Használati útmutató kézikönyv 1. kötet

Használati útmutató kézikönyv 1. kötet a 4000 - 7000 kísérletezõ rendszerhez Több mint 150 kapcsolással és kísérlettel bevezetés az elektronikába a BUSCH 4000 7000 kísérletezõ rendszerrel

Kiegészítésül szükség van még egy 9 V-os elemre (IEC 6 F 22), vagy a BUSCH 2059 hálózati tápegységre.

•

Az elektronika világa.

Az elektronika megváltoztatja világképünket. Egyetlen generáción belül a mûszaki tudás megsokszorozódott. Elektronika nélkül már semmi se megy a háztartásban, az autóban, a munkahelyen, mindenütt. A hordozható walkman (sétálómagnó), a CD-lejátszó vagy a digitális színes televíziókészülék magától értetõdõ mindennapos dologgá vált. Az elektronikus vezérlésû háztartási készülékek kevesebb áramot fogyasztanak, és környezetbarátibb módon mûködnek, mint a régi mechanikai vezérlésû készülékek. Az autóban az elektronika állandó hõmérsékletrõl gondoskodik, szabályozza az üzemanyagfogyasztást, és jelzi, ha a gépkocsi valamelyik része nem mûködik kifogástalanul. Az óriási tárolókapacitással rendelkezõ számítógépek és a nagyfelbontású grafikus színes képernyõk mindenki számára elérhetõk. Az elektronika forradalma a csúcspontján van. "Véleményt formálni" és "ismerni a dolgok folyását" a jövõben fontosabb lesz, mint bármikor. A BUSCH kísérletezõ rendszerek segítenek Önnek abban, hogy megértse és alkalmazza az elektronika titkait.

Ez az útmutató könyv játszva és érdekfeszítõen közvetíti az elektronikai alkatrészek funkcióit és lehetõségeit sok kísérleti kapcsolásban. Mielõtt még saját kísérleteket végezne, pontosan követnie kell az útmutató utasításait, nehogy tönkretegye a szakszerûtlen alkalmazás által az érzékeny alkatrészeket. A BUSCH kísérletezõ rendszerek ugyanazokat az aktuális alkatrészeket alkalmazzák, mint amelyeket a szórakoztató- és az ipari elektronika használ. A könnyû és gyors kezelhetõség érdekében az elektronikai alkatrészek dugaszolható "építõkockákra" vannak felszerelve. Az alkatrészek megnevezésével és kapcsolási rajzokkal a termék kísérletezésre kész és mûködésre ellenõrzött. Az egyszerû és biztos érintkezésû vezetékcsipeszelési technikának köszönhetõen a kapcsolások percek alatt elkészíthetõk. Csak arra kell vigyázni, hogy a hasonló kinézetû alkatrészeket ne keverje össze, és az összes vezetékkötés helyesen csatlakozzon. Ha egy kísérlet nem mûködne helyesen, olvassa el a "Hibakeresés" fejezetet az útmutató végén. Csak 9 V-os elemmel (E-Block, 6LR61), vagy az EN 69 742 szabványnak megfelelõ, 9 V kimenõfeszültségû modelltrafóval állítsa üzembe. Õrizze meg ezt az útmutatót.

Kezdünk!

A kísérletek megkezdése elõtt feltétlenül olvassa el.

Az elektronikai alkatrészek mûködésének a megismeréséhez ajánlatos a kísérleteket az útmutató könyvben leírt sorrendben végezni. Ha azonban elõször több kísérletet szeretne elvégezni, és kevesebbet akar olvasni, az Ön számára érdekes kapcsolásokat a mûködés ismerete nélkül is felépítheti, ha a szerelési rajzokat pontosan megfigyeli.

Csak az elõrt 9 V-os elemmel (nemzetközi jelölése: IEC 6 F22) vagy a BUSCH 2059 hálózati tápegységgel kísérletetezzen. Semmi esetre se hozzon létre kapcsolatot a hálózati dugaszaljjal. Ez életveszélyes lenne.

Az összes elektronikai alkatrésznek megvan a saját tárolóhelye a csomagolókartonon. Ha az építõkockákat a kísérletek után rendezetten visszarakja, akkor a további kísérleteknél gyorsan meg tudja találni õket. A kapcsolási hibák elkerülése érdekében a jelölések közötti különbségeket pontosan figyelje meg. Példa: egy 100 Ω értékû ellenállás kissé más mint egy 100 kΩ jelölésû ellenállás.

Némelyik alkatrész, pl. a tranzisztorok, diódák, elkók stb. a kapcsolás helytelen felépítése esetén tönkremehetnek. Emiatt az érzékeny alkatrészek piros építõkockára vannak felszerelve. Piros építõkockákkal végzett kísérletek esetén pontosan ellenõriznie kell a felépített kapcsolást még az elem csatlakoztatása elõtt. Különösen a (+) és (-) jelre kell figyelnie.

Bár az elektromosság nem látható, és érzékszerveinkkel nem érzékelhetõ, naponta és majdnem mindenhol találkozhatunk hatásaival. Az emberek képesek hasznosítani az elektromosságot, ha ismerik azokat a törvényeket, amelyeket az elektromosság követ. A BUSCH kísérletezõ rendszerek számos kísérlettel mutatják ki és magyarázzák meg ezeket a törvényeket. Annak a tudatával, hogy hogyan reagál az elektromosság bizonyos okokra, könnyen úrrá lehetünk rajtuk. Emiatt meg kell figyelni azokat a körülményeket, amelyek között az elektromosság éppen azt teszi, amire a kísérletek elõ lettek készítve. Ha a szükséges elektromosságot (tehát az áramot) kiveszi az elembõl, az nem veszélyes. Azonban sohasem szabad közvetlen kapcsolatot létrehoznia a felépített kapcsolás és a hálózati dugaszalj között.

Tudja "érezni" az elektromosságot? Az elemnek két csatlakozási pontja van (pólusnak is nevezik). Ha a két pólust megérinti az ujjával, semmit se érez. Ha azonban a két pólust a (lényegesen érzékenyebb) nyelvével érinti meg, érezni fogja a most folyó - nagyon kicsi áramot. A kis elemfeszültség következtében a nyelve hegyén bizsergést érez.

A kísérletezõ felületre feltûzött építõkockákat ne húzza ki az elektromos alkatrésznél fogva, minden esetben a mûanyagtömböt fogja meg, ill. az együttszállított "építõkocka-emelõt" használja. A kapcsolásokat lelkiismeretesen építse fel, és vegye figyelembe az útmutatót. Amíg nincs kellõ elõismerete, ne végezzen saját kísérleteket. Mindig a legrövidebb vezetékhosszakat használja. A különbözõ hosszúságú huzalok különbözõ színekkel vannak jelölve. Az elemet alapvetõen utolsó alkatrészként csatlakoztassa. A már létrehozott összeköttetéseket célszerû a kapcsolási rajzokon kipipálni, hogy meg tudja állapítani a kifelejtett összekötõvezetékeket.

Egy "áramkört" építünk.

Sajátos elektromosság

Az összes további kísérlethez elektromos áramra van szükség energiaként. "Az elektronikus kapcsolások" azonban nem mûködnek bármilyen árammal. Egyenáramra van szükségük nagyonis határozott erõsséggel. A szükséges egyenáramot a ''9 V-os elem" adja. Az elemtömböt az építõkocka foglalatába kell berakni. A csatlakozókapcsokat rányomva az elem pólusaira létrejön a kapcsolat az építõkocka (+) és (-) csatlakozóhüvelyei között (lásd 1. ábra). Ha gyakran és hosszú idõtatamban kísérletezik, ajánlatos beszerezni a speciális BUSCH 2059 típusú hálózati tápegységet. A tápegység átalakítja a dugszalj (veszélyes) 230 V váltóáramát a veszélytelen 9 V kísérletezõ egyenáramra.

Az építõkockákat az 1 .ábrának megfelelõen a kísérletezõ lapra rá kell dugni. A 4000 típusú kísérletezõ rendszernél a (csomagolás kartonjának) megfelelõ kivágásokkal bíró kartonbetétjét használhatja kísérletezõ lapnak. A nagyobb BUSCH rendszereknél egy speciális mûanyag-dugaszlap áll rendelkezésre. A vezetékes összeköttetésekhez a szigetelt huzalokat különbözõ hosszúságokban (mindegyik hossz más színnel van jelölve) kell alkalmazni. A csupasz (eltávolított szigetelésû) huzalvégeket az építõkockák megfelelõ hüvelyeibe kell bedugni, és egy rádugott mûanyagdugóval kell gondoskodni a biztos érintkezésükrõl. Mindig a lehetõ legrövidebb vezetékhosszakat kell használni. Ha az összes összeköttetést helyesen létrehozta, és csatlakoztatta az elemet az építõkockára, a nyomógomb megnyomására kigyullad a piros fénydióda. Ha felengedi a nyomógombot,a LED is kialszik. Ezzel a kapcsolással egy nagyon egyszerû áramkörhöz jutott, amely minden zseblámpából ismert. 1. ábra.

Ez a példa azonban ideális az elektronikus áramkörökben lezajló folyamatok magyarázatára. Ha több elektronikai alkatrészt összeköt egymással, egy elektronikai kapcsolás jön létre. Ahhoz, hogy egy ilyen áramkör mûködjön, "áramnak" kell folynia. Az áram az elembõl érkezik, és az összekötõ vezetékek közvetítésével átfolyik a csatlakoztatott alkatrészeken, vissza az elembe. Amíg nem nyomja meg a nyomógombot (nem záródott), logikus, hogy áram se tud folyni, mert a vezetékes összeköttetés meg van szakítva. Megnyomott (zárt) nyomógomb esetén áram folyik az elemtõl a nyomógombon keresztül a fyéndiódához, és az ellenálláson keresztül vissza az elemhez. Az áram körbefolyik, és azt mondjuk: az áramkör záródott.

Miért világít a LED? A fénydiódát a rajta keresztül folyó áram gerjeszti. A kapcsolás részét képezõ ellenállás azonban csak kis áramot enged folyni. Ellenállás nélkül az áram túl nagy lenne - a LED-et a túl nagy áram tönkretenné. A fénydiódák a modern elektronikai alkatrészek közé számítanak. Sokkal késõbb találták fel, mint a régóta ismert izzólámpákat. Az izzólámpákkal ellentétben a LED-ek csak nagyon kevés áramot igényelnek. Ennek elsõsorban elemes üzem esetén van jelentõsége, mivel logikusan az elem hosszabb ideig kitart. A világító diódáknak nincsenek izzószálaik. Õket különleges fizikai tulajdonságaik késztetik világításra. Ennek következtében a fénydiódák élettartama majdnem korlátlan.

...DE ÉREZ! SEMMIT SEM HALL SZAGOL

SEMMIT SEM LÁT

SEMMIT SEM

Jegyezze meg: az áram csak zárt áramkörben folyik.! A LED-et ne használja ellenállás nélkül!

Szerelési rajz és kapcsolási rajz

A fénydióda megfordul Az elsõ egyszerû kapcsolás az 1. ábrán látható. A következõ kísérletekben felmerülõ, nagyobb ráfordítást igénylõ kapcsolások ezen a módon nem lennének áttekinthetõek. Emiatt úgynevezett kapcsolási rajzokat alkalmazunk, amelyeken az egyes alkatrészek nemzetközileg szabványosított kapcsolási jelölésekkel vannak ábrázolva.

A kísérlet felépítése az 5. ábrán látható. Ha megnyomja a nyomógombot, kigyullad a LED. Az elõzõ kísérletnek a 2. ábra szerinti felépítésével összehasonlítva az látható, hogy az ellenállás 180°-a el lett fordítva. Az elektromos áram szempotjából emiatt semmi sem változott - ugyanúgy, mint az elõzõ kísérletben, az áramkörön átfolyik, és a LED-et kigyújtja. 3. ábra

[T] Elem Batterie

LED ellenállás

nyomógomb

2. ábra

•

•

•

•

A kapcsolási rajzokon kívül a következõ kísérletekhez szerelési rajzot is (2. ábra) adunk. Ez a rajz a kapcsolási szimbólumokon kívül még az elektronikai alkatrészek helyes elrendezését is feltünteti. A kapcsolási rajz (3. ábra) az összekötõ vezetékek nyomvonalát és az alkatrészek szimbólumait ábrázolja. A bonyolultabb kapcsolások esetében elkerülhetetlen, hogy a vezetékek keresztezzék egymást. Ha a keresztezõdések a 4. ábrának (baloldal) megfelelõen vannak megrajzolva, nem áll fenn elektromos összeköttetés. Ha az egymást keresztezõ vezetékeknél elektromos összeköttetésnek kell lennie, ezt egy vastag pont jelöli (4. ábra jobboldal).

Egy ellenállás fejen áll.

A kísérlet felépítése a 7. ábrának megfelelõen változott meg. Ha most megnyomja a nyomógombot, a LED továbbra se világít. Bár megnyomta a nyomógombot, az áramkör látszólag mégsem záródott? Az összehasonlítás az elõzõ kísérlettel azt mutatja, hogy most a világítódióda 180°-al el lett forgatva. Ez a kísérlet a fénydióda egy alaptulajdonságát mutatja be: a LED az áramot csak a nyíl irányába engedi át. Ha helytelen polaritással köti be a kapcsolásba, lezárja az áram útját, és nem világít. Úgy mondjuk:A LED záróirányba van bekötve.

7. ábra

Mivel

a

LED

két

csatlakozása

szemelláthatóan különbözõ funkciójú, különbözõ is a jelölésük. A keresztirányú vonalhoz vezetõ csatlakozás a katód, míg a nyílhoz vezetõ az anód nevet viseli. Ezeket a sajátos megnevezéseket a korábbi elektroncsõ-technikából vették át.

anód

katód

Amíg a fénydióda és az elem esetében figyelembe kell venni a polaritást, addig az ellenállást teszõleges polaritással lehet bekötni. Az ellenállások és az összes fehér építõkockára szerelt alkatrész úgynevezett "bipoláris alkatrész", azaz a csatlakoztatásánál nem kell törõdni a polaritással. A piros építõkockára szerelt alkatrészek (unipoláris alkatrészek) csatlakoztatásánál helyes polaritású csatlakoztatásra van feltételenül szükség!

A fénydióda és az ellenállás fel lett cserélve. Ha a kísérletet a 9. ábra szerint végezzük, a LED normális módon világít. Hasonlítsa össze ennek a kísérletnek a felépítését az elsõ áramkörrel (2. ábra), azt állapíthatja meg, hogy fel lett cserélve a fénydióda és az ellenállás. Az áram számára azonban nincs semmi jelentõsége annak, hogy milyen sorrendben kell átfolynia a különbözõ alkatrészeken. Összecserélheti az elemet is a nyomógombbal, vagy a nyomógombot az ellenállással anélkül, hogy a kísérlet eredménye (gombnyomásra kigyullad a LED) bármennyire is megváltozna.

8. ábra 9. ábra

Nagy és kis ellenállások

Nagyobb ellenállást teszünk az áram útjába. A

11.

kísérlet

szerelési

rajzán

az eddig alkalmazott 470 Ω-os ellenállás egy 1KΩ feliratú ellenállásra van felcserιlve. Az Ω jelölés az Ohm mértékegységet jelöli (nagy görög omega), amely egy ellenállás nagyságát jelenti. Az értékét az ellenállás-alkatrészen színes gyûrûkkel (a színkódokat lásd a Függelékben) van jelölve. Az ellenállásoknak R a nemzetközi jelölése. Az ellenállás értéke a kapcsolási rajzon az ellenállás szimbólumában vagy mellette van feltüntetve. Az értékmegjelölés nélküli kapcsolási rajzokon az ellenállások számozva vannak (pl. R1, R2, stb.), és az értékek egy táblázatban vannak megadva.

2. ábra

•

•

Mi is tulajdonképpen az

Fontos, hogy a kapcsolási rajzon feltüntetett ellenállásértékeket pontosan betartsa, és pl. a 470 Ω-ot ne cserélje össze 470 k Ωmal (k = kilo, és jelentése1000. 470 k Ω = 470.000 Ω).

A következõ kapcsolások megértéséhez fontos, hogy az alábbi ismertetéseketolvassa el és értse meg. A bevezetõ kísérleteknél ''folyó áramról" és "áramkörrõl" beszéltünk. Mivel az elektromos áramot (elektromosságot) nem látjuk, különbözõ összefüggéseket mutatunk be az ismert és látható elemmel, a vízzel.

Térjünk vissza a kapcsolás felépítéséhez: Ha az áramkör gombnyomásra záródik, a LED kigyullad. Az elõzõ kísérletekhez képest alig van észrevehetõ különbség a fényesség tekintetében.

Ahhoz hasonlóan, ahogy a víz csöveken keresztül folyik, az elektromos áram is összekötõ vezetékeken keresztül folyik. Minél vastagabbak a csövek, annál több víz képes folyni. Ugyanez érvényes az elektromos áramra is. A víz azonban csak akkor folyik a vízvezetékben, ha a nyomás (pl. egy szivattyú) mozgásba hozza. Azt a vízmennyiséget, amely a vízvezeték végén kifolyik, az elején bele kell szivattyúzni.

Az 1KΩ-os ellenállás helyett most egy 2,2 kΩ-os ellenállás van beépítve a kapcsolásba. Az újbóli gombnyomásra most a LED kevésbé fényesen világít, mint az elõzõ kísérleteknél. A nagyobb ellenállásérték csak kisebb áramot enged folyni. A fénydióda által elõállított fény kevesebb lesz (a fényesség lecsökken). Következõül 10 kΩ-os ellenállás (a 2,2 kΩes ellenállás helyett) van beépítve a kapcsolásba. A gombnyomásra erõs fényerõcsökkenés észlelhetõ. Ha a 10 KΩ -ot 47 KΩ -mal cseréli le, a LED már alig láthatóan világít. Ha a 100 KΩ-os ellenállást alkalmazza, normál nappali fény mellett már nem ismerhetõ fel fény. Teljesen besötétített szobában azonban még mindig észlelhetõ a fénydióda gyenge villódzása.

Amíg a víznek nem okvetlenül kell körforgásban folynia, hanem "ki is folyhat", addig a folyó elektromos 13. ábra

súly hatására a dugattyú lefelé mozdul el, aminek a következtében az összekötõvezetékben vízkörforgás indul be a felsõ kamrától az alsó felé. Amit a súly az üveghengerben a vízkörrel elér, az elektromos áramkörben az elem végzi. A víznyomás az elektromos feszültséggel hasonlítható össze. A feszültséget voltban (V) mérjük. Az elektromos feszültséget vagy egy elem, vagy az erõmûvek generátorai állítják elõ. Ahhoz, hogy az elektromos feszültség elektromos áramot keltsen, zárt áramkörre van szükség. A folyó áram erõsségét amperben (A) mérjük. Ha a 9 V-os elem két, a (+) és (-) jellel jelölt csatlakozópólusát egy huzallal összekötjük (záródik az áramkör), a feszültség áramot hoz létre. Mindenesetre az elem két pólusa között olyan nagy áram folyna, hogy az elem nagyon gyorsan kimerülne. Emiatt semmi esetre se hajtsa végre ezt a kísérletet.

14. ábra

Itt még egyszer fel kell hívni a figyelmet arra, hogy a fénydiódát csak ellenállással együtt szabad alkalmazni. Ellenállás nélkül a LED a túl nagy átfolyó áram miatt annyira fényesen világítana, hogy a belsõ felmelegedés következtében tönkremenne. Ez a tönkremenetel annyira gyorsan zajlik le, hogy csak egy rövid villanás látszik. Emiatt ezt a kísérletet a gyakorlatban ne hajtsa végre! 2. ábra

Jegyezze meg: Az ellenállás egy áramkörben akadályozza az áram folyását. Minél nagyobb az ellenállás, annál kisebb az áram.

áramnak elengedhetetlen az "áramkör" megléte. Emiatt az elektromos áramkörben uralkodó viszonyokat "zárt vízkörrel" (lásd 13. ábra) kellösszehasonlítani. Egy üveghengerben egy mozgó dugattyú van. A dugattyú a hengert egy felsõ és egy alsó kamrára osztja fel. A két kamra az összekötõcsõvel együtt vízzel van feltöltve. Egy vízkör létrehozatalához nyomásra van szükség. Egy

Térjünk vissza még egyszer a vízkörre. Ha az összekötõvezetéket egy fogóval teljesen összenyomná, a víznyomás ellenére leállna a víz körforgása. Hasonlót tesz egy nyomógomb egy elektromos kapcsolásban. Ha meg van nyomva a nyomógomb (zárt áramkör), a 9 V-os elem két csatlakozópólusa össze van kötve egymással, ami következtében lehetõvé válik az áram folyása. Nyitott (nem megnyomott) kapcsoló mellett meg van szakítva az áramkör.

A 14. ábrán az összekötõ tömlõbe be van iktatva egy csõszûkület. Világos, hogy ebben a vízkörben most (azonos nyomás mellett) kevesebb víz fog folyni . Ez a csõszûkület egy elektromos áramkörben megfelel az ellenállásnak, amely arról gondoskodik, hogy kisebb áram folyjon. Egy nagyon hosszú tömlõvezeték jelentõsen lecsökkenti a vízáramot. Nagyobb nyomásra lesz szükség ahhoz, hogy elegendõ mennyiségû víz folyjon. Hasonlóképp viselkedik egy nagyon hosszú vezeték egy elektromos áramkörben.

Egy kb. 10 km hosszú huzalösszeköttetés (olyan átmérõvel, mint a kísérletezõ készletünkben lévõ dróté) körülbelül olyan mértékben gátolja az áramot, mint egy 1kΩ-os ellenállás. Ha például egy 5 km távolságban lakó barátjához egy LED-et telepít, (az oda-vissza-vezetéssel) egy 10 km hosszú áramkör jön létre az elem pozitív és negatív sarka között. A nyomógomb megnyomása által barátja számára a morzeábécé segítségével egy közleményt küldhet. 500 km távolságban (ez oda-vissza 1000 km vezetékhosszat adna) az ott telepített LED már alig világítana. Ez a hosszú összekötõvezeték ugyanolyan hatású lenne, mint egy 100 kΩ-os ellenállás. Most a problémánk egy esetté válik az elektronika számára.

Jegyezd meg: A feszültséget voltban (V) mérjük. Az áramerõsséget amperben (A) mérjük. A drótvezetékek úgy hatnak, mint ellenállások. 9

A huzalban parányi elektronok mozognak

másik helyrõl a vezetékbe érkezik. Egy vízkörnek egy áramkörrel történõ összehasonlításakor tekintetbe kell venni, hogy amíg a tömlõvezeték végén a víz "elfolyhat", addig az elektronok a drót végén normális körülmények között nem.

Hogyan lehet feszültséget létrehozni ? A vízkör a tömlõvezetékekben meggyõzõ példa. De mi is folyik egy elektromos vezetékben? Tudunk valamit mozgatni egy rézdrótban? Ha egy rézdrótot nagymértékben felnagyítunk, megállapíthatjuk, hogy a látszólag erõs vezeték nem is olyan stabil, mint gondolnánk. Milliárdnyi nagyon pici részecskébõl áll össze: apró atomokból (lásd 15. ábra). Ha ezeket az atomokat ugyancsak erõsen felnagyítva szemlélnénk, megállapíthatnánk, hogy az atom egy magból (atommag) és sok körülötte nyüzsgõ kis részecskébõl áll. Ezeket a kis részecskéket hívjuk elektronoknak. Az atommag körül keringenek, mint ahogy a hold (vagy a bolygók) a Föld körül. Éppen ezek az elektronok jönnek mogásba, ha egy rézdrótot feszültség alá helyezünk. Minden atommaghoz meghatározott számú elektron tartozik. A rézvezték minden pontján is meghatározott számú elektron tartózkodik. Egy vezetékben csak annyi elektron haladhat tovább, amennyi egyidejûleg egy

Az elektronok negatív töltésû részecskék. Egy elemben (elektromechanikai folyamatok révén) az egyik csatlakozópóluson elektronfelesleg, míg a másikon elektronbõség jön létre. Logikus, hogy az elektronbõséggel rendelkezõ pólus negatív az elektronhiánnyal rendelkezõ pólussal szemben. Az elektronok szeretnének úgy kiegyenlítõdni, hogy az elem mindkét pólusán pontosan azonos számban legyenek jelen. Ha az elem két pólusát összeköti egy kábellel, az elektronok ezen az összekötõvezetéken keresztül ki tudnak egyenlítõdni. Áram folyik. Ez a kiegyenlítõdési folyamat addig folytatódik, amíg az elemben egyrészrõl az elektronhiány, másrészrõl az elektronfelesleg ki nem egyenlítõdik. Az ezután már hiányzó feszültség miatt nincs mód az elektronok további mozgására. Azt mondják: "Az elem kimerült.".

Az ellenállás

A fizikai és a mûszaki áramirány. Az elem elektronfelesleggel rendelkezõ csatlakozópontját negatív pólusnak hívjuk. Az elektronhiányos másik pont a pozitív pólus. Ha összeköti a két csatlakozópontot, a fent leírt elektron-kiegyenlítõdési folyamat zajlik le. Az egyik oldalon a felesleges elektronok "behatolnak" az összekötõvezetékbe, és a másik oldalon ugyanez az elektronmennyiség "kiszívódik". A korábbi években abból indultak ki, hogy az áram a pozitív pólustól a negatív felé folyik. Az áramnak ezt a folyási irányát ''mûszaki áramirány"-nak nevezik. Csak késõbb állapították meg, hogy az áramot az elektronok hozzák létre, amelyek valójában a negatív pólustól a pozitív pólus felé áramlanak. A tényleges elektronáramlást (negatív pólustól a pozitív pólus felé) "fizikai áramirány"-nak nevezik (lásd 16. ábra).

Folyhat áram a vízben is? A következõ kísérlet kimutatja, hogy a víz is viszonylag jó áramvezetõ lehet. Szükség van az elemre, a 470 ohmos ellenállásra, a fénydiódára és egy pohár vízre. Építse fel a kapcsolást a 17. ábrának megfelelõen. Ha az elem és a LED csatlakozóvezetéinek a lecsupaszított végét vízbe meríti, akkor a víz nagy ellenállásként viselkedik, azaz csak csekély áram folyik, amely nem elegenedõ a LED kigyújtására. Keverjen egy teáskanálsót a vízbe (jól keverje fel a vizet), és merítse újra a vízbe a csupasz vezetékvégeket. A LED gyengén világít. Minél kisebb a távolság a vezetékvégek között, annál fényesebben világít a LED.

17. ábra

•

Cserélje ki a vizet, és keverjen bele cukrot. Ha mindkét vezetékvéget bemeríti a vízbe, megállapíthatja, hogy a LED nem világít. A víz tehát csak bizonyos "szennyezõdések" hatására válik vezetõvé.

Minden elektromos vezetõ bizonyos elektromos ellenállást képvisel. Ez az összekötõ vezetékekre is érvényes, különösen, ha nagyon hosszúak. Az elõzõ kísérlet sóoldata is egy elektromos ellenállás.

A normál vezetéki vizet egy csekély mennyiségû só, ásványi anyag stb. szennyezi. A víz magasabb feszültség esetén (pl. 230 V hálózati feszültség mellett) nagyon veszélyes lehet. Emiatt a világítótesteket és a dugaszaljakat a vizes helyiségekben (fürdõszoba, konyha stb) védeni kell a nedvesség hatásai ellen. A normál esetben rossz vezetõ anyagok, például a fa, a textiliák, és maguk a szigetelõanyagok is, a nedvesség hatására meghatározatlan mértékben vezetõvé válhatnak.

Az elektromos kapcsolásokon belül pontosan meghatározott értékû ellenálIásokra van szükség. Erre a célra az ellenállás nevû építõelemet kell használni: egy két csatlakozóvezetékkel rendelkezõ szigetelt csövet, amelyre egy többé-kevésbé vezetõképes réteg van felvíve. A kísérletezõszekrényben rendelkezésre álló ellenállások kerámiából vagy porcelánból vannak, amelyre szénréteg (vagy rendkívül vékony fémfilm) van felvíve, amelyet lakkréteg takar. A szénréteg vastagsága és összetétele határozza meg az ellenállás értékét. Az ellenállás értéke ohm-ban, (Ω), kiloohm-ban (kΩ) vagy megohm-ban (MΩ) van megadva..

18. ábra

•

•

A fénydióda"leszabályzódik"

•

• Elem

16. ábra 15. ábra

Jegyezd meg: Az elektronok k i akarn ak egyen lít õdni. A pozit ív pólustól a negatív felé mutató áramirányt még akkor rögzítették így, amikor még semmit se tudtak az elektronokról. A fizikai áramirány megfelel az elektronok tényleges folyási irányának a negatív pólustól a pozitív pólus felé. A mindig egyirányban folyó áramot

egyenáramnak nevezzük.

Sósvíz •

•

•

•

J egy ezd meg: A v íz an nál jobban vezeti az áramot, minél jobban szennyezett (pl. sóval) . A nedvesség

•

•

megzavarja az ellenõrzött áramfolyást. Nagyobb feszültségen a nedvesség életveszélyessé válhat.

•

•

•

•

•

•

A lakóhelyiségek lámpáinak a fényerõszabályzására alkalmazott úgynevezett "fényszabályzó" közismert. A LED fényerõszabályzását az alábbi kísérletben valósíthatja meg. Ehhez szüksége van egy "változtatható ellenállás"-ra, amelyet sajátmaga fog megvalósítani: egy papírlapra egy puha ceruzával egy kb. 5 mm széles és 5 cm hosszú, lehetõleg vastag ceruzavonalat kell felhordani.. A ceruzavonal egyik végére rögzítse az elõzõ kísérleti elrendezés egyik szabad huzalvégét (a 17. ábrának megfelelõen) egy iratkapoccsal. A másik huzalvéggel a ceruzavonalat a rögzített huzalvégtõl különbözõ távolságokban érintse meg. Minél közelebb kerül a két huzalvég egymáshoz, annál fényesebben világít a LED. Ha nagyobb lesz a távolság, lecsökken a LED fénye, ami azt jelenti, hogy kisebb lesz az áram. A ceruzavonal egy változtatható ellenállást szimulál. Felismerheti, hogy a növekvõ távolsággal egyre nagyobbá váló ellenállás következtében az áram egyre kisebb lesz.

Most elektronikusokká válunk: a tranzisztor

Ohm törvénye

A következõ kísérletek elvégzéséhez még egy kis elméletre van szükség. Eddigi ismereteink rögzítéséremég egyszer részletesebben tárgyaljuk az áram, a feszültség és az ellenállás fogalmát. Az áramot feszültség hozza létre. Az áram nagysága attól az ellenállástól függ, amelyen át kell folynia az áramnak. Az áram szó az elektronok áramlását jelöli. Az áram csak zárt áramkörben folyhat. A folyó áram ellentéteként "állandó feszültség" létezik . A feszültség nem folyik, hanem megadja azt, hogy mekkora elektronfelesleg van az egyik oldalon, ill. elektronhiány van a másikon. Minél nagyobb az elektronfelesleg (ill. elektronhiány), annál nagyobb a feszültség, és annál nagyobb az elektronoknak a törekvése ennek a feszültségkülönbségnek a kiegyenlítésére. A feszültség tehát alapvetõen egy kapcsolás két pontja között áll fenn. A két elektromos mennyiség, az áram (a jele I) és a feszültség (a jele U) függ egymástól. Egy ellenálláson (R) keresztül állandó feszültség esetén meghatározott nagyságú állandó áram folyik(lásd19. ábra). Ha megnöveljük a feszültséget, az ellenálláson átfolyó áram is megnõ. Ha a feszültség lecsökken, az áram is kisebb lesz. Ha azonos értékû feszültség esetén megnövekszik az ellenállás nagysága,

kisebb lesz a rajta átfolyó áram. Ha lecsökkentjük az ellenállást,az áram is lecsökken. Fontos az a felismerés, hogy a feszültség (U), az áram (I) és az ellenállás (R) szigorúan függ egymástól. Ha a három közül az egyik mennyiség nagyságát megváltoztatjuk, automatikusan megváltozik az egyik másik is. Ezt a kölcsönös függõséget 1826-ban Georg Simon Ohm német fizikus ismerte fel, és tiszteletére az "Ohm törvénye" nevet kapta. mennyiségképlet- egységrövidjel

áram

I

feszültség ellenállás

U

R

jelölés

amper volt ohm

A V

Ω

Ha két mennyiség ismert, a képletekbõl (lásd 19. ábra) a harmadik ismeretlen mennyiség kiszámítható. Ezt a törvényszerûséget például arra használhatjuk, hogy kiszámítsuk, mekkorának kell lennie legalább egy fénydióda elõtétellenállásának ahhoz, hogy ne menjen tönkre a LED. Egy LED üzemi feszültsége kb. 1,4 V. Ha a feszültség nagyobb 2 Vnál, tönkreteheti a LED-et. A fénydiódán átfolyó áram nem lehet nagyobb, mint 20 mA (0,02 A).

A

20.

ábra

áramkörében

a

teljes

R = U : I = 7,6 V:0,02 A (20 mA) =380Ω A LED lehetséges legnagyobb fényességét a LED tönkremenetele nélkül akkor érnénk el, ha egy 380 Ω-os ellenállást alkalmaznánk elõtétellenálásul. Ennél kisebb ellenállást semmi esetre se szabad alkalmazni. Bizonyos biztonságot érhetünk el az által, hogy a kísérletezõ rendszerünkben a 470 Ω-os ellenállást alkalmazzuk.

Jegyezzük meg: az elektrotechnika és az elektronika összes összefüggése az Ohm-törvényen nyugszik. Innen a következõ képletek vezethetõk le: I= U:R R=U:I U=RxI

A tranzisztor az elektronika legérdekesebb építõelemei közé tartozik. A tranzisztor tulajdonképp egyelektronikus kapcsoló, vagy jobban mondva egy apró elektronikus vezérlõkészülék, amely nagyon kis feszültséggel mûködik. A tranzisztor egy piros építõkockára van felszerelve. A piros jelzése: "Vigyázat -

érzékeny építõelem - feltétlenül vigyázni kell a helyes csatlakoztatására". A következõ kapcsolásoknál feltétlenül vigyázzon arra, hogy ne cserélje fel a pozitív (+) és a negatív (-) 21. ábra

Fontos: Egy kapcsolás felépítésekor (és megváltoztatásakor) az elemet alapvetõen az utolsó alkatrészként csatlakoztassa, hogy megelõzze az alkatrészek akaratlan tönkretételét. Az elem csatlakoztatása elõtt vizsgálja meg, hogy az összes csatlakozóvezeték megfelel-e az elõírt szerelési rajznak. Egy kísérlet befejezése után szakítsa meg az elem csatlakozását (az elemtõl a következõ alkatrészhez menõ összekötõvezetéket), hogy feleslegesen ne fogyassza az áramot. ) Az elsõ tranzisztoros

kísérletet a 21.

ábrának megfelelõen építse fel. Az elem csatlakoztatása után ki kell gyulladnia aLEDnek, ha nem ez történik, azonnal

bontsa le az elemcsatlakozást, és keresse meg a hibát: felcserélt esetleg egy alkatrészt? Vizsgálja meg az összekötõvezetékeket, csak a csupasz, eltávolított szigetelésû vezetékvégeket szabad a hüvelyekbe bedugni. Ha a színes mûanyagszigetelést is becsípte, hiányzik a megfelelõ érintkezés, és a kísérlet nem fog kifogástalanul sikerülni. Mi a célja ennek a kísérletnek? Az elõzõ kísérletekben sokkal egyszerûbb kapcsolásokkal gyújtottuk ki a LED-et. Az ellenállásérték alábbi cseréjével könnyen megértheti a tranzisztor mûködését. Az 1 kΩ-

ellenállást (a nyomógomb felett) cserélje le egy 10 kΩ-osra.

os

Ha most megnyomja a nyomógobot, aLED változatlan fénnyel világít. Mégha a 10 kΩos ellenállást egy 100 kΩ-osra cseréli, akkor is kigyullad a LED a gomb megnyomásakor. Gondoljunk vissza most az elõzõ kísérletekre és magyarázataikra. Tudjuk, hogy a 10 kΩ-os ellenαllαs egy 100 km hosszú vezetéknek felel meg, míg a 100 kΩos ellenállás egy 100 km hosszú vezetéknek. Az ellenállás helyett akár egy 1000 km hosszúságú vezetéket is beiktathatna a kapcsolás és a LED közé, a nyomógombbal még akkor is kigyújthatná a LED-et. Felismertük, hogy a tranzisztor a legkisebb áramra is reagál, amely egy tranzisztor kapcsolási funkcióit kiváltja. A 22. ábra a felépített kísérlet áttekinthetõ kapcsolási rajzát mutatja. Két áramkört ismerhetünk fel. Az egyik áramkör az elemtõl az 1 kΩ-os ellenálláson, a (nyitott)

19. ábra

feszültség 9 V. Mivel a LED üzemi feszültsége 1,4 V, a maradék 7,6 V-nak (9 Vból 1,4 V = 7,6 V) az ellenállásra kell jutnia. Induljunk ki abból, hogy a feszültség tényleg így oszlik meg,akkor a 470Ω os el l enαll αson αtf ol yσ αramot a 19. αbra kι pl etι bυl ki szαmνt hatj uk: I =U:R= 7,6 V:470 Ω=0,016 A vagy 16 mA.

12

megrövidíteni. A tranzisztor három csatlakozójának a jelölése B (bázis), C (kollektor) és E (emitter). A három csatlakozóhüvelyt semmi esetre se szabad felcserélni. A szerelési rajzot pontosan figyelje meg, hogy elkerülje a tranzisztor tönkremenetelét.

Mivel a 470 Ω-os ellenálláson átfolyó áramnak aLED-en is át kell folynia, most már ismerjük a LED-en átfolyó áramot(16 mA). Épp az elõbb tudtuk meg, hogy a LED-en átfolyó áram maximum 20 mA lehet. Ennek következtében az ellenállás értékét egy kissé meg is növelhetnénk, hogy a folyó áramot 16 mA-rõl 20 mA-re növeljük. Az ideális ellenállásértéket az Ohm-törvénybõl számíthatjuk ki:

nyomógombon és a tranzisztoron át az elemhez vezet vissza. A második áramkör a fénydióda a470 Ω-os ellenálláson és a tranzisztoron át ugyancsak az elemmel van összekötve. Tulajdonképpen a fénydiódának mindenhogyan (a gomb megnyomása nélkül is) világítania kellene? Nem világít, mivel a tranzisztor (mint elektronikus kapcsoló) a C és az E csatlakozópontjain keresztül az elemhez vezetõ áramkört reteszeli. A tranzisztor csak akkor mûködik, ha a bázisán át egy minimális vezérlõáram folyik. A 23. ábra mutatja a kapcsolás állapotát zárt nyomógomb esetén. Most egy csekély bázisáram folyik át az 1 kΩ-os ellenálláson (vagy a helyére berakott 10 kΩ-os ill. 100 kΩ-os ellenálláson). A tranzisztor"átkapcsol". A LED-áramkör a tranzisztor koIlektor-emitter szakaszán keresztül bekapcsolódik - a LED világít. 23. ábra

Vigyázat: A 24. ábra példáját csak abban az esetben szabad ellenállás nélkül mûködtetni, ha ténylegesen több száz kilométernyi összekötõvezeték (ellenállásként) van benne, mivel különben atranzisztor tönkremenne, ha a teljes 9V feszültség a bázisára jutna. Mi történik, ha tovább növeljük a tranzisztor bázisára kapcsolódó ellenállást? Mivel a 100 kΩ-os ellenállás a legnagyobb a kísérletezõszekrényében, keresnie kell egy másik "ellenállást", amely ennél nagyobb - erre a célra az ujjunk nagyon jól megfelel. Építse fel ismét a 21. ábra kísérleti kapcsolását az1 kΩ-os ellenállással, és csatlakoztassa az elemet. Távolítsa el a nyomógombra menõ két vezetéket, és hidalja át az ujjával (a szabad vezetékvégeket tartsa az egyik kezének a hüvelykujja és mutatóujja között úgy, hogy ne érjenek egymáshoz). A LED most halványan fog világítani 24. ábra

100-szor - 1000-szer nagyobb, mint a bázis-emitter-szakaszon átfolyó vezérlõáram. A 25. ábra egy tranzisztor vezérlõfunkcióját mutatja be. Jegyezze meg: a tranzisztor egy kis bázisárammal egy többszörösen nagyobb kollektoráramot vezérel. Ha túl nagy a bázisfeszültség, tönkremegy a tranzisztor.

Ha túl nagy a bázisfeszültség: a tranzisztor „kiég”. 1. állomás

A 24. ábra mutatja, hogyan lehetne kapcsolásunkat két állomásra felosztani, amelyek több száz kilométer hosszú vezetékeken át vannak egymással összekötve.Ezáltal még nagy távolságokon át is lehetne az 1. állomásról (nyomógomb) a 2. állomásra (amely elembõl, LED-bõl és tranzisztorból áll) morze-jeleket küldeni. A nyomógomb adja a tranzisztor bázisára azt a minimálisan szükséges "vezérlõáramot", amellyel a LED "terhelõárama" vezérlõdik.

Esetleg egy kicsit nedvesítse meg az ujjait. Attól függõen, hogy milyen messze vannak egymástól a vezetékvégek, aLED fényesebben vagy halványabban világít. Ez a kísérlet a tranzisztor egy további különleges tulajdonságára világít rá: nemcsak kapcsolóként mûködik, hanem "vezérli" a különbözõ nagyságú vezérlõáram (bázisáram) által a terhelõáramát, hogy kisebb vagy nagyobb legyen. Az emitterkollektor szakaszon keresztül folyó terhelõáram

26. ábra

tranzisztor bázis-emitter-szakasza elvileg egyelektronikus feszültségszabályzót képvisel, amely mindig úgy szabályozza be magát, hogy a bázis és az emitter között

A 21. ábra kapcsolása egyszerû tranzisztorvizsgáló készülékként is alkalmazható. Ha a késõbb következõ kísérletek folyamán bizonytalan volna afelõl, hogy a kapcsolás esetleges mûködésképtelenségéért nem egytranzisztor-e a hibás, ezzel a kapcsolással elvégezheti a tranzisztor mûködési vizsgálatát.

2. állomás

A tranzisztor mint feszültségszabályzó és áramerõsítõ Egy

25 ábra

1. Nincs bázisfeszültség: a tranzisztor lezár. 2. Ha csekély a bázisfeszültség: a tranzisztor részben kinyitja a kollektor-emitter szakaszt. 3. Kielégítõ bázisfeszültség: a kollektoremitter szakasz teljesen kinyit.

1000 km hosszúságú huzal egy 100 kΩ-os ellenαllαs helyett.

Tranzisztorvizsgáló készülék

kb. 0,7 V (a tranzisztor kivitelétõl függõen) adódjon ki. A szabályzási funkcióhoz a "feszültségosztó" elvet alkalmazza a kísérlet. Ha például megnézzük a26. ábrát: Az R ellenállásnak egy adott értéke van. A bázis-emitter-szakasz is egy ellenállást képvisel, amely automatikusan úgy áll be, hogy a bázis és azemitter között mindig 0,7 V maradjon meg. Az R ellenállásra kell tehát esnie a maradék 8,3 V-nak. Az ismert Ohm-törvénnyel könnyen kiszámíthatja a tranzisztoron át a bázistól az emitterhez folyó áramot: Feltéve, hogy a tranzisztor bázisára csatlakozó ellenállás értéke100 kΩ, az ellenállásra esõ feszültség 8,3 V (9 V elemfeszόltsιgbυl a tranzisztor bαzisa ιs emittere kφzφtti 0,7 V ιrtιrkϋ feszόltsιget kivonva), az alαbbi szαmνtαst kapja: I = U:R = 8,3 V:100.000 Ω (100 kΩ) = 0,000083 A = 0,083 mA. Az ellenálláson és a

tranzisztorbázisemitter-szakaszán átfolyó áram értéke0,083

mA. Tudjuk, hogy a kollektor-emitter szakaszon folyó terhelõáram kb.100 1000-szer nagyobb lehet a bázison és az emitteren keresztül folyó áramnál. A kísérletezõ készlettranzisztorának az "áramerõsítése" kb. 500, azaz a terhelõáram kb. 500-szor nagyobb a vezérlõáramnál. A vezérlõáramot 0,083 mA-nek számítottuk ki. Ha a terhelõáram kb. 500-szor nagyobb, akkor ennek az értéke 500 x 0,083 mA = 41,5 mA. Ha tranzisztornak a kollektor-emitter-szakaszon át folyó terhelõárama 41,5 mA , akkor elméletileg ezzel egyenlõ áram folyik a 470 Ω-os ellenálláson és a LED-en. Ezt az áramot mindenesetre a 470 Ω-os ellenállás úgy korlázotta, hogy a LED ne menjen tönkre. Most megértjük, hogy miért ég a LED még mindig a 100 kΩos ellenállásalkalmazásakor is. Ha a bázis-ellenállást lecsökkentjük a 100 kΩ-hoz képest,Ω terhelõáram is megfelelõ arányban nagyobb lehet Mindenestre itt

figyelembe kell venni, hogy az általunk alkalmazott tranzisztortípusra megengedett maximális kollektoráram csak100 mA lehet. Ennél nagyobb áram tönkreteszi a tranzisztort. Ha az elméleti kollektoráram nagyobb, mint a tényleges kollektoráram, akkor "túlvezérelt" tranzisztorról beszélünk. Akkor nem számít, hogy a bázisáram6 mA, 10 mA vagy 20 mA, mivel a tranzisztor kollektoremitter szakasza még mindig teljesen vezetõképes, azaz mindig azonos nagyságú áram folyik (a(LED mindig azonos fénnyel világít). Csak amikor a bázisáram(a tranzisztor bázisától az emitteréhez folyó áram) jelentõsen kisebbé válik, változik meg a kollektoráram is a kisebb bázisáram arányában. A következõ "szakkifejezéseket" kell jól bevésni az agyunkba: Bázisáram: egy tranzisztornak a bázisáról az emitterére folyó áram. Kollektoráram: egy tranzisztornak a kollektoráról az emitterére folyó áram. Bázisfeszültség: egy tranzisztor bázisa és emittere közötti feszültség automatikusan kb. 0,7 V-ra áll be. Bázis-ellenállás: Egy tranzisztor bázisa és a feszültségforrás pozitív pólusa közötti ellenállás. Az áramerõsítés azt adja meg, hogy mennyiszer nagyobb lehet maximum a kollektoráram annál, amekkora a bázisáram lehet.

Hogyan lehet megszakítani egy áramkört egy gombnyomásra

Az elõzõ kísérletnél megszokott dolog volt, hogy a megszakított áramkört egy gombnyomással zárjuk. A 27. és 28. ábrán bemutatott kapcsolás az eddig tanultakat teljesen megfordítja. Ha ezt a kapcsolást helyesen építi fel, és csatlakoztatja a 9 V-os elemet, kigyullad a LED, bár nem nyomta meg a nyomógombot. Ha megnyomja a gombot, elalszik a LED. Csak akkor gyullad meg újra, ha felengedi a nyomógombot. Ennek a kapcsolásnak a mûködése rögtön világossá válik, ha alaposabban megnézi a 28. ábra kapcsolását. Amíg

nem nyomja meg a gombot, egy vezérlõáram tud folyni (mint az elõzõ kapcsolásoknál is),az elemtõl az 1 kΩ-os ellenálláson keresztül a tranzisztor bázisemitter-szakaszára. A tranzisztor továbbkapcsolja a kollektor-emitter szakaszát - a fénydióda megkapja a szükséges energiát és világít.

Betörésjelzõ berendezés

Ha megnyomja a nyomógombot, az áram nem a bázis-emitter-szakaszon folyik át, hanem a számára egyszerûbb és közvetlenebb utat választja a zárt nyomógombon át. Áthidalta a tranzisztor bázis-emitter-szakaszát - a szakember azt is mondja, hogy "rövidre zárta". Ha jól megnézzük a kapcsolási rajzot, a mûködés nyilvánvaló: megnyomott nyomógomb esetén a tranzisztor bázisa közvetlenül összekötõdik az emitterrel és az elem negatív pólusával. Az elem negatív pólusán a feszültség 0 V, ez 0 V-os feszültség található a tranzisztor bázisán is, mivel a bázis és a negatív pólus össze van kötve egymással a nyomógombon keresztül.

Ha az elõzõ kapcsolásból a nyomógombot eltávolítjuk, és helyette egy hosszú, lehetõleg vékony drótot úgynevezett "biztonsági hurok" gyanánt lefektetünk, a 29. ábra szerint egyszerû betörésjelzõ riasztóberendezést kapjuk. A biztonsági hurkot egy védendõ objektum (pl. egy ház) köré lehetne elhelyezni, mintegy "botlóvezetékként". Egy ajtót vagy ablakot is lehetne egy könnyen eltéphetõ vékony dróttal védeni. Mivel egy idegen behatoló nem láthatja (fõleg éjjel) a vékony drótot, akaratlanul is eltépi, ha belebotlik, vagy kinyitja az ajtót. Amíg sértetlen a dróthurok, a tranzisztorbázis-emitter-szakasza át van hidalva: a LED nem világít. Ha elszakad a biztonsági hurok, bázisáram fog folyni a tranzisztorban, és a most már égõ LED mutatja, hogy a riasztás ki lett váltva.

30. ábra

Látjuk, hogy megnyomott nyomógomb esetén a tranzisztor bázisán nem lehet feszültség, bár a tranzisztor az1 kΩ-os ellenálláson keresztül az elem pozitív pólusával (9 V) is φssze van kφtve.

29. ábra

28. ábra 28

•

•

•

•

•

•

• • •

• • •

•

•

•

•

•

•

•

Ha az

•

•

•

•

•

• •

• •

• •

• •

•

•

•

•

•

•

•

•

Ajtóérintkezõ-biztosítás Ehhez változatlan marad a 29. szerelési rajznak megfelelõ kapcsolás. Vágja fel a biztonsági hurkot a közepén, és vezesse egy ajtókereten lévõ két alumíniumlapocskára. Erõsítse fel a csupasz vezetékvégeket iratkapoccsal egy-egy alumíniumfóliára, és az ajtókeretre Tesa ragasztószalag-fóliával úgy rakja fel, hogy egy további alufólia (ezüstpapír) zárt ajtó mellett átfedje az egymással szemközti alufóliacsíkokat. Ha szükséges, tegyen az alufóliacsíkok alá egy vékony habanyagalátétet is. A három alufólia-lapocskának szigetelõ elválasztás nélkül hozzá kell érnie egymáshoz (lásd 31. ábra). ajtó zárva van, a LED nem világít, mivel a tranzisztor bázis-emitter-szakaszát a zárt ajtóérintkezõ áthidalja. Az ajtó helyettesíti most a nyomógombot. Ha az ajtó kinyílik, a LED kigyullad, mivel most folyni tud a tranzisztoron a bázisáram.

Elektromos vezetõképesség vizsgáló készülék

Kéttranzisztoros érzékelõnyomógomb

A rádió- és TV-vevõkészülékekbe a mechanikus kapcsolók helyett gyakran úgynevezett "érzékelõgombok" (érintõkapcsolóknak is hívják) vannak beépítve. Egy TV-mûsor átkapcsolásához nem kell nyomógombot nyomni, hanem egy megjelölt hely rövid megérintése által elektronikusan váltjuk ki az átkapcsolást. Egy hasonló nagyon érzékeny kapcsolást építhet fel a 32. ábra alapján.

Mechanikai mûködtetés nélkül létrehozott egy kapcsolási folyamatot. Az érzékelõgombokat gyakran alkalmazzuk, mivel biztosabb a mûködésük, mint a mechanikus gomboké, és mivel ezek az éintõgombok gyakorlatilag korlátlan élettartamúak.

kapcsolódó tranzisztor kettõs "erõsítést" eredményez. Ennek következtében elegendõ a T1 tranzisztor bázisán egy nagyon pici áramnak folynia ahhoz, hogy kigyújtsa a LED-et. Ennél a kísérletnél az ujjunkon keresztül nagyon kicsi áram folyik,és hatására kivezérlõdik mind a két tranzisztor. Ujjunkkal zártuk a tranzisztorok mûködéséhez szükséges áramkört.

Hogyan mûködik a kapcsolás?

Mielõtt az elemet utolsó alkatrészként csatlakoztatná, még egyszer alaposan ellenõrizze az összekötõvezetékeket a szerelési rajz alapján (a legjobb módszer a rajzon ceruzával áthúzogatni a létrehozott összeköttetéseket). Az egymás mellett lévõ1 kΩ-os és 2,2 kΩ-os ellenállás között nincs összekötõvezeték. Ha az ujjaival megérinti ezeknek az ellenállásoknak a szabad érintkezõpontjait, a LED kigyullad.

Nézzük meg a 33. kapcsolási rajzon a két tranzisztort. A jobb megkülönböztethetõség érdekébenT1 és T2 a jelölésük. Koncentráljunk elõször a T1 tranzisztorra . Ha azon a bázis és az emitter között egy nagyon kicsi áram folyik, akkor tudjuk, hogy a kollektor és az emitter között kb. 500-szor akkora áram "kapcsolása" megy végbe. A T1 tranzisztornak ez a nagyobb árama a T2 tranzisztor bázis-emitter-szakaszán folyik át. Ez által a T2 tranzisztor kollektor-emitterszakasza ismét egy kb. 500-szor nagyobb áramot kapcsol be. A két egymásután

A két tranzisztornak ezt a kissé különleges kapcsolását (vezetékezését) "Darlingtonkapcsolás"-nak nevezzük. A két tranzisztor egymásután való kapcsolása által megszorzódnak az áramerõsítési tényezõik, úgyhogy egy kb. 250.000szeres (500 x 500 = 250.000) erõsítés adódik ki a T1 tranzisztor csekély bázisáramához viszonyítva. Hasonló módon még tobábbi tranzisztorok is kapcsolhatók egymás után. Így már érthetõ, hogy az éteren át kisugárzott rádióhullámok (elektromos jelek) egy rádiókészülék megfelelõ erõsítõfokozatai által hallhatóvá tehetõk.

32. ábra

•

•

•

•

•

•

•

• •

•

Ez a kapcsolás egy sor érdekes készülékkísérlethez alkalmazható, amelyeket a továbbiakban röviden ismertetünk.

Jegyezze meg: A Darlingtonkapcsolásban összeszorzódnak az egyes tranzisztorok áramerõsítései.

33. ábra

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

A következõ kapcsolásoknál ide csatlakoztassuk a vizsgálóvezetékeket.

Optikai esõriasztó berendezés Ehhez a készülékhez is változatlan marad az eddigi kapcsolás. Erõsítse a két vizsgálóvezeték lecsupaszított végét iratkapoccsal egy törlõpapír-csíkra (amely például Tesa ragasztószaggal van felerõsítve egy deszkadarabra). A vizsgálóvezetékeket rögzítse ugyancsakTesa ragasztószalaggal vagy kis szegekkel ehhez a deszkadaraboz, hogy egy véletlen rántástól ne sérühessen meg a "vizsgálat tárgya" (lásd 34. ábra). A 32. szerelési rajznak megfelelõ kapcsolás változatlan marad. A 2,2 kΩ-os és az 1 kΩosellenállás szabad érintkezõire csatlakoztassa a két hosszabbik szürke kábelt. Most vegyen a két kezébe egy-egy lecsupaszított kábelvéget. Ennek következtében egy csekélyke áram folyik az egyik kezétõl a testén keresztül a másik kezéhez: a LED világít. Ez a kicsi, veszélytelen áram azt mutatja, hogy testünk "vezetõképes", azaz a testünkben az elektronok ugyancsak mozogni képesek feszültség hatására. Ha több személy láncot képez, tehát megfogják egymás kezét, és az elsõ és az utolsó személy megfog egy-egy szabad vezetékvéget, a LED világítani fog. A következõ kísérletnél tartsa úgy a "vizsgálózsinórokat", hogy ne érjen a csupasz végükhöz. A vizsgálózsinórok közé különbözõ tárgyakat tarthat, és megfigyelheti a fénydiódán, hogy ezek a tárgyak vezetõk-e. Például egy banán vizsgálatakor világít a LED. Száraz fa esetén nincs eredmény. A LED azonban azonnal világítani kezd, ha a fa nedves. Különféle anyagok vizsgálatakor érdekes megállapításokra lehet jutni. Találhatók olyan anyagok, amelyekrõl sose gondoltuk volna, hogy esetleg eletromos vezetõk lehetnének.

A vizsgálati tárgyat rakja ki a szabadba. Ha elkezd esni, a törlõpapír benedvesedik ettõl vezetõvé válik, és a LED kigyullad.

Vízszintjelzõ Hasonló módon építhet meg egy vízszintjelzõ készüléket is.Ha például a kertben meg kell töltenie egy medencét vízzel, adott esetben sokáig kellene ott állnia, hogy idõben zárhassa el a vízcsapot, nehogy túltöltõdjön a medence. Ha a vezetékek végét (jelen esetben csak a csupasz végeket törlõpapír nélkül) felerõsíti a medence peremére a tervezett töltési szinttel egy magasságban, akkor a LED kigyullad, mihelyt az emelkedõ vízszint eléri mind a két vezetékvéget (lásd 35. ábra).

34. ábra

Virág-o-mat (automata virágöntözõ) Annak az ellenõrzésére, hogy locsolni kelle egy virágot, alkalmas a 32. szerelési rajz szerinti alapkapcsolás. A két vizsgálóvezetéket néhány centiméter távolságban dugja be egy virágcserép földjébe. Ha világít aLED, a virágföld még nedves. Ha kiszárad a virágföld, kialszik a LED - a virágot meg kell locsolni. Elképzelhetõ, hogy ezzel a kapcsolással, és egy kis kiegészítõ elektronikával egy vízszivattyút is mûködtetni lehet, amely automatikusan vizet szivattyúz a virágcserépbe, ha a földje kiszáradt. Ha a "Virág-o-mat "-ot automatikus üzemben kell használni, kedvezõtlen lenne, ha a LED világítana, mert ez az elemet kifogyasztaná. Azelem negatív pólusáról a jobboldali tranzisztor emitterére jövõ összekötõvezetékbe beiktathatja a nyomógombot. A kapcsolás ekkor árammentes. A virágföld ellenõrzésére a nyomógombot meg kell nyomni. Ha világít a LED, a virágföld még elég nedves. Ha a LED nem világít, meg kell locsolni a virágföldet. Biztosan eszébe jutnak még további felügyeleti feladatok is, amelyeket ezzel az egyszerû kapcsolással el tudna látni. Hasonló kapcsolásokat alkalmaznak gyakran a gyakorlatban is. A gépkocsiban kigyulladnak például a jelzõlámpák, ha kifogyott az ablakmosó folyadék, vagy túl alacsony a hûtõvíz szintje. Így fontos információkhoz jut a vezetõ olyasmikrõl, amelyekrõl egyébként csak a motorháztetõ felnyitásával jutna.

35. ábra

Az érzékelõgomb mint kikapcsoló (AUS) - betörésjelzõ berendezés

Az elõzõ kísérletekben az érintõgombot a fénydióda bekapcsolására használtuk.

Ezt a kapcsolást nagyon egyszerûen úgy változtahatja meg, hogy az érintõgomb kikapcsolja a LED-et. Szerelje össze a 36. ábra kísérletét, és csatlakoztassa az elemet. A LED világít. Ha a két érintkezõpontot

Hogyan mûködik a kapcsolás? A 32. ábrának megfelelõ elõzõ kísérlethez képest csak a fénydióda csatlakoztatását cserélte fel. Ezáltal a LED-en keresztüli áram folyására új helyzet adódik: 37. ábra

(az 1 kΩ-os és a 2.2 kΩ-os ellenállás hüvelyei) egy ujjával megérinti, a LED kialszik.

Ha a két ellenállás szabad hüvelyére egyegy vizsgálóvezetéket csatlakoztat, ez a kapcsolás például nagyon alkalmas automatikus viráglocsolónak (Virág-o-mat , lásd az elõzõ kísérletet). Amíg nedves a virágföld, a LED nem világít. Csak amikor már kiszáradt a virágföld, gyullad meg a LED.

36. ábra

•

•

•

•

•

•

Az 1 kΩ-os és a 2.2 kΩ-os ellenállás szabad hüvelyei nincsenek áthidalva, a T1tranzisztor bázisa nem kap feszültséget a T1 tranzisztor lezár. Ennek következtében a T2 tranzisztor sem kaphat bázisfeszültséget, tehát az is lezár. Így a 9 V-os elem pozitív pólusáról a 470 Ω-os ellenálláson és a fénydiódán keresztül áram folyhat vissza az elem negatív pólusára.. A LED világít. Ha az egyik ujjával áthidalja a két ellenállást, a T1 tranzisztor vezetni fog, ami következtében a T2 tranzisztor is megkapja a szükséges bázisfeszültséget, és ugyancsak vezetni fog. Így a fénydióda mindkét csatlakozási pontja az elem negatív pontjával kerül összeköttetésbe. A 37. kapcsolási rajznak megfelelõen a LED egyik csatlakozópontja közvetlenül össze van kötve az elem negatív pólusával, míg a másik a T2 tranzisztor most vezetõ kollektor-emitter-szakaszán keresztül ugyancsak az elem negatív pólusával van összekötve. Ennek következében már nincs feszültségkülönbség a LED két csatlakozópontja között. . Ahol pedig nincs feszültségkülönbség, nem is folyhat áram, és így a LED sem világít.

Vezetõ- szigetelõ- félvezetõ Ebben a fejezetben a vezetõ, nem vezetõ, és bizonyos körülmények között vezetõvé váló anyagokkal foglalkozunk.

A fénydiódával és a tranzisztorral már két tipikus félvezetõ-alkatrésszel volt dolgunk. A réz a folyó áram (elektronfolyam) számára nagyon alkalmas - az alumínium, vas és

néhány más fém is az elektronok számára könnyen átjárható, ha megfelelõ feszültség is rendelkezésre áll. Különösen jól vezetõ fém az ezüst és

az arany, amelyek azonban túl drágák az általános elektromos vezetékes összeköttetések számára. Emiatt az összekötõvezetékek számára az olcsóbb és megfelelõ mértékben vezetõképes rezet használjuk. Az elektromos vezetõ anyagokat "vezetõ"-nek hívjuk. Vannak olyan anyagok is, amelyekben az elektronok csak nagyon nehezen tudnak mozogni, ilyenek például a szigetelõanyagok (mûanyagok, gumi, porcelán, stb.). Az ilyen anyagokat "szigetelõanyag"-nak hívják. A vezetõkön és a szigetelõkön kívül van az anyagoknak még egy harmadik csoportja is. A félvezetõk tulajdonképpen szintén rossz vezetõk - de a legcsekélyebb szennyezõdés is speciálisan vezetõ tulajdonságokkal ruházza fel õket. Ha például a nagytisztaságú szilícium-lemezkéket egy speciális eljárással szándékosan szennyeznek (kb. 0,000 001 %), különleges tulajdonságokat érnek el ezekben a félvezetõ kristályokban. Ezt a hatást pl. a fénydiódáknál és a tranzisztoroknál alkalmazzák.. Ezen a helyen túl messze vezetne, ha a félvezetõk szerkezetét összes részletében tanulmányoznánk. A különbözõ félvezetõalkatrészek funkcióit a következõ kísérletekben közelebbrõl is bemutatjuk. Félvezetõül elsõsorban szilíciumot alkalmaznak, mivel a kristályait speciális fizikai eljárásokkal viszonylag könnyen lehet a tervezett alkalmazási célokra elõállítani.

A 29. ábra kísérletével egy egyszerû riasztókészüléket ismerhettünk meg. Ennek a riasztóberendezésnek van azonban egy döntõ hátránya: ha megszakad a biztonsági hurok, a riasztást ugyan kiadja, a LED azonban megint kialszik, amint záródott ismét a hurok. Ha a biztonsági hurok helyett az ajtóérintkezõ kerül alkalmazásra, a riasztás csak addig marad érvényben, amíg nyitva van az ajtó. A 38. ábrának megfelelõ következõ kapcsolással ez a hátrány kiküszöbölõdik, mivel a kiváltott riasztás tárolódik. A kapcsolást a 38. ábra szerint építse fel. Az elem csatlakoztatása elõtt vizsgálja meg még egyszer alaposan a kapcsolást. A biztonsági huroka 10 kΩ-os ellenállás és az elsõ tranzisztor (T1) bázisa között helyezkedik el. Ha csatlakoztatott elem

mellett megnyomja a nyomógombot, ki kell aludnia a fénydiódának, ha az elem csatlakoztatása után világított. Most megszakad a biztonsági hurok, 38. ábra

a LED világít. A kapcsolás különlegessége abban áll, hogy a LED akkor is tovább ég, ha a biztonsági hurkot ismét rendbehozza, vagy az ajtóérintkezõs biztosításnál az ajtót ismét becsukja. A fénydióda csak akkor alszik el, ha a nyomó gombot megnyomja. Ezáltal utólag is meg lehet állapítani, hogy a riasztás pl. egy védett helyiségbõl történt-e. A "törlõgomb"ot azonban úgy kell elhelyezni, hogy illetéktelenek ne férjenek hozzá. Ugyanígy védhetõk titkos fiókok, drága festmények, stb. 20

Riasztóberendezés "elfogószakasszal"


Abból indulunk ki, hogy a biztonsági hurok rendben van, és a LED nem világít. Ekkor a 4. ábrán vastag vonallal jelölt áramkörök zárva vannak. A T1 tranzisztor bázisa a 9 Vos elemrõl a 470 Ω-os ellenálláson, a fénydiódán és a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül megkapja a szükséges bázisfeszültséget. Ezáltal a T1 tranzisztor vezet, és a T2 tranzisztor bázisa a T1 tranzisztor kollektor-emitter-szakaszán keresztül az elem negatív pólusával össze van kötve. A T2 tranzisztornak hiányzik a szükséges bázisfeszültsége, úgyhogy a kollektor-emitter-szakasza lezárva marad. A T1 tranzisztor bázisárama, amely az elem pozitív pólusáról a 470 Ω-os ellenálláson, a LED-en és a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül folyik, olyan kicsi, hogy a LED nem világít..

39. ábra

Ha megszakad a biztonsági hurok (41. ábra), a T1 tranzisztor következésképp nem kapja meg már a bázisfeszültségét - a kollektoremitter-szakasza lezár.. Emiatt a T2 tranzisztor bázisa a 2,2 kΩ-os ellenálláson keresztül megkapja a 9 V-os elem pozitív pólusáról a szükséges bázisfeszültséget. A T2 kollektoremitter-szakasza vezetni fog, úgyhogy a LED megkapja a szükséges üzemi feszültségét, és világít.

Ha most megjavítja (zárja) a biztonsági hurkot, a T1 bázisa a 10 kΩ-os ellenálláson és a T2 tranzisztor vezetõkollektor-emitterszakaszán keresztül össze van kötve azelem negatív pólusával. Ennek következtében a T1 kollektor-emitterszakasza is zárva marad, úgyhogy a T2 bázisa továbbra is megkapja feszültségét az elem pozitív pólusáról a 2,2 kΩ-os ellenálláson keresztül. A T2

kollektor-emitter-szakasza továbbra is vezet, ami által a LED is tovább világít. Ha megnyomja a nyomógombot (a biztonsági hurok zárva van), a T2 bázisát összeköti a nyomógombon keresztül az elem negatív pólusával. A T2 bázisa és emittere között nincs feszültségkülönbség - a T2 lezárja a kollektor-emitter-szakaszát. Ezáltal a T1 bázisa ismét megkapja a szükséges üzemi feszültségét (a 10 kΩ

40. ábra

ellenαllαs, a LED ιs 470 Ω-os ellenαllαs az elem pozitív pólusáról), úgyhogy a T1 kollektor-emitter-szakasza vezetni fog. Mégha most ismét felengedi a nyomógombot, a T2bázisa a T1 kollektoremitter-szakaszán keresztül az elem negatív pólusával továbbra is összeköttetésben marad. A T2 továbbra is lezárva marad, és a LED nem világít.

Ebben a kapcsolásban vagy az elsõ tranzisztor vezet, és a második lezár, vagy pedig az elsõ tranzisztor lezár, és a második tranzisztor vezet. Az ilyen

kapcsolásokat, ahol a kéttranzisztor váltakozva kinyit ill. lezár, "billenõkör"-nek hívják. A következõ kapcsolásokban a

billenõkörökkel

behatóan

fogunk

foglalkozni, mivel ezekkel az összetettebb kapcsolások és a számítástechnika különbözõ funkcióit lehet megvalósítani.

Néhány csekély változtatással az elõzõ kapcsolás úgy alakítható át, hogy a LED-et ne egy vezeték megszakítása, hanem egy összeköttetés létrejötte kapcsolja be. Ezt a kapcsolást 42. ábra mutatja be. A 10 kΩes ellenállás közvetlenül össze van kötve a T1 bázisával. Az a két vezeték,

amelyen keresztül be kell kapcsolódnia a riasztásnak, az elsõ tranzisztor bázisára és emitterére van csatlakoztatva. A kapcsolás üzembeállítása után a két vezeték elektromosan összekapcsolódik (pl. a 31. ábránál leírt ajtóérintkezõvel), aLED bekapcsolódik, és addig világít, amíg meg nem nyomjuk a "törlõgombot" .

41.ábra

43. ábra 49

Ez egy "elfogó kapcsolás", mert ebben az esetben a riasztást a készülék nem azonnal a helyiségbe történõ behatoláskor váltja ki, hanem csak akkor, ha pl. egy nyitott ajtót nem szándékosan becsuknak. A LED-et elméletileg a rendõrségen is el lehetne helyezni, és ott kiváltani a riasztást úgy, hogy a betörõnek nincs is tudomása róla. Ennek a kapcsolásnak a mûködése azonos az elõzõ kísérletéével. A kapcsolás nyugalmi állapotában (az elfogószakasz nyitva) azonos állapot van, mint a zárt biztonsági hurok esetében: a T1 tranzisztor megkapja a szükséges bázisfeszültséget és ezáltal vezet, úgyhogy a T2 tranzisztor lezár, és nem ég a LED. Ha az elfogószakasz két érintkezõpontját összekötjük,

42. ábra ábra

akkor ezen keresztül a T1 bázisa összeköttetésbe kerül az elem negatív pólusával. A T1 bázisáról hiányzik a szükséges pozitív feszültség (nincs feszültségkülönbség a bázis és az emitter között), úgyhogy lezár a T1 kollektoremitter-szakasza. Ennek következtében a T2 tranzisztor a 2,2 kΩ-es ellenálláson keresztül megkapja a szükséges bázisfeszültéget, vezetni fog, és világít aLED. Ez az állapot addig marad fenn,

amíg meg nem nyomja a nyomógombot.

Elektronikus tárolókapcsolás: a bistabil billenõfokozat A 44. ábra kísérletével az elõzõ elrendezés eg valódi bistabil billenõfokozattá bõvült. Üzembeállítás után a nyomógombot röviden nyomja meg, hogy ne világítson a LED. Ha röviden megnyomja a nyomógombot, áthidalja a baloldali tranzisztor bázisát és emitterét (szaggatott vonallal bejelölt vezeték), és bekapcsolja a fénydiódát. Ha akár eltávoltja is a tranzisztor bázisa és emittere közötti áthidalást, aLED továbbra is ég. Csak egy újabb gombnyomásra kapcsolódik ki megint a LED. A számítástechnikában szükség van arra, hogy adatokat (karakterek és számok) tároljunk. Már az egyszerû zsebszámológépeknek is van egy tárológombja, amelynek a segítségével rögzíthetjük a közbensõ eredményeket. A számítógépek és a zsebszámológépek alapfelépítése nagyon egyszerû. Tulajdonképpen csak a "van feszültség" ill. "nincs feszültség" két állapotát tudják feldolgozni. Ehhez a számokat. Ehhez a számokat (és a betûket) nullák (0) és 44. ábra

egyesek (1) sorozataként kódolják, mivel a nullát nagyon egyszerûen a "nincs feszültség" (nem ég a LED), míg az egyet a "van feszültség" (ég a LED) állapotként lehet értelmezni.

ennek a billenõfokozatnak két stabil helyzete van, amelyet magától soha sem tud megváltoztani, csak külsõ behatásra. A bistabil billenõkört "flip-flop"-nak is nevezik.

A számítógépek memóriájának azonos a felépítése, mint az éppen most lefolytatott kísérlet memóriájáé. A számítógépek adott esetben több millió ilyen memóriaáramkörrel vanak ellátva. Az összes adat ezekben a tárolókapcsolásokban csak a "0” és „1" két állapottal van tárolva.

Ha összehasonlítjuk a 45. ábra kapcsolási rajzát az elõzõ kísérletnek a 43. ábrán látható kapcsolási rajzával, megállapíthatjuk, hogy csupán egy 47 kΩ-os ellenállással lett kiegészítve. Ezáltal egy szimmetrikus kapcsolási felépítést kapunk, amellyel kiegyenlíthetõk az alkatrésztûrések. További elõnyt nyújt a szimmetrikus felépítés akkor, ha még egy kicsit tovább kísérletezünk a billenõkörünkkel.

A számítógépek tárolókapacitását bit-ben mérik. Egy bit azt jelenti, hogy vagy egy nullát (0) vagy egy egyest (1) lehet eltárolni, így a 44. ábra kísérlete egy 1-bites tárolókapcsolás. Például egy 128 bites nagyobb tárolóhoz 128 ilyen tárolócellára van szükség. A 44. ábra kapcsolását bistabil billenõfokozatnak hívjuk. A ''bi" a latin nyelvbõl származik, és "kétszeres" a jelentése Ez azt jelenti, hogy 45. ábra


A 44. ábra kísérleti felépítésében a2.2 kΩ-os ellenαllαst helyettesítse

a LED és 470 Ω soros kapcsolásával. Ha most megnyomja a nyomógombot, bekapcsolódik a LED. A baloldali tranzisztor bázisának és emitterének az áthidalása által ismét kikapcsolódik. Az elõzõ kísérlethez képest fordított a mûködés lefolyása. A "miként?" gyorsan kiderül, ha még egyszer figyelmesen elolvassa a "Betörésjelzõ berendezés" címû kísérlet mûködésének az ismertetését. A fénydiódát a 470 Ω-os ellenállással együtt az utolsó kapcsolásmódosítás szerint a T1 tranzisztor kollektora és az elem pozitív pólusa közé kell beiktatni. Most távoltsa el a 47 kΩ-os ellenállást a kapcsolásból (ill. hidalja át a csatlakozóhüvelyét egy rövid drótdarabbal), így érthetõvé válik a szimmetrikus kapcsolási elrendezés:Mindegy, hogy most a nyomógombot mûködteti, vagy a baloldali T1 tranzisztor bázis-emitter-szakaszát hidalja át, a LED mindig világít. Ezzel a csekély módosítással a kapcsolást úgy manipulálta, hogy az már nem mûködik billenõkörként, habár a 43. ábrához (Betörésjelzõ berendezés) képest csak csekély különbséget mutat fel. A 46. kapcsolási rajz a szokásos billenõkört ábrázolja. A kapcsolás szimmetrikus felépítése különösen jól látható ezen a szimmetrikusan megrajzolt kapcsolási rajzon. A triggerelés Azt az impulzust, amely a bistabil billenõkört az egyik stabil állapotából átbillenti a másik stabil állapotába, "triggerimpulzus"-nak hívják. A "trigger" szó az angol nyelvbõl származik, és a jelentése "kioldó". A két átkapcsoló impulzust "SET" (beállít (LED bekapcsolása)) és "RESET" (visszaállít (LED kikapcsolása)) jelöléssel is illetjük. A billenõkörök triggerelésére (elindítására) több lehetõségünk is van: Az elsõ lehetõséget az elõzõ kísérletben ismertük meg. Egy tranzisztor bázis-emitter-szakaszát áthidalta (a nyomógobbal, ill. egy rövid drótdarabbal). Másik lehetõség a tranzisztorok kollektor-emitter-szakaszának az áthidalása. Ezt a lehetõséget a 47. kapcsolási rajz ábrázolja. Most már bizonyára Ön is olyannyira jártas a kapcsolási rajzok olvasásában, hogy a kísérletet szerelési rajz nélkül is fel tudja építeni. Alapul a 44. ábra szerelési rajzát veheti, ahol a 2,2 kΩ-os ellenállást egy 1 kΩ-os ellenállással kell helyettesítenie. Ezenkívül másképp kell csatlakoztatnia a

nyomógombot, ill. a pontozással jelölt vezetéket. A bistabil billenõkörök triggerelésének a harmadik lehetõsége egy pozitív feszültségnek a rövid ideig tartó ráadása a két tranzisztor egyikének a bázisára. A 48. kapcsolási rajz mutatja a szükséges beültetést, amelyet nagyon könnyen el lehet végezni a rajz alapján. Ha megértette már a bistabil billenõkör mûködési módját, akkor azt is könnyen felfogja, miért mûködik a bistabil billenõkörnek ez az elindítási módja: lezár pl. a T1 tranzisztor, majd kinyit a T2 tranzisztor, és világít a LED. Ha most megnyomja a nyomógombot,

kísérletek még sokat fognak leírni, és a magyarázatokat esetleg késõbb érdemes lesz még egyszer elolvasni. Mindazonáltal most benne vagyunk az elektronika közepében, és sokat tanultunk belõle, ami késõbb még nagy hasznunkra lesz a kísérletezésben. 48. ábra

47. ábra

Jegyezze meg: egy bistabil billenõkörnek két stabil állpota van. Elvben egy tárolócellát képvisel.

a T1 bázisa a nyomógombon és a 2,2 kΩ-os ellenálláson keresztül pozitív feszültséget kap az elemrõl, és kinyitja a kollektor-emitter-szakaszát. A T1 kollektor-emitterszakaszán és a 47 kΩ-os ellenálláson keresztül a T2 bázisa a negatív pólussal kötõdik össze. A kapcsolás átbillen - a T2 lezár (a LED kialszik), és a T1 tovább vezet még akkor is, ha többé nem nyomja meg a nyomógombot. A gyakorlatban a billenõkörök indításának mind a 3 lehetõségét alkalmazzák. Az indítási módok kombinálhatók is. Egy billenõkör pl. állítható és visszaállítható úgy, hogy a bázis-emitter-szakaszt vagy a kollektor-emitter-szakaszt egy tranzisztor rövid idõre áthidalja. A jobb megértés érdekében a különféke kombinációs lehetõségeket egyszer a gyakorlatban is "végig lehetne játszania". Lehet, hogy némelyik olvasónk egy kissé összezavarodott a sok mûszaki kifejzéstõl és magyarázattól, és talán nem is értett meg mindent, amit megpróbáltunk elmagyarázni. Mégha nem is mindenki tudja elképzelni, hogy mihez lehet minderre szüksége, mégis fontos tudnia, hogy milyen lehetõségek és milyen összefüggések vannak. A következõ

Tranzisztor-alapkapcsolások

A következõ fejezetben a tranzisztorok különbözõ alapkapcsolásait fogjuk közelebbrõl megismerni. Aki tovább akar kísérletezni, ezt a fejezetet akár át is ugorhatja. A következõ kísérletek megértéséhez azonban fontos, hogy megismerkedjen a tranzisztoros alapkapcsolásokkal. A tranzisztorok a teljes elektronika alapkövei. Mindenhol, ahol ma az elektronikát alkalmazzák, tranzisztorokra van szükség. Legyen az kapcsoló, egy HiFisztereoberendezés erõsítõfokozata, vagy flip-flop egy számítógépben, tranzisztorok nélkül nem lettek volna lehetségesek az utóbbi évtizedek mûszaki fejlesztései. Az eddigi kísérletekben a tranzisztorok mindig az úgynevezett "emitter-kapcsolás"ban mûködtek. Az emitter-kapcsolás azt jelenti, hogy a tranzisztor emittere közvetlenül össze van kötve a feszültségforrás (elem) egyik csatlakozópontjával, amíg a kollektor és a feszültségforrás másik csatlakozópontja közé 4 9 .

á b r a

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

a fénydióda az elõtétellenállással együtt (a kivezérelendõ "terhelés") van bekötve. A gyakorlatban azonban egy másik tranzisztoros kapcsolást, az úgynevezett "kollektorkapcsolást" is nagyon gyakran alkalmazzák. A kollektorkapcsolás esetében a tranzisztor kollektora van közvetlenül összekötve az elem pozitv pólusával, míg az emitter és az elem negatív pólusa közé a fénydióda van kötve az elõtétellenállással együtt. Egy tipikus kollektorkapcsolást mutat a 49. ábra elrendezése. A mûködése is biztosan azonnal világos elõttünk: amíg nyomva tartjuk a nyomógombot, addig világít a LED. Biztosan azt kérdezzük magunktól, mi a csudának jó nekünk ez a változat? Hiszen tulajdonképpen mindegy, hogy a fénydióda az elõtétellenállással együtt az emiiter és az elem negatív pólusa, vagy pedig a kollektor és az elem pozitív pólusa közé van bekötve. Mindkét esetben kigyújthatjuk a LED-et. A gyakorlatban azonban nagy különbségek vannak köztük: a tranzisztorok emitterkapcsolását

(a LED a kollektor és az elempozitív pólusa között van) akkor alkalmazzuk, ha a LED-et vagy egészen be kell kapcsolni, vagy egészen ki. A kollektorkapcsolást ezzel ellentétben mindig akkor alkalmazzuk, ha a tranzisztorokat erõsítésre kell alkalmaznunk. A rádiókészülékekben például az antennáról érkezõ nagyon gyenge zenejeleket annyira kell felerõsíteni, hogy egy hangszóródobozt meg tudjanak szólaltatni. Logikus, hogy itt a tranzisztornak nem szabad bekapcsolnia és kikapcsolnia, hanem a zenejelnek megfelelõ erõsítéshez többé-kevésbé nagy áramot kell vezérelnie akollektor-emitter-szakaszán. Erre a kivezérlési funkcióra a kollektorkapcsolás sokkal inkább megfelel, mint az eddig alkalmazott emitter-kapcsolás. Azért, hogy jobban megértse ezt a szabályzási funkciót, az 51. ábra szerinti kísérletet egy 2,2 kΩ-os ellenállással egészítse ki. Ha most megnyomja a nyomógombot, a LED ugyan még mindig ég, de kissé halványabban, mint a 49. ábra szerinti elõzõ kísérletben. Ha megnézi a 49. ábra kapcsolási rajzát, tulajdonképpen logikus lenne, hogy gombnyomásra a tranzisztor teljesen kinyisson (a LED fényesen világít), mivel a tranzisztor bázisa és az elem pozitív pólusa közé csak egy 1 kΩ-os viszonylag kis ellenállás van bekötve.

Valójában azonban a tranzisztor elektronikus szabályzóként mûködik. A dolog megértéséhez nagyon egyszerû lenne most, ha rendelkezésére állna egy mérõmûszer. De mivel valószínûleg nem áll, a tranzisztoron lévõ feszültségeket az Ohmtörvénybõl is viszonylag könnyen kiszámíthatja. Elõször számítsa ki

a tranzisztor bázisán lévõ feszültséget: az 1 kΩ-os és 2.2 kΩ-os ellenállás egymásután kapcsolódik. Ezáltal összegzõdnek az ellenállásértékek, úgyhogy 3,2 kΩ összellenállás adódik.

kiszámítható a feszültség is: U=RxI=2200 Ω x 0,0028 A = 6,2 V. Ha a 2.2 kΩ-os ellenálláson a 6,2 V feszültség van, akkor ugyanez a 6,2 V feszültség van a tranzisztor bázisán is.

A teljes feszültség9 V (elem). Ebbõl a két értékbõl kiszámítható a két ellenálláson átfolyó áram nagysága.

Ezen kívül tudjuk azt is, hogy a tranzisztor elektronikus feszültségszabályzóként mûködik, amely mindig annyira szabályoz vissza, hogy a bázis és az emitter közötti feszültség kb. 0,7 V legyen. Ezt úgy is ki lehet fejezni, hogy a tranzisztor úgy szabályozza az emitterén lévõ feszültséget, hogy 0,7 V-al legyen kisebb, mint a bázisán lévõ feszültség.. Kísérletünkben a bázison lévõ feszültségre 6,2 V-ot számítottunk, úgyhogy az emitteren a feszültség 5,5 V (6,2 V-ból 0,7 V = 5,5 V). Ha megnézzük az 52. kapcsolási rajzot, azt is megértjük most, hogy miért nem éghet már teljes fénnyel a LED

I=U:R=9V:3200Ω= 0,0028 A = 2,8 mA Ebbõl most tovább számíthatjuk azt a feszültséget, amely a tranzisztor bázisán, az 1 kΩ-os és a 2,2 kΩ-os ellenállás között van. A két ellenálláson

át folyó áramra 2,8 mA-t számítottunk. Logikus módon ez az áram folyik át a 2,2 kΩ-os ellenálláson is. Ha ismert az ellenálláson átfolyó áram, továbbá az ellenállás értéke maga, akkor az Ohmtörvénybõl

5 1 .

á b r a

a 470 Ω-os ellenállást eredetileg azért választottuk, hogy a9 V-os elemfeszültség csatlakoztatásakor a lehetõ legfényesebben világítson a LED anélkül, hogy tönkremenne. Mivel a 470 Ω-os ellenállás és a LED most a tranzisztor emitterére csatlakozik, már csak 5,5 V-os feszültség adódik ki, amely az elemfeszültségnek csupán alig több mint a fele. A kisebb feszültség

kisebb áramot is jelent. A kisebb áram kisebb fényeséget jelent. Azok számára, akik teljesen pontosan tudni akarják a valóságot: a találékony elméknek biztosan van kifogásuk a számításainkkal szemben. Abból indultunk ki, hogy az áram az elem pozitív pólusáról az 1 kΩos és a 2,2 kΩ-os ellenálláson keresztül folyik az elem negatív pólusához. Valójában azonban ennél még kisebb áram folyik az elem pozitív pólusáról az 1 kΩ-os ellenálláson és a tranzisztor bázis-emitter-szakaszán keresztül az elem negatív pólusához. Ezzel

52. ábra

•

•

• •

• •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

• •

•

•

• •

•

•

• •

+ 9V

NFN

•

SlImum• Transmit°. IT)

aa 50. ábra

•

•

•

• •

•

•

•

•

• •

• •

•

•

Automatikus lassú világos-sötétkapcsolás

alig nagyobb áram folyik az 1 kΩ-os ellenálláson keresztül, mint a 2,2 kΩoson keresztül. Valójában azonban olyan kis áram folyik át a tranzisztor bázis-emitter-szakaszán, hogy számításainkhoz el lehet hanyagolni. Az 51. ábra kísérleti elrendezésénél fel van cserélve az 1 kΩ-os ellenállás a 2,2 kΩ-os ellenállással. Ha megnyomja a nyomógombot, a LED már csak gyengén világít. Ha most kiszámítja a fentiek szerint a tranzisztor bázisán lévõ feszültséget, megállapíthatja, hogy a bázisfeszültség már csak 2,8 V. Ezzel az emitterre 2,1 V adódik. Világos, hogy a LED már csak gyengén világíthat. Ha lenne feszültségmérõje, ezeket az értékeket könnyen utánmérhetné. A következõ lépésben cserélje ki az 1 kΩ-os ellenállást egy 47 kΩ-os sal, és a 2,2 kΩ-ost egy 100 kΩ-os sal. Ha megnyomja a nyomógombot, a LED ugyan gyengén világít, de nem gyengébben, mint az elõzõ kísérletnél, bár a tranzisztor bázisán lévõ ellenállások kereken 50-szer nagyobbak lettek. Ha elvégzi a számításokat a megnövelt ellenállásokra, megállapíthatja, hogy a két ellenálláson átfolyó áram 0,06 mA-re csökkent, bár a tranzisztor bázisán a feszültség továbbra is kb. 2,8 V, ill. az emitteren 2,1 V.

Elõször használhatja a készlet új alkatrészét, az elektrolit kondenzátort (röviden elkó). Az elkóknál feltétlenül tartsa be az alábbiakat! Az elektrolit kondenzátorok piros építõkockája azt jelzi, hogy figyelni kell a helyes polaritású csatlakoztatásra. Ha egy elkó hosszabb ideig helytelen polaritással csatlakoztva mûködik, használhatatlanná válik. Miután elvégezte az öszes vetékbekötést, és még egyszer ellenõrizte õket, csatlakoztassa az elemet. Zárt nyomógomb mellett a LED egyre nagyobb fénnyel világít. Tartsa nyomva a nyomógombot, amíg a LED el nem érte teljes fényességét. Ha felengedi nyitja) a nyomógombot, valami furcsa történik, mert az eddigi ismereteink szerint a LED-nek azonnal el kellene aludnia, mihelyt megszakítottuk az áramkört. Ezt azonban nem teszi - lassan alszik ki. Az, hogy a LED a megszokott módon legyen bekapcsolható és kikapcsolható,

A korábbi kísérletek esetében a LED FIGYELJEN AZ ELKÓKNÁL A HELYES POLARITÁSRA

gombnyomásra be- és kikapcsolható volt, ill. az ellenálláskombinációk módosításával meg lehetett változtatni a fényességét. Az 53. szerelési rajz szerint automatikusan elérhetõ a LED lassú kigyulladása, majd lassú elhalványulása.

53. ábra

•

•

•

•

•

•

•

egy csekély változtatással érhetõ el : eltávoltja az elkó pozitív pólusához vezetõ összekötõvezetéket. Ha most megnyomja a nyomógombot, a LED azonnal fényesen világít. Ha pedig felengedi a nyomógombot, a LED azonnal kialszik. Ha helyreállítja az elkó pozitív pólusához vezetõ összekötõvezetéket, ismét a LED imént tapasztalt automatikus bekapcsolási és kikapcsolási késleltetése lép fel. Ezzel a kísérlettel külöönösen jól világítható meg a kondenzátor mûködési módja egy elektronikaus kapcsolásban. Mielõtt megmagyaráznánk a kondenzátor tulajdonképpeni szerepét, még szükség van még néhány kísérletre: elõször cserélje le a 10 µF-os elkót 100 µF-os elkóra. Ezzel megtízszerezte a kapacitást (tárolási lehetõséget). Ez akkor válik világossá, ha a nyomógombot hosszabb ideig tartja megnyomva: a bekapcsolási és kikapcsolási idõ most tízszer hosszabb.

Mi a kondenzátor hatása? A jobb érthetõség kedvéért az útmutató elején a "Mi is tulajdonképpen az áram?" c. fejezetben az elektromos áramkörben uralkodó viszonyokat egy vízköréivel hasonlítottuk össze. Ugyanezzel a módszerrel a kondenzátor mûködése is könnyen elmagyarázható. Az 55. ábrán az elem ismét hengerként van ábrázolva, dugattyúval és súllyal. A súly a vízzel megtöltött rendszerben nyomást hoz létre (az elektromos feszültséghez hasonlóan). Ennek következtében létrejön a víz körbeáramlása. A kondenzátor szerepét ebben a vízkörben egy kis henger demonstrálja (a kép baloldalán). Ebben a hengerben is van egy mozgatható dugattyú, amelyet két rugó tart a középállásban. A kép felsõ szélén egy vezetékszûkület (mint ellenállás) látható.

54. ábra

•

•

•

•

•

Ha az 56. (elméleti) ábrán megnyomott nyomógombot felengedi (nyitja), a kondenzátorba befolyt árammennyiség tárolva marad. 56. ábra

Cserélje ki most a 100 µF-os elkót egy 100 nF-os kondenzátorral. A 100 nF-os kondenzátor kapacitásda 1000-szer kisebb, mint a 100 µF-os elkóé. Ha megnyomja a nyomógombot, már nem ismerhetõ se bekapcsolási-, se kikapcsolási késleltetés. A kísérleti elrendezésbe rakja vissza a 10 µF-os elkót (az 53. ábrának megfelelõen). Távoltsa el az 1 kΩ-os és a 100 kΩ-os ellenállás összekötõvezetékét. Ha megnyomja a nyomógombot, ugyanazt a bekapcsolási késleltetést kapja, mint az elsõ kondenzátoros kísérletnél,míg azonban a kikapcsolási késleltetés jelentõsen megnõ.

Az eddig tanultak összefoglalása azt mutatja, hogy a kollektorkapcsolásnál az emitter feszültsége mindig követi a bázisét. Ezt a kapcsolási módot emiatt "emitterkövetõ"-nek is hívják. A tranzisztor bázisán lévõ változó feszültséggel megváltoztatható az emitter feszültsége. Ezáltal a kollektoremitter-szakaszon folyó áramot is vezérelhetjük. Jegyezzük meg, hogy az emitterkövetõnél egy nagyon kicsi bázisárammal a kollektor-emitterszakasz sokszorta nagyobb áramát vezérelhetjük. Emiatt az emitterkövetõ (kollektorkapcsolás) különösen alkalmas áramerõsítésre, mint amire például a sztereokészülékek esetében szükség van ahhoz, hogy meg tudjanak szólaltatni nagy hangszóródobozokat.

elméleti fejtegetések céljára szolgál. Ha zárja az 1. nyomógombot, létrejön egy áramkör az elemtõl a kondenzátoron és az ellenálláson keresztül vissza az elemhez. A vízkörhöz hasonlóan elektromos áram folyik a kondenzátorban. De csak nagyon csekély áram folyik, mivel az ellenállás korlátozza. A kondenzátorban lassan emelkedik a feszültség. A kondenzátorba befolyó áram egyre kisebb lesz, és mihelyt a kondenzátoron lévõ feszültség azonos lesz, mint az elem feszültsége, befejezõdik az áram folyása. A kondenzátor feltöltõdött 9 Vra.

Hasonló helyzet adódik, ahogy ezt az 57. ábra mutatja ("vízáramkör"). Ott a hengerbe befolyó víz megfeszíti a rugót. A súlynak a nagy hengerre történõ ráakasztásakor létrejön egy víznyomás, amely a szûkületen (ellenállás) keresztül lassú mozgásban hozza a vizet, amely a kisebb "kondenzátorhenger" dugattyúját lassan fölfelé nyomja. Minél messzebb tolódik el a dugattyú a középállásától, annál nagyobb erõvel hatnak a rugók ez ellen az elmozdulás ellen. Ez mindaddig folytatódik, amíg be nem áll az egyensúlyi helyzet. Ebben az egyensúlyi helyzetben a kondenzátorban lévõ rugók azonos nyomást hoznak létre, mint a nagyobb hengerbe beakasztott súly. A vízkörre vonatkozó felismerések átvihetõk az egyszerû elektronikus kapcsolásra, amely az 56 ábrán az elem, ellenállás és kondenzátor kombinációjaként látható. Ezt a kapcsolást nem kell felépítenie. Csupán

Az egy fogóval behorpasztott tömlõben már nem folyhat a víz tovább. A rugók megfeszített helyzetükben maradnak. Ha levesszük a fogót, a tárolt vízmennyiség kifolyhat. Ez a "kisülés" lassan történik, mivel van egy szûkület.

Már megállapítottuk, hogy a töltõdés ill. kisülés idõtartama a kondenzátor kapacitásától függ. Azt is beláthatjuk, hogy töltõdési ill. kisülési folyamat kisebb kapacitású kondenzátor esetében gyorsabban zajlik le, mint egy nagyobb (tároló) kapacitású kondenzátornál. Befejezésül még meg kell vizsgálni az ellenállás hatását a töltõdési ill. kisülési folyamatra. Cserélje ki a 100 kΩ-os ellenállást egy 47 kΩ-osra. A kisebb ellenállás miatt a töltõdés ill. kisülés mintegy kétszer olyan gyorsan megy végbe, mivel nagyobb áram képes folyni. Ellenállás nélkül a töltõdés ill. 57. ábra kisülés hirtelen menne végbe. Az ennél (ellenállás) a vízkörben. Ugyanez a kapcsolásnál elvárt bekapcsolási- és történik az elektromos áramkörben: Ha kikapcsolási késleltetésre nem kerülne zárva van a 2. nyomógomb (56. ábra), a sor. tárolt energia (a kondenzátor pozitív pólusa) lassan kisül az ellenálláson és a 2. nyomógombon keresztül a kondenzátor negatív pólusára. Minél nagyobb az ellenállás, annál kisebb a folyó áram. Következésképp a töltési és 58. ábra a kisütési idõ az ellenállásérték és a kondenzátor tárolási kapacitásának a kombinációjából adódik ki. Elvileg a kondenzátor egy kis akkumulátornak • felel meg, amely egy kapcsolás bármelyik pontjába pótlólagos (rövid idejû) energiaforrásként iktatható be.

Kondenzátorok töltõdése és kisülése Ha egy kondenzátor töltõdési és kisülési folyamatát "elektronikaus erõsítés” nélkül akarja megfigyelni, építse fel az 58. ábrának megfelelõ kísérletet. . Az elem csatlakoztatása után süsse ki elõször az elkót úgy, hogy rövidre zárja az elkó két csatlakozókapcsát egy drótáthidalóval. Ha megnyomja a nyomógombot, rövid idõre (kb.12 másodpercre) kigyullad a LED. A kondenzátor a 470 Ω-os ellenálláson, a LED-en és a nyomógombon keresztül feltöltõdött az elemrõl. A LED rövid felvillanásáról felismerheti, hogy a feltöltéshez viszonylag csekély áram is elegendõ. A100 µF-os elkót óvatosan szerelje ki a kapcsolásból (vigyázzon arra, hogy ne kösse össze közben az elkó két csatlakozólábát, mert különben az elkó elveszíti a töltését). A 100 µF-os elkó helyett építsen be egy 10 µF-os elkót a

kapcsolásba, és ismételje meg a kísérletet. Elõször az elkó kisütéséhez hidalja át egy rövid drótdarabbal az elkó két csatlakozóhüvelyét, majd nyomja meg a nyomógombot. A LED nagyon rövid ideig tartó felvillanásáról felismerheti, hogy a várakozásnak megfelelõen lerövidült a töltési idõ. Ha a 10 µF-os elkót a 100 nF-os kondenzátorral cseréli fel, és megismétli a kísérletet, akkor sötétben még éppenhogy csak észlelhet egy nagyon rövid felvillanást. Ha a villanást "elszalasztotta", a kondenzátort újra feltöltheti úgy, hogy egy rövid drótdarabbal rövidre zárja a kondenzátor két csatlakozóhüvelyét, majd a nyomógombot még egyszer megnyomja. A kísérleti elrendezést a 60. ábra szerint kell módosítania. Ehhez a kísérlethez az elõzõ kísérletben frissen feltöltött kondenzátorokat kell alkalmazni (lehetõleg az összes kísérletet röviddel egymásután kellene végeznie). A 100 µF-os elkó beszerelésekor figyeljen

arra, hogy véletlenül ne nyomja meg a nyomógombot, vagy ne kösse össze az elkó két csatlakozóhüvelyét. Jegyezzük meg, hogy ebben a kísérletben nem kell csatlakoztatni az elemet. Ha megnyomja a nyomógombot, a LED ismét rövid idõre (kb. fél másodpercre) kigyullad. A nyomógombon, a 470 Ωos ellenálláson és a LED-en keresztül ki tudott sülni az elkó. A kisütõáram gyújtotta ki a LED-et. A kisütési kísérletet ismételje meg a 10 µF-os elkóval és a 100 nF-os kondenzátorral. Megállapíthatja, hogy a LED világítási ideje egy kondenzátor kisülésekor pontosan azonos mértékû, mint töltéskor. Ez logikus is, mivel töltéskor ugyanakkora árammennyiség folyik be egy kondenzátorba, mint amekkora kisüléskor ki tud folyni. A kondenzátorok energiatárolási képességének egyik tipikus alkalmazási területe például a fényképezéshez használt villanófény-készülékek (vakuk). Egy elektronikai kapcsolás a viszonylag kicsi elemfeszültségbõl több

59. ábra

60.ábra 4 .

•

•

Mielõtt még az 53. ábrának megfelelõen felépített kísérletet újra üzembe állítaná, ismét iktassa be a 10 µF-os kondenzátort, és állítsa helyre az 1 kΩos és 100 kΩ-os ellenállást összekötõ vezetéket. A fényesebbé és halványabbá váló LED mutatja a kondenzátoron lévõ feszültséget: kisebb kondenzátorfeszültségnél halványan világít a LED, nagyobb kondenzátorfeszültségnél fényesebben világít a LED. A kapcsolás is most érthetõvé válik számunkra. Az elkó töltöttségi állapotától függõen a pozitív pólusán különbözõ feszültségek vannak. Ez a feszültség van az emitterkövetõként bekötött tranzisztor bázisán is. Az elkó pozitív pólusán, ill. a tranzisztor bázisán lévõ feszültségnek megfelelõen a tranzisztor emitterének a feszültsége is szabályozódik, ezáltal a tranzisztor kollektor-emitter-szakaszán átfolyó áram is.

13. ábra ábra

•

• •

ID

•

•

•

•

R

•

•

•

•

•

•

ezer volt feszültséget állít elõ. Ezzel a „nagyfeszültséggel" egy kondenzátor töltõdik fel lassan. A fénykép exponálásakor a kondenzátor egy gázkisülésû lámpán keresztül nagyon gyorsan kisül (a kisülési idõ egy ötszázezred és egy milliomod másodperc közé esik), úgyhogy nagyon fényes villanás jön létre.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

I.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

fp

•

•

•

a

•

•

•

•

•

•

•

•

A "késleltetett' érzékelõgomb

Egy kondenzátor "lelki élete"

Egy kondenzátor két egymástól elszigetelt lemezbõl áll, amelyek egy adott mennyiségû áramot (elektront) tudnak tárolni. Minél nagyobb a tárolási képesség, annál nagyobb a kapacitás (ugyanúgy, mint az akkumulátorok esetében). A kapacitás mértékegysége a Farad (F). Megkülönböztetünk nanofaradot (nF) és mikrofaradot (µF). 1 nF = 0,000 000 001 F 1 µF = 1000 nF vagy 0,000 001 F Az elektronikus kísérletezõrendszer elektrolit-kondenzátorokat (elkó) tartalmaz, amelyeknek a kapacitása µFban van megadva. Ezeknek az elkóknak nagy a kapacitása a rendszerben ugyancsak szereplõ kerámikus kondenzátorokhoz képest, amelyeknek a jóval kisebb kapacitása nF-ban van megadva. Egy kondenzátor kapacitása annál nagyobb, minél nagyobb a két lemez felülete. Döntõ a két lemez közötti távolság is. Ezek a tényezõk különbözõ kiviteli formákhoz vezetnek. Az elektronikus kísérletezõrendszerben túlnyomórészt "álló" kondenzátorok (az egyik oldalukon lévõ csatlakozóhuzalokkal) vannak. Vannak azonban "fekvõ" kondenzátorok is, jobbra és balra kilépõ csatlakozóhuzalokkal (az ellenállásokhoz hasonlóan). Az olyan kondenzátorok mellett, amelyeknek a megfelelõ külsõ méreteik ellenére kicsi a kapacitásuk, vannak olyanok is, amelyeknek kis méreteik ellenére nagy a kapacitásuk. Az elektrolitkondenzátorokban vezetõ elektrolitikus folyadék van (pasztaszerû).

Jegyezzük meg: a kondenzátor elektromos energiát tárol. Minél nagyobb a kapacitása, annál több energiát tud tárolni. A helytelen polaritással csatlakoztatott kondenzátorok rövid idõ alatt használhatatlanná válnak.

A 62. ábrának megfelelõ kísérlet az ismert érintõgomb továbbfejlesztése. Ez a kísérlet nagyon szemléletesen mutatja egy kondenzátor tárolási képességét. Az összeszerelés és az elem csatlakoztatása után az érintõgomb mûködésre kész. Ha az egyik ujjával áthidalja az 1 kΩ-os és a 2,2 kΩ-os ellenállás szabad érintkezõhüvelyeit, kigyullad a LED. Ha elveszi az ujját az érintkezõfelületekrõl, a LED nem azonnal alszik ki, hanem lassan, néhány másodperc alatt. Hogyan mûködik a kapcsolás? Ha az egyik ujjával áthidalja az érzékelõpontokat, a T1 tranzisztor az 1 kΩ-os ellenálláson, az Ön ujján és a 2,2 kΩ-os ellenálláson keresztül megkapja a szükséges bázisfeszültséget. A tranzisztor kollektor-emitter-szakasza egy kissé vezetõvé válik, úgyhogy a T2 tranzisztor a 470 Ω-os ellenálláson, a LED-en és a T1 kollektor-emitterszakaszán át ugyancsak megkapja a szükséges bázisfeszültséget, és vezetni

Lépcsõházi világításautomatika

fog. A LED világít. Ugyanakkor a 100 µF-os elkó feltöltõdik a 470 Ω-os ellenálláson, a LED-en és a T1 kollektor-emitter-szakaszán át. Ha elveszi az ujját az érintkezõhüvelyekrõl, lezár a T1 tranzisztor. Az elkó kisül a T2 bázisemitter-szakaszán keresztül, úgyhogy a T2 az elkó kisülése idején továbbra is megkapja a szükséges bázisfeszültséget, és vezet. A nagy lakóházakban a lépcsõház világítását egy rövid gombnyomással lehet bekapcsolni. Bizonyos idõ múlva a világítás magától kialszik. Egy ilyen automatikus mûködésû kapcsolást a 64. ábrának megfelelõen építhet meg. Szokás szerint csak akkor csatlakoztassa az elemet, ha már teljesen felépítette a kapcsolást, és még egyszer ellenõrizte. Majd nyomja meg röviden a nyomógombot. A LED kigyullad, majd kb. 3 másodperc múlva magától kialszik. Hogyan mûködik a kapcsolás? 63. ábra

Ha megnézi a 65. kapcsolási rajzot, azonnal látja, hogyan mûködik a kapcsolás. A nyomógomb rövid megnyomására az elkó nagyon gyorsan feltöltõdik az elem feszültségére. Ha felengedi a nyomógombot, az elkó lassan kisül a nagy értékû 100 kΩ-os ellenálláson keresztül a tranzisztor bázisemitter-szakaszának a vezérlõáramaként.

A tranzisztor vezet, és a LED világít. Hogy a kisülés egy kissé gyorsabb legyen, a kisütõáram még a 47 kΩ-os ellenállásra is elágazik. Ebben a kísérletben a fénydióda az elõtétellenállással együtt a kollektor és az elem pozitív pólusa közé van bekötve. Ezáltal az emitter fixen össze van kötve az elem negatív pólusával. Az emitter feszültsége állandóan 0 volt, és nem tudja követni a bázisfeszültséget. Ezzel azt értük el, hogy a kapcsolás viszonylag gyorsan átbillen, úgyhogy a fénydióda

hirtelen kapcsolódik ki, és nem lassan alszik ki. A kapcsolásnak van még egy különlegessége: Ha a bekapcsolási idõ alatt még egyszer megnyomja a gombot, a kondenzátor ismét teljesen feltöltõdik, és ennek megfelelõen meghosszabbodik a bekapcsolási idõ. A lépcsõházi világításnál se alszik ki a világítás, ha a nyomógombot megfelelõen kis idõközönként újra és újra megnyomjuk. Némelyik vonatbiztosító rendszerben is hasonló kapcsolást alkalmaznak, hogy ellenõrizzék, vajon a mozdonyvezetõ cselekvõképes-e, vagy hogy például elhagyta-e az elõírt tartózkodási helyét. Az ilyen biztosítórendszerekben a mozdonyvezetõnek adott idõközönként meg kell nyomnia egy gombot. Ha elmulasztja ezt, egy automatika gondoskodhat arról, hogy a vonat azonnal megálljon.

Automatikus idõkapcsoló

Elemvizsgáló

Kvíz-óra (rövid idõt mérõ) A 64. ábrának megfelelõ kapcsolás rövid idõket mérõ mûszerként, avagy kvíz-óraként alkalmazható. Egy fejtörõjátékban például egy feltett kérdést egy adott idõn belül kell megválaszolni, vagy a sakkban az egyes lépésekhez csak egy bizonyos idõ áll rendelkezésre. Gombnyomásra kezd lejárni az idõtartam (a LED világít). Az idõ akkor járt le, amikor kialszik a LED. Ehhez az alkalmazáshoz azonban az elõbb kiadódó kb. 3 másodperces játékidõ a legtöbb esetben nem elegendõ. A kondenzátorok töltõdésével és kisülésével kapcsolatos eddigi ismereteinkkel azonban nagyon egyszerûen meg tudjuk változtatni az idõt. Ha eltávolítja a 47 kΩ-os ellenállást a kapcsolásból, a LED bekapcsolási ideje kb. 10 másodpercre nõ (próbálja ki). Ha ennél még hosszabb idõre van szüksége, cserélje ki a 10 µF-os elkót a 100 µF-osra. Különbözõ további idõtartamokat érhet el kombinációkkal: pl. 100 µF-os elkót alkalmazzon, és pótlólag szerelje be a 47 kΩ-os ellenállást, stb.

67. ábra

Idõközben számos kísérletet végzett el. Valószínûleg még mindig az elsõ elemet használja, amelynek a feszültsége még biztosan elegendõ a következõ kísérletekhez. A következõ kísérletek számára azonban fontos, hogy az elem még kifogástalan legyen.Ahhoz, hogy ezt megállapíthassa, építsen fel egy egyszerû elemvizsgálót. Az elemek energiájukat elektromos áramként adják le. Egy új és kifogástalan 9 V-os elem a csatlakozókapcsain 9 V feszültséget ad

(Monostabil billenõkör)

le. Egy már hosszabb ideje használt elem nem hirtelen merül ki, hanem a kimenõfeszültsége lassan csökken le 8 V-ra, 7 V-ra, stb. Sok kísérletet még el lehet végezni egy legyengült elemmel is. Ha azonban egy kísérlet egyáltalán nem mûködik, vagy nem úgy mûködik, ahogy le van írva, akkor meglehet, hogy az elem feszültsége nagyon lecsökkent. Eben az esetben a kísérletet egy új elemmel meg kell ismételni. Ilyen esetben rá kell mutatnunk az alkáli-mangán elemek különleges teljesítõképességére. Az alkáli-mangán elemek ugyan drágábbak, mint a közönséges cink-szén elemek, használati idõtartamuk azonban ezért sokkal hosszabb és megbízhatóbbak is.

Ha sokat kísérletezik, ajánlható a speciális BUSCH 2059 típusú hálózati tápegység használata. Az elemvizsgálót a 66. szerelési rajz szerint építse fel. A vizsgált elemet csatlakoztassa az elemtartó csatjára.

66. ábra • •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Ha a gomb megnyomásakor a LED erõs fénnyel világít, az elem még kifogástalan állapotban van. Ha a LED már egyáltalán nem világít, az elem kimenõfeszültsége kisebb 7 V-nál. Ha a LED gyengén világít, beträgt die elemfeszültség kb. 7 - 7,6 V. Ha a LED gyengén vagy egyáltalán nem világít, az elem már nem használható további kísérletekhez. A kimerült elemek egyébként nem valók a háztartási hulladék közé. Az elemekben alkalmazott anyagok részben károsítják a környezetet. Sok üzletben rendszeresítettek ezért már elemgyûjtõ ládákat, ahová eldobhatjuk a kimerült elemeket, amikor újakat vásárolunk..

Hogyan mûködik a kapcsolás? A T1 és a T2 tranzisztor egy Darlingtonfokozatba van kötve. Ennek következtében a két tranzisztor úgy viselkedik, mint egyetlen tranzisztor nagyon nagy áramerõsítéssel. Mivel a fénydióda a T2 tranzisztor emittere és

•

az elem negatív pólusa közé van kapcsolva, ez a tranzisztor-Darlingtonfokozat az emitterkövetõ elve szerint mûködik. A két tranzisztor egymás mögé történõ kötése a T1 bázisa és a T2 emittere között 1,4 V (2 x 0,7 V) feszültségkülönbséget hoz létre. Az 1 kΩ-os, 2,2 kΩ-os és 10 kΩ-os ellenállás kombinációja 7,5 V elemfeszültségnél a T1 bázisán kb. 2,7 V feszültséget eredményez. Ezzel a T2 emitterén (és egyúttal a LED-en) kb. 1,3 V feszültség áll be. Ezen a feszültségen a LED éppen hogy csak világít. A tápfeszültség minimális változásai a T1 bázisán, és azon keresztül a T2 emitterén is változásokat eredményeznek. Ha az elemfeszültség 7,5 V fölé nõ, akkor a T2 emitterén is kb. 1,4 V-ra nõ a feszültség, és ez által eléri a LED teljes üzemi feszültségét. Ha az elemfeszültség ennél még nagyobb, a LED-et megvédi a 470 Ω-os elõtétellenállás. Ha a teljes elemfeszültség pl. 7 V-ra csökken, akkor a T1 bázisára 2,5 V feszültség jut, és ezzel a T2 emitterére 1,1 V feszültség. Az 1,1 V lényegesen kevesebb, mint a LED üzemi feszültsége - a LED már nem is világít. A 100 kΩ-os ellenállás az ellenállásokról a T1 bázisára folyó áramot olyannyira lecsökkenti, hogy ez a kiegészítõ áram nem hamisítja meg a mérési eredményt. A Darlington-párba kötött két tranzisztorra azért van szükség, hogy a csekély bázisáramot oly mértékben megnöveljék, hogy a LED nagy fénnyel kigyulladjon. A 68. ábra szerinti automatikus idõkapcsoló a lépcsõházi világítási automata egy továbbfejlesztett változata. Az elektronikus vezérlésû idõkapcsolókat a gyakorlatban gyakran alkalmazzák, pl. a gépkocsik ablakmosó berendezésében. Egy rövid impulzussal (a kapcsoló megpöccintésével) egy kis vizet fröccsölünk a szélvédõre, és az ablaktörlõ lapátjai egy ideig törlik a szélvédõt, majd maguktól leállnak. A szakemberek az ilyen kapcsolásokat „monostabil billenõkörnek" nevezik. A már ismertetett bistabil billenõkörtõl eltérõen (amelynek az állapota vagy BE, vagy KI) a monostabil billenõkörnek egy stabil, és egy instabil állapota van.

a •

•

•

A billenõkört egy rövid impulzus indítja be (triggereli). Bizonyos idõ múlva a kör "visszabillen" a kiinduló állapotába -kikapcsol. A kikapcsolt állapot megint

stabil lesz - innen van a „monostabil billenõkör" név. A 68. ábra szerinti kapcsolás megépítése után nyomja meg röviden a nyomógombot (elég egy rövid impulzus), a LED kigyullad, és kb. 10 másodperc múlva magától kialszik (a kapcsolás átbillen). Ha többször megnyomja a nyomógombot, a lépcsõházi világítási automatával ellentétben nem hosszabbodik meg a kb.10 másodperces kikapcsolási késleltetés. Az idõkésleltetésre ismét egy kondenzátor elektromos tárolókapacitását egy ellenállással kombinálva használja fel. Ha a 100 µFos elkót egy 10 µF-os elkóval helyettesíti, a bekapcsolási idõ már csak kb.1 másodperc. Ebben az esetben a kondenzátor tárolókapacitása az egytizedére csökkent. Ha a kapcsolásba visszateszi a 100 µF-os elkót, és ehelyett a 100 kΩ-os ellenállást cseréli le egy 10 kΩ-os ellenállásra, ugyancsak kb.1 másodperc lesz a bekapcsolási idõ . A 10-szeres tényezõvel lecsökkentett ellenállásértékkel 10-szer nagyobb

68.ábra

áram folyhat, ami megváltoztathatja az idõt.

Késleltetõ kapcsolás Bekapcsolási késleltetés

Hogyan mûködik a kapcsolás? Elõször is a stabil állapotot kell megvizsgálni (a LED nem ég) (lásd a 69 ábra kapcsolási rajzát). Egy kis áram folyik a 100 kΩ-os ellenálláson keresztül a T1 tranzisztor bázisára. A tranzisztor vezet, és a T2 tranzisztortól az eléje kapcsolt 47 kΩ-os ellenállás "elvonja" a feszültséget, mivel a T2 bázisa a 47 kΩ-os ellenálláson és a T1 nyitott kollektor-emitter-szakaszán keresztül az elem negatív pólusával van összekötve. A T2 tranzisztor lezár, és a LED nem világít. Mi a feladata a 100 µF-os elkónak? Az elkó negatív pólusa össze van kötve a T1 bázisával. Ott 0,7 V feszültség van a T1 emitteréhez képest, és emiatt a 9 V-os elem negatív pólusához képest is. A 470 Ω-os ellenálláson és a LED-en keresztül a kondenzátor 8,3 V-ra töltõdik fel (a 0,7 V bázis-emitterfeszültség és a kondenzátoron lévõ 8,3 V adja ki a teljes 9 V elemfeszültséget). 69. ábra

A kapcsolás ebben az állapotában stabil marad - amíg meg nem nyomja a nyomógombot. Zárt nyomógomb mellett megváltozik a helyzet: a LED világít. Az áram most az elem pozitív pólusától a 470 Ω-os ellenálláson, a LED-en és a nyomógombon keresztül az elem negatív pólusához folyhat.

Amíg a nyomógomb záródik (meg van nyomva), a 8,3 V-ra feltöltõdött elkó pozitív pólusa össze van kötve az elem negatív pólusával. Ennek következtében az elkó negatív pólusán, és ezzel a T1 bázisán is mínusz 8,3 V (''negatív" feszültség az elem negatív pólusához képest). A T1 bázisán hiányzik a szükséges pozitív feszültség - a T1 lezár. Miután lezárt aT1, a T2 tranzisztor az 1 kΩ-os és a 47 kΩ-os ellenálláson keresztül megkapja a szükséges (pozitív) bázisfeszültséget átkapcsol, és a LED tovább világít mégha fel is engedi a nyomógombot. Az elkó pozitív pólusa is a T2 most vezetõ kollektor-emitter-szakaszán át az elem negatív pólusával összekötve marad, azaz a T1 bázisán továbbra is egy negatív feszültség marad fenn. A világítási idõ tartamáért a feltöltött elkó a 100 kΩ-os ellenállással együtt a felelõs, mivel továbbra is egy kis áram folyik át a 100 kΩ-os ellenálláson azonban nem a T1 bázisára, hanem a feltöltött elkó negatív pólusára. Ennek következtében az elkón lévõ feszültségkülönbség lassan kiegyenlítõdik, azaz lassan kisül az elkó. Ha az elkó kisült, már nincs jelen a negatív pólusán, és azzal együtt T1 bázisán a negatív feszültség az elem negatív pólusához képest. A 100 kΩ-os ellenálláson keresztül a T1 bázisa pozitív vezérlõfeszültséget kap, a T1

átkapcsol. A T2 bázisa a 47 kΩ-os ellenálláson és a T1 C-E-szakaszán keresztül össze van kötve az elem negatív pólusával. A T2 lezár, a kapcsolás "visszabillen" az eredeti stabil állapotába. A legjobb még egyszer elolvasni a mûködés leírását, és a pozitív és a negatív feszültségek (feszültségkülönbségek) útvonalait a kapcsolási rajzon színes ceruzával bejelölni, mivel ha valaki jól megérti ezt a fejezetet, akkor már jó mélyre be is hatolt az elektronika láthatóvá tett titkaiba. Ezzel azt is felismerjük, hogy az idõbeli lefolyásban mind az elkó kapacitásának, mind pedig a 100 kΩ-os ellenállásnak döntõ szerepe van. Az idõtartamért ebben a kapcsolásban nem az elkónak a töltõdési-, hanem az ellenálláson keresztüli kisülési ideje a felelõs. A "pozitív és negatív feszültségek" témáját az útmutató egy másik fejezete fogja még részletesen tárgyalni.

A bekapcsolási késleltetést minden olyan esetben alkalmazzák, ahol a bekapcsolás és a funkció kiváltódása között egy bizonyos idõnek kell eltelnie. Példának okáért némelyik villanymotorra nem szabad rögtön a teljes üzemi feszültséget rákapcsolni. Csak egy rövid késleltetés után, azaz amikor a motor elért egy bizonyos fordulatszámot, kapcsolódik rá a teljes feszültség. Egy riasztóberendezéssel összefüggésben is késleltetheti egy ilyen kapcsolás a riasztás bekapcsolását. Erre az autóriasztók esetében is szükség van, mert normál esetben a berendezést csak a gépkocsi belsejében lehet bekapcsolni vagy kikapcsolni. Amikor a gépkocsi tulajdonosa kinyitja az ajtót, a késleltetõ kapcsolásnak köszönhetõen van néhány másodpercnyi ideje a rejtetten elhelyezett kapcsoló kikapcsolására. A tolvaj viszont, aki nem tudja, hogy a gépkocsi le van biztosítva, és nem ismeri a kapcsoló helyét sem, nem tudja kikapcsolni a riasztót a rendelkezésére álló rövid idõ alatt. A riasztás bekapcsolódik.

késleltetõ kapcsolás szerelési rajzát és kapcsolási rajzát mutatja. Az összekötõ vezetékek ellenõrzése után csatlakoztassa az elemet, tartsa megnyomva a nyomógombot, mivel a LED csak kb. 1 másodperc késleltetéssel kapcsolódik be. Ebben a kapcsolásban is az idõbeli lefolyásért az elkó felelõs. Ha pl. a 100 µF-os elkót a 10 µF-os elkóra cseréli le, a késleltetési idõ az egytizedére csökken (próbálja ki).

Hogyan mûködik a kapcsolás? Bekapcsoláskor (nyomógomb zárva) a T1 tranzisztor megkapja a szükséges pozitív bázisfeszültséget a 100 Ω-os és az 1 kΩ-os ellenálláson, továbbá a 100 µF-os elkón keresztül. Ez a kicsi vezérlõáram (egyidejûleg az elkó töltõárama) elég arra, hogy vezetõvé tegye a T1 tranzisztort, és annak az emitter-kollektor-szakaszán át összeköti a T2 tranzisztor bázisát az elem negatív pólusával - a T2 lezár. Eközben a 100 µF-os elkó lassan feltöltõdik, aminek a következtében a T1 bázisával összekötött negatív pólusán lévõ feszültség egyre kisebbé (negatívabbá) válik. A lassan tovább töltõdõ elkó révén a T1 bázisáról elvonódik a szükséges pozitív vezérlõáram - a T1 lezár. Most a T2 kapja meg a szükséges bázisfeszültségét a 47 kΩ-os ellenálláson keresztül - és kinyit. A LED addig világít, amíg bekapcsolva marad a berendezés (a nyomógomb meg van nyomva).

A 70. és 71. ábra egy bekapcsolási

Jegyezzük meg: Egy monostabil billenõkörrel a rövid impulzusok egy pontosan meghatározott idõtartamra hosszabbíthatók meg. Ez az idõ a kondenzátor kapacitásától és a hozzátartozó ellenállás értékétõl függ.

37

Villog- az astabil billenõkör

A már ismert bistabil és monostabil billenõkörök után most ismerkedjünk meg az astabil billenõkörrel is. Egy tipikus astabil billenõkör a villogó-kapcsolás (pl. az összes figyelmeztetõ fényjelzõ az építkezéseken, vasúti átjáróknál, a gépkocsik irányjelzõje stb.). A villogóknak két különleges elõnyös tulajdonsága van: egyrészt egy villogó fény figyelemfelkeltõ hatása sokkal nagyobb, mint egy folyamatosan égõ lámpáé, másrészt a villogó-kapcsolás a lámpa rövid bekapcsolási ideje és hosszú kikapcsolási ideje miatt energiát takarít meg, úgyhogy a villogólámpák jelentõsen hosszabb ideig mûködnek egy elemmel vagy akkumulátorral, mint a folyamatosan égõ lámpák. Miután a 72. ábra szerinti kísérleti áramkört ellenõrizte, nyomja meg a nyomógombot. Ameddig nyomva tartja a gombot, a LED villog.

15

Cserélje ki az 1 kΩ-os ellenállást a sorba kapcsolt LED-el és 470 Ω-os ellenállással. Azaz a fénydiódát (a 470 Ωos ellenállással együtt) a baloldali tranzisztor kollektorára csatlakoztassa, míg a jobboldali tranzisztor és a100 µF-os elkó pozitív pólusát kösse össze az 1 kΩos ellenállással. Ha most a kapcsolást üzembe helyezi, a LED villogni fog, az elõzõ kísérlethez képest semmilyen különbséget se lát. Felismerheti, hogy a bistabil billenõkörnek szimmetrikus felépítése van, és nincs jelentõsége annak, hogy melyik tranzisztorra van kötve a LED. Ha a BUSCH 6000 vagy 7000 kísérletezõrendszer van a birtokában, az 1 kΩ-os ellenállás helyett egy második fénydiódát is beköthet a kapcsolásba a második 470 Ω-os ellenállással sorba kötve. A (gombnyomás általi) üzembeállítás után azt észlelheti, hogy a két LED váltakozva villog.

Ha addig is élvezni akarja a LED villogását, amíg a következõ fejezetet olvassa, egy rövid drótdarabbal hidalja át a nyomógombot. Ezzel tartós villogófényt állít be.

Hogyan mûködik a kapcsolás? Ha összehasonlítja az astabil billenõkör (73. ábra) kapcsolási rajzát a monostabil billenõkör (69. ábra) kapcsolási rajzával, az tûnhet fel, hogy a két kapcsolás majdnem azonos. Csupán a monostabil billenõkör 47 kΩ-os ellenállása lett felcseréve egy elektrolit kondenzátorral. A második elkó hatására a kapcsolás két egymással csatolt monostabil billenõkörként mûködik. Egy példa: Ha a 100 µF-os elkó feltöltõdött, és a LED éppen elkezd világítani, a T2 tranzisztor a 100 kΩ-os ellenálláson keresztül megkapja a szükséges bázisfeszültséget. Ugyanakkor a 100 µF-os elkó pozitív pólusa a T2 tranzisztor kollektor-emitter-szakaszán keresztül összekötõdik az elem negatív pólusával. Mivel a 100 µF-os elkó feltöltõdött, most azonban a pozitív pólusa össze van kötve az elem negatív pólusával, az elkó negatív pólusán egy negatív feszültség adódik az elem negatív pólusához képest, amely feszültség a T1 tranzisztor bázisán is "rajta van". Ennek következtében hiányzik a T1 szükséges bázisfeszültsége - tehát lezár. A 10 kΩ-os ellenálláson keresztül egy kis áram folyik, azonban nem a T1 bázisához, hanem az elkó negatívan feltöltött negatív pólusához. Az elkón lévõ feszültségkülönbség lassan kiegyenlítõdik, azaz az elkó kisül. Ugyanakkor a 10 µF-os elkó feltöltõdik

az1 kΩ-os ellenálláson keresztül.Ha összehasonlítja az astabil billenõkör (73. ábra) kapcsolási rajzát a monostabil billenõkör (69. ábra) kapcsolási rajzával, az tûnhet fel, hogy a két kapcsolás majdnem azonos. Amint kisült a 100 µFos elkó (a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül), a T1 bázisára egy kis pozitív vezérlõfeszültség jut a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül - a T1 kinyit. Most a feltöltött 10 µF-os elkó pozitív pólusa a T1 tranzisztor kollektor-emitter-szakaszán át összekötõdik az elem negatív pólusával. A 10 µF-os elkó negatív pólusán (és a T2 bázisán) negatív feszültség adódik ki az elem negatív pólusához képest - a T2 lezár: a LED kialszik. A 470 Ω-os ellenálláson és a fénydiódán át a 100 µFos elkó lassan feltöltõdik, ugyanakkor pedig a 10 µF-os elkó lassan ki tud sülni a 100 kΩ-os ellenálláson keresztül, amíg ki nem egyenlítõdik a 10 µF-os elkó pozitív- és negatív pólusa közötti feszültségkülönbség. Ekkor a T2 bázisa a 100 kΩ-os ellenálláson keresztül megkapja a szükséges vezérlõfeszültséget - a T2 kinyit, a LED világít. A kapcsolási folyamat tovább folytatódik az elején leírtaknak megfelelõen. A kapcsolás"állandóan ideoda billen"). A LED világítási ideje a 100 µF-os elkó és a 10 kΩ-os ellenállás kombinációjából adódik ki. A kikapcsoltság ideje (a LED nem világít) a 10 µF-os elkó és a 100 kΩos ellenállás kombinációjából adódik ki. A 72. ábra szerinti kapcsolási elrendezésben a LED világító és nem világító szakasza elég pontosan azonos idõtartamú. Ha most ebben a kapcsolásban a 10 µF-os elkót felcseréli a 100 µF-os elkóval, rövid felvillanások váltakoznak megfelelõen hosszabb szünetekkel (próbálja ki). A LED felvillanásainak a gyakorisága nem változik. Következõül cserélje fel egymással a 10 kΩ-os és a 100 kΩ-os

ellenállást. A beindítás után ismét egyenletes villogás adódik, körülbelül azonos világító és nem világító szakasszal. Most cserélje fel még egyszer a 100 µF-os és a 10 µF-os elkót. Most a LED viszonylag hosszú világítási ideje és rövid nem világító ideje adódik ki. A LED villogásának a gyakorisága azonban továbbra is változatlan marad. Tapasztalhatta, hogy a villogás módja az elkóktól és az ellenállásoktól függ. Végezetül cserélje fel a 100 µF-os elkót a 100 nF-os kondenzátorral. Beindítás után egy stroboszkópikus hatást észlel. A LED gyors ütemben villog. Az elõzõ kísérletekkel szemben megnõtt a villogás gyakorisága. A LED villogásának a gyakoriságát villogási frekvenciának is nevezik. A frekvencia mértékegysége a Hertz (Hz), és azt adja meg, hogy hányszor kapcsolódik be ill. ki a LED egy másodperc alatt. A 10 Hz-es frekvencia azt jelenti, hogy a LED egy másodperc alatt 10-szer villan fel.

Jegyezzük meg: az astabil billenõkörnek nincs stabil állapota. Frekvenciája a megfelelõ alkatrészértékek által széles határok között változtatható.

Riasztóberendezés villogókapcsolással

Villogókapcsolás átkapcsolható villogási frekvenciával

Ezt a villogókapcsolást még egy kissé variálhatja, hogy a nyomógombbal meg lehessen változtatni a villogási idõt. Elõször is csatolja le az elemet, és az elõzõ kapcsolásban alkalmazott áthidaló vezetékhurkot távolítsa el a T1 tranzisztorról. Pótlólag építse be a kapcsolásba a nyomógombot és egy 47 kΩ-os ellenállást (lásd 76. ábra).

Az elõzõ kísérlet villogókapcsolása nagyon egyszerûen villogó riasztóberendezéssé építhetõ át. A 74. szerelési rajzon, ill. a 75. kapcsolási rajzon biztonsági hurokként a T1 tranzisztor bázisa és emittere közötti áthidaló vezeték látható. Ha a riasztóberendezést az elem csatlakoztatása révén üzembe állítjuk, nem következik be látható mûködés, a fénydióda nem világít. Ha most megszakítjuk az áthidalóvezetékként a T1 tranzisztoron elhelyezett dróthurkot, a riasztókapcsolás elkezd magától villogni. Ezt a kapcsolást ugyanúgy lehet alkalmazni, mint a 17. oldalon ismertetett riasztókapcsolást. A megfelelõ biztonsági hurok vagy botlódrótként, vagy ajtóérintkezõs biztosításként van kialakítva.

•

•J

biztonsági hurok

• 40

A 47 kΩ-os ellenállás is kicserélhetõ a 10 kΩ-os ellenállással, amikoris még tovább nõ a villogás frekvenciája a nyomógomb megnyomásakor.

75. ábra ábra

74. ábra 74

•

Ha most csatlakoztatja az elemet, a kapcsolás a várakozásnak megfelelõen villog, amikoris a nyomógomb megnyomására észrevehetõen megnõ a villogás frekvenciája.

•

Hogyan mûködik a kapcsolás? Ez a villogókapcsolás ismét az ismert astabil billenõkörbõl áll. A 100 µF-os elkó kisülési idejét a 2,2 kΩ-os ellenállás határozza meg. Amíg nem nyomja meg a nyomógombot, a 10 µF-os elkó kisütési idejét a 100 kΩ-os ellenállás határozza meg. A nyomógomb megnyomására egy kiegészítõ kisütõáram tud átfolyni a 47 kΩ-os ellenálláson keresztül. Emiatt lerövidül a 10 µF-os elkó kisütési ideje, a kapcsolás gyorsabban ''átbillen”, megnõ a LED villogási frekvenciája. Ha megnézzük a 77. kapcsolási rajzot, felismerhetjük, hogy a gomb megnyomásakor a 47 kΩ-os és a 100 kΩos ellenállás egymás mellé van bekötve. A szakemberek úgy mondják:

"A két ellenállás párhuzamosan van kapcsolva". Ellenállások párhuzamos kapcsolása esetén mindegyik ellenálláson keresztül folyik áram. Ennek következtében összesen nagyobb áram folyhat. Ha például két 100 kΩ-os ellenállást kapcsolunk párhuzamosan, a két ellenálláson együtt átfolyó áram éppen kétszer akkora, mintha csak egy ellenállást alkalmaznánk. Ez azt jelenti, hogy a párhuzamos kapcsolás eredõ ellenállása kisebb, mint az egyedül alkalmazott ellenállás. Két 100 kΩ-os ellenállás párhuzamos kapcsolásakor az eredõ ellenállás 50 kΩ értékû. Meg kell jegyezni, hogy több ellenállás párhuzamos kapcsolásával tetszõleges eredõ-ellenállásérték érhetõ el.

Villogó-kapcsolás fokozatmentesen szabályozató villogási frekvenciával

Elektronikus fényszabályzó

Ennek az útmutató könyvnek az egyik elsõ kísérletében egy ceruza segítségével szabályoztuk egy LED fényét. Mivel a LED fényét egy "ceruza-ellenállás" segítségével szabályoztuk, a szabályzás nem volt túl jó. Az elektronika segítségével most abban a helyzetben vagyunk, hogy már fel tudunk építeni egy olyan elektronikaus fényszabályzókapcsolást, amellyel a LED fényerejét nagyon finoman tudjuk szabályozni a teljesen sötéttõl a teljesen fényesig. Elõbb "építeni" kell egy alkalmas változtatható ellenállást. Erre a célra mázoljon fel egy papírlapra puha ceruzával egy kb. 10 x 20 mm méretû téglalapot. Fontos, hogy puha ceruzát használjon (mivel az ilyen ceruzában lévõ grafit rendelkezik a megfelelõ tulajdonságokkal, emiatt ne használjon golyóstollat, töltõtollat vagy filctollat). A téglalapot lehetõleg vastagon kenje be. A téglalap elejére és végére erõsítsen fel egy iratkapcsot.

A kapcsolást a 78. ábrának megfelelõen építse fel. Az elem csatlakoztatása után a "fényszabályzó" használatra kész. Az 1 kΩ-os ellenállásról a "szabályozható ellenállás"-ra vezetõ huzal a ceruzavonal mentén ide-oda mozgatható, ami által változtatható a LED fényereje. Ha az 1kΩ-os ellenállásra vezetõ huzal a ceruza-ellenállás alsó végén van (iratkapocs a LED-hez vezetõ huzallal), a LED nem világít. Ha a huzalt felfelé mozgatja, növekszik a fénydióda fényereje. A saját maga által fabrikált ellenállás ugyanazon az elven mûködik, mint az ipari készítésû "potenciométerek". Ezekben a potenciométerekben is csúszka segítségével tapogatjuk le a szénréteg-ellenállást. A potenciométereknek három csatlakozóérintkezõjük van, egy-egy a szénréteg-ellenállás elején és végén, és egy csatlakozópont

78. ábra 78

•

•

• • •

•

• •

•

áb ra

a csúszkán, amellyel a változtatható ellenállást lehet letapogatni. A potenciométer kapcsolási szimbóluma majdnem azonos egy ellenálláséval, csupán a csúszkát jelöli rajta még egy kiegészítõ nyíl.

Potenciométerek

A 80. ábra egy villogókapcsolás kísérleti felépítését mutatja, amely a saját építésû potenciométer alkalmazásával a villogási sebesség (villogási frekvencia) fokozatmentes szabályzását teszi lehetõvé. A ceruzaréteg egyik végére rögzítsen iratkapoccsal egy vezetéket, és vezesse azt a 100 Ω-os ellenállásra. A jobboldali tranzisztor bázisáról jövõ vezetéket ne rögzítse, hanem a villogási frekvencia szabályozására használja. A kapcsolás beindítása (az elem csatlakoztatása) után a vezeték szabad végével "tapogassa le" a saját építésû ellenállást, így a villogási frekvenciát a kb. 0,1 Hz-tõl 10 Hz-ig terjedõ tartományban szabályozhatja.

Hogyan mûködik a kapcsolás? A két tranzisztor egy Darlingtonfokozatba van kötve, és az emitterkövetõ ismert elvén mûködik. A T2 tranzisztor emitterfeszültsége (azzal együtt a LED-en lévõ is) követi a T1 tranzisztor bázisán lévõ bemenõfeszültséget. A ceruzaréteg felsõ vége az elem pozitív pólusával van összekötve, úgyhogy ott a 9 V értékû feszültség uralkodik. A ceruzaréteg alsó vége az elem negatív pólusával van összekötve, úgyhogy ott értelemszerûen nem lehet feszültség. E két csatlakozópont között a szénrétegen olyan feszültség van, amelynek az értéke a réteg aljától a tetejéig folyamatosan nõ 0-ról 9 V-ra. Attól függõen, hogy honnan vesszük le a szabad drótvégen keresztül a szénrétegrõl a feszültséget, amelyet az 1 kΩ-os ellenálláson keresztül a T1 bázisára vezetünk, a T2 tranzisztor emitterén az a megfelelõ feszültség lép fel, amely a LED fényerejét vezérli.

A mûködés biztosan világos számunkra. Az astabil billenõkör10 µF-os elkója kisütõáramának a nagysága a két huzalvég között kiadódó ellenállás értékétõl függ. A kapcsolásban elhelyezett 100 Ω-os ellenállásnak az a védelmi funkciója van, hogy a T2 tranzisztor bázisa ne legyen közvetlenül összekötve a +9 V elemfeszültséggel, amikor esetleg a két huzalvég érinti

egymást a szénrétegen

81. ábra.

Tûzjelzõ- jégjelzõ

Távvezérelt elektronikus jelfogó

bistabil billenõkörökkel ellentétben itt csak egy nyomógombra van szükség az átbillenéshez és a visszabillenéshez.

Az elõzõ kísérleteknél a gombnyomással zárt egy áramkört, amely újra megszakadt, amint felengedte a gombot. A következõ kísérlettel egy rövid gombnyomással bekapcsolhatja a LED-et, és egy újabb gombnyomással kikapcsolhatja. Ha több nyomógombja lenne, a LED-et akár különbözõ helyekrõl is be és ki lehetne kapcsolni. Ilyen elektronikus távkapcsolók vannak elhelyezve pl. a nagy épületekben, hogy a lépcsõház világítását a pincébõl és a padlásról is, és még minden emeletrõl is gombnyomással be és ki lehessen kapcsolni.

Hogyan mûködik a kapcsolás? A következõkben ismertetett mûködés olvasásakor a magyarázat esetleg bonyolultnak tûnhet. Sokkal könnyebben érthetõvé válik azonban, ha a 83. kapcsolási rajzon egy piros ceruzával megjelöli a más ismertetett áramköröket. Tételezze fel, hogy a LED nem világít. A 470 Ω-os ellenálláson, a LED-en és a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül a T1 tranzisztor pozitív bázisfeszültséget kap. A T1 kollektoremitter-szakasza vezet, és elvonja ezáltal a T2 tranzisztorról a bázisfeszültséget, mivel a T2 bázisa a 100 Ω-os ellenálláson és a T1 nyitott kollektor-emitter-szakaszán keresztül össze van kötve az elem negatív pólusával. Emiatt a T2 lezárva marad. Ezzel egyidejûleg feltöltõdik a 100 µFos elkó a 470 Ω-os ellenálláson, a LED-

Miután a 82. ábra szerinti kapcsolást még egyszer ellenõrizte, csatlakoztassa az elemet. Nyomja meg most többször röviden a nyomógombot, a LED-nek az egyik gombnyomásra ki kell gyulladnia, a következõre pedig el kell aludnia. Ennek a kapcsolásnak két stabil állapota van (a LED világít, vagy nem világít), emiatt ez egy bistabil billenõkör. A korábban megépített

•

en és az 1 kΩ-os ellenálláson keresztül. Ha megnyomja a nyomógombot, a T2 tranzisztor bázisa pozitív feszültséget kap a 100 µF-os elkó pozitív pólusáról. Ennek következtében a T2 kinyit - a LED világít. Ugyanakkor most a T1 bázisa a 10 kΩ-os ellenálláson és a T2 nyitott kollektor-emitter-szakaszán át össze van kötve az elem negatív pólusával. A T1 tranzisztorról hiányzik a pozitív bázisfeszültség - tehát lezár. Ez által a T2 tranzisztor pozitív bázisfeszültségre kerül a 2,2 kΩ-os ellenálláson keresztül az elem pozitív pólusáról még akkor is, ha felengedi a nyomógombot. Ezzel egyidejûleg a 100 µF-os elkó ki tud sülni az 1kΩ-os ellenálláson és a T2 tranzisztor nyitott kollektor-emitter-szakaszán keresztül. Ennek következtében lecsökken a feszültség az elkó pozitív pólusán a 0 Vra (nincs már rajta feszültség).

Ha most, azaz világító LED mellett, ismét megnyomja a nyomógombot, az elkó elvonja a T2 tranzisztor bázisfeszültségét. A T2 tranzisztor lezár, a LED kialszik. Ugyanekkor a T1 tranzisztor a 10 kΩ-os ellenálláson, a LED-en és a 470 Ω-os ellenálláson keresztül megkapja a szükséges bázisfeszültséget - a T1 tranzisztor kinyit. Ezáltal a kapcsolás egy stabil állapotot ért el, és ismét beáll az elején tárgyalt helyzet.

hõmérsékletváltozás megváltozik.

A hõmérsékletet általában hõmérõvel mérjük (úgy, hogy egy vékony csõben lévõ higany kitágulását leolvassuk egy fokbeosztású skáláról). Az elektronika segítségével a hõmérsékletet ennél sokkal pontosabban lehet meghatározni, és egyidejûleg az elektronika kiegészítõ figyelmeztetõ jeleket vagy speciális kapcsolási funkciókat is képes kiváltani. Ilyen tipikus alkalmazási cél például az elektronikus tûzjelzõ, amely egy adott hõmérséklet elérésekor automatikusan bekapcsol egy tûzoltóberendezést. A modern gépkocsikban 3 Celsius fok hõmérsékletnél figyelmeztetést kapunk a jég miatti csúszásveszélyre. Hõmérsékletkapcsolók kapcsolják be egy meghatározott hõmérsékletnél a hûtõvíz ventilátorát, és elektromos termosztátok felügyelik a fûtõ- és klímaberendezéseket, hogy a programozott helyiséghõmérsékletet pontosan tartsák.

hatására

Különösen a félvezetõknek függ az ellenállása a hõmérséklettõl. Mivel nem áll a rendelkezésére speciális félvezetõhõmérséklet-érzékelõ, használjon a következõ kísérletben egy tranzisztort hõérzékelõként. A kapcsolást a 84. ábrának megfelelõen építse fel, és az elem rákapcsolásával állítsa üzembe. A hõmérséklet kijelzésére a fénydióda szolgál, amely szobahõmérsékleten "félfénnyel" világít. A következõ kísérlettel azt lehet megvizsgálni, hogyan reagál a kapcsolás a lehûlésre. Ebbõl a célból tegye be néhány percre a komplett kapcsolási felépítést egy hûtõszekrénybe vagy egy hûtõládába. Ha a lehûtött kapcsolást beindítja, a LED teljes fénnyel világít. A kapcsolás felmelegedését szemmel lehet követni a LED lassan elsötétül. . A felmelegedést gyorsítani tudja úgy, hogy a hõmérsékletérzékelõül szolgáló baloldali tranzisztort a két ujja között felmelegíti.

Az elektronikus hõmérsékletméréshez általában érzékelõket alkalmaznak, amelyeknek az ellenállásértéke a 84. ábra

•

•

•

•

•

•

•

•

• •

83. ábra

•

44

•

•

•

• •

• •

•

• •

•

•

•

A gyakorlatban a tranzisztorok kevésbé alkalmasak hõmérsékletérzékelõnek. Elektronikus hõmérsékletmérõ-mûszerként rendszerint speciálisan erre a célra kifejlesztett félvezetõket alkalmaznak. Ezek a félvezetõ-alkatrészek a hõmérséklet megváltozásakor sokkal nagyobb mértékben változtatják meg a belsõellenállásukat, mint az Ön által alkalmazott tranzisztor. Biztosan el tudja azonban képzelni, hogy hasonló kapcsolásokkal nagyon egyszerûen lehet szabályzásokat és funkciókat megvalósítani.

85. ábra

•

A következõ kísérlettel azt lehet kimutatni, hogy mi történik magasabb hõmérsékleten. Ehhez melegítse a baloldali tranzisztort egy hajszárítóval. Megfigyelheti, ahogy a LED elsötétül, ill. kialszik. Ha kikapcsolja a hajszárítót, a hõmérsékletérzékelõ lehûlését megfigyelheti a fénydiódán, amely a szobahõmérsékleten "félfénnyel" fog világítani.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Hõérzékelõ

Soros kapcsolás - párhuzamos kapcsolás

Hogyan mûködik a kapcsolás? Az 1kΩ-os ellenállás akár a T1 tranzisztor bázisa és az elem pozitív pólusa, akár a T1 kollektora és az elem közé beköthetõ (lásd 85.ábra). Ezzel a T1 egy kissé vezetni fog, és a T2 tranzisztor bázisa a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül viszonylag kis bázisfeszültséget kap. Szobahõmérsékleten a T2 tranzisztor csak éppen annyira vezet, hogy a LED csekély mértékben világít. Ha lehûti a T1 tranzisztort, még kevésbé fog vezetni. Emiatt megnõ a feszültség T2 tranzisztor bázisán, jobban fog vezetni, és a kollektor-emitter-szakaszán keresztül nagyobb áram tud folyni. A LED fényesebben világít. Ha felmelegíti a T1 tranzisztort, megnõ a vezetõképessége, úgyhogy a T1-nek a most jobban kinyitott kollektor-emitter-szakaszán keresztül csökkenni fog a feszültség a T2 bázisán. A T2 lezár, és a LED már nem világít. Ezzel a kísérlettel egy új jelenséget figyelhettünk meg: mint tudjuk, a vezetõképességet, ill. az áramot a szabadon mozogni képes elektronok száma szabja meg. A félvezetõkben - és más anyagokban is - a szabadon mozogni képes elektronok száma a felmelegítéskor nõ, lehûtéskor pedig csökken. Alapjában véve a szabadon mozogni képes elektronok száma nemcsak a hõmérséklettõl, hanem a közölt energiamennyiségtõl is függ. A félvezetõk vezetõképessége pl. fénnyel is befolyásolható. A tranzisztorok félvezetõ anyaga egy fényátnemeresztõ fekete házban van elhelyezve, amely megakadályozza a vezetõképességnek a fény általi befolyásolását. Az optoelektronikai alkatrészek (pl. a fototranzisztorok) esetében kívánatos a vezetõképességnek a fény általi befolyásolása, és kapcsolási- és mérési célokra használjuk õket. A félvezetõ-alkatrészek hõmérsékletfüggõsége a gyakorlatban gyakran zavaró. A nagy teljesítményt leadó erõsítõkben a tranzisztorok a bennük folyó nagy áramok miatt felmelegednek. Ettõl a felmelegedéstõl a tranzisztorok jobban vezetnek, ami következtében eltolódik az erõsító "munkapontja", és leromlik a sztereoberendezések hangzása. A nagyértékû berendezéseknél ezért kiegyenlítik a vezetõképesség hõmérsékletfüggõ változását komplikált szabályzókapcsolások által.

Az elõzõ kísérletekben gyakran az ellenállások vagy a kondenzátorok soros vagy párhuzamos kapcsolással vannak összekapcsolva. Mivel a soros- és párhuzamos kapcsolás nagyon fontos az elektronikában, még egyszer röviden meg kell magyaráznunk a mûködésmódjukat:

Két ellenállás soros kapcsolása A 86. ábra két ellenállás tipikus soros kapcsolását mutatja. Soros kapcsolás alatt azt értjük, hogy az ellenállások úgy vannak elrendezve az áramkörben, hogy az áramnak elõször az egyik ellenálláson, majd a másodikon kell átfolynia. Logikus, hogy az áram folyását két ellenállás jobban akadályozza, mint egy ellenállás. Az össz-ellenállásértéket a következõ képlettel számíthatjuk 86 ábra

87. ábra

Az eredõ ellenállás értéke alig 32

Kondenzátorok soros kapcsolása Kondenzátorokat is kapcsolhatunk sorba (egymás után) (lásd 88.ábra). Ezáltal megváltozik az eredõ kapacitás. Az eredõ kapacitás mindig kisebb, mint a legkisebb kondenzátor kapacitása. Az eredõ kapacitás számítási képlete:

kΩ. Ellenállások párhuzamos kapcsolásával is tetszõleges eredõ ellenállás érhetõ el.

Kondenzátorok párhuzamos kapcsolása

bármelyiké a két ellenállás közül. Erre is van egy képlet:

Ha egy 100 kΩ-os és egy 47 kΩ-os ellenállást párhuzamosan kapcsolunk, akkor az eredõ ellenállást az alábbi képlettel számíthatjuk ki:

Kondenzátorok párhuzamos kapcsolásakor megnõ az eredõ kapacitás. Az eredõ kapacitás megfelel az egyes kondenzátorok kapacitásának az összegének: 88. ábra

89. ábra

C = C1 + C2 Az ellenállások és kondenzátorok sorosés párhuzamos kapcsolásának a tulajdonságait jól

ki: Ha egy 100 kΩ-os és egy 47 kΩ-os R= R1 + R2 ellenállást kapcsolunk sorba, ennek ugyanaz a hatása az áram folyására, mintha csak egyetlen147 kΩ-os ellenállás volna helyettük. Érthetõ, hogy több ellenállás soros kapcsolásával tetszõleges összellenállás érhetõ el.

Két ellenállás párhuzamos kapcsolása A 87. ábra két ellenállás párhuzamos kapcsolását mutatja. A rajtuk átfolyó áram a két ellenállásra eloszlik. Ha a két ellenállás párhuzamosan van kapcsolva, logikus, hogy az eredõ ellenállás értéke kisebb, mint

véssük az eszünkbe, mivel ezeknek a kapcsolási változatoknak a megértése sok elektronikus kísérlethez szükséges.

Kapcsolások a számítás- és digitális technikából

A digitális technika fejlõdésével új elektronikus jövõ kezdõdött el.A modern kis zsebszámológépek, a precíziós kvarcórák, a digitális képés hangfeldolgozás (CD-lejátszók), vagy a számítástechnika nem lenne lehetséges a digitális-elektronika nélkül. Ezzel az új technikával sikerült elõször az embernek olyan elektronikus gépeket kifejleszteni, amelyek olvasnak, írnak, számolnak, sõt döntéseket is hoznak.

Mi az, hogy digitális?

Megértheti egyáltalán még egy laikus a digitális technika komplikált elektronikus folyamatait?

A fénydiódának ebben a kísérletben csak két állapota lehet: világít, vagy nem világít. Más lehetõség nincs. A digitális technikában is csak két kapcsolási állapot létezik:

A következõ kísérletekkel magyarázzuk meg a digitális technika alapjait.

A kapcsolást a 90. ábra alapján építse meg, és állítsa üzembe. Ha megnyomja a nyomógombot, világít a LED - ha nem nyomja meg a nyomógombot, lehet, hogy a LED se világít. Mi is lehet ez a kapcsolás? Egy egyszerû áramkört már megismertünk ennek az útmutató könyvnek az elsõ fejezeteiben! Mégis ez a kapcsolás a digitális elektronika alapvetõ ismereteit közvetíti.

