Электроника – для начинающих

Радиоэлектроника      Постоянная ссылка | Все категории

С этими элементами вам уже приходилось сталкиваться в предыдущих публикациях раздела. Символом R обозначают резисторы. На электрических схемах их изображают прямоугольником с двумя выводами (постоянный резистор) или с тремя, средний из которых имеет стрелку (переменный резистор) либо отрезок прямой линии (подстроенный резистор). Резисторы применяют там, где нужно уменьшить электрический ток до заданного значения или разделить напряжение в нужном соотношении. Напомним, что сопротивление резисторов измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм) и мегомах (МОм).

Символом С обозначают конденсате-ры. В простейшем случае конденсатор состоит из двух металлических пластин, называемых обкладками, между которыми находится изоляционная прокладка — диэлектрик. Если одну из пластин конденсатора зарядить положительным электричеством, а другую отрицательным, разноименные заряды, притягиваясь друг к другу, будут удерживаться на обкладках. Поэтому конденсатор способен служить накопителем электрической энергии, а его основным параметром является емкость.

Электрическая емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф), микрофарадах (мкФ) и пикофарадах (пФ). 1 Ф=1000 000 мкФ, а 1 мкФ— в 1 000 000 пФ.

На электрических схемах конденсаторы графически изображаются двумя параллельными линиями. Сели конденсатор переменный, параллельные линии пересекает, под углом 45° стрелка, у подстроечного конденсатора — наклонная линия со штрихом на конце. В изображении оксидных (старое название электролитические) Конденсаторов рядом с одной из параллельных линий рисуют знак €+», указывающий положительную полярность вывода.

На принципиальных схемах величину емкости конденсатора в пикофарадах обозначают числом, характеризующим ее значение. Например, С1 100, С2 680, СЗ 3300, С4 10 000 обозначает, что данные конденсаторы имеют емкость 100, 680, 3300, 10 000 пикофарад. Но если речь идет о емкости в микрофарадах, то к числу, указывающему ее значение, добавляют буквы мк, например, С5 0,01 мк, С6 0,3 мк, С7 5 мк, С8 20 мк, С9 500 мк, то есть 0,01, 0,3, 5, 20, 500 микрофарад.

При параллельном соединении двух конденсаторов емкость складывается, поскольку такой конденсатор может удерживать значительно больше электронов, чем каждый в отдельности. При последовательном включении элементов как бы увеличивается толщина диэлектрика. В этом случае силы притяжения между обкладками уменьшаются, а следовательно, уменьшается емкость заряда, который может удерживаться на пластинах.

Поскольку между обкладками конденсатора находится изолятор, то для постоянного тока он представляет очень большое сопротивление. Иначе говоря, постоянный ток через конденсатор пройти не может.

И все же, что происходит, когда конденсатор подключают к источнику постоянного напряжения? Составим электрическую цепь, состоящую из батареи 3336Л, лампы накаливания на 2,5 или 3,5 В и конденсатора емкостью 100 мкФ. При замыкании цепи лампа вспыхивает на короткое время, а затем гаснет, несмотря на то, что цепь замкнута. Короткая вспышка показывает, что по цепи протекает зарядный ток.

Постоянные резисторы:

1 — общее обозначение, 2 — обозначение с указанием мощности рассеяния, 3 — с дополнительными выводами, 4 — нагревательный эле. мент (спираль, ТЭН).

Конденсаторы постоянной емкости:

1 — общее обозначение,

2 — оксидные (электролитические), полярные,

3 — оксидный, неподяр-ный, 4 —: с тремя выводами (двухсекционный), 5 — проходной. в —; опорный. Переменные резисторы:

1 — общее обозначение, 2 — с дополнительными отводами,. 3 — сдвоенные, 4 — с замыкающим контактом (совмещенным и разнесенным), 5 — подстроенный.

Конденсаторы переменной емкости:

1 — общее обозначение, 2 — многосекционный, напри-Мер трехсекционный, 3 — подстроечный.

Схема электричесной цепи для демонстрации зарядного тока.

График, поясняющий процессы, происходящие при зарядке конденсатора.

График процессов, протекающих во время разряда конденсатора.

Все дело в том, что конденсатор заряжается не мгновенно, а постепенно по так называемому экспоненциальному закону. Судите сами. В момент включения напряжение между обкладками конденсатора равно 0, значит, конденсатор в цепи образует короткое замыкание и по ней протекает наибольший ток. В следующий момент напряжение на конденсаторе начинает увеличиваться и по мере его заряда ток в цепи будет уменьшаться. Он протекает до тех пор, пока заряжается конденсатор. Это явление называется переходным процессом.

Из графиков видно, что переходной процесс продолжается довольно долго, но на практике его считают оконченным, когда напряжение на конденсаторе достигает 95% напряжения источника питания или когда зарядный ток составляет 5% тока в первый момент включения.

