2001 01 Ośla łączka


25 A2 Ośla łączka
CiÄ…g dalszy z numeru 12/2000
Dwukolorowa dioda LED
Ćwiczenie 6
Przerzutnik bistabilny
Dioda dwukolorowa to
Układ z silnym dodatnim sprzężeniem po prostu dwie zwykłe
zwrotnym pozwala zbudować element pa- diody świecące umie-
miętający, mający dwa stany stabilne. Zbu- szczone w jednej obudo-
duj układ według rysunku 12 (fotografia 8). wie. Zazwyczaj połączo-
Ten sam schemat, narysowany inaczej ne są katodami (wspól-
na rysunku 12b wskazuje na wielkie na katoda) i majÄ… trzy
podobieństwo do rysunku 11 (dodaliśmy końcówki, jak pokazu-
dwa przyciski, usunęliśmy FR, R1, R2). je rysunek i fotogra-
Otrzymaliśmy... znany z podręczników fia obok. Dioda czer-
przerzutnik bistabilny, zwany także wono-zielona pozwala
przerzutnikiem RS (set  ustaw, reset  w prosty sposób uzy-
Fot. 8
F
o
t
.
8
Fot. 8
F
o
t
.
8
skasuj) Naciskaj przyciski S1 i S2 w do- skać trzeci kolor, zbli-
wolnej kolejności z obserwuj diody chwili przewodzi tylko jeden tranzy- żony do pomarańczo-
świecące. stor, drugi jest zatkany. Jestem prze- wego albo kolory po-
Układ zapamiętuje, który przycisk zo- konany, że potrafisz samodzielnie średnie  wystarczy
stał naciśnięty ostatnio. W danej zrozumieć działanie tego układu. zaświecić obie diody.
Uwaga! Diody
dwukolorowe, podob-
nie jak wszystkie zwy-
kłe diody LED wyma-
gają obwodów ogra-
niczajÄ…cych prÄ…d.
Najczęściej używane są
diody czerwono-zielone,
jednak dostępne są też inne
pary: czerwono-żółte i zie-
lono-żółte. Dostępne są też
typy, gdzie obie struktury świe-
Rys. 12
cące połączone są przeciwsob-
nie  wtedy dioda ma dwa wy-
prowadzenia, a kolor świecenia
zależy od biegunowości napię-
Ćwiczenie 7
Praktyczny wyłącznik
cia  patrz fotografia obok.
zmierzchowy
Spotyka się też czasem wyko-
nania zawierajÄ…ce czerwonÄ…
Przerzutnik Schmitta
diodÄ™ migajÄ…cÄ… (ostrzegawczÄ…)
Wróćmy do niedoskonałe- oraz zieloną zwykłą, świecącą
go przełącznika zmierz- światłem ciągłym.
chowego z rysunku 10. Obecnie dostępne są tak-
W ćwiczeniu 5 próbowali- że diody trzykolorowe, za-
śmy poprawić jego działa- wierające struktury świecą-
nie wprowadzajÄ…c dodat- ce w tak zwanych kolorach
nie sprzężenie zwrotne podstawowych: czerwonym, zielonym i nie-
przez rezystor R6. W zasa- bieskim (ang. RGB; Red, Green, Blue).
dzie się udało, jednak Przez odpowiedni dobór jasności poszcze-
układ z rysunku 11 ma gólnych strukturtakiej trzykolorowej diody
pewne niekorzystne cechy. można uzyskać dowolną barwę światła.
Fot. 9
F
o
t
.
9
Fot. 9
F
o
t
.
9
(Roz)Å‚adowanie kondensatora E = C*U2 / 2
Rys. N
W ćwiczeniu 2 przekonaliśmy się, że kondensator
może magazynować energię. Czym większa po- Koniecznie trzeba natomiast zrozumieć zależ-
jemność (i wyższe napięcie), tym więcej groma- ności czasowe w obwodzie RC, które badaliśmy
dzimy energii. Nie będzie Ci na razie niezbędny w ćwiczeniu 2 w układzie według rysunku 6.
