„ELEKTRONIKA UN IEK ĀRTU ELEKTRONISKĀ - viskipv.lv Lekciju... · informāciju par sekojošām tēmām: ievads priekšmetā, elektronikas pielietojuma pamati, drošības sistēmas,

Ieguldījums tavā nākotnē

1 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006


„Profesionālās vidējās izglītības programmu „Lauksaimniecība” un

„Lauksaimniecības tehnika” īstenošanas kvalitātes uzlabošana”

1.2.1.1.3. „Atbalsts sākotnējās profesionālās izglītības programmu īstenošanas

kvalit ātes uzlabošanai un īstenošanai”

Projekta identifik ācijas Nr.

2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Mācību līdzeklis - lekciju konspekts

Mācību priekšmets

„ELEKTRONIKA UN IEK ĀRTU ELEKTRONISK Ā

VADĪBA”

Mācību metodisko materiālu izstrādāja Višķu Profesionālās vidusskolas skolotājs

Modris Blūmentāls

VIŠĶI

2011


2 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

„Profesionālās vidējās izglītības programmu „Lauksaimniecība” un

„Lauksaimniecības tehnika” īstenošanas kvalitātes uzlabošana”

1.2.1.1.3. „Atbalsts sākotnējās profesionālās izglītības programmu īstenošanas

kvalitātes uzlabošanai un īstenošanai”

Vienošanās par Eiropas Sociālā fonda projekta īstenošanu

Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Projekta identifikācijas

Nr. 2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006


3 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Anotācija

Mācību līdzeklis – lekciju konspekts paredzēts izglītības programmas „Lauksaimniecības

tehnika” profesionālā mācību priekšmeta „Elektronika un iekārtu elektroniskā vadība” 58 teorētisko

nodarbību stundām.

Mācību līdzeklī – lekciju konspektā autors apkopojis dažādos literatūras avotos iegūto

informāciju par sekojošām tēmām: ievads priekšmetā, elektronikas pielietojuma pamati, drošības

sistēmas, komforta un ekspluatācijas ērtības sistēmas, borta sakaru tīkls.

Mācību līdzeklis, lekciju konspekts izstrādāts ar ESF projekta „Profesionālās vidējās

izglītības programmu „Lauksaimniecība” un „Lauksaimniecības tehnika” īstenošanas kvalitātes

uzlabošana”, vienošanās Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Mācību līdzekli var izmantot ne tikai izglītības programmas „Lauksaimniecības tehnika”

mācību priekšmeta „Elektronika un iekārtu elektroniskā vadība” bet arī izglītības programmas

„Autotransports” mācību priekšmeta „Elektrotehnika un elektronikas pamati” un citu radniecīgu

mācību priekšmetu apguvei vidējās profesionālajās izglītības iestādēs.

Metodiskā materiāla izstrādes mērķis ir:

sniegt un pilnveidot audzēkņu zināšanas par elektronikas pamatelementiem, to

pielietojumu un nepieciešamību mūsdienu elektronikā;

nodrošināt nepieciešamo zināšanu daudzumu profesijas pilnveidošanai un

konkurences iespējām;

optimizēt prasmju, zināšanu un iemaņu pilnveides procesu.

Metodiskais materiāls paredzētas lietošanai audzēkņiem, kā arī skolotājiem mācību iestādē. Metodiskā materiāla izstrādei ir šādi uzdevumi:

zināšanu uzlabošana un pilnveidošana par jaunākajām tehnoloģijām;

apgūt teorētiskās un praktiskās zināšanas par programmā iekļautajām priekšmeta

tēmām;

izmantot lekciju konspektu, lai iespējami labāk apgūtu mācību vielu.

Mācību līdzeklis sastāv no 340 lappusēm aprakstošās daļas ar 336 attēlu ilustrācijām.

Višķu Profesionālās vidusskolas skolotājs: Modris Blūmentāls


4 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

SATURS

1. Ievads priekšmetā

1.1. Iepazīstināšana ar mācību programmu, prasībām;

1.2. Elektroiekārtu vispārīgs raksturojums;

2. Elektronikas pielietojuma pamati

2.1. Atoms; vadītspēja; vadītāji, nevadītāji un pusvadītāji;

2.2. Strāva, tās pamat lielumi un iedarbības veidi;

2.3. Elektriskā ķēde, tās sastāvdaļas, patērētāju pamat slēgumi un pamatlikumi;

2.4. Ķīmisko elektroenerģijas avotu slēgumi, elektroenerģija un jauda;

2.5. Strāvas siltumiedarbība, sprieguma zudumi vados un patērētāju nominālie dati;

2.6. Mēraparāti un to pielietojums;

2.7. Strāvas magnētiskais lauks, releji, elektroģeneratora un elektromotora darbības princips;

2.8. Kondensators, pašindukcija, transformators;

2.9. Sprostslānis, taisngriežu un Zēnera diodes;

2.10. Tranzistori, to pielietojums;

2.11. Lauktranzistori un operacionālie pastiprinātāji;

2.12. Tiristori un regulējamie taisngrieži;

2.13. Foto diodes, gaismas diodes, optroni, fototranzistori;

2.14. Holla ģenerators; pjezoelements, analogo signālu pārveidošana ciparu signālos;

2.15. Analogie un digitālie dati, integrālās mikroshēmas;

2.16. Rezistori, to pielietojums un galvenās īpašības;

2.17. Mērpārveidotāji: pretestības, temperatūras, indukcijas, Holla, spiediena, gaisa, detonācijas,

skābekļa, un izpildes mehānismi;

2.18. Spēkrata elektriskā tīkla izveidojums;

2.19. Spēkrata elektriskās shēmas, apzīmējumi;

2.20. Bojājumu meklēšana un novēršana;

2.21. Vienkāršie loģiskie elementi UN, VAI un NE;

2.22. Kombinacionālie loģiskie elementi;


5 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3. Drošības sistēmas

3.1. Braukšanas trajektorijas saglabāšanas (ESP) jeb stabilitātes sistēma;

3.2. Reisa aktīvās kontroles (ACC) jeb pastāvīga ātruma uzturēšanas sistēma;

3.3. Vadītāja un pasažieru aizsardzības sistēma traumu samazināšanai automobiļa tiešā sadursmē;

3.4. Aizsardzības sistēmas: aizsardzība pret nolaupīšanu, aizbraukšanu, uzlaušanu, pacelšanu,

akumulatora atslēgšanu u.c.;

3.5. Riepu spiediena kontroles un citas dinamiskās kontroles sistēmas: līmeņu, nodiluma, gaismu

u.c.;

4. Komforta un ekspluatācijas ērt ības sistēmas

4.1. Durvju atslēga un centrālā bloķēšanas sistēma. Elektriskie stikla pacēlāji;

4.2. Salona apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas (HVAS) sistēma;

4.3. Lukturu stāvokļa koriģēšanas un piekares stinguma regulēšanas sistēma;

5. Borta sakaru tīkls

5.1. CAN- borta sakaru kontrolleris, multipleksās sistēmas, diagnosticēšana un vietējā bojājuma

lokalizācija;

5.2. Cartronic tīklu sistēma. Aparātu topoloģija: sistēmas, komponentes, interfeisi;

5.3. Elektromagnētiskā savietojamība un radio traucējumu slāpēšana;


6 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

1. IEVADS PRIEKŠMETĀ

1.2. ELEKTROIEK ĀRTU VISPĀRĪGS RAKSTUROJUMS

Stundas tēma: Elektroiekārtu vispārīgs raksturojums

Stunda: 1 – 2 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Iepazīties ar mācību programmu un prasībām;

2. Aplūkot elektronikas izveidošanos un attīstību, tās atsevišķas

zinātnes un tehnikas nozares.

Stundas metode:

Demonstrējums ar projektoru un stāstījums.

Audzēkņu zināšanu pārbaude:

Mutiski jautājumi.

Jaunās vielas izklāsts:

1. Elektronikas attīstības periods;

2. Mūsdienu elektronika un tās nozīmīgums;

3. Mūsdienu elektroniskās ierīces.

Izmantojamā literatūra.

Jānis Ozoliņš „Elektronika un autotronika”

Interneta materiāli.


7 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

1. IEVADS PRIEKŠMETĀ

Kopumā elektronika ir tehnikas nozare, kas nodarbojas ar dažādu elektrisko procesu

praktisku izmantošanu. Līdz ar to varam secināt, ka Elektronika ir zinā tne par sistēmām, kas

darbojas uz kontrolētas elektronu (vai citu lādētu daļiņu) plūsmas pamata, to mijiedarbību

ar elektromagnētisko lauku. Pārsvarā elektroniskās sistēmas paredzētas elektromagnētiskās enerģijas,

elektriskā u.c. signālu pārveidošanai, informācijas uzkrāšanai, apstrādei un pārraidei. Ir izstrādāts

liels skaits dažādu elektronikas ierīču. Nepārtraukti pilnveidojas gan šo ierīču konstrukcijas un

parametri, gan arī to pielietojums.

Galvenās mūsdienu elektronikas nozares ir radioelektronika, rūpniecības, bioloģiskā,

medicīniskā u.c. elektronikas. Rūpniecības elektronikā savukārt var izdalīt divas svarīgākās nozares

– informatīvo elektroniku, kas nodarbojas ar tehnoloģisko procesu parametru mērījumiem, kontroli

un vadību, un enerģētisko elektroniku, kas apskata vidējas un lielas jaudas iekārtas viena strāvas

veida pārveidošanai citā.

