Praktyczny_kurs_elektroniki_cz_7.pdf
(
617 KB
)
Pobierz
Na warsztacie
PRAKTYCZNY
KURS
ELEKTRONIKI
cz. 7
Oto siódma 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. Można też kupić wszystkie archiwalne numery MT na www.ulubionykiosk.pl. Publikacja każ-
dej 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 numerz
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 publikujemy 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. sierpnia
2013 roku, to zestaw
EdW09
wyślemy Ci w połowie
września wraz z październikowym numerem MT.
Uwaga uczniowie!
Szkoły prenumerujące MT otrzymują
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.
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
(PS 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
74
PRAKTYCZNY KURS ELEKTRONIKI
A
Projekt 7
Tajemniczy sensor
zbliżeniowy
Na
fotogra
fi
i wstępnej
przedstawiony jest układ
tajemniczego sensora zbliżeniowego
. Wyposażony
jest on w izolowaną „antenkę” (niebieski drut z lewej strony). Zbliżenie ręki do tej „antenki” po pierwsze
powoduje zaświecanie niebieskiej diody LED i terkot brzęczyka. Po drugie zaczyna pracować efektowny
wielobarwny wąż świetlny, składający się z pięciu różnokolorowych diod LED.
Układ jest tajemniczy dlatego, że reakcja następuje na odległość – wystarczy samo zbliżenie ręki. Nie
trzeba niczego dotykać. Wykorzystujemy prosty sensor, czyli czujnik pojemnościowy.
Działanie prezentowanego układu możesz obejrzeć na
fi
lmiku, dostępnym w dwóch wersjach (o różnej
jakości i objętości), w Elportalu pod adresem
www.elportal.pl/pke
W trakcie
fi
lmiku podawane są informacje o warunkach pracy i sposobach zasilania układu. Jak widać,
czułość sensora bardzo się zmienia, zależnie od różnych czynników. Czułość jest najmniejsza przy zasila-
niu z baterii, jednak zależy między innymi od tego, czy w pomieszczeniu są włączone jakieś urządzenia
elektryczne, choćby żarówki. Czułość zdecydowanie wzrasta, jeżeli obwód masy zostanie uziemiony,
czyli dołączony elektrycznie do ziemi za pośrednictwem sieci wodociągowej czy nawet instalacji central-
nego ogrzewania. Zdecydowanie większą, nawet zbyt dużą czułość, układ uzyskuje przy zasilaniu z zasi-
lacza, dołączonego do sieci energetycznej.
Nie zdziw się więc, że gdy zrealizujesz taki układ i zaczniesz go testować, jego czułość zapewne będzie
trochę inna niż w poka-
zanym na
fi
lmie moim
modelu.
+U
ZAS
LED6
R2
10k
+
B
UWAGA! W ŻADNYM
WYPADKU nie dołą-
czaj układu wprost
do jakiegokolwiek
punktu sieci energe-
tycznej. W domowej
sieci energetycznej
występuje śmiertelnie
groźne dla życia na-
pięcie 230 V!
R1
1k
9V
„antena” -
izolowany
drut
Y1
16
9
R
X
4017
P
T3
1
8
T2
2 x
BC558
X
T1
BC548
D1
LED1
masa
Z
0
1N4148
LED2
LED3
75
Na warsztacie
Jedynym wyjątkiem jest użycie do zasilania stabilizowanego fabrycznego zasilacza sieciowego, np.
wtyczkowego, o napięciu 7,5...12 V.
Zaskakujące działanie prezentowanego nieskomplikowanego układu oparte jest na prostych, ale słabo
rozumianych zasadach. Dlatego warto potraktować ten i inne opisane dalej układy i ćwiczenia nie tyl-
ko jako ciekawostki, ale jako znakomitą sposobność do praktycznego zapoznania się z zarysami bardzo
ważnego problemu zakłóceń „pojemnościowych”, dotyczącego wszystkich układów elektronicznych,
w szczególności występujących w ulubionych przez hobbystów układach audio.
Wy kład i proponowane ćwiczenia udowadniają, że wbrew potocznym wyobrażeniom, w elektronice
nie ma działania żadnych tajemnych sił nieczystych. Są tylko ścisłe, niepodważalne prawa
fi
zyki oraz
skomplikowana rzeczywistość, w której czasami trudno ogarnąć wszystkie szczegóły.
