
stor T4 albo T5 przejmie cały prąd źródła prądowego T1, a zielona struktura całkiem zgaśnie.
Ważną rolę w układzie pełni dioda LED2, która jest źródłem napięcia odniesienia, o wartości nieco ponad
2 V. Na bazie T5 występuje napięcie o około 0,7 V wyższe, a na emiterze T5 napięcie jest praktycznie takie
same, jak na diodzie LED2. Układ jest też wyposażony w bufor wejściowy – wtórnik z tranzystorem T3 i rezy-
storem R3.
Gdy na wejściu, w punkcie oznaczonym A, napięcie jest równe zeru, czyli potencjałowi masy, to wtedy
na emiterze T3 napięcie wynosi około +0,7V. Tymczasem na emiterze T5 napięcie wynosi około +2 V. Na
rezystorach R5+R6 występuje napięcie 1V lub więcej, a to oznacza, że cały prąd źródła prądowego T1 płynie
przez strukturę czerwoną, tranzystor T5, rezystory R5, R6 do emitera T3 i dalej do masy. Natomiast przez
LED1 i LED2 żaden prąd wtedy nie płynie. Nie płynie też prąd przez „niewłaściwie” spolaryzowany tranzy-
stor T4.
Gdy napięcie w punkcie A rośnie, rośnie też napięcie na emiterze T3. Napięcie na emiterze T5 praktycznie
się nie zmienia, więc wzrost napięcia w punkcie A powoduje zmniejszenie spadku napięcia na R5+R6, a to
oznacza, że przez tranzystor T5 i czerwoną strukturę płynie coraz mniejszy prąd, a rośnie prąd, płynący przez
strukturę zieloną i diody LED1 i LED2.
Gdy napięcie na emiterze T3 zrówna się z napięciem na emiterze T5, wtedy przez R5+R6 przestanie pły-
nąc prąd. Zwróć uwagę, że dzięki diodzie D2, napięcie na emiterze T4 podczas normalnej pracy tego tranzy-
stora będzie takie same, jak napięcie na emiterze T3. Gdy więc napięcie na emiterze T3 i emiterze T4 będzie
takie same, jak napięcie na LED2, to prąd nie będzie też płynął przez tranzystor T4 i rezystor R4 - cały prąd
źródła prądowego T1 będzie płynął przez strukturę zieloną.
Przy dalszym zwiększaniu napięcia na emiterze T3 nie będzie przewodził „niewłaściwie” spolaryzowany
T5, ale za to stopniowo będzie się otwierał T4. Na rezystorze R4 będzie występować coraz wyższe napięcie
i prąd T4 i struktury niebieskiej będzie coraz większy. Przy odpowiednio wysokim napięciu wejściowym,
tranzystor T4 przejmie cały prąd źródła prądowego T1 i będzie świecić tylko struktura niebieska. LED1 świe-
cić nie będzie, ale LED2 – tak, ponieważ prąd będzie płynął przez strukturę niebieską, T4, R4 i dalej przez
LED2 do masy.
Ws kaźnik w termometrze z rysunku B jest nieco zmody
fi
kowany i uproszczony, żeby rozszerzyć zakres
świecenia zielonej diody w optymalnym zakresie temperatur.
Generator „piły”
z rysunku A zbudowany jest na tranzystorach T6, T7, T8. Podstawą jest obwód R7, C1.
Załóżmy, że wszystkie tranzystory są zatkane. Wtedy kondensator C1 ładuje się prądem płynącym przez R7.
Napięcie na kondensatorze stopniowo rośnie. Gdy wzrośnie do około 3 V powyżej potencjału masy, prąd
zacznie też płynąć przez diodę LED3 i dalej przez obwód baza-emiter tranzystora T7. Tranzystor T7 się otwo-
rzy, prąd płynący przez R11 otworzy też tranzystor T8 i napięcie na jego kolektorze od wartosci równej zeru
zwiększy się do wartości napięcia zasilania. Taki skok napięcia spowoduje ładowanie kondensatora C2, a prąd
ładowania będzie płynął z dodatniej szyny zasilania, przez T8, C2, rezystor R10 i obwód bazy T7. Oznacza
]PRG\ILNRZDQ\ZVNDĨQLN
termometr
+U
ZAS
R5
*
GREUDü
ok. 75k
R1
100
:
R3
10k
R8
4,7k
T2
T
1
LED
RGB
R9
10
0
k
T6
R2
4,7k
T4
T7
B
R6
100k
T5
9V
LED1
A
D1
R10
10k
zielona
T3
R4
47
:
D2
D3
3 x BC548
4 x BC558
R7
22k
R11
2,2k
D4
B
m.technik
m.technik
- www.mt.com.pl
72
PRAKTYCZNY KURS ELEKTRONIKI
to, że tranzystory T7, T8 tworzą odmianę poznanego wcześniej przerzutnika monostabilnego: nawet króciutki
impuls prądu płynącego przez diodę LED3 spowoduje przewodzenie obu tranzystorów T7, T8 przez czas,
wyznaczony głównie przez stałą czasową R10. C2. Dodatkowo przez cały czas przewodzenia T8, prąd płynie
też przez R9 i otwiera T6. Otwarty na dość długi czas (R10*C2) tranzystor T6 całkowicie rozładuje kondensa-
tor C1. Gdy prąd ładowania C2 zmniejszy się, zostaną zatkane wszystkie trzy tranzystory T6, T7, T8. Napięcie
na kolektorze T8 spadnie,, naładowany C2 zostanie „ściągnięty w dół”, co spowoduje niewielki błysk białej
diody. Co ważne, zatkanie tych tranzystorów umożliwi ładowanie C1 i w ten sposób rozpocznie się kolejny
cykl pracy.
Kondensator C1 jest powoli ładowany przez R7 i szybko rozładowywany przez T6, więc występuje na nim
przebieg o kształcie zbliżonym do zębów piły. Prawdziwą „piłę” otrzymalibyśmy, gdyby zamiast R7 zastoso-
wane było źródło prądowe, ale na to nie starczyło nam tranzystorów z zestawu EdW09.
Zmianę kolorów w moim modelu można zobaczyć na
fi
lmiku, umieszczonym w Elportalu pod adresem:
www.elportal.pl/pke
Dla lepszego efektu, warto zastosować jakiś rozpraszacz światła z przezroczystej diody LED RGB. W przy-
padku pokazanym na
fi
lmiku jest to cieniutka torebka foliowa kilkakrotnie złożona dla uzyskania kilkunastu
warstw.
Termometr
z rysunku B ma bardzo podobny wskaźnik z trzykolorową diodą LED RGB, a w punkcie A wy-
stępuje napięcie zależne od temperatury. Czujnikiem temperatury jest wyróżniony niebieską podkładką tran-
zystor T7. Dzielnik złożony z rezystorów R9 oraz R10+R11 powoduje, że na kolektorze T7 występuje napię-
cie około 6V , które jest prawie 10 razy większe od jego napięcia U
BE
. Napięcie U
BE
, czyli napięcia na bazie
zmniejsza się o około 2 mV na stopień, a na kolektorze T7 zmiany napięcia są prawie dziesięciokrotnie więk-
sze. Zmiany te podawane są na emiter tranzystora T6, a na bazę tego tranzystora podawane jest niezmienne
napięcie z dzielnika R5, R6. Jest to nieczęsto wykorzystywany sposób, gdy na bazie napięcie jest niezmienne,
a sygnał podawany jest na emiter. W każdym razie zmiany temperatury czujnika T7 powodują zmiany napię-
cia U
BE
tranzystora T6, a to zmienia prąd płynący przez tranzystor T6. Prąd kolektora T6 zmniejsza się wraz ze
wzrostem temperatury, a prąd ten płynie przez rezystor R7 i wywołuje na nim spadek napięcia. Czym wyższa
temperatura czujnika, tym niższe jest napięcie w punkcie A, co powoduje zmiany koloru świecenia diody
LED. W niskich temperaturach świeci struktura niebieska (zimno), wzrost temperatury powoduje zmianę
koloru świecenia przez jasnoniebieski, zielony (temperatura optymalna), a dalej żółty i czerwony (za gorąco).
