LICEUL TEHNOLOGIC „ SFÂNTUL IOAN DE LA SALLE” PILDEȘTI

SUPORT DE CURS

Denumire CDL :

Aplicații de bază în electronică și automatizări

Clasa a IX-a

Profil : TEHNIC

Domeniul de pregătire : Electronică, automatizări

Autori:

ing. Tutu Mihai prof. Ifrim Cătălin Constantin

An școlar : 2020-2021 1

TEMA 1. MIJLOACE DE MUNCĂ SPECIFICE ATELIERULUI DE ELECTRONICĂ

1.1. PRINCIPII ERGONOMICE IN ORGANIZAREA LOCULUI DE MUNCĂ

Fişa de lucru 1

Competenţe : Asigură ordinea şi curăţenia la locul de muncă

Aplică principiile ergonomice în organizarea locului de muncă

Foloseşte instrucţiuni de lucru pentru îndeplinirea sarcinilor

• Fişă de documentare

Efectuarea instruirii practicii în unităţile şcolare se realizează în ateliere şcoală. Acestea trebuie să îndeplinească condiţii cerute de operaţiile tehnologice de prelucrare, referitoare la: spaţii, iluminat, ventilaţie, dotarea cu sculele, dispozitivele, verificatoarele şi utilajele necesare.

Organizarea atelierului trebuie realizată având drept scop adaptarea muncii la om, respectiv adaptarea locului de muncă, a maşinilor şi utilajelor, a spaţiilor de muncă, a orarului şi normelor de lucru la cerinţele şi posibilităţile organismului u-man, astfel încât să se obţină o productivitate maximă cu solicitarea minimă a executantului.

Organizarea atelierului electric Atelierul electric reprezintă spaţiul special amenajat pentru executarea unor

operaţii tehnologice în vederea obţinerii unor piese ce urmează a fi montate în subansambluri, ansambluri, maşini şi instalaţii electrice.

Organizarea atelierului se face având în vedere asigurarea condiţiilor referitoare la:

Spaţii;

Iluminat;

Ventilaţie;

Dotarea cu scule, dispozitive, verificatoare şi utilaje necesare etc.

În spaţiul destinat atelierului sunt amplasate bancurile de lucru, maşinile –

unelte şi celelalte mijloace de muncă, respectându-se normele de protecţie a muncii: - crearea unor treceri şi căi de comunicaţie care se vor marca vizibil pe

margine prin dungi de culoare contrastantă faţă de culoarea pardoselii; - respectarea distanţelor de amplasare prevăzute în normative.

- asigurarea condiţiilor optime de vizibilitate; - reducerea efortului muncitorului; - menţinerea capacităţii de muncă pe toată durata schimbului de lucru; - evitarea accidentelor; - îmbunătăţirea calităţii muncii. Microclimatul din atelier se situează în zona optimă atunci când: - temperatura aerului este de 16 – 18 ˚C;

2

- umiditatea de 50 %; - viteza aerului de 0,3 m/s iarna şi 0,6 m/s vara; - temperatura suprafeţelor încălzite ale utilajelor şi instalaţiilor nu depăşeşte

55˚C. Ventilaţia (naturală sau mecanică) are drept scop: - asigurarea şi întreţinerea în spaţiile de lucru a unei atmosfere

corespunzătoare cerinţelor impuse de igiena muncii; - înlocuirea aerului viciat cu aer curat.

- eliminarea cauzelor acestuia – când este posibil; - reducerea intensităţii lui – folosindu-se covoare de cauciuc, pâslă sau alte

materiale fonoizolante; - folosirea mijloacelor de protecţie individuală contra zgomotului. Organizarea ergonomică a locului de muncă Locul de muncă (bancul de lucru) pentru lăcătuş reprezintă zona în care

acesta îşi desfăşoară activitatea şi unde sunt concentrate scule, instrumente, materie primă, semifabricate şi produse finite.

Organizarea ergonomică a locului de muncă constă în: - stabilirea înălţimii optime a planului de lucru; - stabilirea zonelor optime şi maxime de lucru rezervate pentru a asigura

anumite grade de libertate în mişcarea membrelor superioare pentru depunerea şi manevrarea pieselor, sculelor şi accesoriilor în vederea îndeplinirii în mod eficient a sarcinii de muncă.

Zona maximă de lucru are ca rază o lungime cuprinsă între 72,32 cm pentru băieţi şi 65,73 cm pentru fete, iar zona optimă de lucru are ca rază o lungime cuprinsă între 46,48 cm pentru băieţi şi 43,63 cm pentru fete.

Fig 1

Fig. 2

3

Câmpul vizual normal trebuie să fie cuprins între +15˚ şi -45˚ faţă de direcţia orizontală a privirii în plan vertical şi 0˚, respectiv 60˚, în plan orizontal.

Fig. 3

La începutul lucrului:

- sculele şi piesele trebuie să fie pregătite şi aşezate în aşa fel încât cele folosite mai des să fie mai aproape de muncitor, iar cele folosite mai rar să fie mai îndepărtate;

- la locul de muncă trebuie să fie numai sculele şi instrumentele necesare pentru lucrarea dată.

În timpul lucrului:

- se va păstra o deosebită ordine şi curăţenie la locul de muncă; - fiecare obiect se va reaşeza după întrebuinţare la locul stabilit iniţial; - fiecare sculă şi instrument vor fi folosite numai pentru destinaţia pentru care

au fost construite.

La sfârşitul lucrului:

- sculele şi instrumentele vor fi curăţate şi aşezate la locul lor în sertarele bancului;

- piesele prelucrate vor fi predate compartimentului de asamblare sau depozitate în spaţii special amenajate;

- locul de muncă va fi curăţat folosindu-se materiale corespunzătoare.

4

Sarcini de lucru ✓ analizaţi principiile ergonomice specifice atelierului electric din şcoală

✓ Completaţi următoarea fişă privind ergonomia în atelierul electric

Condiţii de muncă vizate Organizare ergonomică

Spaţiul de lucru

Iluminat

Ventilaţie

Zgomot

Microclimat

Scule şi utilaje

1.2. MIJLOACE DE MUNCĂ SPECIFICE DOMENIULUI ELECTRIC

Fişă de lucru 2

Competenţe : Asigură ordinea şi curăţenia la locul de muncă

Aplică principiile ergonomice în organizarea locului de muncă

Foloseşte instrucţiuni de lucru pentru îndeplinirea sarcinilor

• Fişă de documentare

Realizarea unor scheme electrice respective electronice nu poate fi făcută dacă nu se dispune de scule şi utilaje adecvate.

Utilajul electric şi electrotehnic constituie partea caracteristică a atelierului. Când această parte este corespunzătoare realizarea montajelor nu mai constituie o problemă.

Ca utilaje electrice ce ar trebui să existe în atelierul electronistului se pot enumera:

- trusa electronistului; - aparate de măsură şi control; - surse de alimentare în curent continuu şi curent alternativ; - maşină de bobinat; - maşină de găurit electrică; - maşină de găurit manuală (bormaşină); - instrumente de măsurat (şubler, micrometru, ruletă, metru, raportor etc); - menghină; - polizor de mână sau electric - scule: şurubelniţe de diferite mărimi şi izolaţii, cleşte de tăiat, cleşte de îndoit,

cleşte cu vârf rotund, patent, cleşte şpiţ, cleşti speciali (de dezizolat, de sterizat), pile (rotunde, semirotunde, pătrate, triunghiulare), ferăstrău de metale (bonfaer), dălţi, foarfece de tablă, pensete, chei, ciocane, punctator, ac de trasat, compas, echer, pensule etc.;

- garnituri de chei tubulare; - pistol de lipit (ciocan electric).

Trusa electronistului Această trusă este individuală, uşor de transportat şi de utilizat.

Fig.4. Trusa electronistului

Trusa (fig.4) are în componenţa sa: şurubelniţe diferite, chei de diferite mărimi, cleşte special, cleşte de dezizolat, patent, ciocan, cheie dinamometrică , set chei tubulare.

6

Dotarea atelierului electric poate fi făcută, funcţie de complexitatea lucrărilor, cu truse care au în compunere o gamă variată de scule. O astfel de trusă este prezentată în figura 5.

Fig. 5. Trusă.

• Sarcini de lucru: A. Identificaţi sculele din figurile de mai jos şi precizaţi rolul lor:

a)

b)

7

c)

d)

e) f)

B. Enumeraţi ce scule sunt prezentate în trusa din figura de mai jos:

8

1.3. Trusa de electrosecuritate

Trusa de electrosecuritate este un echipament didactic constituit din 6 module cu ajutorul cărora se pot realiza diferite montaje electrice care simulează situaţii reale de electrocutare, raportul fiind de 220V/12V: modul corp uman, modul reţea electrică, modul priză de împământare, modul consumator electric, modul întreruptor electric, modul de rezistenţe electrice. Alimentarea trusei se realizează cu un transformator monofazat 220V/12V sau 220 V/ 6V.

1.3.1. Utilizarea trusei de electrosecuritate în demersul didactic

Această trusă poate fi utilizată în cadrul orelor de laborator tehnologic, instruire practică şi modulul de Sănătate şi securitate a muncii – clasa a XI-a profil tehnic pentru a simula situaţii periculoase de electrocutare. Elevii au posibilitatea de a realiza montaje experimentale cu ajutorul cărora să–şi însuşească noţiuni privind electrocutarea, efectele curentului electric asupra corpului omenesc. De asemenea elevii au posibilitatea de a obţine date experimentale cu ajutorul cărora să conştientizeze în mod real valorile periculoase ale curentului electric asupra corpului omenesc : 10 mA c.a. şi 50 mA curent continuu. Cu o astfel de trusă se pot studia următoarele situaţii :

◼ Lipsa unui accident electric într-un circuit;

◼ Simularea unui accident electric;

◼ Detectarea unui aparat defect;

◼ Electrocutarea prin atingere directă;

◼ Electrocutarea prin atingere indirectă;

◼ Determinarea circuitelor electrice echivalente specifice situaţiilor de avarie;

◼ Calculul curenţilor în cazul electrocutării;

◼ Stabilirea efectelor curentului electric asupra corpului omenesc;

9

◼ Prevenirea situaţiilor de electrocutare;

De asemenea cu ajutorul acestei truse pot fi experimentate diferite concepte teoretice cum ar fi; legea lui Ohm, teoremele lui Kirchhoff, legea inducţiei electromagnetice. 3. Consideraţii teoretice necesare utilizării trusei Înţelegerea efectelor curentului electric asupra corpului uman se bazează pe valorile rezistenţei corpului uman în diferite puncte după următoarea schemă electrică :

Astfel se consideră că rezistenţa internă a corpului uman este Ri=1000 Schema electrică a corpului uman poate fi reprezentată astfel:

- 1-

Unde :

Rh=rezistenţa pielii cuprinsă între 1,6k şi 15,3k

Ri=rezistenţa corpului uman

C=capacitatea echivalentă

Pentru tensiuni mai mari de 30V, rezistenţa pielii este nulă.

1.3.2. . Aplicaţii – Simularea diferitelor situaţii de electrocutare

1. Electrocutarea prin atingere directă

Se produce atunci când o parte din corpul uman se află în contact direct cu un echipament electric având un contact dezizolat sau nulul exterior izolat.