Opis układu dla „zaawansowanych”
Schemat tajemniczego sensora jest pokazany na
rysunku
A
. Wejściem jest punkt
X. Tranzystory T1-T3 tworzą „supertranzystor” o ogromnym wzmocnieniu prądo-
wym. Gdy popłynie choćby znikomo maleńki prąd bazy T1, zostanie on wzmoc-
niony. W obwodzie kolektora T1 popłynie taki wzmocniony prąd, a potem zosta-
nie on jeszcze wzmocniony najpierw przez T2, potem przez T3. Wzmocnienie
prądowe takiego „supertranzysotra” może być większe niż milion, więc już zniko-
mo mały prąd bazy T1, rzędu nanoamperów, czyli miliardowych części ampera,
spowoduje zaświecenie niebieskiej diody LED6 i reakcję brzęczyka piezo Y1.
Wcześniejsze informacje o tranzystorach wskazują, iż reakcja taka nastąpi, gdy
w punkcie X pojawi się napięcie dodatnie.
Jak udowadnia umieszczony w Elportalu
fi
lm, po zbliże-
niu ręki do izolowanej anteny, dioda LED6 będzie migotać,
a brzęczyk Y1 wyda przerywany, terkoczący dźwięk. Przy
zbliżaniu ręki do izolowanej antenki, w punkcie X pojawia
się napięcie, ale nie stale, tylko zmienne, o czym świadczy
terkot i migotanie. Dodatnie połówki tego napięcia zmienne-
go powodują przepływ prądu przez złącze baza-emiter tran-
zystora T1, natomiast ujemne połówki, powodują przepływ
prądu przez diodę D1.
Uwaga!
Z uwagi na ogromne wzmocnienie zestawu trzech
tranzystorów i na tzw. prądy zerowe tranzystorów, może się
zdarzyć, że w spoczynku brzęczyk Y1 będzie wydawał cichy
ciągły dźwięk, a dioda LED6 będzie się leciutko świecić.
Gdyby się tak zdarzyło, należy dołączyć rezystor o jak naj-
większej wartości (10
M
V
lub mniej) między emiter tranzy-
stora T3 i bazę tranzystora T3 albo T2 - na rysunku A jest to
narysowany szarym kolorem rezystor Rx.
W związku z przerywaną pracą, na emiterze T3, czyli
w punkcie P występuje przebieg pulsujący, który powodu-
je migotanie diody LED6 i terkot brzęczyka. Ten przebieg
pulsujący jest podany na wejście układu scalonego U1 typu
CMOS4017. Dodatkowy rezystor R2 podciąga napięcie w punkcie P, gdy tranzystory są zatkane (bez nie-
go „stan wysoki” ograniczałoby napięcie przewodzenia diody LED6). Układ 4017 to licznik, zliczający od
0 do 9. Ma on 10 wyjść, z których wykorzystujemy 5, dołączając do nich różnokolorowe diody LED1...
LED5. Gdy w punkcie P pojawi się pulsujący przebieg (zmiany napięcia), licznik zaczyna liczyć. Każdy
impuls w punkcie P powoduje zwiększenie stanu licznika i stan wysoki pojawia się na kolejnym z jego
dziesięciu wyjść. Stany wysokie, pojawiające się na pięciu wykorzystanych wyjściach powodują zaświe-
canie linijki LED1...LED5, dając efekt „płynącej fali”.
Montując układ na płytce stykowej zwróć uwagę na sposób wygięcia nóżek i włożenia w płytkę tranzy-
storów, a zwłaszcza tranzystora T1 (BC548), co jest pokazane na
fotogra
fi
i
B
.
W tym układzie po raz pierwszy wykorzystujesz układ scalony w obudowie zwanej DIL (dual-in-line).
Zapamiętaj raz na zawsze, że w tego typu obudowach numeracja nóżek jest standardowa: patrząc na
obudowę od góry tak, żeby napisy – oznaczenia były normalnie czytelne, z lewej strony zawsze masz
znak szczególny – wycięcie. I zawsze nóżka nr 1 jest przy tym wycięciu z lewej strony na dole. Ilustruje
to
rysunek
C
.
Uwaga! Przed realizacją projektu tytułowego, najpierw starannie zapoznaj się z zamieszczonym dalej
wykładem.
B
C
m.technik
m.technik
- www.mt.com.pl
76
PRAKTYCZNY KURS ELEKTRONIKI
Wykład z ćwiczeniami 7
Poznajemy elementy i układy elektroniczne
W tym wykładzie zajmiemy się przebiegami zmiennymi, zaczynając nietypowo od problemu zakłóceń.
Proponowane ćwiczenia pozwolą zapoznać się z tym ogromnie ważnymi, a bardzo słabo rozumianymi
problemami zewnętrznych zakłóceń, przedostających się do układów elektronicznych z zewnątrz.
Sensor dotykowy
. Możesz zbudować układ według
rysunku
1a
. Gdy będziesz montować go na płytce
stykowej, z co najmniej dwóch względów zwróć uwagę na dołączenie nóżek tranzystora T1, jak pokazuje
wcześniejsza fotogra
fi
a B. Gdy w układzie z rys. 1 jednocześnie dotkniesz jednym palcem do punktu X,
drugim do punktu Y, dioda LED zaświeci się ciągłym światłem i głośno odezwie się brzęczyk Y1. Nasza
skóra ma jakąś (zwykle dużą) rezystancję, więc dotykajc palcami punkty X, Y włączamy między te punk-
ty rezystor. Tranzystor T1 wzmacnia maleńki prąd płynący przez rezystancję naszego ciała, T2 wzmacnia
prąd tranzystora T1, a T3 wzmacnia prąd T2. Diody LED na pewno nie zaświeci jednoczesne dotkniecie
punktów X i Z, czyli włączenie rezystancji ciała między te punkty.
Przy okazji: połączenie według
rysunków
1b
to tak zwany
układ Darlingtona
, a według
rysunku
1c
–
układ Sziklai’ego
. Wzmocnienie prądowe (b=I
C
/I
B
) jest równe iloczynowi wzmocnień obu tranzysto-
rów (b=b
1
*b
2
),
w praktyce
1500...500000
razy. Zwróć
też uwagę na
wartości U
BE
,
niezbędne do ich
otwarcia.
My w układzie
tytułowym i na
rysunku 1a rea-
lizujemy bardzo
czuły sensor, łą-
cząc trzy tranzy-
story: pojedynczy
npn T1 i układ
Darlingtona
T2+T3. Możesz
też wykorzystać
inne kombinacje trzech tranzystorów, w tym wersję z
rysunku
1d
- „potrójnego darlingtona”, ale do ot-
warcia takiego „potrójnego darlingtona” potrzebne jest napięcie U
BE
o potrójnej wielkości (około 1,5 V).
Na
fotogra
fi
i
2
pokazany jest układ w wersji z rysunku 1a. Tranzystory BC548B i BC558B typowo mają
wzmocnienie prądowe około 300 lub trochę więcej, więc teoretycznie uzyskujemy „supertranzystor”
o niebotycznej wartości wzmocnienia prądowego, rzędu 27 milionów. W praktyce bardzo dużo, ale nie
aż tyle, z uwagi na zmniejszone wzmocnienie prądowe tranzystora T1 przy maleńkich prądach. Ponadto
tranzystory T2, T3 będą wzmacniać tak zwany
prąd zerowy kolektora tranzystora T1, w kata-
logach oznaczany I
CE0
, o wartości rzędu nano-
amperów. W zależności od wielkości prądu I
CE0
oraz wzmocnienia T2, T3 może się zdarzyć, że
w układzie z rysunku 1a w spoczynku i brzę-
czyk i dioda LED będą leciutko pracować. Aby
w takim przypadku tranzystor T3 w spoczynku
nie przewodził, należy go „znieczulić”, by małe
prądy bazy go nie otwierały. Zapewnia to rezy-
stor włączony między emiterem a bazą. Można
go włączyć jako R
A
między bazę i emiter T3,
albo między bazę T2 i emiter T3 jako R
B
– ma-
lutkie prądy płyną wyłącznie przez taki rezy-
stor, a prąd bazy jest równy zeru, dopóki spadek
napięcia (U=I*R) jest mniejszy od napięcia
b)
C
npn
E
a)
B
+U
ZAS
LED
niebieska
B
+
pnp
C
E
R1
1k
R
B
c)
E
C
Y1
npn
Y
B
P
B
R
A
B
T3
pnp
T2
I
CE0
2 x
BC558
9V
E
C
X
T1
BC548
d)
C
C1
R1
10M
:
B
10nF
(103)
Z
npn
1
E
2
77
Na warsztacie
progowego U
BE
.
Przebadałem w ten sposób kilkanaście tranzystorów
i tylko w jednym przypadku potrzebny był rezystor
„znieczulający” – wystarczył R
B
o wartości 10 MV.
W takim czujniku wszystko jest jasne – do zadziałania
wykorzystujemy rezystancję naszego ciała włączaną
między punkty X, Y. Mniej jasne jest zachowanie nieco
zmody
fi
kowanych wersji układu...
Na początek usuń rezystor R1=10 MV. Gdy na chwilę
dotkniesz palcami punktów X, Y, włączysz diodę LED
i brzęczyk na długi czas. Naładujesz C1 o maleńkiej po-
jemności 10 nF i potem będzie się on zaskakująco długo
rozładowywał znikomym prądem bazy T1. Świadczy to,
że do zadziałania układu wystarczy znikomo mały prąd
bazy T1.
A teraz włóż R1=10 MV, a za to usuń C1. Dotknij
tylko punktu X, nie dotykając ani punktu Y ani Z.
Najprawdopodobniej zaobserwujesz coś zaskakują-
cego – dotknięcie tylko jednego punktu spowoduje
reakcję układu. Gdybyś zmniejszył wartość R1,
zmniejszysz tym czułość układu. Zbadajmy to do-
kładniej, bo to bardzo ważne zagadnienie.
Sensor pojemnościowy - zbliżeniowy
.
Zmody
fi
kuj układ według
rysunku 3
, nie zapo-
minając o zamontowaniu tranzystora T1 według
fotogra
fi
i B (chodzi m.in. o to, żeby obwód bazy nie
sąsiadował bezpośrednio z kolektorem). Rezystor
R1 zastępujemy diodą D1 włączoną „odwrotnie”.
W razie potrzeby dobierz jak największy rezystor
R
X
, żeby w spoczynku brzęczyk nie wydawał cią-
głego pisku. Najpierw dołącz do punktu X „an-
tenkę” w postaci kawałeczka drutu
BEZ
izolacji
.
Nie dotykaj do punktu Y, ani do punktu Z, ani
do żadnego innego punktu w układzie, a jedynie
dotknij palcem do punktu X. Najprawdopodobniej
zacznie migotać dioda LED1, a brzęczyk Y1 wyda
nie ciągły dźwięk, tylko terkot.
Następnie wymień „antenkę”: zastosuj kawałek
drutu
w izolacji
– jak na
fotogra
fi
i 4
. Nie dotykaj innych punktów układu, tylko ściśnij dwoma palcami
taką izolowaną „antenkę” – brzęczyk też powinien wydać terkot, a prawdopodobnie zaświeci się także
dioda LED. Czułość będzie jednak zależna od różnych czynników.
Takie eksperymenty i zamieszczony w Elportalu
fi
lm nie tylko dziwią, ale na pozór podważają podsta-
wowe zasady elektroniki. Po pierwsze dziwimy się, dlaczego tranzystory zostają otwarte po dotknięciu,
a nawet tylko przy zbliżeniu ręki do „antenki”? Z wcześniej zdobytych informacji zdaje się wynikać, że
przez kondensator nie może płynąć prąd. Teraz wszystko wskazuje, że przez kondensator C1 prąd jednak
płynie i to ten prąd otwiera tranzystor T1.
Pod drugie, powszechnie wiadomo, choćby ze szkolnych zajęć
fi
zyki, że prąd elektryczny zawsze pły-
nie w zamkniętych obwodach, pętlach, jak ilustruje to
rysunek
5
. Tymczasem jak mówić o przepływie
prądu w zamkniętej pętli, gdy jeden palec dotyka lub tylko zbliża się do punktu X? Nie widać tu żadnej
„drogi powrotnej” dla prądu.
Być może sądzisz, że nasza antena i układ reagują na fale radiowe. Nie w tym przypadku – odebrane
fale radiowe dają bardzo maleńkie napięcia, rzędu mikrowoltów, najwyżej pojedynczych miliwoltów.
Może też przypomnisz sobie o napięciach wytwarzanych przez ludzkie ciało, o badaniach EKG i EEG
i o bioprądach. Też nie tędy droga – to też byłyby napięcia rzędu miliwoltów. A przecież my mamy na
wejściu tranzystor T1, a jak wiemy, do jego otwarcia potrzebne jest napięcie U
BE
około 600...700 mV
(0,6...0,7 V). W tym przypadku wystarczy znikomo mały prąd bazy, który popłynie już przy napięciu
rzędu 0,5 V, a może nawet troszkę mniej. W każdym razie do otwarcia tranzystorów T1...T3 potrzebne
jest dodatnie napięcie w punkcie X o wielkości około +0,5 V względem masy i oczywiście „dodatni” prąd
bazy, płynący od punktu X przez kondensator C1 i złącze baza-emiter T1.
+U
ZAS
Y
+
R1
1k
R
X
*
Y1
P
B
C1
T3
T2
10nF
2 x
BC558
X
9V
T1
BC548
D1
1N4148
3
Z
4
R1
R1
obwód
SU]HSá\ZX
SUąGX
obwód
SU]HSá\ZX
SUąGX
+
+
R2
R2
SUąGSá\QLHSU]H]
REZyGPDV\
R3
5
m.technik
m.technik
- www.mt.com.pl
78
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