Indrumator Lucrari Laborator-Electronica

(;[21.3gFJ,-3 /J,CLEMENT FE~TILA ROXANA BOTH

-..IELECTRONICA

INDRUMATORDE LUCRARI

V.T.PRESS

CUPRINS:

L 1. Diode semiconductoare 1

L2. Tranzistorul bipolar 8

L3. Redresarea monofazata 14

L4. Amplificator de curent altemativ de semnal mic cu ,

tranzistor 19

L5. Oscilatoare sinusoidale 23

L6. Stabilizator de tensiune 27

L7. Amplificatoare operationale 34

L8. Oscilatoare nesinusoidale 43

L9. Reglarea tensiunii de bord autovehicolelor 47

LIO. Circuit de aprindere electronica 54

Lt. Diode semiconductoare

1. Continutul lucrarii,

Prezentarea si trasarea caracteristicilor statice ale unor tipuri de diodesemiconductoare uzuale.

2. Aparatura necesara

Aparate de masura: 2 bucatiPlatforma de experimentare P2

3. Consideratii teoretice,

Diodele semiconductoare sunt dispozitive electronice bazate pe 0

jonctiune pn careia i se ataseaza doua contacte ohmice(figura 1). Infunctie de structura si de profilul de dopare cu impuritati a domeniilorsemiconductoare, rezulta 0 serie de proprietati specifice jonctiunii pn.Aceste proprietati stau la baza realizarii unei game foarte variate de diodesemiconductoare.

v

xb)

Fig. 1

Exista metode tehnologice prin care, intr-un singur monocristal (deGe sau Si) se realizeaza regiuni semiconductoare de tip p ~ide tip n. Daca

- 1 -

la suprafata de separatie, dintre 0 regiune de tip p si 0 regiune de tip n,variatia distributiei impuritatilor si schimbarea tipului de conductibilitate,se face pe 0 distanta 121O-6m, se obtine 0 jonctiune pn.

Polarizarea directa a jonctiunii pn este posibila, prin aplicarea uneitensiuni exterioare, cu polaritatea pozitiva la regiunea de tip p sipolaritatea negativa la domeniul n, fig. 2a. In acest caz, campul electric inregiunea de trecere scade, iar bariera de potential se reduce. Prinjonctiune apare un curent direct, datorat componentelor de purtatorimajoritari de sarcina electrica, avand acelasi sens cu sensul conventionaladoptat pentru (L). Daca tensiunea exterioara VA este aplicata cupolaritatea negativa pe domeniul p si cu polaritatea pozitiva pe domeniuln se spune ca jonctiunea pn este polarlzata invers (fig. 2b.). In acest cazbariera de potential creste la valoarea Vo +VA. Ca urmare, prin jonctiunecircula un curent de valoare neglijabila datorat componentelor depurtatori minoritari. .-

u u

u tI

J/~ --I ! 'Vo Vo-VA

Fig. 2a

[ II. •!

Fig. 2b

x /

Diodele semiconductoare reprezinta aplicatii directe ale structurii(pn) prezentate anterior.

Cele mai frecvente sunt diodele redresoare, folosite la conversiacurentului altemativ in curent continuu.

- 2 -

Principalii parametrii de catalog ai diodelor redresoare sunt :

Imed = 10 - curentul mediu redresat maxim, curent ce depinde de putereadisipata admisibila maxima, PDmax (Ptot) ~1 vinvmax = VRWM - tensiuneainversa de varf de lucru maxima.

Exemplu:FI07 - dioda redresoare cu Si cu 10 = 0.75 A si VRWM = lOOV ;

Fotodioda este 0 jonctiune pn astfel realizata incat sa faca posibilaincidenta razelor de lumina in domeniul zonei de difuzie. Caracteristicastatica a fotodiodei este prezentata in fig.3.

lId flux hUnU10S

i variabil

!I

v-; Vd<1>1

<1>2

<1>3

t linvFig. 3.

Dioda Zener este 0 dioda pe baza de siliciu, conceputa sa lucreze inzona de strapungere, reversibila, nedistructiva. Diodele Zener stabilizeazatensiuni de 3+400V, la puteri disipate cuprinse in domeniul 0.25+50 w.

In figura 4.a. este prezentat un circuit cu dioda Zener, rezistenta Ravand efect de limitare a curentului, iar in figura 4.b este prezentatacaracteristica statica a diodei Zener.

- 3 -

R t:NzRzd= L'llz

L'lVz Polarizare p~ inve rsa olcrizcre

V2/ VR I directdIZ 1VI DZ ~ Vz-~f------l----Q

I I ------Jr 1: I I Ri I I

I ------Jy lllzt I ZK II -------~I Jt Zrrnxo

z

Fig.4.a. Fig.4.b.

4. Desfasurarea lucrarii

Schema electrica a platformei P2 este data In figura 5.

oL

16

13

r8

~10 0----1 D~Z

o--J~

F-tO".,•

r"EFR136

4 L{)10----1 I1 O--J

~ r-ijrl PIt

EFDI06

Fig. 5

171415

----------------0 11~-------------o 12

-----g~--~~------~ ~

{T-34o

a) Se executa montajul din figura 6. Se modifica tensiunea surseide.:alimentare, In asa fel incat sa se obtina trepte pentru tensiunea masurata la -"<\'

bomele diodei UAK si a curentului IA prin dioda. Se completeaza Intabelul nr. 1.

- 4-

Fig. 6.

Sur s a + o---+-/m./

s t cbitiz ctcF 107 I1 -:- 3 OV cc - (,.}---- ----..-J

Tabel nr.l.I::~;:I-------r-II I I I I II JPe baza datelor din tabel se traseaza caracteristica statica

IA =f(UAK) a diodei redresoare FI07.b) Se executa montajul din figura 7.

,+~

~

~/ I-! i 6~ ~! iSur s c +( + mA - !

5 t Q. ~ i [\i Z Q t Q / r-: F R 1'''' I. t:. • v;) if7jOVCC -'/r-----------------~!

Fig. 7

Se completeaza tabelul nr. 2.

Tabelul nr. 2

Se traseaza caracteristica statica a diodei, redresoare EFR136.

- 5 -

c) Se executa schema de montaj din figura 8 corespunzatoarediodelor Zener D7Z1.

Sursastcbiliz ctc

30Vcc.

Fig. 8.

Se completeaza tabelul nr. 3 urmand sa se traseze caracteristicastatica.

Tabelul nr.3

I::~;:I I I I I I I I I I

- 6 -

d) Pentru ridicarea caracteristicilor fotodiodei, se realizeazamontajul din figura 9.

Sursastabilizata

110 v«

IFD 13

14

15FD lTFD

U-34 14L

14Sursa IL 16stabilizata + mA

0- 15 v«2

17

Fig. 9.

Se modifica tensiunea sursei 2 in gama 0-15 V si se noteazavalorile curentului prin fotodioda si tensiunea pe fotodioda completandtabelul nrA.

Tabelul NrAIL(mA)

IFD(mA)

UFD(V)

Se traseaza apoi earacteristiea fotodiodei avand drept parametrueurentul prin bee (IL).

- 7 -

L2. Tranzistorul bipolar

1. Continutul lucrarii,

Se prezinta principiul de functionare a tranzistorului, metode de testaresi se traseaza caracteristicile statice de iesire ale unui tranzistor npn si aleunuia pnp in conexiunea emitor comun.


sursa stabilizata de tensiune de 24 Vcc- multimetru MF 35- platforma de experimentare P3

3. Consideratil teoretice

Tranzistorul bipolar cu jonctiuni este un dispozitiv electronic activ,constituit din trei domenii semiconductoare, realizate pe acelasimonocristal, In succesiune pnp figura l.a sau npn figura l.b.

~l_n---,--_p---,

B B 0--

Fiq l.a fig. lob

- 8 -

In mod normal jonctiunea emitorului se polarizeaza direct, iarjonctiunea colectorului se polarizeaza invers. Ca urmare rezistentajonctiunii emitor este mica (I 0 - IOOO),iar rezistenta jonctiunii colectoreste mare (0.3 - IMO).

Pentru tranzistor sunt valabile relatiile:,

Ie = a IE

Ie = ~ IBa 0.45 + 0.998

~ 20+500

Tranzistorul este un dispozitiv neliniar, a carui comportare se poatestudia prin intermediul caracteristicilor statice. Dependenta intretensiunile continue ce polarizeaza jonctiunile tranzistorului si curentiicare circula prin el, reprezentata sub forma grafica definesc numestecaracteristicile statice. Caracteristicile tranzistorului trasate In cele patrucadrane, vor fi (indiferent de tipul de conexiune):

- Caracteristicile de iesire - exprima dependenta unei marimi dincircuitul de iesire de 0 alta marime de iesire, pentru 0 marime de intrareluata ca si parametru;

(*)Ic=f(Vce) pentru Ib = constant

- Caracteristicile de intrare - exprima dependenta unei marimi deintrare de 0 alta marime de intrare, pentru 0 marime de iesire Iuata ca siparametru;

(**)Ib=f(Vbe) pentru Vce=constant

- Caracteristicile de transfer - exprima dependenta unei marimi deiesire de 0 marime de intrare, pentru 0 marime de iesire luata caparametru.

(***)Ic=f(Ib) pentru Vce=constant

Fiecarui mod de conexiune a tranzistorului Ii corespund familii decaracteristici proprii.

-9-

In conexiunea EC, curentul de baza IB si tensiunea baza - emitor,VBE, sunt marimi de intrare, iar curentul de colector Ic si tensiuneacolector-emitor VCE sunt marimi de iesire. Caracteristicile staticecorespunzatoare acestei conexiuni sunt prezentate in figura 2.

Ie ti 18 =ct.

••

Fig. 2

- 10 -

4. Desfasurarea lucraril

Schema de montaj a platformei P3 este prezentata In figura 3, a si b.

I'llI

• It-I'~

I ~

~~ TAC180K

r2 Imp

"

'"I

It

l~T

BC10!

llPIl

~I

11

129

101'8

3

412

1'7

Fig 3.a

1'10

Fig.3.b

- 11 -

1613

/

14

15

7'5

6

8

Ridicarea caracteristicilor statice de iesire ale tranzistorului npn, tipBCI07In conexiunea emitor comun.

Se executa montajul din figura 4:

2~~----------------------~

, II 'I

+

t----o3

§i

no

Sursas tobilizo tei

Vcc

5

8

Fig. 4

Cursorul potentiometrelor R7 si RIO se fixeaza pe pozitia derrurum.

Se regleaza tensiunea de alimentare la 24 Vec.Cu ajutorul potentiometrului R7 se stabileste valoarea eurentului

IB la 10 /lA, valoare ee trebuie mentinuta constanta.Se roteste eursorul potentiometrului Rl 0 si se eitese perechile de

valori (Ic, UCE)' corespunzatoare diferitelor pozitii ale eursorului.Valorile obtinute se tree In tabelul 1:,

Tabel 1 Ic=f(V ee)Ib=10 /lA

Uce[V]

Ic[mA]

Se treee potentiometrul RIO pe valoarea minima si se regleaza euajutorul potentiometrului R7 curentul 18 la valoarea 20 /lA. Mentinandaceasta noua valoare a eurentului de baza constanta, se determina noilepereehi de valori (Ic, UCE)' corespunzatoare.

Se repeta aceleasi operatii pentru 18 =30 /lA si IB =40 /lA:\ _:Se traseaza familia caracteristieilor de iesire Ic=f(UcE), pentru -~"':;

18 =eonstant.

- 12 -

Tabel2 Ic=f(Vce)Ib=20 IlA

Uce[V]

Ic[mA]

Tabel 3 Ic=f(V ce)Ib=30 IlA

Uce[V]

Ic[mA]

Tabel 4 Ic=f(V ce)Ib=40 IlA

.~

Uce[V]

Ic[mA]

Se executa apoi montajul din figura 5 referitor la un tranzistor pnp,cu germaniu (tip AC 180) .

10

•.11

12 •.2

15 15

Fig. 5

Se repeta aceleasi masuratori, similar capitolului anterior

- 13 -

L3. Redresarea monofazata

1. Continutul lucraril,

Se studiaza schemele de redresare monofazata, monoalternanta ~ibialternanta si se apreciaza performantele acestora prin masuratori aletensiunii redresate, efectuate cu voltmetrul si vizualizari pe osciloscop. Sestudiaza efectul introdus prin filtrare, utilizand un filtru capacitiv.


- multimetru MF -35- osciloscop- platforma de experimentare P4


Redresarea consta In conversia energiei electrice de curentaltemativ in energie electrica de curent continuu. >

Deoarece alimentarea consumatorilor se face cu tensiuni ale carervalori acopera 0 gama larga, conectarea redresorului la reteaua dealimentare de c.a. se face prin intermediul unui transformator (Tr).

Dispozitivele semiconductoare, utilizate frecvent ca elementeredresoare, sunt diodele redresoare. Dupa redresare rezulta 0 tensiunepulsatorie.

Filtrul de netezire reduce pulsatiile tensiunii redresate, astfel incattensiunea furnizata consumatorului sa aiba 0 forma de variatie in timpapropiata de cea continua.

Redresoarele monofazate se pot clasifica in: redresoare monofazatemonoalternanta, cand transmit 0 singura semialtemanta a tensiunii dealimentare si redresoare dubla alternanta, cand transmit ambelesemialternante.

Fig.1

- 14-

In figura 1 este prezentata schema redresorului monoalternanta, cusarcina rezistiva RL .

Pentru semialtemanta pozitiva caderea de tensiune pe dioda idealaeste nula, iar tensiunea de pe rezistenta de sarcina urmareste tensiunea dinsecundar. Pentru semialternanta negativa dioda este blocata, iar tensiuneape rezistenta de sarcina are valoarea zero.

Valoarea medie a tensiunii pe sarcina se determina cu relatiile:

Redresoarele monofazate dubla alternanta, se utilizeaza sub formaa doua circuite fundamentale : montajul cu transformator cu prizamediana In secundar si montajul in punte.

Schema redresorului cu transformator cu priza mediana In secundareste prezentata In figura 2.a. In figura 2.b. sunt prezentate formele deunda corespunzatoare.

0,

Fig 2.a

...c.Jt

Fig 2.b

Intr-o perioada apar doua pulsatii ale tensiunii redresate: rezulta cavaloarea medie a tensiunii redresate este:

Vmed = 2 VLmax = 2V2max = 2J2V2 ~ O.9V21t rt 1t

Redresarea ambelor semialternante ale tensiunii de intrare poate fi:~realizata si rara priza mediana In cazul schemei redresorului dubla .-alternanta In punte. Circuitul este prezentat In figura 3.

- 15 -

In semialtemanta pozitiva conduc diodele Di si D2 iar insemialtemanta negativa diodele D3 si D4. In ambele cazuri rezistenta desarcina este parcursa de curent in acelasi sens.

., : I" • t

'iA2

1 04- __ RL

~~l+) (-)

Fig 3

De remarcat este faptul ca pentru a obtine aceeasi valoare atensiunii medii redresate (Vmed), varianta cu priza mediana necesita maimult cupru in infasurarea secundara.

In majoritatea aplicatiilor este inutilizabila forma pulsatorie atensiunii rezultate prin redresare simpla intrucat se cere 0 forma dit maiapropiata de cea a componentei continue. Ca urmare, intre redresor sisarcina se introduc filtre care reduc pulsatiile (ondulatiile ) tensiuniiredresate. Cel mai simplu filtru este format din condensatorul C, conectatin paralel cu rezistenta de sarcina, conform figurii 4.a.

Condensatorul incepe sa se incarce, prin dioda, cand valoareatensiunii este aproape de VLmax si se descarca pe rezistenta de sarcina inintervalul in care dioda este blocata. Asa cum rezulta din formele de undadin figura 4.b si 4.c, dioda conduce numai 0 mica fractiune dintr-operioada, dar curentii sunt mari. Dioda incepe sa conduca (timpii to si t2)cand tensiunea alternativa crescatoare din secundar egaleaza tensiuneadescrescatoareexponentiala de la bomele grupului RC si trece in blocarela momentele t1 si t3.

Tensiunea de la bomele condensatorului nu scade practic pana lazero.

Aplatizarea (netezirea) pulsatiilor este cu atat mai buna, cu cat la 0

anumita valoare a rezistentei decondensatorului de filtraj este mai mare.

sarcina, ' valoarea > .capacitatii,; ....

- 16 -

VLrrox

~u a

a CJt

t\ I

\ /' u2b

iIAv" {\

IA,/

~Il

/10 C t, - t30 t2• - -i I I t 2 t 1- T I--l ~I~----1.llt=tl-to

CJtc

Fig. 4.

4. Desfasurarea lucrarli

Se identifica elementele din platforma de montaj (figura 5).Se conecteaza primarul transformatorului la retea si se vizualizeaza

din secundarul transformatorului conectand osciloscopul intre bornele 14si 19; se determina valoarea maxima a tensiunii din secundar. Cunoscandrelatia dintre valoarea maxima si valoarea efectiva, se calculeaza valoareaefectiva a tensiunii din secundar.

Pentru a realiza oricare din variantele de redresare monofazata, sestabilesc elementele platformei (figura 5) selectate pentru 0 anumitaschema de redresare si apoi se intocmeste 0 lista de conexiuni in tabelulnr. 1 intre bornele platformei, conexiuni realizate cu cordoane.

- 17 -

Tabelul nr. 1Scheme de redresare Conexiuni1.Redresare monoalternanta

2.Redresare bialternanta cu priza mediana

3.Redresare bialternanta cu punte

19 15 It 2 6 5 11 16

Fig. 5

Se executa montajul corespunzator schemei de redresaremonoalternanta din figura 1. Se conecteaza platforma la retea si sevizualizeaza pe osciloscop forma de unda a tensiunii redresate. Cumultimetru MF-35 pe pozitia c.c se mascara valoarea medie a tensiuniiredresate.

Utilizand un condensator pentru filtrare, se leaga corespunzatorboma 13 sau 12 si se repeta operatiile de vizualizare si masura.

Se copiaza In fiecare caz formele de unda obtinute pe ecranulosciloscopului.

Se executa montajul corespunzator schemei debialternanta cu transformator cu priza mediana, figura 2.operatiile efectuate la punctul anterior.

Se executa apoi montajul corespunzator schemei de redresarebialternanta In punte , figura 3. Se procedeaza la fel ca la punctulprecedent.

redresareSe repeta

- 18 -

L4. Amplificator de curent alternativde semnal mic cu tranzistor

1. Continutul lucrarll,

Se studiaza functionarea amplificatoarelor de semnal mic, de bandalargacu tranzistor, factorul de amplificare in tensiune si distorsiunile deamplitudine.


- platforma de experimentare P7;- generator de semnal sinusoidal;- sursa de tensiune stabilizata 24 Vee;- osciloscop.

3. Consideratii teoretice

3.1 Prin polarizarea tranzistorului se asigura un set de valori de curentcontinuu Is, L, Ueeabsolut necesare pentru functionarea tranzistorului caamplificator de curent altemativ.

Fig. I

Un circuit de polarizare este prezentat in figura I pentru care: :~"" ..•.

- 19 -

Schema unui amplificator cu tranzistor bipolar, de tip npn, Inconexiune emitor comun, este prezentata In figura 2.

Factorul de amplificare in tensiune are modulul:

Curentii prin tranzistor si tensiunile dintre terminalele acestuiavariaza in jurul unui punct static de functionare; deci peste regimul decurent continuu (de polarizare) se suprapune un regim variabil (dinamic).Daca amplitudinile componentelor variabile de semnal sunt mici incomparatie cu componentele statice corespunzatoare, atunci tranzistorullucreaza in regim de semnal mic.

Fig. 2 Fig. 3

Diagramele tensiunilor si curentilor sunt prezentate In figura 3.:~ "-

- 20-


Schema platformei de experimentare este prezentata in figura 4.

2--~If-l1(J(lF I

III .,III

L..- -.J

1

r-II r,I /U/tfl

III

6 3--

A,

8 Q).-oU--'1

k3IOo"f

82/i0f'8

51tlrfl

5 ~--__~~------------4---~~~

Fig. 4

4.1 Se alimenteaza cu tensiune continua, regland sursa (E) la 24 V;se

folosesc terminalele + 1 (pentru +E) si -5 (pentru -E);

4.2 Conectand (in lipsa semnalului altemativ de intrare) unosciloscop la boma C se analizeaza efectul modificarii curentului de baza,Is, odata cu modificarea pozitiei cursorului potentiometrului R6

4.3 Se stabileste frecventa tensiunii fumizate de generator, iaramplitudinea, la 0,05 V, aplicand semnalul sinusoidal la intrareaamplificatorului, boma 6.

Se analizeaza efectul rnodificarii curentului de baza, Is, odata cumodificarea pozitiei cursorului potentiometrului R6.

4.4 Conectand osciloscopulla boma 2, se vizualizeaza tensiunea deiesire (Vo) pentru diferite pozitii ale cursorului potentiometrului R6. Sedeseneaza formele de unda nedistorsionate pre cum ~i cele distorsionate,pentru pozitii necorespunzatoare ale cursorului potentiometrului R6.

- 21 -

4.5 Cu ajutorul osciloscopului se mascara amplitudinile semnalelorde intrare Ui(t) si de iesire Uo(t) , boma 2 si se calculeaza factorul deamplificare in tensiune:

A = Uo

u U.I

5. Intrebari:

Ce valoare se recomanda pentru tensiunea de polarizare Ucso?Explicatie,

Care este rolul rezistentei R2 si a condensatorului C2 din figura 4?

- 22 -

L5. Oscilatoare Sinusoidale

1. Contlnutul lucrarii,

Se prezinta principiul si modul de function are a unor oscilatoareelectronice sinusoidale.


- Platforma de experimentare P8, fig.4 ;- Sursa de tensiune continua stabilizata 0 - 30 Vcc.- Versatester;

Osciloscop;


Oscilatoarele sunt circuite electronice, care genereaza semnalevariabile de forma sinusoidala.

In principiu un oscilator sinusoidal este format dintr-unamplificator electronic prevazut cu 0 reactie negativa , fig. I. , in care:

A - reprezinta amplificarea in tensiune a caii directe~ - factorul de transfer al circuitului de reactie.

Yo

Fig. 1.

Circuitul din fig. I. devine un oscilator, daca sunt indepliniteconditiile Barkhausen:

A·~=l;<PA <PB = ±n,

reteaua de reactie fiind aceea care determina frecventa de oscilatie." "

- 23 -

Reteaua de reactie a oscilatoarelor RC este realizata cu rezistente, , ,si capacitati.

Oscilatoarele RC cu retea de reactie inversoare de faza (ex. fig. 2)poseda un numar impar de etaje de amplificare de banda larga, (caregenereaza un defazaj total de 180°), la care se asociaza un numar de 3 sau4 cuadripoli RC, ex. fig.2 , care, la frecventa de acord, introduc un noudefazaj tot de 180°.

Fig.2

Schema unei variante de oscilator RC cu retea defazoare fermatadin trei celule RC, formand un cuadripol trece-sus, este data In figura 3.

+ Vc.c.

Fig. 3.

Valoarea factorului de amplificare nummamorsareaoscilatiilor este :

A=l/P

necesar pentru

- 24-


Se executa montajul din figura 4. , tensiunea sursei de alimentarefiind reglata la 16 Vcc , se vizualizeaza ~i se deseneaza formele de undaobtinute la iesirea oscilatorului.

Se determina amplitudinea si frecventa oscilatiilor.Se modifica factorul de amplificare in tensiune al amplificatorului

rotind cursorul potentiometrului r1 intr-un sens si apoi in sens contrar,pana la disparitia oscilatiilor, respectiv pana la aparitia unor semnaledistorsionate la iesirea oscilatorului. Se mascara in fiecare caz factorul deamplificare in tensiune al amplificatorului.

2 +3

Rl~

'1

I RC21 Co

II °10

e c cr-

e II

r-UsR R R

16

17

R2

15 13 12

Fig.4.

Utilizand metoda figurilor Lissajoux se determina defazajul intresemnalul de iesire si semnalul de intrare in reteaua de defazare RC,frecventa semnalului de intrare fiind 1000 Hz. In acest scop se executa.

"montajul din figura 5." -""~

- 25 -

8 C c c

R Rx

Osciloscopy

Versatester J. R

16

1~ 13 12

Fig. 5.

Se reia montajul din figura 4. Se aplica de la versatester 0 tensiunesinusoidala cu valoarea efectiva de 20 mV si frecventa f = 1 kHz intrebomele 8 si 13. Se vizualizeaza pe osciloscop tensiunea obtinuta intrebomele 11 si 13 si se determina defazajul introdus de retea la aceastafrecventa . Se mascara apoi raportul amplitudinilor U8-l3 si Ull-l3. Seintrerupe semnalul de intrare fumizat de Versatester (se desfaceconexiunea 11-12) si se leaga boma 7 cu boma 8 si 16 cu 17. Se verificaexistenta oscilatiilor, conectand osciloscopul intre bomele 20 si 16, la 0

pozitie corespunzatoare a potentiometrului Rc2.

5. Intrebari:

1. Din ce este format un oscilator sinusoidal?

2. Ce principiu sta la baza functionarii oscilatoarelor electronice?

3. De cine depinde perioada de oscilatie ?

- 26 -

L6. Stabilizatoare de tensiune

1. Continutul lucraril,

Se studiaza diferite scheme de stabilizare a tensiunii cu care se potalimenta 0 mare varietate de consumatori uzuali.


- Platforma de experimentare P5;- Multimetre analogice/numerice;


Dupa redresare si filtrarea tensiunii alternative obtinute de la retea,aceasta trebuie mentinuta la 0 valoare constanta. In multe situatii,valoarea tensiunii stabilizate trebuie ajustata intr-o anumita gama pentru aextinde domeniul de aplicabilitate.

Principalii factori care cauzeaza variatia nedorita a tensiunii redresate. si filtrate sunt:

- variatia tensiunii rete lei de alimentare; variatia influenteaza directvaloarea tensiunii filtrate;variatia curentului de sarcina: cu cat consumatorul necesita uncurent mai mare, cu atat va scadea tensiunea redresata si filtrata.

Stabilizatoarele uzuale de tensiune se pot construi in doua variante:1) - stabilizatoare parametrice (in bucla deschisa), bazate pe

proprietateaunei diode Zener de a pastra tensiunea (Uz) constants pe 0 gama larga decurenti;

2) - stabilizatoare cu reactie negativa (in bucla inchisa). Tensiunea deiesire rezulta prin compararea unei tensiuni de referinta, (constanta)cu valoarea reala a tensiunii de iesire a stabilizatorului.Stabilizatorul "corecteaza" tensiunea de iesire pentru a realizaegalitatea intre tensiunea de referinta si cea de iesire.

In primul caz, tensiunea de iesire (Uo) va fi stabilizata (Uo=l.Iz undeUz

este tensiunea diodei Zener, masurata de obicei pe corpul diodei) doar, _~d ¥ • Rs + R (Rs)aca UI> Uz= 1+- UzR R

- 27 -

1'0 TR {To

+

1{To

1 rl Rl

Vi Vi

1Uz Rs

Rs

R2

Ia) b)

Fig. 1. Stabilizatoare a) parametrice si b) cu reactie negativa

Rezistenta (R) limiteaza curentul prin dioda Zener si preia diferentade tensiune (Ui-Ut=Ui-Uo).

o stabilizare mult mai buna (~Uo«) se obtine in varianta figuriil.b la care:

Uo ~ Rl+R2 UzR2

Diferenta (Ui-Uo) este preluata de tranzistorul (T) iar tranzistorul(t) sesizeaza si amplifica diferenta dintre valoarea impusa si valoarearealizata a tensiunii de iesire.

- 28-

4. Desfasurarea lucraril

Schema electrica a platformei (P5)este redata 'infigura 2.

8!!J 12 \

, r, I,S.W rl I,bllli ;~I)fl rj !,SkII itfl ,117 /sw L" I: 80/J5 ~~--+;H.. :%,J.f --1

12S:'r1 I

p.5 ICI6? I (

J l BI;/f)? I I, ,P1i BC101 C I (I '1' C ~iPl':(Jl PIt/tTAASS{J! (1,P'.,IJl1P! p:~ n:Jl pJ I'l'Itll P r,,

2liHIAl \ 1\ t

'q ':' ~. J I (I l .,-~ -!;i=:; mal _~= ~--~_---.L---L~:JL__ ~_-$- -----------~ "' /3

I J:i 7 $'

Fig. 2. Platforma experimentala P5

Stabilizatoarele parametrice se realizeaza 'in doua variante: cudioda Zener (figura 3) si cu dioda Zener si amplificare de curent(curent de sarcina marita), figura 4.

Se realizeaza montajul din figura 3 si se ridica doua serii demasuratori cu datele corespunzatoare tabelelor 4.1.a si 4.1.b

- 29 -

--------------,.-~~----~ I

12 I1 1I1 I

: Jr:I PL107 d5 I1 1 3 13 12 I1-_ _J

Sursastabilizata0-30 Vet

+VI

Tabe14.1.a

Fig.3.

R15 =max O<U1<30 VccV1 [V]

VO [V]

Tabe14.1.bR15 =variabil U1=18 Vcc

10 [mA]

VO [V]

- 30-

4.2 Se realizeaza montajul din figura 4.

Smsastabilizata0-30 VC(

+

-----------------,II

III

III~:

k~ Irl5 I

IIII

__...J

(VI

'I

II 1L __ 13 12

Fig. 4.

Se repeta masuratorile anterioare. Cu datele obtinute secompleteaza

tabelele 4.2.a si 4.2.b.

TabeI4.2.aR15 =max O<U1<30 Vcc

V1 [V]

VO [V]

Tabe14.2.bR15 =variabil U1=18 Vcc

10 [mA]

VO [V]

Stabilizatoarele cu reactie negativa se realizeaza In doua variante :cu tensiune de iesire (Uo) constanta si cu iesire (Uo) reglabila. \ .:-

- 31 -

4.3 Se realizeaza schema din figura 5 cu tensiune de iesire fixa.

Smsastabilizata0-30 v«

+

,...---------------------,

__ .J

1'6

}------+-+lIl."\

r15

13 12

Fig. 5.

Se efectueaza masuratori In modul prezentat anterior. Cu dateleobtinute se completeaza tabelele 4.3.a si 4.3.b.

TabeI4.3.a

I

I-V_1_[V_t_1_5_=_m_a_x O_<U_1_<_3:

VO [V]

TabeI4.3.bR15 =variabil U1=24 Vcc

10 [mA]

vo [V]

- 32-

4.4 Se realizeaza pe urma montajul din figura 6.,-------------- - - --- ---- ----I

, ·8

I

1'12

13

Sm-sastabilizata0-30 Vce

+

9

Fig.6.

Cu r14 pe pozitia .medie", (R15) se pune pe valoarea maxima. Cudatele obtinute se completeaza tabelul 4.4.a

Tabe14.4.aR15 =max O<U1<30 Vcc

V1 [VI

VO [V]

Se stabileste pe urma VI = 24 Vee , r15 pe pozitia "me die" si semodifica potentiometrul r 14 eu trei valori r 14=min, r 14=med, r 14=max.Cu datele obtinute se completeaza tabeluI4.4.b.

TabeI4.4.br15=med V1=24 Vccr14= min med maxVo [V]

10 [mAl

- 33 -

L7. Amplificatoare operationale

1. Continutul lucrarfi,

Prezentarea unor aplicatii uzuale bazate pe ampli ficato areoperationale.


- doua surse de tensiune stabilizata (+ 15V, -15V) ;- aparate de masura digitale (3 bucati) ;

osciloscoape ;- platforma experimentala P16.


Amplificatoarele operationale sunt amplificatoarele diferentiale decurent continuu, realizate pe baza unor scheme electronice complexe,constituite din mai multe etaje elementare.

Un amplificator operational se reprezinta prin simbolul din figura 1.

+Vo +

Vd

Vo

o v

Figura 1.

Borna de intrare notata cu (-) corespunde bomei inversoaresiaf cea ;notata cu (+) corespunde bomei neinversoare. V+ , respectiv V- -;."'.'reprezinta tensiunile de alimentare , iar Vd ~i Vo reprezinta tensiuneadiferentiala, respectiv tensiunea de iesire.

- 34-

In continuare se prezinta cateva conexiuni tipice amplificatoareloroperationale In regim liniar de functionare , calculele fiind realizate Inipoteza utilizarii unor amplificatoare operationale ideale.

4. Amplificatorul inversor - figura 2.

Conexiunea de amplificator inversor este prezentata In figura 2.

Rl II X 12 R2

0

Vs

"

+Vi V3

Figura 2.

Amplificarea In bucla inchisa va fi :

R2V3=-- VsRl

5. Circuitul integrator

Circuitul de integrare realizeaza relatia :

- 35 -

Vs

R II c 12

6. Amplificatorul neinversor - realizeaza relatia :

+Vi

Figura 3.

R2V =(1+-) Vo R 1

I

R2

Figura 4.

- 36-

1

+

Vo

Vo

7. Amplificatorul sumator : - corespunde ecuatiei :

Astfel se evidentiaza posibilitatea insumarii semnalelor de intrare,proprietate larg utilizata in aplicatiile amplificatoarelor operationale.

R

RIVI

V2R2

Vn Vo0-1 j--J

1R.Il

R'=RIIIR2 II--R.Il

Figura 5.

8. Desfasurarea Iucrarii :

Schema de montaj este divizata in doua parti :

- amplificatoare izolate pI ,p2,p3- amplificatoare cup late p4+p5.Primele trei amplificatoare au 0 alimentare comuna , la bomele(8 :+15V)

(3 :-15V) si 1 »-masa (GND).Schema generala este data in figura 6.

- 37 -

:5 l~ 12 15--- ---- II

PI

r-----II RI

9 <l---c==r......,

139---1 J--+-~-;

IIIIIII

I II II

3~«~------~----------~~---------4----~~--~--~ I, J

R~

Figura 6. Schema generala de montaj - circuitul a

~------------ --- ------------.IIIII,IIJ!IIIII,IJ P!6II II?~-----------------------------~

k£SO/IFZ5

kfi

jJA1~' 1'5PLoV8l

p7P/.ov8Z

Figura 6 . Schema generals de montaj - circuitul b

- 38 -

Amplificator sumator

+IS\' GND .isv,---1----1--1--13 I

III~

8 1

~-----------=~9

.--------:£\ 13PI

+P2VI '------0 6

i---+-----{) 1

+IL ----,-~ -- --1 1 1 1

Figura 7.

Se realizeaza schema din figura 7 pentru care : R4=100kO,Rl =R2=51 kO si se verifica pentru diferite valori ale tensiunii de intrare(VI) - stabilite cu potentiometrul PI, respectiv (V2) date de P2 , relatia :

R4V3 = -(VI +V2)-;Rl = R2

RI

Tabelul8.1

Se completeaza tabelul 8.1 :

VI

V2

V3

- 39-

8.2. Amplifieator integrator

+I5V GND -ISV

,---1--1--1--13 I

III

s I

PI

L-_.Q 6

S

I ++ ': V2

I IL I I J- -- --

Figura 8.

Se realizeaza montajul din figura 8 si se aplica diferite tensiuni(VI) , stabilite eu potentiometrul (PI) urmarind evolutia tensiunii V2(t).De exemplu (tabelul 4.2) se aplica UI =+ IV si se eitese valorile V2(0),V2(tI), V2(t2) eu un interval de timp de 2-3 seeunde.

Tabelu18.2VI V2(0)= V21= V22= V23==+lV V2(0)= V21= V22= V23=

=-IV V2(0)= V2I= V22= V23=

=+2V V2(0)= V21= V22= V23=

- 40-

8.3 Amplificator comparator

+l5V GND

8 1

,..--------=-u 14

+PI

VI-, '--------{) 6

1

.------015

IL 1

Figura 9

Se realizeaza montajul din figura 9 si se stabilesc dinpotentiometrul

(P 1) diferite valori ale tensiunii de intrare aplicate la boma 14 si masuratecu voltmetrul (VI).

Indicatorul voltmetrului (V2) va sesiza bascularea bomei (12) dacatensiunea (VI) trece prin zero.

- 41 -

8.4 Montajul oscilator

IS 19 11

1"11

1"16

IL _

Figura 10

Se realizeaza montajul din figura 10 si se urmareste peosciloscop evolutia iesirii (boma 16) pentru diferite pozitii alepotentiometrelor (rll) si (rl6).

- 42 -

L8. Oscilatoare nesinusoidale

1. Continutul lucrarik,

Prezentarea circuitelor, modulelor de functionare si a formelor deunda a diferitelor tipuri de oscilatoare nesinusoidale.


- platforma de experimentare ON- surse stabilizate de alimentare 0-24V- aparate de masura- osciloscop;


Condensatoarele nesinusoidale pot fi de semnal mic si de putere.Primele sunt folosite ca generatoare de semnal, comanda instalatiilor desemnalizare/avertizare, testere etc.

o varianta simpla este realizabila cu amplificator operational si 0

combinatie: reactie pozitiva si reactie negativa. Reactia pozitiva conducela 0 caracteristica neliniara cu histeresis ca in figura l.a).

+I

Vo

V H

R2

+ahm

Vi Vo

1 1-alnn

+alim- - --,--- -+---- -"";=-=I~=--

I

+__ J

-alun

Figura 1.

Tensiunea de iesire nu poate. '1 d l' Do =+alimtensiuni e e a imentare :

Do = -a lim

avea decat doua valori date de:~ ..;

- 43 -

Daca se adauga si 0 reactie negativa printr-un grup RC, figura 2,rezulta un osciloscop.

..,.--...,--- - - --

t

Yo

Yc "'--~_'-----c-I

-alim

Uo

1 v+Vc

Rl

+alim

R

Figura 2

La pomirea circuitului, condensatorul (C) este neincarcat ('gol').Datorita reactiei pozitive, (Uo) ia 0 valoare a tensiunii de alimentare , depilda Vo=+Alim. Atunci prin rezistenta (R) condensatorul se incarca siastfel, tensiunea (Vc) creste. Starea iesirii depinde de diferenta :

Vo K(V+-V_) (1)

tensiunilor la cele doua intrari. Se arata ca :

v+ = R) Alimrv, = R) (±Alim)) dupa cazR) +R2 R) +R2

pe cand V _= v, creste , cum s-a precizat anterior. Daca (v, > V+ , potrivitrelatiei (1), (Vo) i~i schimba sernnul. tv. - V_)<O si deci (Vo) va variabrusc (va bascula) la (-Alim). In acest caz prin (R), condensatorul seincarca in sensul negativ al tensiunii (intrucat Vo=-Alim) si daca sernnulparantezei din (1) i~i schimba iar semnul (V _= Vc>V+, dar cu sernnelecorespunzatoare ), (Vo) basculeaza din nou reluand acest proces, specificoscilatoarelor. Unda Vo(t) este dreptunghiulara iar Vc(t), triunghiulara.

Oscilatoarele nesinusoidale de putere se pot construi cu cuplajinductiv, prin transformatoare, figura 3.

- 44-

Trafo

w2 Vo

~~

c

Figura 3

'1Se folosesc pentru a creea de obicei, tensiuni alternative mai mari

(de exemplu ~220V din +12V de la bordul autovehicolului). Intrucat celedoua tranzistoare nu pot fi perfect egale iar bobinajele (WI I -:-wJ2) si(w13 -:-WI4) nu pot fi perfect simetrice, la pornire unul din tranzistoare seva satura rapid in defavoarea tranzistorului (T2) care se va bloca, pana laun anumit curent de la sursa (E), de saturare a miezului transformatorului.In momentul saturatiei situatia tranzistoarelor se schimba (TI =blocat,T2=saturat), rezultand astfel un oscilator permanent. Daca se alege depilda

W2 = W2 = 220 de la baterie de (12 V) a autoturismului se poateWII wJ2 12

obtine 0 tensiune de 220V ca amplitudine a undei dreptunghiulare.

. :~

- 45 -


Schema platfonnei este data in figura 4 si consta din:

Rl

01

II

III1

III

I1

I +15V

I +

II

IIL

5 6

---------------1

r[./t<ll+12 V ~,--'--1 ----1~I-----.---,) J

-c,., ""J,

.----+---:c-:---~<' ~(L---~

R2 3

+l2V

-',J+ ',-

/1-12V

R

-12V

w11

Trl

\\"13

w12

IIIIII

________ -1

T1

Figura 4

- sursa de alimentare folosind transfonnatorul de rete a Tr 1 si care dafie 0 tensiune simetrica ±12V (+alim=+ 12V ;-alim=-12V) si 0

alimentare de 15V pentru convertor.- Oscilator cu reactie pozitiva ~i negativa, cazul pe amplificator 1-

76 ;- Oscilator in contratimp de putere a tranzistorelor (Tl) si (T2) si

transfonnatorul Tr2.

4.1. Se alimenteaza la retea transfonnatorul Trl si seurmaresc la osciloscop fonnele de unda (UI-4);(U2-4);(U3-4)'tensiunii de iesire (U3-4) poate fi apreciata si prin starealuminiscente (LR) si (LV).

Evolutiadiodelor

:) ~4.2 Se urmareste la osciloscop si fonnele de unda ale

tensiunilor (U6-S);(U7-S) si tensiunea de iesire (US-9)'

Se vor copia de pe ecran toate formele de unda vizualizate.

- 46-

L9. Reglarea tensiunii de bord a autovehicolelor

1. Contlnutul lucrarii,

- Prezentarea modului de functionare a altematorului tip EP -1116 (Electroprecizia Sacele; 12V/50V)

- Ridicarea caracteristicii generatorului: Do = f(O,ieJ in functiede turatia (n) si de curentul de excitatie (iex)'

- Mentinerea constanta a tensiunii ( Do = const.) la variatiamarimilor O(t) si iex (t) (reglarea tensiunii de bord).


- standul de laborator realizat In acest scop;- aparate de masura tensiune/curent;- osciloscop.


Altematorul autovehicolelor produce energia electrica necesarafunctionarii acesteia. Tensiunea alternativa produsa in infasurareastatorica tifazata este data de 0 relatie de forma:

Vef = k 0 iex (Vef)

In care (n) este viteza unghiulara de rotatie a rotorului prin care circulacurentul de excitatie (iex)' Ulterior, tensiunea alternativa trifazata generataIn stator este redresata cu 0 punte trifazata cu 6 diode. Valorile nominaleale tensiunii de bord sunt 12Vcc sau 24 Vcc (Uo=12Vcc sau Uo=24Vcc).

Caracteristicile altematorului deriva din ecuatia anterioara :- Caracteristica de turatie :

u, = k, 0 k,=ct- Caracteristica de excitatie :

V 0 = k2 iex /o=ctNecesitatea reglarii tensiunii altematorului de la bordul

autovehicolelor deriva din faptul ca altematorul este antrenat mecanic decatre arborele cotit al motorului termic in timpul functionariiautovehicolului, turatia motorului schimbandu-se frecvent si In limite s:

destul de largi. in acest sens se modifica curentul de excitatie (iex) pent;.u.'-a compensa variatiile de turatie astfel Incat produsul (0 iex) va ramaneconstant.

- 47 -

Cazul ideal corespunde unei variatii continue a curentului (~ex)'

solutia este insa complicata si incomoda. S-a generalizat 0 reglarebipozitionala a curentului. Varianta mai reala foloseste un releu numit"conjunctor - disjunctor ',figura 1.

Dz

+

RUo

E Rexc

Ex oBol

Figura 1

Releul este format din bobina (Bob) si un contact (C). Dacacurentul prin bobina (ibob) este mic (sau nul), contactorul (C) este inchis siprin bobina de excitatie (Ex) circula un curent de excitatie «, ) mare

(iex =~). In consecinta , tensiunea (Uo) depaseste tensiunea nominala aRex

bateriei, dioda Zener (DZ) incepe sa conduca, curentul prin bobinareleului deschide contactul C. Acum datorita rezistentei Inseriate (R)curentul de excitatie scade :

u = Eex R+R ex

scazand si tensiunea (Uo).Apare astfel un ciclu oscilant intretinut in carealtemeaza starea contact inchis (ton) contact deschis (toft). Cu dit turatiaeste mai mare cu atat scade (ton) si creste (toft) pentru a mentine Uo=ct.(de pilda Uo=12 Vcc).

In figura 2 este prezentata 0 solutie imbunatatiia in care controlulcurentului prin releu este realizat de tranzistorul (t), principiul defunctionare ramanand acelasi,

Variantele mai noi inlocuiesc releul cu un tranzistor de putere,dupa 0 schema corespunzatoare figurii 2. :~ ....~

- 48 -

+E

Dz

1"2

r

p

Figura 2

Sursa E<12V, dioda (DZ ) este blocata, la fel si tranzistorul (t)astfel incat curentul de excitatie (iex )(hotarat de catre rezistentele (r2) si(r3), la baza tranzistorului (T)) are valoare mare si Uo incepe sa creascaiar E>12V. Tranzistorul (t) "absoarbe " curentul de dupa al tranzistorului(T), curentul de excitatie (iex) ~i implicit, tensiunea (V0) incepe sa scada.Si acum se stabileste un ciclu oscilant dar de 0 frecventa mult mai ridicatafata de cazul anterior, astfel incat oscilatiile tensiunii Uo sunt substantialmai reduse.


4.1. Descrierea aparaturii folosite

Lucrarea se bazeaza pe standul experimental al altematorului, motorui~termic de antrenare fiind simulat printr-un motor electric (24V / 6A).Sistemul de alimentare a motorului este format din autotransformator

- 49-

(AT), transformator coborator (Trl) si puntea redresoare (p 1). Viteza derotatie este masurata cu un turometru inductiv (n).

Sistemul de comanda a excitatiei altematorului consta dintr-untransformator (Tr2) si 0 punte redresoare (P2) si un potentiometru deputere (P). Curentul de excitatie este masurat de ampermetrul (Aex), iarcurentul este modificat prin cursorul potentiometrului (P).

Pentru a putea urmari mai usor functionarea regulatorului de tensiune,prin care se urmareste obtinerea unei tensiuni con stante (Vo*) indiferentde turatia motorului, dar si de sarcina (faruri aprinse sau stinse, etc) s-aconceput un model electromecanic de regulator cu functionare peprincipiul conjunctorului-disjunctor. Contactul normal inchis (K) aldisjunctorului va sunta potentiometrul (P) astfel incat (V0) va creste pestevaloarea de referinta (V0*). La limita (Vo*+~V) dioda Zener (Dz)- figura1- va satura tranzistorul (t), bobina va anclansa, contactul (K) se vadeschide . Datorita inserierii potentiometrului (P), tensiunea (Vo) incepe

* -sa scada. La (V, -~V) curentul diodei Zener se va anula si bobinadeclanseaza, Contactul (K) se inchide din nou, (Vo) creste pana la(Vo*+~v) si incepe un nou ciclu autooscilant.

B

UA----

BbK

c

r3 Dz

1'2

Fig 3. Schema conjunctorului-disjunctor

- 50-

<;;)

>,--------', >-

---f. II~ II :::;-u-~

II

(;)= II===11

IIIIIIII

+

Fig 4. Schema de principiu a standului experimental

Ll;3H+=9 ~

;.><;;)...•...•

51

Se va urmari functionarea sistemului de reglare automata a tensiuniide bord eel putin pentru doua turatii (n1) si (n2), analizand duratele (l~ta)in care bobina este anclansata, respeetiv (L1td) pentru declansare, folosindun oseiloscop.

4.2. Identificarea elemetelor componente ale standuluiexperimental.

4.3. Alimentarea circuitului pentru controlul turatieimotorului

electric de antrenare a altematorului (autotransformator AT,transformator coborator Tr1, etc.) eu altematorul neexcitatt i,").

4.4 Ridicarea caracteristieii de excitatie

Se alimenteza transformatorul (Tr2) ~ise ridica caracteristicaU - f(i ) Io - ex u=ct

pastrand diferite valori ale turatiei, pentru a completa tabelul 1

Tabelul1U1=lex [A]

. Uo[Vcc]

U2=.lex [A]

Uo[Vec]

U3=lex [A]

Uo[Vcc]

- 52-

4.6 Ridicarea caracteristicilor de turatieSe men tine iex =ct. si se modifies din autotransformator , turatia

altematorului rcprezentand datele din tabelu12

Tabelul2Iexl=n=

Uo=

Iex2=n=

Uo=

Iex3=n=

Uo=

.5 Ridicarea caracteristicilor de reglaj

Se alimenteaza infasurarea de excitatie prin montajul din figura 1 sise modifica turatia (n), urmarind evolutia tensiunii(Uo).

- 53 -

L.I0. Circuit de aprindere electro nidi

1. Continutul Iucrarii,

Prezentarea structurii si analiza modului de functionare a unui circuitde

aprindere electronica realizat In scop didactic.


- standul destinat Iucrarii;- sursa de alimentare 12V/5A;- generator de semnal dreptunghiular ;- aparate de masura ;- osciloscop.


Energia dezvoltata de scanteia bujiei depinde de energia inmagazinataIn

bobina de inductie, energie de valori destul de mici. Tensiunea inalta lacare incepe descarcarea este de asemenea limitata la tensiunea de bord(l2V sau 24V). 0 irnbunatatire substantiala rezulta la 0 inmagazinarecapacitiva a energiei electrice, la valori de tensiune mult mai mari. Prinaceasta se mareste atat energia bujiei cat si tensiunea de descarcare. Prinaceasta poate fi alungita scanteia prin marirea distantei dintre electroziibujiei. Este evidenta astfel imbunatatirea arderii In cilindru, reducereanoxelor si scaderea consumului specific.

Exista numeroase variante si structuri de circuite dedicate, variantacea mai eficace (dar mai cornplicata) contine un oscilator de frecventaridicata care obtine din tensiunea de bord (12V) 0 tensiune alternativa,dreptunghiulara mai mare (200+400 Vca), tensiune care este redresataintr-o punte si incarca un condensator de circa 0,5+2.5 /-!F. In momentulin care trebuie sa apara scanteia, cu tiristor amorsat de receptor descarcacondensatorul pe primarul bobinei de inductie si bujia produce 0 scanteieputernica in cilindru. .; -

- 54-


4.1. _ Iodul de functionare al schemei se bazeaza pe elementelegurii 1.

In cadrul schemei electrice a standului se disting urmatoareleblo uri functionale :

a Convertizorul de tensiune are rolul de a creste de circa25

de ori t iunea de alimentare a circuitului de comanda a bobinei primarea bobin e inductie,

Convertizorul de tensiune se alimenteaza cu tensiunea de 12 ... 14Vcc din areria de acumulatori a autovehiculului si Iivreaza 0 tensiune deapraximati - 0 c. Constructia lui este bazata pe un oscilator realizatcu doua tranzistoare de put ere mare (zeci de wati ) care au ca sarcina Incolector bobinele primare ale unui transfonnator ridicator de tensiune,figura 1.

Pe langa ele doua bobine primare transfonnatorul mai dispune dedoua infasurari ecundare de reactie RI si R2 care au rolul de a asigurareactia pozitiva necesara functionarii oscilatorului. A treia bobinasecundara livreaza curentul necesar functionarii circuitului de comanda albobinei de inductie la tensiunea de cca. 300V. Constructiv,transfonnatorul e te realizat pe un miez magnetic tip "oala de ferita" cuconstanta 1=1000 nH/(spira)"2, avand infasurarile primare PI si P2 cucate 19 spire CuEm cu diametrul de 0,9 mm, infasurarile de reactie r1 sir2 cu cate 8 spire CuEm cu diametrul de 0,35 mm si infasurareasecundara S cu 663 de spire CuEm cu diametrul de 0,18 mm.

Infasurarilc de reactie sunt aduse la circuitele de baza ale celor, ,doua tranzistoare, polarizarea jonctiunilor B-E fiind realizata de divizorulrezisti (Rl +R2) la 0 valoare de circa 0,8 V.

Important pentru realizarea reactiei pozitive este conectarea corectaa infasurarilor primare si de reactie ca in schema electrica In careinceputurile infasurarilor s-au notat cu ,,*".

Startarea oscilatiilor se face In momentul conectarii la sursa de,alimentare de 12 V, primul tranzistor care va incepe sa conduca fiind eelcare are tensiunea B-E in polarizare directa cea mai mica (diferenteledintre tranzistoare fiind inerente din fabricatie). Presupunand ca incepe saconduca tranzistorul Tl,curentul de co lector al acestuia incepe sa creasca :~ ;si, prin modul de conectare a infasurarilor de reactie, tensiunea pe bazatranzistorului T2 va incepe sa scada, impicdicandu-I sa intre si aceasta Inconductie si , simultan , jonctiunea B-E praprie va fi polarizata direct maiputemic, accelerand saturarea acestuia. Evolutia curentului de colector al

- 55 -

tranzistorului Tl este aperiodica, ajungandu-se la 0 saturare ( la 0 valoaremaxima a curentului leI). In acest moment d(IeI )/dt=O si, ca urmare bazatranzistorului T2 nu mai este polarizata invers, ci la valoarea curentuluide colector al tranzistorului T2 va determina, prin intermediulinfasurarilor de reactie polarizarea inversa a jonctiunii B-E atranzistorului TI care se va bloca rapid si, saturarea acestuia. Fenomenulse repeta periodic cu 0 frecventa data de constanta de timp Lp/Rp.

a importanta deosebita 0 au circuitele de protectie aletranzistoarelor care protejeaza jonctiunile B-E la polarizare inversaexcesiva (diodele D2 ~i D5), polarizarea inversa C-E (diodele D3 si D4 )~i impulsurile de tensiune periculoase care apar datorita faptului catranzistoarele lucreaza pe circuite de sarcina inductive (grupul serie R3-C2).

Tensiunea obtinuta la bomele bobinei secundare atransformatorului din convertizor este filtrata de un circuit de filtrare in"gama" Ls-C4 care are rolul reducerii amplitudini impulsurilor detensiune pentru a evita suprasolicitarea diode lor redresoare din punteacare alimenteaza cu tensiune continua mare circuitul de comanda albobinei de inductie.

b) Circuitul de comanda al bobinei de inductie este realizatcu

un tiristor ( ca dispozitiv activ), circuitele de protectie ale tiristorului,circuitul de comanda al tiristorului si condensatorul de cuplare cu bobinaprimara a bobinei de inductie.

Circuitul de comanda al tiristorului primeste impulsuri de comandade la rupt9,rUi motorului si formeaza din acestea impulsurile de comandaale tiristorului. Rezistorul R4 limiteaza curentul de descarcare alcondensatorului C6 prin contactele nH:ii~mUjjt si dioda D 11 conectataantiparalel pe jonctiunea poarta-catod a tiristorului.

La deschiderea contactelor !Uptorulqj condensatorului C6 seincarca prin jonctiunea poarta-catod a tiristorului si prin rezistorul R5 dela tensiunea de alimentare stabilizata cu ajutorul circuitului R6-C7-D12 lacirca 9V. lmpulsul de curent care apare in acest moment provoacadeschiderea tiristorului care determina descarcarea condensatorului C5prin primarul bobinei de inductie.

Tensiunea foarte mare caresecundare este aplicata bujiei, intrescanteia. Energia scanteii estecondensatorului si cu tensiunea petensiune.

se obtine la bomele infasurariiale carei electrozi va lua nastere

proportionala cu capacitateacare 0 livreaza convertizorul de

- 56 -

Tiristorul ramane deschis in timpul primei semialtemante (careimplica un curent anodic pozitiv) ~i se blocheaza la sfarsitul acesteia,curentul in cea de-a doua semialternanta (de amplitudine mult mai mica)inchizandu-se prin dioda DIO.

La terminarea celei de-a doua semialtemante condensatorul C5,incepe sa se incarce prin primarul bobinei de inductie la valoarea tensiuniidate de convertizor.

4.2. Avantajele folosirii unui sistem de aprindere electro nidi

a Cresterea energiei scanteii la bomele bujiei se realizeaza princresterea impulsului de curent injectat in bobina primara a bobinei deinductie. ceasta crestere se realizeaza datorita convertizorului detensiune care furnizeaza 0 tensiune mai mare pentru comanda; ,

b Reducerea uzurii contactelor ruptorului prin reducereasemnifica \-a a curentului prin acestea.

c 0 pornire mai usoara in conditiile temperaturilor coboratedatorita an eii de 0 energie mai mare.

d S aderea consumului de combustibil.

- 57 -

Figura 1 APRII'~DERE

CQH 1

•21

+12 v

01 ..-12 V

OlDNl

c r2200 uF

2~ ~

SCHEMA ELECTRICA

rl

""==::.;:. == :::IJ:I:::==='" :::!=~"":;:=;:;::;;:~n::r:s,.c'.g:.: 'I;:<l~~:; Z:":::'~::Z:IO:;; ::::::::. .. +300 V

+9V

C7100 uf"

'1/1

.,"0 '-+----+-+-o."J

CO;0.1 •...•F"

1>11.1."""001

...•100

Tl.T2 : 2)o<2N30~15-------,------

R6 +12"

10 '00

1>12

CO>< 2

CONTACTE RUPTOR

".

PL 9VII

a•••• uF 400 v

••••th

T IORa

lllloI

80BlNA DE INQOClt£

------1-"-,,,------------------'

'--------~-----"--

BUJIl:

r ' .,

1

Sb.i.

.rL~eORATOR ELECTRONICA

h

H.

A~lNO€RE ~LCCTAONICA - SCH£~A £L£CTA[~A

Documents

Indrumator Lucrari Laborator-Electronica