Elektronika ir viena no tām tehnikas nozarēm, kas pēdējos gadu desmitos iespiedusies visās

cilvēka darbības sfērās. Straujā elektronikas attīstība deva iespēju izveidot sarežģītas modernās

tehnikas iekārtas – kabatas formāta mikrokalkulatorus un lielas universālās elektroniskās skaitļošanas

mašīnas, mazjaudas sprieguma pārveidotājus foto zibspuldžu barošanai un automatizētās piedziņas

sistēmas ar simtiem kilovatu jaudu. Praktiski nav tādas nozares, kurā neiznāktu lielākā vai mazākā

mērā saskarties ar elektroniku.

Daudzi pusvadītāju ierīču un to izvadu starptautiski pieņemtie apzīmējumi pārņemti no angļu

valodas, tāpēc labākai šo apzīmējumu izpratnei iekavās dots angliskais nosaukums.

1.1. IEPAZĪSTINĀŠANA AR MĀCĪBU PROGRAMMU, PRASĪBĀM

Kopā mācību programma „Elektronika un iekārtu elektroniskā vadība” sevī ietver 118 stundas, no

kurām 58 ir teorija, 40 praktiskie darbi un 20 patstāvīgie darbi. Mācību programma paredz daudz un

dažādu elektronisko ierīču apskatu, to konstruktīvo izpildījumu, darbību un pielietojumu. Mācību

programma ir sadalīt četrās lielās grupās, no kurām viena ir elektronikas ierīču pielietojuma pamati,

kas sevī ietver sekojošas tēmas; Atoms; vadītspēja; vadītāji, nevadītāji un pusvadītāji; Strāva, tās

pamat lielumi un iedarbības veidi; Elektriskā ķēde, tās sastāvdaļas, patērētāju pamat slēgumi un

pamatlikumi; Ķīmisko elektroenerģijas avotu slēgumi, elektroenerģija un jauda; Strāvas

siltumiedarbība, sprieguma zudumi vados un patērētāju nominālie dati; Mēraparāti un to

pielietojums; Strāvas magnētiskais lauks, releji, elektroģeneratora un elektromotora darbības


8 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

princips; Kondensators, pašindukcija, transformators; Sprostslānis, taisngriežu un Zēnera diodes;

Tranzistori, to pielietojums u.t.t. Apgūstot visas programmā paredzētās tēmas tiek iegūtas pamata

zināšanas par elektronikas būtību, un nozīmi mūsdienās, ņemot vērā straujo elektronikas ienākšanu

mūsu ikdienā.

1.2. ELEKTROIEK ĀRTU VISPĀRĪGS RAKSTUROJUMS

Atskatoties nesenajā pagātnē, var droši apgalvot, ka cilvēce ir prasmīgi apguvusi diskrētās jeb

elementu elektronikas iespējas, ar aizrautību attīstīja mono kristāla jeb mikroelektronikas progresu

un tagad apzinīgi strādā pie atomu jeb nanoelektronikas neizsmeļamajām parādībām.

1. att. Mūsdienu elektronika

Ielūkojoties šodienā, nav grūti aprast ar domu, ka elektronikas ierīces arvien brīvāk ienāk

mūsu ikdienā, pavada mūs jebkurā vietā un kļūst par reālās dzīves nepieciešamību. To klātbūtne

būtiski ir izmainījusi ne tikai mūsu apzinīgo dzīvi, bet arī radošo sadzīvi: datori, internets, sakari,

mēdiji, gudro māju tehnoloģijas, zemes un kosmosa tūrisms, transports un daudz kas cits nav

iedomājams bez inteliģentās palīdzes, t.i. elektronikas līdzdalības.

Praktiski elektronikas ierīces ir mazjaudas elektrotehniskās ietaises, kuru darbības principus ir

iespējams izskaidrot, izmantojot elektrotehnikas pamat vienādojumus un likumus. Norādītais attiecas

ne tikai uz tranzistoru ķēdēm analogajās jeb tagad tā saucamajās klasiskajās iekārtās, bet arī uz

ciparu mikroķēdēm mūsdienu modernajās digitālajās iekārtās.

Elektronika ir zin ātnes un tehnikas nozare, kas apskata:

• fizikālas parādības, kas saistītas ar elektriskās strāvas plūsmu vakuumā, gāzēs un

monokristālos;


9 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

• vakuuma, gāzizlādes un pusvadītāju ierīču uzbūvi, elektriskos un tehniskos parametrus;

• minēto ierīču praktisko pielietošanu.

Elektronikas izveidošanās un attīstība, kā atsevišķas zinātnes un tehnikas nozares, kļuva

iespējama tikai daudzu simtu zinātnieku darba rezultātā, kuri ilgstoša laika posmā neatlaidīgu

meklējumu un nenogurstošu eksperimentu ceļā izzināja un teorētiski izskaidroja elektrisko parādību

dabu, tāpēc elektronikas pirm ā daļa attiecas uz elektronikas fizikālajiem pamatiem, bet otr ā un

trešā nosliecas uz tehnisko elektroniku.

Tehniskās elektronikas vēsturiskā norisē pirmā attīstību guva radioelektronika, bet pēc tam

attīstījās arī rūpniecības elektronika, kurā var izdalīt 3 galvenos atzarus: informācijas tehnoloģiju

elektroniku, enerģētisko jeb spēka elektroniku un elektronu tehnoloģiju, piemēram, lāzeru

pielietošana, elektronu mikroskopu u.c. pielietošana.

Nepārspējamu efektivitāti elektronikas ierīces ir sasniegušas pateicoties to ātrdarbībai,

precizitātei un jūtībai. Ar elektronikas ierīču palīdzību ir iespējams samērā vienkārši pārveidot:

• elektroenerģiju pēc formas, vērtības un strāvas vai sprieguma frekvences, piemēram,

taisngrieži, pastiprinātāji, ģeneratori u.c.;

• neelektrisko enerģiju elektroenerģijā un otrādi, piemēram, termoelementi, fotoelementi,

elektroniskie izpildmehānismi u.c.;

Ir izstrādāts liels skaits dažādu elektronikas ierīču. Nepārtraukti pilnveidojas gan šo ierīču

konstrukcijas un parametri, gan arī to pielietojums. Galvenās mūsdienu elektronikas nozares ir

radioelektronika, rūpniecības, bioloģiskā, medicīniskā u.c. elektronikas. Rūpniecības elektronikā

savukārt var izdalīt divas svarīgākās nozares – informatīvo elektroniku, kas nodarbojas ar

tehnoloģisko procesu parametru mērījumiem, kontroli un vadību, un enerģētisko elektroniku, kas

apskata vidējas un lielas jaudas iekārtas viena strāvas veida pārveidošanai citā.

Elektronika ir viena no tām tehnikas nozarēm, kas pēdējos gadu desmitos iespiedusies visās

cilvēka darbības sfērās. Straujā elektronikas attīstība deva iespēju izveidot sarežģītas modernās

tehnikas iekārtas – kabatas formāta mikrokalkulatorus un lielas universālās elektroniskās skaitļošanas

mašīnas, mazjaudas sprieguma pārveidotājus foto zibspuldžu barošanai un automatizētās piedziņas

sistēmas ar simtiem kilovatu jaudu. Praktiski nav tādas nozares, kurā neiznāktu lielākā vai mazākā

mērā saskarties ar elektroniku.


10 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2. ELEKTRONIKAS PIELIETOJUMA PAMATI

2.1. ATOMS; VADĪTSPĒJA; VAD ĪTĀJI, NEVAD ĪTĀJI UN PUSVADĪTĀJI

Stundas tēma: Atoms; vadītspēja; vadītāji, nevadītāji un pusvadītāji

Stunda: 3 – 4 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Atkārtot elektrotehnikas, elektronikas pamatus, pamatlikumus;

2. Apgūt pusvadītāju, vadītāju un dielektriķu nozīmi elektronikā, to

darbību un pielietojuma nozīmīgumu.

Stundas metode:



Tests, mutiski jautājumi.


1. Atoma uzbūve, vadītspēja un pretestība; 2. Vadītāji, pusvadītāji un dielektriķi; 3. Pusvadītāju pielietojums elektronikas ierīcēs.



U. Zītars „Elektronikas pamati”



11 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2. ELEKTRONIKAS PIELIETOJUMA PAMATI

2.1. ATOMS; VADĪTSPĒJA; VAD ĪTĀJI, NEVAD ĪTĀJI UN PUSVADĪTĀJI

Atoms.

Elektronikas ierīcēs izmanto tādas parādības, kas balstās uz brīvo elektronu plūsmu un to

mijiedarbību ar elektromagnētisko lauku vai vielu. Elektrons (e) ir elektriski uzlādēta

elementārdaļiņa, kas raksturojas ar

• negatīvu lādiņu: qe = – 1.602 · 10 – 19 C;

• masu: me = 9.109 · 10 –31kg;

• rādiusu: re =2.82 · 10 –15m;

• īpatnējo lādiņu: qe/me =1.759 · 10 11 C /kg.

Elektroniem piemīt šādas īpašības:

• elektroni, mijiedarbojoties vienam ar otru, atgrūžas;

• elektriskā laukā uz elektroniem iedarbojas lauka spēki un savukārt, elektroni rada savu

elektrisko lauku;

• līdzīgi elektriskai strāvai vadā, elektronu plūsma telpā rada savu magnētisko lauku un,

šķērsojot ārēja magnētiskā lauka indukcijas līnijas, izjūt elektromagnētiskā spēka piedarbi;

• kustībā esošiem elektroniem piemīt noteikta kinētiskā enerģija (WK = me · v2/2), kas,

sadursmes rezultātā ar kādu ķermeni pārvēršas siltuma enerģijā, bet sadursmē ar kādu neitrālu

atomu var izsaukt šī atoma jonizāciju;

• elektroniem piemīt neliela inerce, jo tie raksturojas ar lielu īpatnējā lādiņa lielumu;

• elektroniem tāpat kā gaismas stariem piemīt difrakcijas parādība, t.i., tie ir spējīgi apiet

šķēršļus to plūsmas virzienā.

Vielu atomi sastāv no pozitīvi lādētiem masīviem kodoliem un no negatīvi lādētiem

elektroniem, kas atrodas nepārtrauktā kustībā ap kodoliem. Elektronu daudzums atomā atbilst

attiecīgā elementa kārtas numuram MENDEĻEJEVA periodiskajā sistēmā. Elektronu kustība ap

kodolu notiek pa noteiktām orbītām jeb čaulām. Katrai čaulai atbilst savs elektroniem piemītošās

enerģijas daudzums. Vislielākā enerģija piemīt tā sauktajiem valences elektroniem, kuri atrodas

ārējā elektronu čaulā vistālāk no kodola centra.


12 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

1. att. Atoma uzbūve

1 – valences elektrons; 2 – ārējā orbīta; 3 – protons; 4 – neitrons; 5 – kodols

Atoma valences elektronu skaits vienāds ar grupas numuru Mendeļejeva ķīmisko elementu

tabulā, un tieši šie elektroni nosaka daudzas vielas fiziski ķīmiskās īpašības. Normālos apstākļos

vielas atomi ir elektriski neitrāli, jo kodola pozitīvais lādiņš ir vienāds ar visu elektronu negatīvo

lādiņu summu. Taču elektroni, kas atrodas atomu ārējās čaulās, ir vājāk saistīti ar kodolu, tādēļ

citu atomu vai kādu ārējo faktoru ietekmē tie var atrauties no atomiem un kļūt par br īvajiem

elektroniem. Ja elektriski neitrāls atoms zaudē elektronu, tad tas kļūst elektriski uzlādēts un

pārvē ršas par pozitīvo jonu, bet ja atoms sev piesaista brīvu elektronu, tad veidojas negatīvs jons.

Elektrona zaudēšanas vai pievienošanas procesu sauc par jonizāciju. Brīvie elektroni vielā

starp atomiem kustas ar dažādu ātrumu un dažādos virzienos. Ja šādu vielu ievieto ārējo elektroniskā

laukā, tad brīvo elektronu kustība iegūst noteiktu virzienu, proti, vielā sāk plūst elektriskā strāva. Jo

vairāk vielā brīvo elektronu, jo lielāka vielas elektriskā vadītspēja. Pēc vadītspējas vielas iedala

vadītājos, pusvadītājos un dielektriķos.

2. att. Brīvo elektronu kustība:

a – dreifa kustība; b – virzīta kustība ; 1– brīvais elektrons; 2 – atoms


13 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Vadītspēja un pretestība.

Elektrisko lādiņu nesēju brīvu pārvietošanos materiālos traucē materiālu elektroni, atomi un

joni, tādejādi radot pretestību lādiņnesēju kustībai - strāvai.

Sprieguma zudumi vados ir atkarīgi no materiālu pretestības strāvas plūsmai:

• Vada materiāla,

• Vada šķērsgriezuma laukuma,

• Vada garuma.

Pretestību apzīmē ar burtu R un mēra omos (Ω).

Materiāla ietekmi uz kāda ķēdes posma pretestību ievērtē ar materiāla īpatnējo pretestību –

ρ. Īpatnējā pretestība ir pretestība 1 m garam ķēdes posmam, kura šķērsgriezums ir 1mm2. Īpatnējās

pretestības mērvienība ir oms reiz metrs (Ω m). Konkrētā ķēdes posma vadītāja pretestību R atkarībā

no materiāla, kuru var aprēķināt.

S

lR ρ= ; Ω

Kur:

ρ – īpatnējā pretestība (Ω.m)

(tabulā);

l – posma garums (m);

S- vadītāja šķērsgriezuma

laukums (mm2).


14 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Vadītāja pretestības apgriezto lielumu 1

R= G sauc par vadītāja vadītspēju

Riņķa laukums

Vadu faktiskās pretestības aprēķins. Pretestības lielums vadam ir tieši proporcionāls vada garumam.

Piemēram, vara vada īpatnējā pretestība ir 0,017 Ω.

Ja vads ir 10 m garš, pretestība būs R = 0,017·10 = 0,17 Ω.

Ja vads ir 100 m garš, tad R = 0,017·100 = 1,7 Ω.

Piemērs

Cik liela ir pretestība 350 m garam vara vadam ar šķērsgriezumu 4 mm2?

Izmantojot minēto formulu Ω== 53,1

4

3500175,0R

.

Atbilde: R = 1,53 Ω.

Vadītāji, pusvadītāji un nevadītāji.

Labāki vai slikt āki vadītāji ir visi vad ītāji. Metāliem piemīt elektronu vadītspēja.

