[ Pobierz całość w formacie PDF ]
53
A3
Ośla łączka
Informacje dotyczące zestawu EdW−03 do „Oślej łączki“ znajdują się na stronach 88 i 120.
Ćwiczenie 10
Przetwornica impulsowa
Zestaw teraz układ według
rysunku
20
. Zwróć uwagę, że kondensator Co
musi mieć napięcie pracy minimum
50V. Kluczowym elementem jest tu
cewka L (o indukcyjności 100mH lub
więcej). W zestawie do tej wyprawy
znajdziesz odpowiednią cewkę, ale
śmiało możesz też wykorzystać cewkę
przekaźnika RM81 (RM83). Prowizo−
ryczny model bez przełącznika poka−
zany jest na
fotografii 8
.
Sprawdź za pomocą kontrolki
z diodą LED Dk i rezystorem Rk
(10k
Rys. 20
Fot.
.
.
8
), które napięcie jest wyższe:
napięcie zasilania (Uzas) czy napięcie
wyjściowe (na Co i Ro). Jeśli masz
miernik, zmierz napięcie na kondensa−
torze Co i rezystorze obciążenia Ro –
na pewno jest znacznie większe od na−
pięcia zasilającego.
Czy wiesz, że...
omomierzem nie powinno się mierzyć rezy−
storów włączonych w układ. Ponieważ prąd
może popłynąć różnymi drogami, omijają−
cymi mierzony rezystor, odczytana war−
tość będzie zazwyczaj mniejsza
od rezystancji sprawdzanego
rezystora.
W układzie modelowym, pokazanym na
fotografii, przy zasilaniu napięciem
12,0V z cewką 100mH napięcie
wyjściowe na rezystorze obciążenia
Ro (10k
Nie zastanawiaj się, dlaczego napię−
cie wyjściowe zależy od cewki – to wy−
ższa szkoła jazdy.
Ciesz się jednak, bo oto wykonali−
śmy najprawdziwszą przetwornicę im−
pulsową.
Wśród elektroników panuje przekona−
nie, że przetwornice impulsowe to taje−
mnicze urządzenia, których działanie
jest bardzo trudne do zrozumienia. O ile
zaprojektowanie dobrej przetwornicy
rzeczywiście wymaga dużej wiedzy,
o tyle podstawowe zasady działania
i układy przetwornic są bardzo proste.
) wynosiło 26,4V, natomiast
z przekaźnikiem w roli cewki – 20,2V.
Z cewką o indukcyjności 10mH napięcie
na Ro wynosiło aż 40,1V. Kontrolka Dk
i rezystor Rk nie były podłączone.
Ω
Uwaga!
Wartości elementów zrysunku 20 odpo−
wiadają elementom dostępnym wzesta−
wie do tej wyprawy A03. Z cewką
o znacznie mniejszej indukcyjności
(poniżej 1mH) układ nie będzie działał
prawidłowo.
Ćwiczenie 11
Regulator temperatury
Mając termistor i parę innych popular−
nych elementów moglibyśmy zbudować
kontroler temperatury. Podczas ćwicze−
nia 1 przekonaliśmy się, że przy wzro−
ście temperatury rezystancja termistora
maleje. Teraz dodajemy drugą gałąź
z dwoma rezystorami według
rysunku
21
. Elementy R1, Tm, R2, R3 tworzą tak
zwany układ mostkowy. Tranzystory T1,
T2 sprawdzają różnicę napięć między
punktami A, B, czyli na przekątnej mo−
stka. Gdy przy wzroście temperatury
napięcie w punkcie A maleje i staje się
mniejsze od napięcia w punkcie B,
otwiera się tranzystor T1, a przez re−
zystor R5 i złącze baza−emiter tranzy−
stora T3 zaczyna płynąć prąd. Włącza
się dioda LED i brzęczyk.
Taki prymitywny kontroler tempe−
ratury nie jest konstrukcją godną
polecenia, bo ma liczne wady. Przede
wszystkim brak tu regulacji tempera−
tury zadziałania oraz histerezy. Zbu−
duj znacznie lepszy układ według
Rys. 21
Elektronika dla Wszystkich
37
Ω
Ośla łączka
A3 54
rysunku 22
.