Żeby układ tak działał, należy starannie dobrać wartość wyróżnionej różową podkładką rezystancji R5.
Zadanie to wymaga cierpliwości, ponieważ wartość rezystancji należy dobrać precyzyjnie, żeby „w spoczyn-
ku” w temperaturze pokojowej świeciła struktura niebieska, ale żeby już lekkie podgrzanie czujnika T7 powo-
dowało zmianę koloru świecenia. Jak pokazuje fotogra
fi
a wstępna, w moim modelu przy zasilaniu napięciem
dokładnie 9,0 V, rezystancję R5 musiałem złożyć z szeregowo połączonych rezystorów 47 k
V
, 22 k
V
, 4,7 k
V
i 1 k
V
(Ty możesz łączyć rezystory szeregowo lub równolegle). Na pewno w Twoim modelu będzie inaczej,
zarówno z uwagi na tolerancję elementów, jak i aktualną wartość napięcia zasilającego z baterii.
Przy prawidłowym dobraniu wartości R5, chwycenie w palce obudowy czujnika T7 spowoduje zmianę
koloru lampki wskaźnika od niebieskiego przez zielony do czerwonego. Kolor świecenia zmienisz też, nagrze-
wając układ suszarką do włosów z odległości kilkudziesięciu centymetrów.
UWAGA!
Suszarka nie może być zbyt blisko, z uwagi na możliwość stopienia płytki stykowej!
Działanie mojego termometru można zobaczyć na
fi
lmiku, umieszczonym w Elportalu pod adresem:
www.
elportal.pl/pke
Taki termometr daje bardzo widowiskowy efekt świetlny, więc naprawdę warto go wykonać i zademonstro-
wać bliskim. Niestety, ten niewątpliwie bardzo atrakcyjny układ okaże się mało przydatny w praktyce, choćby
z powodu dużej zależności wskazań od wartości napięcia zasilającego. Choćby dlatego, do tego ćwiczenia
warto kupić świeżą baterię alkaliczną 9 V 6F22, albo zestaw sześciu alkalicznych ogniw R6 (AA), które mają
wielokrotnie większą pojemność, a jeszcze lepiej byłoby wykorzystać zasilacz stabilizowany 9 V.
Wykład z ćwiczeniami 5
Poznajemy elementy i układy elektroniczne
W tym wykładzie po pierwsze zbadamy bardzo ważne zagadnienie –
wpływ temperatury na elemen-
ty elektroniczne
. Zwykle traktujemy je jako zjawisko niepożądane, ale czasem wykorzystujemy do jak
najbardziej praktycznych celów.
Po drugie poznasz
parę różnicową
– bardzo ważną „cegiełkę”, która jest
podstawą budowy mnóstwa pożytecznych układów.
73
Na warsztacie
a)
b)
+U
ZAS
+U
ZAS
Wpływ temperatury na napięcie przewodzenia
.
Zbuduj układ według
rysunku
1a
. Mamy tu pozna-
ne w poprzednim wykładzie lustro (zwierciadło)
prądowe. Rezystor R1 wyznacza prąd diody LED2,
który płynie też przez tranzystor T2. Na bazie T2
ustali się takie napięcie U
BE
, przy którym prąd ko-
lektora T2 będzie praktycznie równy prądowi diody
LED2. To napięcie podane jest też na bazę T1 i przez
T1 płynie prąd o takiej samej wartości, jak przez T2.
Jeżeli oba tranzystory są jednakowe i mają obojęt-
nie jaką, ale
jednakową
temperaturę, wtedy i prądy
kolektorów T1, T2 są jednakowe. Diody LED1 i LED2
powinny świecić jednakowym
światłem, bardzo słabym z uwagi
na ogromną wartość R1 (1 M
V
,
ale możesz zastosować mniejszą
wartość). Koniecznie wykorzy-
staj diody LED z przezroczystą
soczewką, na przykład niebie-
skie, bo w nich łatwiej można
zaobserwować nawet małe zmia-
ny jasności.
