Upload
darko-mendelski
View
668
Download
45
Embed Size (px)
DESCRIPTION
High school workbook
Citation preview
Da
rko
Men
de
lsk
i
Rad
ion
ičke
vje
žbe
2
RA
DN
A M
AP
A
Tehnička škola Kumičićeva 55 Slavonski Brod
Samo za internu upotrebu
Rad
ion
ičke
vje
žbe
2
Radna mapa namijenjena drugih razreda tehničkih škola za zanimanja Tehničar za elektroniku, Tehničar za mehatroniku , Tehničar za računalstvo i Elektrotehničar
Samo za internu upotrebu
jenjena je učenicima drugih razreda tehničkih škola za zanimanja Tehničar za elektroniku, Tehničar za mehatroniku , Tehničar za računalstvo i Elektrotehničar
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 1
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 2
- dobru ventilaciju , usisivač za prašinu
- protupožarni aparat
- ormarić za prvu pomoć
Sadržaj:
1. Elektroničke komponente
1.1. Pasivne komponente 4
Otpornici 4
Kondenzatori 8
1.2. Aktivnekomponente 11
Diode 11
Tranzistori 12
Integrirani krugovi 12
1.3. Tiskana pločica PCB 13
2. Lemljenje 16
2.1. Lemljenje SMD komponenti 22
3. Dizajniranje tiskanih pločica 24
4. Izrada tiskane pločice fotopostupkom 31
5. Vježba 1. Astabilni multivibrator 35
6. Vježba 2. Indikator stanja baterije 41
7. Vježba 3. Indikator stanja baterije 2 47
8. Vježba 4. PWM regulator 52
9. Vježba 5. Mrežni ispravljač 3-25V, 3A 59
10. Vježba 6. Smd zujalica 68
11. Vježba 7. LED dimmer SMD 72
12. Vježba 8. IR dimmer 76
13. Korišteni izvori i literatura 81
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 3
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
1 ELEKTRONIČKE KOMPONENTE
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI
RADIONIČKE VJEŽBE
Dijele se po snazi i obliku te materijalu od kojeg su izrađeni. Tako ima
otpornike, metal - slojne
temperaturno , svjetlosno ili ručno (potenciometri i trimer otpornici)
Temperaturno promjenjivi otpornici mogu biti
porastom temperature raste otpor (NTC) ili se smanjuje (PTC).
Izrađuju se snage od 0,25W do 2W
bojama (četiri prstena). Prve dvije boje su znamenke
nula). Tako prikazani otpor ima vrijednost 1000Ω o
(zlatna linija desno).
Rade se u snagama od 0,15 do 2W i tolerancijama od 0.5 do 2%
s bojama i to s pet prstenova
multiplikator. Peta boja označava
ili nešto deblja (da bi se znalo smjer očitavanja vrijednosti otpora).
otpornik tako ima vrijednost od 1000Ω i toleranciju 2%.
1.1 PASIVNE KOMPONENTE
OTPORNICI
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD
Dijele se po snazi i obliku te materijalu od kojeg su izrađeni. Tako ima
kao i ugljene tj. grafitne. Mogu biti promjenjivi i to
temperaturno , svjetlosno ili ručno (potenciometri i trimer otpornici)
Temperaturno promjenjivi otpornici mogu biti NTC ili PTC ovisno da li im
raste otpor (NTC) ili se smanjuje (PTC).
se snage od 0,25W do 2W i tolerancije 5 ili 10% . Obilježavaju se
Prve dvije boje su znamenke, a treća je množitelj (broj
nula). Tako prikazani otpor ima vrijednost 1000Ω odnosno 1kΩ i toleranciju 5%
ade se u snagama od 0,15 do 2W i tolerancijama od 0.5 do 2%
bojama i to s pet prstenova. Prva tri prstena označavaju znamenke
multiplikator. Peta boja označava toleranciju i bude nešto odvojena od ostalih
ili nešto deblja (da bi se znalo smjer očitavanja vrijednosti otpora).
otpornik tako ima vrijednost od 1000Ω i toleranciju 2%.
PASIVNE KOMPONENTE
OTPORNICI
UGLJEN-SLOJNI OTPORNICI
METAL-FILM OTPORNICI
RADNA MAPA
4
Dijele se po snazi i obliku te materijalu od kojeg su izrađeni. Tako imamo žičane
Mogu biti promjenjivi i to
temperaturno , svjetlosno ili ručno (potenciometri i trimer otpornici).
ovisno da li im
. Obilježavaju se
a treća je množitelj (broj
dnosno 1kΩ i toleranciju 5%
ade se u snagama od 0,15 do 2W i tolerancijama od 0.5 do 2%. Obilježavaju se
Prva tri prstena označavaju znamenke, a četvrta
toleranciju i bude nešto odvojena od ostalih
ili nešto deblja (da bi se znalo smjer očitavanja vrijednosti otpora). Prikazani
SLOJNI OTPORNICI
FILM OTPORNICI
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI
RADIONIČKE VJEŽBE
Rade se u snagama većim od 2 W dok je vrijednost otpora
njima. Mogu biti radijalni ili aksijalni.
Rade se u nekoliko različitih dimenzija (snage do 1W) i obilježavaju se sa tri ili četiri
broja ili boje. Tako na slici prikazani otpornik
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).
Predstavljaju više istih otpornika u jednom
spojeni paralelno – SIL package
otpora je označena troznamenkastim brojem. Prva dva broja su znamenke
množitelj odnosno broj nula
vrijednost od 47Ω (a ne 470 kako je napisano t
471).
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD
ade se u snagama većim od 2 W dok je vrijednost otpora i snaga
Mogu biti radijalni ili aksijalni.
ade se u nekoliko različitih dimenzija (snage do 1W) i obilježavaju se sa tri ili četiri
Tako na slici prikazani otpornik (102) ima vrijednost otpora od 1k
a treća multiplikator dok u slučaju označavanja s četiri broja
a četvrta multiplikator ( npr. otpor označen kao 4702 ima
Ω).
Predstavljaju više istih otpornika u jednom kućištu (mogu biti zasebni ili međusobno
SIL package). Zajednički izvod im je označen točkom.
otpora je označena troznamenkastim brojem. Prva dva broja su znamenke
množitelj odnosno broj nula, tako da prikazani otpornici s brojem 470 imaju
vrijednost od 47Ω (a ne 470 kako je napisano tj. za vrijednost 470Ω nosili bi oznaku
ŽIČANI OTPORNICI
SMD otpornici
REDNI OTPORNICI
RADNA MAPA
5
i snaga napisana na
ade se u nekoliko različitih dimenzija (snage do 1W) i obilježavaju se sa tri ili četiri
ima vrijednost otpora od 1kΩ. Prva
a treća multiplikator dok u slučaju označavanja s četiri broja
a četvrta multiplikator ( npr. otpor označen kao 4702 ima
kućištu (mogu biti zasebni ili međusobno
Zajednički izvod im je označen točkom. Vrijednost
otpora je označena troznamenkastim brojem. Prva dva broja su znamenke, a treći je
brojem 470 imaju
za vrijednost 470Ω nosili bi oznaku
ŽIČANI OTPORNICI
SMD otpornici
REDNI OTPORNICI
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 6
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).
PROMJENJIVI OTPORNICI
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 7
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
OBILJEŽAVANJE ELEKTRONIČKIH KOMPONENTI BOJAMA
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI
RADIONIČKE VJEŽBE
Dijele se na polarizirane (elektrolitske) i
Mogu, također, biti i promjenjivi.
Prema materijalu od kojeg su izrađeni mogu biti
Prema kućištu mogu biti radijalni, aksijalni i SMD elektroliti
elektrolitski kondenzatori
samo bez oznaka polariteta
Radijalni aluminijski ele
Najčešće korišteni oblik elektrolitskih kondenzatora.
isprekidanom linijom na rubu kondenzatora
izvod koji nije uvijek pravilo
Elektrolitski kondenzatori
KONDENZATORI
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD
(elektrolitske) i nepolarizirane (blok) kondenzatore.
biti i promjenjivi.
Prema materijalu od kojeg su izrađeni mogu biti tantalski i aluminijski
Prema kućištu mogu biti radijalni, aksijalni i SMD elektroliti (postoje i bipolarni
elektrolitski kondenzatori – koriste se u audio tehnici i izgledaju kao alumi
samo bez oznaka polariteta) .
Radijalni aluminijski elektrolit (za uspravnu montažu).
Najčešće korišteni oblik elektrolitskih kondenzatora. Polaritet je
m linijom na rubu kondenzatora koji predstavlja minus (kao i kraći
pravilo).
Elektrolitski kondenzatori
RADIJALNI
KONDENZATORI
RADNA MAPA
8
(blok) kondenzatore.
lski i aluminijski (Alco) .
(postoje i bipolarni
i izgledaju kao aluminijski
(za uspravnu montažu).
Polaritet je naznačen
koji predstavlja minus (kao i kraći
Elektrolitski kondenzatori
RADIJALNI
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 9
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.
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.
AKSIJALNI
SMD elektrolitski
kondenzatori
TANTALSKI ELEKTROLITSKI
KONDENZATORI
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 10
FOLIJSKI
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.
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).
BLOK KONDENZATORI
KERAMIČKI
SMD
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI
RADIONIČKE VJEŽBE
Oznaka na njima predstavlja kapacitet u pF pa tako prikazani kondenzator ima
kapacitet 10 do 40pF.
Predstavljaju poluvodiče i
ubrajamo : diode, tranzistore , tiristore, diake, trijake i integrirane krugove.
Razlikuju se po tipu, radnom nap
ili više dioda u jednom kućištu (npr. greatzov spoj). Oznake su obično napisane na njima
(rijetko se još može sresti i obilježavanje bojama)
kapacitivne , zener , svijetleće, shotky i dr.
naponu, odnosno snazi kao i radnoj frekvenciji.
1.2 AKTIVNE ELEKTRONIČKE KOMPONENTE
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD
Oznaka na njima predstavlja kapacitet u pF pa tako prikazani kondenzator ima
e i to u diskretnoj ili integriranoj verziji. Ovdje
ubrajamo : diode, tranzistore , tiristore, diake, trijake i integrirane krugove.
tipu, radnom naponu odnosno struji te obliku kućišta. Mogu biti
ištu (npr. greatzov spoj). Oznake su obično napisane na njima
(rijetko se još može sresti i obilježavanje bojama). Razlikujemo tako po tipu : ispravljačke ,
kapacitivne , zener , svijetleće, shotky i dr. diode. Također postoji podjela prema radnom
snazi kao i radnoj frekvenciji.
PROMJENJIVI
KONDENZATORI
1.2 AKTIVNE ELEKTRONIČKE KOMPONENTE
DIODE
RADNA MAPA
11
Oznaka na njima predstavlja kapacitet u pF pa tako prikazani kondenzator ima
to u diskretnoj ili integriranoj verziji. Ovdje tako
ubrajamo : diode, tranzistore , tiristore, diake, trijake i integrirane krugove.
išta. Mogu biti pojedinačne
ištu (npr. greatzov spoj). Oznake su obično napisane na njima
Razlikujemo tako po tipu : ispravljačke ,
podjela prema radnom
PROMJENJIVI - TRIMER
KONDENZATORI
1.2 AKTIVNE ELEKTRONIČKE KOMPONENTE
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 12
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.
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)
TRANZISTORI
INTEGRIRANI KRUGOVI - IC
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 13
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).
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 14
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
TISKANA PLOČICA - PCB
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 15
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 16
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.
2. LEMLJENJE
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 17
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.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 18
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 19
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 20
Potreban alat za lemljenje
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 21
A B C D E F G H
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.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 22
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 -
Lemljenje SMD komponenti
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 23
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.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 24
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)
IZBOR KOMPONENTI
(component manager)
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).
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…).
Dizajniranje tiskanih pločica računalom
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 25
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
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
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 26
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
MENI ZA ISPIS
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).
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.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 27
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.
POMOĆNI MENIJI
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.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 28
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).
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 29
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 30
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.
Bez popunjavanja i sa
popunjavanjem
Izgled uzoraka za izradu
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 31
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.
Izrada tiskanih pločica fotopostupkom
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 32
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
Postupak izrade fotopostupkom je slijedeći:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 33
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.
Uzorak i fotopločicu postavljamo u uređaj za
osvjetljavanje. Pazimo pri tome da ne
okrenemo krivu stranu uzorka i da uzorak
bude pravilno centriran.
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.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 34
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.
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.
Osvijetljenu pločicu stavljamo u razvijač i
lagano miješamo ili prelazimo kistom dok se
ne ukloni sav suvišni lak. Pločicu zatim
isperemo pod mlazom vode.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 35
Vježba 1. ASTABILNI MULTIVIBRATOR
Cilj:
samostalno, primjenom stečenih znanja, izraditi sklop
Vremenik:
- projektiranje na računalu -1 sat
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE 36
Slika 1. Električna shema i popis komponenti
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“.
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.
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
Opis sklopa
Rad sklopa je sljedeći :
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 37
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).
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.
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.
Projektiranje tiskane pločice na računalu
Izrada tiskane pločice fotopostupkom
Postavljanje i lemljenje komponenti na tiskanu pločicu
Uključenje sklopa i provjera ispravnosti
TIJEK RADA
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 38
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.
Preciznost crteža
Brzina izrade crteža
Preciznost prilikom mehaničke obrade
pločice (mjere i obrađenost rubova)
Kvaliteta lemljenja
Funkcionalnost sklopa
Prepoznavanje elektroničkih
komponenti
Lemljenje
Korištenje mjernim instrumentima
Rad na računalu
Čitanje električnih shema
Obrada uklanjanjem čestica
(rezanje i bušenje pločica)
Rad s kemikalijama
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
Potreban alat i potrošni
materijal
Elementi vrjednovanja za
ovu vježbu su sljedeći
Prilikom izvođenja vježbe
potrebno je upotrijebiti
sljedeće vještine i znanje
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 39
Izgled potrebnih komponenti
Resistor - 0.25 watt (lead spacing 0.4 inch)
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)
Cap - Radial electrolytic - Lead
spacing 0.1 inch (2.5mm)
? Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba:
Tranzistor BC547
Semiconductor TO-92
LED - T 1
Otpornik
150 kΩ
Otpornik
1 kΩ
Otpornik
10 kΩ
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 40
Mjere zaštite na radu
korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja
te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim
kemikalijama.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 41
Vježba 2. Indikator stanja baterije
Cilj:
samostalno, primjenom teorijskih i praktičnih znanja, izraditi sklop
Vremenik:
- projektiranje na računalu -1 sat
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE 42
Slika 1. Električna shema i popis komponenti
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.
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
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
Opis sklopa
Rad sklopa je sljedeći :
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 43
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).
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).
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.
Postavljaju se komponente i leme se.
Gotovi sklop se vizualno pregledava na moguće kratke spojeve i nepravilnosti.
Sklop se priključuje na izvor istosmjernog napona kod kojeg je moguća regulacija
napona.
Tijek rada
Projektiranje tiskane pločice na računalu
Izrada tiskane pločice fotopostupkom
Postavljanje i lemljenje komponenti na tiskanu pločicu
Uključenje sklopa i provjera ispravnosti
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 44
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
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
Potreban alat i potrošni
materijal:
Prilikom izvođenja
vježbe potrebno je
upotrijebiti sljedeće
vještine i znanje
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 45
-
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
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
Mjere zaštite na radu
korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja
te zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim
kemikalijama.
? Ukoliko sklop ne radi ispravno onda je potrebno
Elementi ocjenjivanja za
ovu vježbu su sljedeći
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 46
Potrebne komponente
otpornik 1kΩ 0,25W trimer potenciometar 10kΩ
otpornik 4,7kΩ 0,25W zener dioda 8,2V 0,5W
otpornici 22kΩ 0,25W
otpornik 220Ω 0,5W kondenzator 10nF
integrirani krug CD 4093
LED diode
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 47
Vježba 3. Indikator stanja baterije 2
Cilj:
samostalno, primjenom teorijskih i praktičnih znanja, izraditi sklop
Vremenik:
- projektiranje na računalu -1 sat
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE 48
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)
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.
Opis sklopa
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 49
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.).
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)
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
Tijek vježbe
Potreban alat i potrošni
materijal:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 50
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
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
Prilikom izvođenja
vježbe potrebno je
upotrijebiti sljedeće
vještine i znanje
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 51
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.
? Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 52
Vježba 4. PWM regulator 12V, 5A
Cilj:
samostalno, primjenom teorijskih i praktičnih znanja, izraditi sklop
Vremenik:
- projektiranje na računalu -1 sat
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE 53
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).
Opis sklopa i tijek vježbe
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 54
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).
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 55
- 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.
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)
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
Potreban alat i potrošni
materijal:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 56
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 FET-
a (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.)
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 57
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.
Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba:
? Ukoliko sklop ne radi ispravno onda treba:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 58
Zaključak:
CH1: V/div
Time/div :
CH1: V/div
Time/div
TP 1
Freq = ________Hz
Napon
Ug = _______ Vpp
TP2
Motor opterećen (Imot
≥2A)
Freq = ________Hz
Napon
Ug = ______ Vpp
Struja motora
Imot = _____ A
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 59
Vježba 5. Mrežni ispravljač 3 - 25V, 3A
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
Vremenik:
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE
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
Slika 1. Električna shema ispravljač
Sklop predstavlja stabilizirani ispravljač s
osnova se koristi integrirani krug LM723 koji je specijaliziran upravo za tu svrhu.
serijskom naponskom regulatoru. Moguće je vršiti i strujnu regulaciju tj. ograničavanje
izlazne struje na određenu vrijednost.
imamo fiksno ograničenje izlazne struje
regulaciju no tada je shema nešto drugačija.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD
Električna shema ispravljača i potrebne komponente
vlja stabilizirani ispravljač s mogućnošću regulacije napona. Kao
osnova se koristi integrirani krug LM723 koji je specijaliziran upravo za tu svrhu.
serijskom naponskom regulatoru. Moguće je vršiti i strujnu regulaciju tj. ograničavanje
ređenu vrijednost. U slučaju sklopa koji je prikazan na prvoj slici
imamo fiksno ograničenje izlazne struje. Moguće je izvesti i promjenjivu strujn
regulaciju no tada je shema nešto drugačija.
D1-D4= 1N5407 ili Greatz B40C5000
Pot= 10kΩ
Tr1= BD135
Tr2= 2N3055 ili BD245
IC= LM723
Osigurač 3A
Mrežni transformator 220V
Kućište – metalno
Opis sklopa
RADNA MAPA
60
i potrebne komponente
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
slučaju sklopa koji je prikazan na prvoj slici
Moguće je izvesti i promjenjivu strujnu
D4= 1N5407 ili Greatz B40C5000
Tr2= 2N3055 ili BD245
Mrežni transformator 220V- 20V60VA
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 61
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.
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 62
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.
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)
Tijek rada
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI
RADIONIČKE VJEŽBE
Potreban alat i potrošni
materijal:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD
Slika 4. Blok shema uređaja
• Računalo s instaliranim programom za 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
Potreban alat i potrošni
RADNA MAPA
63
Računalo s instaliranim programom za crtanje
+ papir i paus papir
Uređaj za osvjetljavanje pločica
Posude za izradu (nagrizanje) pločica + kemikalije
Pila za metal ili škare za lim
1mm
Lemilo 40W + lemno sredstvo
sječenje (sječice)
Univerzalni mjerni instrument
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 64
Slika 3. Izgled tranzistora i oznake izvoda
A - vijak izoliran od tranzistora
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 65
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 66
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
? Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:
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
Preciznost izrade kućišta
Funkcionalnost i estetski izgled gotovog uređaja
Zaključak
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 67
Mjer
Mjere zaštite na radu
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
RADIONIČKE VJEŽBE 68
Vježba 6. SMD zujalica
Cilj:
potrebno je samostalno ,koristeći prethodno usvojena znanja, izraditi elektronički sklop
Vremenik:
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE 69
Slika 1. Električna shema SMD zujalice i potrebne komponente
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.
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.
Opis sklopa
Tijek rada
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 70
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.
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
? Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:
• 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
Potreban alat i potrošni
materijal:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 71
Mjer
Mjere zaštite na radu
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.
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 (ukoliko se vrši ručno
lemljenje)
Funkcionalnost sklopa
Estetski izgled sklopa
Zaključak
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 72
Vježba 7. SMD LED dimmer
Cilj:
potrebno je samostalno ,koristeći prethodno usvojena znanja, izraditi elektronički sklop
Vremenik:
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE 73
Slika 1. Električna shema LED dimmera i potrebne komponente
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.
Potrebno je u programu Express PCB nacrtati predložak za izradu tiskane pločice
fotopostupkom.
Prvo se određuju dimenzije pločice ( u ovom slučaju 30x30 mm).
Opis sklopa
Tijek rada
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 74
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
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
? Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:
• 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
Potreban alat i potrošni
materijal:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 75
Ako sklop i nakon toga ne radi, vježba se smatra neuspješnom
Mjer
Mjere zaštite na radu
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..
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 76
Vježba 8. IR dimmer
Cilj:
potrebno je samostalno, koristeći prethodno usvojena znanja, izraditi elektronički sklop
Vremenik:
- 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
RADIONIČKE VJEŽBE 77
TIC206
TSOP1138 TIC206
Slika 1. Električna shema IR dimmera i potrebne komponente
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
Opis sklopa
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 78
12F629 . Potrebno je provjeriti raspored izvoda kod IR senzora (TSOP1138 ili SFH5110) jer
različiti proizvođači imaju ponekad različiti raspored.
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
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)
? Ukoliko uređaj ne radi ispravno onda treba:
• 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
Tijek rada
Potreban alat i potrošni
materijal:
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 79
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
Mjer
Mjere zaštite na radu
Korištenje zaštitnih naočala prilikom rezanja i bušenja te
zaštitnih rukavica prilikom rada s nagrizajućim
kemikalijama. Rad s mrežnim naponom samo uz nadzor
nastavnika.
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
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 80
Hex file
:10019000B8000310B80C0408B900AB01AB15EB3084
:1001A000A900FF30AA00A921051AD428B121AB016A
:1001B0002B153621261CCB283908840027088000FF
:1001C000840A28088000840A0130B6200630A00086
:1001D0002A222A220230A000B80BCB28D3210A30D1
:1001E000B6203708A000B708031D6A280A30B700F8
:1001F0006A288B170230B620CB288B173708A0004F
:100200006728AB012B143621261C6A28B721A61CAF
:100210006A280130340203191A2902303402031902
:100220002229033034020319292904303402031926
:1002300030296A28A0080319A3280A302002031DC8
:10024000A00A6A28A008031DA003A0080319A6118C
:100250006A280830A606A61990280430B6206A2815
:10026000A008031935292008B700AF28A5212610BA
:100270002611051E3929B12101300F02031D422923
:1002800077300E02031C261526194921261D7421DC
:100290000800A5211322051E6E2919221922051A0C
:1002A0006E298516A801A701273084000C30A5000F
:1002B00019221922051E60290014051A5D296229D8
:1002C000051E60290310800D19220830250203192C
:1002D000840AA50B58292A222A222614051E6E29D3
:1002E000B1218512A7120800A52107220630A5001A
:1002F0000D22A50B7829051E9E290D22051E9E297B
:100300008516A701A801273084002030A500051A12
:100310008729051E89290D220D220D221030250264
:100320000319840A0010051E0014A50303199B2954
:100330000310800D87292614051A9C29051E9E2965
:10034000B1212A222A2285120800FF30A900FF309D
:10035000AA008E018F0110140C1083160C14831246
:10036000080083160C1083120C1010100800B40142
:10037000A6102C3084000830A5000310A50CB40A88
:10038000270800020319C729840A840AD029840A8D
:10039000280800020319CE29840AD029A6140800CF
:1003A000A50BBF2908000230ED212C308400083055
:1003B000A5000008FA21F121840AA50BD92908001B
:1003C0000230ED212C3084000830A500F52180009A
:1003D000F121840AA50BE629080083169B008312ED
:1003E000080083169B0A8312080083161C141A083F
:1003F0008312080083169A001C1555309D00AA3000
:100400009D009C149C18022A1C1183120800533072
:10041000A200A20B092A0C2A08005B30A200A20B42
:100420000F2A122A08008A30A200A20B152A000007
:1004300008009230A200A20B1B2A00000800CE3058
:10044000A2000830A300A20B262AA30B232A282AE5
:10045000000008001E30A2004F30A300A20B312A7A
:0A046000A30B2E2A332A0000080027
:02400E00443F2D
:10420000FF00FF003E00C8003E0028003E00A8005E
:044210003E00680004
:00000001FF
TEHNIČKA ŠKOLA SLAVONSKI BROD RADNA MAPA
RADIONIČKE VJEŽBE 81
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