Elektronika Dla Poczatkujacych ...

Elektronika Dla Poczatkujacych cz. 11(1), Elektrotechnika

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
77
A4
Ośla łączka
Informacje dotyczące zestawu EdW−04 do „Oślej łączki“
znajdują się na stronach 48 i 80.
Oscyloskop
− najważniejszy przyrząd pomiarowy
Mam nadzieję, że masz już jakiś multi−
metr. To bardzo potrzebny, wręcz niezbędny
przyrząd pomiarowy. Jeszcze bardziej przy−
datnym przyrządem pomiarowym jest dla
elektronika oscyloskop. Ten przyrząd pomia−
rowy, wyposażony w ekran, umożliwia po−
miary napięć stałych oraz zmiennych − ich
amplitudy, kształtu, częstotliwości, okresu.
Przy użyciu mniej czy bardziej skompliko−
wanych przystawek można też mierzyć nim
prądy i wiele innych wielkości.
Generalna zasada pracy oscyloskopu jest
prosta. Na ekranie porusza się świecący
punkt, jasna plamka. W czasie normalnej
pracy plamka ta przesuwa się po ekranie ru−
chem jednostajnym (przy czym jej prędkość
można ustawić dowolnie) z lewej strony
ekranu do prawej. Potem błyskawicznie,
w drobnym ułamku sekundy wraca na lewą
stronę, itd... Jeśli prędkość ruchu plamki jest
duża, a proces ten się powtarza wiele razy
na sekundę, nasze oko daje się oszukać i wi−
dzimy nie poruszającą się plamkę, tylko po−
ziomą linię.
Każdy oscyloskop ma przynajmniej jed−
no wejście. Główne wejście oscyloskopu
oznaczone jest literą Y. Napięcie podane na
to wejście odchyla plamkę w pionie, w górę
(dodatnie napięcie) lub w dół (ujemne).
Ćwiczenie 15
Zasilacz laboratoryjny
Posiadana wiedza i umiejętności pozwo−
lą Ci zbudować najprawdziwszy zasilacz
laboratoryjny z regulacją napięcia i ob−
wodem ograniczania prądu. Obwód
ograniczania prądu przydaje się zwła−
szcza podczas eksperymentów, nie do−
puszcza bowiem do nadmiernego wzro−
stu prądu nawet podczas jakiejś awarii
czy pomyłki.
Schemat ideowy pokazany jest na
rysunku 21a
. Do znanego z ćwiczenia
13 stabilizatora LM317 z rezystorem
(R8) i potencjometrem (P1) dodaliśmy
kilka pożytecznych obwodów. Tranzy−
story T3, T4 oraz rezystory R10, R11
tworzą obwód ogranicznika prądowe−
go. Gdy płynący przez obciążenie prąd
jest mały i wywołuje na rezystorach
R10, R11 spadek napięcia mniejszy niż
1,5V, tranzystory T3, T4 są zatkane
i nie wpływają na pracę stabilizatora.
Napięcie wyjściowe wyznaczone jest
przez ustawienie potencjometru P1.
Gdy prąd wzrośnie i na rezystorach
R10, R11 napięcie będzie rzędu 1,5V,
zaczną przewodzić tranzystory T3, T4.
Tranzystor T4 „ściągnie na dół” koń−
cówkę ADJ stabilizatora, czyli obniży
napięcie na tej końcówce i tym samym
na wyjściu stabilizatora, nie dopuszcza−
jąc do dalszego wzrostu prądu. Prąd zo−
stanie ograniczony do wartości wyzna−
czonej przez R10, R11. Przewidziano tu
dwa rezystory, by łatwiej dobrać po−
trzebny prąd. Przewidziano też dodat−
kowe rezystory R12...R15, by za pomo−
cą trzypozycyjnego przełącznika można
było wybrać jeden z trzech zakresów
prądowych.
Obwód T5, R9, D7 pełni rolę kontrol−
ki zasilania; jest też wstępnym obciąże−
niem stabilizatora, dzięki czemu można
śmiało zastosować potencjometr o war−
tości 10k
(zobacz TECHNIKALIA).
Rys. 21a
Pamiętliwe akumulatory
Popularne akumulatory NiCd w postaci pojedynczych
ogniw o napięciu 1,2V zwykle sprawiają swoim
właścicielom sporo kłopotów. Przyczyna związana
jest z różną pojemnością poszczególnych ogniw.
Podczas pracy połączone są one w szereg. Najsłabsze
ogniwa rozładują się najszybciej i uniemożliwią pracę
lepszych ogniw. Gdy potem wszystkie ogniwa
włożone są do ładowarki, te silniejsze mają jeszcze
sporo energii i są niepotrzebnie ładowane.
W nierozbieralnych zestawach nie ma na to rady,
ale w przypadku pojedynczych ogniw warto dbać o
kondycję wszystkich ogniw, sprawdzać ich pojem−
ność i eliminować najsłabsze.
Ponadto w akumulatorach NiCd występuje cza−
sem zjawisko zwane efektem pamięciowym.
Akumulator, z którego nie pobiera się całego zgro−
madzonego ładunku niejako zapamiętuje ten fakt i
zachowuje się tak, jakby stracił pojemność. Aby zapo−
biec temu zjawisku, warto co jakiś czas naładować i w
pełni rozładować akumulatory. W pełni rozładować,
nie znaczy rozładować "do zera", bo to jest szkodliwe,
tylko do napięcia około 0,8..0,9V na ogniwo. Służą do
tego proste układy zwane rozładowarkami. Nie tylko
wyrównują one właściwości poszczególnych ogniw.
Kilkakrotne naładowanie i kontrolne rozładowanie za
pomocą rozładowarki pomaga przywrócić pojemność
utraconą w związku z efektem pamięciowym
Uwaga! Efekt pamięciowy występuje tylko w
akumulatorach NiCd. Wolne od niego są akumulato−
ry NiMH, litowo−jonowe i kwasowe (zwykłe i
żelowe).
Elektronika dla Wszystkich
37
Ω
 Ośla łączka
A4
78
Jeśli na wejście Y podamy napięcie stałe,
pozioma linia po prostu przesunie się w górę
lub w dół, zależnie od biegunowości i wiel−
kości tego napięcia. Jeśli na wejście zostanie
podane napięcie zmienne, na ekranie pojawi
się obraz zmian napięcia w czasie.
Większość oscyloskopów ma dwa wejścia
i może jednocześnie rysować na ekranie dwa
przebiegi. Są to oscyloskopy dwukanałowe.
Fotografia 11 pokazuje oscyloskop dwuka−
nałowy firmy ESCORT, a następna foto−
grafia
, ręczny, przenośny oscyloskop HPS5
firmy Velleman, oba dostępne w sieci han−
dlowej AVT.
Nie sposób w czasie jednej wyprawy przeka−
zać wszystkich ważnych informacji o oscylo−
skopie. Jeśli zdecydujesz się na zakup takiego
niezmiernie po−
żytecznego przy−
rządu, przestu−
diuj uważnie in−
strukcję obsługi.
potem używając
go, stopniowo
poznasz wszyst−
kie jego tajniki.
Nie zaszkodzi też
spytać o szcze−
góły bardziej do−
świadczonych
elektroników.
F o t .
1 6
w ogóle nie ma stabilizacji (przy nasta−
wieniu dużej wartości napięcia wyjścio−
wego, gdy transformator „nie daje sobie
rady” i napięcie na nim się obniża).
Brzęczyk podczas przeciążenia jest włą−
czany przez tranzystor T3, natomiast
przy braku stabilizacji przez tranzystor
T2, a dodatkowo zaświeca się wtedy
czerwona dioda D6. W czasie normalnej
pracy przewodzi tranzystor T1, na rezy−
storze R1 występuje praktycznie całe
napięcie zasilania i tranzystor T2 nie
może włączyć brzęczyka i diody D6.
Elementy R2, R3, C2, D5 ustalają wa−
runki pracy brzęczyka Y1, a dioda D5
nie ma nic wspólnego ze stabilizacją na−
pięcia wyjściowego, tylko ogranicza na−
pięcie na brzęczyku.
Model pokazany na fotografii 16 zo−
stał zmontowany na płytce drukowanej,
zaprojektowanej specjalnie na potrzeby
tego ćwiczenia.
Trzypozycyjny przełącznik dołączo−
ny do punktów K (środkowa końcówka
przełącznika), L, M (skrajne końcówki)
pozwala wybrać zakres prądu. W środ−
kowym położeniu przełącznika wartość
prądu wyznacza rezystor R10. Przy war−
maksymalny prąd użyteczny
wynosi 10...20mA, a przy zwarciu prąd
nie przekracza 30mA. Dołączenie rezy−
storów R12 lub R14 zwiększa zakres do
około 40...80mA i 200..400mA. Takie
zakresy są optymalne przy zastosowaniu
zasilacza AC12/300.
Kto chciałby zmienić wartość prądu
maksymalnego, może dowolnie zmie−
niać wartości rezystorów R10...R15, pa−
miętając, że przy większych prądach bę−
dą się grzać i że stabilizator LM317 ma
wewnętrzne obwody ograniczające prąd
wyjściowy do 1...1,5A (dla pewności,
nawet w układzie podstawowym małego
pojedynczego rezystora 2,2
Ω
Fot. 12
należałoby
zastosować rezystor o mocy 1W lub
cztery małe rezystory 2,2
Ω
Ω
połączone
szeregowo−równolegle).
Model został sfotografowany bez ra−
diatora, ale do poprawnej pracy potrzeb−
ny jest radiator, choćby w postaci kawał−
ka aluminiowej blachy o powierzchni
80...100cm2.
Płytka drukowana modelu pokazana
jest na
rysunku 21b
. Bardziej wprawni
mogą wykorzystać dużo mniejszą płytkę
z
rysunku 21c
.
Fot. 11
Brzęczyk piezo Y1 pełni bardzo po−
żyteczną funkcję i wskazuje, że z napię−
ciem wyjściowym coś jest nie w porząd−
ku. Odzywa się on podczas przeciążenia,
gdy działa obwód ogranicznika prądo−
wego oraz wtedy, gdy stabilizacja napię−
cia wyjściowego jest niepewna lub
Rys. 21b
Rys. 21b
38
Elektronika dla Wszystkich
tości 47
 79
A4
Ośla łączka
Ćwiczenie 16
Ładowanie akumulatorów NiCd.
Stabilizator prądu
Czy wiesz, że...
wejście Y oscyloskopu zawsze do−
łącza się do badanego obwodu równole−
gle, podobnie jak woltomierz.
Na rynku można spotkać róż−
ne rodzaje akumulatorów. Za−
sady ładowania poszczegól−
nych rodzajów akumulatorów
są różne. Akumulatory niklo−
wo−kadmowe (NiCd) można
ładować dużym prądem
w krótkim czasie 1,5...3 go−
dzin, ale Ty na razie tego nie
próbuj, bo jakakolwiek po−
myłka skończy się uszkodze−
niem akumulatora, a nawet
wybuchem. Bez ryzyka prze−
ładowania akumulatory NiCd
ładuje się niewielkim prądem
o niezmiennej wartości przez
kilkanaście godzin.
Ładowarki można wyko−
nać w różny sposób. W naj−
prostszym przypadku wystar−
czy wykorzystać prostownik
mostkowy (nawet bez kon−
densatora) i odpowiednio do−
brany rezystor ograniczający
prąd w układzie według
ry−
sunku 22
. Gwiazdka przy re−
zystorze wskazuje, że jego
wartość należy dobrać samo−
dzielnie, by uzyskać potrzeb−
ną wartość prądu. Układ taki można sto−
sować do ładowania pojedynczych aku−
mulatorków o napięciu 1,2V.
Reguła jest prosta: podaną na akumu−
latorze pojemność w miliamperogodzi−
nach (mAh) trzeba podzielić przez 10 –
wynik to natężenie prądu ładowania. Ta−
kim prądem trzeba ładować ogniwo przez
14...16 godzin. Przykładowo dla akumu−
latorków o pojemności 750mAh prąd ła−
dowania powinien wynosić 75mA.
Rys. 22
Zasilacz laboratoryjny
Fotografia 13
pokazuje fabryczny zasilacz
laboratoryjny, dostępny w ofercie handlowej
AVT. Taki zasilacz daje możliwość regulacji
napięcia i prądu maksymalnego. Dodatkowo
ma wskaźniki, pokazujące wartości napięcia
i prądu.
W praktyce, zwłaszcza podczas urucha−
miania i konstruowania prototypów, bardzo
przydatne są obwody nie pozwalające prze−
kroczyć nastawionej wartości prądu, nawet
w przypadku zwarcia. Pozwala to uchronić
przed zniszczeniem zasilane układy.
Fot. 17
Do ładowania zestawów o wyższym
napięciu warto zastosować tę samą regu−
łę, ale inne rozwiązanie układowe, gdzie
prąd ma dokładnie ustaloną wartość. Po−
trzebne jest do tego jakieś źródło prądo−
we. Można je zbudować w oparciu o sta−
bilizator LM317 według
rysunku 23
i fotografii 17
. Jeden jedyny rezystor
wyznacza wartość prądu (I = 1,25V/R1).
W razie potrzeby dodaj mały radiator
z kawałka blachy.
Fot. 13
Rys. 23
Ćwiczenie 17
Rozładowarka akumulatorków NiCd
Po co komu rozładowarka? Odpowiedzi
szukaj w TECHNIKALIACH (
Pamiętli−
we akumulatory
).
Jeśli korzystasz z pojedynczych aku−
mulatorów NiCd o napięciu 1,2V, wyko−
naj rozładowarkę − bardzo pożyteczny
przyrząd, który przedłuży ich żywot−
ność. Co kilka cykli pracy wszystkie
akumulatory warto naładować i za po−
mocą rozładowarki całkowicie opróżnić.
Każde ogniwo należy rozładować od−
dzielnie.
Można do tego wykorzystać
kilka jednakowych układów o schema−
cie z
rysunku 24 i fotografii 18
. Trzeba
je dołączyć do ogniw i zostawić na czas
nie krótszy niż 4 godziny, np. na noc. Ta−
ka rozładowarka nie rozładuje akumula−
torka do zera. Gdy napięcie akumulatora
wynosi 1,2V, prąd rozładowania wynosi
240mA. Przy 1V jeszcze 150mA, przy
0,9V – 39mA, przy 0,8 tylko 4,1mA,
a przy 0,65V mniej niż 0,2mA. Ze
względu na znaczny prąd, tranzystor T3
nie może być typu BC548. Trzeba zasto−
sować inny typ np. BC337 o prądzie ko−
lektora 1000mA i mocy strat 800mW al−
bo jakiś tranzystor mocy NPN.
Jeśli ktoś chce zwiększyć prąd rozłado−
wania, może dodać jeszcze jeden lub dwa
rezystory 2,2
Ω
Elektronika dla Wszystkich
39
równolegle do R3, R4.
W przypadku małego nierozbieralne−
go zestawu kilku akumulatorów o napię−
ciu 3,6V lub wyższym, do rozładowania
Ośla łączka
A4
80
można wykorzystać prościutki układ
według
rysunku 25
. Tu sprawa jest
odrobinę trudniejsza i trzeba odpowie−
dnio ustawić potencjometr P1, który
umożliwia ustawienie końcowego napię−
cia rozładowania. Napięcie to powinno
wynosić mniej więcej 0,8V/ogniwo,
czyli około70% napięcia nominalnego
akumulatora. Na rysunku pokazana jest
,
przy jakimś przypadko−
wym ustawieniu potencjo−
metru.
Fotografia 19
po−
kazuje prowizoryczny mo−
del rozładowarki do zesta−
wów o napięciu nominal−
nym co najmniej 3,6V.
Ω
Fot. 18
Rys. 24
Rys. 25
Fot. 19
Ćwiczenie 17
Ładowanie akumulatorów kwasowych.
Zasilacz buforowy
Wypadkowa rezystancja rezystorów
R3...R5 wyznacza prąd rozładowania,
który z kolei powinien być proporcjo−
nalny do pojemności zestawu. Przy za−
stosowaniu jednego rezystora R3
(2,2
Ω
250...600mAh. Z trzema rezystorami
R3...R5 prąd jest odpowiedni dla aku−
mulatorów o pojemności 450 ...
1000mA. Z akumulatorami o wyższych
napięciach tranzystor T3 będzie się
grzał i należy zastosować radiator w po−
staci kawałka blachy. Bez radiatora tran−
zystor mocy w obudowie TO−220 może
rozproszyć tylko 1,5...2W mocy strat.
Moc strat można obliczyć dość dokła−
dnie, mnożąc napięcie na tranzystorze
(Uaku−1,5V) przez prąd rozładowania.
Przykładowo dla wspomnianego aku−
mulatora 7,2V 600mAh przy prądzie rozła−
dowania 200mA w tranzystorze T3 wydzie−
li się moc około (7,2−1,5)*0,2A= 1,14W.
W zasadzie radiator nie jest konieczny,
ale tranzystor będzie bardzo gorący i bę−
dzie miał temperaturę ponad +100
o
C.
Warto więc dodać niewielki radiator.
) prąd jest odpowiedni
dla akumulatorów o pojemnościach
Ω
Rys. 26
Rys. 27
40
Elektronika dla Wszystkich
charakterystyka uzyskana
z jednym rezystorem 2,2
), prąd rozładowania jest odpo−
wiedni dla akumulatorów o pojemnosci
150...300mAh. Z dwoma rezystorami
R3 i R4 (po 2,2
 81
A4
Ośla łączka
Duże akumulatory kwasowe (ołowiowe)
zwykle ładuje się prądem o stałym natę−
żeniu przez czas potrzebny do ładowania
120...130% pojemności nominalnej
Do ładowania akumulatorów o napię−
ciu 12V i pojemności rzędu kilkudziesię−
ciu amperogodzin można wykorzystać
sprawdzony w praktyce sposób z trans−
formatorem bezpieczeństwa, żarówką
i mostkiem prostowniczym według
ry−
sunku 26
. Transformator bezpieczeń−
stwa ma napięcie wyjściowe 24V, ale
12−woltowemu akumulatorowi nic złego
się nie stanie, bo żarówka ograniczy
prąd i napięcie do bezpiecznej wartości.
Prąd ładowania zależy od mocy użytej
żarówki (40...200W). Oczywiście trzeba
zastosować mostek prostowniczy o od−
powiednio dużym prądzie.
Małe akumulatory kwasowo−ołowio−
we są powszechnie używane jako źródło
zasilania rezerwowego w systemach
alarmowych. Tu ich praca nie polega na
cyklicznym ładowaniu i rozładowywa−
niu, tylko pozostają one stale w stanie
naładowania, gotowe w każdej chwili do
działania. Nazywa się to pracą buforo−
wą. W takim przypadku wykorzystuje
się inny sposób ładowania.
Akumulator
dołącza się na stałe
do zasilacza (stabili−
zatora) o precyzyjnie dobranym napięciu
wyjściowym. W warunkach domowych,
gdzie zmiany temperatury są niewielkie
(+15...+30
o
C), można wykorzystać pro−
sty zasilacz według
rysunku 27
z ukła−
dem LM317 i dodatkową diodą D1, za−
bezpieczającą przed rozładowaniem
akumulatora w przypadku zaniku napię−
cia sieci. Napięcie zasilacza należy usta−
wić za pomocą potencjometru P1, by na
wyjściu (za diodą, czyli na akumulato−
rze) uzyskać 13,8...14,0V. Rezystor R4
decyduje o maksymalnym prądzie łado−
wania. Dla prądu maksymalnego 0,5A,
R4 powinien mieć wartość 1,2
Ω
. Układ LM317 powinien być wy−
posażony w mały radiator.
Wartość R4 można obliczyć ze wzoru
R4 =0,6V/Imax.
Ω
Piotr Górecki
Informacje dotyczące zestawu
EdW−04 do „Oślej łączki“ znajdują się
na stronach 88 i 120.
Biblioteczka Praktyka
Stabilizatory scalone
Obecnie zdecydowanie najpopularniejsze są trzykońcówkowe
stabilizatory rodzin 78XX, 79XX oraz kostki LM317 i LM337.
Układy rodzin 78XX oraz 79XX mają fabrycznie ustalone na−
pięcie wyjściowe − dwie ostatnie cyfry oznaczenia określają na−
pięcie wyjściowe. Najczęściej używane stabilizatory to 7805
(5V), 7809 (9V) i 7812 (12V). Napięcie wyjściowe układów
LM317 i LM337 nie jest fabrycznie ustalone. Układy te mają
odmienną budowę, dzięki czemu za pomocą dwóch rezystorów
można regulować napięcie wyjściowe w szerokich granicach,
począwszy od 1,25V do kilkudziesięciu woltów.
Oprócz tych najpopularniejszych układów, różni producen−
ci oferują wiele innych typów o takim samym układzie wy−
prowadzeń. Można je stosować wymiennie, mają jednak
odmienne parametry, zwłaszcza wydajność prądową − podsta−
wowe parametry niektórych podane są w
tabelach
. W tabe−
lach 1 i 2 podano między innymi maksymalne napięcie wej−
ściowe, maksymalny prąd oraz prąd pobierany przez stabili−
zator. W przypadku stabilizatorów regulowanych (tabele 3
i 4) podano napięcie maksymalne między wejściem a wyj−
ściem oraz minimalny prąd obciążenia ILmin (przy mniej−
szym prądzie obciążenia napięcie wyjściowe może być wy−
ższe od wyznaczonego przez rezystory).
Każdy elektronik powinien umieć wykorzystać scalone
stabilizatory.
Rysunki 1...4
pokazują typowe schematy apli−
kacyjne tych układów oraz ich wygląd. Kondensatory C1, C2
powinny być umieszczone możliwie blisko stabilizatora,
w odległości co najwyżej 5cm. Kondensator C1 może być
jednocześnie kondensatorem filtru zasilacza. Jeśli jednak jest
Tab. 1 Stabilizatory napięć dodatnich o ustalonym
napięciu wyjściowym
Tab. 2 Stabilizatory napięć ujemnych o ustalonym
napięciu wyjściowym
Typ
Uwy
V
Uwemax
V
Imax
A
Prąd stab.
mA
Moc strat
W
Rthjc
K/W
Typ
Uwy
V
Uwemax
V
Imax
A
Prąd stab
mA
Moc strat
W
Rthjc
K/W
78xx
5...24
35
1
5
20
4
79xx
−5...−24
−25
1
5
15
5
78Mxx
5...24
35
0,5
5
7,5
6
79Mxx
−5...−24
−35
0,5
5
7,5
6
78Lxx
5...24
35
0,1
3
0,5
230
79Lxx
−5...−24
−30
0,1
2
0,5
180
78Sxx
5...24
35
2
5
25
3
LM2990
−5...−15
−26
1
9
20
2,5
78Txx
5...15
35
3
5
30
2,5
LM320
−5...−15
−25
1,5
1
15
4
LM2936 5
40
0,05
1,5
0,5
195
LM345
−5
−20
3
1
25
2
LM340 5...15
35
1,5
5
20
4
TL780
5...15
35
1,5
3,5
15
5
Rys. 1
Rys. 2
Elektronika dla Wszystkich
45
. Ze
względu na moc strat warto zastosować
dwa połączone równolegle rezystory
2,2
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

dietanamase.keep.pl