Что произойдет, если емкость конденсатора увеличить, скажем, до 500 мкФ? Скорость нарастания напряжения на нем заметно снизится, и лампа будет гореть дольше. Та же лампа едва успевает вспыхнуть, когда заряжают конденсатор в 10—30 мкФ. Тем самым становится очевидным, что время заряда конденсатора находится в прямой зависимости от его емкости С. А как же сопротивление цепи R? До сих пор речь шла о сравнительно небольшой его величине: сопротивлении нити накала лампы и внутреннем сопротивлении батареи. Оказывается, если один и тот же конденсатор заряжать через большее сопротивление, процесс будет длиться дольше и наоборот.

Аналогичные процессы протекают при разрядке предварительно заряженного конденсатора через сопротивление, то есть разрядка происходит не мгновенно, а тоже по экспоненциальному закону.

Следовательно, чем больше емкость С конденсатора при данном сопротивлении R, тем медленнее он заряжается; чем больше сопротивление R резистора (при данной емкости С), тем больше времени требуется на заряд конденсатора. При умножении емкости конденсатора на сопротивление резистора получают значение, которое имеет размерность времени и выражено в секундах (при условии, что С выражено в фарадах, a R — в омах). Речь идет о классической величине, используемой для расчетов схем на конденсаторах и резисторах — постоянной времени, то есть т(с)= Р(Ом)хС(Ф).

Принципиальная схема электронного секундомера

По прошествии времени, равного постоянной времени RC, конденсатор зарядится или разрядится на 63% относительно установленного значения. По истечении удвоенной постоянной времени он зарядится или разрядится на 86%, и, наконец, по прошествии утроенной постоянной времени его заряд (или разряд) достигнет 95%, а это как раз и есть тот уровень, при котором переходный процесс считают оконченным. Иначе говоря, продолжительность переходного процесса можно вычислить по формуле г = 3RC.

Таким образом, на характеристиках каждой конкретной RC цепи сказываются не индивидуальные значения R и С, а их произведение, выраженное в секундах. Поскольку у каждой RC цепи этот параметр постоянный, он используется для автоматического отсчета определенного, наперед заданного промежутка времени.

Элементом, реагирующим на окончание заданного интервала времени, служит транзистор, тиристор или электронная лампа. Исполнительным элементом может быть индикатор, например, стрелочный прибор для визуального определения окончания отсчета временного интервала, или электромагнитное реле, которое срабатывает при резком изменении тока, протекающего через усилительный элемент, и своей контактной системой включает или выключает исполнительный механизм по истечении заданного интервала времени.

Предлагаем теперь вниманию читателей две схемы электронных устройств отсчета времени для самостоятельного изготовления.

Принципиальная схема реле времени.

Познакомьтесь сначала со схемой электронного секундомера, рассчитанного на три предела измерений: 2 с, 20 с и 200 с. Их задают переменными резисторами Rl—R3, подключаемыми с помощью тумблеров SA1—SA3 параллельно конденсатору С1. Тем самым изменяют постоянную времени RC цепи, связанную с базой транзистора VT1. Начало отсчета задают вручную с помощью кнопки SB1. В это время конденсатор заряжается от источника питания 4,5—9 В — одной или двух последовательно соединенных батарей 3336Л, а затем, после отпускания кнопки, разряжается через один из резисторов Rl—R3. Результат отсчета фиксирует стрелочный прибор РА1 на 100 мкА. На его шкале делают отметки времени в интервалах отсчета секундомера. Их подбирают с помощью переменных резисторов Rl —R3; «перемен-ник» R5 служит для установки стрелки РА1 на 0.

Электронное реле времени (см. принципиальную схему) может служить таймером для моделей или найти применение в лаборатории фотолюбителя. Вот как оно работает.

До нажатия кнопки SB1 транзистор VT2 включен, VT3 находится в насыщенном состоянии, VT1 заперт. Если замкнуть кнопку, транзистор VT3 запрется, a VT1 мгновенно откроется, и напряжение на его коллекторе уменьшится. В то же время изменится напряжение и на затворе транзистора VT2. Транзисторы VT2 и VT3 будут заперты, a VT1, находясь в открытом состоянии, включает релейный каскад (VT4, К1). Когда конденсатор С1 разрядится через резистор R5 до напряжения отпирания полевого транзистора VT2, ток через резистор R7 откроет транзистор VT3. Это, в свою очередь, вызовет запирание транзистора VT1 и выключение релейного каскада.

Переключая конденсаторы С1 и резисторы R5, можно регулировать время выдержки в пределах от 1 с до 30 мин.

Печатные платы предлагаемых электронных устройств читатели могут разработать самостоятельно, пользуясь рекомендациями, изложенными в статье В. Князькина «Конструируем печатную плату» («М-К» № 9 за 1986 г.).

А. ВАЛЕНТИНОВ

Моделист-конструктор

OCR Pirat

Радиоэлектроника      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника