Ministerstvo školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky

1

Ministerstvo školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky

Agentúra Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu SR pre štrukturálne fondy EÚ

Prioritná os:

1.

Reforma

systému

vzdelávania

a odbornej prípravy Opatrenie:

1.1 Premena tradičnej školy na modernú

Prijímateľ:

Spojená škola

Názov projektu:

Informačné

technológie

–

efektívny

nástroj v odbornom výcviku Kód ITMS projektu:

26110130129

Aktivita, resp. názov

5.1.5. Tvorca učebného materiálu 5

seminára

Mechanik číslicovo ri adených strojov pre 3. ročník

2

Ovládacie a indikačné spínače. K zapínaniu spotrebičov, napr. motorov, osvetlenia alebo k riadeniu sa pouţívajú v elektronike rôzne ovládacie prvky.

Obr.2- schematická značka spínač

Obr.1-schematická značka tlačidlo

3

Spínače a tlačidlá. K zapínaniu a vypínaniu spotrebičov, napr. osvetlenia sa pouţívajú spínače alebo tlačidlá. Spínač je prepnutý vţdy v určitej polohe, napr. v polohe zopnuté. Osvetlenie sa zapne a zostane zapnuté, dokiaľ sa znovu nevypne. Tlačidlo sa vráti po uvoľnení tlaku do pôvodnej polohy. Zvonček zvoní tak dlho, dokiaľ drţíme stlačené tlačidlo zvončeka. Pre správnu voľbu vhodných spínačov a tlačidiel musíme brať na zreteľ tieto okolnosti:  spôsob ovládania  správanie kontaktov pri zmene z kľudovej polohy  konštrukčné prevedenie kontaktov

Materiály na kontakty. Kontakty sa opotrebovávajú napr. elektrickým oblúkom, opaľovaním, úbytkom materiálu alebo chemickými vplyvmi. Preto musí byť materiál kontaktov odolný voči opotrebeniu a elektricky dobre vodivý. Na kontakty sa väčšinou pouţívajú ušľachtilé kovy a ich zliatiny. Zvláštny kontaktný materiál je ortuť. Je tekutá uţ pri izbovej teplote a má veľmi malú rezistivitu. Pri kolískových ortuťových spínačoch musí byť dodrţaná predpísaná poloha. Pri rozbití trubky sa uvoľňujú jedovaté pary ortuti. Pre spínače a tlačidlá uvádza výrobca tzv. spínaciu schopnosť, ktorá udáva maximálny prúd napr. AC10A, poprípade max. spínaný výkon, napr. 2kw, ktorý môţe byť zopnutý. Jednosmerný prúd sa rozpína v plnej výške, naopak u striedavého prúdu pri prechode nulovou hodnotou dochádza k automatickému zhášaniu oblúka.

4

Kontakty preto majú pri striedavom prúde vyššiu vypínaciu schopnosť, neţ pri jednosmernom prúde. Spínanie indukčností. Pri odpojovaní indukčností, napr. cievok vzniká vlastnou indukciou vysoké indukované napätie, ktoré vytvára elektrický oblúk, ktorý opaľuje kontakty. Pri jednosmerných obvodoch sa proti nárastu indukovaného napätia pouţívajú paralelne zapojené diódy (obr.3), alebo varistor. Pri striedavých obvodoch sa pouţíva varistor alebo sériové zapojenie odporu a kondenzátora. Ochranné diódy sú zapojené paralelne k cievke. Sú zapojené v opačnom smere vzhľadom k jednosmernému prevádzkovému napätiu.

Obr.3-obmedzenie indukovaného napätia diódou

Obr.4- obmedzenie indukovaného napätia varistorom

5

Obr.5 - obmedzenie indukovaného napätia rezistorom a kondenzátorom Domové spínače. Spínače a tlačidlá pouţívané beţne v budovách a domoch nemusia byť chránené pred poveternostnými vplyvmi. Rozlišujeme prevedenie napr. pre suché alebo vlhké priestory, povrchové na omietku alebo zapustené do omietky. Musia byť dimenzované na menovitý prúd predradenej nadprúdovej ochrany. Spínače pre vonkajšie prostredie mávajú krytie IP44.

Obr.6-zapustený spínač do omietky

6

Obr.7-povrchový spínač na omietku

Obr.8-spínač pre vlhké prostredie V závislosti na oblasti pouţitia a spôsobu spínania majú spínače kontakty rôzneho prevedenia. Pri zapínaní napr. skupín ţiaroviek, motorov alebo transformátorov vznikajú veľké spínacie prúdy. Pri výbere spínačov je treba dbať na prúdovú záťaţ kontaktov. Tlačidlá a svetelné hlásiče.

Obr.9-prepínač,tlačidlo,svetelný hlásič V riadiacich obvodoch so stýkačmi a s relé sa pouţívajú tlačidlá k vypínaniu a zapínaniu. K indikácii zapnutého stavu sa pouţívajú svetelné hlásiče. Kombináciou týchto dvoch prvkov sú presvetlené tlačidlá. V regulačnej technike sa v riadiacich obvodoch pouţívajú tlačidlá alebo ovládacie spínače.

7

Ovládacie tlačidlá s dvoma kontaktmi, napr. zo spínaním a rozpojovaním sa môţu pouţívať univerzálne. Ovládacie tlačidlá sú väčšinou modulárnej konštrukcie t. zn. jednotlivé spínacie prvky, napr. spínacie a rozpínacie sú umiestnené v spoločnom puzdre. Z bezpečnostných dôvodov je stanovené farebné značenie ovládacích a signalizačných prvkov. Farby tlačidiel označujúcich situácie v ktorých je nutné pouţiť ručné ovládanie. Dodatočne k farebnému rozlíšeniu sú tlačidlá potlačené symbolmi, ktoré funkciu tlačidiel ešte bliţšie označujú. Pri svetelných hlásičoch informuje farba obsluhu o druhu poţadovaného zásahu. K lepšiemu rozlíšeniu alebo pre dodatočnú informáciu môţu svetelné hlásiče blikať. Farebné značenie tlačidiel Farba Červená Ţltá Zelená Modrá Biela Šedá Čierna

Ovládanie pri

Príklady

Nebezpečenstvo

Núdzové vypínanie Nové zapnutie prerušeného Neobvyklý stav automatického chodu Označenie normálneho stavu Rozbeh stroja, zapnutie prístroja Poţiadavka nutného jednania Funkcia začiatočného nastavenia Štart/zapnúť Stop/vypnúť Všeobecné ovládanie pri Štart/zapnúť Stop/vypnúť normálnom chode Štart/zapnúť Stop/vypnúť

Tab.1 Farebné značenie svetelných hlásičov Farba

Význam

Nutný zásah

Červená

Nebezpečný stav

Okamţitý zásah, napr. vypnutie

Ţltá

Nenormálny stav

Zelená

Normálny stav

Kontrola alebo zásah, napr. nové zapnutie Nie je treba ţiadny zásah

Modrá

Nutný zásah obsluhy

Biela

Iné moţné stavy

Nutné jednanie, napr. vrátenie do pôvodnej polohy Kontrola Stavu

Tab.2

8

Polohové spínače Polohové spínače sa nazývajú tieţ koncové. Sú ovládané mechanicky, napr. kulisou pri dosiahnutí určitej polohy, napr. koncovej polohy pohyblivej časti stroja. Polohové spínače premieňajú mechanické príkazy na elektrické signály. Stlačením polohového spínača sa rozpojí kontakt. Rozpojením kontaktu sa preruší prúd prechádzajúci stýkačom, ktorý odpojí zariadenie, napr. motor výťahu.

Obr.10-Polohové spínače s rôznymi druhmi ovládania Pribliţovacie spínače. Pohyb časti stroja alebo výrobku môţu snímať mechanické polohové spínače. Mechanické spínače sa ale spínajú len priamym dotykom. To spôsobuje opotrebovanie kontaktov. Pribliţovacie spínače alebo senzory pracujú bez dotyku. Obsahujú väčšinou výkonový stupeň a môţu priamo ovládať signalizačné svetlá, stýkače alebo elektromagnetické ventily. Výstupy senzorov sú pripojené pri jednosmernom napätí na zosilňovače s tranzistormi NPN alebo PNP, v obvode striedavého napätia sa pouţívajú zosilňovače s triakom. Senzory pracujú s prevádzkovým napätím DC 6 V – 30 V alebo AC 230 V. Môţu sa preto ľahko zapojiť do riadiaceho obvodu. Pribliţovacie spínače sa delia na indukčné, kapacitné a optické. Indukčné spínače indikujú priblíţenie kovového predmetu k aktívnej ploche. Kovový predmet spôsobý zmenu frekvencie zabudovaného oscilátoru LC, ktorý sa rozladí zmenou indukčnosti. Kapacitné pribliţovacie spínače reagujú na zmenu permitivity prostredia, tj. Na priblíţenie kovového alebo nekovového predmetu k aktívnej ploche. Kapacitné senzory indikujú vedľa kovu aj nekovu, napr. sklo, plasty alebo drevo. Predmet spôsoby zmenu frekvencie kmitavého obvodu RC, ktorý sa rozladí zmenou kapacity. Optické pribliţovacie spínače vysielajú a prijímajú modulovaný lúč o určitej vlnovej dĺţke v infračervenom rozsahu. U reflexných svetelných závor je vysielaný lúč odrazený zrkadlom späť k prijímaču. Keď nejaký predmet preruší svetelný lúč vyvolá zapnutie spínača.

9

U reflexných spínačov sa modulované infračervené ţiarenie z vysielača odrazí priamo od blízkeho predmetu a vyvolá zapnutie. Pribliţovacie spínače sa vyrábajú pre dvojdrôtové alebo trojdrôtové zapojenie. U dvojdrôtového zapojenia je pribliţovací spínač zapojený priamo do riadiaceho obvodu. Senzor je napojený energiou cez ovládaný prístroj, napr. cez stýkač. Dvojdrôtové zapojenie sa pouţíva často v obvodoch striedavého napätia. Výstup je spínaný väčšinou triakom. U trojdrôtového zapojenia sa dva vývody pouţívajú k priamemu pripojeniu napájacieho napätia. Na tretí výstup je pripojený ovládaný prístroj. Pribliţovacie spínače s tromi výstupmi sa väčšinou pouţívajú v jednosmerných obvodoch. Sú vyrábané v prevedeniach s PNP alebo NPN tranzistormi. Pribliţovacie spínače môţu byť zapojené paralelne alebo v sérii. U paralelného zapojenia sú výstupy zapojené cez diódy, aby sa zabránilo vzájomnému ovplyvňovaniu pribliţovacích spínačov. Pokiaľ sú pribliţovacie spínače zapojené do série, je treba brať do úvahy úbytok napätia na jednotlivých spínacích tranzistoroch (pri zopnutých spínačoch). U jednosmerného napätia je úbytok napätia asi 1 V, u striedavého napätia aţ 8 V. Elektromagnetické spínače.

Obr.11- relé

obr.12 - stýkač

Relé a stýkače sa väčšinou skladajú z cievky elektromagnetu a spínacích kontaktov, preto sa nazývajú aj elektromagnetické spínače. Relé a stýkače pracujú na rovnakom funkčnom princípe. Zabudované kontakty sú ovládané mechanicky kotvou elektromagnetu pri prechode prúdu cievkou. Pri relé aj pri stýkači sú kontakty a cievka od seba galvanicky oddelené. Pri oddelení ovládacieho a spínacieho obvodu je moţné zopnúť malým ovládacím prúdom väčší prúd. Preto rozlišujeme ovládací (riadiaci) obvod a hlavný alebo pracovný obvod. Relé sa pouţívajú hlavne k spínaniu menších výkonov. Majú jednoduchšie rozpínacie a spínacie kontakty a sú preto určené pre malé spínané napätie.

10

Stýkače sa pouţívajú k spínaniu stredných a veľkých výkonov. Majú mostíkové (zdvojené) spínacie kontakty. Relé má jednoduchšie rozpínané kontakty, hlavné obvody stýkačov sa prerušujú mostíkovými kontaktmi. Relé: Konštrukcia relé je na obrázku č.13. Ak privedieme napätie na vinutie budiacej cievky, vzniká prechodom prúdu magnetické pole. Tým sa pritiahne kotva z mäkkého ţeleza, ktorá ovláda kontakty. Rozpínací (kľudový) kontakt sa rozopne a spínací (pracovný) kontakt sa zopne. Pruţina vráti po odpojení vinutia cievky kotvu s kontaktmi do pôvodnej kľudovej polohy. Kontakty môţu mať podobne ako spínače a tlačidlá rôzne funkcie ako napr. spínací, rozpínací alebo prepínací.(tab.č.3)

Tab.3

11

Pre zloţité spínanie sa pouţívajú tzv. perové zväzky. Tie sa skladajú zo základných kontaktov, napr. následný striedavý kontakt sa skladá zo spínacieho a rozpínacieho kontaktu. Pri pritiahnutí kotvy je zopnutý spínací kontakt skôr ako sa rozopne rozpínací kontakt. Monostabilné relé- odpadnú po odpojení budiaceho prúdu späť do kľudovej polohy. Bistabilné relé - zostávajú po vypnutí budiaceho prúdu v polohe navodenej budiacim impulzom.  

Polarizované bistabilné relé zmení pri vybudení stav zapnutia podľa smeru prúdu v cievke. Remanentné relé zaujme pri budiacom prúdovom impulze určitú polohu a je v tejto polohe drţané úbytkovým magnetizmom (remanenciou) feromagnetického jadra. Prúdovým impulzom opačného smeru zmenia kontakty svoju polohu.

Bistabilné relé potrebujú k ovládaniu jednosmerné napätie striedavej polarity. Konštrukcia relé je určená poţadovanou funkciou. Rozlišujeme napr. relé pre veľké spínacie výkony obr.13, krabicové relé pre montáţ na dosky plošných spojov obr.14, alebo jazýčkové relé obr.15.

Obr.13- konštrukcia relé

Obr.14-krabicové relé

12

Jazýčkové relé sa skladajú z cievky a perových jazýčkových kontaktov, ktoré sú kvôli ochrane pred znečistením a koróziou zatavené v sklenenej trubici plnenej inertným plynom. Tieto kontakty sa nazývajú jazýčkové. Vyrábajú sa ako spínacie alebo prepínacie kontakty. Jazýčkové kontakty sú ovládané magnetickým poľom cievky alebo magnetu. V núdzových hlásičoch sú jazýčkové kontakty väčšinou ovládané permanentnými magnetmi.

Obr.15-jazýčkové relé Bimetalové relé sú elektrotepelné relé. Bimetalový pásik ich nepriamo zahrieva izolovaným tepelným vinutím a pri prehnutí mechanicky spína alebo rozpína spojené kontakty. Také relé majú dlhú reakčnú dobu pri spínaní a rozpínaní (1 aţ 40 sekúnd) a pouţívajú sa napr. v oneskorených obvodoch. Pri relé pre chod na jednosmerné alebo striedavé napätie sa do vstupného obvodu zapája mostíkový usmerňovač. Pri ovládaní striedavého napätia premení usmerňovač striedavé napätie na jedno smerné. Pri zariadení s jednosmerným napätím slúţi usmerňovač ako ochrana prepólovania. Ako indikácia chodu sa väčšinou vyuţíva LED dióda s predradeným rezistorom zapojená paralelne k cievke a relé. Varistor na vstupných svorkách chráni mostíkový usmerňovač s LED diódu pred prepätím. Jednosmerné relé alebo stýkače s usmerňovačom nevykazujú rušivý sieťový šum. Pouţívajú sa napr. pri riadení elektrických akumulačných pecí. Polovodičové relé sa označujú ako SSR, solid – state relay (pevné relé bez pohyblivých častí). Nemajú ţiadne pohyblivé časti, skladajú sa len z elektronických súčiastok. Polovodičové relé preto pracujú bez opotrebovania a bezhlučne. Miesto kontaktov majú výkonové polovodičové spínacie súčiastky, napr. výkonové tranzistory, tyristory alebo

13

Elektromagnetické spínače s oneskorením.

Obr.1-časové relé Elektromagnetické spínače s oneskorením (reagujú v závislosti na čase) sa v riadiacej technike nazývajú tieţ časové relé. Majú riadiace vstupy, pre napájacie napätia neuzemnených troj vodičových výstupov, ktorý je väčšinou v prevedení ako prepínací kontakt. Nastavovacou skrutkou nastavujeme časové oneskorenie.(obr.1). Časové relé sa pouţívajú napr. pri riadený časového odstupňovaného spínania. Časové relé sú väčšinou vybavené elektronickými časovacími a spínacími obvodmi. Majú preto veľkú presnosť, krátku dobou návratu do východiskové stavu a stálu presnosť pri opakovaní. Elektronické časové relé umoţňujú väčšiu pouţiteľnosť rôznych napájacích napätí, napr. DC 24V – 230 V a AC 24 V – 230 V. Pri rôznych pouţitiach sú k dispozícii rôzne typy časových relé .Mnohý výrobcovia ponúkajú okrem tohto tzv. multifunkčného relé. Spojuje viacej funkcií v jednom prístroji. Poţadovanú funkciu môţeme nastaviť prepínačom. Multifunkčné relé môţeme pouţívať pre rôzne časové riadiace postupy. Činnosť časového relé sa znázorňuje časovým diagramom. Tento diagram ukazuje pomery v časovom relé v závislosti na riadiacich signáloch a časoch. U relé s oneskoreným vybudením sa po zopnutí riadiaceho napätia naštartuje obvod, ktorým sa určuje doba oneskorenia. Po jeho uplynutí príde k prestaveniu kontaktu. Do pôvodnej polohy späť sa kontakty vrátia aţ po prerušení budiaceho napätia. Časové relé s oneskoreným rozopnutím spínajú väčšinou osvetlenie. Krátky budiaci impulz na konci riadiaceho impulzu odštartuje dobu oneskoreného rozopnutia. Zo siete je dodávaný prúd, ešte nastavenú dobou po ukončení riadiaceho impulzu. Pri týchto relé je kontakt

14

prestavený okamţite po zapnutí relé a vráti sa po odpojení riadiaceho napätia a po uplynutí nastavenej doby. Impulzné časové relé sa pouţívajú ku generovaniu impulzov nastavenej dĺţky nástupnej alebo zostupnej hrany riadiaceho signálu. Impulzné relé riadené nástupnou hranou dávajú na výstupe impulz nastavenej dĺţky po privedení budiaceho napätia. Impulzné relé riadené zostupnou hranou dávajú na výstupe impulz nastavenej dĺţky po odpojení budiaceho napätia. Značenie svoriek a kontaktov elektromagnetických spínačov. Značenie svoriek stýkačov je normalizované podľa DIN EN 60947. Vývody cievok sú na rozdiel od výhodu kontaktov značené alfanumericky. Cievka stýkača má označenie vývodu A1 A2. Vývod z niţším, neparným číslom, napr. A1 je na strane riadenia, napr. riadiaceho tlačidlo S2 na vývod s vyšším nepárnym číslom je spojene priamo s napájaním, napr. s neutrálnym (stredným) vodičom. U cievok s dvoma vinutiami sú výhody prvého vinutia A1,A2, vývody druhého vinutí B1 a B2.(obr.2). Hlavné kontakty. Značia sa jednomiestnymi číslami a alfanumerickým systémom. Svorky s nepárnym číslom, sú 1, 3, a 5 sa pripájajú na sieť na svorky s nepárnymi číslami 2, 4, a 6 sa pripájajú k spotrebiču, napr. motoru. Dodatočne sa mnoho týchto svoriek značí L1, L2, L3 alebo T1, T2, T3.(obr.3). Riadiace (pomocné) kontakty majú dvoj miestne označenie, ktoré sa skladá z dvoch číslic. Prvé označuje poradie a druhé funkciu. Na prvom mieste je poradová číslica, napr. číslo 1 u spínacieho kontaktu 13-14. Druhý kontakt má pre odlíšenie na prvom mieste číslice 2, napr. rozpínací kontakt 21-22. Smer počítania je pritom z ľavá doprava pri pohľade na stýkač z hora. U stýkačov s viacej radovým usporiadaním kontaktov začína číslovanie v rade, ktoré leţí bliţšie k rovine upevneného stýkača. Funkčné číslice sú na druhom mieste značené kontaktom. U spínacieho kontaktu 13-14 sú to čísla 3 a 4. Rozpínacie kontakty sa začínajú funkčnými číslami 1 a2, prepínacie kontakty 1, 2 a 4. Pomocné kontakty sú zvláštnymi funkciami, napr. z oneskorením ovládaním majú vyhradené funkčné prepínacie kontakty, musia sa pouţívať čísla 5, 6, a 8 napr. u časového relé.(obr.4) Vývody s o nesporenými funkčnými číslicami, napr. 1 alebo 3, sa majú v riadiacom obvodu podľa moţnosti pripojiť bliţšie k prívodu, napr. k L1. Číselné označenie udávajú druh a počet ovládacích kontaktov u spínacích prístrojov, napr. u stýkačov. Číselné označenie sú dvojmiestne. Prvé číslice udáva počet spínacích kontaktov, druhé číslice počet rozpínacích kontaktov. Stýkač s číselným označením 53 má napr. 5 spínacích a 3 rozpínacie kontakty. Stýkač s číselným označením 05 nemá ţiadny spínací kontakt a má 5 kontaktov rozpínacích.

15

Obr.2-značenie vývodov cievok stýkača

Obr.3-kontakty stýkača

Obr.4-funkčné čísla pomocných kontaktov Inštalačné obvody s elektromagnetickými spínačmi. Obvody s elektromagnetickými spínačmi sa skladajú z ovládacieho obvodu a pracovného prúdového obvodu (hlavní prúdový obvod). Spínanie impulzom. Impulzové spínače menia stav vzopnutia spínacieho kontaktu (zapnuté – vypnuté )prepínacou mechanikou po kaţdom impulze privedenom na cievku spínača (relé). K ovládaniu je potrebné pouţiť ľubovoľný počet paralelne zapojených ovládacích tlačidiel (obr5). 16

Obr.5-zapojenie s impulzným relé Ovládací obvod je od hlavného obvodu elektricky oddelený. Oba obvody môţu byť preto napájané rôznym napätím, hlavní obvod napr. AC 230 V, ovládací obvod AC 8 V (obr.6).

Obr.6-zapojenie s impulzným relé riadeným malým napätím Ţiarovka E1 sa kaţdým ovládacím impulzom na cievku K1 cez kontakt 1-2 zapne alebo vypne. V týchto obvodoch s osvetlenými tlačidlami musí byť počet tlačidiel obmedzený, pretoţe kaţdá dútnavka zväčšuje prúd prechádzajúci cievkou spínača o 1,5 mA. Elektronické impulzové spínače majú vedľa vstupu pre impulzy ešte dostatočné ovládacie vstupy ako centrálne spínanie alebo centrálne vypínanie. Centrálne ovládanie má tu prednosť, ţe napr. v správnych budovách alebo na školách môţu byť všetky svetlá zapnuté alebo vypnuté z jedného miesta. Schodišťový automat. Schodišťové časové spínače sú vypínacie oneskorené relé s nastaviteľnou dobou oneskorenia. Sú zapojené ako predchádzajúce a ovládané tlačidlami. Hlavní kontakt uzavrie po stlačení jedno ovládacie tlačidlo elektrický obvod osvetlenia. Po uplynutí nastavené doby vzopnutia preruší kontakt hlavného obvodu automaticky elektrický obvod osvetlenia.

17

Podľa funkcie rozlišujeme schodišťové automaty štvorvodičové (obr.7) alebo trojvodičové (obr.8). U štvorvodičového zapojenia s schodišťovým automatom sa ovláda schodišťový časový spínač kaţdým stlačením ovládacieho tlačidla. Nastavená doba začne znovu plynúť. Pri trojvodičovom zapojení môţe byť časový spínač znovu spustený aţ po uplynutí nastavenej doby a vypnutí svetiel.

Obr.7-schodišťový automat v zapojení so štyrmi vodičmi

Obr.8-schodišťový automat v zapojení s tromi vodičmi

18

Stýkače.

Obr.-konštrukcia stýkača Stýkače sa pouţívajú v ovládacích obvodoch, napr. ako riadiace stýkače pre stredné výkony. Zariadenie s väčším výkonom, napr. motory sú napájané cez výkonové stýkače. Stýkače a relé majú podobnú konštrukciu, princíp a charakteristické parametre. Keď prevedieme napätie na svorky cievky, vzniká magnetické pole. Kotva s pohyblivými kontaktmi je pritiahnutá. Pohyblivé kontakty sa spoja s pevnými kontaktmi (spínacie) alebo s nimi preruší stavajúce spojenie (rozpínacie). V stýkačoch sú hlavné prúdové kontakty (výkonové kontakty) spínacie. Pomocné kontakty (riadiace)sú spínacie alebo rozpínacie. Výmenou jednotlivých častí, napr. sady kontaktov alebo cievky, je moţné stýkač upraviť pre iné ovládacie napätie, alebo pre iný spínaný prúd vyţadujúci iný typ kontaktov. Stýkače sa rozdeľujú do kategórií podľa druhu spínaného prúdu a pouţitia. Príslušná kategória pouţitia musí byť na stýkači uvedená. Podľa pouţitia rozlišujeme stýkače na výkonové a pomocné, podľa druhu spínaného prúdu na stýkači pre striedavý prúd (AC) a stýkače pre rovno smerný (DC). Zariadenie do kategórie pouţitia uľahčuje voľbu vhodného stýkača. Stýkače nevyţadujú takmer ţiadnu údrţbu. Pri 500 zopnutí za hodinu a prevádzke 8 hodín denne sa do poručuje kontrola funkcie stýkačov raz do roka. Doba údrţby stýkačov sa však väčšinou stanoví podľa namáhania a podľa ţivotnosti udávanej výrobcom.

19

Základné obvody so stýkačmi Riadiaci obvod zahŕňa väčšinou stýkače, tlačidlá a signálne ţiarovky. Ďalej sa pouţívajú pomocné obvody, ktoré sú odpovedajúcim spôsobom upravené alebo rozšírené. Dodatočné ovládacie miesta vyţadujú pouţitie ďalších tlačidiel. Vypínacie tlačidlá sa doplňujú rozpínacími kontaktmi zapojenými v sérií, napr. S1 a S2 na obr.2a.

Obr.2-základné obvody s tlačidlami a stýkačmi Vypínacie tlačidlá sa zapájajú sériovo. Zapínacie tlačidlá sa zapájajú paralelne. Na prídrţnom obvode(obr.2b.) sa pripojí cievka stýkača krátkodobým stlačením zapínacieho tlačidla S2 k napätiu. Vzniknuté magnetické pole cievky stýkača pritiahne kotvu, ktorá ovláda hlavné a pomocné kontakty. Tým za zopne kontakt 13-14 stýkača Q1 v prúdovej vetve 2 a premostí tým zapínacie tlačidlo S2. Keď sa vráti tlačidlo S2 po uvoľnení späť do kľudovej polohy, dostáva cievka stýkača zásluhou vzopnutého kontaktu 13-14 stále napätie. K vypnutiu stýkača sa musí krátko stlačiť vypínacie tlačidlo S1. Pri výpadku napájacieho napätia stýkač odpadne. Stýkač ide opäť zapnúť stlačením zapínacieho tlačidla. Motory strojov sa nesmú napr. po výpadku siete znovu samé rozbehnúť.

20

Ovládanie jedného stýkača bez prídrţe:

Tu sa ovláda stýkač tlačidlom , ktoré nemá prídrţ. 95-96 a 97-98 sú kontakty relé Na kontakty 95 a 96 sa pripojí celý pomocný obvod a pri poruche sa celý obvod vypne. Na kontakty 97 a 98 sa pripája ţiarovka , ktorá nám signalizuje poruchu. S1 je označený stýkač. 1S1 je označený spínací kontakt stýkača S1 čo znamená, ţe všetky nepárne čísla sú spínacie a všetky párne sú rozpínacie (napr. 12S1). Ovládanie jedného stýkača s prídrţou:

Na obrázku je zapojenie s prídrţou a tam kde je prídrţ ,uţ musí byť tlačilo STOP. Tlačidlom ŠTART zapnem a tlačidlom STOP vypnem.

21

Ovládanie dvoch stýkačov s prídrţou a spoločným STOP tlačidlom:

Dva stýkače, kaţdý má svoje tlačidlo štart a svoju pridrţ . STOP tlačidlo vypína všetko tzv. centrál STOP.

22

Postupné spínanie troch stýkačov časovačom OMRON:

Toto zapojenie je uţ o niečo zloţitejšie. Máme tu zapojené tri časovače „OMRON“ a tri stýkače. Po stlačení tlečidla štart sa spustí Omron A , ktorý nám ihneď zopne tlačidlo a udrţí celé zapojenie zapnuté (kontakty omrona 1a3 sú okamţité a kontakty 6a8 sú časovacie) a začne časovať po uplinutí nastavenej doby sa kontakty 6a8 zopnú a zapne sa stýkač S1 a OMRON B, ktorý opäť začne časovať a spustí stykač S2 a OMRON C, ktorý tieţ časuje a spustí stýkač S3 . Takto to pokračuje do nekonečna.

23

Elektronické regulátory výkonu. Tyristor: Tyristorová trióda zhášaná spätným napätím krátko nazývaná tyristor, je tvorená kremíkovou doštičkou zo štyrmi vrstvami striedavo typu P a N. Tyristor je riadená kremíková usmerňovacia trióda.

Tyristory sa pouţívajú pre striedavé alebo jednosmerné napätie , napr. spínanie spotrebičov , k riadeniu výkonu alebo riadeniu otáčok motora. Tyristory majú tri elektródy G (Gateriadiaca jednotka), A (Anóda) a K (Katóda). Charakteristické a medzné parametre tyristoru. Charakteristické prevádzkové hodnoty. Riadiaci prúd IG a riadiace napätie UGK zapínajú (otvárajú) tyristor. K otvoreniu tyristoru stačí aj kladný napäťový impulz. Tým sa tyristor uvedie do priepustného stavu. Tyristor zostáva otvorený, pokiaľ prúd neklesne pod hodnotu záverného prúdu. Medzné parametre: IF max je efektívna hodnota najväčšieho trvalo prípustného prúdu. Tento prúd smie prechádzať tyristorom. UR max je najväčšia dovolená hodnota napätia na prechode A-K pri zavretom tyristore. To platí pre kladné i záporné napätie vrátane všetkých napäťových špičiek. Pri prekročení prúdu IF max alebo napätia UR max dochádza ku zničeniu tyristoru. Vratný prúd. Pri poklese prúdu pod hodnotu tzv. vratného prúdu, sa tyristor pri nulovom riadiacom napätí zavrie, pretoţe sa obnoví záverná vrstva na prostrednom z troch PN priechodov. Prierazné napätie. Pri dosiahnutí prierazného napätia UAKO sa tyristor uvedie do priepustného stavu aj bez riadiaceho prúdu. To je neţiaduce. Preto sa paralelne zapája k tyristoru a vývodom A a K člen RC, ktorý obmedzí napäťové špičky. Veľkosť prierazného napätia a hodnoty členu RC udáva výrobca. Pouţitie tyristorov. Tyristor v jednosmernom obvode. Zaťaţovací rezistor RL je pripojený k anóde tyristoru. Tým nemá zaťaţovací rezistor vplyv na riadiace napätie. Pri stlačení tlačidla S1 prechádza riadiacim obvodom prúd IG, ktorý je obmedzený predradným rezistorom R1. Pri uvoľnení 24

tlačidla S1 ostáva tyristor naďalej otvorený. K otvoreniu tyristoru preto stačí kladný napäťový resp. prúdový impulz. Ak sa má spotrebič vypnúť, musí prúd klesnúť pod hodnotu vratného prúdu (holding current) IH. Jednosmerný prúd sa dá vypínať vypínacími tyristormi GTO, záporným impulzom na „gate“. Tyristor v striedavom obvode. Ak pripojíme tyristor k striedavému napätiu Ub, chová sa ako usmerňovač. Na zaťaţovacom rezistore sú po otvorení tyristoru len kladné polovlny. Záporné polovlny tyristorom neprechádzajú. Otvorenie prebieha rovnako ako v jednosmernom obvode, kladným impulzom na riadiacej elektróde. Časovaním spínacieho impulzu vnútri kladnej polovlny sa tzv. fázovým spínaním reguluje výkon spotrebiču. To sa pouţíva napr. v riadených usmerňovačoch.

Obr.1- tyristor (plastové puzdro)

Obr.2- tyristor (kovové puzdro)

25

Triak. Triak je obojsmerný polovodičový spínač pracujúci ako dvojica tyristorov v antiparalelnom zapojení.

Triak môţe riadiť striedavý prúd. Pouţíva sa napr. v stmievačoch k riadeniu osvetlenia alebo k riadeniu otáčok motorov. Vývody triaku sa nazývajú: G (gate = riadiaca elektróda), A1 (anóda 1) a A2 (anóda 2). Triak a tyristor majú podobné elektrické základné a medzné parametre. Medzné parametre sú napr. prúd IF max a napätie UR max . Prúd IG a napätie UGA1 sú nutné k otvoreniu triaku. Triak môţe byť otvorený nezávisle na tom, či je A1 proti A2 kladná alebo záporná, alebo či je medzi riadiacou elektródou G a anódou 1 impulzné napätie. Pritom môţe byť medzi G a A1 ľubovoľná polarizácia. Rozlišujeme štyri kombinácie otvorenia triaku, v štyroch kvadrantoch prechodových charakteristík. Otvorený triak pripojí záťaţ. Na záťaţi sú kladné a záporné pol vlny pripojeného striedavého napätia. Pri prechode striedavého napätia nulou sa triak zavrie. Musí byť preto v kaţdej pol vlne striedavého sínusového napätia znovu otvorený riadiacim impulzom. Pouţitie triaku. Triaky sa pouţívajú ako bezkontaktné spínače pre spotrebiče na striedavý a trojfázový prúd. Riadenie triakov Q1 aţ Q3 sa prevádza malým napätím. Pokiaľ je zapnutý spínač S1, prechádza riadiacim obvodom prúd. Tým sa triak otvorí. Rezistory R1 aţ R3 obmedzujú potrebný prúd asi na 80 Ma. Tento prúd je potrebný k bezpečnému otvoreniu triaku. Rezistory R4 aţ R6 zamedzia neţiaducemu otvoreniu triaku, pretoţe pri zapnutom spínači S1 sú vývody G a A1 premostené. Časový resp. fázový posun riadiacich impulzov v priebehu kladných a záporných polovĺn mení tzv. uhol otvorenia a tým výkon pripojeného spotrebiču, napr. jas ţiarovky alebo ţiarivky. Triaky sú vyrábané pre napätia aţ 1 200 V a prúdy 120 A. Skúšanie tyristorov a triakov. Jednoduché základné skúšanie sa môţe prevádzať ohm metrom. Pritom sa merajú odpory medzi vývodmi. Malý odpor v oboch smeroch znamená chybnú súčiastku, napr. po prieraze príliš vysokým napätím. 26

Diak. Diak je trojvrstvová polovodičová súčiastka, ktorú môţeme zopnúť v obidvoch smeroch prekročením blokovacieho napätia. Diak je spínač striedavého prúdu bez riadiacej elektródy.

Štruktúra diaku a schematická značka Diak sa pouţíva k riadeniu tyristorov alebo triakov, napr. pri regulácii výkonu (obr.3). Keď sa zvýši napätie medzi obidvoma vývodmi diaku na prierazné napätie, diak sa otvorí. Beţné prierazné napätie je napr. 30V. Zbytkové napätie na otvorenom diaku je asi 75% prierazného napätia. Preto ţe je diak konštruovaný symetricky, nie je nutné označenie vývodov. Pri zapojení nie je treba sledovať polohu vývodov.

Obr.3-základné zapojenie stmievača

27

Regulácia výkonu. K regulácii svetelného výkonu ţiaroviek, halogénových nízkovoltových ţiaroviek alebo ţiariviek sa pouţíva stmievač (obr.3). Pritom pracuje diak v spojení s triakom ako spínaný menič striedavého prúdu. Riadenie fázovým spínaním. Na začiatku kaţdej polvlny sa kondenzátor nabíja cez rezistor R1. Tým na kondenzátore stúpa napätie a akonáhle dosiahne prieraznej hodnoty napätia diaku (asi 30V), diak sa otvorí. Nabitý kondenzátor sa vybíja cez riadiaci obvod triaku, ktorý sa pritom otvorí. Tým zopne triak obvod záťaţe. Pokiaľ sa napr. zväščí odpor R1, začne sa na začiatku polvlny kondenzátor C1 veľmi pomaly nabíjať aţ k prieraznému napätiu diaku. Po otvorení triaku prejde záťaţou len časť polvlny (obr.4a), a tým sa napr. zníţi svietivosť svietidla. Pri prechode striedavého prúdu nulou sa triak zavrie. Na začiatku ďalšej polvlny sa proces opakuje.

Obr.4-napätie na spotrebiči Na rozdiel od riadenia fázovým spínaním(obr.4a) sa pri riadení fázovým rozpínaním (obr.4b) striedavý prúd pri prechode nulou zapína(obr.4b) a prúd sa pri určitom fázovom uhle preruší. Riadenie fázovým rozpínaním je vhodné pre tzv. elektronické transformátory (konvertory). Pre riadenie svietivosti halogénových nízkovoltových ţiaroviek sa musí pre kapacitný charakter záťaţe, predstavované filtračným kondenzátorom na vstupe elektronického transformátora (spínaného zdroja), pouţiť vhodný stmievač (označenie C, obr.5) Beţné stmievače by elektronický transformátor zničili.

28

Obr.5-regulácia halogénovej lampy Ak sa má regulovať svietivosť ţiariviek (obr.6) pouţívajú sa elektronické predradníky s riadiacim napätím od 0 do 10V. Pritom veľkosť riadiaceho napätia určuje svietivosť. Pouţitie: Predpäťová ochrana, pomocný spínač na budenie triakov.

Obr.6-regulácia ţiarivky Integrované obvody. Integrované obvody (IO) sa v dnešnej dobe vyuţívajú všade tam, kde sa pouţíva akékoľvek elektronické zariadenie. Čo je to vlastne IO ? V podstate to je funkčný celok vytvorený na jednom čipe. Obsahuje viacero prvkov predovšetkým tranzistory (pri mikroprocesoroch sú to desiatky aţ stovky miliónov), diódy, rezistory a kondenzátory. Integrované obvody(z ang. Integrated Circuit) obsahujú všetky súčiastky obvodu. Spojené sú na kremíkovej polovodičovej doštičke.

29

Polovodičová doštička s integrovaným obvodom sa nazýva čip. Čip je umiestnený do plastového alebo keramického puzdra (obr.1). Často sa pouţívajú puzdra s dvoma radami, vývodov (DIL z ang. Dual in line, alebo DIP, dual in paralel= dvojmo, súbeţne) s celkovým počtom napr. 8,14,16,20,24 a viac vývodov. Kovové valcové puzdra majú napr. 8 alebo 10 vývodov.

Obr.1a-puzdro s dvomi radmi vývodov

Obr.1b-IO v kovovom puzdre

Obr.2-zväčšený pohľad na povrch IO

30

Podľa princípu funkcie rozlišujeme integrované obvody na analógové a digitálne. 

Analógové integrované obvody sú väčšinou obvody zosilňovacie. Malá vstupná veličina napr. napätie , je na výstupe zosilnená. Vstupné a výstupné veličiny majú väčšinou strmí tvar krivky. Príkladom analógových integrovaných obvodov sú nízkofrekvenčné zosilňovače a operačné zosilňovače(obr.3).

Obr.3-obvod nízkofrekvenčného zosilňovača 

Digitálne integrované obvody pracujú na frekvencii logických obvodov. Vstupná a výstupná veličina má len dva stavy, ktoré zodpovedajú dvom hodnotám napätia. Malej hodnote napätia prináleţí 0V, veľká hodnota napätia veľkosti prevádzkového napájacieho napätia. Obidvom hodnotám napätí sú priradené logické stavy , malej hodnote napätia 0 alebo L (low), veľkej hodnote napätia 1 alebo H (high). Tento systém sa nazýva binárny (z lat. pozostávajúci z dvoch hodnôt) .Dôleţité základné logické obvody sú hradlá AND, OR, NAND, NOR, XOR a ich kombinácie. Tieto základné hradlá sa pouţívajú v spínacích , alebo logických obvodoch a tieţ v polovodičových pamätiach, čítačoch impulzov a v mikroprocesoroch. Obvody v logike TTL (tranzistor – tranzistor - logic) majú prevádzkové napätie 5V. Hladina napätia 0V aţ 0,8V zodpovedá pritom logickej hodnote nula, hladina +2V aţ +5V zodpovedá logickej hodnote jedna. Veľkosť hladiny napätí môţeme preskúšať voltmetrom alebo skúšačkou TTL (obr.4).

31

Obr.4-skúšačka obvodov TTL Ak je nutné vymeniť za spájkované integrované obvody, napr. pri zničení súčiastky, pouţívajú sa vloţky na od spájkovanie a odsatie spájky (obr.4). Zvláštne opatrenia musíme dodrţiavať pri obvodoch typu MOS, pretoţe elektrostatický náboj môţe tieto súčiastky poškodiť alebo zničiť.

Obr.5-nástavce k od spájkovaniu integrovaných obvodov Logické obvody sa delia na dve veľké skupiny. Kombinačné a Sekvenčné. Najväčší rozdiel spočíva v tom, ţe sekvenčné IO majú pamäť. Sekvenčné obvody (nazývané aj sekvenčné automaty) sú digitálne elektronické obvody, u ktorých závisí stav výstupov okrem aktuálneho stavu vstupov aj od minulého stavu vstupov. Znamená to, ţe sekvenčné obvody majú pamäťové vlastnosti. Najjednoduchšie základné sekvenčné obvody sa nazývajú preklápacie obvody (beţnejšie, i keď nespisovne, klopné obvody); tieto majú často krát ešte vlastnosti analógových obvodov. Preklápacie obvody majú

32

v elektronike široké vyuţitie ako generátory impulzov, oscilátory, statické pamäte, oneskorovače, časovače, čítače, deliče kmitočtu a pod. Delenie preklápacích obvodov: Podľa stavov:   

astabilné: dva nestabilné stavy, ţiaden stabilný monostabilné: jeden stabilný, jeden nestabilný stav bistabilné: dva stabilné stavy, ţiaden nestabilný

Podľa existencie synchronizácie: 

asynchrónne (alebo tieţ transparentné): preklopia sa ihneď po zmene úrovne na niektorom riadiacom vstupe synchrónne: preklopia sa len v súčinnosti so synchronizačným (hodinovým, taktovacím) vstupom, ktorý (úrovňou alebo zmenou úrovne) povoľuje reakciu obvodu na riadiace vstupy alebo podľa typu synchronizácie, viď niţšie)

Podľa typu synchronizácie (týka sa len synchrónnych preklápacích obvodov):   

synchronizácia úrovňou hodinového signálu (úrovňová alebo hladinová synchronizácia) synchronizácia nábehovou hranou hodinového signálu (derivačná synchronizácia) synchronizácia zostupnou hranou hodinového signálu (derivačná synchronizácia)

Podľa funkcie (týka sa len bistabilných preklápacích obvodov): 

RS, RST, D, JK, T, Schmittov preklápací obvod

Obr.6- spôsoby značenia hodinového vstupu hradla s preklápacím obvodom podľa typu synchronizácie:1.úrovňov,2.nábeţnou hranou,3.zostupnou hranou

33

Astabilný preklápací obvod. Astabilný preklápací obvod alebo multivibrátor nemá ţiaden stabilný stav a neustále sa preklápa medzi dvoma nestabilnými stavmi. Doby, po ktoré obvod zotrváva v jednotlivých stavoch (a tým aj frekvencia a strieda generovaného signálu) sú v najjednoduchšom prípade definované časovými konštantami RC obvodov, zloţených z rezistoru a kondenzátora (na obr. vpravo sú to R2-C1, R3-C2). Preklápací obvod môţe byť symetrický (rovnaké časové konštanty pre oba stavy, AKO generuje pravouhlé impulzy so striedou 1:1) alebo asymetrický (strieda iná neţ 1:1). V prípade vyšších nárokov na stabilitu frekvencie je moţné v obvode spätnej väzby preklápacieho obvodu pouţiť kryštálový výbrus. Tento typ preklápacieho obvodu sa pouţíva napr. ako generátor impulzov.

Obr.7-tranzistorový astabilný multivibrátor Monostabilný preklápací obvod. Monostabilný preklápací obvod má jeden stabilný stav, z ktorého je moţné ho vstupom preklopiť do nestabilného stavu. Obvod sa sám po určitom čase preklopí naspäť do stabilného stavu. Oneskorenie je zvyčajne definované časovou konštantou RC obvodu, zloţeného z rezistoru a kondenzátora (na obr.8 je to R2-C1). Po preklopení obvodu do nestabilného stavu sa kondenzátor začne cez rezistor nabíjať a po dosiahnutí určitého prahového napätia sa obvod preklopí späť do stabilného stavu, kondenzátor sa vybije a celý proces sa môţe zopakovať. Tento typ obvodu sa vyuţíva napr. ako oneskorovací obvod (typický príklad: ošetrenie zákmitov pri stlačení mechanického spínača) alebo časovač.

34

Obr.8-tranzistorový monostabilný preklápací obvod Bistabilný preklápací obvod. Bistabilný preklápací obvod sa môţe nachádzať v jednom z dvoch stabilných stavov. Vstupmi obvodu je moţné ho medzi týmito stavmi ľubovoľne preklápať. Tento typ preklápacieho obvodu slúţi ako základ registrov, statických pamätí, čítačov a deličiek kmitočtu.

Obr.9-tranzistorový bistabilný klopný obvod

35

Preklápací obvod RS. Preklápací obvod RS je najjednoduchší asynchrónny bistabilný preklápací obvod. Má dva vstupy: R ( nulovanie) a S ( nastavenie). Uloţená hodnota je k dispozícii na výstupe Q. Obvykle je k dispozícii tieţ negovaný výstup Q.

Obr.10-schéma obvodu RS , zloţený z hradiel NAND . vstupy RaS sú v tomto prípade negované-aktívne v log. 0. Základný stav oboch vstupov je log.0. V tomto reţime si obvod pamätá naposledy nastavenú hodnotu. Privedením log.1 na vstup S sa obvod nastaví (Q = log.1) a vďaka vnútornej spätnej väzbe zostane nastavený aj po návrate vstupu S na log.0. Privedením log.1 na vstup R sa vynuluje (Q = log.0) a rovnako zostane vynulovaný aj po návrate R na log.0. Kombinácia R = S = log.1 sa nazýva zakázaný (alebo tieţ nestabilný, hazardný) stav, pretoţe pri ňom nie je definované v akom stave zostane obvod po návrate R a S na log.0. Preklápací obvod RST. Preklápací obvod RST je synchrónny variant obvodu RS. Princíp zostáva zachovaný, avšak k preklopeniu obvodu dochádza len v konkrétnych prípadoch, v závislosti od hodnoty signálu na hodinovom vstupe T ( hodiny). Obvod RST je synchronizovaný úrovňou (hladinová synchronizácia) hodinového signálu – stav je moţné meniť po celú dobu trvania hodinového impulzu.

36

Obr.11-schéma obvodu SRT, zloţeného z hradiel NOR a AND. Ak je na hodinovom vstupe C log 0, hradlá AND blokujú vstupy RaS.

Obr.12- časové priebehy signálov na obvode RST. Červený priebeh: výstup hranou synchronizovaného variantu obvodu.

37

Preklápací obvod D Preklápací obvod D je synchrónny bistabilný preklápací obvod so vstupom D (Data) a hodinovým vstupom C (Clock). Obvod realizuje 1-bitovú pamäť. Pri nábehovej hrane hodinového signálu sa momentálna hodnota vstupu D skopíruje do vnútorného stavu a na výstup, kde zostane zachovaná aţ do nasledovnej nábehovej hrany hodinového signálu. Jednoduchý preklápací obvod D je moţné zostaviť z obvodu RST tak, ţe na vstup S privedieme priamo hodnotu vstupu D a na vstup R jeho negovanú hodnotu (viď obr.). Obvod sa potom pri log.1 na vstupe D nastaví a naopak pri log.0 vynuluje. Preklápacie obvody D sa v praxi väčšinou vyrábajú so synchronizáciou nábehovou hranou hodinového signálu. Mávajú tieţ často okrem vstupu D vyvedené aj vstupy R a S, umoţňujúce nastavenie a nulovanie obvodu (synchrónne alebo asynchrónne). Preklápacie obvody D tvoria základ posuvných registrov.

Obr.13-schéma obvodu D, zloţeného z hradla RST a invertoru (synchronizovaný je úrovňou) Preklápací obvod JK. Preklápací obvod JK je synchrónny bistabilný preklápací obvod. Je rozšírením obvodu RST. Vstup J (= S) nastavuje log.1, K (= R) nastavuje log.0. Rozšírením je interpretácia vstupnej kombinácie R = S = 1, ktorá je pri obvode RS(T) zakázaná. Obvod JK pri tejto kombinácii vstupov zneguje (preklopí, invertuje) uloţenú hodnotu. Názov obvodu je odvodený od mena Jacka Kilbyho – elektroinţiniera, neskôr oceneného Nobelovou cenou za fyziku, ktorý v roku 1958, počas práce pre spoločnosť Texas Instruments vynašiel integrovaný obvod. Preklápacie obvody JK sa v praxi väčšinou vyrábajú ako synchronizované nábehovou hranou. JK sú univerzálne preklápacie obvody, ktorými je moţné v prípade potreby jednoducho nahradiť preklápacie obvody typov RST, D a T.

38

Obr.14-schéma obvodu JK ,zloţeného z (hranou synchronizovaného) hradla RST a hradla AND.

Obr.15-časové priebehy signálov na obvode JK. T vyznačuje body, v ktorých došlo k negácii uloţenej hodnoty (J=K=1). Preklápací obvod T. Preklápací obvod T je bistabilný preklápací obvod s jediným vstupom T (synchrónny variant má navyše hodinový vstup). Ak je na vstupe T log.0, obvod zachováva predošlý stav. Po privedení log.1 na vstup T sa predošlý stav zneguje.

39

Synchrónny obvod T je moţné vytvoriť z obvodu JK prostým prepojením jeho vstupov do jediného (J = K = T). Asynchrónny obvod T je moţné vytvoriť zo synchrónneho prepojením hodinového signálu so vstupom T (C = T). Obvod T tvorí základ čítačov a deličiek kmitočtu. Po privedení pravouhlého signálu s frekvenciou f na vstup T asynchrónneho obvodu T (prípadne na vstup C synchrónneho obvodu pri súčasnom nastavení vstupu T na log.1), dostaneme na jeho výstupe signál s frekvenciou f/2.

Obr.16.-schéma asynchrónneho obvodu T, zloţeného z (hranou synchronizovaného) hradla RST a invertoru. Schmittov preklápací obvod. Schmittov preklápací obvod je preklápací obvod, ktorého napätie na výstupe sa mení skokovo so zmenou napätia na vstupe, pričom zmena výstupu pri náraste napätia vstupu nastane aţ pri vyššom napätí neţ zmena výstupu pri poklese napätia vstupu. Táto vlastnosť vstupu sa nazýva hysterézia. Vďaka hysterézii sú tieto obvody imúnne voči superponovanému šumu na vstupe. Pouţívajú sa ako vstupné obvody v prípadoch, keď sa do digitálneho obvodu privádza signál zvonka zariadenia, kde je moţnosť, ţe signál bude zašumený.

Obr.17-priebeh na výstupe Schmittovho preklápacieho obvodu.

40

Kombinačné integrované obvody. Kombinačné obvody sú digitálne obvody, kde stav výstupov závisí len od momentálneho stavu vstupov. V kaţdom čase je moţné priradiť akejkoľvek kombinácii vstupov vţdy tú istú príslušnú výstupnú kombináciu. Základné rozdelenie logických obvodov: 1.DTL obvody:  napájanie 13,5-17V  úroveň H: 7,5-Ucc  úroveň L: 0-4,5V 2.CMOS obvody:  sú zaloţené na tranzistoroch MOS-FET  majú vysokú hustotu integrácie  označujú sa 4xxx alebo 14xxx, 74HCxxx 3.TTL obvody:  na vstupe TTL obvodov je viac emitorový tranzistor  napájanie je Ucc=5V  max. napájanie vstupov je 5,5V  Ideálne logické úrovne: L=0V H=5V Základné kombinačné obvody, ktoré realizujú len jednu jednoduchú logickú funkciu, sa nazývajú aj hradlo (jedným zo vstupov je moţné „zahradiť“ funkciu ostatých (zameniť zmene výstupov). Správanie kombinačných obvodov sa definuje sa tabuľkou. Sú to veľmi jednoduché obvody, dajú sa zostaviť v jednoduchých prípadoch buď z NAND hradiel alebo v programovateľných logických obvodoch typu PAL/GAL. Navrhujú sa, v jednoduchých prípadoch cez Karnaughovu mapu (ručne), pri zloţitých pomocou McCluskey/Quine algoritmom (počítačom) a pri extrémne zloţitých sa navrhujú mutáciou (počítačom, najlepšie multiprocesor). Kombinačné IO môţeme ďalej rozdeliť na: 1.Základné: AND, OR, NOR, NAND, NOT AND:

Je logický obvod, ktorý modeluje logický súčin. Máme výroky A a B. Výrok A a B je pravdivý iba vtedy ak sú obidva pravdivé. 41

Logická operácia AND (konjunkcia- z ang.- spojenie) má výsledok (výstup) hodnotu 1 len vtedy, ak majú všetky operandy (vstupy) hodnotu 1. Logická operácia AND

OR:

Je logický obvod, ktorý modeluje logický súčet. Výrok A alebo B je pravdivý práve vtedy, ak aspoň jeden z výrokov A a B je pravdivý.

42

Logický obvod OR

Logická operácia N. Logická operácia N (negácia) má výsledok 1, ak je operand 0. Negácia invertuje operand (vstup). Reléové zapojenie v tabuľke spôsobuje negáciu. Pri stlačení tlačidla S1 pritiahne relé K1 a rozpojovacím kontaktom odpojí ţiarovku E1 od siete. Negáciu môţeme realizovať len pouţitím aktívneho elektronického prvku, napr. pomocou relé alebo tranzistoru. Logický súčin aj logický súčet môţeme realizovať aj pomocou pasívnych prvkov.

43

Logický obvod N, invertor

Základné logické obvody s negovaným vstupom alebo výstupom. Základné logické členy AND a OR sa veľmi často realizujú s negovaný mi výstupmi a označujú sa ako NAND a NOR, alebo s jedným negovaný vstupom. Logické obvody s negovanými výstupmi. Logický obvod NAND – negovaný logický súčin. Výstup obvodu NAND je v 0 len pri 1 na oboch vstupoch = ∨ (čítaj: X = A a B negované) Na schematickej značke je negácia označená krúţkom na výstupe obvodu, v logickej rovnici vodorovnou čiarou nad negovaným výrazom.

44

Logický obvod NOR- negovaný logický súčet. Výstup obvodu NOR je v 0, ak je aspoň na jednom vstupe 1. X= = ∧ (čítaj: X = A alebo B negované) Základné logické obvody s negovanými výstupmi

45

Logické obvody s negovaným vstupom. Dvojvstupový logický obvod AND s jedným negovaným vstupom sa pouţíva ako blokovanie súčasného rozbehu motora doprava a doľava. Pri súčasnej inicializácii signálu pre beh doľava a beh doprava (obidvoma tlačidlami) je vygenerovaný blokovací signál. Základné logické obvody s jedným negovaným vstupom

Dvojvstupový logický obvod OR s jedným negovaným vstupom. Je označovaný ako implikácia ( vzťah medzi postačujúcou podmienkou A a nutnou podmienkou B:A=B), preto ţe implikácia A=B má rovnakú pravdivo stnú tabuľku ako výraz Tento obvod je pouţívaný pri obnovení (reset) RS-pamätí programovateľných automatov. Ak je stlačené rozpájacie tlačidlo, alebo rozopnutý vypínač, je pripojený signál 0(nula) invertovaný a tým vráti pamäť do pôvodného stavu. Čo je treba vedieť o CMOS obvodoch. Všetci svetoví výrobcovia vyrábajú obvody CMOS v širokom sortimente. Existujú rôzne technológie, a tím aj čiastočne odlišné vlastnosti obvodov. Líšia sa hlavne vstupnými kapacitami, ktoré sa prejavujú ako parazitné, a ktoré zniţujú dosiahnuteľný medzní kmitočet. Ďalej veľkosti a rozsahom napájacích napätí, veľkostí vstupného odporu atď. Jedno však majú bezvýhradne spoločné. Všetky obvody MOS a CMOS sú veľmi citlivé na statickú elektrinu. Vyţadujú preto zvláštne zaobchádzanie, a to ako pri výrobe, tak pri skladovaní, doprave, predaji a samozrejme aj pri vlastnej práci konštruktéra. Je moţné namietnuť, ţe niektoré CMOS majú vo vnútri zabudované ochranné obvody, ich úkolom je súhlasiť, avšak vyţaduje to bliţšie vysvetlenie. Zmienená ochrana spočíva iba v jednej dióde vo dvojitej dióde a rezistora. Chráni veľmi tenkú vrstvu kysličníka kremičitého SiO2 , ktorá oddeľuje riadiacu elektródu tranzistora a substrátu. Tým vzniká akýsi kondenzátor, jeho napätie nie je malé – 46

udáva sa 100 aţ 200 V, ľahko sa prerazí. Príčina spočíva v tom, ţe k prierazu postačí nepatrná energia, jednochudo povedané len samotné napätie a prakticky ţiadny prúd. Znamená to, ţe za určitých okolností nie je vôbec treba, aby dochádzalo k vzniku mimoriadneho statického napätia. Úplne postačí, čo predá ľudské telo. A nie je to malé napätie, o ktoré sa jedná, môţu to byť rádovo aj kilovolty. Ako je to moţné? Je to tím, ţe ľudské telo sa chová ako kondenzátor, ktorý nazhromaţdí náboj zo svojho okolia. O tom sa ostatný sami samy môţete presvedčiť, aj keď v trochu inej situácií. Občas sa stáva, ţe v miestnosti so suchým vzduchom a podlahou pokrytou kobercom zo syntetických vlákien, vznikne elektrostatické napätie. Ľudské telo podobne ako kondenzátor zhromaţďuje náboj. Vyznačuje sa nielen značným napätím, dokonca aj prúdom, tečúcim pri jeho vybití. O tom nás ľahko presvedčí výboj v podobe iskry dlhej niekoľko milimetrov, ktorá za sprievodu zvukového efektu náboj vyrovná. Pritom vzniká nepríjemný bolestivý vnem, keď iskra z prstov preskočí k uzemnenému predmetu, tj. K ústrednému topeniu, vodovodu, ale aj k chladničke, práčke a pod. Obyvateľ bytu neznámych fyzikálnych zákonov nadobúda presvedčenie, ţe elektroinštalácia nie je v poriadku a obáva sa úrazu. Tak tomu pravdaţe nie je. Naozaj sa jedná o výnimočne veľký statický náboj, s napätím rádovej desiatky kilovolt, ktorý s elektroinštaláciou nemá nič spoločné. Namiesto natiahnutého prstu je lepšie zbaviť sa náboja pomocou hrotu kľúča, ktorý drţíme v ruke. Môţeme potom dobre pozorovať výboj a pritom nevzniká nepríjemný pocit. Takáto krajná situácia sa objavuje výnimočne, avšak v menšom rozsahu a taktieţ bez pozorovateľných efektov sa vyskytuje častejšie. Nie je potom divu, ţe obvod CMOS môţeme rovno zahodiť, keď sa „len“ dotkneme prstami jeho vývodov. Statická elektrina je teda prítomná rôzne okolo nás. Okrem nej môţe obvod zničiť aj náhle vzniknutý napäťový impulz v rozvodnej sieti. Inokedy napäťovú špičku vyrobíme sami, napr. pouţívaním transformátorovej spájkovačky, a to hlavne pri jej vypínaní. Ak nechceme dopadnúť zle, tj. Smutne hľadieť na nefungujúci integrovaný obvod, potom nezostáva nič iné neţ rešpektovať niektoré zvláštne vlastnosti týchto obvodov a všetku manipuláciu s nimi podriadiť určitým pravidlám. Základné vlastnosti obvodov CMOS. 1. 2. 3.

4. 5. 6.

7.

Nezrovnateľne menší príkon v statickom reţime. Tím sa rozumie spotreba energie v dobe, keď obvod priamo aktívne nepracuje. Väčší rozsah napájacích napätí, a to ako smerom dole – niektoré pracujú uţ od 2 V, tak smerom hore – v rade prípadov aţ od 18 V. Veľký odstup rušivých napätí alebo veľká odolnosť predovšetkým proti vzniku šumu. Tá sa zväčšuje so stúpajúcim napájacím napätím. Umoţňuje sa tím zapojovať viac obvodov naraz. Vyšší pracovný a maximálni kmitočet, čo dovoľuje zaraďovať tieto obvody do náročnejších konštrukcii. Väčší rozsah pracovných teplôt, beţne od -40˚C do +80˚C. Pri hermeticky uzatvorených puzdrách ešte výhodnejšie rozpätie: od -55˚C do +125˚C. Naznačili sme si uţ, ţe obvody CMOS našli uplatnenie ako v logických obvodoch, tak aj v tzv. lineárnych obvodoch. Náš záujem sa sústreďuje na druhú skupinu, predovšetkým na operačné zosilňovače, časovací obvod 555 a nebude chýbať ani prevodník ICL7107. Preto bude správne, aby sme získali celkový prehľad aj o logických obvodoch CMOS, určených pre číslicovú techniku. Obvody CMOS prenikli aj do prevodníkov napätí, keď sa napr. kladné napätie 1,5 V aţ 10V prevádza na záporné napätie -1,5V aţ -10V. Ďalej sú to stabilizátory napätí pre kladnú aj zápornú vetvu, vyznačujúcu sa veľkou hospodárnosťou. Samočinne sa obmedzuje vstupný prúd, dokonca sa môţe aj odpojiť, ak je obvod dlhodobo v kľude, tj. 47

nepoţaduje sa od neho prúd. Výrazne to šetrí zdroj energie. Mohli by sme takto pokračovať, ale obmedzíme sa teraz len na časovací obvod 7555. Je to modifikácia obľúbenej 555. Budeme sa ňou zaoberať v štvrtej kapitole, takţe teraz len stručná charakteristika. Vyznačuje sa nepatrným napájacím prúdom 2÷3 mA, takţe ani nepotrebujeme blokovanie. Má výbornú kmitočtovú stabilitu a spoľahlivo pracuje s napájacím napätím teraz len od 3 V. Našli by sa aj ďalšie dôvody, pre ktoré sa tento CMOS obvod vyrába a tak aj vo veľkej miere pouţíva. Najlepšie však bude, keď si obvod vyskúšate v praxi. Práca s obvodmi CMOS. Stanovíme si nasledujúce pravidlá, ktoré sa budeme snaţiť dodrţovať. V predajni: Sledujeme, či sú súčiastky v originálnom obale, alebo uloţené do vodivého, tj. uhlíkom napusteného plastu. Vyhovuje aj hliníková fólia, ktorej vývody – noţičky prepichli a sú takto vodivo spojené, skratované. Obvod môţe byť uloţený aj v kovovej trubičke. Neošetrený tj. nechránený obvod rozhodne nekupujeme. Na pracovisku: Obvod nezbavujeme ochrany, ak s ním nechceme ihneď pracovať. Nikdy sa nedotýkame noţičiek, ak nie sú skratované aspoň Alobalom. Týka sa to ich prehýbaniu, rovnaniu kovovou pinzetou, z ktorej sa puzdro nemôţe vyšmyknúť. Okolie pracoviska: Odstránime najskôr plastické hmoty, pretoţe väčšina z nich je príčinou elektrostatického náboja. Ide o rôzne plastové obaly a puzdrá, náradie s plastickými drţiakmi, pravítka, ceruzky, ale aj niektoré knihy s plastovými doskami. Taktieţ predmety so silnou vrstvou laku môţu prispievať ku vzniku statického napätia. Patria sem kostry stoličiek, stoly, stojany atď. Samozrejme nebudeme sedieť na stoličke, ak sedadlo alebo operadlo je potiahnuté syntetickým textilom. O suchom vzduchu v miestnosti, prípadne pohybu po koberci uţ bola zmienka. Pracovisko: Ak si nezvolíme inú alternatívu ( odporučenú neskôr ), tak na stole umiestnime pracovnú dosku z vodivého materiálu, najlepšie z tvrdeného hliníku – duralu. Spojíme ju so zemou, čím sa rozumie rozvod zhotovený z plastových trubíc. V ţiadnom prípade nejde uzemnenie nahradiť nulovaním!! So zásuvkou to nesmie mať nič spoločné! Pokiaľ to nejde inak, pokúsime sa o vlastné uzemnenie zjednodušeným spôsobom. Vyhovuje kovová doska zakopaná v zemi vo väčšej hĺbke ako jeden meter. S pracoviskom sa prepojí holým drôtom silnejšieho prierazu. Je však pochopiteľné, ţe ťahať takýto drôt po stene paneláku asi nepôjde. Spájkovanie: Najviac nevýhodná je transformátorová – pištoľová spájkovačka. Nejde ju dosť dobre uzemniť, hlavne však je samá zdrojom napäťových špičiek. Vznikajú predovšetkým pri vypnutí, ak sa nám to podarí práve v okamihu maximálneho rozkmitu prúdu v transformátore. Indukované napätie sa však dostane na sekundár a drôtenou prepoj kou ho privedieme rovno na vývody CMOS. Niekto toto nebezpečenstvo zmenšuje tým spôsobom, ţe vinutie sekundára uprostred uzemnenia. Znamená to zásah do spájkovačky. Aké spájkovačky teda poţívať? Hodia sa odporové vyhrievané spájkovačky nízkeho príkonu a nízkeho napätia 12 aţ 24 V, napájané cez sieťový transformátor. Často sa nazývajú „ mini spájkovačky “. Samotnú spájkovačku, ktorá je pripojená k sekundárnemu vinutiu transformátora, pochopiteľne uzemníme. To však predpokladá, ţe sekundárne vinutie nie je spojené s kostrou transformátora. Ku kostre je totiţ pripojený tretí, tzv. zemniaci vodič, ktorý je v zásuvke 48

prepojený s nulovým vodičom. Netýka sa to transformátorov bezpečnostnej triedy II, ktoré nevyţadujú tretí vodič. Správna teplota spájkovania sa pohybuje od 300 ˚C do 400 ˚C. Dobu spájkovania zbytočne nepredlţujeme, nemala by byť dlhšia neţ 5 sekúnd. Za predpokladu, ţe máme dobre pripravené plošné spoje, tj. čisté a ošetrené roztokom kalafuny v nitroriedidle alebo iným komerčným spájkovacím lakom, prebehne spájkovanie bez komplikácii. Meranie: Meracie prístroje ako voltmetre a milivoltmetre pouţívané pri uvádzaní zariadenia do chodu, sú väčšinou pripojené jedným vývodom k zemniacemu plošnému spoju, takţe odtiaľ nebezpečenstvo nehrozí. Predpokladom je, ţe zemniací vodič pripíname ako prvý a odpojujeme ako posledný. Inak je to u väčších meracích prístrojoch so sieťovým napájaním. Tam musíme zaistiť spoločné zemnenie a platí všetko, čo sme si povedali o transformátoroch. Narábanie s doskami plošného spoja: Predpokladáme zloţitejšiu manipuláciu s doskami osadenými súčiastkami CMOS, potom najistejšiu ochranu predstavuje prepojenie všetkých vývodov a spojení na zemi. Uzemnenie je treba zaistiť aj v samotnom prístroji, kam sa budú dosky vkladať. Pri montáţi pripojujeme najskôr zemniaci vodič, potom vodiče s napájacím napätím a nakoniec vstupy. Nezabudneme predovšetkým neskôr odpojiť skratovacie vodiče. Ak musíme osadenú dosku prepravovať inam, potom okrem prepojenia vývodov chránime dosku zabalením do alobalu Analógové obvody s pouţitím integrovaných operačných zosilňovačov. Všeobecne sa vie, čo je zosilňovač, neznáme nie sú ani zosilňovače v integrovanej forme, ale čo je operačný zosilňovač? Z názvu sa dá usúdiť, ţe sa jedná o zosilňovač pouţívaný k nejakým operáciám. Skutočne pôvodné určenie sa týkalo analógových počítačov, kde operačný zosilňovač dokázal základné matematické operácie, ako je sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie, neskôr aj zloţitejšie matematické výpočty. To platí o prvých operačných zosilňovačoch, zostavených ešte z elektrónok. Zariadenia to boli veľmi objemné a s dnešnými operačnými zosilňovačmi úplne nezrovnateľné aj čo sa týka ďalších vlastností. Avšak uţ vtedy boli na ne kladené značné nároky, predovšetkým na veľké zosilnenie a na linearitu prenosu. Postupom času sa radikálne zmenšili rozmery, zvýšila spoľahlivosť a čo hlavne, zníţili výrobné náklady. To bol základný predpoklad k ich rozšíreniam. Začali sa vyrábať v obrovských sériách, do tej doby pri integrovaných obvodov nevídané. Môţeme ich charakterizovať ako rozdielové zosilňovače z veľmi vysokým zosilnením, pre jednosmerné aj striedavé signály, ktoré sú realizované v integrovanej forme (pomocou integrovaných obvodov). Veľmi vysoké zosilnenie u týchto zosilňovačov sa dosahuje viacstupňovou štruktúrou, pričom moţnosť zosilnenia jednosmerného signálu je zabezpečená pouţitím jednosmernej medzi stupňovej väzby. Obvody spätnej väzby sa zapájajú zvonku integrovaných obvodov, nie sú jeho súčasťou. Majú minimálne 8 vývodov:  2 vstupné  1 výstupný  1 uzemňovací 49

  

2 na pripojenie napájajúceho napätia 2 a viac na riadenie Schematická značka má tvar trojuholníka s 3 vývodmi pričom znamienkom - je označený integrujúci a + neintegrujúci vstup. 3. vývod je výstup.

Obr.1-schematická značka OZ Vlastnosti ideálneho OZ: 1. 2. 3. 4.

Nekonečné napäťové zosilnenie. Nekonečná vstupná impedancia. Nulová výstupná impedancia. Nekonečne široké frekvenčné pásmo – frekvenčná nezávislosť.

Vlastnosti OZ sú ovplyvňované spätnou väzbou, čím je silnejšia, tým sú stabilnejšie. OZ má dva vstupy: a. Invertujúci (-) b. Neinvertujúci (+) I. Invertujúci OZ – invertor OZ vykonávajúci operáciu obrátenia fázy vstupného napätia(výstupné napätie má OPAČNÚ FÁZU neţ vstupné napätie). Vyjadruje sa to záporným znamienkom vo výraze pre výpočet AU. Schéma zapojenia:

Obr.2-invertujúci OZ

50

Základné parametre operačných zosilňovačov: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

8. 9. 10. 11.

12. 13.

Napäťové zosilnenie Auo zosilnenie pre otvorenej slučke spätnej väzby Vstupný s výstupný odpor Rvst a Rvýst Vstupné napätie - Napätie ktoré je potrebné na vybudenie menovitého výstupného napätia (uvst ; uvýst) Maximálny rozkmit výstupu Kľudový prúd Io - ktorý odoberá operačný zosilňovač z napájajúceho zdroja v reţime bez vybudenia výst. signálu Maximálne napájacie napätie - +Ucc ; -Uee Frekvenčný rozsah - šírka prenášaného pásma, v ktorom fu0 klesá o 30 dB vzhľadom na hodnotu pri frekvencií fs, často sa určuje aj hodnota tranzitnej frekvencie ft, pri ktorej Au(ft)=1 Prúdová nesymetria vstupov - In vst. určuje sa ako rozdiel vstupných prúdov i- ; i+ pri nulovom uvyst. Napäťová nesymetria vstupov - Un vst určuje sa napätím na vstupe uvst pri ktorom uvyst =0V Činiteľ potlačenia súčtov signálu cmr - vyjadruje na pomerom vstupného napäťového rozsahu uvst k maximálnej zmene napäťovej nesymetrie v tomto rozsahu spätnej väzby. cmr= 20log (Uvst/ ∆Unvst) {dB; V, V} Citlivosť na zmenu napájacích napätí - vyjadruje sa pomerom zmeny nesymetrie vstupov ∆Un vst k zmene napájajúcich napätí ∆Ucc svr= 20logUvst / Unvst Teplotný drift výdaja - vyjadruje sa veľkosťou napäťovej alebo prúdovej nesymetrie vstupov vplyvom teploty t.j. ∆Unvst / ∆t alebo ∆Invst / ∆t

Ideálny operačný zosilňovač. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Nekonečné zosilnenie v celom frekvenčnom pásme A= . Nekonečnú vstupnú impedanciu Rvst= . Nulový výstupný odpor Rvýst=0. Nulové napätie pri skrate obidvoch vstupov na zem (stred napájacieho napätia). Rozdiel napätí obidvoch vstupov je nulový (UD=U+-U-=0). Statická prevodová charakteristika U3=f(U1) je priamka (U1 je vstupné napätie a U3 je výstupné napätie).

7. 8.

pásme. Parametre OZ nie sú závislé na zmenách napájacieho napätia a teploty.

Beţne vyrábané OZ majú vstupný odpor 50k 104 do 108.

výstupný odpor 50-150

a zosilnenie od

Pouţite OZ:     

Pri nekonečnom zosilnení je moţné pri pouţití zápornej spätnej väzby prakticky eliminovať nelinearitu kaţdého zosilňovača. Prvky s operačným zosilňovačom sú také presné, ţe je s nimi moţné vykonávať matematické operácie, preto sa aj tak volajú. Matematické operácie: Násobenie konštantou (jednoduchý zosilňovač) Násobenie číslom 51

        

Sčítanie/odčítanie dvoch čísel Delenie Integrál (podľa času) Derivácia (podľa času) Exponenciálna funkcia Logaritmus S operačným zosilňovačom sa dajú robiť aj iné obvody, na ktoré nikdy nebol plánovaný, napr.: Schmittov klopný obvod Multivibrátor (astabilný aj monostabilný)

Obr.3- astabilný multivibrátor Oscilátor Dá sa s ním aj porovnávať napätie, či je rovnaké, ale na ten účel bol vyvinutý jednoduchší variant operačného zosilňovača, ktorá sa nazýva komparátor. Konštrukcia: Klasický operačný zosilňovač má dva vstupy, + a -. To sú vlastne vstupy do diferenčného zosilňovača. Po ňom nasleduje dvojitý (alebo aj trojitý) kaskádový zosilňovač a prúd zo vstupu býva ešte zosilnený zosilňovačom v Darlingtonovom zapojení. Vznikne tak obrovské prúdové zosilnenie. Problém je, ţe sa zosilňuje aj chyba, preto prvý stupeň býva čo najpresnejší a najprecíznejší. V modernejších typoch sa uţ namiesto bipolárnych tranzistorov pouţívajú JFET alebo MOSFET. Tieto tranzistory uţ eliminovali skoro všetky problémy klasických bipolárnych operačných zosilňovačov.

52

Obmedzenia OZ: Saturácia 1. Nekonečné zosilnenie neznamená, ţe je na výstupe nekonečno, ale to, ţe reaguje na (skoro) nekonečne malý vstup a výstup prejde do maximálnej alebo minimálnej hodnoty podľa polarity rozdielového napätia na vstupe. 2. Viac ako pod minimum alebo nad maximum výstup ísť nemôţe. Keď sa dosiahne minimum alebo maximum, hovoríme, ţe zosilňovač je saturovaný. 3. Mŕtve pásmo 4. Toto maximum/minimum je o niečo menšie/väčšie ako napájanie. Vznikne tak mŕtve pásmo (mŕtvola), ktoré robí problémy hlavne v kombinácii s TTL obvodmi. Dnes však uţ existujú rail-to-rail operačné zosilňovače, ktoré „mŕtvolu“ nemajú. 5. Rýchlosť 6. Klasické operačné zosilňovače boli pomalé. Obyčajne fT leţala pri 100 kHz, to znamená, ţe pri 100 kHz mali zosilnenie namiesto maxima len 1. Zosilnenie klesá so stúpajúcou frekvenciou signálu. 7. Moderné operačné zosilňovače sú rýchlejšie, ale plné zosilnenie majú tieţ len pri ~10 MHz. Malý prúdový výstup Väčšinou cca. 10 mA, dá sa ale zvýšiť emitorovým sledovačom.

53

Obsah: Spínače a tlačidlá Značenie svoriek a kontaktov elektromagnetických spínačov Inštalačné obvody s elektromagnetickými spínačmi Stýkače Základné obvody so stýkačmi Elektronické regulátory výkonu Tyristor, triak, diak Integrované obvody Číslicová technika a logické integrované obvody Analógové obvody s pouţitím integrovaných operačných zosilňovačov Pouţitá literatúra: Peter Bastian a kol. Praktická Elektrotechnika internet

54