2 Deset jednoduchých zkušebních a indikaèních zapojení Na následujících stranách je vidìt, že i velmi jednoduchá zapojení se svìtelnými diodami mohou

Transkript

1 Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umis ováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura redakce@ben.cz

2 2 Deset jednoduchých zkušebních a indikaèních zapojení Na následujících stranách je vidìt, že i velmi jednoduchá zapojení se svìtelnými diodami mohou vést k užiteèným použitím Mimoto mají jednoduchá zapojení výhodu snadné srozumitelnosti Dovolují i zaèáteèníkovi rychle se zapracovat do techniky svìtelných diod a seznámit se tak se základy, se kterými pak zvládne i komplikovaná zapojení V zapojeních nejsou uvádìna typová oznaèení, nebo zde je, jak již bylo øeèeno, použitelné všechno, èemu se øíká svìtelná dioda Zkoušeèka vedení odolná proti pøetížení Zkoušeèka vedení slouží ke zkoušení vodivosti a izolace kabelù, ke hledání propojù v komplexních propojeních a též k vyhledání správných vývodù zapouzdøených vypínaèù a tlaèítek Jak obr 2 1 ukazuje, mùže být taková zkoušeèka velmi jednoduchá Jestliže se vloží mezi body A a B vodivé spojení, rozsvítí se svìtelná dioda LD LD jinak nesvítí Obr 2 1 Jednoduchá zkoušeèka pro opatrné zacházení Bohužel má toto jednoduché zapojení nevýhodu, že v okamžiku, kdy je nedopatøením pøipojeno mezi body A a B napìtí, pøežije jen nìkolik milisekund Proto je vybaveno zapojení na obr 2 2 proudovým zesílením - tranzistorem Obr 2 2 Zkoušeèka vedení odolná proti pøetížení díky rezistoru R praktických zapojení se svìtelnými diodami A

3 Pro napájení LD dodává kolektor (C) tranzistoru T1 proud, který je pøibližnì 300krát vìtší než proud, potøebný v bázi B k øízení tohoto kolektorového proudu Vzhledem k tomu, že kolektorový proud je omezen odporem rezistoru R2, lze do báze vložit rezistor s pøibližnì 300krát vìtší hodnotou Tím se dostane tak velký odpor, že ani pøi pøipojení bodù A a B do sítì nemohou vzniknout proudové hodnoty, které by zapojení znièily Pøi napìtí 220 V je ztrátový výkon na R1 pouze 0,32 W Zapojení musí být ovšem pøi takovém pokusu izolováno tak, aby bylo zabránìno jakémukoli dotyku Proudové zesílení tranzistorem má také tu výhodu, že zapojení reaguje i na pomìrnì velké hodnoty rezistoru mezi body A a B Tak je možné napø rozsvítit LD pouhým dotykem obou bodù A a B Tím se stává zapojení na obr 2 2 jednoduchým modelem dotykového tlaèítka a souèasnì pokusným zapojením, kterým lze pùsobivì vysvìtlit pojem proudového zesílení Citlivost pøístroje je dostateèná k indikaci svodových proudù, tedy špatné izolace Pøesvìdèit se lze o tom, jestliže se zapojí mezi body A a B rezistor o hodnotì pøibližnì 10 MW Svìtelná dioda na to odpovídá slabým svitem Zkoušeèka diod Pøi experimentech se dostanou do rukou diody, které jsou oznaèeny neèitelnì nebo tak tajuplnì, že se neví, jak jsou vlastnì pólovány A po experimentování se mùže stát, že se neví, zda dioda ještì vede jedním smìrem nebo již obìma Vyzkoušet je možno nìco takového i v právì popsaném zapojení tak, že se dioda zapojí následnì obìma zpùsoby mezi body A a B Místo obracení diody rukou je elegantnìjší øešení ji napájet proudem, který sám mìní polaritu, tedy støídavým proudem Obr 2 3 A Zapojení pro zkoušení diod a urèení jejich vývodù 2 Deset jednoduchých zkušebních a indikaèních zapojení 25

4 V obr 2 3 se k tomu použije malý sí ový transformátor, který dodává svìtelným diodám po 10 ma, celkem tedy 20 ma Sekundární napìtí transformátoru mùže být mezi 6 a 30 V, pokud je správnì zvolena hodnota rezistoru R Ohmickou hodnotu R lze vypoèítat, jestliže se napìtí sekundáru U S dìlí 0,02 a výkonové zatížení (ve W) se získá násobením U S èinitelem 0,02 Hodnota použitého rezistoru se mùže odlišovat od vypoèítané hodnoty až o 30% Pøi provozu zapojení se LD1 rozsvítí, jestliže je zkoušená dioda D zapojena tak, jak ukazuje pod LD1 nakreslený symbol Pøi opaèném pólování se rozsvítí LD2 Zkrat zkoušené diody je idikován rozsvícením obou svìtelných diod a pøi pøerušení nesvítí pøirozenì žádná z diod Svìtelná indikace 220 V Svìtelná indikace zapnutého stavu je souèástí mnoha pøístrojù Zøídka jsou naproti tomu indikace, které øíkají, že je sí ové napìtí pøipojeno napø k pracovnímu stolu nebo že je pøístroj spojen zástrèkou se sítí Žárovky jsou pro svoji malou životnost pro tyto úèely nevhodné Použití svìtelných diod je zajímavé jen tehdy, jestliže se lze vyhnout z cenových a velikostních dùvodù nepøíznivého napájení z transformátoru právì tak jako napájení pøes pøedøadný odpor pro 220 V, nebo to nelze realizovat bez nepøíjemné spotøeby energie a odpovídajícího vývoje tepla Proto zapojení se ètyømi souèástkami na obr 2 4, u kterého je proud pro svìtelné diody, celkem pøibližnì 30 ma, dán zdánlivým odporem kondenzátoru C Odporem R je zabránìno znièení svìtelných diod nárazem zapínacího proudu Spotøeba zapojení je pøibližnì 220 mw a cena energie i pøi trvalém provozu je nepatrná Obr 2 4 Svìtelný signál zapnutého sí ového napìtí Pro jiná napìtí nebo jiné kmitoèty lze vypoèítat kapacitu kondenzátoru: C = I/(6,28 f U) Pøitom I je celkový proud svìtelných diod, f je použitý kmitoèet a U je provozní napìtí V obr 2 4 byl C vypoèítán pro hodnoty I = 30 ma, f = 50 Hz a U = 220 V Jmenovité napìtí kondenzátoru musí být nejménì 1,5U praktických zapojení se svìtelnými diodami A

5 Pro R se pøedpokládá pøibližnì 1 W pro 1 V provozního napìtí (lépe více než ménì), pøièemž minimální hodnota je 47 W Je-li k indikaci zapotøebí jen jedné svìtelné diody, mùže být druhá nahrazena køemíkovou diodou libovolného druhu Pokud je žádáno indikovat pøítomnost napìtí nikoli jen jednoduchým svìtlem, nýbrž blikajícím signálem, lze použít zapojení z kapitoly 4 Indikace prùtoku proudu Zapomìtlivost mùže vést napø k tomu, že zùstane pájeèka zapnuta celou noc Pro pájeèku to není jistì dobré, pro blízké a vzdálené okolí mnohdy také ne Zmenšit pravdìpodobnost takovýchto nepøíjemností lze indikací protékajícího proudu pøed sí ovou zástrèkou pájeèky, která zhasne teprve tehdy, je-li vše vypnuto Pøitom má být vlastní spotøeba zapojení tak malá, že jsou provozní náklady jen nepatrné Zapojení na obr 2 5 opìt pracuje s omezením proudu kondenzátorem C, který musí být dimenzován pro jmenovité napìtí 400 V resp pro støídavé napìtí 250 V (nebo více) Pro omezení napìtí slouží Zenerova dioda ZD, málovýkonový druh pro 5 až 10 V, postaèí nejlevnìjší typ Totéž platí pro Obr 2 5 Svìtelný signál prùtoku proudu výkonový tranzistor T, na jehož kolektoru je jen nìkolik voltù a jehož proudové zesílení zde nehraje roli Chladiè také nepotøebuje, nebo proud zátìže protéká jen diodou emitor-báze a to jen pøi jedné z obou pùlvln V druhé pùlvlnì vede dioda D Maximální pøípustný proud zátìže je pøi zadaných souèástkách 1 A a tento proud nesmí být pøekroèen jak vzhledem k diodì D, tak i pro diodu emitor-báze tranzistoru T Pøi použití BYW 29/50 na místì D a BD 130 pro T (oba s chladièem) lze dovolit proud až 7 A A 2 Deset jednoduchých zkušebních a indikaèních zapojení 27

6 Pøi nezapojené zátìži zpùsobuje kondenzátorem C protékající proud na ZD støídavì úbytek napìtí v propustném a nepropustném smìru Kolektorový proud vznikne v tranzistoru T teprve pøi pøipojení zátìže Ten zkratuje pak pøes LD napìtí, vznikající na ZD v nepropustném smìru Proudový odbìr zapojení je pøibližnì 30 ma Na svìtelnou diodu pøipadá 15 ma (pùlvlnné napájení) Po uvedení do provozu je ještì nutno zjistit, zda má zapojení požadovaný úèinek na zapomìtlivost výše popsaného majitele pájeèky Není-li tomu tak, nutno se o to pokusit blikajícím zapojením z kapitoly 4 Indikátor oteplení Pøílišné teplo mùže být v lednièce, v akváriu, v motoru automobilu Takovéto stavy lze indikovat svìtelnou diodou, pøièemž lze volit mezi blikaèem nebo trvalým svìtlem V této kapitole je popisováno pouze druhé øešení, které je mnohem jednodušší a to i s dvojitou indikaèní funkcí normálnì a pøíliš teplo Vzhledem k tomu, že takové zapojení bývá èasto použito v mokrém prostøedí, je tentokrát použito k oddìlení od sítì transformátoru Obr 2 6 ukazuje zapojení, ve kterém je tranzistor T1 použit ve funkci èidla teploty Využit je k tomu jinak dosti nepøíjemný teplotní jev, který zpùsobuje u každého tranzistoru posuv prahového napìtí dioda emitor-báze o 2 mv, jestliže se teplota zmìní o 1 C Toto prahové napìtí se nastavuje pomocí R2 Zvìtšení teploty zpùsobí otevøení T1 Tím se uzavøe T2 a LD1 zhasne, zatímco T3 vede a rozsvítí LD2 Obr 2 6 Indikátor citlivý na teplotu Celé zapojení lze umístit na desce plošného spoje, která se umístí v kovovém pouzdøe na místì, jehož teplota má být indikována Rovnìž je možné pøipojit T1 odstínìným kabelem a použít jej tak jako teplotní sondu praktických zapojení se svìtelnými diodami A

7 Nastavení R2 se provádí na pøechod svìtla pøi jmenovité teplotì tak, že obì svìtelné diody LD1 a LD2 souèasnì svítí polovièním jasem Pak lze indikaci uvést do provozu (LD1 zhasne, LD2 normální jas) tak, že se vezme T1 mezi dva prsty a pøenese se na nìj tak teplo tìla Jako indikátor chladu je zapojení rovnìž použitelné LD2 pak znamená normálnì a LD1 pak pøíliš chladno Je rovnìž možné opatøit R2 stupnicí, na které lze odeèítat teplotu okolí pøi nastavení na pøechod stejné svítivosti diod Indikace zvukového signálu Zvukové signály pøenášené po vodièích nejsou dovedeny do pøíslušných reproduktorù, protože je nìco nesprávnì zapojeno Rychlé vyhledání takových chyb je možné, jestliže jsou na rùzných vstupech, výstupech a mezispojkách indikátory se svìtelnými diodami, které dovolují sledovat cestu signálu Zapojení na obr 2 7 se skládá ze zesilovacího stupnì s T1 a indikaèního stupnì s T2 Mezitím nutné usmìrnìní zvukového signálu je realizováno diodou báze-emitor tranzistoru T2 Pøi maximální citlivosti (nastavitelné potenciometrem R1) se rozsvítí LD již pøi vstupním napìtí menším než 30 mv Obr 2 7 Indikace zvukového napìtí s nízkoimpedanèním vstupem Pro indikaci zvukového signálu na mikrofonních vedeních je nutná vìtší citlivost a zpravidla i vyšší vstupní odpor Obojí zajistí tranzistor øízený polem (T1) v obr 2 8, který je pøedøazen zesilovaèi z obr 2 7 Citlivost indikace je nyní 5 mv Tuto hodnotu lze dále zmenšit, jestliže se pracuje s vyšším provozním napìtím K tomu je zapotøebí pouze zvìtšit hodnotu pøedøadného rezistoru pro LD (R5 v obr 2 7) o 30 až 35 W pro 1 V dodateèného provozního napìtí Protože LD vede pouze pùlvlnnì, odpovídá takto vypoèítaná hodnota odporu støednímu propustnému proudu pøibližnì 15 ma a špièkovému proudu 30 ma A 2 Deset jednoduchých zkušebních a indikaèních zapojení 29

8 Obr 2 8 Tento indikátor reaguje již na 5 mv a má vysokoimpedanèní vstup Indikátor zmìny stavu se zpoždìným vypnutím V elektronice jsou rùzné stavy jako napø signály zvukové, svìtelné, radiové a logické, jakož i odchylky od jmenovitého napìtí, které probíhají tak rychle, že pøímá indikace není lidským okem postøehnutelná Pro zpoždìnou indikaci používá zapojení na obr 2 9 dvou hradel NOR integrovaného obvodu CMOS 4001 S hradly H3 a H4 je možno postavit druhý indikátor, pokud nejsou použita pro jiný úèel Obr 2 9 I pøi krátkodobém stisku tlaèítka S zpùsobí indikátor zmìny stavu nìkolik sekund trvající rozsvícení svìtelné diody Zpožïovací doba je urèena kondenzátorem C1 a je pøibližnì 6 s/µf Vzhledem k velké hodnotì rezistoru R2 je nutno použít tantalový kondenzátor Jsou možné zpožïovací doby až nìkolik minut Zapojení se spouští tlaèítkem S (start) Na jeho místì je možno pøipojit jiný logický obvod na odpovídající vstup hradla H1, právì tak jako zapojení praktických zapojení se svìtelnými diodami A