A1.pdf
(
892 KB
)
Pobierz
56546353 UNPDF
1
A1
Ośla łączka
Elektronika dla początkujących,
czyli
wyprawy na oślą łączkę
Gdy pierwszy raz w życiu stajesz na
nartach, nie odbywa się to na szczycie
Kasprowego. Szukasz jakiegoś łagodne−
go, mało stromego stoku, jednym sło−
wem – oślej łączki. Tam opanowujesz
podstawowe zasady jazdy, skrętów, ha−
mowania. Cieszysz się, że wybrałeś ła−
godny, łatwy stok, a obserwatorów pra−
wie nie ma. Przecież na początku nie za−
wsze wszystko idzie dobrze – często się
przewracasz, a skręcona noga długo boli.
W końcu jednak nabywasz upragnio−
ne umiejętności i przychodzi czas, gdy
potrafisz zjechać z Kasprowego.
Podobnie jest w elektronice. Jeśli je−
szcze nic nie umiesz, to mogą Cię nieźle
zestresować nawet najmniej skompliko−
wane artykuły w najbardziej przystęp−
nym czasopiśmie elektronicznym –
Elektronice dla Wszystkich.
Jeżeli jednak chcesz rozpocząć pięk−
ną przygodę z elektroniką, to ten cykl
artykułów jest dla Ciebie – zapraszam
Cię na elektroniczną oślą łączkę. Bę−
dziemy wspólnie odbywać kolejne wy−
prawy w fascynujący świat elektroniki,
w trakcie których będziesz budował
układy, począwszy od najprostszych do
coraz bardziej skomplikowanych. Jeśli
będziesz podążał za mną, na pewno się
nie zgubisz.
I już na początku chciałbym wyja−
śnić ważną sprawę. Wielu osobom
elektronika wydaje się dziedziną bar−
dzo trudną. Każdy rzut oka na „wnętrz−
ności” współczesnych urządzeń elek−
tronicznych potęguje takie wrażenie.
Opinię taką przypieczętowują trudności
i porażki tak charakterystyczne dla prób
wykonania własnych (a nawet skopio−
wania cudzych) układów elektronicz−
nych.
Rzeczywiście, współczesna elektroni−
ka to niezmiernie szeroka dziedzina.
Żaden człowiek nie jest dziś w stanie po−
znać wszystkiego. Ty też nie masz na to
szans, ale na szczęście nie o to chodzi!
Prawdopodobnie i Ty będziesz w przy−
szłości doskonałym fachowcem−elektroni−
kiem. Nie będziesz jednak wiedział wszy−
stkiego. I oto doszliśmy do sedna sprawy –
w elektronice, zwłaszczana początku, ko−
nieczna jest
selekcja informacji
, by za−
jąć się tym, co najważniejsze dla prakty−
ka. Rzecz w tym, by rozumieć przynaj−
mniej w sposób uproszczony to, co rze−
czywiście jest niezbędne i przydatne. Na
tym etapie wiedza teoretyczna nie poma−
ga, a ze względu na ogrom informacji –
wręcz przeszkadza. Dlatego w niniej−
szym cyklu wszelkie interpretacje fi−
zyczne są mocno uproszczone (o ile w
ogóle są), a główna uwaga skierowane
jest na zagadnienia praktyczne. Uwydat−
nia to charakterystyczna struktura kur−
su, pozwalająca bawić się i uczyć jedno−
cześnie. Kurs został tak pomyślany, by
najpierw bawić, a dopiero potem uczyć
.
Dlatego każdy odcinek zawiera cztery
bloki, wyróżnione kolorami.
Niewątpliwie najbardziej atrakcyjne
okażą się
ćwiczenia praktyczne
. Jest
to podstawa całego kursu – jego część
najważniejsza. Główna część umie−
szczona jest na białym tle, a podane tam
informacje całkowicie wystarczą do
zbudowania i uruchomienia opisanych
pożytecznych układów. Zdziwisz się,
jak wiele przydatnych w praktyce ukła−
dów można zbudować dosłownie z kil−
ku elementów.
Jeśli chcesz się nie tylko pobawić w
uruchamianie układów, ale również cze−
goś nauczyć, zajrzyj do wyróżnionego
niebieskim kolorem
ELEMENTarza
,
prezentującego elementy użyte w ćwi−
czeniach oraz inne elementarne informa−
cje. To drugi blok naszego kursu.
Zachęcam Cię jednak, byś poświęcił
więcej czasu i pomału, starannie przea−
nalizował zamieszczone na żółtym tle
TECHNIKALIA
– czyli najważniejsze
wyjaśnienia techniczne. Okaże się, iż ca−
ła elektronika opiera się na kilku pro−
stych zasadach. Większość z nich jest
tak oczywista, że aż dziw bierze. Trzeba
tylko zrozumieć co to jest prąd, napięcie
oraz proste zasady z nimi związane.
Trzeba też zrozumieć działanie tranzy−
stora i kilku innych prostych elementów.
I to są fundamenty. Potem jedno będzie
wynikać z drugiego.
Ostatni, czwarty blok −
Biblioteczka
praktyka
− wyróżniony jest kolorem
różowym i jest przeznaczony dla osób,
które nie tylko chcą zrozumieć podsta−
wy, ale też chcą projektować własne
układy. W tej części prezentowane będą
najważniejsze informacje dla młodego
konstruktora oraz swego rodzaju klocki
– sprawdzone gotowe rozwiązania, które
można z powodzeniem wykorzystać we
własnych konstrukcjach.
Dociekliwi zainteresują się wszystki−
mi czterema blokami. Natomiast niecier−
pliwi i najmłodsi nie muszą czytać wszy−
stkiego – poprzestając na wykonaniu
atrakcyjnych układów z części białej
niewątpliwie zaznają radości tworzenia
oraz zaimponują kolegom i rodzicom.
Zawsze mogą też zajrzeć do pozostałych
części, by wzbogacić swą wiedzę.
Cykl
Ośla łączka
obejmuje dwa
główne nurty elektroniki i składa się z
dwóch części. Każda część będzie się
składać z kilku lub kilkunastu wypraw
w przepiękny świat elektroniki. Prezen−
towana dalej wyprawa pierwsza rozpo−
czyna przygodę z tak zwaną techniką
analogową. W przyszłości udamy się
także na wyprawy w świat techniki cy−
frowej. Kolejne wyprawy będą numero−
wane – ta oznaczona jest
A1
(
A
jak
technika analogowa), natomiast pierw−
sza wyprawa „cyfrowa” oznaczona bę−
dzie
C1
. Ponieważ stopień trudności ko−
lejnych wypraw będzie wzrastał, dlate−
go aby proces nauki przebiegał bezbole−
śnie, warto zaczynać od wyprawy
pierwszej, najłatwiejszej.
Piotr Górecki − autor cyklu
P.S. Ponieważ kurs ma charakter wy−
bitnie praktyczny i polega na wykony−
waniu różnych atrakcyjnych układów,
niezbędne są podzespoły elektroniczne.
Można je zdobyć we własnym zakresie,
np. od zaprzyjaźnionego elektronika.
Kto miałby kłopoty ze zdobyciem po−
trzebnych elementów, akcesoriów i na−
rzędzi, może skorzystać zoferty wydaw−
nictwa AVT i nabyć zestawy elementów
kompletowane do poszczególnych lekcji
− oferta na stronie 112.
Elektronika dla Wszystkich
39
Ośla łączka
A1 2
Wyprawa pierwsza − A1
Tajemnicza latarka, Siłomierz,
Wykrywacz kłamstw, Systemy alarmowe
złączka baterii
− tzw. kijanka
przycisk
(microswitch)
przewód
izolowany
kontaktron
(rurka)
bateria
9V
zwykła
srebrzanka
dioda świecąca
migająca
rezystory
różne
diody świecące (LED)
dowolny kolor
brzęczyk piezo
z generatorem
12V
zasilacz
wtyczkowy 9 ... 12V
tranzystory NPN
(np. BC548)
bateria litowa
(np. CR2032)
Proponowane ćwiczenia polegają na ze−
stawieniu i zbadaniu prostych układów
elektronicznych. Układy trzeba zesta−
wić
dokładnie według planu
– schema−
tu ideowego. Schemat ideowy pokazuje
jak elementy mają być połączone. Za−
miast rysować podobizny elementów,
na schematach ideowych (elektrycz−
nych) wykorzystuje się ich symbole.
We wszystkich prezentowanych ukła−
dach nie jest ważne, jakimi sposobami
zostaną połączone poszczególne koń−
cówki – ważne jest tylko, by rzeczywi−
sty układ połączeń był dokładnie taki,
jak podaje schemat. Bardziej zaawanso−
wani elektronicy lutują układy na płyt−
kach drukowanych. Lutowanie nie jest
trudne, więc możesz wykonywać kolej−
ne ćwiczenia lutując elementy na tzw.
płytkach uniwersalnych (w AVTmożna
kupić zestawy takich płytek AVT−716,
AVT−717, AVT−718).
Można też na razie nie używać lutowni−
cy. Fotografie w artykule pokazują róż−
ne sposoby montażu: w tzw. pająku, na
specjalnej płytce stykowej oraz z wyko−
rzystaniem specjalnie przygotowanych
modułów.
Wspaniałą pomocą w montażu okaże
się niewielka pinceta, najlepiej solidna
pinceta lekarska (tanie blaszane pincety
kosmetyczne nie są odpowiednie – war−
to poszukać czegoś solidniejszego). Na−
wet jeśli na początku wydaje Ci się, że
pinceta bardziej przeszkadza niż poma−
ga, przyzwyczajaj się do niej. Z czasem
przekonasz się, że jest ona naprawdę po−
żyteczna, wręcz niezbędna – czym
wcześniej się przyzwyczaisz, tym lepiej.
W każdym wypadku unikaj zginania
wyprowadzeń tuż przy obudowie. Jeśli
wyginasz końcówkę elementu, chwyć ją
Prąd elektryczny przepływający przez ciało człowieka nie jest obojętny dla
zdrowia. Czym większe napięcie, tym większy prąd i większy wpływ na orga−
nizm. Napięcia nie przekraczające 24V uznaje się za bezwzględnie bezpiecz−
ne. Napięcia rzędu 60V i więcej uznawane są za niebezpieczne. Napięcie w
domowym gniazdku sieci energetycznej wynosi 220...230V – jest to więc na−
pięcie groźne dla życia!
Przeprowadzanie prób z układami dołączonymi
wprost do sieci grozi śmiercią!
Aby zapobiec nieszczęściu, należy zasilać budowane układy z baterii albo z użyciem fa−
brycznego, atestowanego zasilacza, który co prawda jest dołączany do sieci, ale zasto−
sowane rozwiązania zapewniają galwaniczną izolację od sieci i pełne bezpieczeństwo.
40
Elektronika dla Wszystkich
3
A1
Ośla łączka
pincetą tuż przy obudowie iwygnij tylko
wystającą część – ilustruje to
rysunek A
(na stronie 3)
.
bo zupełnie niepotrzebnie wyładujesz
baterię, a zasilacz ulegnie przegrzaniu
i uszkodzeniu!
Osobiście radzę Ci, żebyś postarał się
o niewielki (stabilizowany) zasilacz
wtyczkowy np. 12V 200mA (9...12V
100...500mA) – taki jednorazowy zakup
okaże się w sumie tańszy niż jednorazo−
we baterie, które trzeba często zmieniać.
Zdecydowanie nie polecam akumula−
tora samochodowego. Z akumulatora
można pobrać ogromny prąd, co w przy−
padku błędu w montażu lub odwrotnego
połączenia może skończyć się uszkodze−
niem elementów, a nawet pożarem. Pa−
miętaj też, że akumulator samochodowy
zawiera silny kwas, który wrazie wylania
poparzy Ci skórę, uszkodzi oczy i zni−
szczy wyposażenie mieszkania. Jeśli po−
mimo moich ostrzeżeń koniecznie chciał−
byś wykorzystać (stary) akumulator sa−
mochodowy, koniecznie musisz dodać ża−
rówkę 12V 10W (12V 5W...21W), która
ograniczy prąd – ilustruje to
rysunek B
.
Rezystor
Najpopularniejszy inajprostszy
element elektro−
niczny, zwany
także oporni−
kiem. Najważ−
niejszym para−
metrem jest re−
zystancja, nazy−
wana także
opornością. Re−
zystancja (opor−
ność) to zdol−
ność do prze−
ciwstawiania
się przepływo−
wi prądu. Moż−
na obrazowo
powiedzieć, że
czym większa rezystancja, tym prąd płynie
„bardziej opornie”. Jednostką rezystancji jest
om, oznaczany dużą grecką litera omega
Rys. A
Bardzo Cię proszę, byś już teraz sta−
rał się wykonywać swą pracę starannie,
równo, elegancko. Na pewno takie dobre
nawyki przydadzą Ci się w przyszłości.
Do zasilania układów możesz wyko−
rzystać baterię 9V, zasilacz o napięciu
9...12V, ewentualnie niewielki akumula−
tor o napięciu 9...12V.
Zawsze zwracaj uwagę, by nie podłą−
czyć źródła zasilania odwrotnie – może
się to skończyć uszkodzeniem użytych
elementów. Nigdy też nie zwieraj ze so−
bą wyprowadzeń baterii czy zasilacza,
.
Najczęściej używane rezystory mają rezy−
stancję wbardzo szerokim zakresie, od 1Ω do
22000000Ω , ale można spotkać rezystory
o wartościach 0,01Ω ...100000000Ω .
Na schematach rezystory oznaczamy literą
R z kolejnym numerem (R1, R2, R3...) i po−
dajemy ich wartość (rezystancję). Rezystory
i wszystkie inne elementy występujące
w układzie powinny być ponumerowane.
Wzasadzie nie jest to konieczne, ale przeko−
nasz się, że jest to bardzo pomocne przy opi−
sywaniu działania układu oraz gdy dany ele−
ment można łatwo odnaleźć na schemacie
ideowym, schemacie montażowym, wwyka−
zie elementów i na płytce.
Przemysł produkuje rezystory o znormalizo−
wanych wartościach (nominałach) iokreślonej
tolerancji. Dawniej powszechnie wykorzysty−
wano rezystory otolerancji ±20% i10%. Obe−
cnie najpopularniejsze są rezystory o toleran−
cji ±5%, czyli o nominałach z tak zwanego
szeregu E24. Oznacza to, że kupując rezystor
o nominale, powiedzmy, 2,4kΩ i tolerancji
±5%, trzeba się spodziewać, że w rzeczywi−
stości jego rezystancja może wynosić
2,4k
Rys. B
Ćwiczenie 1
Tajemnicza latarka
Wykonaj miniaturową latarkę według
fo−
tografii 1
wykorzystując zwykłą, zieloną
diodę LED oraz baterię litową (najlepiej
CR2032, CR2450, CR2430, ale może
być też CR2016, CR2025). Jeśli uda Ci
się zamknąć baterię idiodę wjakiejś ma−
łej obudowie, otrzymasz miniaturową la−
tarkę, świecącą tajemniczym, zielonka−
wym światłem. W dzień nie jest zbyt
efektowna, ale po zapadnięciu zmroku...
Zauważ, że dioda świeci tylko przy od−
powiedniej biegunowości baterii − gdy
połączysz dodatni biegun baterii z dłuż−
szą końcówką diody. Przy odwrotnym
dołączeniu baterii dioda na pewno nie
zaświeci – podobnie jest w przypadku
bardziej skomplikowanych układów –
przy odwrotnym dołączeniu źródła zasi−
lania układy nie będą działać, a nawet
mogą ulec uszkodzeniu!
Pamiętaj
o tym, by uniknąć przykrych niespo−
dzianek.
Oczywiście w tajemniczej latarce mo−
żesz wykorzystać diodę żółtą lub czer−
woną. Zamiast baterii litowej możesz
Fot. 1
. Takie odchył−
ki nie mają znaczenia – na razie możesz zupeł−
nie zapomnieć o czymś takim jak tolerancja.
Wsklepie nie kupisz więc rezystora odowol−
nej wartości − popularne rezystory będą mieć
nominały będące wielokrotnością następują−
cych liczb:
10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30
33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91
.
Od początku trzeba wiedzieć, że wbrew obiego−
wym opiniom, w elektronice nie ma nic z magii −
wszystkim rządzą ścisłe prawa i zależności.
W procesorach komputerów, w kineskopach mo−
nitorów i telewizorów, w głośnikach, w mikrofo−
nach, wdiodzie świecącej ilaserze półprzewodni−
kowym, telefonach – wszędzie kluczową rolę od−
grywają elektrony.
1. Podstawową wielkością w elektronice jest
PRĄD
. Jak wiadomo, prąd to uporządkowany ruch
elektronów. Prąd płynie w przewodach podobnie
jak woda wrurach wodociągowych − czym więcej
elektronów (wody) przepływa w jednostce czasu,
tym większy prąd. Wartość prądu elektrycznego
podajemy w amperach. Prąd o wartości jednego
ampera (w skrócie 1A) to jak na układy elektro−
niczne duży prąd − współczesne układy elektro−
niczne pobierają prąd setki i tysiące razy mniej−
szy. Dlatego wpraktyce spotkasz jednostki znacz−
nie mniejsze, np. miliampery (mA), mikroampery
(µAoznaczane też uA), a nawet nanoampery i pi−
koampery (nA, pA). W energetyce i przemyśle
prądy mają natężenie tysięcy amperów, czyli kilo−
amperów (kA).
2. Aby popłynął prąd, potrzebne jest jakieś
źródło energii elektrycznej. Źródłem takim jest na
przykład bateria albo zasilacz.
Bateria i zasilacz mają dwa bieguny: dodatni
i ujemny (częściej mówimy plus i minus). Wiele
lat temu przyjęto, że prąd płynie od plusa do mi−
nusa. Potem odkryto elektrony, będące nośnika−
mi prądu. Okazało się, że elektrony w rzeczywi−
stości wędrują od minusa do plusa, jednak to nie
jest istotne −
nadal przyjmujemy, iż prąd pły−
nie od plusa do minusa
, i zaznaczamy jak na
rysunku poniżej
.
Podstawowym parame−
trem baterii, akumulatora
i zasilacza jest
NAPIĘCIE
.
Jeśli prąd elektryczny
porównaliśmy do prze−
pływu wody, to napięcie
możemy sobie wyobrazić
jako ciśnienie wody
w instalacji.
Elektronika dla Wszystkich
41
±5%, czyli 2,28...2,52k
Ośla łączka
A1 4
To właśnie są wartości tak zwanego szeregu
E24.
Rezystory zazwyczaj znakowane są nie cy−
frami, tylko kolorowymi paskami. Te koloro−
we paski określają rezystancję w omach oraz
tolerancję.
Rysunek C
pomoże rozszyfrować
wartość dowolnego rezystora. Dwa pierwsze
paski to cyfry znaczące, trzeci pasek to licz−
ba zer – wartość wychodzi w omach. Czwar−
ty pasek podaje tolerancję – w przypadku
najpopularniejszych rezystorów 5−procento−
wych pasek jest w kolorze złotym.
Ten cały kod kolorów to naprawdę nic trud−
nego. Szybko się nauczysz:
0 − czarny, 1 −
brązowy, 2 − czerwony, 3 − pomarańczowy, 4
− żółty, 5 − zielony, 6 − niebieski, 7 – fioleto−
wy, 8 − szary, 9 – biały
.
wykorzystać dwie małe guzikowe (ze−
garkowe) 1,5−woltowe, np. LR44
(w żadnym wypadku nie używaj dwóch
„paluszków” R6). Sprawdź też, czy ja−
kakolwiek dioda zaświeci przy zasilaniu
z jednej baterii 1,5−woltowej.
Uwaga! Nie dołączaj diody świecącej
wprost do zasilacza!
Ćwiczenie 2
Prawo Ohma
+
Zestaw układ we−
dług
rysunku 1
używając zwykłej
diody LED. Po−
mocą będzie rów−
nież
fotografia 2
.
Sprawdź, jak
łączone w szereg, dające w sumie 3V)
wystarczą na około trzy miesiące ciągłej
pracy. Jasność wprawdzie nie jest rewe−
lacyjna, ale wciemności wystarczy − mo−
że zechcesz wstawić gdzieś taką intrygu−
jącą „wieczną lampkę”, budzącą zacieka−
wienie przechodniów i sąsiadów?
−
Rys. 1
Fot. 2
świeci dioda, gdy napię−
cie zasilania wynosi
3V(bateria litowa), ajak
świeci, gdy napięcie wy−
nosi 9V (bateria 6F22)
lub 12V (zasilacz) –
czym większe napięcie,
tym większy prąd i dio−
da świeci jaśniej.
Przy napięciu zasilania
6...15V (np. bateria
9V lub zasilacz) sprawdź,
jak jasność diody zależy
od wartości rezystora Rx.
Sprawdź, jak świeci dio−
da, gdy Rx ma wartość:
220
(czerwony, czerwo−
ny, brązowy), 1k
Uwaga! W trakcie przygotowywania i
sprawdzania ćwiczeń okazało się, że
możesz napotkać na nieoczekiwaną
niespodziankę. Mianowicie zasilacz 9−
woltowy ma złączkę wyjściową identy−
czną jak bateria 9V. Niestety, biegunowość
napięcia na tej złączce jest odwrotna niż w
baterii! Jeśli wykorzystasz taki zasilacz i
dołączysz do niego "kijankę", pamiętaj, że
czerwony przewód będzie końcówką
ujemną − odwrotnie niż zazwyczaj.
To dość istotna wada, o której musisz
pamiętać, by dołączając do "kijanki" zasi−
lacz 9V, a potem baterię czegoś nie zepsuć.
W przypadku zasilacza 12V takiego
problemu nie ma (brak złączki "baterio
podobnej") − prawdopodobnie obetniesz
wtyczkę i wykorzystasz odizolowane
końce przewodów zasilacza. Zaznacz
przewód "plusowy" zawiązując na nim
supełek. W tym ćwiczeniu masz
możliwość sprawdzić biegunowość
przewodów zasilacza.
Rys. C
(brą−
zowy, czarny, czerwony),
Choć do rozszyfrowania wartości trzeba usta−
lić, który pasek jest pierwszy, a który ostatni,
obie końcówki rezystora są równorzędne;
żadna nie jest w żaden sposób wyróżniona.
Rezystor jest elementem niebiegunowym
.
Uwaga! W proponowanych ćwiczeniach
wykorzystywane są jedynie rezystory z sze−
regu E3, czyli o nominałach będących
wielokrotnościami 10, 22 oraz 47.
Pierw−
sze dwa paski będą zawsze mieć kolory:
brązowy czarny (1, 0)
czerwony czerwony (2, 2)
żółty fioletowy (4, 7)
Trzeci pasek (mnożnik, liczba zer) pokaże
wartość:
złoty (−1) − wartości 1
10k
(brązowy, czarny, pomarańczowy),
100k
(brązowy, czarny, żółty), 1M
(brą−
(brązowy,
czarny, niebieski). Przy jakiej wartości rezy−
stora nie dostrzegasz już świecenia diody?
Przekonałeś się, że czym większa rezy−
stancja, tym mniejszy prąd i dioda świe−
ci słabiej.
Możesz być z siebie dumny, bo oto po−
znałeś podstawowe zależności rządzące
elektroniką – eksperymentalnie przeko−
nałeś się, jaki jest sens słynnego prawa
Ohma (czytaj
oma
).
Gdy rezystor Rx będzie mieć 1k
, 2,2
, 4,7
, dwa
dobre, alkaliczne „paluszki” R6 (po−
czarny (0) – wartości 10
, 22
, 47
Napięcie mierzymy wwoltach. Przykładowo, po−
jedyncza bateria, popularny “paluszek” daje na−
pięcie o niewielkiej wartości około półtora wolta
(1,5V). Popularny „bloczek” ma napięcie 9V −
dotknij dwa bieguny do języka − kłuje. Akumula−
tor samochodowy ma napięcie 12V (nie dotykaj
językiem). Co ciekawe, napięcie nie jest związa−
ne zwielkością baterii − maleńka bateryjka do pi−
lotów (
fotografia obok
) też daje napięcie 12V.
Jak się łatwo domyślić, wielkość baterii związana
jest zilością zawartej wniej energii. Mała żarów−
ka dołączona do akumulatora samochodowego
będzie świecić co najmniej kilka dni, a dołączona
do baterii od pilota zaświeci tylko na chwilę albo
nawet nie zaświeci wcale.
Współczesne układy elektroniczne są zasilane na−
pięciami w zakresie 3...12V, czasem 24V. W ukła−
dach tych często interesują nas bardzo małe napię−
cia czy różnice napięć, wyrażane w miliwoltach
(mV), a nawet w mikrowoltach (µV oznaczane też
uV). Wtechnice wysokich napięć popularną jedno−
stką są kilowolty (kV).
Uwaga! Prąd i napięcie to nie jest to samo!
W instalacji wodociągowej może panować duże
ciśnienie (napięcie), ale jeśli wszystkie krany są
pozakręcane, to woda (prąd) nie płynie. Dokła−
dnie tak jest z napięciem i prądem. Jeśli bateria
(zasilacz) nie jest
do niczego podłą−
czona, to na jej
biegunach wystę−
puje napięcie, ale
prąd nie płynie.
Żeby popłynął
prąd, do baterii
trzeba dołączyć
jakieś obciążenie,
Rys. J
42
Elektronika dla Wszystkich
zowy, czarny, zielony), 10M
5
A1
Ośla łączka
Ćwiczenie 3
Rezystancja wewnętrzna baterii
brązowy (1) – wartości 100
, 220
, 470
czerwony– wartości 1kΩ , 2,2kΩ , 4,7kΩ
pomarańczowy– wartości 10kΩ , 22kΩ , 47kΩ
żółty– wartości 100kΩ , 220kΩ , 470kΩ
zielony– wartości 1M
Ceny elementów elektronicznych są na
tyle niskie, że śmiało możesz zepsuć nie−
które w ramach eksperymentów. Sam
jednak zdecyduj, czy chcesz ryzykować
zniszczenie elementów
. Uwaga! Pod−
czas takich prób elementy mogą się sil−
nie nagrzewać, co grozi poparzeniem!
Jeśli się zdecydujesz, podłącz
na chwilę
diodę LED bezpośrednio do zwykłej ba−
terii 9Vtypu 6F22.
Uwaga! Musi to być
tania, zwykła bateria, a nie droga ba−
teria alkaliczna (nie powinna mieć na−
pisu
alkaline
).
Na podstawie wcze−
śniejszych prób
mogłeś się
spodziewać, że
przy napięciu
9Vi bez rezy−
stora ograni−
czającego prąd
diody będzie bar−
dzo duży. Jasność
świecenia diody wskazu−
je jednak, że w obwodzie jest
jednak rezystancja ograniczająca prąd.
Tak, to wewnętrzna rezystancja baterii.
Każde źródło zasilania (bateria, akumu−
lator, zasilacz) zachowuje się, jakby
w środku oprócz „czystego źródła na−
pięcia” była jakaś rezystancja − zobacz
rysunek 2
. Taką samą sytuację miałeś
w ćwiczeniu 1 – prąd diody był ograni−
czony przez (znaczną) rezystancję we−
wnętrzną baterii litowej. Często zapo−
minamy o rezystancji wewnętrznej,
a ma ona duże znaczenie w praktyce
i zwykle jest wadą nie zaletą. Czym
mniejsza rezy−
stancja wewnę−
trzna, tym
większy prąd
można pobrać
z tego źródła.
Generalnie,
czym większa
jest bateria,
tym mniejsza rezystancja wewnętrzna.
Baterie alkaliczne mają mniejszą rezy−
stancję wewnętrzną – dlatego w tym
ćwiczeniu miałeś wykorzystać baterię
zwykłą
, nie alkaliczną. Akumulatory
mają rezystancję wewnętrzną znacznie
mniejszą niż jakiekolwiek baterie jed−
norazowe – można więc z nich pobrać
duży prąd.
Możesz mi wierzyć na słowo − gdy
przeprowadzałem testy przygotowują−
ce to ćwiczenie, dwie diody czerwone
podłączone do dobrej 9−
woltowej baterii al−
kalicznej (Dura−
cell) wydały
krótki błysk
i momental−
nie się spali−
ły. Zielona
dioda dołą−
czona do tej
baterii alkalicznej
świeciła kolorem...
pomarańczowym, a żółta –
czerwonym. Wyprowadzenia silnie się
nagrzewały i o mało nie poparzyłem
sobie palców. Diody dołączone do zasi−
lacza natychmiast ulegały uszkodzeniu,
a nawet pojawił się dym. Zastanów się
więc, czy chcesz wykonać takie ekspe−
rymenty. Chodzi przede wszystkim
o to, żebyś zrozumiał, że miniaturowe
elementy mają ograniczoną wytrzyma−
łość iprzy zbyt dużych prądach po pro−
stu się zepsują. Właśnie dlatego musi−
my stosować rezystory ograniczające
prąd.
Aby celowo zepsuć diody czy inne ele−
menty, musisz dysponować źródłem
energii, które może dostarczyć prądu
o wartości co najmniej kilkuset miliam−
perów. Może to być zasilacz, akumulator
albo zestaw baterii. Jeśli zamierzasz wy−
korzystać akumulator, koniecznie dołącz
diodę przez żarówkę 12V2...5Wwedług
rysunku ze strony 41.
, 2,2M
, 4,7M
niebieski − wartości 10M
, ewentualnie 22M
1k
2,2
k
2,4
k
Czy wiesz że ...
nazwa elektronika pochodzi od elektronu.
Starożytni Grecy elektronem nazywali bursztyn
(który unich wtamtych czasach był rzadkością, sprowa−
dzaną zdalekiej północy, między innymi zterenów dzisiej−
szej Polski). Zauważyli oni, że bursztyn pocierany tkani−
ną przyciąga potem kurz idrobne, lekkie przedmioty.
Znacznie później elektronem nazwano cząstkę
elementarną, jeden zpodstawowych
składników atomu.
Oprócz takich najpopularniejszych rezysto−
rów, produkowane są też inne. Oznaczane są
wróżny sposób.
Fotografia poniżej
pokazu−
je niektóre takie rezystory. Wartość rezysto−
rów (i nie tylko rezystorów) jest bardzo czę−
sto podawana w niecodzienny sposób – wię−
cej szczegółów możesz znaleźć w rubryce
TECHNIKALIA
różne rezystory
.
Dioda LED
(dioda elektroluminescen−
cyjna, LED − Light Emitting
Diode)
Element elektroniczny (pół−
przewodnikowy), który
świeci przy przepływie prą−
du. Wzależności od zastoso−
wanego materiału struktury,
diody świecą światłem oko−
lorach czerwonym, zielo−
nym, żółtym bądź niebie−
skim. Diody niebieskie są
znacznie droższe od innych.
Nie ma diod fioletowych, są
natomiast diody świecące
niewidzialnym światłem podczerwonym
(oznaczane IRED od InfraRED − podczer−
wień). Każdy pilot telewizyjny zawiera diodę
podczerwoną.
− +
Rys. 2
na przykład rezystor i diodę świecącą, jak na
ry−
sunku J
. Na rysunku tym zaznaczono napięcie (9
woltów) i prąd (12 miliamperów) − napięcie
oznacza się literą U (w krajach anglojęzycznych
literą Vod Voltage). Zkolei prąd zawsze oznacza
się literą I.
W swojej przyszłej praktyce napotkasz kilka
przypadków:
− napięcia nie ma, prąd nie płynie − oczywiste,
− napięcie jest, prąd nie płynie − np. bateria bez
obciążenia,
− napięcie jest, prąd płynie – sytuacja w układach
elektronicznych,
− napięcia nie ma, prąd płynie – niemożliwe,
z wyjątkiem tzw. nadprzewodników.
We wszystkich układach, jakie napotkasz w swej
praktyce, prąd jest ściśle związany z napięciem –
jeśli płynie prąd, to występuje też napięcie. Jed−
nak obecność napięcia nie gwarantuje przepływu
prądu. Dlaczego?
Kluczem jest tu oporność, ściślej − rezystancja.
Niektóre materiały, takie jak guma, papier, drewno,
tworzywa sztuczne, szkło, nie chcą przewodzić
prądu elektrycznego. Stawiają mu opór. Są to tak
zwane izolatory (dielektryki). Na początek (choć
nie jest to prawdą) możesz przyjąć, że izolatory
stawiają opór nieskończenie wielki i żaden prąd
przez nie nie płynie.
Metale, na przykład miedź, srebro, złoto, alumi−
nium, chętnie przewodzą prąd elektryczny. Sta−
wiają mu bardzo mały opór. Inne metale, jak że−
lazo, nikiel, ołów, cyna, chrom, wolfram, osm,
stawiają przepływowi prądu nieco większy opór.
Niektóre inne materiały, na przykład grafit
(odmiana węgla), specjalne tworzywa sztuczne
oraz liczne płyny (np. roztwór soli w wodzie) też
przewodzą prąd, stawiając mu jednak pewien
znaczący opór.
Istnieją też tak zwane nadprzewodniki, które
o dziwo, wcale nie stawiają oporu – to jednak zu−
pełnie inna historia. Nadprzewodniki można spo−
tkać tylko w dużych laboratoriach.
Spodziewasz się na pewno, że są jeszcze inne ma−
teriały, które ze względu na oporność wobec prą−
du mieszczą się gdzieś między przewodnikami
Elektronika dla Wszystkich
75
Plik z chomika:
bartas618
Inne pliki z tego folderu:
A1.pdf
(892 KB)
A2.pdf
(3701 KB)
A3.pdf
(2270 KB)
A4.pdf
(3367 KB)
A5.pdf
(4710 KB)
Inne foldery tego chomika:
AutoCAD 2009LT2009+ przykłady i zadania
egzamin do 1kv
Elektrotechnika Podstawowa
Galka.Galka.Podstawy.Programowania.Mikrokontrolera
ochrona przeciwprzepięciowa
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin