Radioničke vježbe 2 by Darko Mendelski

Radioničke vježbe 2

Darko Mendelski

RADNA MAPA

Radna mapa namijenjena jenjena je učenicima drugih razreda tehničkih škola za zanimanja Tehničar za elektroniku, Tehničar za mehatroniku , Tehničar za računalstvo i Elektrotehničar Tehnička škola Kumičićeva 55 Slavonski Brod

Samo za internu upotrebu

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

UVOD Ova mapa je namijenjena za učenike elektrotehničkih škola za zanimanja Tehničar za mehatroniku , Tehničar za elektroniku, Tehničar za računalstvo i Elektrotehničar. Sadrži praktične vježbe iz elektronike koje su poveznica za sva ova obrazovna zanimanja. Osim upoznavanja s osnovnim elektroničkim komponentama sadrži i prikaz postupaka izrade jednostavnih elektroničkih uređaja. Za projektiranje tiskanih pločica predviđen je program Express PCB, ali moguće je korištenje i nekog drugog programa. Električne sheme su crtane i obilježene po europskim ili po američkim standardima koji se najčešće koriste. Isti je slučaj i sa simbolima komponenti . Većina vježbi predviđenih za izradu napajaju se malim naponom pa su pogodni za samostalan rad učenika drugih razreda. Jedino se kod vježbi br. 5 i 7 koristi mrežni napon pa se prilikom upuštanja u rad treba pridržavati pravila zaštite na radu vezane uz opasnosti od strujnog udara. Priključivanje na mrežni napon predviđeno je samo u prisustvu nastavnika. Početne vježbe su detaljno razrađene po koracima. Kako se ide dalje vježbe su sve složenije ali manje objašnjene tj. koraci koji se ponavljaju nisu ponovno detaljno objašnjavani već se očekuje od učenika primjena znanja i vještina usvojenih u prethodnim vježbama. Također se mijenja vrednovanje vježbi koje postaje sve složenije. Većina vježbi je predviđena za samostalan rad učenika. Složenije vježbe rade se u paru. Vježbe se izvode u praktikumu za elektrotehniku koji treba biti opremljen potrebnim alatom i opremom . Od osnovne opreme praktikum bi trebao imati : -

osobna računala s pristupom internetu, radne stolove opremljene ručnim alatom (odvijači, kliješta, sječice, pincete, skalpele, škare za lim, turpije i sl.), uređaj za osvjetljavanje tiskanih pločica, uređaj (ili posude) za izradu i nagrizanje pločica, stolne mini bušilice, lemne stanice za kontakno lemljenje, lemne stanice za lemljenje vrućim zrakom, SMD reflow uređaj LCD projektor, nastavničko računalo s kamerom odnosno mikroskopom s mogućnošću povezivanja s računalom, laserski pisač izvore istosmjernog napajanja s mogućnošću regulacije napona, stolne lampe s povećalima

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD -

RADNA MAPA

dobru ventilaciju , usisivač za prašinu protupožarni aparat ormarić za prvu pomoć

Sadržaj: 1. Elektroničke komponente 1.1. Pasivne komponente Otpornici Kondenzatori 1.2. Aktivnekomponente Diode Tranzistori Integrirani krugovi 1.3. Tiskana pločica PCB 2. Lemljenje 2.1. Lemljenje SMD komponenti 3. Dizajniranje tiskanih pločica 4. Izrada tiskane pločice fotopostupkom 5. Vježba 1. Astabilni multivibrator 6. Vježba 2. Indikator stanja baterije 7. Vježba 3. Indikator stanja baterije 2 8. Vježba 4. PWM regulator 9. Vježba 5. Mrežni ispravljač 3-25V, 3A 10. Vježba 6. Smd zujalica 11. Vježba 7. LED dimmer SMD 12. Vježba 8. IR dimmer 13. Korišteni izvori i literatura

RADIONIČKE VJEŽBE

4 4 8 11 11 12 12 13 16 22 24 31 35 41 47 52 59 68 72 76 81

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

1 ELEKTRONIČKE KOMPONENTE Dijelimo ih na pasivne i aktivne. Pasivne ne mijenjaju svoje karakteristike u radu dok aktivne mijenjaju. Aktivne su obično poluvodičke komponente. Mogu biti u diskretnoj izvedbi ili integrirane (integrirane sadrže više pojedinačnih komponenti u zajedničkom kućištu). U pasivne tako ubrajamo kondenzatore, otpornike, prekidače i ostale elektromehaničke komponente. Dimenzije komponenti i obilježavanje je standardizirano.

Slika prikazuje neke osnovne elektroničke komponente

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

1.1 PASIVNE KOMPONENTE

OTPORNICI Dijele se po snazi i obliku te materijalu od kojeg su izrađeni. Tako imamo ima žičane otpornike, metal - slojne kao i ugljene tj. grafitne. Mogu biti promjenjivi i to temperaturno , svjetlosno ili ručno (potenciometri i trimer otpornici). otpornici) Temperaturno promjenjivi otpornici mogu biti NTC ili PTC ovisno da li im porastom temperature raste otpor (NTC) ili se smanjuje (PTC).

UGLJEN-SLOJNI SLOJNI OTPORNICI

Izrađuju se snage od 0,25W do 2W i tolerancije 5 ili 10% . Obilježavaju se bojama (četiri prstena). Prve dvije boje su znamenke, znamenke a treća je množitelj (broj nula). Tako prikazani otpor ima vrijednost 1000Ω odnosno odnosno 1kΩ i toleranciju 5% (zlatna linija desno).

METAL-FILM FILM OTPORNICI

Rade ade se u snagama od 0,15 do 2W i tolerancijama od 0.5 do 2%. 2% Obilježavaju se s bojama i to s pet prstenova. prstenova Prva tri prstena označavaju znamenke, znamenke a četvrta multiplikator. Peta boja označava toleranciju i bude nešto odvojena od ostalih ili nešto deblja (da bi se znalo smjer očitavanja vrijednosti otpora). Prikazani otpornik tako ima vrijednost od 1000Ω i toleranciju 2%. RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

ŽIČANI OTPORNICI

Rade ade se u snagama većim od 2 W dok je vrijednost otpora i snaga napisana na njima. Mogu biti radijalni ili aksijalni.

SMD otpornici

Rade ade se u nekoliko različitih dimenzija (snage do 1W) i obilježavaju se sa tri ili četiri broja ili boje. Tako na slici prikazani otpornik (102) ima vrijednost otpora od 1kΩ. 1k Prva dva broja su znamenke, a treća multiplikator dok u slučaju označavanja s četiri broja prva tri su znamenke, a četvrta multiplikator ( npr. otpor označen kao 4702 ima vrijednost 47000Ω ili 47 kΩ). Ω).

REDNI OTPORNICI

Predstavljaju više istih otpornika u jednom kućištu (mogu biti zasebni ili međusobno spojeni paralelno – SIL package). package Zajednički izvod im je označen točkom. Vrijednost otpora je označena troznamenkastim brojem. Prva dva broja su znamenke, znamenke a treći je množitelj odnosno broj nula, nula tako da prikazani otpornici s brojem 470 imaju vrijednost od 47Ω (a ne 470 kako je napisano tj. t za vrijednost 470Ω nosili bi oznaku 471). RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

PROMJENJIVI OTPORNICI

Ukoliko im se vrijednost mijenja samo kod početnog podešavanja uređaja nazivamo ih trimer potenciometri i ne može im se pristupiti izvana. Promjenjivi otpornici koje podešavamo u radu zovemo potenciometri i mogu biti rotacijski ili linijski i nalaze se na vanjskoj strani kućišta te im vrijednost mijenjamo tijekom rada uređaja. Također ih prema skali dijelimo na linearne i logaritamske (potenciometri s logaritamskom skalom koriste se u audio tehnici). Vrijednost im je napisana brojem i jedinicom otpora ili samo brojem (npr. 104 je vrijednost od 100 kΩ). Kada je napisano 4k7 radi se o vrijednosti od 4,7 kΩ (4700Ω). Najčešće se izrađuju kao ugljen-slojni, ali mogu biti i žičani. Mogu imati samo jedan okret ili više (multi turn).

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

OBILJEŽAVANJE ELEKTRONIČKIH KOMPONENTI BOJAMA

U elektrotehnici se često koristi način obilježavanja komponenti odnosno označavanja njihovih vrijednosti pomoću boja. Zbog toga je razlikovanje boja uvjet za obavljanje elektrotehničkih zanimanja. Obilježavanje bojama je prihvaćeno u vrijeme kad tehnologija nije bila dovoljno napredna i oznake su nisu mogle ispisivati izravno na komponente. U današnje vrijeme je ovo obilježavanje ostalo u upotrebi zbog smanjenja komponenti (a ima i nekih prednosti u odnosu na obilježavanje brojkama i slovima). Prvenstveno se obilježavaju otpornici premda je moguće sresti i kondenzatore , zavojnice pa i osigurače obilježene bojama.

Označavanje vrijednosti otpornika pomoću boja

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

KONDENZATORI Dijele se na polarizirane (elektrolitske) i nepolarizirane (blok) kondenzatore. Mogu, također, biti i promjenjivi.

Elektrolitski kondenzatori

Prema materijalu od kojeg su izrađeni mogu biti tantalski lski i aluminijski (Alco) . Prema kućištu mogu biti radijalni, aksijalni i SMD elektroliti (postoje i bipolarni elektrolitski kondenzatori – koriste se u audio tehnici i izgledaju kao aluminijski alumi samo bez oznaka polariteta) polariteta .

RADIJALNI

Radijalni aluminijski elektrolit ele (za uspravnu montažu). Najčešće korišteni oblik elektrolitskih kondenzatora. Polaritet je naznačen isprekidanom m linijom na rubu kondenzatora koji predstavlja minus (kao i kraći izvod koji nije uvijek pravilo). pravilo

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

AKSIJALNI

Aksijalni aluminijski elektrolitski kondenzator (za polegnutu montažu). Vrijednost kapaciteta, polaritet i radni napon napisani su na kućištu. U odnosu na radijalne karakterizira ih veća mehanička stabilnost ali obično zauzimaju više prostora na tiskanoj pločici. Polaritet je označen strelicom koja pokazuje minus odnosno samo kućište je minus. Plus izvod prolazi kroz gumenu brtvu, odnosno kućište sa strane plusa ima utisnut prsten. Unutar ovih kondenzatora nalazi se tekući elektrolit pa s vremenom dolazi do isušivanja i gubitka kapaciteta. Najveća radna temperatura im je 85 -105˚C. Proizvode se u vrijednostima 0.22µF pa do 50000µF i naponima od 5 do 500V.

TANTALSKI ELEKTROLITSKI KONDENZATORI

Proizvode se posebnom tehnologijom obrade metala tantala. U odnosu na aluminijske elektrolite imaju manje dimenzije za isti kapacitet, a mogu podnijeti i veće radne temperature do 125˚C. Pošto ne sadrže tekući elektrolit ne postoji ni mogućnost isušivanja pa su trajniji. Proizvode se do kapaciteta od 47µF i naponima do 50V.

SMD elektrolitski kondenzatori

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Mogu biti tantalski ili aluminijski, a predviđeni su za površinsku montažu. Vrijednost i radni napon su napisani na njima. Ukoliko je samo brojčana oznaka onda je izražena u pF pa tako prikazani kondenzator (105) ima vrijednost 1µF (1000000 pF). Posebnost kod obilježavanja ove vrste kondenzatora je da se označava plus pol (linijom, točkom ili sl.) pa na to treba obratiti pažnju.

BLOK KONDENZATORI Mogu biti keramički ili folijski, a rade se i u SMD izvedbi. Obilježavaju se kao i SMD elektroliti (kod označavanja samo brojevima npr. 103 znači 10 000pF odnosno 10 nF).

KERAMIČKI

FOLIJSKI

SMD RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

PROMJENJIVI - TRIMER KONDENZATORI

Oznaka na njima predstavlja kapacitet u pF pa tako prikazani kondenzator ima kapacitet 10 do 40pF.

1.2 AKTIVNE ELEKTRONIČKE KOMPONENTE Predstavljaju poluvodičee i to u diskretnoj ili integriranoj verziji. Ovdje tako ubrajamo : diode, tranzistore , tiristore, diake, trijake i integrirane krugove.

DIODE

Razlikuju se po tipu, radnom naponu nap odnosno struji te obliku kućišta. išta. Mogu biti pojedinačne ili više dioda u jednom kućištu ištu (npr. greatzov spoj). Oznake su obično napisane na njima (rijetko se još može sresti i obilježavanje bojama). bojama) Razlikujemo tako po tipu : ispravljačke , kapacitivne , zener , svijetleće, shotky i dr. diode. Također postoji podjela prema radnom naponu, odnosno snazi kao i radnoj frekvenciji.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

TRANZISTORI

Dijele se na bipolarne, unipolarne i hibridne. Mogu biti male i velike snage te SMD. Dodatno se još dijele prema radnoj frekvenciji na nisko frekvencijske (NF) i visokofrekvencijske (VF), a prema radnom naponu na nisko i visoko naponske tranzistore. Može bit i više tranzistora u jednom kućištu koji mogu biti i međusobno povezani kao npr. Darlington tranzistori.

INTEGRIRANI KRUGOVI - IC Sadrže više tranzistora i drugih komponenti unutar jednog kućišta. U praksi ih još nazivamo IC ( od engl. Integrated Circuit ). Koristi se još i izraz Čip (od engl. Chip ), ali on bi se trebao odnositi samo na digitalne krugove. Prema funkciji integrirani krugovi se dijele na analogne, digitalne i hibridne. Izrađuju se u raznim oblicima i veličinama koje su standardizirane. Hibridni mogu biti kombinacija analognih i digitalnih ili uz poluvodiče mogu sadržavati i još neke pasivne komponente (kondenzatore, otpornike, senzore ili sl.)

Izvodi kod IC-a se najčešće obilježavaju tako da se na neki način obilježi PIN 1, a ostali se dalje odbrojavaju u nizu. Najčešći oblik kućišta integriranih krugova je DIL (Dual In Line) RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

prikazan na slici ispod. Uvijek se izvodi označavaju tako da se broje u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Početni izvod se označava točkom ili postoji utor na čelu kućišta gdje se on nalazi, odnosno postoji bijela crta. Kod SMD kućišta može jedan rub biti zakošen. Ukoliko ne postoji utor na čelu kućišta i nije obilježen točkom PIN1 (čest slučaj kod izvedbi u SMD kućištu) onda se IC postavlja tako da tekst na njemu bude okrenut da se može čitati (kao na slici NE555). Dalje se broji na uobičajen način. Kod integriranih krugova koji su izvedeni u kvadratnom i okruglom kućištu princip označavanja je isti. Treba obratiti pažnju da prilikom određivanja izvoda integrirani krug gledamo s gornje strane. Kod metalnih okruglih kućišta PIN1 je označen izboćinom (nosićem). Kod četvrtastih je označen točkom ili je kut gdje se nalazi PIN1 zasječen. Ukoliko nismo sigurni u raspored izvoda uvijek možemo na internetu na stranicama proizvođača pronaći potrebne informacije (data sheet).

Od aktivnih komponenti treba još spomenuti i tiristore, diake i trijake. Dok od pasivnih i elektromehaničkih treba spomenuti releje i razne vrste prekidaća, preklopnika i tastera. Također se pri izradi elektroničkih uređaja koristimo transformatorima i zavojnicama koji se također mogu montirati na tiskanu pločicu (print montaža) kao i neke vrste osigurača. Za postavljanje integriranih krugova na tiskanu pločicu koriste se i podnožja (za procesore , mikrokontrolere i memorije). Postoje razna podnožja prilagođena oblicima integriranih krugova kojima su namjenjena. Za složenija podnožja postoje i posebni alati kojima se stavljaju i skidaju integrirani krugovi (npr. PLCC kućišta).

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

TISKANA PLOČICA - PCB Tiskana pločica odnosno PCB (engl. Printed Circuit Board) služi kao podloga za postavljanje i povezivanje elektroničkih komponenti. Sastoji se od ploče izrađene od nekog izolirajućeg materijala po kojoj su postavljeni vodovi od bakrene folije. Materijal od kojeg je izrađena pločica kao i njena debljina mogu biti različiti i ovise o potrebama. Također pločica može imati vodove samo s jedne strane (tzv. jednostrana) ili s obije (dvostrana). Postoje i pločice koje sadrže više slojeva, ali se one tvornički izrađuju točno prema određenom uzorku i ne obrađuju se naknadno. Debljina pločica je u rasponu od 0,79 – 2.3 mm, a najčešće se koriste pločice debljine 1,58 mm (1/16 inch). Debljina bakrene folije kreće se 17,5 – 105 µm a najčešće se koristi 25,5µm odnosno 35µm. Pločice se označavaju tako da npr : FR4 1.5 3500 Mat. mm Cu Mat. je oznaka materijala od kojeg je izrađena pločica (FR4 = Woven glass and epoxy – stakloplastika odnosno tzv. Vitrolast) , 1.5 je debljina pločice u milimetrima, a broj na kraju je debljina bakra (pošto se debljina bakra računa u uncama po kvadratnoj stopi dolazimo do debljine od 34µm u ovom slučaju). Materijali koji se najčešće koriste kao podloga su : bakelit , pertinaks, teflon i vitroplast. Oznaka materijala obično počinje s FR što označava da je materijal od kojega je napravljena nezapaljiv (FR od engl. flame resistant ). Nekad su se pločice proizvodile od impregniranog papira odnosno pamuka i nisu bile nezapaljive. Pločice prelakirane fotolakom predviđene za obradu foto postupkom nazivamo foto pločice. Na pločici se buše rupice koje služe za postavljanje izvoda komponenti koje lemimo. Ukoliko koristimo dvostranu pločicu potrebno je u rupice postaviti through hole –e. Oni predstavljaju vodljivi spoj između gornje i donje plohe na mjestima gdje je to potrebno. Radi se o malim „cjevčicama“ napravljenim od bakra koje ujedno služe i kao rupice na pločici. Mogu se koristiti samo za prespoj i onda su nešto manjih dimenzija i zovemo ih Via (predstavljaju put voda s jedne na drugu stranu). Kod višeslojnih pločica ovi se prespoji kao i vodovi unutar slojeva ne vide ukoliko materijal pločice nije proziran. Inače se ovi prespoji izrađuju elektrolitskim presvlačenjem rupica bakrom ili se mehanički postavljaju posebne zakovice. Za mehaničko postavljanje koristi se poseban alat kojim se male cjevčice postavljaju u rupice i onda stisnu da poprime potreban oblik. Ovaj postupak zahtjeva dosta vremena i preciznosti ali je pogodan za izradu pojedinačnih uređaja i manjih serija. Dok se kod velikih serija uređaja koristi elektrolitsko presvlačenje rupica. Postupak je da se prema uzorku izbuše rupice i prelakiraju posebnim vodljivim lakom. Zatim se pločica stavlja u

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

uređaj za elektrolitsko presvlačenje gdje se nanosi na nju sloj bakra. Bakar se, također, nanosi i na vodljivi lak tako da dolazi do stvaranja malih bakarnih cjevčica unutar rupica.

Presjek pločice sa through hole -ima

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

2. LEMLJENJE Lemljenje je najrašireniji način spajanja u elektrotehnici. Koristimo tzv. meko lemljenje . Meko lemljenje je spajanje metalnih materijala pomoću rastaljenog dodatnog materijala ili lema, čije je talište niže od tališta osnovnog materijala koji se spaja, a iznosi ispod 450 ˚C. S druge strane, tvrdo lemljenje se radi s temperaturom višom od 450 ˚C. Karakteristike mekog lemljenja su: -

moguće je spajanje dijelova različite debljine i vrlo tankih dijelova dobra toplinska i električna vodljivost moguće spajanje velikih površina pogodno za serijsku proizvodnju i spajanje komponenti malih dimenzija. čvrstoća spojeva dobivenih mekim lemljenjem je ograničena mala otpornost na visoke temperature lemovi djelomično sadrže skupe plemenite metale postoji opasnost od pojave elektrolitske korozije

Za lemno sredstvo tj. lem koristi se mješavina dvaju ili više metala. Najčešće se koristi lem koji se sastoji od 60% kositra i 40 % olova koji se pokazao kao najkvalitetniji za spajanja u elektrotehnici. Ovakav lem nosi oznaku Sn60Pb40 . U novije vrijeme sve se više koriste bezolovna sredstva zbog njihove manje štetnosti za okoliš pa se tako koriste kombinacije cinka ,kositra, bakra i srebra. Tako npr. imamo lem s 96,5% kositra 5% srebra i 3% bakra koji nosi oznaku Sn96,5Ag3Cu0,5 . Različite mješavine imaju i različito talište tako da ono iznosi npr. Sn60Pb40 = 183-190˚C Sn50Pb50 = 185-215˚C Sn96,5Ag3Cu0,5 = 225-240˚C Lem je oblikovan kao šuplja žica debljine od 0,5 mm pa do nekoliko milimetara. Šupljina je ispunjena sredstvom za čišćenje (engl. Flux) i to u količini od 1,6% do 2,2% ukupne mase lema. U današnje vrijeme se za flux koristi najčešće Kolofonij koji je prirodna smola koja se dobiva destilacijom tekućih dijelova smole crnogoričnog drveća. Prije su se koristile umjetne smole koje su sadržavale kiselinu, ali više nisu podobne ni iz ekološko zdravstvenih, a ni iz tehničkih razloga. Najpoznatiji svjetski proizvođač lema je njemačka tvrtka Tinol pa se ponekad u žargonu lemna žica zove još i tinol žica. Pošto je za meko lemljenje uvjet čista površina onoga što spajamo u današnje vrijeme se u elektrotehnici koristi isključivo mehaničko čišćenje bez upotrebe bilo kakvih kemikalija. RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Više je razloga za to od ekoloških i zdravstvenih pa do tehničkih . Sam spoj lemljenjem zbog svoje prirode nije previše trajan a korištenje kemikalija mu znatno skraćuje vijek. Osnovni razlog je elektrolitska korozija koja se javlja unutar spoja zbog neposrednog dodira dvaju različitih metala (što je još naglašeno prolaskom el. struje) . Korištenje kiselina znatno ubrzava ovaj proces zato se sredstva za čišćenje koja sadrže kiselinu (kao npr. paste za lemljenje) ne smiju koristiti u elektrotehnici. Iznimka su paste za SMD lemljenje koje su zapravo mješavina zrnaca lema i fluxa (no one ne sadrže kiseline i u stvari predstavljaju lemno sredstvo u tekućem obliku). Mjesto za lemljenje, ako je potrebno, treba očistiti struganjem skalpelom ili veće površine pomoću žičane četke. Sve ostalo će odraditi flux koji se nalazi unutar samoga lema ako ga pravilno koristimo. Flux prilikom zagrijavanja većim dijelom isparava a nešto ostaje na lemnom mjestu u obliku žućkaste smole koja se može naknadno ukloniti alkoholom.

Postoji više načina mekog lemljenja i to : ● lemljenje pomoću lemila (koje može biti grijano plinom ili električno). ● lemljenje uranjanjem (dijelovi koji se spajaju urone se u rastaljeni lem). ● lemljenje u peći (lem se dodaje na mjesta koja treba spojiti i sve se unosi u peć u kojoj se lem rastali). Za zagrijavanje se koristi infracrveni grijač ili struja vrućeg zraka odnosno kombinacija ovo dvoje. ● lemljenje strujom vrućeg zraka (koristi se za ručno ili strojno lemljenje SMD komponenti). ● lemljenje laserom (koristi se strojno u serijskoj proizvodnji kada je potrebno lemiti izrazito male komponente).

1.1 . Postupak lemljenja s kontaktnim lemilom Ovo je najstariji i najrašireniji način lemljenja. Za lemljenje se koristi lemilo koje može biti električno ili plinsko. Vrh lemila je najčešće bakarni šiljak presvučen sa slojem srebra (može biti napravljeno i u drugim oblicima za posebne namjene npr. za lemljenje i odlemljivanje više nožica komponenti istovremeno). Bakar se koristi zbog dobre toplinske vodljivosti, a srebro ga štiti od korozije. Treba paziti da se ovaj zaštitni sloj ne ošteti što utječe na njegovu trajnost i funkcionalnost. Bolja lemila imaju zamjenske vrhove (različitih oblika i dimenzija). Također je bitno da lemilo ima regulaciju temperature da ne bi došlo do pregrijavanja i uništenja komponenti koje se leme. Rastaljeni lem na vrhu lemila treba biti srebrne boje, a ako je žućkast ili smeđe boje to je znak da je temperatura prevelika za lemljenje elektroničkih komponenti.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Lemljenje se obavlja u sjedećem položaju na radnom mjestu koje bi trebalo imati određene uvjete: -

mora biti dobro osvijetljeno. mora imati ventilaciju (usisavanje zraka za odvođenje dima i isparavanja prilikom lemljenja) visina stola treba biti optimalna (da se može raditi s uspravnim leđima i rukama oslonjenim na rub stola radi stabilnosti). Nepovoljan položaj brže umara i utječe na kvalitetu rada (ukoliko uvjeti nisu idealni potrebno je češće praviti pauze za odmor što utječe na produktivnost). podloga na kojoj se lemi bi trebala biti antistatička i otporna na temperature stalak za lemilo treba biti pri ruci ali dovoljno udaljen da se ne udiše isparavanje s njegovog vrha. ponekad je potrebno imati stalak za pločicu koja se lemi (posebno ako se leme SMD komponente i koristi lemilo sa vrućim zrakom). Također kod ručnog lemljenja SMD komponenti postoje zagrijane podloge na koje se stavlja pločica da bi bila predgrijana potrebno je imati dobro lemilo (s reguliranom temperaturom vrha koja može biti magnastatska – koja je fiksna ili elektronička (koja se može mijenjati u radu) sa stalkom i navlaženom spužvicom za čišćenje vrha ( u novije vrijeme spužvica se mijenja s posebnom metalnom strugotinom napravljenom od mekih metala koju nije potrebno ovlaživati) također na radnom mjestu trebamo još imati i lem potrebne debljine, kliješta za sječenje (sječice), pumpicu za odlemljivanje tj. uklanjanje suvišnog lema i skalpel za uklanjanje eventualnih pogrešaka na tiskanoj pločici

Postupak lemljenja Savršeno izrađena tiskana pločica i kvalitetne komponente ne moraju nužno završiti funkcionalnim i dugotrajnim uređajem. Sve se može pokvariti lošim lemljenjem. Zato je potrebno ovaj postupak provesti prema određenim propisima: -

Mjesto koje ćemo lemiti mora biti dobro očišćeno u protivnom teško će biti zalemiti spoj i on neće biti kvalitetan i trajan. Lemilo mora imati ispravan vrh i mora biti dobro zagrijano (250 do 300˚C za elektroničke komponente). Lemno sredstvo (lem) treba biti kvalitetno i određene debljine (za sitnije komponente tanje za krupnije i za spajanje vodiča deblje). Flux unutar lema djeluje samo u trenutku rastaljivanja pa se mora rastaliti na mjestu lemljenja (ne na vrhu lemila pa onda prenositi na lemno mjesto)u protivnom imamo pojavu tzv. hladnog spoja (ili hladnog lema). Hladni lem se javlja i zbog nedovoljne temperature lemila kao i kratkog vremena zalemljivanja. Karakterizira ga nedovoljna razlivenost lema i slab mehanički i električni kontakt što se s vremenom rapidno pogoršava. Nakon rastaljenja lema potrebno je zadržati vrh lemila još kratko vrijeme da se lem dobro razlije na lemno mjesto (ne predugo da ne bi došlo do prenošenja topline na

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

komponente i njihovo oštećenje ili uništenje - odnosno da ne dođe do oštećenja tiskane pločice tj. odljepljivanja bakrene folije). Treba paziti da se ne nanese previše lema jer može doći do kontakta između lemnih mjesta gdje to nije potrebno (višak se može ukloniti pumpicom za odlemljivanje ili posebnom žičanom pletenicom koju lemilom prislonimo na rastaljeni lem i koja onda upija višak rastaljenog lema). Kada je potrebno odlemiti zalemljeno mjesto koristimo se vakuumskom pumpicom za odlemljivanje ili pletenicom za odlemljivanje. Nakon završetka lemljenja treba ostaviti nešto lema na vrhu ( lem štiti vrh od oksidacije).

Prikaz pravilnog položaja vrha lemila

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Potreban alat za lemljenje

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Na slici gore prikazan je pregled osnovnih pogrešaka prilikom lemljenja elektroničkih komponenti. A - Ovo je primjer dobro zalemljenog spoja. Lemno mjesto je dobro zagrijano tako da se lem razlio kroz lemnu ušicu (radi se o dvostranoj pločici) i ima ga u dovoljnoj količini. B - Ovo je primjer kada nema dovoljno lema na lemnom spoju i predstavlja potencijalno mjesto za hladan spoj. Rješenje : treba ponoviti lemljenje. C - Primjer kada lemno mjesto nije dovoljno zagrijano pa se lem nije razlio u unutrašnjost lemnog mjesta. Ovo je, također, loš spoj. Rješenje: pokušati zagrijati i dodati još lema – ukoliko ne uspije onda ukloniti lem i ponoviti lemljenje. D - Primjer kada lemno mjesto nije dovoljno zagrijano a naneseno je previše lema. Ovaj slučaj je lako vidljiv kao kuglica na lemnom mjestu i također predstavlja loš spoj. Rješenje: ukloniti lem i ponoviti lemljenje. E - Ovaj se primjer javlja kod nepažljivog lemljenja kada dolazi do kratkog spoja, kao i zbog loše nagrižene odnosno projektirane pločice kada su vodovi preblizu. Rješenje: ukloniti lem i ponoviti lemljenje. F - Primjer dobro zagrijanog lemnog mjesta ali previše lema je stavljeno pa je dio procurio na drugu stranu tako da postoji mogućnost kratkog spoja s gornje strane pločice između izvoda komponenti (jako je teško detektirati ovu grešku zato što se javlja ispod komponenti i nije vidljiva). Rješenje: dobro zagrijati i ukloniti lem, provjeriti da nema spoj sa susjednim vodovima i ponoviti lemljenje. G - Predstavlja previše i predugo zagrijano, kao i vrhom lemila previše pritisnuto mjesto što je dovelo do odljepljivanja bakrene folije od pločice. Rješenje: pokušati sanirati lemno mjesto ili napraviti prespoj pomoću vodiča. H - Primjer kada se zbog nepažnje ili velikog broja lemnih mjesta zaboravi zalemiti neko od njih. Ovu je pogrešku najlakše ispraviti, treba samo uočiti gdje se problem nalazi. RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Lemljenje SMD komponenti SMD = Surface Mount Device odnosno SMT = Surface Mount Tehnology je tehnologija površinske montaže komponenti. Prednosti su: male dimenzije komponenti, nema potrebe za bušenjem rupa, moguće je postavljanje komponenti s obije strane pločice i sl. Nedostatci su: otežano ručno postavljanje komponenti, potreba za posebnim strojevima i alatima. Princip rada je sljedeći: •Prvi način je da koristimo kontaktno lemilo (koje mora imati oštar vrh). Prvo nanesemo lemno sredstvo na jedno spojno mjesto na pločicu i zatim postavimo komponentu i uronimo joj izvod u rastaljeni lem . Pincetom možemo dok je lem rastaljen točno postaviti komponentu na određeno mjesto. Kad je komponenta „centrirana“ odmaknemo vrh lemila i poslije toga lemimo ostale izvode. Koristimo tanku žicu za lemljenje 0,5-0,8 mm debljine. Ukoliko nam se spoji više izvoda višak lema uklanjamo pomoću pletenice za odlemljivanje. Ovaj postupak zahtijeva dosta preciznosti i dobru koordinaciju rada obiju ruku. Komponente je potrebno brzo zalemiti jer se može dogoditi da zbog mehaničkog skupljanja i širenja komponenti kao posljedica promjene temperature dođe do njihovog pucanja ili oštećivanja. •Drugi je način pomoću lemila sa vrućim zrakom. Ovom prilikom koristimo posebnu pastu za lemljenje odnosno tekuće lemno sredstvo. Na mjesta koja treba zalemiti nanesemo pastu i postavimo (uronimo) izvode komponente. Zatim lemilom s vrućim zrakom zagrijavamo cijelu komponentu s udaljenosti od 20 – 30 mm . Kada se dovoljno zagrije, pasta se rastali i zalemi lemno mjesto. Pasta je zapravo mješavina zrnaca lema i fluksa, sive je boje a kada se rastali postane srebrenkasta. Postoje šablone pomoću kojih se nanosi pasta da bi smo dobili točno određen oblik i količinu . Treba također podesiti lemilo da struja zraka ne bude prejaka što može izazvati pomicanje komponenti ili raspršivanje lemnog sredstva. Neke lemne stanice za lemljenje vrućim zrakom imaju vakuumsku sisaljku pomoću koje se uhvate komponente i postave na potrebno mjesto. Kod strojnog postavljanja i lemljenja SMD komponenti ponekad se koristi ljepilo za učvršćivanje komponenti. Postavlja se sitna kapljica ljepila na mjesto za komponentu i onda se ona zalijepi. Razlog je da se u radu ne bi pomicale komponente (ponekad se postavlja po nekoliko stotina komponenti ) i ponekad se istovremeno leme komponente na obije strane pločice. Za serijsku izradu koristi se poseban uređaj tj. pećnica ili engl. Reflow oven. Za zagrijavanje se koristi kombinacija vrućeg zraka i infracrvenih grijača odnosno lampi. Upravljane temperaturom se vrši pomoću mikrokontrolera. Uređaj ima mogućnost podešavanja temperature i vremena zagrijavanja. Zagrijavanje se vrši u dva ciklusa. Prvi ciklus je predgrijavanje i obično traje oko 90 sekundi odnosno više ukoliko sklop sadrži masivnije komponente. Temperatura predgrijavanja treba biti 30 - 50°C niža od temperature taljenja lemnog sredstva. Temperatura lemljenja ovisi o lemnom sredstvu i obično je 195 RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

220°C. Vrijeme trajanja ovog dijela postupka mora se podesiti tako da maksimalna temperatura ne traje duže od 5-10 sekundi. Dijagram zagrijavanja daju proizvođači lemnog sredstva i jedan takav prikazan je na sljedećoj slici.

Nakon prestanka zagrijavanja tiskana pločica ostaje još neko vrijeme u pećnici radi postepenog hlađenja. Naglo hlađenje može izazvati oštećenja komponenti (različiti materijali se različito skupljaju dok se hlade što može izazvati pucanje nekih komponenti (komponente na keramičkoj bazi). Vrijeme i temperaturu ovog postupka potrebno je ponekad i korigirati što se utvrđuje pokusnih lemljenjima. Ovim postupkom se rade i dvostrane pločice s time da je ponekad potrebno zalijepiti komponente trenutnim ljepilom prije lemljenja sa strane okrenute prema dolje. Sitnije komponente nije potrebno lijepiti jer ih dovoljno drži pasta za lemljenje, a kada se rastali površinska napetost lema ih dodatno privuče uz pločicu i drži na mjestu. Nakon postupka lemljenja potrebno je očistiti pločicu kistom namočenim u alkohol ili aceton da se uklone ostatci lemnog sredstva (flux). Slijedi još vizualna provjera i eventualne popravke.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Dizajniranje tiskanih pločica računalom Za potrebe izrade tiskanih pločica fotopostupkom potrebno je prvo nacrtati uzorak na računalu. Postoji cijeli niz programa koji se koriste za ovu svrhu. Jedan od jednostavnijih i za početnike prilagođenih programa je Express PCB. Program je besplatan i može se skinuti na Internetu (veličina oko 10 Mb) . U odnosu na druge programe ima svoje nedostatke, ali osnovna mu je prednost jednostavnost korištenja. Slijedi kratka uputa za rad sa ovim programom (zbog jednostavnosti korištenja moguće je radom ući i u naprednije opcije i na Internetu postoje tutorijali za korištenje naprednih opcija). Za rad se može koristiti gotovo svako današnje računalo. Poželjno je imati što veći monitor i to formata 16-9 što je najčešći format tiskanih pločica.

POČETNI MENI (File menu) Postavljanje novog projekta - (New…). Otvaranje postojećeg projekta - (Open…). Spremanje - (Save, Save As…). Povezivanje sheme s PCB-om - (Link schematic to PCB…, Unlink schematic from PCB…,Refresh link to schematic , Import netlist text file…). Ispis – (Print…). Izvoz u autocad format (Export DXF mechanical drawing…).

IZBOR KOMPONENTI (component manager)

RADIONIČKE VJEŽBE

Izbor komponenti Vrši se iz tri podmenija Library components – postojeće (standardne) komponente. Custom components – komponente koje sami izrađujemo (crtamo). Favorite components – spremište najčešće korištenih komponenti (odabrane komponente iz prve dvije skupine koje najčešće koristimo – služi za ubrzavanje rada (ne moramo pretraživati sve komponente nego samo one koje trenutno koristimo).

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Komponente su posložene prema obliku kućišta, a ne prema oznaci same komponente. Npr. Za NE 555 odabiremo : Dip – 8 pin (8 pinsko DIL kućište) . Kod SMD komponenti moramo odrediti na koju stranu pločice je postavljamo (top ili bottom)i pri tome paziti na raspored pinova (kada se seli SMD s jedne strane na drugu potrebno je zaokrenuti izvode).

EDIT MENU

EDIT meni služi za uređivanje tijekom rada. Sastoji se od standardnih funkcija kao : Undo , Cut, Copy, Paste, Delete, Deselect, Find i sl. (koje su standardne funkcije i značenja kao i u većini drugih računalnih programa).

Specifične funkcije su : Send to top layer i Send to Bottom layer – služe za slanje komponenti i vodova na gornju ili donju stranu pločice . Dok funkcije Rotate 90 ˚ - služe za okretanje komponenti i

BOČNA ALATNA TRAKA

pokazivač povećanje obilježenog dijela place a pad (postavljanje spojnog mjesta) place a component (postavljanje komponenti) place a trace (postavljanje vodova) insert a corner in a trace (postavljanje kutova u vodove) disconnect a trace (odspajanje vodova) place a text (postavljanje teksta) place a rectangle (postavljanje ploha) place a filled plane (postavljanje popunjene plohe) place a circle or arc (postavljanje kruga ili polukruga) insert corner in board perimeter (postavljanje kutova ) pad information

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

highlight net connections

GORNJA ALATNA TRAKA

Postavljanje komponenti postavljanje plohe okretanje komponenti alati za povećavanje, smanjivanje , zumiranje cijele pločice (zoom to fit) i zumiranje određenog obilježenog dijela (zoom previous) .

DONJA ALATNA TRAKA Alati za uključivanje vidljivosti žuta – okviri komponenti i sl. crveno – komponente i vodovi na gornjoj plohi. zeleno – komponente i vodovi na donjoj plohi. X i Y su koordinate kursora u milimetrima. Snap je funkcija koja privlači radnu točku kada se primakne dovoljno blizu drugoj točki na udaljenost koja je definirana npr 0.50 mm (ukoliko je ova funkcija isključena - disabled nema ovoga efekta i možemo radnu točku postaviti bilo gdje).

MENI ZA ISPIS PRINT MENU

Potrebno je označiti koja se ploha ispisuje (Top ili Bottom layer).

Silkscreen layer – ispisuje oblik i položaj komponenti (služi kao montažna shema – nije za izradu tiskane pločice). Za ispis je potrebno odrediti printer, veličinu i orijentaciju papira te broj primjeraka. RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Ukoliko nam je potrebno prebaciti sliku u PDF format dovoljno je za printer postaviti neki program koji pretvara slike u pdf. Ovu mogućnost koristimo ako želimo objaviti ili poslati uzorak na računalo koje nema instaliran program Express PCB. Slika u PDF-u bude u omjeru 1:1 (ako ne definiramo drugačije) i može se koristiti za ispis i izradu pločice.

Izgled gotovog rada (PWM regulator u SMD izvedbi).

Silkscreen layer Prikaz rasporeda komponenti s oznakama. Prenosi se termotransferom ili sitotiskom na pločicu. Ispisana na obični papir koristi se i kao

Slika tiskanih vodova Koristi se za izradu pločice fotopostupkom. Ispisuje se laserskim pisačem na termo foliju ili paus papir.

POMOĆNI MENIJI

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

PROGRAM ZA CRTANJE ELEKTRIČNIH SHEMA

Nalazi se u sklopu programa Express Sch. Vrlo je sličan za korištenje kao PCB program i može služiti kao poveznica. Postoji opcija da shema nacrtana u ovome programu bude automatski prebačena u PCB, ali je zbog nesavršenosti programa potrebno vršiti preinake i dotjerivanja pa ova opcija nije za školske potrebe (napredna opcija).

Gotovi crteži za izradu pločica se spremaju u .pcb datoteke, a sheme nacrtane u Express sch se spremaju u obliku .sch. Premda su korištene extenzije iste kao i kod drugih sličnih programa nisu i nužno kompatibilne (npr. crteži nacrtani u Eagle programu ne mogu se koristiti).

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Tijek rada sa programom Express PCB - Otvaranje programa Express PCB - Određivanje dimenzija tiskane pločice (potrebno je postaviti da mjere budu u milimetrima – odabrati View zatim Option ). U meniju View moguće je promijeniti boju podloge , linija i ostale postavke. - Komponente se izabiru u meniju component manager i to prema obliku kućišta a ne prema oznaci komponente (npr. LM741 je operacijsko pojačalo u 8 pinskom DIL kućištu pa za njega izabiremo Dip – 8 pin). - Komponente se rasporede po pločici pazeći pri tome da se komponente ne preklapaju (žute linije označavaju dimenzije komponenti). Potrebno je obilježiti komponente radi olakšavanja daljnjeg rada i za potrebe montažne sheme (silkscreen layer). - Odabire se linija koja će predstavljati vod (odabire se debljina i ploha na kojoj će se koristiti i to Top ili Bottom copper layer – gdje je top gornja a bottom donja ploha). Obično je debljina linije 1.02mm a plohe su crvena gornja i zelena donja. Debljina linija se može naknadno mijenjati i to dvostrukim klikom na liniju otvorimo meni u kojom možemo mijenjati debljinu linije. Komponente s postavljaju sa gornje strane (osim SMD koje mogu biti s obje strane pločice ako se radi dvostrano ). - Vrši se spajanje linija prema električnoj shemi (potrebno je obratiti pažnju na raspored izvoda komponenti ). Linije na istoj plohi se ne smiju preklapati ni dodirivati. Linije vodova mogu prolaziti ispod komponenti (mogu presijecati žute linije). Treba izbjegavati provlačenje vodova između izvoda komponenti gdje god je to moguće da se izbjegne slučajno spajanje prilikom lemljenja. Također treba obratiti pažnju na estetski izgled vodova – treba vodove crtati najkraćim putem i gledati da budu pod pravim kutom kad god je to moguće. - Za izvode napajanja i ostale izvode potrebno je staviti Pad –ove uz rub pločice. - Sve potrebne oznake potrebno je napisati u tekst meniju uzimajući u obzir plohu na koju će se ispisivati (recimo za donju plohu trebaju biti u zrcalu ). Ove oznake će biti, također izrađene u bakru (hrvatska slova ČĆŠĐŽ nisu podržana, ali se kvačice na slovima mogu dodatno nadocrtati linijama).

- prazna ploha se može ispuniti pomoću alata za popunjavanje

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Bez popunjavanja i sa popunjavanjem

Izgled uzoraka za izradu

Kod popunjene plohe potrebno je manje sredstva za nagrizanje, a nekad je potrebno popunjenu plohu i spojiti na uzemljenje pa služi kao oklapanje vodova. Ovaj način crtanja može se koristiti i kao uzorak za pogon CNC glodalica koje se koriste za izradu pločica. Nedostatak je povećana mogućnost neželjenih spojeva kod nepažljivog lemljenja.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Izrada tiskanih pločica fotopostupkom Tiskane pločice mogu se izrađivati na cijeli niz načina. Kod velikoserijske proizvodnje bakreni se vodovi direktno nanose na pločicu (otiskuju se) sa svim potrebnim thruhole-ima (ako se radi o dvostranoj ili višeslojnoj pločici). Također se pločice mogu izrađivati i glodanjem pomoću CNC strojeva posebno prilagođenim za tu svrhu. U novije vrijeme se koristi lasersko rezanje vodova na tiskanim pločicama i to da se direktno reže bakar ili laser reže foliju kojom je presvučena. Glodanje i lasersko rezanje koriste se za izradu prototipskih uređaja gdje je potrebno brzo izraditi pločicu i nisu pogodan način za izradu većih serija. Za sve ostale svrhe koristi se izrada kod koje se vrši kemijsko nagrizanje (jetkanje) pločica. Osnova ovog postupka je da se bakrom presvučeni dio pločice koji treba biti vod na neki način zaštiti od nagrizanja. Više je načina kako se izvodi ovaj postupak. Prvi i najjednostavniji je upotreba vodootpornih flomastera za iscrtavanje vodova. Na ovaj način je moguće izraditi samo najjednostavnije pločice s vrlo malom preciznošću. Boja iz flomastera štiti bakar da ne bude nagrižen na mjestima gdje je obojano. Za složenije potrebe ovaj način izrade nije dovoljno dobar, a i vodovi ispod flomastera često budu previše porozni. Za složenije uređaje uzorci moraju biti precizniji i moraju imati mogućnost višestruke izrade. Za projektiranje i crtanje vodova koristi se računalo i posebni programi za ovu svrhu. Nacrtani uzorak može se na više načina prenijeti na pločicu. Postoje posebne folije (termotransfer folije) na koje se laserskim pisačem ispiše uzorak, a zatim se prenese na pločicu. Prenošenje se vrši peglanjem ili se koristi uređaj za plastificiranje (tzv. laminator). Na ovaj se način toner od laserskog pisača prenosi na pločicu (toner kod laserskih pisača je sitno mljevena plastika pomiješana s pigmentima). Mjesta na pločici koja su obložena tonerom postaju zaštićena od nagrizanja. Sljedeći način je tzv. fotopostupak. Za njegovu provedbu moramo imati pločicu koja je oslojena s fotoosjetljivim premazom (lakom). Ovakve pločice mogu biti tvornički napravljene ili se mogu izraditi od običnih pločica. Ako sami izrađujemo ove pločice potrebno je imati poseban fotoosjetljivi lak kojim se poprska čista pločica s bakrom. Postupak je dosta osjetljiv i rezultati nisu uvijek zadovoljavajući (teško je ravnomjerno nanijeti sloj laka, a od njegove debljine ovisi vrijeme osvjetljavanja i izrade). Puno je bolje, premda nešto skuplje rješenje, korištenje gotovih foto pločica. Kod njih je tvornički nanesen sloj laka i zaštićen posebnom neprozirnom folijom.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Postupak izrade fotopostupkom je slijedeći:

● Uzorak koji smo nacrtali na računalu ispišemo pomoću laserskog ili ink jet pisača na paus papir. Bolje rješenje je termofolija za laserske pisače, ali je veća cijena iste. Potrebno je ispis vršiti tako da bude direktno uz pločicu (izbjegavati da se osvjetljava kroz papir odnosno foliju da se izbjegne disperzija svjetlosti i time nedovoljna oštrina rubova). Ukoliko je potrebno, uzorak treba ispisati u ogledalu. ● Za osvjetljavanje se koristi svjetlost koja u sebi sadrži dosta UV spektra. Ukoliko se ne posjeduje posebna naprava za osvjetljavanje može se osvjetljavati pomoću priručnih sredstava. Neonske lampe, a posebno one za solarije gotovo su idealno rješenje. Mogu se koristiti i živine žarulje kao i LED diode koje emitiraju u UV spektru. Vrijeme osvjetljavanja ovisi o jačini svjetlosti kao i o karakteristikama same pločice i utvrđuje se pokusom (obično iznosi nekoliko minuta). Potrebno je onemogućiti da izvor UV svijetlosti prilikom rada bude otvoren - zbog štetnosti za vid. ● Ispisani uzorak postavljamo na pločicu i uključimo osvjetljavanje pazeći pri tome na to da uzorak bude dobro okrenut i priljubljen na pločicu. Profesionalni uređaji vakuumiraju pločicu i uzorak prilikom osvjetljavanja radi što bolje priljubljenosti. Radi bolje prozirnosti paus papir može se preprskati pausklar sprejem. Veća prozirnost utječe na vrijeme osvjetljavanja i kvalitetu (uzorci ispisani inkjet pisačem se ne mogu tretirati na ovaj način jer se tinta razmazuje). Osvijetljeni uzorak je potrebno ostaviti nekoliko minuta na „hlađenju“ da se fotolak stabilizira prije daljnje izrade. ● Sljedeći korak je razvijanje fotolaka. Kao razvijač se koristi 7% vodena otopina NaOH. Pločica se uranja u ovu otopinu ili se lagano premazuje namočenim kistom. Osvjetljeni fotolak se uklanja s pločice dok onaj koji je bio zaštićen uzorkom ostaje. Fotolak je blago obojan pa se uzorak na pločici nazire. Prilikom rada s kemikalijama potrebno se pridržavati pravila zaštite na radu i koristiti osobna zaštitna sredstva(u ovom slučaju zaštitne rukavice, pregača i zaštitne naočale). ● Slijedi nagrizanje odnosno jetkanje pločice. Ovim postupkom uklanjamo sav suvišan bakar s pločice i na njoj ostaje samo onaj koji je zaštićen lakom (uzorak). Nagrizanje se može vršiti na više načina. Najčešće korištene kemikalije su feroklorid (FeCl3) odnosno mješavina solne kiseline (HCl)i vodikovog peroksida (H2O2). Feroklorid se nabavlja u granulama koje se otapaju u vodi i iako je dobro rješenje za ovaj postupak potrebno je puno pažnje prilikom rada s njim. Nedostatak feroklorida je njegova otrovnost i potreba propisnog zbrinjavanja nakon upotrebe. Nešto bolje rješenje je korištenje mješavine solne kiseline i hidrogena (vodikovog peroksida). Ova se mješavina može koristiti više puta (dok djeluje tj. dok se ne zasiti bakrom). Pravi se tako da se u solnu kiselinu (19% ili jače koncentracije) dodaje hidrogen minimalno 12% -tne koncentracije u omjeru 7:1. Da bi se ubrzao proces nagrizanja potrebno je protresanje i zagrijavanje mješavine (ukoliko nemamo originalan uređaj koji

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

mjehurićima zraka vrši miješanje kemikalija i ima ugrađen grijač). Potrebno je koristiti ista zaštitna sredstva kao i u prethodnom postupku. ● Nakon nagrizanja potrebno je dobro isprati pločicu pod mlazom vode da se uklone preostale kemikalije. Slijedi bušenje rupica te se uklanja preostali fotolak s vodova pločice. Uklanjanje se može vršiti mehanički spužvicom za ribanje posuđa ili pomoću acetona ili nitro- razrjeđivača. Pločicu je nakon toga potrebno poprskati lakom za lemljenje ili premazati kolofonijem otopljenim u alkoholu. Na taj smo način dobili pločicu spremnu za lemljenje komponenti. Potrebno je koristiti zaštitne naočale prilikom bušenja rupica dok kod rada s otapalima (aceton i nitro razrjeđivač) treba obratiti pažnju na provjetravanje prostorije i na opasnost koja postoji zbog njihove lake zapaljivosti. Također prostorija u kojoj se vrši bušenje treba biti dobro provjetrena jer se bušenjem oslobađaju lebdeće čestice materijala koji se buši. ● Ukoliko radimo dvostranu pločicu potrebno je postaviti through-hole (ili thruhole – male cjevčice odnosno zakovice koje povezuju dvije strane pločice). Ako nam nije na raspolaganju ova mogućnost dovoljno je samo provući tanki vodič i zalemiti ga na obije strane odnosno koristiti izvode komponenti.

Nacrtani uzorak ispisan na pausu ili termo foliji izrežemo prema veličini . Također pločicu izrežemo na potrebnu mjeru pazeći pri tome da prilikom rezanja ne oštetimo fotolak.

Uzorak i fotopločicu postavljamo u uređaj za osvjetljavanje. Pazimo pri tome da ne okrenemo krivu stranu uzorka i da uzorak bude pravilno centriran.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA Osvijetljenu pločicu stavljamo u razvijač i lagano miješamo ili prelazimo kistom dok se ne ukloni sav suvišni lak. Pločicu zatim isperemo pod mlazom vode.

Pločicu stavljamo u posudu za nagrizanje (jetkanje) u kojoj se nalazi vodena otopina feroklorida ili mješavina solne kiseline i hidrogena. Posudu lagano pomičemo da se tekućina miješa. Da ubrzamo nagrizanje možemo posudu i zagrijavati. Kada je pločica nagrižena ispiremo je pod mlazom vode i sušimo.

Slijedi bušenje pločice i skidanje preostalog laka. Moguće je mehaničko uklanjanje pomoću spužvica za čišćenje (ribanje) posuđa ili kemijski pomoću acetona, alkohola ili nitro razrjeđivača. Nakon toga se pločica preprska sprejem za lemljenje ili premaže kolofonijem otopljenim u alkoholu (sa strane vodova). Slijedi sušenje i pločica je spremna za lemljenje komponenti.

Lemljenje komponenti Nakon lemljenja može se ukloniti preostali flux i to pomoću alkohola ili nitro razrjeđivača te se nakon kontrole ispravnosti sklop može preprskati nekim zaštitnim lakom. Ukoliko ne planiramo lakiranje treba ostaviti flux jer i on služi kao svojevrsna antikorozivna zaštita.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 1. ASTABILNI MULTIVIBRATOR Vremenik: - projektiranje na računalu -1 sat Cilj: samostalno, primjenom stečenih znanja, izraditi sklop

RADIONIČKE VJEŽBE

- izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 1sat - uključenje sklopa i provjera ispravnosti 0,3 sati - ocjenjivanje

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Popis dijelova Tranzistori su BC547 R1 = 10kΩ 1/4W R4 = 1kΩ 1/4W R2,R3 = 150kΩ 1/4W C1,C2 = 10µF/25V elektrolitski kondenzatori LED 3mm Kod priključnih vodova za bateriju crvena žica je + pol a crna – pol Tiskana pločica dimenzija 30x30 mm Priključni vod za bateriju i baterija 9V

Slika 1. Električna shema i popis komponenti

Opis sklopa Predstavlja vjerojatno najjednostavniji sklop kod kojeg se jasno vidi funkcionalnost. Ako je sklop ispravno izrađen LED će se paliti i gasiti u razmacima od jedne sekunde. Astabilni multivibrator je jedan od najstarijih relaksacijskih oscilatora. Ime mu potječe od toga što je pravokutni impulsni niz na izlazu bogat harmonicima, dakle oscilator proizvodi „višestruke vibracije“.

Rad sklopa je sljedeći : U trenutku uključenja zbog malih nesimetričnosti u konstrukciji komponenti, kroz jedan od tranzistora poteče nešto veća struja kolektora. Na kolektoru toga tranzistora npr. Tr₁ zbog toga se javlja negativniji napon nego na kolektoru Tr₂. Taj negativni impuls prenosi se preko C1-R3 članova na bazu Tr₂ i struja Ic₂ se zbog toga smanji. Napon na kolektoru tranzistora Tr2 postaje zbog toga pozitivniji i taj se pozitivni impuls prenosi preko C2-R2 članova na bazu tranzistoraTr1, te se struja Ic₁ poveća. Ta se dva djelovanja potpomažu i nastaje kumulativan proces, sve dok tranzistor Tr₁ ne počne voditi maksimalnu struju, a Tr₂ je zakočen. Ovaj ciklus se nastavlja u suprotnom smjeru. U trenutku kad vodi tranzistor Tr₂ protjecat će struja kroz LED diodu i ona će svijetliti. Otpornik R4 ograničava struju kroz LED diodu. Astabilni multivibratori nemaju veliku stabilnost frekvencije oscilacija. Frekvencija oscilacija ovisi o naponu napajanja, o parametrima tranzistora, kao i o temperaturi što je sve podložno promjenama. Premda je frekvenciju moguće donekle stabilizirati, ovi se oscilatori u principu ne koriste na mjestima gdje je potrebna visoka preciznost. RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

TIJEK RADA Projektiranje tiskane pločice na računalu

Tijek rada ● Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice fotopostupkom. ● Prvo se određuju dimenzije pločice (u ovom slučaju 30x30 mm, treba obratiti pažnju da je program postavljen za rad u metričkom sustavu). ● Pronalaze se komponente u „component manageru“ i raspoređuju na pločici. ● Crtaju se vodovi. ● Ispisuje se uzorak na paus papir (preporučuje se prethodna vizualna provjera ispisom na obični papir). Izrada tiskane pločice fotopostupkom

● Reže se fotopločica na potrebnu dimenziju (moguće je više uzoraka istovremeno postaviti na pločicu i osvijetliti, a pločicu kasnije izrezati - na taj način se smanjuje oštećenje fotolaka na rubovima pločice koje se javlja prilikom rezanja neosvijetljene pločice). Pločicu možemo rezati na više načina i to : pilom za metal, škarama za lim ili zarezivanjem skalpelom i prelomom na rub stola. Rezanje pilom treba obavljati na dobro prozračenom mjestu jer se oslobađaju štetne čestice koje lebde u zraku. ● Osvjetljavanje pločice (vrijeme ovisi o uređaju za osvjetljavanje i traje nekoliko minuta). ● Nakon osvjetljavanja pločica se uranja u otopinu za razvijanje fotolaka i nakon toga ispire vodom. ● Pločica se zatim stavlja u mješavinu za nagrizanje (jetkanje). ● Nagrižena pločica se ispire i čisti od preostalog fotolaka i buše se rupice. Postavljanje i lemljenje komponenti na tiskanu pločicu

● Postavljaju se komponente i leme se. Za raspored elemenata koristi se montažna shema (silkscreen). ● Gotovi sklop se vizualno pregledava na moguće kratke spojeve i nepravilnosti. Uključenje sklopa i provjera ispravnosti

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

●Sklop se priključuje na bateriju 9V i provjerava se njegova funkcionalnost.

Ukoliko je sve napravljeno ispravno LED dioda će se paliti i gasiti jednom u sekundi i vježba je uspješno izvedena.

Prilikom izvođenja vježbe potrebno je upotrijebiti sljedeće vještine i znanje

● Prepoznavanje elektroničkih komponenti ● Lemljenje ● Korištenje mjernim instrumentima ● Rad na računalu ● Čitanje električnih shema ● Obrada uklanjanjem čestica (rezanje i bušenje pločica) ● Rad s kemikalijama

● Preciznost crteža ● Brzina izrade crteža

Elementi vrjednovanja za ovu vježbu su sljedeći

● Preciznost prilikom mehaničke obrade pločice (mjere i obrađenost rubova) ● Kvaliteta lemljenja ● Funkcionalnost sklopa

● Računalo s instaliranim programom za crtanje tiskanih pločica ● Laserski pisač + papir i paus papir ● Uređaj za osvjetljavanje pločica

Potreban alat i potrošni materijal

● Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije ● Pila za metal ili škare za lim ● Bušilica s svrdlom 0,8 – 1mm

RADIONIČKE VJEŽBE

● Lemilo 40W + lemno sredstvo

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Izgled potrebnih komponenti

Tranzistor BC547 Semiconductor TO-92

Cap - Radial electrolytic - Lead spacing 0.1 inch (2.5mm)

LED - T 1

Otpornik 10 kΩ Otpornik 1 kΩ

Otpornik 150 kΩ

Resistor - 0.25 watt (lead spacing 0.4 inch)

Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba:

● Provjeriti ispravnost tiskane pločice ● Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente ● Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu postavljenost i okrenutost izvoda kao i polaritet izvora napajanja ● Provjeriti zalemljenost ● Izmjeriti napon napajanja (sklop radi s naponom od 5 do 10V)

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Mjere zaštite na radu korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim kemikalijama.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 2. Indikator stanja baterije Vremenik: - projektiranje na računalu -1 sat

Cilj: samostalno, primjenom teorijskih i praktičnih znanja, izraditi sklop

RADIONIČKE VJEŽBE

- izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 1sat - uključenje sklopa i provjera ispravnosti 0,3 sati - ocjenjivanje

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

IC1 = CD4093 R1,R2,R3 = 22kΩ 1/4W C1 = 10 nF P1 = 4,7 kΩ R4 = 1kΩ 1/4W R5 =220Ω 1/2W D3 = zener 8,2V 1/2W D1,D2 =LED 3mm

Slika 1. Električna shema i popis komponenti

Opis sklopa Sklop služi za jednostavan prikaz stanja baterije. Pomoću dvije LED prikazuje nam naponsko stanje baterije (akumulatora). Kada je napon dobar svijetli zelena LED dioda , kada je napon na granici svijetle obje dok u slučaju manjeg napona svijetli samo crvena LED.

Rad sklopa je sljedeći : Za rad sklopa koristi se integrirani krug CD 4093 koji predstavlja 4 NILI sklopa sa po dva ulaza u jednom kućištu izvedeno u CMOS tehnologiji. Pošto se radi o CMOS integriranom krugu moguće ga je napajati do napona od 20V. Na električnoj shemi vidljiv je blok raspored NILI sklopova unutar integriranog kruga. NILI sklop A radi kao naponski kontrolirani oscilator dok preostali sklopovi služe za uobličavanje impulsa i pokretanje LED dioda. Sklopovi C i D spojeni su u seriju dok B radi samostalno. Na taj način kada je napon niži od onoga postavljenog potenciometrom P1 vodi jedna grana (sklop B i dioda LED1 - crvena)dok u slučaju većeg napona vodi grana sa sklopovima C i D i dioda LED2 (zelena). Kada je napon granični dolazi do titranja i naizmjenično se pale LED1 i LED2 no zbog tromosti oka imamo dojam da svijetle obje diode.

Cijeli ovaj sklop se može napajati na dva načina. Prvi je način preko stabiliziranog izvora (*) izvan samog sklopa (kada integrirani krug napajamo nekim vanjskim stabiliziranim naponom). Dok je drugi način napajanja direktno iz napona koji se mjeri (kao na shemi po kojoj radimo) i to preko otpornika R5 i stabiliziran zener diodom D3. Prvi spomenuti način RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

daje bolje rezultate, ali je složeniji za izradu pa ako nam nije potrebna veća preciznost koristimo drugi način. Do nepreciznosti u očitanju dolazi kada mjereni napon padne ispod zener napona (u ovom slučaju ispod 8,2 V).

Tijek rada

Projektiranje tiskane pločice na računalu

●Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice fotopostupkom. ●Prvo se određuju dimenzije pločice ( u ovom slučaju 30x30 mm, treba obratiti pažnju da je program postavljen za rad u metričkom sustavu). ●Pronalaze se komponente u „component manageru“ i raspoređuju na pločici ●Crtaju se vodovi. ●Ispisuje se uzorak na paus papir (moguća je prethodna vizualna provjera ispisom na obični papir). Izrada tiskane pločice fotopostupkom ● Reže se fotopločica na potrebnu dimenziju (moguće je više uzoraka istovremeno postaviti na pločicu i osvijetliti, a pločicu kasnije izrezati - na taj način se smanjuje oštećenje fotolaka na rubovima pločice koje se javlja prilikom rezanja neosvijetljene pločice). ● Osvjetljavanje pločice (vrijeme ovisi o uređaju za osvjetljavanje i traje nekoliko minuta). ● Pločica se stavlja u mješavinu za nagrizanje (jetkanje). ● Nagrižena pločica se ispire i čisti od preostalog fotolaka i buše se rupice. ● Pločica se poprska lakom za lemljenje i osuši. Postavljanje i lemljenje komponenti na tiskanu pločicu ● Postavljaju se komponente i leme se. ● Gotovi sklop se vizualno pregledava na moguće kratke spojeve i nepravilnosti.

Uključenje sklopa i provjera ispravnosti ● Sklop se priključuje na izvor istosmjernog napona kod kojeg je moguća regulacija napona. RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

● Postavlja se napon na recimo 12,8 V (napon punog olovnog akumulatora). ● Trimer potenciometrom P1 postavlja se stanje u kojem obije LED diode svijetle odnosno na granicu kada se jedna pali jedna ili druga. ● Povećanjem napona na izvoru, svijetli samo jedna LED dok smanjenjem svijetli druga. ● Radi bolje prepoznatljivosti potrebno je koristiti LED u dvije različite boje (npr. zelenu za dobar napon i crvenu za manji napon).

Slika 2. Prikaz vodova, rasporeda komponenti i izgled gotove pločice

Potreban alat i potrošni materijal:

●Računalo s instaliranim programom za crtanje tiskanih pločica ●Laserski pisač + papir i paus papir ●Uređaj za osvjetljavanje pločica ●Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije ●Pila za metal ili škare za lim ●Bušilica s svrdlom 0,8 – 1mm ●Lemilo 40W + lemno sredstvo ●Kliješta za sječenje (sječice) ●Univerzalni mjerni instrument ●Izvor istosmjernog napona s mogućnošću regulacije u opsegu 5- 15V

●Rad na računalu ●Čitanje električnih shema ●Obrada uklanjanjem čestica (rezanje i bušenje pločica) ●Korištenje kemikalija ●Prepoznavanje elektroničkih komponenti ●Lemljenje ●Korištenje mjernim instrumentima RADIONIČKE VJEŽBE

Prilikom izvođenja vježbe potrebno je upotrijebiti sljedeće vještine i znanje

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

Elementi ocjenjivanja za ovu vježbu su sljedeći

RADNA MAPA

Ukoliko sklop ne radi ispravno onda je potrebno

●Provjeriti ispravnost tiskane pločice ● Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente (vrijednosti otpornika) ● Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu montažu i okrenutost izvoda (polaritet LED dioda, okrenutost IC-a, diode 1N4007 i polaritet napajanja) ● Provjeriti zalemljenost (loši spojevi ili kratki spojevi između izvoda IC-a) ● Izmjeriti napon napajanja (sklop radi s naponom od 5 do 15V) Ako nakon eventualnih ispravaka sklop proradi, vježba se smatra uspješno izvedenom i ocjenjuje prema navedenim elementima

Ako sklop i nakon toga ne radi vježba se smatra neuspješnom

Mjere zaštite na radu korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim kemikalijama.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Potrebne komponente

otpornik 1kΩ 0,25W otpornik 4,7kΩ 0,25W

trimer potenciometar 10kΩ zener dioda 8,2V 0,5W

otpornici 22kΩ 0,25W

otpornik 220Ω 0,5W

kondenzator 10nF

integrirani krug CD 4093 LED diode

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 3. Indikator stanja baterije 2 Vremenik: - projektiranje na računalu -1 sat

Cilj: samostalno, primjenom teorijskih i praktičnih znanja, izraditi sklop

RADIONIČKE VJEŽBE

- izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 1sat - uključenje sklopa i provjera ispravnosti 0,3 sati - ocjenjivanje

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

IC= DIP18 Pot. = ...3386F Otpornici 0,25W C1=Cap - Lead spacing 0.2 inch (5mm) Elko - Radial electrolytic - Lead spacing 0.079 inch (2mm) Slika 1. Električna shema i dimenzije komponenti (terminologija iz Express PCB programa)

Opis sklopa

U odnosu na prethodnu vježbu ovaj sklop može prikazati napon baterije u više nivoa. Prikaz se vrši pomoću niza svjetlećih dioda (LED). Diode su složene po bojama i to tako da crvene svijetle kada je napon ispod potrebnog, žute prikazuju napon u graničnom području dok zelene svijetle kad je napon baterije dobar (baterija puna). Ovaj sklop može se koristiti za napone od 5 do 20V. Radna točka mu se podešava pomoću trimer potenciometra (napon baterije za koju ćemo koristiti sklop). Koristi se integrirani krug LM 3914 koji predstavlja LED driver s linearnim prikazom (ukoliko se koristi LM 3915 prikaz će biti s logaritamskom skalom što nam u ovom slučaju ne odgovara). LM 3914 moguće je koristiti u dva moda rada : DOT - kada svijetli samo jedna Led dioda ili u BAR modu kada svijetle diode u nizu. Izbor moda rada vrši se pomoću pina br. 9 tj. kada je spojen na ulazni napon prikaz je u bar modu, a kad nije (kao u ovom slučaju) prikaz je u dot modu.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Sklop se može koristiti i za druge svrhe jer u biti vizualno prikazuje ulazni napon (npr. za prikaz vrijednosti kod uređaja koji promjenom fizičkih vrijednosti mijenjaju napon na izlazu kao termometri, barometri, mjeraći vlage i sl.).

Tijek vježbe ● Nacrtati tiskanu pločicu u programu Express PCB (dimenzije 50x30 mm) ● Otisnuti uzorak na paus ili termo foliju ● Osvijetliti foto pločicu ● Izraditi pločicu (uklanjanje osvijetljenog foto laka, nagrizanje, bušenje rupa i obrada rubova pločice ● Postavljanje dijelova i njihovo lemljenje ● Provjera ispravnosti i podešavanje radnog napona pomoću trimer potenciometra ● Zaključak

Slika 2. Preporučeni izgled tiskane pločice (veličina 50 * 30 mm)

Potreban alat i potrošni materijal:

RADIONIČKE VJEŽBE

● Računalo s instaliranim programom za crtanje tiskanih pločica ● Laserski pisač + papir i paus papir ● Uređaj za osvjetljavanje pločica ● Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije ● Pila za metal ili škare za lim ● Bušilica s svrdlom 0,8 – 1mm ● Lemilo 40W + lemno sredstvo ● Kliješta za sječenje (sječice) ● Univerzalni mjerni instrument ● Izvor istosmjernog napona s mogućnošću regulacije u opsegu 5- 15V 49

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

● Rad na računalu ● Čitanje električnih shema ● Obrada uklanjanjem čestica (rezanje i bušenje pločica) ● Korištenje kemikalija ● Prepoznavanje elektroničkih komponenti ● Lemljenje ● Korištenje mjernim instrumentima

Elementi ocjenjivanja za ovu vježbu su sljedeći

RADIONIČKE VJEŽBE

Prilikom izvođenja vježbe potrebno je upotrijebiti sljedeće vještine i znanje

● Preciznost crteža (racionalna raspoređenost komponenti i korištenja prostora pločice) ● Brzina izrade crteža ● Preciznost prilikom mehaničke obrade pločice (mjere i obrađenost rubova te točnost bušenja) ● Kvaliteta lemljenja ● Funkcionalnost sklopa ● Estetski izgled sklopa

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba:

● Provjeriti ispravnost tiskane pločice ● Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente (vrijednosti otpornika i kondenzatora) ● Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu montažu i okrenutost izvoda (polaritet LED dioda, okrenutost IC-a, diode 1N4007 i polaritet elektrolitskog kondenzatora i napajanja) ● Provjeriti zalemljenost (loši spojevi ili kratki spojevi između izvoda IC-a) ● Izmjeriti napon napajanja (sklop radi s naponom od 5 do 15V)

Ako nakon eventualnih ispravaka sklop proradi, vježba se smatra uspješnom i ocjenjuje prema navedenim elementima

Ako sklop i nakon toga ne radi, vježba se smatra neuspješnom

Mjere zaštite na radu korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim kemikalijama.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 4. PWM regulator 12V, 5A Vremenik: - projektiranje na računalu -1 sat

Cilj: samostalno, primjenom teorijskih i praktičnih znanja, izraditi sklop

RADIONIČKE VJEŽBE

- izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 0,5 sati - uključenje sklopa i provjera ispravnosti 0,3 sata - ocjenjivanje 0,2 sata

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Opis sklopa i tijek vježbe

Slika1. Električna shema sklopa

PWM – Pulse Width Modulation (pulsno - širinska modulacija) PWM regulacija je često korišteni način regulacije vrtnje istosmjernih motora. Promjenom dužine impulsa i pauze moguće je vršiti regulaciju brzine gotovo u cijelom opsegu od 0 do 100%. Na slici 2. prikazan je izgled signala PWM regulatora u tri različita odnosa regulacije (duty cycle). U prvom slučaju uključenost je 10% i brzina motora je razmjerna tome dok povećanjem dužine trajanja impulsa i smanjenjem trajanja pauze povećava se brzina kao na slučajevima s 40 odnosno 90% trajanja impulsa. Korišteni oblik impulsa je kvadratni i za regulaciju brzine DC motora obično se koristi frekvencija od 300 do 5000 Hz (zbog vibracija u regulatoru i motoru moguće je čuti cviljenje ili škripanje jer modulator radi u slušnom opsegu 20Hz – 20kHz). Inače se PWM modulacija osim za regulaciju koristi i u digitalno-analognoj pretvorbi signala (D/A i A/D pretvorba).

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Slika 2. Prikaz oblika signala kod PWM modulatora

Na shemi (slika1.) prikazan je sklop koji za modulaciju koristi integrirani krug LM 555. Na izlazu se koristi niskonaponski FET tranzistor koji može podnijeti struje do 20A. Promjena modulacije (regulacija) se vrši pomoću potenciometra. Sklop radi na frekvenciji oko 1kHz i moguća je regulacija u opsegu od 5 - 95%. Sklop se može koristiti za regulaciju manjih DC motora (brisača automobila, ventilatora, aku bušilica ili žarulja). Za veća trošila potrebno je tranzistor postaviti na hladnjak pa prilikom projektiranja tiskane pločice treba ga postaviti uz rub pločice ili previdjeti spajanje žicama ukoliko se tranzistor postavlja na odvojeni hladnjak. Moguće je pločicu izraditi i sa SMD komponentama. Potenciometar također treba biti uz rub pločice da bi se sklop mogao postaviti u kućište (moguće je spojiti potenciometar žicama i onda ga nije potrebno postaviti uz kraj). Za veće napone napajanja potrebno je ograničiti napajanje IC-a jer ne smije biti veće od 18V. Za modulaciju je moguće koristiti i druge IC-e npr. digitalne sklopove (slika 3.) pa i operacijska pojačala.

Slika 3. Shema PWM regulatora s logičkim sklopovima.

Tijek rada -

Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice fotopostupkom. Prvo se određuju dimenzije pločice ( u ovom slučaju 50x40 mm) Pronalaze se komponente u „component manageru“ i raspoređuju na pločici Crtaju se vodovi debljine 1.02mm. Vodovi koji povezuju motor i napajanje trebaju biti debljine 2.03mm (na shemi su nacrtani podebljano). Ukoliko se koriste SMD komponente osnovna debljina vodova je 0.74mm (dok su podebljani vodovi 2.03mm).

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD -

RADNA MAPA

Ispisuje se uzorak na paus papir (moguća je prethodna vizualna provjera ispisom na obični papir). Slijedi izrada tiskane pločice (kao u prijašnjim vježbama). Ispravnost sklopa se provjerava pomoću motora ili žarulje. Okretanjem potenciometra mijenja se broj okretaja motora ili svjetlina žarulje. Pomoću osciloskopa moguće je vidjeti rad sklopa tj. promjenu dužine impulsa odnosno pauze.

Potreban alat i potrošni materijal:

● Računalo s instaliranim programom za crtanje tiskanih pločica ● Laserski pisač + papir i paus papir ● Uređaj za osvjetljavanje pločica ● Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije ● Pila za metal ili škare za lim ● Bušilica s svrdlom 0,8 – 1mm ● Lemilo 40W + lemno sredstvo ● Kliješta za sječenje (sječice) ● Univerzalni mjerni instrument ● Izvor istosmjernog napona 12V, 2A

Prilikom izvođenja vježbe potrebno je upotrijebiti sljedeće vještine i znanje: -

Rad na računalu Čitanje električnih shema Obrada uklanjanjem čestica (rezanje i bušenje pločica) Korištenje kemikalija Prepoznavanje elektroničkih komponenti i očitavanje njihovih vrijednosti Lemljenje Korištenje mjernim instrumentima (multimetar i osciloskop)

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

U zaključku je potrebno: -

Nacrtati oscilograme koji su izmjereni kada je potenciometar postavljen na trećinu odnosno na dvije trećine kruga. Mjerenje se vrši na izlazu integriranog kruga TP1 odnosno upravljačkoj elektroda FETa (G- gate) te na izvodima za spajanje motoraTP2. Također treba odrediti frekvenciju na kojoj radi sklop.

Elementi vrjednovanja za ovu vježbu su sljedeći: -

Preciznost crteža (racionalna raspoređenost komponenti i korištenja prostora pločice) Brzina izrade crteža Preciznost prilikom mehaničke obrade pločice (mjere i obrađenost rubova točnost bušenja) Kvaliteta lemljenja Funkcionalnost sklopa Estetski izgled sklopa Zaključak

Slika 4. Izgled završenog sklopa (prema shemi na slici 1.)

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba: Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba:

● Provjeriti ispravnost tiskane pločice ● Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente (vrijednosti otpornika i kondenzatora) ● Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu montažu i okrenutost izvoda (polaritet dioda, okrenutost IC-a, tranzistora i polaritet napajanja) ● Provjeriti zalemljenost (loši spojevi ili kratki spojevi između izvoda IC-a) ● Izmjeriti napon napajanja (sklop radi s naponom od 12V)

Ako nakon eventualnih ispravaka sklop proradi, vježba se smatra uspješnom i ocjenjuje prema navedenim elementima

Ako sklop i nakon toga ne radi, vježba se smatra neuspješnom

Mjere zaštite na radu korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim kemikalijama.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Zaključak: TP 1 Freq = ________Hz Napon Ug = _______ Vpp

CH1:

V/div Time/div :

TP2 Motor opterećen (Imot ≥2A) Freq = ________Hz Napon

Ug = ______ Vpp Struja motora

Imot = _____ A

CH1:

V/div Time/div

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 5. Mrežni ispravljač 3 - 25V, 3A Vremenik: Cilj: potrebno je samostalno (ili u paru), koristeći prethodno usvojena znanja, izraditi upotrebljiv stabilizirani ispravljač s regulacijom napona 3- 25V koji može na izlazu dati struju 3A i ima zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja

RADIONIČKE VJEŽBE

- projektiranje na računalu -1 sat - izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 0,5 sati - uključenje sklopa i provjera ispravnosti i pisanje zaključka 1 sat - izrada kućišta i ugradnja sklopa ispravljača - 4 sata - završna provjera pod punim opterećenjem i ocjenjivanje 2sata

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

Komponente R1= 560Ω 1/4W R2= 1,2kΩ 1/4W R3= 3,9KΩ 1/4W R4= 15kΩ 1/4W R5= 0,15Ω 5W C1= 100nF C2= 2200µF 35V C3= 100pF C4= 100µF 35V

RADNA MAPA

D1-D4= D4= 1N5407 ili Greatz B40C5000 Pot= 10kΩ Tr1= BD135 Tr2= 2N3055 ili BD245 IC= LM723 Osigurač 3A Mrežni transformator 220V220V 20V60VA Kućište – metalno

Slika 1. Električna shema ispravljača ispravljač i potrebne komponente

Opis sklopa Sklop predstavlja vlja stabilizirani ispravljač s mogućnošću regulacije napona. Kao osnova se koristi integrirani krug LM723 koji je specijaliziran upravo za tu svrhu. Radi se o serijskom naponskom regulatoru. Moguće je vršiti i strujnu regulaciju tj. ograničavanje izlazne struje na određenu ređenu vrijednost. U slučaju sklopa koji je prikazan na prvoj slici imamo fiksno ograničenje izlazne struje. struje Moguće je izvesti i promjenjivu strujnu strujn regulaciju no tada je shema nešto drugačija.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Slika2. Ekvivalentni prikaz za LM 723 (brojevi pinova su za izvedbu u okruglom metalnom kućištu).

Slika 3. Raspored izvoda u DIL i okruglom kućištu

Za izvedbu vježbe odnosno izradu cijelog uređaja potreban nam je i mrežni transformator snage 60VA odnosno neki drugi izvor napona. Osim mrežnog transformatora može se koristiti i ispravno napajanje od računala tako da koristimo izvode za +12V i -12V kao izvor 24V napona. Treba obratiti pažnju da računalno napajanje daje barem 2,5A negativnog napona (-12V). Negativni napon se u računalima obično koristio za serijsku komunikaciju RS232 što novija računala najčešće i nemaju. Potrebno je koristiti neko napajanje starijeg datuma jer su davala više struje na izlazu -12V. Sklop je potrebno ugraditi u kućište koje bi trebalo biti metalno i dovoljno čvrsto da podnese težinu transformatora. Pošto se radi s mrežnim naponom treba se pridržavati svega potrebnog radi zaštite od strujnog udara. Ukoliko se koristi već ispravljeni napon može se izostaviti greatzov spoj na ulazu sklopa kao i kondenzatori C1 i C2. Integrirani krug sadrži gotovo sve potrebno za rad sklopa tako da je broj vanjskih komponenti sveden na minimum. Unutar integriranog kruga se nalazi generator referentnog napona koji je temperaturno stabiliziran. Stabilizacija se vrši pomoću ZTK diode (ZTK – temperaturno kompenzirana zener dioda). Sve ovo utječe na to da ispravljač, izrađen na osnovi LM723, radi stabilno bez vanjskih utjecaja.

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Na izlazu sklopa se nalaze TR1 i TR2 spojeni u darlingtonovom spoju. Moguće je povezati više izlaznih tranzistora radi povećanja izlazne struje, ali je tada potrebno i smanjiti vrijednost otpornika R5 i povećati mu snagu. Mjerenjem pada napona na otporniku R5 vrši se strujno ograničenje. Izlazni tranzistor TR2 potrebno je postaviti na hladnjak (moguće je upotrijebiti hladnjak iz nekog rashodovanog računala). Sklop se ugrađuje u kućište koje može biti prijenosno ili se vrši ugradnja u radni stol. Ukoliko se prijenosno kućište poželjno bi bilo da je metalno da ne pravi smetnje uređajima oko sebe. Poželjno bi bilo staviti na prednju ploču i ugradbene instrumente koji će prikazivati vrijednost napona i struje. Gotovi uređaj može se koristiti kao izvor napajanja za razne elektroničke uređaje. Ukoliko je pravilno i kvalitetno napravljen može se koristiti dugi niz godina.

Tijek rada ●Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice fotopostupkom. ●Prvo se određuju dimenzije pločice ( u ovom slučaju 50x100 mm) ●Pronalaze se komponente u „component manageru“ i raspoređuju na pločici ●Crtaju se vodovi debljine 1.02mm. Vodovi koji povezuju izvor napajanja izlazni tranzistor i izlazne kleme trebaju biti debljine 2.03mm (na shemi su nacrtani podebljano). Tranzistor TR2 spaja se žicama (0,75mm²) ukoliko koristimo 2N3055 ili tranzistor postavljamo uz rub pločice ukoliko koristimo BD245. ●Ispisuje se uzorak na paus papir (moguća je prethodna vizualna provjera ispisom na obični papir). ●Slijedi izrada tiskane pločice (kao u prijašnjim vježbama). ●Ispravnost sklopa provjerava se pomoću mjernih istrumenata sa i bez opterećenja ●Okretanjem potenciometra mijenja se izlazni napon u predviđenim granicama ●Nakon toga slijedi ugradnja sklopa u kućište i ponovna provjera ispravnosti. ●Pomoću osciloskopa moguće je vidjeti oblik izlaznog napona u ovisnosti od opterećenja. ●Za zaključak je potrebno izmjeriti naponsko strujnu karakteristiku uređaja (mjerenja izvršiti u praznom hodu i pod punim opterećenjem te nacrtati oblik izlaznog napona pod punim opterećenjem i izračunati postotak brujanja napona)

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Slika 4. Blok shema uređaja

Potreban alat i potrošni materijal:

RADIONIČKE VJEŽBE

• Računalo s instaliranim programom za crtanje crt tiskanih pločica • Laserski pisač + papir i paus papir • Uređaj za osvjetljavanje pločica • Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije • Pila za metal ili škare za lim • Bušilica s svrdlom 0,8 – 1mm • Lemilo 40W + lemno sredstvo • Kliješta za sječenje (sječice) • Odvijači i kliješta • Univerzalni mjerni instrument • Izvor mrežnog napona

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Slika 3. Izgled tranzistora i oznake izvoda

Kod snažnih bipolarnih tranzistora prilikom rada dolazi do značajnog zagrijavanja pa ih je potrebno postaviti na hladnjak da ne bi došlo do njihovog uništenja. Kod tranzistora je obično kolektor postavljen direktno na kućište radi boljeg hlađenja pa je u električkom spoju s kućištem. Hladnjaci se najčešće izrađuju od metala (Al ili Cu) a rijetko od nekog izolirajućeg materijala (keramike) te je potrebno postaviti izolator između njih i tranzistora. Za izolaciju se koriste posebni materijali koji dobro provode toplinu, a ujedno su i dobri električni izolatori kao na primjer „tinjac“ (drugi naziv je „liskun“- mineral na bazi kvarca odnosno SiO₂) ili neke vrste guma. U novije vrijeme se izrađuju snažni tranzistori s izoliranim kućištem (kolektor je obložen plastikom), ali unatoč jednostavnijem postavljanju imaju nešto veću cijenu i malo slabije karakteristike u odnosu na klasične metalne tranzistore. Radi boljeg provođenja topline hladnjak i tranzistor se premazuju posebnom pastom za

A - vijak izoliran od tranzistora

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

B – vijak u spoju s tranzistorom – izoliran od hladnjaka

C – postavljanje tranzistora u TO 3 kućištu

Slika 4. Način postavljanja tranzistora na hladnjak

Ukoliko koristimo tranzistor s izoliranim kućištem nije ga potrebno posebno izolirati prema hladnjaku

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:

●Provjeriti ulazni napon (mrežni kabel, osigurač u primaru transformatora) ●Provjeriti mrežni transformator (izmjeriti sekundarni napon treba biti oko 20V AC) ●Provjeriti ispravnost tiskane pločice ●Provjeriti osigurač i izmjeriti napon na kondenzatoru C2 (treba biti oko 30V DC) ●Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente (vrijednosti otpornika i kondenzatora) ●Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu montažu i okrenutost izvoda (polaritet dioda, okrenutost IC-a, polaritet elektrolitskih kondenzatora) ●Provjeriti zalemljenost (loši spojevi ili kratki spojevi između izvoda IC-a) ●Provjeriti vrijednost otpora i ispravnost otpornika R5 ●Provjeriti ožičenje izlaznog tranzistora i izoliranost u odnosu na hladnjak i kućište uređaja (ukoliko ne stavljamo tranzistor s izoliranim kolektorom moramo postaviti izolator na hladnjak i vijke kojima učvršćujemo tranzistor kao na slici 4.)

Ako nakon eventualnih ispravaka sklop proradi, vježba se smatra uspješnom i ocjenjuje prema navedenim elementima

Ako sklop i nakon toga ne radi vježba se smatra neuspješnom

Elementi vrjednovanja za ovu vježbu su sljedeći:

RADIONIČKE VJEŽBE

●Preciznost crteža (racionalna raspoređenost komponenti i korištenja prostora pločice) ●Brzina izrade crteža ●Preciznost prilikom mehaničke obrade pločice (mjere i obrađenost rubova točnost bušenja) ●Kvaliteta lemljenja ●Funkcionalnost sklopa ●Estetski izgled sklopa ●Preciznost izrade kućišta ●Funkcionalnost i estetski izgled gotovog uređaja ●Zaključak 66

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Mjere zaštite na radu Mjer

RADIONIČKE VJEŽBE

Korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim kemikalijama. Rad s mrežnim naponom samo uz nadzor nastavnika.

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 6. SMD zujalica Vremenik: Cilj: potrebno je samostalno ,koristeći prethodno usvojena znanja, izraditi elektronički sklop

RADIONIČKE VJEŽBE

- projektiranje na računalu -1 sat - izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 0,5 sati - uključenje sklopa i provjera ispravnosti i pisanje zaključka

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Slika 1. Električna shema SMD zujalice i potrebne komponente

Opis sklopa Sklop predstavlja jednostavnu zujalicu SMD izvedbi. Zujalica je izvedena na osnovi integriranog kruga NE555 koji predstavlja jednostavan timer odnosno oscilator. Odabirom navedenih komponenti oscilator će raditi (zujati) u slušnom spektru (oko 1kHz). Napajanje se vrši istosmjernim naponom 5- 15V. Sve komponente su SMD veličine 1206, osim buzzera (zvučnika). Buzzer je moguće postaviti na pločicu ili povezati vodičima. Ukoliko se koristi print verzija (za lemljenje na pločicu), potrebno je provjeriti dimenzije izvoda. Najčešće je buzzer promjera 12mm i razmaka izvoda 7mm. Buzzer se nalazi sa suprotne strane pločice od SMD komponenti.

Tijek rada ●Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice fotopostupkom. ●Prvo se određuju dimenzije pločice ( u ovom slučaju 30x15 mm). ●Pronalaze se komponente u „component manageru“ i raspoređuju na pločici. ●Crtaju se vodovi debljine 0,64 mm. ●Ispisuje se uzorak na paus papir (moguća je prethodna vizualna provjera ispisom na obični papir). ●Slijedi izrada tiskane pločice. RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

●Pločica se izrađuje tehnikom lemljenja vrućim zrakom. ●Postavlja se pasta za SMD lemljenje na lemna mjesta. ●Postavljaju se komponente na pastu. ●Pločica se zagrijava ručnim lemilom sa vrućim zrakom ili pomoću pećnice. ●izrađeni sklop se provjerava spajanjem na napon.

Potreban alat i potrošni materijal:

• Računalo s instaliranim programom za crtanje tiskanih pločica • Laserski pisač + papir i paus papir • Uređaj za osvjetljavanje pločica • Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije • Lemilo 40W + lemno sredstvo • Kliješta za sječenje (sječice) • Univerzalni mjerni instrument • Izvor istosmjernog napona 9V

Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:

●Provjeriti crtež tiskane pločice ●Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente (vrijednosti otpornika i kondenzatora) ●Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu montažu i okrenutost izvoda (polaritet dioda, okrenutost IC-a, polaritet elektrolitskih kondenzatora) ●Provjeriti zalemljenost (loši spojevi ili kratki spojevi između izvoda IC-a)

Ako nakon eventualnih ispravaka sklop proradi, vježba se smatra uspješnom i ocjenjuje prema navedenim elementima

Ako sklop i nakon toga ne radi, vježba se smatra neuspješnom

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

Elementi vrjednovanja za ovu vježbu su sljedeći:

RADNA MAPA

●Preciznost crteža (racionalna raspoređenost komponenti i korištenja prostora pločice) ●Brzina izrade crteža ●Preciznost prilikom mehaničke obrade pločice (mjere i obrađenost rubova točnost bušenja) ●Kvaliteta lemljenja (ukoliko se vrši ručno lemljenje) ●Funkcionalnost sklopa ●Estetski izgled sklopa ●Zaključak

Mjere zaštite na radu Mjer

RADIONIČKE VJEŽBE

korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim kemikalijama. Obratiti pažnju na opasnost od opeklina prilikom rada sa SMD pećnicom odnosno lemilom sa vrućim zrakom.

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 7. SMD LED dimmer Vremenik: Cilj: potrebno je samostalno ,koristeći prethodno usvojena znanja, izraditi elektronički sklop

RADIONIČKE VJEŽBE

- projektiranje na računalu -1 sat - izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 0,5 sati - uključenje sklopa i provjera ispravnosti i pisanje zaključka

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Slika 1. Električna shema LED dimmera i potrebne komponente

Opis sklopa Sklop predstavlja LED dimmer u SMD izvedbi. Dimmer je sklop koji služi za postepeno stišavanje u ovome slučaju svjetla LED dioda. Kao osnova se koristi mikrokontroler PIC 12F629 u SMD izvedbi. Sve ostale komponente su, također, SMD veličine 1206. Ispravno izrađen sklop uključuje LED diode dodirom na senzorsko polje. Sljedećim dodirom diode se isključuju. Ukoliko držimo prst na senzorskom polju duže vrijeme svijetlo će se postepeno pojačavati odnosno stišavati, a kad uklonimo prst svijetlo će ostati na trenutnom nivou do sljedećeg dodira.

Tijek rada ●Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice fotopostupkom. ●Prvo se određuju dimenzije pločice ( u ovom slučaju 30x30 mm). RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

●Pronalaze se komponente u „component manageru“ i raspoređuju na pločici. ●Crtaju se vodovi debljine 0,64 mm. ●Ispisuje se uzorak na paus papir (moguća je prethodna vizualna provjera ispisom na obični papir). ●Slijedi izrada tiskane pločice ●Pločica se izrađuje tehnikom lemljenja vrućim zrakom ●Postavlja se pasta za SMD lemljenje na lemna mjesta ●Postavljaju se komponente na pastu ●Pločica se zagrijava ručnim lemilom sa vrućim zrakom ili pomoću pećnice ●Potrebno je isprogramirati mikrokontroler (koristi se gotovi program u HEX obliku) ●Za zaključak

Potreban alat i potrošni materijal:

Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:

●Provjeriti ispravnost tiskane pločice ●Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente (vrijednosti otpornika i kondenzatora) ●Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu montažu i okrenutost izvoda (polaritet dioda, okrenutost IC-a, polaritet elektrolitskih kondenzatora) ●Provjeriti zalemljenost (loši spojevi ili kratki spojevi između izvoda IC-a)

Ako nakon eventualnih ispravaka sklop proradi, vježba se smatra uspješnom i ocjenjuje prema navedenim elementima RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Ako sklop i nakon toga ne radi, vježba se smatra neuspješnom

Elementi vrjednovanja za ovu vježbu su sljedeći:

●Preciznost crteža (racionalna raspoređenost komponenti i korištenja prostora pločice) ●Brzina izrade crteža ●Preciznost prilikom mehaničke obrade pločice (mjere i obrađenost rubova točnost bušenja) ●Kvaliteta lemljenja ●Funkcionalnost sklopa ●Estetski izgled sklopa ●Zaključak

Mjere zaštite na radu Mjer

RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Vježba 8. IR dimmer Vremenik: Cilj: potrebno je samostalno, koristeći prethodno usvojena znanja, izraditi elektronički sklop

RADIONIČKE VJEŽBE

- projektiranje na računalu -1 sat - izrada pločice fotopostupkom - 1,5 sati - postavljanje i lemljenje komponenti 0,5 sati - uključenje sklopa i provjera ispravnosti i pisanje zaključka

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

TIC206

TSOP1138

TIC206

Slika 1. Električna shema IR dimmera i potrebne komponente

Opis sklopa Sklop predstavlja IR dimmer. Ovim se sklopom upravlja pomoću daljinskog upravljača. Moguće je ugasiti i upaliti svijetlo kao i pojačavati svjetlinu sijalica s žarnom niti. Kao upravljač možemo koristiti bilo koji daljinski upravljač koji za prijenos podataka koristi infracrvenu svijetlost (engl. IR = Infra Red). Sklop se jednostavno podesi na određene tipke daljinskog upravljača koje ne koristimo često. Za ulazak u programski mod koristi se taster koji držimo uključen 12 sec. Tj. dok ne počne Led blinkati tada se pritisnu redom tipke koje želimo koristiti. Kao osnova se koristi mikrokontroler PIC RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

12F629 . Potrebno je provjeriti raspored izvoda kod IR senzora (TSOP1138 ili SFH5110) jer različiti proizvođači imaju ponekad različiti raspored.

Tijek rada ●Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice fotopostupkom. ●Prvo se određuju dimenzije pločice ( u ovom slučaju 40x40 mm) ●Pronalaze se komponente u „component manageru“ i raspoređuju na pločici ●Crtaju se vodovi debljine 1,02 mm. ●Točke za priključenje vanjskih vodiča treba postaviti da se može priključiti žica od 1,5mm² ●Ispisuje se uzorak na paus papir (moguća je prethodna vizualna provjera ispisom na obični papir). ●Slijedi izrada tiskane pločice (kao u prijašnjim vježbama) ●Potrebno je isprogramirati mikrokontroler (koristi se gotovi program u HEX obliku koji se nalazi u prilogu) ●Za zaključak

Potreban alat i potrošni materijal:

• Računalo s instaliranim programom za crtanje tiskanih pločica • Laserski pisač + papir i paus papir • Programator za PIC mikrokontrolere • Uređaj za osvjetljavanje pločica • Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije • Lemilo 40W + lemno sredstvo • Kliješta za sječenje (sječice) • Univerzalni mjerni instrument • Izvor mrežnog napona

Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:

●Provjeriti ulazni napon ●Provjeriti povezanost pločice sa žarulje i njenu ispravnost ●Provjeriti ispravnost tiskane pločice ●Provjeriti da li su stavljene potrebne komponente (vrijednosti otpornika i kondenzatora) RADIONIČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

●Ukoliko su stavljene potrebne komponente treba provjeriti njihovu pravilnu montažu i okrenutost izvoda (polaritet dioda, okrenutost IC-a, polaritet elektrolitskih kondenzatora kao i okrenutost izvoda IR senzora) ●Provjeriti zalemljenost (loši spojevi ili kratki spojevi između izvoda IC-a) ●Provjeriti da li je mikrokontroler ispravno programiran

Ako nakon eventualnih ispravaka sklop proradi, vježba se smatra uspješnom i ocjenjuje prema navedenim elementima

Ako sklop i nakon toga ne radi, vježba se smatra neuspješnom

Elementi vrjednovanja za ovu vježbu su sljedeći:

●Preciznost crteža (racionalna raspoređenost komponenti i korištenja prostora pločice) ●Brzina izrade crteža ●Preciznost prilikom mehaničke obrade pločice (mjere i obrađenost rubova točnost bušenja) ●Kvaliteta lemljenja ●Funkcionalnost sklopa ●Estetski izgled sklopa ●Zaključak

Mjere zaštite na radu Mjer

RADIONIČKE VJEŽBE

Korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim kemikalijama. Rad s mrežnim naponom samo uz nadzor nastavnika.

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Hex file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ČKE VJEŽBE

TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD

RADNA MAPA

Korišteni izvori i literatura: Tugomir Šurina, Tranzistorska tehnika, Školska knjiga Zagreb Stanko Paunović, Elektronički sklopovi, Školska knjiga Zagreb, 2000 god. http://penoff.wordpress.com/2009/01/22/led-pwm-dimmer-with-pic12f629 http://iq-technologies.net http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/9021/NSC/LM723.html http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8898/NSC/LM3914.html http://www.elektor.com http://www.expresspcb.com

Lektorirala: Kristina Galić

RADIONIČKE VJEŽBE