Elektronika dla początkujących, czyli wyprawy na oślą łączkę - EdW.pdf - Artykuły, poradniki - f_e_a_r_

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

Ośla łączka

Wyprawa pierwsza − A1

Tajemnicza latarka, Siłomierz,

Wykrywacz kłamstw, Systemy alarmowe

przewód

izolowany

bateria

zwykła

przycisk

(microswitch)

kontaktron

(rurka)

złączka baterii

− tzw. kijanka

srebrzanka

dioda świecąca

migająca

rezystory

różne

diody świecące (LED)

dowolny kolor

zasilacz

wtyczkowy 9 ... 12V

brzęczyk piezo

z generatorem

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.

Elektronika dla Wszystkich

Ośla łączka

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

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 .

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:

±5%, czyli 2,28...2,52k

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

Ośla łączka

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!

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 .

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

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.

(czerwony, czerwo−

ny, brązowy), 1k

(brą−

zowy, czarny, czerwony),

Rys. C

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−

zowy, czarny, zielony), 10M

(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

, dwa

dobre, alkaliczne „paluszki” R6 (po−

, 2,2

, 4,7

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

Elektronika dla Wszystkich

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

2,2 k

2,4 k

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

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.

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

Elektronika dla początkujących, czyli wyprawy na oślą łączkę - EdW.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: