Lekcja 1: Zaczynamy!

Na początek przyjrzymy się zwykłemu paluszkowi. Można na nim przeczytać, że ma on napięcie 1,5V… czy rzeczywiście? Sprawdźmy!
Zdj. 1 Bateria 1,5V.
Aby to zrobić będziemy potrzebowali multimetr, czyli cyfrowy miernik uniwersalny. Na początek warto zaopatrzyć się w tańszy model, koniecznie z ręcznym wyborem zakresu pomiarowego.
Pomiar napięcia:
  • czarny przewód należy podłączyć do złącza „COM”;
  • czerwony przewód należy podłączyć do złącza pomiaru napięcia „V” (Uwaga! Podłączenie przewodów w inny sposób może skutkować uszkodzeniem miernika!)
  • ustawiamy pokrętło – spodziewamy się uzyskać wartość ok. 1,5V, dlatego ustawiamy pokrętło na wartość 20 w zakresie DCV lub V- (prosta kreska przy literze V oznacza stałe napięcie) i jeśli to konieczne włączamy miernik (niektóre modele włączają się po przekręceniu pokrętła), który powinien wskazywać 0;
  •  metalowymi końcówkami przewodów multimetru dotykamy biegunów baterii… ale którą końcówką którego bieguna? Wypróbuj obie kombinacje – wynik powinien być ten sam, tylko raz wyświetlany jest jako liczba „dodatnia” innym razem poprzedza go minus. To dla nas nieistotne, miernikowi też się nic nie stanie;
  • odczytujemy wartość – u mnie napięcie nowej baterii wynosi 1,62V;
  • wyłączamy miernik.

Zdj. 2 Pomiar napięcia baterii 1,5V: a) czerwona końcówka miernika dotyka plusa baterii – wynik dodatni; b) czerwona końcówka miernika dotyka minusa baterii – wynik ujemny.

 
UWAGA! Podczas dokonywania pomiarów, aby nie uszkodzić miernika, zawsze ustawiamy zakres pomiarowy na wartość większą od maksymalnego wyniku jaki spodziewamy się uzyskać! (jeśli nie wiemy czego się spodziewać najbezpieczniej będzie ustawić miernik na maksymalnie wysoki zakres i zmniejszać go do uzyskania możliwie dokładnego pomiaru).
Skoro już to potrafimy, to sprawdźmy inne baterie/akumulatorki! Ja do testów wybrałam:
  • naładowany akumulator 1,2V rozmiar AA – 1,34V
  • częściowo rozładowany akumulator NiMH (wyjęty z aparatu fotograficznego) – 1,25V
O tym co to właściwie oznacza że bateria lub akumulator są naładowane lub rozładowane w osobnym poście.
Teraz włóżmy nasze 4 baterie do koszyka (aby koszyk baterii mógł być naszym źródłem prądu wszystkie baterie muszą być włożone!). Następnie końcówki przewodów koszyka baterii należy włożyć w otwory płytki stykowej – tak jak na poniższym zdjęciu:
 Zdj. 3 Koszyk baterii: a) pusty, b) z włożonymi bateriami, c) podłączony do płytki stykowej.
Kolejnym krokiem będzie przygotowanie przewodów mostkujących, tzw. zwor, czyli krótkich przewodów, które będą łączyły poszczególne podzespoły na płytce stykowej. Do tego wystarczy odcinek przewodu komputerowego, tzw. skrętki oraz cążki lub ostry nóż.
 Zdj. 4 Przewód komputerowy: a) zaizolowany, b) po zdjęciu izolacji.
Na początku należy zdjąć izolację z przewodu. W środku znajdziemy poskręcane ze sobą cieńsze przewody. Kolejnym etapem jest ucięcie potrzebnej długości fragmentu przewodu, zdjęcie niewielkiego, ok. 1cm fragmentu izolacji na obu jego końcach i gotowe. Uwaga druciki w przewodzie komputerowym są cienkie i łatwo się łamią, trzeba obchodzić się z nimi ostrożnie.
Zdj. 5 a) cążki, b) przewód ze zdjętą izolacją, c) gotowe zworki
Zamiast robić swoje zworki można kupić gotowy zestaw, np. na allegro. Ich największą zaletą jest to, że nie trzeba ich robić samemu i są wykonane z grubszego drutu, który tak łatwo się nie łamie. Gotowe zworki mają też wady: większy koszt, też potrafią się złamać (końcówka drutu zostaje wtedy w płytce stykowej i trzeba ją wyjmować pęsetą), moje są zbyt długie, przez co plączą się, a użycie ich do bardziej rozbudowanego układu powoduje, że płytka stykowa zmienia się w jedną wielką plątaninę kabli.
Zdj. 6 a) gotowe przewody mostkujące, b) zworka z ułamaną końcówką
Niezależnie jakie zworki wybierzecie: własnoręcznie robione czy gotowe przygotujmy płytkę stykową do dalszej pracy. Potrzebne nam będą 4 zworki krótkie (do połączenia szyn rozprowadzających napięcie po całej płytce) oraz dwie dłuższe, najlepiej czerwoną i niebieską. (przypomnienie jak są ze sobą połączone pola na płytce stykowej znajdziecie tutaj).
Zdj. 7 Płytka stykowa ze zworkami łączącymi szyny rozprowadzające napięcie.
Teraz zbudujemy nasz pierwszy układ na płytce stykowej. Weźmy rezystor 22kΩ (paski czerwony/ czerwony/pomarańczowy/złoty). Jaka jest jego rzeczywista rezystancja? Sprawdźmy miernikiem!
Pomiar rezystancji:
  • czarny przewód należy podłączyć do złącza „COM”;
  • czerwony przewód należy podłączyć do złącza „
  • ustawiamy pokrętło – spodziewamy się uzyskać wartość ok. 22k, dlatego ustawiamy pokrętło na wartość 200k w zakresie i jeśli to konieczne włączamy miernik (niektóre modele włączają się po przekręceniu pokrętła), który powinien wskazywać 0;
  •  metalowymi końcówkami przewodów multimetru dotykamy nóżek rezystora (nieistotne którą końcówką której nóżki);
  • odczytujemy wartość – u mnie rezystancja wynosi 22,1k;
  • wyłączamy miernik.
Zdj. 7 Pomiar rezystancji opornika.
Tak jak w przypadku baterii, i tutaj wartość zmierzona multimetrem różni się od wartości nominalnej testowanego elementu. Przypominam, że złoty pasek na rezystorze (ich znaczenie zamieściłam w tej tabelce) oznacza tolerancję 5%.
22k x 5% = 1,1k
Dlatego zakres rezystancji dla naszego rezystora może wynosić od  20,9kΩ do 23,1kΩ. 
 
Połączymy teraz płytkę stykową, baterie w koszyku i rezystor, tak jak na zdjęciu poniżej: 
Zdj. 8 Układ elektroniczny podłączony na płytce stykowej.
 
W elektronice do zobrazowania połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami wykorzystuje się schematy. W naszym przypadku wyglądałby on w ten sposób:
Rys. 1 Schemat elektryczny

Symbol oznaczony jako B1 to nasze baterie dające łączne napięcie: 4 x 1,5V = 6V. Rezystor 22k jak łatwo się domyślić oznaczony jest symbolem R1.
Zgodnie z prawem Ohma:

I = U / R
I = 6V / 22k
I = 6V / 22000
I = 0,000273A 
I = 273µA
Teoretycznie prąd w układzie powinien wynosić 273µA. Pamiętajmy jednak, że rezystancja opornika może się różnić w granicach 5% (u mnie jest to 22,1kΩ). Napięcie dostarczane przez baterię to także nie nominalne 6V i będzie ono zależeć od stopnia naładowania baterii. 
Zbadajmy jakie jest rzeczywiste napięcie dostarczane przez 4 baterie 1,5V.
Pomiar napięcia:
  • czarny przewód należy podłączyć do złącza „COM”;
  • czerwony przewód należy podłączyć do złącza „V”
  • ustawiamy pokrętło – spodziewamy się uzyskać wartość ok. 6V, dlatego ustawiamy pokrętło na wartość 20 w zakresie DCV lub V-, jeśli to konieczne włączamy miernik, który powinien wskazywać 0;
  •  metalowymi końcówkami przewodów multimetru dotykamy przewodów koszyka baterii (zależnie którą końcówką dotkniemy który przewód, otrzymamy wynik w plusie lub minusie);
  • odczytujemy wartość – u mnie napięcie koszyka baterii wynosi 6,50V;
  • wyłączamy miernik.
Zdj. 9 Pomiar napięcia koszyka baterii. 
Podstawmy nasze zmierzone wartości do wzoru wynikającego z prawa Ohma:
 
I = U / R
I = 6,5V / 22,1k
I = 6,5V / 22100
I =  0,000294A
I = 294µA
Nie pozostało nam nic innego jak tylko sprawdzić czy taki wynik otrzymamy dokonując pomiaru multimetrem. 
Pomiar natężenia:
  • czarny przewód należy podłączyć do złącza „COM”;
  • czerwony przewód należy podłączyć do złącza „mA”;
  • ustawiamy pokrętło – spodziewamy się uzyskać wartość 294µA, dlatego ustawiamy pokrętło na wartość 2000µ w zakresie A-, jeśli to konieczne włączamy miernik, który powinien wskazywać 0;
  • aby dokonać pomiaru należy najpierw rozłączyć układ, ponieważ cały prąd musi w całości przepływać przez miernik – metalowymi końcówkami przewodów multimetru dotykamy, nóżki zworki połączonej z biegunem dodatnim oraz nóżki rezystora połączonego z biegunem ujemnym;
  • odczytujemy wartość – u mnie natężenie prądu wynosi 294µA;
  • wyłączamy miernik.
Zdj. 10 Pomiar natężenia prądu w układzie.

Na koniec jeszcze prosty schemat obrazujący różnice w podłączeniu do badanego układu voltomierza oraz amperomierza:

Rys. 2 Schemat podłączenia voltomierza i amperomierza do badanego układu.

3 myśli nt. „Lekcja 1: Zaczynamy!

  1. synergia

    „Zbadajmy jakie jest rzeczywiste napięcie dostarczane przez 4 baterie 1,5V.
    Pomiar napięcia:
    czarny przewód należy podłączyć do złącza „COM”;
    czerwony przewód należy podłączyć do złącza „mA” ”
    Czerwony przewód chyba w tym przypadku do V trzeba podłączyć :p

Dodaj komentarz