10

Astfel, pentru se obţine

2. Precauţii pentru evitarea electrocutării directe

Dacă la priză există împământare, rezistenţa acesteia fiind aproximativ 1M, se observă că aceasta va reduce semnificativ curentul din circuit de la 219 mA la 0,22 mA.

11

În acest caz, pentru

a. Electrocutarea în cazul unui scurtcircuit Lipsa legăturii între nulul de protecţie al consumatorului şi priză va duce la

electrocutarea indirectă a omului

b. Electrocutarea prin atingere indirectă Este cel mai întâlnit caz de electrocutare care apare atunci când se produce o cădere de tensiune între un conductor străbătut de curent electric şi corpul uman.

c. Imperfecţiuni în circuitul electric

12

Circuitul echivalent are următoarea structură:

d. Creşterea efectului termic prin scurtcircuit- electrocutare mortală

e. Electrocutare datorată lipsei conexiunii dintre consumator şi priza de protecţie

1.4. Placa prototip bredboard

De cele mai multe ori atunci când se proiectează un nou circuit prima versiune realizată nu este şi ultima. Frecvent, un inginer va începe cu un circuit șablon pe care îl va modifica pentru o anumită aplicație. Varianta finală a circuitului va fi fabricată pe plachete de siliciu sau pe circuite imprimate (PCB); pentru a modifica un circuit astfel implementat este necesar un efort relativ mare. Trebuie să se aibă în vedere faptul că la începutul ciclului de proiectare a

14

unui circuit apar modificări frecvente, deci este necesar să se folosească o soluţie ușor reconfigurabilă de construcție și testare a circuitelor. Facem astfel diferenţa între un circuit permanent şi unul experimental. O “placă provizorie”, cunoscută şi sub numele de placă de prototipuri cu perforaţii şi contacte mecanice (protoboard sau breadboard) este o platformă reutilizabilă folosită pentru construirea temporară a circuitelor electronice, deci este un instrument folosit pentru realizarea unui prototip. Prototipul este un model potrivit pentru evaluarea completă a modului în care a fost proiectat (design-ului) și a performanțelor unui anumit circuit.

Fig. 1 Placă provizorie (breadboard) şi conexiunile interne.

Pe suprafața unei astfel de plăci vom observa existenţa unui număr găuri mici dispuse la distanţă de 0,1 inchi (2,54 mm), în fiecare dintre aceste găuri putând fi introdus un singur fir sau un terminal al unei componente. Sub capacul de plastic, găurile sunt conectate în grupuri de o rețea de lamele metalice realizate din aliaje bune conducătoare de electricitate.

Un exemplu de conectare a lamelelor metalice este prezentat în cele ce urmează. Rândurile de sus și de jos sunt conectate orizontal şi sunt, de obicei, folosite pentru bornele sursei de alimentare. Aici se vor conecta bornele + și – ale sursei de alimentare. În unele cazuri în dreptul acestor rânduri este marcată o linie roşie respectiv albastră pentru a identifica cu uşurinţă polarizarea alimentării (albastru - masă). Celelalte lamele sunt conectate vertical.

15

Fig. 2 Interconectarea prin lamele metalice

Canalul din mijloc permite amplasarea circuitelor integrate (IC), de exemplu amplificatoare operaționale:

Circuit

Canal

integrat

Fig. 3 Exemplu de utilizare a canalului central al unei plăci provizorii (breadboard).

Construirea unui circuit experimental pe placa provizorie

Atunci când se realizează un circuit pe placa provizorie pornind de la o schemă primul pas este identificarea "nodurilor" circuitului. Un nod este orice punct în care sunt interconectate două sau mai multe componente. Fiecare nod al circuitului va deveni apoi un nod pe placa provizorie (breadboard). Componente THD (Through Hole Device) pot fi conectate prin inserarea terminalelor direct în găuri. Firele sunt folosite pentru a forma conexiunile dintre elementele circuitului.

Există câteva reguli care trebuie respectate pentru a prelungi durata de viață a contactele electrice și pentru a evita deteriorarea componentelor. Aceste reguli sunt:

• Atunci când se construieşte sau se modifică montajul experimental, sursa

de putere trebuie să fie deconectată. În caz contrar componentele pot fi supuse unui șoc electric şi se pot deteriora.

• Nu utilizați niciodată fire/sârmă prea groasă pentru a realiza conexiuni.

16

Sârmă utilizată pentru conexiuni în telefonie poate fi o alegere potrivită.

• Nu forțați niciodată terminalele componentelor în găurile de contact de pe placa provizorie (breadboard). Acest lucru poate deteriora contactul.

În figura 5 este prezentat schematic un circuit de curent continuu format din două rezistoare R1 şi R2.

Fig. 4 Exemplu de conectare a două rezistoare în serie.

În figura 6 sunt reprezentate două rezistoare în paralel respectiv dispunerea pe placa provizorie (breadboard).

Fig. 5 Exemplu de conectare a

două rezistoare în paralel.

2. Desfăşurarea lucrării Se va realiza pe placa provizorie (breadboard) următoarea schemă reprezentând un

circuit astabil, schemă cu care s-a lucrat şi în cadrul lucrării de laborator nr. 3:

17

Fig. 6 Schema circuitului astabil.

TEMA 2. PROIECTAREA ȘI REALIZAREA CABLAJELOR

2.1. Simularea functionării circuitelor electronice folosind mediul de simulare Electronics WorkBench

Prin simulare, cu ajutorul calculatorului, se pot analiza şi testa componente şi circuite electrice şi electronice, atât analogice cât şi digitale, fără să fie necesară realizarea lor experimentală. Astfel, se pot realiza analize complexe, flexibile, precise, fiabile şi ieftine, care să ia în considerare efectele variaţiilor parametrilor unor componente, comportarea unor dispozitive scumpe şi/sau greu procurabile şi comportarea unor dispozitive şi circuite în anumite condiţii fizice foarte greu sau imposibil de analizat practic.

Simularea permite elevului studierea şi înţelegerea rapidă a funcţionării unor circuite, într-o manieră care se situează între teorie şi practică, în proiectare asigurând găsirea mult mai rapidă a unei soluţii optime.

Simularea şi analiza devin etape interesante când se doreşte optimizarea unei soluţii iniţiale prin iteraţii succesive, iar calculatorul electronic devine instrumentul de bază.

Pachetele de programe realizate în scopul simulării şi analizei pe calculator sunt denumite medii de simulare şi analiză sau medii de proiectare inginerească., plecând şi de la conceptul de proiectare asistată de calculator, CAD - (Computer Aided Design).

Prezentarea mediului de simulare EWB

EWB este un mediu de simulare şi analiză a circuitelor electronice foarte modern şi adaptat la interfaţa Windows, fiind liderul mondial în simularea circuitelor electronice.

18

EWB se bazează pe programul SPICE 3F5 de la Universitatea Berkeley din California. Cu EWB putem crea circuite folosind orice combinaţie dintre componentele analogice şi componentele digitale.

Cu ajutorul mediului EWB se pot efectua patru tipuri de analize:

1. Analize de bază:

punctul static de funcţionare, regimul tranzitoriu, comportarea la anumite frecvenţe, analize Fourier, determinarea zgomotelor şi a distorsiunilor;

2. Analize tranzitorii: temperatură, parametrii tranzitorii, sensibilitatea în c.a. şi c.c.;

3. Analize de înalt nivel:

punctul de zero (deriva de zero), funcţii de transfer, stabilitatea circuitului;

4. Analize statice : în cazuri deficitare, analiza Monte Carlo.

Electronics Workbench Layout este programul ideal de proiectare a circuitelor electronice de înaltă calitate, multistrat, oferind performanţe de o valoare remarcabilă. Combinaţia între simulatorul EWB şi EWB Layout este soluţia ideală pentru a crea rapid circuite performante şi utilizabile.

Programul EWB dispune de o interfaţă programabilă pentru instrumentaţia virtuală, cu ajutorul căreia putem utiliza 6 instrumente:

multimetru;

generator de funcţii;

osciloscop;

generator de cuvânt;

ploter Bode (analizor Bode);

analizor logic;

Sarcină de lucru:

1. Folosind mediul EWB descrieti rolul fiecărui meniu

2. Identificati instrumentele de lucru din fiecare meniu

FIȘĂ DE LUCRU NR 1.

REDRESOR MONOALTERNANŢĂ

Competenţe:

1. Elaborarea schemei de simulare în Electronics Workbench; 2. Stabilirea parametrilor de funcţionare a componentelor şi a aparatelor

utilizate; 3. Interpretarea rezultatelor simulării; 4. Respectarea normelor de igienă şi protecţia muncii.

19

Mod de lucru:

Pentru realizarea schemei electrice de simulare (figura 1.1) se vor parcurge paşii:

Fig. 1.

Captura schemei de simulare

REDRESOR

MONOALTERNANŢĂ

CU FILTRU

Pasul 1: Pentru editarea schemei electrice se aduc componente în pagina de lucru. Prin simpla apăsare a butoanelor de sub bara de meniuri, conţinutul butoanelor cu componente se modifică. Apoi se selectează o componentă şi se aduce în pagina de lucru prin comanda „click & drag”.

Fig. 2. Bara de meniuri şi pagina de lucru

Din meniul Sources (fig. 1.3) se selectează masa (Ground) şi sursa (AC Voltage Source).

20

Fig. 3. Meniul sources

Selectă din meniul Basic (fig. 4) rezistorul (Resistor) şi nodurile pentru realizarea legăturilor (Connector),

Fig. 5.

Meniul Basic

Dioda (Diode) este selectată din meniul Diodes (fig. 6) iar din meniul Instuments se alege osciloscopul (Oscilloscope).

Fig. 6

Meniul Diodes

21

Pasul 2: Se realizează legăturile (fig. 7) între componente (traseele) prin comanda „click & drag”. Dacă am greşit o componentă şi dorim să o ştergem, selectăm componenta şi din fereastra „Edit”, alegem comanda „Delete”, la fel o să procedăm şi pentru un traseu greşit.

Pasul 3: Pentru modificarea parametrilor

electrici (R1=1kΩ), folosim comanda dublu click pe simbol (nu pe valoare) sau click dreapta şi „Component properties” .

Fig. 8

Pasul 4: Pentru a distinge între două

semnale pe osciloscop, este necesară

modificarea culorii traseelor. Acest lucru

se realizează făcând click dreapta pe fir

şi alegând comanda „wire properties”.

În fereastra care se deschide vom

selecta o culoare pentru traseul

respectiv (fig. 8). Fig. 9

Pasul 5: După desenarea schemei electrice, putem realiza simularea ei, prin simpla apăsare (fig. 8) a butonului „Activate simulation”.

Fig. 10.

Pasul 6: Reglarea parametrilor la osciloscop se face prin modificarea bazei de timp (Time base) şi a valorii de la canalul A (Channel A), crescător sau descrescător, până se obţine forma de undă corespunzătoare (fig. 9).

22

Fig. 11.

Reglarea

parametrilor la osciloscop.

Forma undei de semnal

rezultată

Cerinţe:

1. Realizaţi montajul cu diferite valori ale rezistenţei şi tensiuni de alimentare. 2. Vizualizaţi formele de undă cu ajutorul osciloscopului.

3. Calculaţi Umed şi Umax. 4. Calculaţi coeficientul de redresare.

2.2. Proiectarea virtuală a unui cablaj folosind mediul Eagle

2.2.1. Prezentare generală Dacă doriţi să realizaţi practic un montaj, este necesar sa realizaţi un circuit imprimat numit cablaj, pe care se montează piesele.

Programul „EAGLE”, care rulează sub Windows are drept scop realizarea schemelor de cablaj pornind de la schema electrică. Pentru aceasta este necesar să se realizeze un proiect compus din două fişiere:

• în primul fişier (Schematic) se va realiza schema electrică; • în cel de al doilea fişier (Board) se va realiza schema de cablaj. În

tabel se prezintă comenzile necesare realizării unui proiect.

23

Comenzi:

În Control Panel daţi:

File -> New project

Observaţie:

Acest proiect se poate denumi după preferinţele şi necesităţile utilizatorului.

Exemplu: Oscilator RC

Pentru a deschide pagina de lucru în care vom edita schema electrică propusă, apăsaţi un click pe butonul din dreapta al mouse-ului şi în fereastra deschisă alegeţi comanda New Schematic.

Din pagina de lucru se vor putea accesa comenzile clasice întâlnite în toate programele (Ex: save, copy, paste, etc.) şi butoanele cu comenzi specifice (Ex: net, bus, name, etc.) programului „Eagle”, care vă ajută să construiţi schema electrică.

24

Observaţie:

La construirea schemei electrice, pentru estetică şi orientare se recomandă să se activeze grid-ul (butonul marcat în desen) prin puncte (Dots) sau linii (Lines), specificând dimensiunea (Size) dintre puncte în mm, inch, etc.

2.2.2. Comenzi necesare realizării schemelor electrice ▪ Aplicaţie:

Pentru prezentarea programului, se analizează în prima etapă modul de

realizare a schemei electrice a oscilatorului RC de joasă frecvenţă, prezentat în

figura 2.1. Valorile componentelor sunt: R1 = R4 = 1k , R2 = R3 = 5k şi C1 = C2 =

10nF . Alimentarea schemei se face la tensiunea de +/- 15V. Cea de a

doua etapă presupune realizarea schemei de cablaj, prezentată în figura 2.2., pe baza schemei electrice.

Fig. 2.1. Schema electrică a oscilatorului RC de joasă frecvenţă

25

În pagina de lucru vom încărca bibliotecile cu componente electrice (Edit -> Add) de unde veţi căuta componentele necesare pentru schema propusă.

Exemple de biblioteci cu piese:

1. rcl (C - EU simboluri europeane; C - US simboluri americane);

• R-EU – 0309/10 mm (grid 10 mm reprezintă distanţa între pinii rezistenţei); • C-EU C050-050X075 (grid 5 mm reprezintă distanţa între pinii

condensatorului); 2. supply 1

• GND – simbol pentru masă;

• +5V – simbol pentru alimentare pozitivă 5V. 3. con_molex – simbol pentru pentru conectori, etc.

După ce selectaţi o componentă, e de preferat s-o poziţionaţi în pagina de lucru ca în schema electrică. Pentru a putea realiza cablajul se recomandă ca în fereastra 2, să putem vizualiza urmele necesare fixării piesei în cablaj. Cu ajutorul comenzii Rotate componentele sunt rotite şi aranjate în funcţie de preferinţele utilizatorului. Apăsând tasta Esc, odată vă întoarceţi în bibliotecă, la lista cu piese şi apăsând tasta Esc de două ori închideţi biblioteca. Tasta Esc este folosită pentru a ieşi din orice comandă selectată anterior.

Pentru a realiza o schemă electrică este indicat să cunoaşteţi semnificaţia butoanelor din bara de meniuri din stânga paginii de lucru.

Simbol Butoane Rol

Delete – click pe piesă şi şterge piesa;

Coppy – click pe piesă şi copiază piesa;

Move – click pe piesă şi mută piesa;

26

Rotate– click pe piesă şi roteşte piesa;

ERC – verifică schema electrică;

Mirror – realizează desenul în oglindă.

Add – încarcă bibliotecile cu piese;

Change – modifică dimensiunea scrisului (Size), terminaţia (Cap), tipul de caractere (Font), textul (Text), grosimea traseelor (Width), tipul de linie (Style), etc.

Text – Introduce un text ajutător;

Name – denumeşte piesa;

Value – Introduce valori pieselor;

Wire – trasează liniile, fără a desena automat şi nodurile.

Net – trasează liniile (sârmele ce unesc piesele)

şi desenează la intersecţiile traseelor

nodurile. La final se recomandă salvarea schemei electrice cu comanda Save, pentru a putea construi schema de cablaj.

Comanda BOARD se foloseşte pentru a deschide o nouă pagină de lucru ce va conţine piesele din schema electrică. Acestea vor trebui aranjate în interiorul

patrulaterului, pentru obţinerea schemei de cablaj.

2.2.3. Comenzi necesare realizării schemelor de cablaj În noua pagină de lucru piesele sunt poziţionate în partea stângă şi trebuiesc aduse în interiorul patrulaterului din figură. După ce au fost selectate, folosind

comanda Move aduceţi piesele una câte una sau pe toate odată, dacă selectaţi

toate piesele cu comanda Group. .şi apoi folosiţi comanda Move. De asemena cu MOVE apăsat şi click pe marginea pătratului micşoraţi dimensiunile acestuia în funcţie de piese şi de preferinţele utilizatorului. Piesele la aranjare pot fi rotite în

poziţia convenabilă utilizatorului. Butonul Fit construieşte placa pe toată pagina de lucru, iar din scroll-ul mouse-ului aceasta poate fi mărită sau micşorată pentru precizie.

27

Butonul Route – este folosit de utilizator pentru a desena singur traseele cablajului. La desenarea unui traseu se apasă click stânga lângă pinul piesei, nu chiar pe pin şi utilizatorul construieşte traseul cum doreşte.

Butonul Ripup – are rolul de a şterge traseul greşit.

Butonul Ratsnest – apăsat realizează toate socotelile pentru construirea

traseelor de cablaj astfel încât acestea să fie cât mai scurte.

Butonul Autorouter – realizează în mod automat o variantă de cablaj.

Placa de cablaj are două straturi Bottom (stratul de jos) şi Top (stratul de deasupra), iar traseele vor fi construite pe stratul Bottom, dacă în fereastra Autorouter Setup fixaţi la Layer Costs Top un cost foarte mare 99 şi astfel convingeţi programul că e dezavantajos pentru el să construiască traseele şi pe celălalt strat. De asemnea puteţi alege din această fereastră la General, cum să se construiască liniile de traseu pe Top sau Bottom (N/A nu doresc traseu pe acest strat, * traseul să fie desenat în orice direcţie, / , \, I, -, traseul să fie desenat aşa cum arată simbolul).

28

Butonul Drc verifică dacă proiectul respectă regulile stabilite referitoare la distanţele între trasee (clearance), la distanţele între trasee şi pad-uri (pad-ul reprezintă cuprul din jurul găurii, are formă circulară de obicei şi este destinat lipirii unui terminal de componentă pe cablaj), regulile referitoare la trecerile de pe un strat pe altul, grosimea minimă a traseului (sizes), formele pad-urilor (shapes, care se recomandă să se lase ca în librării), etc.

Butonul Erc verifică dacă schema de cablaj este corectă.

Butonul Poliygon – realizează un obstacol pentru masă (se recomandă

grosimea 10 şi spaţiu 10)

Pentru masă apasaţi Butonul Poliygon şi construiţi un chenar, astfel încât la punctul de încheiere, să folosiţi butonul FIT, ca să aveţi precizie. După care apăsaţi pe butonul Name – şi scrieţi numele GND, iar la final daţi un click pe butonul Ratsnest care înegreşte cablajul. S-a creat astfel masa.

Schema de cablaj a oscilatorului RC de joasă frecvenţă, prezentat arată ca în figura 2.2.

Fig. 2.2. Schema de cablaj a oscilatorului RC de joasă frecvenţă

Observaţie:

Dacă doriţi să modificaţi anumite proprietăţi (cum ar fi: dimensiunea scrisului (Size), terminaţia (Cap), tipul de caractere (Font), textul (Text), grosimea

29

traseelor (Width), tipul de linie (Style), distanţa dintre piese, pad-uri şi obstacole

(Isolate, etc.), puteţi folosi butonul Change .

2.3. PREGĂTIREA CONDUCTOARELOR ELECTRICE

Fişă de lucru 1

Competenţe:

Identifică probleme simple

Alcătuieşte şi aplică un plan de rezolvare a unei probleme simple

Verifică rezultatele obţinute în urma aplicării planului de rezolvare a unei probleme simple

Execută operaţii tehnologice specifice pregătirii conductoarelor electrice

acordă primul ajutor în caz de accident

• Fişă de documentare

Indiferent de felul conductorului, la executarea interconexiunilor la aparatajul electric se

va urmări ca:

- secţiunea conductorului de racord să se încadreze în limitele impuse de caracteristicile nominale ale circuitului în care se regăsesc aparatele electrice; - să se asigure forţa de strângere a contactului corespunzător curentului nominal. Conductoarele izolate, utilizate la interconexiunea aparatelor, pot fi rigide (din cupru

sau aluminiu) sau flexibile din cupru.

Conform F14/1991 (fişei tehnologice), se vor utiliza conductoare având următoarele culori:

Tipul circuitului Culoarea conductorului

Circuite primare de c.c. sau c.a. negru

Protecţia împotriva tensiunilor de atingere verde – galben

Legarea la neutrul de lucru alb

Circuite secundare Roşu pentru c.a. şi albastru

pentru c.c.

La executarea conexiunilor în conductor intervin următoarele operaţii:

30

Executarea • Alegerea diametrului interior al tubului având în vedere asigurarea poziţiei

stabile a tilei la borna aparatului;

tilelor • Debitarea la lungimea necesară;

(tub din PVC de • Inscripţionarea textului conform proiectului.

culoare albă utilizată la

marcarea

conductoarelor)

➢

Stabilirea traseului conexiunii şi a lungimii necesare avându-se în vedere:

- ca pachetele de conductoare care se formează în final să nu aibă dimensiuni

exagerate şi să nu incomodeze accesul la aparatele din confecţie;

- separarea traseelor conductoarelor de forţă în c.c. şi c.a.;

- separarea traseelor de bară, de cele în conductor;

- separarea traseelor de forţă, de cele din circuitul secundar;

Montarea - realizarea unor distanţe minime, din considerente economice,

- realizarea unor trasee care să confere posibilitatea urmăririi şi demontării în

conductoarelor

caz de defectare.

➢

Debitarea la dimensiunea necesară;

➢

Racordarea la bornele aparatului:

- direct (fără piesă intermediară);

- prin intermediul papucilor.

➢

Rigidizarea conductoarelor.

Ordonarea conductoarelor pe pachete se realizează prin strângere cu bride din

PVC, plasate la circa 30 – 50 mm distanţă între ele.

Rigidizarea

Pachetele vor fi rigidizate de construcţia metalică cu ajutorul bridelor din PVC

sau din oţel.

conductoarelor

Conductoarele cu secţiuni de peste 120 mm2 se fixează la capetele de

racordare în minimum două puncte de fixare şi urmează trasee directe.

Fig. 1.

a – conductor FY 2,5 mm2; b – porţiune dezizolată a conductorului; c – introducerea tilei

inscripţionate d; e – rigidizarea conductorului în contactul fix al aparatului şi rigidizarea sa prin strângerea şurubului.

Racordarea directă

Modul de racordare este dictat de sistemul constructiv al bornei aparatului, după

cum urmează:

31

- în cazul aparatelor cu borne sistem clemă, racordarea se poate face direct (în cazul

conductoarelor monofilare) sau prin intermediul clemelor ştift (în cazul conductoarelor multifilare);

Etapele execuţiei ochiului la conductoarele tip AFY… sau FY…

Operaţia Scule/dispozitive

Metru, ruletă, linie

Măsurare

Debitare

Patent, cleşte de dezizolat special

Dezizolare

Cleşte de dezizolat, cuter

32

Montare tilă

Formarea ochiului Cleşte cu vârf rotund

În cazul conductoarelor multifilare, porţiunea dezizolată se răsuceşte şi se cositoreşte cu aliaj LP – 60.

33

Fig. 2. Fasonarea „ochiului” la conductoarele flexibile: 1 – dezizolarea şi montarea tilei; 2 – împărţire în două

şuviţe de grosimi egale; 3 – împletirea şuviţelor; 4 – cositorirea „ochiului” în baia de cositor sau cu letconul

(pistolul) electric.

Etapele fasonării „ochiului” la conductoarele flexibile Dezizolare

Montare tilă

34

Împărţirea în două şuviţe de grosimi egale

Împletirea şuviţelor

Cositorirea ochiului

- în cazul aparatelor cu bornă sistem şurub filetat racordarea se face prin intermediul papucilor ochi. Se admite conectarea directă (care implică formarea ochiului) în

cazul secţiunilor până la 10 mm2 la conductoarele monofilare şi 4 mm2 în cazul conductoarelor multifilare.

35

Fig. 3. Exemple de rigidizare a conductorului.

Îmbinările conductor – papuc se execută prin presare, lipire sau sudare, în funcţie

de tipul îmbinării (tip conductor sau tip papuc).

Domeniul de utilizare, formele, dimensiunile şi materialele sunt cele menţionate în

normele interne şi caietele de sarcini ale acestora, respectiv:

- papuci tip P.C.S. (P = papuc, C = clemă, S = ştift); se folosesc pentru legături între conductoare şi cleme sau aparate cu borne de aceeaşi construcţie cu a clemelor pentru

secţiuni până la 16 mm2. - papuci tip P.S.I. (P = papuc, S = ştanţat, I = izolat); se folosesc pentru legături

între conductoare şi aparate prevăzute cu borne şurub (care necesită ochi) pentru secţiuni

până la 4 mm2. - Papuci tip P.T. (P = papuc, T = ţeavă), folosiţi pentru legături între aparate

prevăzute cu borne cu şurub pentru secţiuni cuprinse între 6 – 400 mm2. Papucii P.S.I. şi P.C.S. se montează cu ajutorul cleştilor de sterizat acţionaţi manual.

Operaţia de sertizare a papucilor P.T. se efectuează cu ajutorul agregatelor pneumo-hidraulice de presat papuci şi a setului de bacuri de presare special construite pentru aceste tipuri de papuci. Premergător operaţiei de sertizare se realizează: debitarea şi dezizolarea conductorului, montarea tijei, alegerea tipului de papuc

Lista sculelor şi dispozitivelor necesare executării

conexiunilor cu conductoare izolate:

▪ Cleşte patent

▪ Cleşte de dezizolat conductor

▪ Cleşte de sertizat papuci

36

▪ Şurubelniţe

▪ Ciocan de lipit

▪ Ciocane

▪ Menghină

▪ Pile

▪ Metru, ruletă

▪ Dispozitiv de dezizolat conductoare

▪ Presă hidraulică pentru cleme

Fig. 5. Elemente de contact

Pentru cablurile electrice utilizate în instalaţiile electrice de joasă şi medie tensiune care au secţiuni mari sunt utilizate dispozitive de tăiat cabluri de energie (fig. 6)

Fig. 6. Dispozitiv de tăiat cabluri de energie

• Sarcini de lucru

1. Să se enumere etapele de execuţie a următoarelor conexiuni:

2. Să se elaboreze fişa tehnologică pentru executarea unei anse pentru pistolul

de lipit, respectând ordinea operaţilor tehnologice prezentate în figurile de mai jos .

3. Realizarea unui transformator de mică putere – miniproiect tehnic Calculul simplificat

Fişă de lucru 4

Competenţe: realizează transformatoare de mică putere;

asamblează miezuri feromagnetice pentru transformatoare de mică putere;

realizează bobinajele pentru transformatoare de mică putere;

confecţionează izolaţia pentru transformatoare de mică putere;

confecţionează carcase pentru transformatoare de mică putere;

asamblează transformatoare de mică putere;

verifică starea de funcţionare a transformatoarelor de mică putere.

Fişă de documentare

Pentru a înţelege mai bine metoda proiectării unui transformator de reţea se cer

precizate mai întâi unele noţiuni care vor interveni mai departe în calcule.

Tipul de tolă -de obicei se utilizează tole STAS E+I “economice”, (fig.4.1) denumite

astfel, întrucât dintr-o bandă de tablă silicioasă de lăţime adecvată se obţin prin ştanţare,

concomitent, două tole E şi două tole I, fără a se pierde din suprfaţa utilă a materialului.

Dimensiunile tolei economice se precizează prin litera E, urmată de a [mm], care

reprezintă dimensiunea de bază a (parametrul) tolei. Astfel, există următoarele tipuri de

tolă STAS economică: E5; E6,4; E8; E10; E12,5; E14; E16; E18; E20; E25; E32.

Grosimea tolelor este şi ea standardizată la

valorile g1 = 0,35mm şi respectiv, g2 = 0,5mm .

Aria ferestrei tolei AF [cm2] - reprezintă suprafaţa

destinată introducerii înfăşurărilor şi este

prezentată haşurat. Valoarea acesteia este:

AF [cm2] = 0,03∙a2 [mm2]

Secţiunea în fier SFe [cm2] - reprezintă aria

secţiunii miezului magnetic situat în interiorul

carcasei bobinate. Mărimea sa:

Fig. 1

SFe [cm2] = 0,02∙a [mm]∙b [mm]

unde: b [mm] – reprezintă grosimea pachetului de tole. 38

Fig.2

Factorul de umplere a ferestrei tolei (y)- definit ca raportul dintre aria totală, ocupată

de înfăşurări în fereastra tolei, At [cm2] şi aria ferestrei, AF[cm2], conform relaţiei:

A t cm2 A1 cm2 + A 2 cm2

y = A

F cm2 = 0,03 a2 cm2

unde: A1 [cm2] - reprezintă aria ocupată de înfăşurarea primară;

A2 [cm2] - reprezintă aria ocupată de înfăşurarea secundară sau de

înfăşurările secundare; (A2K - aria ocupata de înfăşurarea secundara k);

At [cm2] = A1 [cm2] + A2 [cm2] - aria ocupata de înfăşurări;

Pentru ca un transformator de reţea să se poată realiza uşor în producţia de serie,

valoarea optimă pentru factorul de umplere este y0 = 0,7 dar, în general se poate accepta

o valoare y[0,640,76].

Un factor de umplere prea mare duce la dificultăţi în faza de lamelare, la

introducerea tolelor iar un factor de umplere mic este neeconomic, transformatorul

fiind supradimensionat.

Date iniţiale de proiectare:

Proiectarea unui transformator de reţea de mică putere, se face pornindu-se de la

următoarele mărimi cunoscute (date iniţiale de proiectare):

- U1 [V] - valoarea efectivă a tensiunii din primar, reprezentând de

regulă, tensiunea reţelei monofazice, de curent alternativ (110V sau 220V);

- f [Hz] - frecvenţa reţelei monofazice, de curent alternativ;

- k - numărul de înfăşurări secundare;

- Uk2 [V] - tensiunea eficace în sarcină, în înfăşurarea secundară k;

- Ik2 [A] - curentul eficace în sarcină, în înfăşurarea secundară k;

39

- BM [T] - inducţia maximă admisă în miezul magnetic;

Procedeul de bobinare implementat (“cu sau fără izolaţie intre straturi ”) este impus

de condiţiile electrice şi climatice, în care va funcţiona transformatorul.

Prin proiectarea transformatorului de reţea se urmăreşte determinarea prin calcul a

datelor necesare realizării sale în practică şi anume:

n1 - numărul de spire din înfăşurarea primară;

n2k - numărul de spire din înfăşurarea secundară;

d1 [mm] - diametrul conductorului de bobinaj, din înfăşurarea primară;

d2k [mm] - diametrul conductorului de bobinaj, din înfăşurarea secundară;

a [mm] - tipul de tolă STAS ce se utilizează astfel încât , ySTAS [0,640,76] ;

b [mm] - grosimea pachetului de tole;

N - numărul de tole necesar;

FIŞA TEHNOLOGICĂ Denumirea piesei : CARCASĂ TRANSFORMATOR

Material : preşpan – diferite grosimi

Denumirea operaţiei Utilajul folosit SDV - uri

Trasarea I Bancul de lucru Rigla gradată; ac de trasat; compas; ciocan;

punctator.

Debitarea Bancul de lucru Menghina; ferăstrăul metalic.

Pilirea I Bancul de lucru Pile diferite; riglă de verificat; echer; şubler.

Îndoirea Bancul de lucru Menghina; ciocan.

Finisarea Bancul de lucru Pile duble fine; pânză abrazivă.

• Sarcini de lucru Proiectaţi un transformator de mică putere cu următorii parametri : U1n=220 V; U2n=

12 V ; I2n=0,1A;

Utilizând datele obţinute prin proiectare realizaţi : construcţia miezului, bobinajul, izolaţia şi carcasa transformatorului;

Asamblaţi părţile componente ale transformatorului;

Verificaţi funcţionarea transformatorului.

41

BIBLIOGRAFIE

✓ auxiliar curricular pentru modulul ”Sănătatea şi securitatea muncii” , clasa a

XI-a , profil tehnic;

✓ documentaţie tehnică pentru trusa de electrosecuritate, firma Cornelsen

Experimenta;

✓ curs ITM

✓ Cătuneanu V. ş.a., Tehnologie electronică, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti

1984;

✓ Svasta P. ş.a., Componente electronice pasive - Rezistoare, Cavaliotti, 2007;

✓ Svasta P. ş.a., Componente electronice pasive - Condensatoare, Cavaliotti, 2010;

✓ ***, Rezistoare, Condensatoare, Inductoare, Tranzistoare, diverse cataloage;

✓ www.cetti.ro;

✓ www.elect2eat.eu.

0