Palielinoties temperatūrai, metālu īpatnējā elektriskā pretestība pieaug, kas ir vērā ņemama

parādība, jo to vadītspēja samazinās. Šķidrumiem savukārt piemīt jonu vadītspēja. Ķīmiskos

savienojumus, kas šķidrumā veido pozitīvos un negatīvos jonus, sauc par elektrol ītiem. Elektrolīts ir

arī destilētā ūdenī izšķīdusi sērskābe, ko pilda automobiļu akumulatoros. Paaugstinoties

temperatūrai, pieaug šķīduma molekulu savstarpējās sadursmes un vairāk molekulu sadalās jonos, kā

rezultātā elektrolīta elektriskā pretestība samazinās.

Vadītāji:

• sudrabs

• varš

• zelts

• alumīnijs

• dzelzs

• tērauds

• misiņš

• bronza

• dzīvsudrabs

• grafīts

• netīrs ūdens

• betons


15 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Savukārt dielektri ķī valences elektroni ir cieši saistīti ar atoma kodolu, tāpēc to vadītspēja ir

ļoti maza un tos izmanto kā izolatorus. Parasti gāze, piemēram, sauss gaiss strāvu nevada, par ko

mēs varam pārliecināties ik dienas, jo gaisvadu elektropārvades līnijās elektriskā strāva no

kailvadiem uz zemi nenoplūst u.t.t. Gāzi jonizējot , piemēram, to karsējot, apstarojot vai

bombardējot ar elektriski lādētu daļiņu plūsmu, gāzē vienlaikus rodas gan pozitīvi joni, gan arī

br īvie elektroni un elektriskā pretestība samazinās. Tikko joniz ētā gāzē tiek radīta potenciāli

starpība jeb pielikts elektriskais lauks, tā tajā sāk plūst elektriskā strāva jeb sākas gāzizlāde, kas

var izsaukt gāzes spīdēšanu, redzamo gaismu u.c. efektus.

Dielektriķi:

• stikls

• gumija

• eļļas

• asfalts

• stikla šķiedra

• porcelāns

• keramika

• kvarcs

• (Sausa) kokvilna

• (Sauss) papīrs

• (Sausa) koksne

• plastmasa

• gaiss

• dimants

• tīrs ūdens

Pusvadītāju vadītspēja, kā to liecina nosaukums, ir lielāka nekā dielektriķiem, bet mazāka

nekā vadītājiem, un ir atkarīga no tādiem ārējiem apstākļiem kā temperatūras, starojuma u.c.

Atšķirībā no metāliem, pusvadītājus sasildot, to īpatnējā pretestība samazinās, bet to

vadītspēja palielinās. Lai elektrons varētu no valences zonas nonākt vadītspējas zonā, tam jāsaņem

no ārienes papildu enerģija, ko sauc par atoma jonizēšanas enerģiju . Elektrons ārējo enerģiju var

saņemt siltuma veidā, saduroties ar citu elementārdaļiņu, starojuma kvantu veidā vai spēcīga

elektriskā lauka ietekmē.

Pusvadītāju ierīcēs elektriskie procesi norisinās pusvadītāja kristālā. Pēdējos gadu desmitos

tieši pusvadītāju tehnika attīstījusies tik strauji, ka pašlaik moderno elektroniku var raksturot kā

pusvadītāju elektroniku. Vakuuma un gāz pildītās ierīces izmanto ierobežotāk. Galvenās pusvadītāju

ierīču priekšrocības ir to kompaktums, ātrdarbīgums, augsts lietderības koeficients, liels darba

drošums, vienkārša ekspluatācija.

Pusvadītāju materiālu galvenās īpašības

Pusvadītāju ierīcēs visvairāk izmanto periodiskās sistēmas ceturtās grupas elementus: silīciju,

germāniju, kā arī dažus citus materiālus (piemēram, selēnu, gallija arsenīdu). Tīrs silīcijs (vai


16 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

germānijs) kristalizējas telpiskā kristāliskā režģī, kurā katrs atoms ar kovalentās saites starpniecību

saistīts ar četriem blakus esošajiem atomiem.

Paaugstinātas temperatūras, starojuma enerģijas un citu ārēju faktoru ietekmē atsevišķas

kovalentās saites var pārtrūkt. Šai gadījumā elektrons no atoma atbrīvojas (veidojas brīvais

elektrons), bet atomā pēc elektrona aiziešanas rodas caurums. Ar terminu “caurums” saprot vakantu

vietu atomā, kas izveidojas pēc elektrona aiziešanas. Brīvais elektrons var pārvietoties kristāliskajā

režģī. Caurumu savukārt var aizpildīt elektrons no blakus esošās saites. Tad iepriekšējais caurums

rekombinācijas rezultātā izzūd, bet jauns caurums parādās blakus. Tātad arī caurums var pārvietoties.

Tādēļ pusvadītājā iespējami divu veidu lādiņnesēji – elektroni un caurumi. Ja kristāls

neatrodas elektriskajā laukā, tad šo lādiņnesēju kustība ir haotiska. Pievadot kristālam spriegumu,

elektroni sāk pārvietoties pretēji elektriskā lauka virzienam, bet caurumi – lauka virzienā (caurumu

var uzskatīt par pozitīvi lādētu kustīgu daļiņu). Rezultātā pusvadītājā plūst strāva, kura sastāv no

divām komponentēm – elektronu un caurumu komponentes.

Pusvadītāju vadītspēja atkarīga no konkrētā materiāla un arī no temperatūras – temperatūrai

paaugstinoties, palielinās brīvo elektronu un caurumu skaits un tātad palielinās arī vadītspēja. Šo

vadītspēju pieņemts saukt par pašvadītspēju. Elektronu un caurumu pāri var rasties arī starojuma

enerģijas ietekmē. Šo parādību izmanto fotoelementos.

Pusvadītāju tehnikā visvairāk lieto nevis pilnīgi tīrus elementus, bet ar dažādām

tehnoloģiskām metodēm kristālā ievada vajadzīgajā koncentrācijā noteiktus piejaukuma atomus. Kā

piejaukumu germānijam vai silīcijam galvenokārt izmanto periodiskās sistēmas trešās un piektās

grupas elementus. Ja silīcija kristālā ievadīti piektās grupas elementa (piemēram, fosfora) atomi, tad

četri piejaukuma atoma valentie elektroni veido saites ar silīcija atomiem, bet piektais valentais

elektrons saiti neveido un viegli var atrauties no atoma, kurš kļūst par pozitīvu jonu. Temperatūru

diapazonā, kurā parasti izmanto pusvadītāju ierīces (apmēram no –400C līdz +70 ... 1400C),

praktiski visi piejaukuma atomi izrādās jonizēti. Šādu piejaukumu, kurš kristāliem dod brīvos

elektronus, sauc par donorpiejaukumu, bet pusvadītāju ar donorpiejaukumu – par n tipa pusvadītāju.

Ja silīcijā ievadīts trešās grupas elements (piemēram, alumīnijs), tā trīs valentie elektroni

veido trīs kovalentās saites ar blakus esošajiem silīcija atomiem, bet ceturtās saites veidošanai

alumīnija atoms sev pievieno cita atoma elektronu. Tādēļ piejaukuma atoms kļūst par negatīvu jonu,

bet blakus veidojas caurums. Šādu piejaukumu sauc par akceptorpiejaukumu, bet attiecīgo

pusvadītāju – par p tipa pusvadītāju.


17 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Pusvadītājos ar piejaukumiem (p un n tipa pusvadītājos) strāvu rada piejaukumu veidotie

lādiņnesēji. Šādu pusvadītāja vadītspēju pieņemts saukt par piejaukumvadītspēju.

Piejaukumvadītspēja atkarīga no piejaukumu koncentrācijas. Vienlaikus pusvadītājā pastāv arī

pašvadītspēja, ar ko sevišķi jārēķinās, ja ir paaugstināta temperatūra. Elektronus n tipa pusvadītājos

un caurumus p tipa pusvadītājos sauc par majoritātes lādiņnesējiem jeb vairākumnesējiem. Pretējas

zīmes lādiņnesējus, kuri rada pašvadītspēju un parasti ir ievērojami mazākā koncentrācijā, sauc par

minoritātes lādiņnesējiem jeb mazākumnesējiem.


18 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.2. STRĀVA, TĀS PAMAT LIELUMI UN IEDARBĪ BAS VEIDI

Stundas tēma: Strāva, tās pamat lielumi un iedarbības veidi

Stunda: 5 – 6 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Izmantojot salīdzinājumus labāk izprasts strāvu un tās pamat

lielumus;

2. Apgūt strāvas pamat lielumus, apzīmējumus;

3. Noskaidrot elektriskās strāvas iedarbības veidus.

Stundas metode:



Tests, kontroldarbs


1. Elektriskās strāvas salīdzinājums; 2. Elektriskā strāva un tās pamat lielumi; 3. Elektriskās strāvas iedarbības veidi.





A. Petrovičs „Elektrotehnika, elektronika un automobiļu elektroiekārtas”


19 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.2. STRĀVA, TĀS PAMAT LIELUMI UN IEDARB ĪBAS VEIDI

Elektrisk ā strāvas salīdzinājums

Iedomājoties, ka lielā rezervuārā zem spiediena atrodas ūdens, kas var jebkurā brīdī izlauzties

uz āru. Līdzīgi, kā baterija, vai akumulators ir uzlādēts ar enerģiju, kuru iespējams patērēt.