Podgrzej tranzystor T2, na
przykład ściskając palcami jego
plastikową obudowę przez kil-
kanaście sekund. Dioda LED2
nie zmieni jasności, natomiast
LED1 zauważalnie zmniejszy
swą jasność. Zmiany jasności są
płynne i są niewielkie, jednak
znaczące.
Uwaga! Po nagrzaniu
trzeba poczekać nawet kilka
minut na ostygnięcie i powrót do
sytuacji początkowej (można też
wymienić T2 na inny „zimny”
egzemplarz)
.
Mógłbyś też silniej podgrze-
wać tranzystor T2 np. za pomocą suszarki do włosów, ale nie proponuję tego, bo nadmierne grzanie
mogłoby spowodować stopienie i nieodwracalne uszkodzenie płytki stykowej. Ja dodatkowo podgrzałem
tranzystor T2 delikatnie dotykając jego obudowy gorącą lutownicą – dioda LED1 zgasła całkowicie.
Zmiany takie nieco łatwiej zaobserwować w układzie według
rysunku
1b
. Zamiast tranzystora T2
wstawiliśmy diodę D1, ponieważ tranzystor, którego baza zwarta jest z kolektorem też zachowuje się jak
dioda. Zmniejszyliśmy też wartość R1.
Fotogra
fi
a
2
pokazuje modele z rysunku 1, celowo zrealizowane
„luźno”, żeby ułatwić opisane eksperymenty. Otóż gdy ściśniesz palcami wyprowadzenie (K) katody
diody D1, w miejscu wskazanym na fotogra
fi
i zieloną strzałką, zaobserwujesz niewielkie, ale zauważalne
zmniejszenie jasności diody LED1.
W praktyce często mamy inną sytuację: gdy przy stałym napięciu U
BE
będziemy nagrzewać tranzystor
T1, to zwiększy się w nim prąd kolektora – gdy w układzie z rysunku 1a podgrzałem tranzystor T1 doty-
kając na chwilę jego obudowy gorącą lutownicą – po chwili dioda LED zaświeciła jasnym blaskiem (
uwa-
ga – przy nadmiernym grzaniu występuje ryzyko przeciążenia
).
Zapamiętaj, że
napięcie U
BE
krzemowego tranzystora, a także napięcie przewodzenia krzemowej
diody (U
F
), zmniejsza się o około 2...2,5 miliwoltów na każdy stopień Celsjusza
. Czyli współczynnik
cieplny wynosi –2 … –2,5 mV/°C. Podobnie jest z diodami LED, tylko ten współczynnik cieplny jest nieco
większy (zwykle od –3 mV/°C do –5,2 mV/°C).
Zmiany w układach z rysunku 1 są niewielkie, bo palcami podgrzewamy element tylko o kilka stopni.
W rzeczywistych sytuacjach wpływ temperatury będzie większy. Na przykład w naszych mieszkaniach
temperatura może zmieniać się w granicach +15...+30°C. A gdyby urządzenie miało na przykład pra-
cować w samochodzie, spodziewane zmiany temperatury to około –20...+60°C. Ponadto, np. przy pracy
tranzystora z dużymi prądami, wewnętrzna struktura w związku z mocą strat, może się nagrzać nawet
LED2
LED1
LED1
R1
47k
:
B
B
R1
1M
:
D1
9V
T1
BC
548
9V
1N414
8
T2
T1
A
K
1
2 x BC548
2
m.technik
m.technik
- www.mt.com.pl
74
Plik z chomika:
JELONEK1601
Inne pliki z tego folderu:
Skrócony kurs gorzelnictwa rolniczego.pdf
(2441 KB)
Kolekcja torrentów książkowych nr. 3.rar
(8120 KB)
Joel_Comm_-_Brzdek!_Jak_odkrecic_internetowy_kurek_z_pieniedzmi.pdf
(103481 KB)
Praktyczny_kurs_elektroniki_cz_23.pdf
(6325 KB)
Praktyczny_kurs_elektroniki_cz_22.pdf
(4218 KB)
Inne foldery tego chomika:
►MEDYCYNA◄
Budowa grilo - wedzarni [ torrenty.org ]
Budowlane-remont
do segregacji
Dokumenty
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin