of 14 /14
1 Kristian Uremović Osnovna škola Frane Petrića Cres Tehnička kultura – 8. razred Elektronika Cres, 2020.

Tehnička kultura – 8. razred Elektronika · 1 Kristian Uremović Osnovna škola Frane Petrića Cres Tehnička kultura – 8. razred Elektronika Cres, 2020

  • Author
    others

  • View
    13

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Tehnička kultura – 8. razred Elektronika · 1 Kristian Uremović Osnovna škola Frane Petrića...

  • 1

    Kristian Uremović

    Osnovna škola Frane Petrića Cres

    Tehnička kultura – 8. razred

    Elektronika

    Cres, 2020.

  • 2

    Sadržaj:

    1. Uvod u elektroniku……………………………………………………….3

    2. Pasivni elektonički elementi………………………………………………3

    2.1. Otpornici………………………………………………………….3

    2.2. Kondenzatori……………………………………………………..4

    2.3. Zavojnice…………………………………………………………4

    3. Aktivni elektronički elementi……………………………………………..5

    3.1. Poluvodiči………………………………………………………..5

    3.2. Diode……………………………………………………………..6

    3.3. Tranzistori………………………………………………………..8

    3.4. Dijaci, trijaci, tiristori……………………………………………8

    3.5. Integrirani krugovi……………………………………………….8

    4. Ispravljač izmjenične struje………………………………………………9

    4.1. Poluvalno ispravljanje…………………………………………..10

    4.2. Punovalno ispravljanje………………………………………….10

    5. Jednostavni elektronički sklopovi……………………………………….12

    5.1. R-C sklop……………………………………………………….12

    5.2. Astabilni multivibrator………………………………………….12

    5.3. L-C titrajni krug………………………………………………...13

    5.4. Niskofrekventni generator………………………………………14

    5.5. Izrada tiskane pločice…………………………………………...14

    Literatura…………………………………………………………………...14

  • 3

    1. Uvod u elektroniku

    Elektronika je područje elektrotehnike koja proučava kretanje naboja kroz vodiče, poluvodiče,

    vakuum i plinove.

    Elektronički elementi osnova su svih elektroničkih uređaja te ih dijelimo u dvije skupine: PASIVNI

    ELEKTRONIČKI ELEMENTI I AKTIVNI ELEKTRONIČKI ELEMENTI.

    Elektronički sklopovi nastaju povezivanjem više elektroničkih elemenata u cjelinu.

    Elektronički uređaji sastoje se od jednog ili više elektroničkih sklopova.

    PASIVNI ELEKTRONIČKI ELEMENTI: otpornici, kondenzatori, zavojnice

    AKTIVNI ELEKTRONIČKI ELEMENTI: diode, tranzistori, dijaci, trijaci, tiristori, integrirani

    krugovi, mikroprocesori

    2. Pasivni elektonički elementi

    2.1. Otpornici

    Otpornici su elektronički elementi koji pružaju otpor prolasku električne struje.

    Povećanjem otpora u strujnom krugu struja se smanjuje, a smanjenjem otpora struja se povećava.

    Stalni otpornici – vrijednost otpora ne može se mijenjati

    Promjenjivi otpornici – vrijednost otpora može se mijenjati

    Zbrajanje otpora:

    Serijski spoj: Paralelni spoj:

  • 4

    2.2. Kondenzatori

    Kondenzatori imaju sposobnost akumuliranja električnog naboja. Količina akumuliranog naboja naziva

    se KAPACITET.

    VRSTE: stalni (blok) kondenzatori, polupromjenjivi kondenzatori i promjenjivi kondenzatori

    Zbrajanje kapaciteta:

    Serijski spoj: Paralelni spoj:

    2.3. Zavojnice

    Zavojnice se izrađuju u obliku vodiča svijena u spiralu. Magnetska svojstva zavojnice nazivaju se

    INDUKTIVITET. Unutar zavojnice nalazi se feromagnetski materijal ili zrak. Solenoid je zavojnica

    bez jezgre.

  • 5

    3. Aktivni elektronički elementi

    3.1. Poluvodiči Poluvodiči su materijali koji su na sobnoj temperaturi gotovo izolatori (nema slobodnih elektrona) dok

    povećanjem temperature postaju vodiči. Zbog povećanja temperature elektroni se oslobađaju i počnu se

    gibati. Na tom se mjestu pojavljuje šupljina. Vrijedi i obratno.

    NOSITELJI NABOJA:

    NEGATIVNI ELEKTRONI ( - )

    POZITIVNE ŠUPLJINE ( + )

    N – poluvodič: nosioci naboja su elektroni (u silicij (Si) dodamo arsen (As) i nastaje 1 elektron viška)

    P – poluvodič: nosioci naboja su šupljine (u silicij (Si) dodamo indij (In) i nastaje 1 šupljina viška)

    Poluvodički elementi koji se rabe u proizvodnji aktivnih elektroničkih elemenata su silicij (Si) i

    germanij (Ge).

    ELEKTRONSKA CIJEV

    Elektronske se cijevi sastoje od elektroda smještenih u staklenom balonu iz kojeg je isisan zrak. Ovisno

    o broju elektroda razlikujemo diodu, triodu, tetrodu, pentodu itd.

  • 6

    3.2. Diode

    Diode su elektroničke komponente s dvije elektrode nastale povezivanjem različitih tipova poluvodiča.

    Razlikujemo NP diode i PN diode.

    Zaporni sloj – područje

    osiromašeno nabojima, što je

    zaporni sloj veći, veći je i otpor

    diode.

    PROPUSNA POLARIZACIJA

    P poluvodič spojen je na anodu (+)

    N poluvodič spojen je na katodu (-)

    Elektroni idu prema P dijelu, a šupljine prema N dijelu,

    u strujnom krugu IMA STRUJE.

    NEPROPUSNA POLARIZACIJA

    P poluvodič spojen je na katodu (-)

    N poluvodič spojen je na anodu (+)

    Nema gibanja elektrona i šupljina, u strujnom krugu

    NEMA STRUJE.

  • 7

    VRSTE DIODA:

    1) ISPRAVLJAČKA DIODA: rabi se u ispravljačkim sklopovima za ispravljanje izmjenične struje u

    istosmjernu

    2) FOTODIODA: mijenja otpor pod utjecajem svjetlosti

    3) SVJETLEĆA DIODA (LED): svijetli kad kroz nju protječe električna struja, rabi se uglavnom za

    signalizaciju

    4) ZENEROVA DIODA: rabi se za stabilizaciju napona

    STRUJNO - NAPONSKA KARAKTERISTIKA DIODE

    nepropusna polarizacija propusna polarizacija

  • 8

    3.3. Tranzistori

    Najčešće se koriste bipolarni tranzistori. U elektroničkim sklopovima zadaća im je pojačanje

    električnih signala, a često služe i kao električni prekidači. Srednji sloj stvara zaporni sloj čija se

    propusnost može mijenjati dodavanjem napona. Mijenjanjem napona priključenog na srednji sloj

    mijenja se struja kroz tranzistor.

    - sklopka, moduliranje signala, pojačavanje signala, stabilizacija napona

    BIPOLARNI TRANZISTORI imaju 3 sloja: emiter (E), baza (B) i kolektor (C)

    S obzirom na raspored vodljivih slojeva razlikujemo PNP i NPN tip tranzistora.

    PNP tranzistor NPN tranzistor

    3.4. Dijaci, trijaci, tiristori

    DIJACI su troslojni poluvodički elementi i rabe se uglavnom u upravljačkim sklopovima.

    TRIJACI su poluvodički elektronički elementi koji se također rabe kao elektronički prekidači, ali

    isključivo u sklopovima izmjenične struje (AC).

    TIRISTORI su četveroslojni poluvodički elementi koji se rabe kao prekidači

    3.5. Integrirani krugovi

    Integrirani su krugovi izrađeni od više elektroničkih elemenata povezanih u funkcionalnu cjelinu. Vrlo

    malih su dimenzija. Složeniji integrirani krugovi nazivaju se mikroprocesori.

  • 9

    4. Ispravljač izmjenične struje

    Ispravljački sklopovi pretvaraju izmjeničnu el. struju u istosmjernu el. struju (AC – DC).

    Još se naziva i adapter (punjač za mobitel, punjač za prijenosno računalo itd.)

    Ispravljač izmjenične struje sastoji se od tri dijela:

    TRANSFORMATOR

    Mrežni napon od 230 V izmjenične el. struje pretvara na manji izmjenični el. napon.

    Broj namotaja na primaru (N1) veći

    je od broja namotaja na sekundaru

    (N2). Pošto je veći broj namotaja na

    primaru tada je i napon na primaru

    (U1) veći od napona na sekundaru

    (U2).

    ISPRAVLJAČKI DIO

    Izrađuje se od jedne, dvije ili četiri poluvodičke diode koje pretvaraju izmjeničnu el. struju u

    istosmjernu el. struju. Spoj s jednom diodom je spoj za poluvalno ispravljanje, spoj s dvije diode je

    spoj za punovalno ispravljanje, a spoj s četiri diode je Graetzov spoj.

    ISPRAVLJAČKI FILTAR

    Izglađuje signal da bi postigli što kvalitetniji ispravljeni signal. Najjednostavniji filtar je elektrolitski

    kondenzator velikog kapaciteta. Razlikujemo pasivne i aktivne filtre. Dok u svakoj skupini razlikujemo

    niskofrekventni filtar, visokofrekventni filtar i pojasni filtar.

  • 10

    4.1. Poluvalno ispravljanje

    Sklop za poluvalno ispravljanje sastoji se od jedne diode.

    Kada je smjer struje u pozitivnoj poluperiodi dioda je propusno polarizirana i ima struje. Kada je

    smjer struje u negativnoj poluperiodi dioda je nepropusno polarizirana i nema struje.

    4.2. Punovalno ispravljanje

    Sklop za punovalno ispravljanje sastoji se od dvije ili četiri diode (Graetzov spoj)

  • 11

    Punovalnim ispravljanjem dobije se izglađeniji signal zbog više dioda (više pozitivnih poluperioda)

    Graetzov spoj

    Kod ispravljača s Graetzovim spojem za vrijeme pozitivne poluperiode izmjenične struje struja protječe

    kroz diode D1 i D2, a za vrijeme negativne poluperiode izmjenične struje kroz diode D3 i D4, te se tako

    postiže neprekidno ispravljačko djelovanje.

  • 12

    5. Jednostavni elektronički sklopovi

    5.1. R-C sklop

    Punjenje i pražnjenje kondenzatora

    STRUČNO: nabijanje i izbijanje

    kondenzatora

    Kada je sklopka u položaju 1 strujnim krugom teće struja koja u prvim trenutcima može biti izuzetno

    jaka. Pad napona na kondenzatoru (mjeri ga voltmetar) je na početku nizak te se povećava i postiže

    vrijednost napona baterije. Pad napona na kondenzatoru postepeno se povećava kako se kondenzator

    puni (nabija). Nabijanjem kondenzatora struja u strujnom krugu slabi. Kada se kondenzator potpuno

    nabije njime više ne teće struja. Prebacimo li sklopku na poziciju 2 dolazi do pražnjenja (izbijanja)

    kondenzatora preko otpornika. Vrijeme nabijanja i izbijanja ovisi o otporu otpornika i kapacitetu

    kondenzatora.

    5.2. Astabilni multivibrator

    Astabilni multivibrator je oscilatorni sklop koji proizvodi kvadratne napone.

    Primjenjuju se dva tranzistora koji neprestano i naizmjence prelaze iz stanja vodljivosti u stanje

    zakočenosti. Kako bi titraji bili vidljivi, strujni krug upravlja svjetlećom diodom LED1 koja simulira

    žmigavac.

  • 13

    5.3. L-C titrajni krug

    PROIZVODI SINUSNI OBLIK SIGNALA

    Periodična izmjena energije električnog polja i energije magnetskog polja. Prethodno nabijeni

    kondenzator C uključimo u titrajni krug, gdje počinje njegovo izbijanje preko zavojnice L. Nakon

    izbijanja kondenzatora pohranjena energija u zavojnici nanovo nabija kondenzator, no polaritet je sada

    obrnuti. Kondenzator se ponovno izbija preko zavojnice koja nanovo nabija kondenzator obrnutim

    polaritetom. Ciklus se ponavlja dokle god se zbog unutrašnjih gubitaka ne ugasi. Još se koristi kao

    pojasni filtar. Djelovanje mu se zasniva na rezonanciji što znači da ističe samo određene frekvencije.

  • 14

    5.4. Niskofrekventni generator

    Proizvodi titraje napona niske frekvencije. Strujni se krug sastoji od titrajnog kruga (L1C1), izlaznog

    kondenzatora (C2 = 470 nF), triju otpornika (R1 = 10 kΩ, R2 = 10 kΩ, R3 = 470 Ω) i jednog tranzistora.

    Kako bi smo proizvedeni ton mogli čuti, valja ga dovesti do malog zvučnika ili bolje slušalica.

    5.5. Izrada tiskane pločice 1) MASKIRANJE – označavanje mjesta za bušenje rupica

    2) JETKANJE – kemijsko uklanjanje bakra s tiskane pločice

    3) ZAVRŠNI RADOVI – bušenje rupica modelarskom bušilicom

    Literatura:

    1) G. Bartolić, M. Cikeš, V. Delić, A. Gregurić, I. Kolarić, D. Stanojević; udžbenik tehničke kulture u

    osmom razredu osnovne škole; Školska knjiga; Zagreb, 2014.

    2) D. Kotnik-Karuza; Osnove elektronike s laboratorijskim vježbama; Filozofski fakultet u Rijeci;

    Rijeka, 2000.