Wzmacniaczowi operacyjnemu LM358 poświęciłam lekcję 11. Dziś wykorzystamy go do zbudowania ciekawego układu – prostego testera baterii.

Układ zasilany jest napięciem 12V. Za koszykami baterii znajduje się stabilizator napięcia, dzięki któremu do układu LM358 dociera napięcie 5V. Przypominam, że nóżka 3 to tzw. wejście nieodwracające We(+), a nóżka 2 to wejście odwracające We(-). Jeśli napięcie na We(+) > We(-) na wyjściu otrzymamy napięcie zbliżone do dostarczonego do wzmacniacza napięcia zasilania, a czerwona dioda LED zaświeci. W przeciwnym razie, tzn. gdy We(+) ≤ We(-) na wyjściu otrzymamy napięcie bliskie 0V, dioda nie zaświeci.

Nóżkę 3 wzmacniacza będziemy łączyć z jednym z biegunów baterii. Druga nóżka przez potencjometr 10kΩ łączy się z masą i plusem zasilania.  Rezystor 1MΩ jak i kondensator 100nF zapobiegają wzbudzaniu układu. Złóżcie układ na płytce stykowej,

a następnie tak ustawcie pokrętło potencjometru, aby napięcie na woltomierzu wskazało 1,45V (ryc.3). Czemu taka wartość? Będziemy badać baterie-paluszki o napięciu znamionowym 1,5V. Gdy są nowe ich napięcie wynosi ok. 1,6V, gdy są  rozładowane ich napięcie wynosi np 1,17V lub mniej. Napięcie 1,45V oznacza, że bateria jeszcze się do czegoś nadaje, może nie do urządzeń typu aparat fotograficzny, ale do pilota do telewizora jak najbardziej :)

Jeśli do układu podłączymy dobrą, nową baterię napięcie na We(+) będzie wynosić np. 1,6V i będzie większe od napięcia na We(-), które wynosić będzie 1,45V. We(+) > We(-) więc dioda się zaświeci. W naszym przypadku znaleźliśmy baterię lekko rozładowaną, która ma napięcie 1,57V patrz ryc. 5

Jeśli do układu podłączymy zużytą baterię napięcie na We(+) będzie wynosić np. 1,17V, i będzie mniejsze od napięcia na We(-), które wynosić będzie 1,45V. We(+) < We(-) więc dioda się nie zaświeci.

Teraz nieco zmodyfikujemy nasz obwód dodając do niego przekaźnik.

Przekaźnik jest to element mechaniczny i zarazem elektryczny, który wewnątrz posiada przełączane styki (elementy łączeniowe) jak również cewkę, która wytwarza pole magnetyczne.

W swoich zestawach podzespołów możecie znaleźć przekaźnik elektromagnetyczny. Jest to typ przekaźnika, który działa jak elektromagnes. Prąd przepływający przez cewkę przekaźnika (nawinięte zwoje drutu nawojowego) powoduje wytwarzanie pola magnetycznego, które przyciąga żelazną kotwiczkę, co z kolei powoduje zamknięcie lub otwarcie odpowiednich styków. Na ryc 8. pokazano najprostszy przykład przekaźnika pokazujący jego ideę działania. W naszym przypadku żelazna kotwica jest zarazem jednym ze styków przez, który może płynąć prąd.

W zależności od tego jaki posiadasz przekaźnik: na 5V (ryc. 7b) czy na 12V (ryc. 7a)  lub inny, złóż na płytce stykowej odpowiednio obwód z ryc. 10a lub 10b. W moim układzie zastosowałam przekaźnik  HFD 23 na napięcie 12V.

Jak sprawdzić przekaźnik, którego nie znamy a chcemy się  dowiedzieć,  które wyprowadzenia do czego służą?

Bardzo pomocny w tym zadaniu będzie nasz multimetr. Ustawmy go na pomiar rezystancji na zakres np 2k om, a następnie przykładajmy sondy do poszczególnych par nóżek przekaźnika, sprawdzając jaka będzie rezystancja między nimi. W ten sposób musimy odnaleźć parę nóżek między którymi rezystancja będzie największa (np. powyżej 2 omów) oraz parę nóżek między którymi rezystancja będzie najmniejsza (rzędu 1 – 2 oma (w rzeczywistości zwarte styki przekaźnika mają rezystancję znacznie mniejszą ale nasze multimetry kiepsko sobie radzą z pomiarem małych rezystancji)).

Duża rezystancja  będzie świadczyć o tym, że znaleźliśmy cewkę, która wytwarza pole magnetyczne. Jeżeli przyłożymy napięcie do wyprowadzeń o dużej rezystancji to przez cewkę popłynie prąd zaś styki, w zależności od rodzaju przekaźnika:

• zewrą się – taki styk przekaźnika określa się mianem normal open (normalnie otwarty, gdy nie przykładamy do cewki napięcia, styki są otwarte, nie mają ze sobą połączenia, a multimetr nic nie pokaże) – tego typu przekaźników będziemy używać,
• rozewrą się – taki typ styków przekaźnika określa się mianem normal conection (normalnie zwarte, gdy nie przykładamy do cewki napięcia, styki są zwarte).
  

Mała rezystancja będzie oznaczać, że znaleźliśmy zwarte styki przekaźnika. W przypadku przekaźników typu normal open między dwoma nóżkami nie będzie w ogóle rezystancji, ponieważ gdy przez przekaźnik nie przepływa prąd pozostają one rozwarte (nie mają ze sobą połączenia).

 

Jeśli napięcie dopływające do wejścia nieodwracającego LM358 będzie większe od tego na wejściu odwracającym, czyli We(+) > We(-) na wyjściu otrzymamy napięcie, które spowoduje przepływ prądu w obwodzie bazy i tym samym załączy tranzystor. Przez cewkę przekaźnika i przez tranzystor (w obwodzie kolektor-emiter) zacznie płynąć prąd, który  wytworzy pole magnetyczne, a to z kolei spowoduje zamknięcie styku i przepływ prądu przez diodę LED.

Jeśli napięcie na wejściach wzmacniacza ulegnie zmianie i We(+) ≤ We(-) na wyjściu otrzymamy napięcie bliskie zeru, które będzie zbyt niskie, aby wymusić przepływ prądu w obwodzie bazy – tranzystor będzie wyłączony. W konsekwencji przez przekaźnik także przestanie płynąć prąd… ale na rdzeniu na, którym nawinięta jest cewka pozostanie zmagazynowana energia która musi gdzieś zostać oddana! Dlatego właśnie w obwodzie blisko cewki przekaźnika znajduje się dioda szybka 1N4148, która zewrze przekaźnik do plusa. Gdybyśmy zapomnieli o tej diodzie projektując nasz układ (a jest to dość częsty błąd początkujących elektroników) energia z rdzenia przekaźnika spowoduje powstanie wysokiego napięcia na zaciskach cewki co spowoduje uszkodzenie tranzystora!

Po co stosuje się przekaźniki? Wyobraźmy sobie pralkę (lub jakiekolwiek inne urządzenie) podłączone do sieci zasilającej ~230V. Tak wysokie napięcie jest potrzebne do zasilenia np. silnika obracającego bębnem pralki, ale zupełnie nie nadaje się do zasilania programatora, który wymaga znacznie niższego napięcia. Dzięki przekaźnikowi niewielki prąd płynący od programatora pralki o napięciu powiedzmy 12V załącza silnik zasilany 230V.

Abstrahując od naszego dzisiejszego tematu w schemacie z pralką pojawiły się dwa nowe oznaczenia podzespołów na schemacie:

mostek prostowniczy (mówiliśmy o nich na lekcji 7 – jest to po prostu inny jego zapis)

transformator

Transformator przenosi energię elektryczną drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego. Prąd przemienny płynący po stronie pierwotnej transformatora powoduje zmianę prądu płynącego po wtórnej stronie transformatora. Oznacza to, że zmiany pola magnetycznego w obwodzie elektrycznym przez który przepływa prąd zmienny powoduje powstanie siły elektromotorycznej. Transformator jest często wykorzystywany (tak jak w przykładzie z pralką) do zmiany napięcia  sieci ~230V na niskie napięcie potrzebne do zasilenia urządzenia elektronicznego np ~12V.

        W układach sieci zasilającej (sieci energetyki zasilającej nasze domy, mieszkania oraz zakłady pracy) również stosowane są transformatory. Mogą one obniżać  napięcie  np z 15kV na 230V lub podwyższać np z 15kV  na 110kV itp. Idąc ulicą można zauważyć wysokie słupy z długimi przewodami (tzw linie napowietrzne) w zależności od budowy takiego słupa można wywnioskować jakie napięcie na nich występuje. W żadnym wypadku nie można dotykać słupów ani na nie wchodzić gdyż grozi to porażeniem prądem. W szczególnych przypadkach nawet  przebywanie blisko linii napowietrznej może stanowić zagrożenie życia. Tak może się zdarzyć np jadąc traktorem po polu gdzie bardzo nisko jest zawieszona linia napowietrzna. Dlaczego?

Dość ciekawą dla nas informacją może być fakt, że  wytrzymałość izolacji pomiędzy dwoma przewodnikami (np. drutami bez izolacji) w przestrzeni powietrznej wynosi ok 1000V na 1mm odległości. Oznacza to, że zbliżając do siebie dwa przewodniki na odległość mniejszą od  1mm po przyłożeniu napięcia 1000V może nastąpić wyładowanie (przeskok iskry). Jeżeli natomiast odległość jest większa przeskok iskry nie powinien wystąpić (wszystko jeszcze zależy od wilgotności powietrza, zanieczyszczenia elektrod itd). Powyższa informacja jest bardzo ważna gdyż związana jest z naszym bezpieczeństwem  – nie zawsze trzeba dotknąć bezpośrednio przewodu będącego pod napięciem aby zostać porażonym prądem. Porażenie prądem może nastąpić z większej odległości.

1. Podstawowe zasady BHP

Przed rozpoczęciem zajęć należy przedstawić uczniom podstawowe zagadnienia związane z bezpieczeństwem pracy z elektrochemicznymi źródłami zasilania oraz ogólne zasady bezpieczeństwa podczas pracy z prądem, np.

• nie wolno przenosić podzespołów elektrycznych/elektronicznych, płytek stykowych czy urządzeń pomiarowych z innych stanowisk,
• podzespoły na płytce stykowej łączymy pod kontrolą nauczyciela, przy wyłączonych źródłach zasilania,
• układ można zasilić dopiero po sprawdzeniu jego poprawnego połączenia przez nauczyciela,
• łączenie podzespołów oraz wykonywanie pomiarów należy wykonywać zgodnie z instrukcją i poleceniami nauczyciela (groźba uszkodzenia podzespołów lub urządzeń pomiarowych),
• nie wolno dotykać nieizolowanych części obwodu znajdującego się pod napięciem.

2. Podstawowe pojęcia

Prąd elektryczny – uporządkowany przepływ ładunków elektrycznych przez poprzeczny przekrój przewodnika w czasie.

• prąd stały -charakteryzuje się stałym zwrotem oraz kierunkiem przepływu ładunków elektrycznych,
• prąd przemienny – charakteryzuje się okresowymi zmianami natężenia i kierunku przepływu prądu.

Napięcie – różnica potencjałów pomiędzy dwoma punktami obwodu elektrycznego.

Rezystancja – parametr elementu elektrycznego, którego cechą charakterystyczną jest opór jaki stawia on przepływającemu przez niego prądowi.

Kierunek przepływu prądu – przyjmuje się, że prąd płynie od „plusowego” bieguna baterii do bieguna „minusowego”.

3. Elementy zestawu podzespołów elektrycznych

koszyk baterii wraz z 4 bateriami oraz przewodami (czerwony to plus zasilania, czarny to minus zasilania)

UWAGA! Gdy w koszyku znajdują się baterie nie należy zwierać bezpośrednio ze sobą przewodów wychodzących z koszyka baterii – grozi wybuchem!

.

bateria – elektrochemiczne źródło zasilania

.

.

płytka stykowa – ułatwia łączenie ze sobą podzespołów elektronicznych

.

.

.

dioda LED (dioda elektroluminescencyjna) – źródło światła, zamienia energię elektryczną na energię świetlną

.

.

.

rezystory – elementy obwodu elektrycznego, których zadaniem jest ograniczanie prądu w obwodzie elektrycznym

.

.

.

brzęczyk (buzzer) – sygnalizator dźwiękowy, przekształca energię elektryczną w słyszalny sygnał dźwiękowy

.

.

.

silnik – element elektromechaniczny, zamienia energię elektryczną na mechaniczną (ruch obrotowy)

.

.

.

śmigło – wraz z silnikiem tworzy element napędowy, przetwarza energię mechaniczną (ruch obrotowy) na siłę ciągu

.

.

.

gotowe przewody połączeniowe do płytek stykowych – elementy układu elektrycznego łączące ze sobą podzespoły przez które będzie płynął prąd

.

.

ręcznie wykonane przewody połączeniowe do płytek stykowych – elementy układu elektrycznego łączące ze sobą podzespoły przez które będzie płynął prąd

.

.

do przeprowadzenia wszystkich proponowanych ćwiczeń niezbędny będzie także:

multimetr – uniwersalny przyrząd pomiarowy łączący w sobie funkcje m.in. amperomierza (pomiar prądu), woltomierza (pomiar napięcia), omomierza (pomiar rezystancji)

.

4. Symbole graficzne podstawowych elementów układu elektrycznego/ elektronicznego

symbol graficzny źródła zasilania

.

.

.

symbol graficzny rezystora

.

.

.

symbol graficzny diody świecącej

.

.

.

symbol graficzny brzęczyka

.

.

.

symbol graficzny silnika

.

.

.

symbol graficzny woltomierza

.

.

.

symbol graficzny amperomierza

.

.

.

symbol graficzny omomierza

.

.

.

symbol graficzny linii obwodu połączonych ze sobą elektrycznie

.

.

.

symbol graficzny linii obwodu niepołączonych ze sobą elektrycznie

.

.

5. Samodzielne przygotowanie przewodów połączeniowych do płytki stykowej (tzw. zworek)

Z przewodu należy zdjąć szarą izolację, tak by dotrzeć do poskręcanych ze sobą cieńszych przewodów. Kolejnym etapem jest ucięcie potrzebnej długości fragmentu przewodu i zdjęcie niewielkiego, ok. 1cm fragmentu izolacji na obu jego końcach. UWAGA! Druciki w przewodach są cienkie i łatwo się łamią, trzeba obchodzić się z nimi ostrożnie!

6. Zasady korzystania z płytki stykowej

Płytka stykowa posiada otwory znajdujące się w pewnej odległości od siebie w które wkłada się „nóżki” podzespołów elektronicznych. Ten odstęp to tzw. raster i wynosi on 2,54mm (jest to standardowy raster w płytkach stykowych).

Niektóre pola są ze sobą elektrycznie połączone, co obrazuje poniższy schemat:

Wzdłuż płytki mamy podłużne szyny, które służą do rozprowadzania po płytce napięcia – do nich należy podpiąć dodatni i ujemny biegun baterii.

Więcej informacji na temat obsługi płytki stykowej można znaleźć tutaj.

7.  Propozycje ćwiczeń

a) pomiar napięcia baterii

cel: nauka pomiaru napięcia baterii multimetrem; umiejętność określenia stopnia rozładowania baterii; nauka odczytywania napięcia nominalnego z obudowy baterii i porównywania go z wynikiem zmierzonym woltomierzem

zastosowane środki: różne typy baterii, baterie o różnym stopniu rozładowania, multimetr

przebieg ćwiczenia: nauczyciel wyjaśnia uczniom działanie multimetru, a następnie przeprowadza pokaz pomiaru napięcia baterii, wskazuje jak odczytać napięcie nominalne baterii, porównuje go z wynikiem uzyskanym doświadczalnie; uczniowie samodzielnie, pod kontrolą nauczyciela, dokonują pomiaru napięcia różnych baterii

b) podłączenie zasilania do jednej diody LED

cel: nauka odczytywania schematów elektrycznych i składania na ich podstawie obwodów; nauka pomiaru natężenia napięcia oraz natężenia prądu w obwodzie, uczeń wie, że aby podłączyć diodę do źródła zasilania niezbędne jest ograniczenie zbyt dużego prądu, który mógłby ją spalić

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, zworki, diody LED w różnych kolorach, rezystor

przebieg ćwiczenia: nauczyciel wyjaśnia krótko budowę baterii i biegunowość jej wyprowadzeń – „nóżek”, uczniowie na płytkach stykowych, pod kontrolą nauczyciela łączą podzespoły, zgodnie z poniższym schematem, nauczyciel wyjaśnia rolę rezystora w obwodzie oraz zasady pomiaru napięcia i natężenia prądu w obwodzie, uczniowie zgodnie ze wskazówkami nauczyciela dokonują pomiarów multimetrem, sprawdzają jakie otrzymają wyniki zamieniając świecącą diodę LED na diodę w innym kolorze

c) podłączenie do źródła zasilania równolegle 3 diod LED

cel: doskonalenie umiejętności pomiaru napięcia i natężenia w obwodzie; nauka odczytywania schematów elektrycznych i składania na ich podstawie obwodów; nauka łączenia podzespołów równolegle; porównywanie wartości napięcia i natężenia prądu w gałęzi głównej i każdej z osobnych gałęzi doprowadzających zasilanie do diod LED; nauka, że napięcie  jest takie same w gałęzi głównej i każdej z trzech gałęzi doprowadzających zasilanie do diod; nauka, że natężenie prądu jest różne w każdej z trzech gałęzi doprowadzających zasilanie do diod, ale ich suma daje natężenie w gałęzi głównej; porównywanie wyników pomiaru spadków napięć na wszystkich podzespołach i wyciągnięcie wniosków, że spadki napięć są takie same na podzespołach o identycznych parametrach (rezystory), a różne na podzespołach o różnych parametrach (np: różnokolorowe diody LED)

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, zworki, 3 diody LED w różnych kolorach, 3 rezystory

przebieg ćwiczenia: uczniowie z pomocą nauczyciela na podstawie schematu składają obwód na płytkach stykowych, nauczyciel przypomina zasady pomiaru napięcia w obwodzie, uczniowie dokonują pomiarów woltomierzem (pomiędzy czerwonym a czarnym przewodem od koszyka baterii, masą a miejscem przed rezystorami, masą a miejscem między rezystorami a diodami) oraz amperomierzem (między czerwonym przewodem koszyka baterii a rezystorami oraz rezystorami a diodami), a wyniki zapisują; uczniowie wraz z nauczycielem porównują uzyskane w wyników pomiarów wartości natężenia i napięcia, wyciągają wnioski z doświadczenia; uczniowie mierzą woltomierzem spadki napięć na poszczególnych rezystorach oraz diodach, zapisują uzyskane wyniki i na ich podstawie wyciągają wnioski

d) szeregowe połączenie do źródła zasilania rezystorów i diody

cel: nauka, że rezystancja rezystorów połączonych szeregowo wzrasta (sumuje się) przez co w układzie płynie mniejszy prąd, a tym samym świecenie diod LED jest słabsze

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, zworki, 3 diody LED w różnych kolorach, 3 rezystory

przebieg ćwiczenia: uczniowie z pomocą nauczyciela na podstawie schematu składają obwód z połączonymi szeregowo: rezystorem i 3 różnokolorowymi diodami, obserwują jasność świecenia diody, mierzą amperomierzem prąd płynący w układzie, zapisują uzyskany wynik; uczniowie zgodnie ze schematem do uprzednio złożonego obwodu dodają jeden rezystor połączony szeregowo z pierwszym rezystorem, obserwują jasność świecenia diod, mierzą przepływający w obwodzie prąd i zapisują wynik; uczniowie zgodnie ze schematem do uprzednio złożonego obwodu dodają kolejny rezystor, który z pozostałymi także będzie połączony szeregowo, obserwują jasność świecenia diod, mierzą prąd i zapisują wyniki; uczniowie analizują otrzymane wyniki, z pomocą nauczyciela próbują sformułować wnioski

e) połączenie do źródła zasilania równolegle 3 rezystorów i szeregowo 3 diod LED

cel: nauka, że rezystancja rezystorów połączonych równolegle maleje przez co w układzie płynie większy prąd, a tym samym świecenie diod LED jest mocniejsze

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, zworki, 3 diody LED w różnych kolorach, 3 rezystory

przebieg ćwiczenia: uczniowie z pomocą nauczyciela, na podstawie schematu, składają obwód z rezystorem i diodami połączonymi szeregowo na płytkach stykowych, obserwują jasność świecenia diod, mierzą prąd płynący między diodami, a wyniki zapisują; uczniowie, zgodnie ze schematem, włączają do obwodu kolejny rezystor, który będzie połączony równolegle z pierwszym rezystorem, ponownie obserwują jasność świecenia diod, mierzą prąd jaki przepływa między nimi, a następnie zapisują wynik; uczniowie analogicznie dokładają do obwodu trzeci rezystor, przeprowadzają obserwacje i zapisują wyniki; uczniowie analizują otrzymane wyniki, z pomocą nauczyciela próbują sformułować wnioski

f) połączenie do źródła zasilania równolegle 3 rezystorów i szeregowo 3 diod LED

cel: nauka, że prąd w układzie nierozgałęzionym jest jednakowy w każdym punkcie; w układzie rozgałęzionym suma prądów w każdej z gałęzi jest równa wartości natężenia w głównej linii obwodu

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, zworki, 3 diody LED w różnych kolorach, 3 rezystory

przebieg ćwiczenia: uczniowie z pomocą nauczyciela, na podstawie schematu, składają obwód z rezystorem i diodami połączonymi szeregowo na płytkach stykowych, amperomierzem sprawdzają wartość prądu w różnych punktach obwodu; uczniowie włączają do obwodu kolejne dwa rezystory, połączone z pierwszym rezystorem równolegle, mierzą wielkość prądu w każdej z gałęzi bocznych i porównują z natężeniem w głównej linii obwodu; uczniowie analizują otrzymane wyniki, z pomocą nauczyciela próbują sformułować wnioski

g) podłączenie buzzera do źródła zasilania

cel: nauka, że energię elektryczną można zamienić w dźwięk

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, zworki, buzzer

przebieg ćwiczenia: uczniowie z pomocą nauczyciela, na podstawie schematu, składają obwód na płytkach stykowych

h) podłączenie silnika do źródła zasilania, budowa jeżdżącego pojazdu

cel: nauka, że energię elektryczną można zamienić w energię mechaniczną

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, silnik, 4 koła, śmigło, opaski plastikowe do mocowania silnika i osi kół

przebieg ćwiczenia: uczniowie z pomocą nauczyciela budują pojazd

i) praca silnika z obciążeniem i bez obciążenia

cel: nauka, że mocniej obciążony silnik pobiera więcej prądu z baterii

zastosowane środki: koszyk baterii, 4 baterie 1,5V, płytka stykowa, silnik, 4 koła, śmigło, opaski plastikowe do mocowania silnika i osi kół

przebieg ćwiczenia: uczniowie z pomocą nauczyciela budują pojazd, mierzą prąd w obwodzie; do silnika podłączają śmigło i ponownie mierzą natężenie prądu; uczniowie analizują otrzymane wyniki, z pomocą nauczyciela próbują sformułować wnioski.

Pomiar prądu:

- bez śmigła ok 0,39A

 – ze śmigłem ok 1,3A:

Uwagi końcowe:

Podczas pomiaru prądu silnika tańszymi multimetrami może wystąpić kłopot z otrzymaniem stabilnego wyniku. Związane jest to z zakłóceniami emitowanymi przez silnik podczas jego pracy. Zakłócenia powstają na skutek iskrzenia powstającego na połączeniu szczotki-komutator. Zakłócenia te można eliminować poprzez dołączenie do wyprowadzeń silnika kondensatora ceramicznego 100nF.

Układ cyfrowy to rodzaj układu scalonego, czyli miniaturowego układu elektronicznego zamkniętego w niewielkiej obudowie. Układy tego typu działają najczęściej w dwóch stanach „1” lub „0” czyli albo coś jest albo czegoś nie ma. W swoich zestawach podzespołów mamy kilka układów cyfrowych:

Specyfika układów cyfrowych polega na tym, że docierające do niego napięcie jest interpretowane tylko w określonych jego przedziałach, a następnie odczytywane jako konkretna wartość „0” lub „1”.

Wykres na ryc. 2 przedstawia różne przedziały napięcia na wejściu przykładowego układu cyfrowego. Jeśli na wejściu pojawi się napięcie w zakresie od 0,7V do 2V zostanie ono odczytane jako stan niski (oznaczany zwykle literą L – low), któremu układ przyporządkuje  cyfrę „0”.  Jeśli na wejściu będzie napięcie w zakresie od 3V do 4,3V, od tego momentu układ odnotuje stan wysoki (oznaczany zwykle literą H – high), któremu przyporządkuje cyfrę „1”.

Co jeśli na wejściu układu cyfrowego pojawi się napięcie spoza tych przedziałów? Będzie to tzw. stan nieustalony. Jak zachowa się w takiej sytuacji nasz układ? Dokładnie nie wiadomo, jego zachowanie będzie zupełnie nieprzewidywalne. Taki układ będzie się po prostu nieregularnie włączał i wyłączał. Gdybyśmy na jego wyjściu umieścili diodę świecącą, migałaby ona nieregularnie.

Odpowiedź układu na docierające do niego napięcie, będzie zgodna z algebrą Boole’a, która polega na wykonywaniu działań w których zarówno argumentami, jak i wynikami są jedynie elementy 0 lub 1. Więcej o algebrze Boole’a możecie przeczytać tutaj.

Poniżej przedstawię kilka różnych rodzajów podstawowych bramek, czyli układów realizujących funkcje logiczne. Przy każdej z nich znajdziecie jej nazwę angielską i polską, symbol graficzny oraz tzw. tablicę prawdy, która jest niczym innym jak tabelką kombinacji wartości logicznych argumentów oraz wyników tejże funkcji.

• bramka OR (lub) – suma logiczna zmiennych wejściowych:

• bramka AND (i) – iloczyn logiczny zmiennych wejściowych:

• bramka NOT (nie) – negacja zmiennej wejściowej:

• bramka NAND (nie i) – negacja iloczynu zmiennych wejściowych:

• bramka NOR (nie lub) – negacja sumy zmiennych wejściowych:

• bramka Ex-OR (XOR, albo) – suma modulo 2, tj. funkcja: f(a,b)= a⊕b

• bramka Ex-NOR (nie albo) – neguje wynik bramki Ex-OR

 Pierwsze doświadczenie dotyczyć będzie układu cyfrowego CD40106. Najłatwiej będzie nam go poznać zaglądając do jego noty katalogowej (znajdziecie ją na stronie www.celtor.pl w kategorii układy scalone, układy cyfrowe seria CD).

Najważniejsze pytanie na początek brzmi: jaki to typ bramki? Odpowiedź znajdziecie na pierwszej stronie noty, w części zatytułowanej „functional diagram”. Widzimy tam 6 bramek, każda z nich posiada jedno wejście i jedno wyjście, co więcej sygnał z wyjścia równa się negacji sygnału wejściowego. Jest to bramka typu NOT, czyli mówiąc po polsku negator. Dlaczego w dziale „functional diagram” narysowano aż 6 bramek? Układ, który macie przed sobą to tak naprawdę 6 bramek NOT w jednej obudowie.

Parametr „high voltage type” na samej górze noty mówi o tym, że do układu można dostarczyć napięcie nawet 20V. Nieco niżej mowa jest o histerezie dla 5V, 10V i 15V. Z naszego koszyka baterii uzyskamy max. ok. 6V, więc przetestujemy jak zachowa się układ CD40106 jeśli dostarczymy mu napięcie 5V. Aby mieć pewność, że trafia do niego właśnie takie napięcie, użyjemy stabilizatora napięcia.

 

W pierwszej części obwodu, bliżej baterii, mamy stabilizator 7805 w otoczeniu kondensatorów (więcej o stabilizatorach znajdziecie w lekcji 10). Dalej mamy nasz układ cyfrowy CD40106. Jego wejście zostało oznaczone cyfrą 1 (nóżka 1 – wejście A), napięcie na nim będziemy regulować dzięki potencjometrowi P1. Wyjście na schemacie zostało oznaczone cyfrą 2 (nóżka 2 – wyjście G=¯A). Linia doprowadzająca napięcie od stabilizatora będzie połączona z nóżką 14 układu (VDD), zaś odprowadzająca napięcie do masy z nóżką 7 (VSS).

Zwróciliście uwagę na ten dziwny znaczek wrysowany wewnątrz trójkąta układu CD40106? Oznacza on bramkę z układem Schmitta. Czym ona jest i jakie ma to dla nas znaczenie sprawdzimy w doświadczeniu 1.

Do złożenia układu na płytce stykowej użyjemy: B1 – koszyk na 4 baterie 1,5V (najlepiej nowe, dobrze naładowane); C1, C4 – kondensatory ceramiczne o pojemności 100nF; C2, C3 – kondensatory elektrolityczne o pojemności 100μF (pamiętamy o ich biegunowości – zamalowany prostokąt na schemacie i pasek na obudowie oznaczają nóżkę minusową); 7805 – stabilizator; P1 – potencjometr montażowy; D1 – czerwona dioda LED; R1 – rezystor można wziąć nieco większy, zależy nam jedynie na jej świeceniu, a nie pracy na granicy dopuszczalnych parametrów (u mnie 1kΩ, ale min. to 5V/20mA); CD40106.

Kiedy potencjometr jest skręcony do plusa, wysokie napięcie (logiczna jedynka) na wejściu układu CD40106 sprawia, że na wyjściu otrzymamy stan niski, logiczne zero – czerwona dioda LED nie świeci. W miarę przekręcania potencjometru w pewnym momencie napięcie na wejściu układu cyfrowego będzie na tyle niskie (logiczne zero), że na wyjściu otrzymamy pewne napięcie (logiczna jedynka) wystarczające do zaświecenia diody LED.

Delikatnie i powoli kręcąc potencjometrem, zmierzcie przy jakim napięciu czerwona dioda LED zapali się, a przy jakim zgaśnie (jedną sondę przyłóżcie do wejścia układu – pin 1, drugą zaś do masy). U mnie było to odpowiednio 1,8V i 2,9V.

W tym momencie przypomnę Wam wykres, z początku tej lekcji:

Mówiłam wtedy, że pomiędzy stanem niskim i wysokim jest stan nieustalony, układ w takim stanie powinien powodować nieregularne włączanie i wyłączanie czerwonej diody LED! Dlaczego dioda najpierw nie świeciła, a potem w miarę przekręcania pokrętła potencjometru zapaliła się bez żadnego migotania?

Odpowiedzialny za ten stan jest układ Schmitta. W tym momencie proszę Was o zajrzenie do noty katalogowej układu CD40106, a dokładnie na jej stronę 6, wykres 6 (Typical current and voltage transfer characteristics). Przedstawia on histerezę naszego układu, jego charakterystykę przełączania. Jako, że zawiera ona dane nie tylko dla 5V (ale także dla 10V i 15V) okroiłam ten wykres wyrzucając nieistotne dla nas informacje:

Jak odczytać ten wykres? Na osi x mamy napięcie na wejściu układu. Na początku na wejściu mamy 0V, czyli logiczne 0. W związku z tym, że naszym układem jest negator, na wyjściu mamy przeciwieństwo wejścia, czyli logiczne 1. W miarę jak powoli kręciliśmy pokrętłem potencjometru, a jego suwak oddalał się od masy, napięcie na wejściu rosło. W momencie, gdy na wejściu otrzymałam 2,9V stan logicznego zera na wejściu zmienił się w logiczną jedynkę. Na wyjściu było oczywiście odwrotnie i w momencie, gdy na wejściu napięcie doszło do 2,9V, to na wyjściu otrzymałam logiczne 0:

Teraz załóżmy, że na wejściu układu mamy np. 5V, czyli logiczną jedynkę (na wyjściu logiczne 0) i zaczynamy kręcić potencjometrem w drugą stronę. Aby na wejściu uzyskać logiczne 0 nie wystarczy dostarczyć napięcia 2,9V! Musimy znacznie bardziej skręcić nasz potencjometr, ponieważ logiczne zero na wejściu (a tym samym logiczne jeden na wyjściu) otrzymamy  dopiero, gdy zjedziemy z napięciem na wejściu do 1,8V:

Powyższa charakterystyka przełączania układu CD40106 (ryc. 15) pokazuje, że:

• układ na wyjściu (output) będzie miał napięcie 5V dotąd, aż napięcie na wejściu (input) nie osiągnie napięcia ok. 2,9V;
• układ na wyjściu będzie miał napięcie 0V dotąd, aż napięcie na wejściu nie osiągnie napięcie ok. 1,8V.

W ten właśnie sposób działa układ Schmitta. Dzięki niemu nie mamy stanów nieustalonych, a układ z jednego stanu przechodzi bezpośrednio w drugi stan dla sygnałów wolno zmiennych.

Spróbujmy teraz prześledzić schemat ze strony 8 noty katalogowej (Figure 18 Input and output characteristics):

Dwa prostokąty po prawej stronie to charakterystyka wejścia z podziałem na logiczne „1” i „0”. Od razu rzuca się w oczy fakt, że nachodzą one na siebie:

• logiczna 1 na wejściu w naszym przypadku może odnosić się do przedziału napięcia: od 0,9 – 2,8V VN (ten przedział jest tolerancją i zależy od konkretnego układu) do 5V (VDD);
• logiczne 0 na wejściu w naszym przypadku może odnosić się do przedziału napięcia od 0V (VSS) do 2,2V – 3,6 VP (w zależności od konkretnego układu).

Warto też zwrócić uwagę na lewą stronę powyższego schematu. Zauważmy, że w stanie logicznej jedynki na wyjściu nie otrzymamy pełnych 5V, ale nieco mniejsze napięcia, zgodnie z notą VOH = 4,95V. Podobnie jest z logicznym zerem na wyjściu – nie otrzymamy 0V, ale nieco wyższe napięcie, zgodnie z notą VOL = 50mV.

Skoro już jesteśmy przy układzie CD40106, który de facto jest 6 bramkami – negatorami w jednej obudowie, to możemy pokusić się o niewielką modyfikację obwodu z doświadczenia 1. Sprawdzimy jak zachowają się dwa negatory połączone szeregowo. Wystarczy wykonać niewielkie zmiany w obwodzie, który już mamy złożony na swoich płytkach, zgodnie ze schematem:

Jak działa układ? Na wyjściu pierwszego negatora otrzymamy sygnał będący negacją stanu wejściowego. Na wyjściu drugiego negatora otrzymamy sygnał będący negacją stanu wyjściowego pierwszego negatora, czyli stan identyczny z tym, jaki znajdzie się na wejściu pierwszego negatora.

Za chwilkę, znów nieco przekształcając nasz obwód, zbudujemy nasz pierwszy generator. Będzie to urządzenie, które generuje fale prostokątną – podłączony do oscyloskopu da prostokątny przebieg (więcej o nim później).

Tego typu generator (po skorygowaniu wartości elementów) możecie wykorzystać np. do zrobienia efektownego oświetlenia roweru, układu sterowania podwajacza napięcia czy brzęczyka o określonej częstotliwości.

W naszym doświadczeniu generator będzie powodował po prostu miganie diody LED.

Zanim prześledzimy jak działa powyższy układ przyjmiemy, że bramkę z wejściem nóżką 1, a wyjściem nóżką 2 będziemy określać mianem pierwsza, a ta z wejściem nóżką 3 i wyjściem nóżką 4 jako drugą.

Wejście bramki pierwszej (nóżka 1) jest na stałe podłączona do masy, więc na wejściu otrzymamy logiczne 0. Z uwagi na to, że mamy do czynienia z negatorem na wyjściu otrzymamy logiczne 1 i napięcie ok. 5V.

Rezystor R2 w naszym obwodzie początkowo będzie miał wartość 1MΩ (potem spróbujemy go czymś zastąpić i zobaczymy jaki będzie efekt). Łączy on wyjście bramki pierwszej z jej wejściem oraz z kondensatorem C5 (elektrolityczny 1uF).

Na początku, po załączeniu obwodu, na wyjściu bramki pierwszej (nóżka 2) jest wyższe napięcie (logiczne 1, napięcie ok. 5V) niż na wejściu (nóżka 1, połączona do masy, napięcie 0V) dlatego też rezystorem R2 popłynie prąd, który ładuje kondensator C5.

Gdy napięcie na kondensatorze C5 będzie większe od 2,9V na wyjściu bramki pierwszej nastąpi zmiana stanu logicznego z „1” na „0”. Przez rezystor R2 znów będzie płynął prąd, ale tym razem w przeciwnym kierunku od kondensatora C5 do wyjścia bramki pierwszej.

Kondensator C5 będzie rozładowywany do momentu, aż napięcie na nim osiągnie ok. 1,8V. Wtedy znów nastąpi zmiana stanu logicznego bramki pierwszej i na jej wyjściu otrzymamy logiczne 1. Przez rezystor R2 znów będzie płynął prąd od wyjścia bramki pierwszej do kondensatora ładując go, itd…

Poniżej zamieściłam screen z oscyloskopu na którym możecie zobaczyć cykle ładowania i rozładowywania kondensatora C5 podczas pracy generatora. Z poniższego pomiaru wynika, że ładuje się on aż osiągnie V_max = 3,12V, a rozładowuje się do osiągnięcia V_min=1,76V (różnice w pomiarach napięcia przełączania bramki multimetrem i oscyloskopem wynikają z niedokładności przyrządów pomiarowych oraz metod pomiaru) .

 Podsumowując, funkcją rezystora R2 jest stworzenie swego rodzaju pętli sprzężenia zwrotnego między wyjściem i wejściem bramki pierwszej.

Przejdźmy teraz do bramki drugiej. Stan logiczny 1 na wyjściu bramki pierwszej (nóżka 2), automatycznie jest również stanem logicznym 1 na wejściu bramki drugiej (nóżka 3). Bramka druga też jest negatorem, więc na jej wyjściu (nóżka 4) otrzymamy stan przeciwny, czyli logiczne 0. Analogicznie stan logiczny 0 na wyjściu bramki pierwszej będzie równocześnie stanem logicznym 0 na wejściu bramki drugiej, a na jej wyjściu otrzymamy logiczne 1.

Podwójna negacja powoduje, że na wyjściu bramki drugiej (nóżka 4) otrzymujemy stan logiczny identyczny jak na wejściu bramki pierwszej (nóżka 1).

Logiczne 1 na wyjściu bramki drugiej spowoduje zapalenie się diody D1, a logiczne 0 jej gaśnięcie. Przez pętle sprzężenia zwrotnego utworzoną przez rezystor R2 dioda będzie zapalać się i gasnąć.

Wiemy już jak działa nasz obwód w teorii, pora złożyć go na płytce stykowej i cieszyć się zapalającą i gasnącą diodą :)

Czerwona dioda miga z jakąś częstotliwością. Do jej obliczenia potrzebny będzie nam wzór na stałą czasową (okres):

T = RC

gdzie:   T – stała czasowa (okres), wyrażana w sekundach [s],

R – rezystancja [Ω],

C – pojemność [F]

W naszym układzie użyliśmy rezystora 1MΩ oraz kondensatora 1μF – podstawmy te dane do wzoru:

T = RC

T = 1MΩ x 1μF

T = 1000000Ω x 0,000001F

T = 1s

Teraz wystarczy obliczyć częstotliwość:

ƒ = 1/T

gdzie:   ƒ – częstotliwość [Hz],

T – stała czasowa (okres)

ƒ = 1/T

ƒ = 1/1s

ƒ = 1Hz

Z obliczeń wynika, że nasza dioda zapala się co 1s.

Aby lepiej pokazać Wam co dzieje się w naszym układzie podłączyłam obwód do oscyloskopu:

Jak widzicie na oscyloskopie uzyskałam przebieg prostokątny. Napięcie maksymalne (V_max)to 5,04V, a minimalne (V_min) 880mV. Stan logiczny 1 trwa nieco dłużej (+Duty=51,8%) od stanu logicznego 0 (-Duty=48,2%). Frekwencja (Freq) zmierzona oscyloskopem wynosi 942mHz, ta rozbieżność może wynikać z rozbieżności wartości nominalnych i rzeczywistych rezystora i kondensatora, a także błędu pomiaru oscyloskopu.

Sprawdźmy teraz jaki wpływ na miganie czerwonej diody będzie miało podłączenie równolegle do naszego rezystora R2 kolejnego rezystora o rezystancji 1MΩ:

Jak pewnie zauważyliście dioda miga szybciej. Obliczmy częstotliwość generatora:

R_2,3 = (R2 x R3) / (R2 + R3)

R_2,3 = (1MΩ x 1MΩ) / (1MΩ + 1MΩ) = 0,5MΩ

T = R_2,3 x C5

T = 0,5MΩ x 1μF = 0,5s

ƒ = 1 / T

ƒ = 1 / 0,5s = 2Hz

Przebieg tego generatora wygląda następująco:

Częstotliwość zmierzona oscyloskopem (Freq = 1,92Hz) jest zbliżona do tej jaką otrzymaliśmy z wyliczeń.

Jeśli macie ochotę na kolejną, niewielką modyfikację obwodu z generatorem zastąpcie jeden z rezystorów 1MΩ fotorezystorem.

Jak zachowuje się dioda LED?

U mnie w pokoju jest dość jasno, a czerwona dioda LED nie miga, ale jest cały czas zapalona. Po podłączeniu obwodu do oscyloskopu okazało się, że dioda jednak miga, ale na tyle szybko, że jest to niezauważalne dla ludzkiego oka:

Po częściowym zasłonięciu fotorezystora ręką dioda zaczyna bardzo szybko migać (ale już na tyle wolno, że jest to zauważalne gołym okiem). Przebieg generatora ma mniejszą częstotliwość:

Jeśli całkowicie zakryjemy fotorezystor przebieg generatora zwolni jeszcze bardziej:

Dobrze oświetlony fotorezystor ma niską rezystancję, a tym samym płynący przez niego prąd jest duży – kondensator szybciej się ładuje/rozładowuje. Im mniej światła pada na fotorezystor tym jego rezystancja jest większa, a przepływ prądu niewielki – kondensator wolniej się ładuje/rozładowuje – przebieg generatora jest wolny.

Ogólne wnioski z naszych doświadczeń z generatorem są następujące:

• im większy zastosujemy rezystor do stworzenia pętli sprzężenia zwrotnego tym nasz kondensator będzie się wolniej ładował, to z kolei przełoży się na wolniejsze miganie diody LED, a tym samym mniejszą częstotliwość generatora;
• im większa pojemność kondensatora (C5), tym jego ładowanie będzie wolniejsze, a to również przełoży się na wolniejsze miganie diody LED i mniejszą częstotliwość generatora.

Lutowanie to trwałe łączenie metalowych elementów za pomocą spoiwa (zwanego lutem). Ważne jest, aby temperatura lutowania była wyższa od temperatury topnienia lutu, a niższa od temperatury topnienia łączonych elementów.

1. Podstawowe akcesoria potrzebne podczas lutowania (rozlutowywania):

• lutownica – narzędzie służące do lutowania. Dla zastosowań amatorskich najlepsza będzie lutownica oporowa. Lutownica jest zbudowana z kolby (uchwytu) oraz grotu, który rozgrzewa spoiwo. Grot jest bardzo gorący, należy uważać aby się nie poparzyć i aby niczego nie podpalić!

• spoiwo (lut, lutowie) – do niedawna (do lipca 2006r.) najczęściej  bazowało na cynie i ołowiu, które topiły się w temp. 185^oC. Teraz z uwagi na restrykcyjne normy bezołowiowe (RoHs) mające na celu ochronę środowiska stosuje się luty bezołowiowe oparte na bazie cyny z domieszką srebra, miedzi, bizmutu czy antymonu, co spowodowało znaczny wzrost temperatury topnienia do 210 – 220^oC, a co za tym idzie trudniej się je lutuje „zwykłą” lutownicą. Na szczęście spoiwa z cyny i ołowiu nadal są w sprzedaży i można z nimi rozpoczynać swoją przygodę z lutowaniem.

• kalafonia – to po prostu żywica, która bardzo łatwo się topi, dzięki niej łatwiej się lutuje, bo cyna lepiej się rozprowadza. Kalafonia dobrze rozpuszcza się w spirytusie, np. salicylowym – można to wykorzystać i rozpuścić żywicę, następnie delikatnie pędzelkiem nanieść na płytkę na której będziemy lutować i w ten sposób znacznie ułatwić sobie pracę.

• odsysacz do cyny (zwany także pompką do cyny) – służy do odsysania nadmiaru roztopionej cyny. Jest to bardzo proste narzędzie, podobne do strzykawki, zbudowane z tłoka, sprężyny i zbiorniczka na odessany lut. Z jednej strony ma (wymienną) końcówkę odsysającą, z drugiej zaś uchwyt do naciągania, a z boku przycisk zwalniacza.

• lico (plecionka) – są to splecione miedziane druciki, które przyłożone do rozgrzanej cyny na rozlutowywanych elementach, ściągają ją.

• cążki – służą do obcinania nóżek wlutowanych elementów (można wykorzystać zwykłe cążki kosmetyczne, ale uwaga – dość szybko się niszczą!)

Inne akcesoria ułatwiające lutowanie:

• topnik – upraszcza lutowanie poprzez usunięcie zanieczyszczeń z lutowanej powierzchni, ułatwia topnienie zwiększając płynność cyny. Topnik w przeciwieństwie do kalafonii nie pozostawia brązowych śladów, ale osad po topniku należy usunąć (np. acetonem) ponieważ może powodować korozję.

• pęseta – ułatwia przytrzymywanie niewielkiego wlutowywanego elementu.

• czyścik – do oczyszczania gorącego grota z cyny i innych zanieczyszczeń.

Żeby dobrze lutować należy dużo ćwiczyć. Internetowy sklep elektroniczny CELTOR przygotował dla nas specjalny zestaw narzędzi i akcesoriów do lutowania, w którego skład wchodzi także niewielka płytka uniwersalna, specjalnie do ćwiczeń. Szczegóły tutaj.

Poniżej zdjęcia różnych rodzajów płytek uniwersalnych – jednostronnych i dwustronnych:

2. Bezpieczeństwo

• Grot rozgrzanej lutownicy ma bardzo wysoką temperaturę, przez co z łatwością można nią coś podpalić, roztopić plastikowe przedmioty lub się poparzyć.
• Rozgrzaną lutownicę trzymamy tylko za przeznaczony do tego uchwyt.
• Lutownicy nie należy rozmontowywać – grozi to porażeniem prądem.
• Opary powstające przy lutowaniu są toksyczne, niezależnie od użytego spoiwa. Należy uważać, aby ich nie wdychać.
• Należy dbać o dobre wietrzenie pomieszczenia w którym lutujemy.
• Dodatkowo podczas lutowania dobrze jest zadbać o ochronę oczu, np. poprzez stosowanie okularów ochronnych.

 

3. Lutowanie podzespołów elektronicznych na płytce uniwersalnej.

Weź do ręki swoją płytkę uniwersalną. Jest ona wykonana z włókna szklanego i ma wiele przewierconych na wylot otworów. Twoja płytka jest dwustronna, oznacza to, że możemy lutować do niej elementy z obu stron. W płytkach uniwersalnych jednostronnych lutujemy podzespoły tylko z jednej strony, z tej na której są punkty lutownicze – srebrne obwódki wokół otworów.

Lutownicę należy podłączyć do źródła zasilania i położyć w bezpiecznym miejscu, grot ma być w powietrzu, tak aby niczego nie spalić/stopić, ani samemu się nie poparzyć (np. talerzu).

Chwilkę trzeba odczekać, aby grot się nagrzał. W tym czasie przedziej nóżki wlutowywanego elementu przez odpowiednie otwory w płytce. Przygotuj także cynę.

Teraz do płytki i wlutowywanej nóżki zbliż na sekundkę grot lutownicy.

Następnie przyłóż końcówkę cyny. Zrób to w miarę szybko, ponieważ zbyt długie jej przytrzymywanie spowoduje roztopienie zbyt dużej ilości spoiwa. Poza tym cyna może się przegrzać, robią się wtedy grudki, czarne stopy, kiepsko się lutuje, a lut słabo się trzyma.

Cały proces lutowania pojedynczego lutu powinien zająć 2 do 3 sekund.

Prawidłowo (po lewej) i nieprawidłowo (po prawej) wykonany lut:

Cążkami odcinamy zbyt długie nóżki wlutowanych podzespołów.

 

4. Czyszczenie lutownicy.

Gąbkę do czyszczenia lutownicy należy zmoczyć w wodzie, tak aby była wilgotna.

Grot rozgrzanej lutownicy należy dokładnie wytrzeć kilkoma szybkimi ruchami. Zbyt długie przytrzymywanie grotu w jednym miejscu może uszkodzić gąbkę.

Uwaga – grotu lutownicy nie trzeba czyścić po przylutowaniu pojedynczego elementu. Należy to robić, gdy grot będzie brudny, np. po przepaleniu cyny.

 

5. „Ratowanie” niewłaściwie wykonanych lutów.

• jeśli podczas lutowania stopiło Ci się zbyt dużo cyny (lut wygląda jak kuleczka) lub cyna się przepaliła, część spoiwa można odessać. W tym celu użyjemy odsysacza. Działa on podobnie do strzykawki.

Wciskamy tłoczek u góry odsysacza.

Zbliżamy odsysacz do miejsca z którego chcemy usunąć nadmiar cyny. Jednocześnie gorącą lutownicą rozgrzewamy nasz lut.

Delikatnie puszczamy tłoczek (przyciskiem zwalniacza) zbierając nadmiar cyny. Należy uważać, aby grotem lutownicy nie uszkodzić końcówki odsysacza (na wszelki wypadek końcówki te są wymienne).

Zebrany nadmiar cyny usuwamy z odsysacza przez ponowne naciśnięcie i zwolnienie tłoczka…

lub bezpośrednio wyjmujemy ją z pojemniczka na cynę.

Inną metodą na odsysanie zbyt dużej ilości cyny jest po prostu dokładne wyczyszczenie lutownicy, a następnie zebranie lutownicą nadmiaru cyny.

• jeśli luty są matowe (a nie błyszczące), może być to oznaką ich przegrzania.

W takiej sytuacji należy rozgrzany grot lutownicy delikatnie i szybko zanurzyć w kalafonii…

a następnie bardzo szybko grot z kalafonią przyłożyć do poprawianego lulu. Należy to robić bardzo szybko, ponieważ kalafonia się wypala i może się okazać, że zanim dotkniemy grotem lutu nie będzie już na nim kalafonii!

• jeśli lutując elementy obok siebie cyna z dwóch różnych punktów lutowniczych styka się ze sobą należy ją usunąć. W przeciwnym razie będzie to droga na skróty dla przepływającego prądu, co w konsekwencji może powodować zwarcia lub uszkodzenie poszczególnych podzespołów, a nawet całego urządzenia.

Do usuwania nadmiaru cyny w takiej sytuacji służy lico (plecionka). Rozgrzewamy cynę pomiędzy tymi punktami lutowniczymi lutownicą, a następnie przykładamy lico.

Te splecione miedziane druciki tworzą coś na kształt gąbki, która zbiera nadmiar cyny.

• „zimne luty” – niepewne połączenia podzespołów elektronicznych. Tworzą się poprzez niewłaściwe podgrzanie i naniesienie cyny. Punkty takie często raz łączą, a raz nie łączą. Naprawia się je poprzez podgrzanie takiego miejsca lutownicą i ponowne zlutowanie odrobiną nowej cyny.

Witam! Właśnie zaczynam swoją przygodę z elektroniką i robotyką. Dlaczego? Mój mąż od najmłodszych lat jest pasjonatem elektroniki, jest ona jego drugą miłością. Ciągle coś konstruuje, buduje, programuje… a ja czuję że nie mam pojęcia o bardzo ważnej i niesamowicie ciekawej części jego życia.

Do tej pory moja „wiedza” w tym temacie ograniczała się do powiedzonka za Kiepskim „grunt to prund”. Wiem, że ten tajemniczy prąd siedzi sobie w gniazdkach i bateriach i w jakiś niewytłumaczalny sposób zasila urządzenia elektryczne. Widzicie więc, że poziom z którego startuję jest baardzo (żeby nie powiedzieć żenująco) niski.

Jeśli próbowałeś już zacząć wiesz dobrze, że jest to trudne – teoria z książek i prezentowane tam miliony różnych wzorów tylko zniechęcają osoby początkujące. Na forach internetowych czy czasopismach są czasem artykuły dla zupełnie „zielonych”, ale po tej niewielkiej porcji informacji trudno znaleźć kolejne interesujące wyzwania, ponieważ… kolejne artykuły są dla osób bardziej zaawansowanych.

Moim celem jest:

• zaprezentowanie tu minimalnej i niezbędnej porcji teorii, 
• opisanie krok po kroku ćwiczeń do samodzielnego wykonania w domu,
• pomoc w znalezieniu odpowiednich części i sklepów elektronicznych, tak aby nie przepłacać.

Jeśli tak jak ja o elektronice i robotyce nie wiesz nic, a chciałbyś zająć się tą dziś modną i przyszłościową dziedziną, tak po prostu dla siebie i ciekawego spożytkowania czasu wolnego zapraszam do lektury. Choć wiem, że to w tym momencie brzmi nieprawdopodobnie, ale wspólnymi siłami już niedługo będziemy budować własne roboty! Zapraszam!