ОСНОВНИ ПОЈМОВИ И ЈЕДИНИЦЕ У ЕЛЕКТРОТЕХНИЦИ Постоји пет основних величина и одговарајућих електричних јединица: Волт (ознака − V) је јединица електричног напона, тачније, то је разлика у потенцијалу (напону) између позитивног и негативног краја електричног извора (батерије, генератора…). Ампер (ознака − А) је јединица за јачину струје. У већини електричних кола, aмпер је превелика јединица и најчешће се користи хиљадити део aмпера, милиампер (mА). Што је јачина струје већа, то ће струја брже тећи у датом електричном колу. Ом (ознака − Ω) је јединица за отпорност, јер сви материјали пружају отпор протоку електрицитета. Материјали који имају веома велику отпорност зову се изолатори, а материјали који имају веома малу отпорност се зову проводници. Бакар се најчешће користи као материјал за израду проводника зато што има ниску отпорност. Ват (ознака − W) је јединица за снагу, која се добија као производ напона и струје, P = U I [W]. Ват је обично превелика јединица да би се користила у микроелектроници, па се зато користи њен хиљадити део миливат (mW). Фарад (ознака − F) је јединица за капацитивност. То је количина електрицитета која може бити чувана у кондезатору. Фарад је непрактична јединица, па се зато користи микрофарад (µF).
ОСНОВНИ СИМБОЛИ У ЕЛЕКТРОТЕХНИЦИ
ОМОВ ЗАКОН Омов закон гласи: Јачина електричне струје у проводнику сразмерна је електичном напону на његовим крајевима, а обрнуто сразмерна величини електричног отпора тог проводника:
За једноставно приказивање електроинсталационих елемената, електричних уређаја и инсталација користе се симболи и шеме који представљају општеприхваћен начин комуницирања у електротехници. I=U/R [A] Електричне шеме са одређеним симболима приказују како треба међусобно повезати Омов закон је веома важан принцип који саставне електричне елементе – треба научити зато што он дефинише везу прововодницима у једну целину. између напона (U), струје (I) и отпорности (R). Ова илустрација га најбоље објашњава.
KOРИШЋEЊE ОПРЕМЕ И MEРНОГ ПРИБОРА За реализацију једноставних електронских склопова из ове Збирке неопходно је користити одређене приборе као што су: испитна плоча, универзални мерни инструмент (или волтметар, амперметар и омметар), пинцета, клешта за скидање изолације (клешта за бланкирање), шпиц-клешта... Испитна плоча (Protoboard) служи за формирање електричних кола постављањем електричних и електронских елемената у предвиђене рупице-пинове. Осим електронских компоненти у те пинове се могу поставити и проводници одређеног пречника. Комплети пинова су повезани на одређен начин – кратким спојем (слика лево), па се на један комплет пинова може поставити више прикључних проводника односно електронских компоненти. Унутрашњост Protoboard плочице (гледано са доње стране) и метални елемент – комплет пинова (на наредној илустрацији вертикални ред обојен плавом бојом)
Изглед Protoboard плочице
Ова илустрација на најбољи начин описује принцип рад Protoboard плочице. Први и последњи ред пинова проводе по хоризонтали, а остали редови по вертикали.
Универзални мерни инструмент (унимер) се користи за електрична мерења. Унимер обезбеђује мерења већег броја параметара једносмерне (ознака „−“ ) и наизменичне струје (ознака „~”). Ови инструменти омогућују мерења електричног напона, јачине струје и електричног отпора у одређеном интервалу. Могу бити аналиогни и дигитални. Неки унимери имају и могућност провере транзистора. У овом уређају заправо су смештена три уређаја: • волтметар, • амперметар и Дигитални унимер (најједноставнији) • омметар Волтметар служи за мерење напона између две тачке у електричном колу. Најчешће се мери напон на крајевима неког потрошача, те кажемо да се инструмент прикључује паралелно са потрошачем. Амперметар служи за мерење јачине електричне струје у електричном колу. Најчешће се мери јачина струје која протиче кроз део неког електричног уређаја, па се инструмент прикључује редно са потрошачем. Амперметар се у струјно коло везује редно. Омметар служи за мерење величине електричног отпора. Омметар се увек повезује у електрично коло када кроз њега струја не тече. Уређај на којем вршимо мерење је искључен!
ЕЛЕКТРОНСКЕ КОМПОНЕНТЕ На почетку ове публикације упознао си се са основним симболима у електротехници. Да би успешно моделовао једноставне електронске склопове, осим симбола у електротехници, мораш познавати и симболе и изглед основних електронских компоненти. У таблици су дати основни симболи у електроници. Изглед компоненти, које се могу пронаћи на тржиту доста је различит. Следећа вежба ће ти помоћи да компоненте боље упознаш и да научиш да их разликујеш. ПАСИВНЕ ЕЛЕКТРОНСКЕ КОМПОНЕНТЕ су оне за које, при прикључивању на једносмерни или наизменични напон, важи Омов закон. У ове компоненте спадају: батерије, отпорници, кондензатори и индуктивитети (калемови, трансформатори и др.). АКТИВНЕ ЕЛЕКТРОНСКЕ КОМПОНЕНТЕ, за разлику од пасивних, имају појачивачка својства. У активне компоненте спадају полупроводнички елементи (диоде, биполарни и FET транзистори, разни типови интегрисаних кола, тиристори, фотоелементи итд.). Ако у домаћинству имаш неки неисправан електронски уређај (касетофон, ТВ пријемник, напајање кућишта рачунара...) расклопи га и уочи које се електронске компоненте налазе у њему. Најпре на интернету потражи фотографије компоненти, из таблице, које не знаш како изгледају. Овде је приказано неисправно напајање кућишта рачунара и његова унутрашњост. На поменутој слици, тј. на штампаној плочи, видљиве су следеће електронске компоненте: отпорници, диоде, транзистори, кондензатори, соленоиди, осигурач, интегрисано коло (чип), хладњаци, проводници... Уочи ове компоненте!
Унутрашњост напајања (штампана плоча)
Напајање PC-a
ФИГУРИЦЕ ОД ЕЛЕКТРОНСКИХ КОМПОНЕНТИ Пажљиво проучи слике у наставку. Од електронских компоненти из неисправних уређаја могу се направити интересантне фигурице. Компоненте са штампане плоче, одлеми уз помоћ лемилице или одсеци сечицама. Међусобно их повезуј увртањем, лепљењем и лемљењем. Ова вежба ће ти помоћи да лакше препознајеш и разликујеш електронске компоненте, као и да стекнеш рутину у раду са сечицама (приказане на корици), шпицклештима, клештима за бланкирање (приказана на следећој страници) и лемилицом. За ову вежбу користи искључиво уређај који се више не може поправити и који ти више није потребан. Приликом коришћења лемилице користи средства и мере заштите на раду!
Накит (привесци и минђуше)
Фигурице (људи и роботи)
Фигурице (животиње)
Фигурице (мотоцикли)
,
ДОЈАВЉИВАЧ ПРЕКИДА (АЛАРМ) Тешкоће спајања електронских компоненти лемљењем, приликом израде једноставних електронских склопова, постоје још и данас. Колико год да си опрезан приликом лемљења, понекад долази до нежељених контаката, оштећења електронских компоненти и/или кратких спојева. Онда најчешће долази до непотребне нервозе. То су неки од основних разлога због којих се често неоправдано одустаје од електронике и чари које она пружа. Како не би било све тако „црно“ електронске компоненте можеш спајати и без лемљења на PROTOBOARD плочици. О њој, и о томе како се користи било је речи на почетку ове пубикације. Уколико немаш protoboard плочицу електронске склопове можеш реализовати спајањем уз помоћ рајснадли. Ако се определиш за спајање електронских компоненти уз помоћ рајснадли, као подлогу за твој електронски склоп одабери мекану шперплочу (нпр. топола) да би рајснадле што лакше причврстио. На овај начин могу се саставити и компликованији електронски склопови. Сви склопови из ове Збирке могу се реализовати на овај начин. Изглед рајснадли Пажљиво проучи шему у наставку. Она је нацртана у програму CircuitMaker. Овај бесплатан софтвер служи за цртање шема у електроници. Са интернета преузми и у свој рачунар инсталирај овај софтвер. Са овим фантастичним програмом и његовим могућностима најлакше ћеш се упознати тако што ћеш у њему нацртати приказану шему. Шему сачувај у свом рачунару, а уколико поседујеш штампач, одштампај је. Након тога, практично реализуј приказан електронски склоп.
Изглед и симбол отпорника.
Изглед, поларитет и симбол LED диоде.
Дојављивач прекида (аларм) – шема
Изглед, распоред ножица „npn“ транзистора (нпр. BC 546) и његов симбол.
Овај, и остали склопови из ове Збирке, прикључују се на напон од 4,5 V.
Изглед батерије (4,5V или 1,5V+1,5V+1,5V=4,5V) и њен симбол.
,
Ако је ово твој први електронски склоп који самостално реализујеш, препоручујемо ти да компоненте међусобно повезујеш рајснадлама на подлози од тополове шперплоче. Подлогу електронског склопа за ову и наредне две вежбе изради на основу техничког цртежа који се налази на следећој страни. Када си израдио подлогу склопа, на ред долази наредна фаза. Електронске компоненте, пре повезивања, најпре припреми уз помоћ шпиц клешта тако да оне изгледају као на наредној слици. Ово уради крајње пажљиво како не би оштетио компоненте.
Припрема електронских компоненти за спајање (ако се склоп реализује уз помоћ рајснадли)
Приликом израде овог склопа, биће ти потребан и унимер (мултимер) да би одредио вредности отпорности отпорника. Поларитет LED диоде и распоред ножица транзистора BC 546 одредићеш на основу слике са петходне странице. Осим рајснадли, за повезивање електронских компоненти, користи изоловане проводнике одговарајућих дужина (пречника 0,5 mm). Са крајева ових проводника, уз помоћ клешта за бланкирање, скини изолацију, а шпиц клештима направи кукице као и на електронским компонентама.
Шпиц клешта
Клешта за скидање изолације са проводника (клешта за бланкирање)
Изоловани проводник са чијих крајева је скинута изолација (симбол проводника на шемама је права линија).
Приликом убадања рајснадли у подлогу склопа, немој користити чекић да се електронске компоненте не би оштетиле. Убадање рајснадли се врши притиском палцем или затворених шпиц клешта на главу рајснадле. На наредној слици приказан је електронски склоп „Дојављивач прекида“ који је израђен на претходно описан начин. Он се може реализовати и на protoboard-у. Размисли где се све може применити овај склоп?
Дојављивач прекида (аларм) – електронски склоп реализован спајањем уз помоћ рајснадли
,
СИГНАЛИЗАТОР НИВОА ВОДЕ Ако си успешно реализовао претходну вежбу, онда ти ова неће представљати проблем. Реч је о занимљивом склопу. Пажљиво проучи дату шему. Она је нацртана у програму CircuitMaker. Нацртај ову шему у поменутом софтверу. Шему сачувај у свом рачунару, а уколико поседујеш штампач, одштампај је. Након тога, практично реализуј приказан електронски склоп спајањем уз помоћ рајснадли или на protoboard плочици.
Изглед и симбол отпорника.
Изглед, поларитет и симбол LED диоде.
Сигнализатор нивоа воде – шема
Изглед, распоред ножица „npn“ транзистора (нпр. BC 546) и његов симбол.
Овај као и остали склопови у Збирци прикључују се на напон од 4,5 V. Уколико немаш батерије од 4,5 V као извор напајања може послужити и пуњач старог мобилног телефона, наравно ако он више није потребан! Са пуњача је потребно одсећи део на који се прикључује мобилни телефон. Након тога, када се са проводника скине заједничка изолација појавиће се два изолована проводника црвене и црне боје изолације. Проводник изолације црвене боје је (+) а црне (-). Изолација са ових проводника се скида у дужини од око 20mm, што омогућава да се проводници електронског склопа и пуњача лако повежу међусобним увртањем (приказано на следећој слици).
Сигнализатор нивоа воде (припрема за тестирање)
,
Ако одлучиш да овај склоп реализујеш уз помоћ рајснадли, подлогу изради од тополове шперплоче и гредица, на основу следећег техничког цртежа (цртан је у Google SketchUp-у).
Када си израдио/-ла подлогу склопа, на ред долази припрема компоненти и проводника за спајање, а затим и њихово повезивање на основу шеме са претходне стране. Поступак је исти као у претходној вежби. Приликом израде овог склопа, биће ти потребан и унимер да би одредио вредности отпорности отпорника. Поларитет LED диоде и распоред ножица транзистора BC 546 одредићеш на основу слике са петходне странице. На основу шеме са претходне стране, обележи на следећој слици компоненте које чине овај електронски склоп. Размисли на које се све начине и где може користити овај склоп?
Сигнализатор нивоа воде – електронски склоп реализован спајањем уз помоћ рајснадли
ИНДИКАТОР ПОЗИТИВНОГ (+) И НЕГАТИВНОГ (−) ПОЛА БАТЕРИЈЕ Пажљиво проучи дату шему. Она је нацртана у програму MS Visio. Овај софтвер је део Microsoft Office пакета, њиме је могуће и цртање шема у електроници. Са овим фантастичним програмом и његовим могућностима најлакше ћеш се упознати тако што ћеш у њему нацртати приказану шему. Шему сачувај је у свом рачунару, а уколико поседујеш штампач, одштампај је.
Изглед и симбол отпорника.
Индикатор (+) и (−) пола батерије – шема
Изглед, распоред ножица „npn“ транзистора (нпр. BC 546) и његов симбол.
Изглед, поларитет и симбол LED диоде.
Изглед, распоред ножица „pnp“ транзистора (нпр. BC 327) и његов симбол.
Након тога, практично реализуј приказан електронски склоп спајањем уз помоћ рајснадли или на protoboard плочици. Ако одлучиш да овај склоп реализујеш уз помоћ рајснадли, подлогу изради од тополове шперплоче и гредица, на основу следећег техничког цртежа. Поступак израде је идентичан
као у претходној вежби. Приликом израде овог склопа, биће ти потребан и унимер да би одредио вредности отпорности отпорника. Поларитет LED диоде и распоред ножица транзистора BC 546 и BC 327 одредићеш на основу слике са петходне странице. На основу шеме са претходне стране, на следећој слици обележи компоненте које чине овај електронски склоп.
Индикатор (+) и (−) пола батерије – електронски склоп реализован спајањем уз помоћ рајснадли
Уколико се определиш да спајаш компоненте на protoboard плочици, подсети се принципа њеног рада са стране 1. У овом случају компоненте не мораш припремати, као што је то случај када их спајаш уз помоћ рајснадли. После уградње свих елемената, прикључења напона и када засветле обе LED диоде, спој крај сонде на (+) пол батерије. Тада ће и даље светлети само LED 1 диода, док ће се LED 2 диода искључити. Затим прикључи сонду на (−) пол батерије. При том ће се LED 1 диода искључити, а укључиће се LED 2 диода. Према томе LED 1 диода показује индикацију (+) пола, а LED 2 диода (−) пола батерије.
Исти склоп реализован на protoboard плочици
Размисли на које се све начине и где може користити овај склоп?
СИГНАЛИЗАТОР НАИЛАСКА ВОЗА Пажљиво проучи дату шему. Она је цртана уз помоћ прибора за техничко цртање. Нацртај ову шему у програму CircuitMaker или MS Visio и сачувај је у свом рачунару. Уколико поседујеш штампач, одштампај је. Након тога, практично реализуј приказан електронски склоп спајањем уз помоћ рајснадли или на protoboard плочици. На слици испод шеме приказан је овај склоп реализован спајањем уз помоћ рајснадли. За израду подлоге коришћена је тополова шперплоча и гредица.
Изглед и симбол отпорника.
Изглед, поларитет и симбол електролитског кондензатора.
Изглед, поларитет и симбол LED диоде. Сигнализатор наиласка воза – шема
Изглед, распоред ножица „pnp“ транзистора (нпр. BC 327) и његов симбол.
Сигнализатор наиласка воза (димензије подлоге 150 х 200 mm).
Без обзира на то да ли се определиш да овај склоп реализујеш на један или други поменути начин, приликом његове израде, биће ти потребан унимер да би одредио вредности отпорности отпорника и алат који си користио за израду претходних вежби. Поларитет LED диоде, кондензатора и распоред ножица транзистора BC 327 одредићеш на основу слике са петходне странице. Уколико електронски склоп реализујеш спајањем уз помоћ рајснадли, можеш га израдити и на интересантнији начин. Следећи цртеж приказује подлогу за овај склоп која је заправо рам за фотографију. Отпадак у облику срца, можеш искористити за наредну вежбу. Размисли на које се све начине и где може користити овај склоп?
Сигнализатор наиласка воза (склоп на protoboard плочици)
Подлога са претходне стране на мало другачији начин
ЕЛЕКТРОНСКИ ТРЕПТАЧ Пажљиво проучи дату шему. Она је цртана уз помоћ прибора за техничко цртање. Нацртај ову шему у програму CircuitMaker или MS Visio и сачувај је у свом рачунару. Уколико поседујеш штампач, одштампај је. Након тога, практично реализуј приказан електронски склоп спајањем уз помоћ рајснадли или на protoboard плочици. На слици испод шеме приказан је овај склоп реализован спајањем уз помоћ рајснадли. За израду подлоге коришћена је тополова шперплоча и гредица.
Изглед и симбол отпорника.
Изглед, поларитет и симбол електролитског кондензатора.
Електронски трептач – шема
Изглед, поларитет и симбол LED диоде.
Изглед, распоред ножица „pnp“ транзистора (нпр. BC 327) и његов симбол.
На основу шеме, обележи на следећој слици компоненте које чине овај електронски склоп, на начин како је то урађено у претходној вежби.
Изглед сијалице и сијаличног грла
Изглед сијаличног грла за protoboard плочицу
Електронски трептач – електронски склоп реализован спајањем уз помоћ рајснадли
Без обзира на то да ли се определиш да овај склоп реализујеш на један или други поменути начин, приликом његове израде, биће ти потребан унимер да би одредио вредности отпорности отпорника и алат који си користио за израду претходних вежби. Поларитет LED диоде, кондензатора и распоред ножица транзистора BC 327 одредићеш на основу слике са петходне странице. Уколико компоненте спајаш уз помоћ рајснадли, ову вежбу можеш реализовати и на интересантнији начин.
Електронски трептач (склоп на protoboard плочици)
Искористи отпадак у облику срца, из претходне вежбе, за израду подлоге овог склопа. На овај начин добићеш украс којим можеш обрадовати драгу особу.
Као ослонац за украс могу да послуже чиоде са пластичном главом (њих утисни са полеђине)
Размисли на које се све начине и где може користити овај склоп?