Van feszültség (világít a LED), vagy nincs feszültség (a LED nem világít). A kapcsolási állapotokat az "igen" és a "nem" szóval is jelölhetnénk. Közbensõ állapot, félfénnyel világít, technikában.

pl. a LED csak nincs a digitális

A "digitális" szó a latin „digitus" szóból ered, és jelentése "ujj”. Ezzel azt kívánják kifejezni, hogy a digitális technikában csak egész egységekkel lehet dolgozni. Ha például az összeadást az ujjainkon végezzük, csak egész ujjakkal számolhatunk - az összeadás fél egységekkel (fél ujjakkal) aligha lehetséges. 91. ábra

A kínaiak az abakuszként ismert számolótáblát használják, amely némelyik kezdõnek azt jelenti, hogy ''1+1=2" (egy meg egy az kettõ).Ebbõl a "számológép"bõl lényeges digitális ismeretek vezethetõk le.Ha például csak az 1 eurótól 10 euró-ig terjedõ egységekkel számolunk, akkor elegendõ 10 eltolható golyó. Ha azonban cent-ekkel is számolni kell, további 99 golyóra van szükség. Minél pontosabban kell számolni, annál több golyóra van szükség. A digitális elektronika és a számítástechnika a legösszetettebb számítási feladatot is csak a "van feszültség" vagy "nincs feszültség” két állapotával végzi el. Ezt a két állapotot az "1” és a "0" számmal is jelölik. A digitális technika alapelemei az úgynevezett kombinációs logikai elemek, amelyeknek egy vagy több bemenete, és egy kimenete van. Az elektronika összegyûjti a bemeneti jeleket, és egy bizonyos kimeneti jelet készít. A 91. kapcsolási rajz azt mutatja, hogy az elsõ digitális kísérletünknek elvben egy bemenete (nyomógomb) és egy kimenete (LED) van. Egy nagyon egyszerû „logikai kapcsolás". Apropó logika - a digitális technika logikus gondolkodást igényel. Menjünk vissza az ''1" és ''0" számhoz. Az "1" szám helyett használhatjuk az "igen" szót, vagy a "valami történik" kifejezést. A "0" helyett ekkor a "nem" vagy "nem történik semmi" állhatna. Ha megnyomjuk a nyomógombot (mint a kapcsolás bemenetét), akkor történik ott valami, tehát "igen" vagy "1". A LED világít (a kapcsolás kimenetén), akkor ugyancsak történik ott valami - tehát szintén "igen" vagy "1". Ha nem nyomjuk meg a nyomógombot, a bemeneten nem történik semmi (tehát "0"). A kimeneten sem történik semmi (mivel a LED nem világít) tehát ugyancsak "0". Az ilyesféle kapcsolásokat "IGENkapcsolásnak is nevezhetjük. Tegyük fel például a kapcsolásunknak a kérdést: "Esõ esetén szükségünk van esernyõre?" (a nyomógomb megnyomása), a helyes válasz erre az "igen" (a LED világít). Mi történik azonban, ha megváltoztatjuk a kérdést? Pl. "Napsütés esetén szükségünk van esernyõre?". Itt a helyes válasz a „nem” lenne. A most szükségessé váló "NEM-kapcsolás"-ra is van a digitális technikában egy speciális " logikai elem":

Az inverter

A 92. szerelési rajz egy digitális "NEMkapcsolás" elektronikáját mutatja be. Ha üzembe állítja a kapcsolást, világít a LED. Ha megnyomja a nyomógombot, kialszik a LED. Ha a bemeneten van feszültség (= igen), akkor a kimeneten nincs feszültség (= nem) és fordítva. Ezzel a kapcsolással helyesen megválaszolható a "napsütésben esernyõ?" kérdés. (A bemeneten történik valami a nyomógomb megnyomása által - tehát "igen" vagy "1''. A LED azonban nem világít - tehát "nem" vagy "0''.

kísérletben ezek az alkatrészek "fordítva” vannak csatlakoztatva. Ez a következõ felismeréshez vezet: ha a tranzisztor zárt nyomógomb mellett vezet, akkor a kollektora az emitterén keresztül az elem negatív pólusával van összekötve. 92. ábra

93. ábra

Az egy funkciót megfordító "NEMkapcsolások" szakmai neve „inverter". Egyébként már végrehajtottunk egy hasonló kísérletet a "Hogyan szakítunk meg egy áramkört gombnyomásra? témában. Adódik azonban egy különbség: hasonlítsa össze a 28. ábra kapcsolási rajzát a 93. ábra kapcsolási rajzával. Megállapíthatja, hogy a 28. ábrában a LED a tápfeszültség pozitív pólusára, és a nyomógomb a negatív pólusára van csatlakoztatva.Az "új"

*

so

Az "inverter kimenetén" (a LED-en) 0 V feszültség van (tehát nincs feszültség). Ha lezár a tranzisztor, a 470 Ω-os ellenálláson keresztül feszültség jut a tranzisztor kollektorára, és ezzel a logikai kapcsolásunk kimenetére (LED). Ily módon a kapcsolási állapottól függõen a következõ két lehetõség adódik: ha az inverter bemenetén (tranzisztor-bázis) van feszültség (=1), akkor nem világít a LED (=0). Ha az inverter bemenetén nincs feszültség (=0), akkor világít a LED (=1).

feszültség (1), az elsõ inverter kimentén nincs feszültség (0). Mivel az elsõ inverter kimenete össze van kötve a második inverter bemenetével, azon ugyancsak nincs feszültség, úgyhogy a kapcsolás logikájából következõen a második inverter kimenetén megint van feszültség (1). Elvileg a megkettõzött inverter kétszeres tagadást idéz elõ: "Ha nem esik az esõ, nincs szükségünk esernyõre". Ez a "digitális logika" esetleg primitívnek tûnhet. Valójában azonban az a helyzet, hogy az összes digitális elven mûködõ készülék (a számítógép is) csak ilyen egyszerû logikai áramköri elemekbõl épül fel. Még a nagy számítógépek is, amelyekrõl fel lehetne tételezni, hogy nagyon komplex döntésekre képesek, ezekkel az egyszerû igen-nem logikai építõelemekkel mûködnek. Foglalkoznunk kell még további "logikai kapcsolásokkal" is:

Mi történik, ha két invertert egymás után kapcsolunk? A 94. ábra mutatja két egymásután kapcsolt inverter áramköri felépítését. Ha az üzembeállítás után megnyomja a nyomógombot, kigyullad a LED. Ha nem nyomja meg a nyomógombot, nem is világít a LED. Tulajdonképpen világos számunkra a logika:

Az ÉS-kapcsolat Mind a "mindennapi életben", mind a számítógépek gyakorlatában döntéseket kell hozni, ha két esemény történik. Példaként egy kissé továbbfejlesztjük az "esernyõ-kérdést'. "Van szükségem esernyõre, ha esik az esõ, és ki akarok menni a szabadba?". A helyes válasz nyilván az "igen". Az igen-válasz mindenesetre csak akkor helyes, ha a kérdésben szereplõ mindkét esemény bekövetkezik: az esõnek esnie kell, és ki kell mennem a szabadba. Az ilyen eseményeket elektronikusan (digitálisan) is ki lehet értékelni. A kísérleti elrendezés a 95. ábrán látható. A 10 kΩ-os és a 47 kΩ-os ellenállás baloldali hüvelyére rövid drótdarabok vannak csatlakoztatva, amelyek elõször szabadon maradnak. Üzembeállítás után nem világít a LED. Tartsa hozzá az A hüvelyre 96.ábra

kötött drótdarabot az elem +9 V-os hüvelyéhez - nem változik semmi. Most a B hüvelyre kötött drótdarabot tartsa hozzá elem +9 V-os hüvelyéhez. Most se világít a LED. A következõ lépésben az A és B hüvelyt kösse össze az elem +9 V-os hüvelyével. Most világít a LED. Megállapíthatja, hogy most egy ÉSkapcsolat mûködik. A kimeneten csak akkor van feszültség, ha mind a két bemeneten van feszültség. Ha csak az egyik bemeneten van feszültség, a kimenet is kikapcsolva marad. A 96. ábra az ÉS-kapcsolat elektronikai kapcsolási rajzát mutatja: Ha mind a két tranzisztor bázisán pozitív feszültség van (mindkét tranzisztor vezet), világíthat a LED. A digitális gyakorlatban az ÉSkapcsolatnak számos alkalmazási lehetõsége van. Például egy riasztóberendezés csak akkor riaszthat, ha a

Ha az elsõ inverter bemenetén van

Mi is egy IC? Az IC az "integrated circuit" (integrált áramkör) rövidítése. Egy IC alatt olyan mûködésképes mini-kapcsolást értünk, amelyben az összes szükséges alkatrész nagyon kicsi térben van meg valósítva (integrálva van).Különbözõ IC-típusok ezrei léteznek, amikoris minden egyes típus egy meghatározott funkcióra van kialakítva. Vannak például 4 ÉSkapcsolatot tartalmazó IC-k. Ennek az

IC-nek 14 csatlakozóérintkezõje van (4 x 2 bemenet, 4 kimenet és 2 tápfeszültségcsatlakozás). Mivel ezeket az IC-ket nagyon nagy darabszámokban állítják elõ, olcsó az áruk. Vannak nagyon komplex funkciókat teljesítõ IC-k is, amelyekben többek között sok ezer logikai kapcsolati elem van összefogva, hogy például számolási és számítási funkciókat valósítsanak meg. A mikroprocesszor (a számítógép agya) is egy IC, amelyben a logikai áramkörök megfelelõ összekapcsolásával érik el a számítógép-funkciókat. Ennek a nagyfokban integrált technikának a megértéséhez az kell, hogy az egyszerû logikai áramkörökkel és funkcióikkal behatóan foglalkozzunk. Azok számára, akik logikusan gondolkoznak, az alábbi ismertetések sem túl nehezek.

95.ábra

94. ábra

•

berendezést egy kulcsos kapcsolóval élesítettük, és az egyik biztonsági hurok megszakadt. A gépkocsiban akkor szólal meg egy hangjelzés, ha világítanak a fényszórók, és a motor le van állítva. Egy szerszámgépet csak akkor lehet beindítani, ha be van fogva egy munkadarab, és le van zárva a biztonsági bura. Az ilyen ellenõrzési és megfigyelési feladatok a digitális-elektronika segítségével nagyon egyszerûen megvalósíthatók. A gyakorlatban ezeket a digitális logikai kapcsolásokat nem tranzisztorokkal, hanem többnyire integrált áramkörökkel (IC) építenek fel.

• • 1. inverter •

2. inverter

•

• 51

A VAGY-kapcsolat Egyes esetekben olyan funkciót kell megvalósítani, ahol több lehetséges esemény közül következik be egy. Egy tipikus alkalmazás adódik, ha pl. egy elektronikus riasztóberendezésre több riasztási hurok van bekötve. Ha az egyik (vagy akár több) riasztási hurok riasztást vált ki, be kell kapcsolódnia egy szirénának. A 97. szerelési rajz azt mutatja be, hogyan kivitelezhetõ elektronikusan a VAGY-kapcsolat. Üzembeállítás után a fénydióda továbbra se világít, mivel nincs feszültség csatlakoztatva sem az A, sem a B bemenetre. Ha összeköti az A vagy a B bemenetet az elem +9 V-os hüvelyével, a LED világít . Ha mind a két bemenet össze van kötve az elem pozitív pólusával, akkor is világít a LED.

98. ábra ábra

Ha megnézzük a 98. kapcsolási rajzot, világossá válik elõttünk az elektronikus funkció: a T1 és T2 tranzisztor alapjában véve párhuzamosan kapcsolódik, úgyhogy a fénydióda megkapja a szükséges tápfeszültséget, amint az egyik vagy mindkét tranzisztor kinyit. Mielõtt befejeznénk kirándulásunkat a számítógép és a digitális technika világában, a teljesség kedvéért meg kell még magyaráznunk az utolsó két fontos logikai kapcsolást: ezek a "NEM-ÉSkapcsolat" és a "NEM-VAGY-kapcsolat''.

A NEM-ÉS-kapcsolat A NEM-ÉS-kapcsolat megismeréséhez építse fel a 99. kapcsolási rajznak megfelelõ elrendezést. A szerelési rajzról lemondtunk, mivel idõközben arra a szintre kellett jutnia, hogy egy kísérleti elrendezést a kapcsolási rajz alapján is el tud készíteni. Üzembeállítás után a LED világít. Ha az A hüvelyt összeköti az elem pozitív pólusával, a LED tovább világít. Ugyanez történik, ha csak a B hüvelyt köti össze az elem pozitív pólusával. Ha mind az A, mind a B hüvelyt (azaz mindkét bemenetet) összeköti a 9 V-os hüvellyel, a LED nem világít. A kimeneten tehát csak akkor nincs feszültség, ha mindkét bemeneten van feszültség. Ez a mûködés elvileg megfelel egy olyan ÉS-kapcsolatéval, amelynek a kimenetére még egy kiegészítõ inverter is csatlakoztatva van.

99.ábra

Ezt a logikai kapcsolatot megvalósító kapcsolás könnyen megérthetõ: amíg le van zárva az egyik tranzisztor (vagy mind a kettõ), áram tud folyni az elem pozitív pólusáról a 470 Ω-os ellenálláson keresztül a LED-hez - a LED világít. Ha azonban mindkét tranzisztor kinyit (mindkét tranzisztor megkapja a szükséges bázisfeszültséget), záródik egy áramkör az elem pozitív pólusától a 470 Ω-os ellenálláson és a két tranzisztor kollektor-emitter-szakaszán keresztül az elem negatív pólusához. Mivel az áram könnyebben folyik a tranzisztorszakaszokon át, mint a LED, hiányzik a LED szükséges üzemi feszültsége - a LED 52

A NEM-VAGY-kapcsolat elsötétül. A NEM-ÉS-kapcsolattal például nagyon egyszerûen felépíthetõ egy több biztonsági hurkot figyelõ riasztóberendezés. Az elsõ biztonsági hurok az A bemenetet köti össze az elem pozitív pólusával, a második biztonsági hurok a B bemenetet. Ha mind a két biztonsági hurok teljesen ép (ill. ajtó- és ablakérintkezõk alkalmazása esetén zárva vannak az ajtók és az ablakok), a LED sötét marad. Ha megszakad az egyik biztonsági hurok (vagy mind a kettõ), a LED kigyulladása jelzi a riasztást. A LED helyett a NEM-ÉS-kapcsolat kimenetére csatlakoztathat egy bistabil billenõkört a kiváltott riasztás tárolására, és még egy kiegészítõ monostabil billenõkört is, amely rövid idõre megszólaltat egy szirénát. Megtudtuk, hogy a digitális technika logikai egységeket bocsát rendelkezésünkre, amelyeket az adott alkalmazáshoz csak helyesen kell egymással kombinálni. A digitális

elektronikus szakember szempontjából érdektelen, hogy milyen ezeknek a funkcionális egységeknek a belsõ felépítése. Õ csupán a funkcionális egységeket kombinálja nagy funkcionális blokkokká.

100. ábra

Ez az utolsó logikai kapcsolat, amelyet ebben az útmutatóban ismertetünk. A 100. kapcsolási rajznak megfelelõen végezze el a kísérleti áramkör összeállítását. Üzembeállítás után világít a LED, bár egyik bemeneten sincs feszültség. Ha az A hüvelyt összeköti a +9 V-al, nem világít a LED. Ugyanez történik, ha a B hüvelyt, vagy mind a két hüvelyt köti össze a +9 V-al. A kimeneten csak akkor van feszültség, ha egyik bemeneten sincs feszültség. A NEM-VAGY-kapcsolat funkcióját egy VAGY-kapcsolat, és egy utána kötött inverter adja ki. Az elektromos felépítés a 100. kapcsolási rajzból látható: ameddig mindkét tranzisztor lezár, az elem pozitív pólusáról tud áram folyni a 470 Ω-os ellenálláson keresztül, a LED világít. Ha az egyik tranzisztor kinyit, az egymással összekötött két kollektor a vezetõ kollektor-emitter-szakaszon keresztül összeköttetésbe kerül az elem negatív pólusával: a LED nem kapja meg a szükséges üzemi feszültséget, és nem világít.

Bármennyire is valószínûtlenül hangzik, de az eddig megismert digitális logikai kapcsolásokból állnak össze az összes digitális mûködésû készülék és a számítógép is. Többre nincs szükség! A logikai áramkörök kombinációjával képesek számolni a zsebszámológépek, zenét lejátszani a CD-lejátszók, és döntéseket hozni a számítógépek. Kiegészítésül csupáncsak tárolókapcsolásokra van szükség, amelyeket a bistabil billenõkör formájában ismertünk meg. Ahhoz, hogy ezek a billenõkörök a számítógépes alkalmazásokhoz is megfeleljenek, még egy kicsit variálni kell õket. Ezt fogja bemutatni a két következõ kísérlet:

Hogyan tovább?

Memória-kapcsolásszámítógép-tároló Az eddig megismert bistabil billenõköröknek van egy hátrányuk: nincs definiált kezdeti helyzetük. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a billenõkör beindításakor a LED vagy világít, vagy nem. Ha a billenõkörre rátesszük a feszültséget, mindkét tranzisztor elõször pozitív bázisfeszültséget kap. Az alkatrészek szórása miatt azonban az egyik tranzisztor egy kicsit gyorsabban kapcsol, mint a másik, aminek a következtében a gyorsabban kapcsoló tranzisztor elvonja a másodiktól a bázisfeszültséget, és ez által a kapcsolás átbillen az egyik stabil állapotba. Azt azonban

54

nem lehet megjósolni, hogy melyik tranzisztor lesz a gyorsabb. Elképzelhetjük, hogy egy számítógép-memóriában, amely több ezer bistabil billenõkörbõl áll, milyen "káosz" jön létre, ha a számítógép bekapcsolásakor a billenõkörök egy része be van kapcsolva, míg a másik része ki van kapcsolva. Ha egy számítógépet bekapcsolunk, kezdetben a memóriának "üresnek" kell lennie, azaz az összes billenõkörnek a "ki" állapotában kell lennie. A 101. szerelési rajz azt mutatja be, hogy az ismert billenõkör egy 100 nF-os kondenzátor beiktatásával úgy módosítható, hogy üzembeállításkor a fénydióda mindig ki legyen kapcsolva. Ezt a gyakorlatban is kipróbálhatja, ha felépíti a kísérletet. Üzembeállítás (az elem csatlakoztatása) után a LED nem fog világítani. A nyomógomb rövid megnyomására a LED kigyullad, a jobboldali tranzisztor bázis-emitter-

szakaszának a rövid ideig tartó áthidalása által a LED ismét kikapcsolódik. Hogyan mûködik a kapcsolás? A bistabil billenõkör mûködését már részletesen ismertettük. Az elem csatlakoztatásakor a 100 nF-os kondenzátor egyelõre ki van sütve, úgyhogy a T2 bázisa csak akkor kaphat pozitív feszültséget, ha a 100 nF-os kondenzátor az 1 kΩ-os és a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül feltöltõdött. A feltöltéshez szükséges rövid idõ elegendõ arra, hogy a T1 tranzisztor átkapcsoljon. A T1 tranzisztor nyitott kollektor-emitterszakaszán, és a 10 kΩ-os ellenálláson keresztül a T2 bázisa (és vele együtt a 100 nF-os kondenzátor is) összeköttetésbe kerül az elem negatív pólusával. A T2 tranzisztor lezárva marad - a kör elérte az egyik stabil állapotát. Az általunk birtokolt ismeretekkel úgy tudjuk megváltoztatni a billenõkör kapcsolását, hogy

üzembeállításkor a fénydióda automatikusan mindig bekapcsolódjon. Ehhez csupán el kell távolítani a 100 nF-os kondenzátort a jelenlegi helyérõl, és a baloldali tranzisztor bázisa és emittere közé kell bekötni (próbálja ki). Kirándulásunkat a digitális technikába ezzel az utolsó kísérlettel be is fejezzük. Ha felébresztettük érdeklõdését az elektronikának ezt a jövõt magában hordozó részterülete iránt, ajánljuk a kísérletezés folytatásához a BUSCH 2188 digitálisés számítástechnikai bõvítõszekrényt. Ez a pótlólagos kísérletezõ szekrény számos kísérleti eszközt tartalmaz, többek között egy speciális számlálót nagyméretû folyadékkristályos kijelzõvel (LCD), és négy integrált áramkört, amelyek több száz logikai áramkörön kívül a köztes eredmények tárolására szolgáló bistabil billenõköröket is tartalmaznak. Ezenkívül még inverterés ÉS-kapcsolati áramköröket is tartalmaz. több mint 100 kísérlet és készülékkapcsolás világítja meg a digitálisés számítástechnikát: például 2-jegyû számláló, összegzõ. programozható digitális-idõzítõ, digitális

szintetizátor, frekvenciamérõ készülék, személyszámláló berendezés. digitális-analogátalakító, elektronikus játékidõóra, lövészközpont, adattávátvitel, digitális-multiméter, riasztóközpont, közlekedési lámpa, elektronikus számológép stb.

Ezzel a BUSCH 4000 kísérletezõrendszerrel végezhetõ kísérleteink végére jutottunk. Az 5000, 6000 vagy 7000 kísérletezõrendszer birtokában közvetlenül folytathatja ennek az útmutató könyvnek a 2. részében szereplõ kísérleteket. A BUSCH 4000 kísérletezõrendszer a 4500 bõvítõcsomaggal az 5000 kísérletezõrendszerré bõvíthetõ. Vele az ennek az útmutató könyvnek a 2. részében ismertetett összes kísérletet és készülékkapcsolást megvalósíthatja. Sok új elektronikai alkatrész, például középhullámú rádió-IC, potenciométer, forgókondenzátor, hangszóró, ferritrúd, stb. mellett a bõvítõcsomag egy kezelõlapot is tartalmaz (lásd ábra), amellyel a felépített készülékkapcsolásokat professzionális készülékként lehet kezelni.

Használati útmutató kézikönyv 1. kötet

Recommend Documents