Fotografia 9
pokazuje
model wykonany przez mego 14−let−
niego syna.
Kondensator C1 filtruje „śmieci”, ja−
kie mogłoby się zaindukować w przewo−
dach prowadzących do czujnika tempe−
ratury. Rezystor R6 (10M
Fot
.
.
.
9
) wprowadza
niewielką histerezę, niezbędną do wyeli−
minowania zakłóceń i drgań podczas
przełączania. Obwód R7C2 (1M
Ω
1µF)
gwarantuje, że nawet w skrajnym przy−
padku przekaźnik nie będzie zmieniał
stanu częściej niż co sekundę.
Przy niskich temperaturach przeka−
źnik działa i świeci kontrolka D1. Gdy
temperatura wzrasta powyżej wartości
ustawionej za pomocą potencjometru P,
przekaźnik puszcza i kontrolka gaśnie.
Po zbudowaniu i starannym sprawdze−
niu poprawności montażu skontroluj
działanie regulatora. Przy pokręcaniu
gałką potencjometru przekaźnik i dioda
powinny zmieniać stan. Ustaw potencjo−
metr niemal na progu przełączania, by
kontrolka świeciła. Gdy lekko ogrzejesz
termistor (wystarczy chuchnąć), przeka−
źnik puści i lampka zgaśnie. Gdy termi−
stor ostygnie, lampka i przekaźnik się
włączą.
Jeśli nie wiesz, dlaczego potrzebna
jest histereza, usuń elementy R6, R7,
C2, dołącz termistor za pomocą dwóch
półtorametrowych przewodów i sprawdź
co będzie wyprawiał przekaźnik w oko−
licach progu przełączania.
Układ z rysunku 22 można byłoby wy−
korzystywać w praktyce (w układzie war−
to wtedy zmniejszyć wartość R6, czyli
Ω
Rys. 22
zwiększyć histerezę, by przekaźnik rza−
dziej przełączał, oraz dobrać R2, R3 by
ograniczyć zakres regulowanych tempe−
ratur do potrzebnego zakresu). Na trzech
tranzystorach zbudowaliśmy najpraw−
dziwszy regulator temperatury, którego
przekaźnik może sterować pracą grzałki,
pieca elektrycznego czy termowentylato−
ra. Ty w żadnym wypadku nie podłączaj
do swego regulatora takich urządzeń, bo
byłoby to co najmniej ryzykowne ze
względu na groźne napięcie sieci.
Ćwiczenie 12
Laserowa bariera optyczna
dalekiego zasięgu
Jeśli masz wskaźnik laserowy, możesz
zbudować kolejne dwa interesujące
układy.
Rysunek 23
pokazuje schemat
odbiornika do bariery optycznej dale−
kiego zasięgu, a
fotografia 10
– model
(w którym zamiast rezystorów
47k
śmiało ustawić na maksimum rezystan−
cji). Oczywiście można go zastąpić do−
branym rezystorem. Po oświetleniu fo−
todiody światłem lasera napięcie
w punkcie A musi być większe niż
0,7V by otworzyć tranzystory T1, T2,
Fot.
.
.
10
i starą kra−
jową diodę CQYP30). Jeśli oświetlisz
fotodiodę FD światłem lasera, świecić
się będzie kontrolka LED D1. Przerwa−
nie wiązki światła choć na chwilę spo−
woduje nie tylko zgaśniecie kontrolki,
ale też włączenie brzęczyka alarmowe−
go na czas zaniku światła dodatkowo
przedłużony, dzięki obecności konden−
satora C1. Potencjometr P umożliwi re−
gulację czułości (w praktyce można go
Ω
zastosowałem 100k
Ω
38
Elektronika dla Wszystkich
55
A3
Ośla łączka
natomiast w spoczynku musi być
mniejsze od 0,6V, by tranzystory te by−
ły zatkane i by dioda LED nie świeciła.
Histereza wprowadzona przez R5, R6
zwiększa odporność na zakłócenia
i przyspiesza zmiany napięć.
Czy wiesz, że...
dioda laserowa jest jednym z najbardziej
delikatnych elementów elektronicznych i
bardzo łatwo ulega uszkodzeniu podczas mon−
tażu. Nie dotyczy to gotowych wskaźników
laserowych, gdzie dioda współpracuje
z układem sterującym, który
ją chroni.
Rys. 23
Zasięg takiej bariery zależy od oświetle−
nia zewnętrznego (w praktycznym ukła−
dzie należałoby umieścić fotodiodę
w dziesięciocentymetrowej rurce, po−
malowanej wewnątrz na czarno) i wy−
nosi co najmniej kilkadziesiąt metrów.
Przy testach modelu trudne było wcelo−
wanie światłem lasera w fotodiodę już
z odległości 10m.
Zamiast fotodiody możesz użyć fototran−
zystora lub fotorezystora. Są to elementy
bardziej czułe na światło więc musisz zdecy−
dowanie zmniejszyć wartość potencjome−
tru lub zastąpić go dobranym rezystorem.
Ćwiczenie 13
Laserowe zdalne sterowanie
Jeśli do przerzutnika bistabilnego, znane−
go z poprzedniej wyprawy, dodasz dwa
fotoelementy i obwód wykonawczy we−
dług
rysunku 24
, uzyskasz prosty system
zdalnego sterowania. Oświetlenie przez
chwilę światłem lasera jednego fotoele−
mentu włączy przekaźnik, oświetlenie
drugiego – wyłączy. Aby układ działał
prawidłowo, oddal fotoelementy na odle−
głość co najmniej 15cm. Jeśli oddalisz je
jeszcze bardziej, możliwe będzie użycie
do sterowania latarki dającej wąski snop
światła zamiast wskaźnika laserowego.
Według schematu fotoelementami są
fotodiody. Zamiast nich śmiało można
wykorzystać fototranzystory lub fotore−
zystory. Na schemacie nie podaję warto−
ści R1, R2. W zależności od rodzaju
i czułości fotoelementu oraz warunków
pracy układu (oświetlenia zewnętrzne−
go), trzeba będzie zastosować R1, R2
o odpowiedniej wartości. Wartość tę do−
bierzesz samodzielnie w zakresie
100
pięcie na R1, R2 nie może być większe
niż 0,9V (zalecany zakres: 0,5...0,9V).
Wtedy po oświetleniu danego fotoele−
mentu napięcie na rezystorze wzrośnie,
przez diodę popłynie prąd i zostanie
otwarty współpracujący tranzystor. Kto
nie ma woltomierza, może dobrać R1,
R2, usuwając na chwilę rezystory R5,
R6. W spoczynku żadna z dodanych
diod D2, D3 nie powinna świecić. Dio−
dy te powinny się zaświecać po oświe−
tleniu danego fotoelementu.
Rys. 24
(umieszczenie na sche−
macie gwiazdki zamiast wartości ele−
mentu wskazuje, że wartość tę należy
dobrać samodzielnie w trakcie urucho−
miania modelu). Prowizoryczny model
z jedną diodą LED pokazany na
foto−
grafii 11
pracował poprawnie ze starymi
krajowymi fotodiodami BPYP30 i z re−
zystorami R1, R2 o wartości 10k
...100k
Ω
Fot
.
.
.
11
. Z fo−
torezystorami i fototranzystorami war−
tość R1, R2 powinna być mniejsza.
Zasada doboru jest R1, R2 jest nie−
zmiernie prosta: w spoczynku, gdy na
fotoelementy pada tylko światło tła, na−
Ω
Elektronika dla Wszystkich
39
Ω
Ośla łączka
A3 56
Ćwiczenie 14
Bateria słoneczna
Jak Ci nadmieniłem na poprzedniej wy−
prawie, fotodioda może pracować przy
włączeniu „odwrotnym”, gdzie światło
zwiększa jej prąd wsteczny. Tak pracują
fotodiody w ćwiczeniach 12 i 13. Foto−
dioda może też pracować w tak zwanym
trybie fotowoltaicznym i wtedy staje się
ogniwem słonecznym. Wykonaj niewiel−
ką baterię słoneczną − zestaw układ we−
dług
rysunku 25a
i
fotografii 12
(w ze−
stawie A3 do tej wyprawy znajdziesz
trzy fotodiody BP34).
Zbliżaj swą baterię słoneczną do jakiejś
lampy. Przy jakim oświetleniu odezwie
się brzęczyk? Wymagane oświetlenie
nie jest duże, jednak nie ma się z czego
cieszyć − przecież brzęczyk do zadziała−
nia potrzebuje wyjątkowo mało prądu.
Zamiast brzęczyka włącz
czerwoną
diodę LED według
rysunku 25b
(dla
diody zielonej lub żółtej potrzebne były−
by cztery fotodiody). Czy dostrzegasz
świecenie diody LED?
Zbliż swą baterię słoneczną jak naj−
bardziej do żarówki. Czy teraz dostrze−
gasz świecenie LED−a?
Ja uzyskałem wyraźne świecenie
zwykłego, czerwonego LED−a gdy foto−
ogniwa były oddalone o centymetr od
100−watowej żarówki halogenowej.
Przy sporo słabszym natężeniu oświetle−
nia dało się zauważyć świecenie superja−
snej diody LED z przezroczystą soczew−
Fot. 12
ką, a także czerwonej struktury z diody
dwukolorowej.
Jeśli chcesz, możesz zmierzyć napię−
cia i prądy swojego ogniwa słonecznego
przy różnym obciążeniu.
Teraz już wiesz, dlaczego przydatne
w praktyce baterie słoneczne muszą
mieć dużą powierzchnię. Wielkie baterie
są oczywiście drogie i właśnie koszty są
główną barierą, ograniczającą popular−
ność tego ekologicznego źródła energii.
Piotr Górecki
Rys. 25
Informacje dotyczące zestawu
EdW−03 do „Oślej łączki“ znajdują się
na stronach 88 i 120.
Biblioteczka Praktyka
Diody
Fotografia pokazuje najpopularniejsze
diody, zwykłe oraz Schottky’ego, uży−
wane przez współczesnego hobbystę
(1N4148, 1N4007, 1N5404, BAT84,
1N5818, 1N5822). Większość diod ma
na obudowie pasek, który wskazuje
katodę.
W razie wątpliwości biegunowość
diody można bardzo łatwo określić za
pomocą omomierza, porównując ją
z jakąkolwiek znaną diodą (np.
1N4001) albo za pomocą rezystora
i diody świecącej według rysunku 9
z ćwiczenia 3 z EdW 3/2001 str. 86.
Tabela zawiera podstawowe para−
metry częściej spotykanych diod. Po−
szczególni producenci podają parame−
try dla nieco innych warunków pracy,
jednak hobbysta może nie zawracać
sobie tym głowy. Dla niego najważ−
niejsze są:
U
R
– dopuszczalne napięcie wsteczne
I
F
– maksymalny prąd przewodzenia.
Pozostałe parametry są mniej przydatne
amatorowi, choć warto wiedzieć, czego
dotyczą.
T
j
– maksymalna temperatura złącza,
U
F
– napięcie przewodzenia
t
rr
– czas odzyskiwania zdolności zawo−
rowej – parametr ten wskazuje, czy dio−
da może być stosowana w układach,
gdzie występują szybkie zmiany napięć.
I
R
– maksymalny prąd wsteczny (przy
napięciu wstecznym U
R
i w temperatu−
rze T).
Warto zwrócić uwagę, że niektóre
z podanych wartości są niespodziewa−
nie duże. Na przykład napięcie przewo−
dzenia U
F
wielu diod jest znacznie
większe niż 1V. Trzeba jednak pamię−
tać, że jest to gwarantowane przez pro−
ducenta maksymalne napięcie przewo−
dzenia przy maksymalnym prądzie
przewodzenia I
F
. W rzeczywistości na−
pięcie przewodzenia będzie mniejsze,
zwłaszcza przy prądach mniejszych od
dopuszczalnego. Dla diod zwykłych
wyniesie około 0,7...0,8V, dla diod
Schottky’ego około 0,35...0,5V.
40
Elektronika dla Wszystkich
57
A3
Ośla łączka
A i więcej. To również jest wartość gwa−
rantowana – w temperaturze pokojowej i napięciu wstecz−
nym niższym od maksymalnego prąd wsteczny będzie wie−
lokrotnie mniejszy. Prąd wsteczny rośnie jednak z tempera−
turą. Warto to sprawdzić na przykład według rysunku 10
z ćwiczenia 3 dla najpopularniejszych diod (1N4148,
1N4007, 1N5404, BAT84, 1N5818, 1N5822), włączając
w szereg mikroamperomierz i zapisać wyniki.
µ
Typ U
R
I
F
Tj U
F
t
rr
I
R
U
R
T
V A °C V ns
µ
A
V °C
1N5817
20
1 125 <0,45
1m max 25
1N5818
30
1 125 <0,55
1m max 25
1N5819
40
1 125 <0,6
1m max 25
1N5820
20
3 125 <0,475
2m max 25
1N5821
30
3 125 <0,5
2m max 25
Typ U
R
I
F
Tj U
F
t
rr
I
R
U
R
T
1N5822
40
3 125 <0,525
2m max 25
V A °C V ns
µ
A
V °C
1N6263
60
0,015
200
<1
0,2 50 25
1N4001
50
1 175 <1,1
10 max 25
1N914
75
0,075
175
<1
<4 25nA 20 25
1N4002
100
1 175 <1,1
10 max 25
BA157
400
0,4 150 <1,5 <300 5 max 25
1N4003
200
1 175 <1,1
10 max 25
BA158
600
0,4 150 <1,5 <300 5 max 25
1N4004
400
1 175 <1,1
10 max 25
BA159
1000
0,4 150 <1,5 <300 5 max 25
1N4005
600
1 175 <1,1
10 max 25
BA482
35
0,1 150 <1,2
0,1 20 25
1N4006
800
1 175 <1,1
10 max 25
BAS11
300
0,35 150 <1,1
0,1 300 25
1N4007
1000
1 175 <1,1
10 max 25
BAT42
30
0,2 125 <0,4
<5 0,5 25 25
1N4148
75
0,075
200
<1
<8 25nA 20 25
BAT43
30
0,2 125 <0,33 <5 0,5 25 25
1N4446...9
75
0,15
200
<1
<4 25nA 20 25
BAT81
40
0,03 200 <0,41 <1 0,2 30 25
1N4933
50
1 150 <1,1 <200 2 max 25
BAT81
40
0,03 200 <0,41 <1 0,2 30 25
1N4934
100
1 150 <1,1 <200 2 max 25
BAT82
50
0,03 200 <0,41 <1 0,2 30 25
1N4935
200
1 150 <1,1 <200 2 max 25
BAT83
60
0,03 200 <0,41 <1 0,2 30 25
1N4936
400
1 150 <1,1 <200 2 max 25
BAT85
30
0,2 125 <0,4
<5
2
25 25
1N4937
600
1 150 <1,1 <200 2 max 25
BAT86
50
0,2 125 <0,45 <4
5
40 25
1N5059
200
2 175 <1,15
1 max 25
BAV10
60
0,3 200 <0,75 <6 0,1 60 25
1N5060
400
2 175 <1,15
1 max 25
BAV17
25
0,25
175
<1
<50 0,1 max 25
1N5062
800
2 175 <1,15
1 max 25
BAV19
100
0,25
175
<1
<50 0,1 max 25
1N5400
50
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BAV20
150
0,25
175
<1
<50 0,1 max 25
1N5401
100
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BAV21
200
0,25
175
<1
<50 0,1 max 25
1N5402
200
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BAX12
90
0,4 200 <0,75 <60 0,1 90 25
1N5403
300
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BAX14
20
0,5 200 0,54−0,6 <50 0,1 20 25
1N5404
400
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BY 126
450
1 150 <1,5
10 450 25
1N5405
500
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BY127
800
1 150 <1,5
10 1250 25
1N5406
600
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BY206
300
0,4 150 <1,5 <1m 2 max 25
1N5407
800
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BY229−600
600
7 150 <1,85 <450 400 max 125
1N5408
1000
3 170 <1,2 5000 5 max 25
BY249/600
600
6,5 150 <1,6
400 max 125
1N5624
200
3
175
<1
3m
1 max 25
BY329− 1000
800
7 150 <1,85 <150 1m max 125
1N5625
400
3
175
<1
3m
1 max 25
1N5626
600
3
175
<1
3m
1 max 25
1N5627
800
3 175
<1
3m
1 max 25
Elektronika dla Wszystkich
85
Podobnie zaskakująco duża jest wartość prądu wsteczne−
go I
R
sięgająca 100
[ Pobierz całość w formacie PDF ]