wzór na energię gromadzoną w kondensatorze: W obwodach I i II płyną takie same prądy (porów-
Rys. O Rys. P
Elektronika dla Wszystkich
39
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
T
E
C
H
N
I
K
A
L
I
A
Ośla łączka A2 26
Koniecznie zbuduj układ z rysunku 13 pokazuje model zmontowany na uniwer-
 część wyróżniona kolorową ramką to salnej płytce drukowanej. Dodałem tu
Tranzystor mocy (bipolarny)
Na pierwszej klasyczny tranzystorowy przerzutnik element wykonawczy w postaci tranzy-
wyprawie po- Schmitta. Zapewnia on pewne i szybkie stora MOSFET. Dzięki niemu możesz
znaliśmy tranzy- przełączanie. Jego działanie omówione pracować z dużym obciążeniem, na przy-
story. Wykorzy- jest w części TECHNIKALIA. kład w postaci kilku żarówek samocho-
stywaliśmy ma- A po co dodaliśmy kondensator C1 na dowych o łącznej mocy do 50W. Oczy-
łe tranzystory wejściu? Tłumi on ewentualne  śmieci wiście, aby układ działał prawidłowo,
BC548 i BC558  zakłócenia, które z różnych powodów światło żarówki nie może padać wprost
w obudowie pojawiają się na wejściu. Na naszej po- na fotorezystor FR (najlepiej fotorezystor
oznaczanej symbolem TO-92. Nietrudno przedniej wyprawie miałeś do czynienia umieścić w rurce skierowanej w niebo).
zgadnąć, że tranzystory te nie mogły przewo- z takimi  śmieciami  dotykanie pal- Czułość możesz regulować w szero-
dzić zbyt dużych prądów, bo uległyby uszko- cem bazy tranzystora powodowało świe- kim zakresie zmieniając R1 - najpierw
dzeniu. Na fotografii 12 widzisz tranzystory, cenie diody LED, bo ciało ludzkie dzia- niech ma on 100k&! i w razie potrzeby
mogące pracować przy znacznie większych ła jak antena. Teraz dodając kondensator równolegle do niego dołączaj mniejsze.
prądach. Są to tranzystory mocy w obudowie pozbywamy się takich  śmieci , a przy- Uwaga! Przy żarówkach o dużej mo-
oznaczanej TO-220. Fotografia 13 pokazuje najmniej silnie je tłumimy. cy niezbędny będzie zasilacz o wydajno-
także inne tranzystory mocy w obudowach Z podobnych względów w układzie ści prądowej rzędu kilku amperów lub
TO-126 oraz w starych, metalowych TO-3 pojawiły się kondensatory C2 i C3. Nie akumulator samochodowy; tranzystor
i TO-66. Działają dokładnie tak, jak poznane wchodząc w szczegóły możesz je trakto- MOSFET może być podczas pracy gorą-
wcześniej małe tranzystory z serii BC i mają wać jako  pomocnicze baterie , które za- cy (możesz go chłodzić przykręcając ra-
ten sam symbol. Ponieważ przy dużych prą- pobiegają różnym przykrym niespodzian- diator w postaci kawałka blaszki).
dach będą się grzać, są nie tylko większe, ale kom. Choć wiele
mają inną obudowę  wyposażone są w meta- układów mogło-
lową wkładkę. Umożliwia ona przykręcenie by pracować bez
tranzystora do tak zwanego radiatora. Radiator takich kondensa-
to metalowy element, najczęściej aluminiowy, torów, warto je
którego jedynym zadaniem jest skutecznie stosować w każ-
dym układzie.
Układ z ry-
sunku 13 śmiało
można wykorzy-
stywać, ale Ty
zapewne ze-
chcesz zbudo-
Rys. 13
wać układ bar-
dziej przydatny
w praktyce.
Możliwości jest
Fot. 12
F
o
t
.
1
2
Fot. 12
F
o
t
.
1
2
wiele, ale w każ-
dym przypadku
ze względu na
 śmieci należy
też zastosować
pr zer zut ni k
Schmitta. Mo-
żesz wykorzy-
stać schemat
z rysunku 14.
Fot. 13
F
o
t
.
1
3
Fot. 13
F
o
t
.
1
3
Fotografia 9 Rys. 14
naj rysunek 7), ale napięcia Ux i Uy są zupełnie Tak! Obwód, jak na rysunku O jest nazywany według pewnych charakterystycznych krzywych
inne. Przebiegi prądu i napięcia wyglądają jak obwodem całkującym. Inna często spotykana na- (wykładniczych). Jeśli masz wątpliwości, czy tak
na rysunku N. zwa to obwód opózniający. Na razie nie musisz jest, uważnie zaobserwuj w ciemności świecenie
Czy po porównaniu przebiegów napięcia wiedzieć wszystkiego, wystarczy Ci informacja, że diod podczas ćwiczenia 2.
Uwe i UX zgodzisz się z wnioskiem, że obwód jest wykorzystywany do opózniania oraz likwido- Co ciekawe i ważne, w obwodzie RC czas,
R1C1 z rysunku 6 niejako opóznia zmiany wania  śmieci , czyli różnego rodzaju niepożąda- w którym napięcie oraz prąd zmienią się o 63,2%
napięcia? nych sygnałów. (wzrosną od zera do 0,632 wartości końcowej, al-
Natomiast obwód pokazany na rysunku P jest bo spadną od wartości maksymalnej do 0,368 tej
nazywany obwodem różniczkującym. Z porów- wartości) jest zawsze równy
nania przebiegów Uwe i UY wynika, że skraca on
T = R*C
przebieg wejściowy i w tej roli często jest wyko-
rzystywany. Oba obwody są też filtrami, ale to Jest to tak zwana stała czasowa obwodu RC.
zupełnie inna historia. Ilustruje to rysunek R. Nie będę Ci tłumaczył,
Zwróć uwagę, że napięcia i prąd w omawia- skąd wzięło się te 0,632 i 0,368, bo to wyższa
nych obwodach nie zmieniają się liniowo, tylko szkoła jazdy.
Rys. R
Elektronika dla Wszystkich
40
TECHNIKALIA
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
27 A2 Ośla łączka
odprowadzić ciepło do otoczenia i tym sa-
Ćwiczenie 8
Proste generatory
mym nie dopuścić do przegrzania i uszko-
dzenia elementu. Sam tranzystor może być
w czasie pracy bardzo gorący  może mieć
Poznany właśnie przerzutnik
Rys. 15
nawet +1500C, ale wzrost temperatury powy-
Schmitta pozwala też zbudować
żej +2000C doprowadzi do jego szybkiego
prosty generator. Zbudujmy go
uszkodzenia.
według rysunku 15, dodając do-
Oprócz  zwykłych tranzystorów mocy po-
datkowy tranzystor T3. Częstotli-
pularne są też  darlingtony mocy.
wość drgań zależy głównie od
wartości elementów R1 i C1.
Tranzystor polowy MOSFET
Zwróć uwagę, że wartości elemen-
Obok  zwy-
tów są inne niż na poprzednich
kłych , czyli bi-
schematach, a w przerzutniku za-
polarnych tranzy-
stosowano o jeden rezystor mniej.
storów popularne
Wypróbuj działanie z elementami
są też tak zwane
o różnych wartościach R1 w za-
tranzystory polo-
kresie 10k&!...220k&! oraz C1
we. Istnieje sześć
w zakresie 10nF...100µF.
głównych rodza-
Często w podręcznikach spotyka się in-
jów tranzystorów
ny układ generatora. Możesz zmontować
polowych. Dzia-
układ według rysunku 16 i sprawdzić jego
Å‚anie tranzy-
działanie z różnymi wartościami rezysto-
storów polo-
rów i kondensatorów. Jest to tak zwany
wych (nazy-
przerzutnik astabilny - zauważ podobień-
wanych też
stwo z rysunkiem 12. Pojemność C1 nie
unipolarny-
musi być równa pojemności C2. Tak samo
mi) jest zbli-
pary rezystorów R1, R2 oraz R3, R4 nie
żone do dzia-
muszą być jednakowe, byle rezystory w ob-
Rys. 16
Å‚ania tranzy-
wodach baz miały rezystancję kilkunasto-...
kilkudziesięciokrotnie większą niż rezystory w obwodach
kolektorów. Ja osobiście nie lubię takiego dwutranzystoro-
wego przerzutnika astabilnego i rzadko go stosujÄ™.
Ćwiczenie 9
Migacz dużej mocy
z czujnikiem światła
Mając już sporo wiedzy o układach, mo-
storów zwykłych, czyli bipolarnych. Jednak
żesz zbudować migacz
poszczególne elektrody mają odmienne na-
dużej mocy. Można dodać
zwy: bramka (G  gate) zamiast bazy, zródło
tranzystor MOSFET N do
(S  source) zamiast emitera i dren (D  dra-
układu z rysunku 16, do-
in) w miejsce kolektora. Zdecydowanie naj-
Å‚Ä…czajÄ…c bramkÄ™ do kolek-
popularniejsze sÄ… obecnie tranzystory okre-
tora T2 (albo T1  nie ma
ślane jako MOSFET N (działają podobnie do
różnicy). Można też dołą-
zwykłych NPN), a nieco mniej popularne są
czyć MOSFET-a do
tranzystory MOSFET P (podobne do PNP).
punktu A układu według
MOSFET to skrót Metal Oxide Semicon-
rysunku 15, podobnie,
ductor Field Effect Transistor.
jak pokazuje rysunek 14.
W zwykłym (bipolarnym) tranzystorze
Rysunek 17 i fotografia
pojawienie siÄ™ prÄ…du bazy otwiera tranzy-
10 pokazujÄ… automatyczny Rys. 17
stor, czyli powoduje pojawienie siÄ™ prÄ…du
PrzykÅ‚adowo dla pojemnoÅ›ci 4700µF i rezy- Dodatnie sprzężenie zwrotne
łanie układów przełączających, pamiętających
stancji 1k stała czasowa wyniesie i generatorów.
W ćwiczeniu 5 skierowaliśmy sygnał z wyjścia
Sprzężenie zwrotne może być ujemne. Wtedy nie-
wzmacniacza na jego wejście i pomogliśmy
T = 4700µF*1k&!=4,7s
jako osłabia działanie sygnału wejściowego, inaczej
w przełączaniu.
Co ciekawe, dla C=470µF i R=10k&! staÅ‚a cza- ObserwowaliÅ›my tak zwane dodatnie sprzęże- mówiÄ…c przeciwstawia siÄ™ dziaÅ‚aniu sygnaÅ‚u wejÅ›cio-
sowa też wyniesie 4,7s. Podobnie dla
nie zwrotne. Sprzężenie zwrotne to po prostu po- wego. Ujemne sprzężenie zwrotne wykorzystuje się
C=10µF i R=470k&! oraz C=100nF i R=47M&!. powszechnie na przykÅ‚ad we wzmacniaczach audio,
danie (części) sygnału wyjściowego na wejście
Oczywiście prąd będzie coraz mniejszy, jednak
wzmacniacza. Sprzężenie jest dodatnie, bo najpro- gdzie poprawia i stabilizuje parametry - na razie nie
czas, w którym prąd lub napięcie zmienią swą war- ściej biorąc, wspomaga działanie sygnału wejścio- będziemy się zajmować tymi szczegółami.
tość o 63,2% będzie zawsze taki sam. Ciąg dalszy w następnym numerze EdW
wego. Dodatnie sprzężenie zwrotne polepsza dzia-
Elektronika dla Wszystkich
85
E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z E L E ME N T a r z
TECHNI KALI A
Ośla łączka A2 28
kolektora. W MOSFET-ach prąd dren-zródło migacz, włączający Fot. 10
F
o
t
.
1
0
Fot. 10
F
o
t
.
1
0
pojawia się, gdy między bramkę a zródło zo- się tylko w nocy. Próg
stanie podane napięcie. Zapamiętaj, że w ty- włączania (jasność
powych warunkach pracy w obwodzie bram- oświetlenia) ustawisz
ki MOSFET-a nie płynie żaden prąd. Stero- dobierając R1, nato-
G
wanie odbywa się na drodze napięciowej. miast częstotliwość
D
Rysunek z poprzedniej strony ilustruje błysków zależy od S
działanie MOSFET-a N. Przy napięciach wartości R2 i C1.
bramki ujemnych, przy napięciu U rów-
GS
nym zeru (oraz przy małych napięciach do-
datnich), tranzystor jest zatkany i w obwo-
Ćwiczenie 10
Elektroniczna tęcza
dzie dren-zródło nie płynie prąd. Przy pew-
nym dodatnim napięciu bramka-zródło (tak Jeśli do generatora z przerzutnikiem
Rys. 18
zwane napięcie progowe oznaczane U ) Schmitta z rysunku 15 dodasz prosty mo-
GSth
tranzystor zaczyna się otwierać. To napięcie nitor napięcia (tranzystor, opornik i diodę
otwierania (progowe) nie jest ściśle ustalo- LED) według rysunku 18 (fotografia
ne, dla typowych MOSFET-ów mocy wyno- 11) przekonasz się, jak zmienia się napię-
si 3...4V. W tym zakresie napięć U małe cie na kondensatorze. Napięcie to,
GS
zmiany napięcia bramki powodują duże a w konsekwencji jasność diody płynnie
zmiany prądu drenu. Gdy napięcie bramki zwiększa się i zmniejsza.
jest jeszcze większe, tranzystor zostaje cał- Jeśli zbudujesz dwa generatory, ta-
kowicie otwarty  dalszy wzrost napięcia już kie generatory z monitorami napięcia,
nic nie zmienia. W tym stanie całkowitego i dołączysz do nich dwukolorową dio-
otwarcia rezystancja MOSFET-a jest naj- dÄ™ LED, otrzymasz atrakcyjnÄ… elektro-
mniejsza (oznaczana R ).
DSon
Fot. 11
F
o
t
.
1
1
Fot. 11
F
o
t
.
1
1
Przekonałeś się, że działanie MOSFET-
ów jest podobne do działania zwykłych, niczna tęczę  kolor świecenia
czyli bipolarnych tranzystorów. Zwróć uwa- diody będzie się płynnie zmie-
gę, że najważniejszą różnicą jest sposób ste- niał, przyjmując odcienie czer-
rowania - MOSFET-y są sterowane napię- wonego, żółtego i zielonego.
ciem. W tranzystorze bipolarnym (zwy- W ciemności efekt świetlny jest
kłym) nie można zwiększyć napięcia U znakomity! Wszystkie kolory tę-
BE
czy otrzymałbyś, stosując trzy
takie układy i diodę trzykoloro-
wÄ… (R, G, B).
Piotr Górecki
Ciąg dalszy w następnym numerze EdW
G Informacje dotyczące zestawu EdW-A02 do  Oślej łączki znajdują się na stronie 120.
D
S
powyżej 0,8V, bo związane to byłoby rezystancja w stanie otwarcia (R ) oraz
DSon
z przepływem ogromnego prądu bazy, przy napięcie progowe (U ).
GSth
którym tranzystor uległby uszkodzeniu. Ina- Nawet jeśli wszystkiego nie rozumiesz,
czej jest z MOSFET-ami. Tu prąd bramki nie bój się MOSFET-ów! Są to bardzo poży-
nie płynie, a w zakresie napięć bramka- teczne elementy  polubisz je, gdy je poznasz
zródło ą15V nie trzeba się obawiać uszko- w praktyce.
dzenia tranzystora. Tranzystory MOSFET pracujÄ… zazwy-
Najważniejszymi parametrami MO- czaj w roli wyłączników sterowanych na-
SFET-a są: maksymalne napięcie drenu pięciem, jak pokazuje rysunek poniżej.
(U ), maksymalny prąd drenu (I ), Zdecydowanie najczęściej używane są MO-
DSmax Dmax
SFET-y N dużej mocy, w tak zwanych obu-
dowach TO-220. Niektóre, na przykład
BUZ10, BUZ11, IRF540 mogą pracować
przy prądach ponad 20A i napięciach drenu
do 50V. Inne mogą pracować przy napię-
ciach nawet 500V czy 600V. Górna fotogra-
fia pokazuje kilka najpopularniejszych
MOSFET-ów dużej mocy w obudowach
TO-220. Dolna fotografia pokazuje MO-
SFET-y w małych obudowach oznaczanych
TO-92.
Ciąg dalszy w następnym numerze EdW
Elektronika dla Wszystkich
86
ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz ELEMENTarz
G
D
S
S
D
G
S
D
G
G
D
S
DGS
D
G
S
DGS
D
G
S


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
2001 04 Ośla łączka
2001 12 Ośla łączka
2001 03 Ośla łączka
Biuletyn IPN 2001 01
2001 01 Know How Commandline Control of Babelfish Translation Service
Ośla łączka Wyprawa szusta A6 część 1
2001 01 Network Security Snort and Nmap
2001 01 Hardware Test Netwinder Officeserver
2000 12 Ośla łączka

więcej podobnych podstron