4. att. Elektroenerģijas avoti

5. att. Ūdens rezervuārs

Rezervuāram pievienota caurule ar krānu. Atverot krānu, ūdens pa cauruli traucas, piemēram,

uz baseinu. Ja caurules diametrs ir mazs, plūsmas ātrums nav liels. Palielinot caurules diametru,

pieaug arī plūsmas ātrums. Tas notiek tādēļ, ka, palielinot caurules diametru, tā rada mazāku

pretestību ūdens spiedienam un ūdens iztek ar lielāku ātrumu.

6. att. Ūdens rezervuāra salīdzinājums ar strāvas plūsmu


20 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Tagad iedomāsimies, ka rezervuārs ar ūdeni ir elektriskās enerģijas avots, kam piemīt

noteikts spriegums (ūdens spiediens), bet caurule ir slodze, kuras pretestība (caurules diametrs) var

mainīties. Ūdens plūsmu šajā gadījumā var pieņemt par elektrisko strāvu, kas plūst caur slodzi.

Kamēr slodzes pretestība ir maza (caurules diametrs liels), caur to plūst ievērojama strāva

(liels plūsmas ātrums). Tiklīdz pretestība pieaug (samazinās caurules diametrs), tā elektriskā strāva

(plūsmas ātrums) samazinās. Pēc šīs analoģijas var droši noteikt, kā izmainīsies strāva, ja pieaugs

spriegums (paaugstināsies ūdens līmenis rezervuārā). Lai gan elektroni pārvietojas no

elektroenerģijas avota negatīvā pola uz pozitīvo polu, praksē ir pieņemts, ka strāva plūst no pozitīvā

uz negatīvo polu (līdzīgi kā ūdens rezervuārā, kur ūdens plūst tikai no augstākā līmeņa uz zemāko).

7. att. Plūsmas intensitātes izmaiņas atkarībā no pretestības

Elektriskā strāva ir elektriskās enerģijas pārnesēja, un tādēļ tā ir nozīmīgākā fizikā lā parādība

elektronikā. Elektrisko strāvu uztur elektriskais lauks.

Elektriskā strāva ir elektriskā lauka radīta elektrisko lādiņu (elektriski lādētu daļiņu)

orientēta kustība (plūsma).

Elektriskais lauks ir vide ap lādiņnesēju (elektriski lādētu ķermeni vai elementārdaļiņu).

Elektriskais lauks rada lādiņnesēju savstarpējās sadarbības spēkus. Šo spēku darbības rezultātā

vienādu zīmju lādiņnesēji atgrūžas, pretēju zīmju lādiņnesēji pievelkas.

Elektriski (pozitīvi, vai negatīvi) lādētās daļiņas (lādiņnesēji):

• metālos (vadītājos) tie ir elektroni ;

• šķidrumos un gāzēs – joni.

Sekojoši strāva vadītājos ir orientēta elektronu kustība, bet šķidrumos un gāzēs orientēta jonu

kustība.


21 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Tātad, lai kādā vidē (metālos, šķidrumos vai gāzēs) plūstu strāva:

1. tur jābūt elektriski l ādētām daļiņām, elektroniem vai joniem;

2. jādarbojas spēkiem, kuri spēj rad īt elektronu vai jonu kustību

(jāpastāv elektriskajam laukam).

No iepriekš noskaidrotā :

• str āva vadītājos ir orientēta elektronu plūsma;

• str āva šķidrumos un gāzēs – orientēta jonu plūsma.

Elektriskā strāva metāla vadītājos ir nostabilizējusies brīvo elektronu virzes kustība noslēgtā

ķēdē. Elektronu plūšanas virziens ir no mīnus pola uz plus polu.

8. att. Elektronu plūsma no - uz + polu

Savukārt elektriskajās shēmās strāvas un sprieguma pozitīvo virzienu nosacīti pieņemts

apzīmēt ar bultiņu (no plusa uz mīnusu).

9. att. Elektriskās strāvas un elektronu plūsmas elektriskajā ķēdē

Strāva divos vados, kas atrodas viens no otra noteiktā attālumā, rada mehāniskos spēkus, kas

darbojas uz šiem vadiem. Strāvas vienība ir ampērs (A). Starptautiskajā vienību sistēmā (SI)

ampērs ir tāda nemainīga stipruma strāva, kura, plūstot divos paralēlos taisnos bezgalīgi garos


22 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

ļoti maza apaļa šķērsgriezuma vados, kas atrodas vakuumā 1 m attālumā viens no otra, rada starp

šiem vadiem 2•10-7 N (Ņūtonu) spēku uz katru vada garuma metru.

10. att. Strāvas plūsma caur vadītāja šķērsgriezuma laukumu

Elektriskā strāva izsaka elektr ības daudzumu (mēra kulonos), kas izplūst caur vada

šķērsgriezumu laika vienībā. Ja vadā plūst 1 A stipra strāva, tad caur šī vada šķērsgriezumu 1

sekundē (s) izplūst 1 kulons (C) elektrības. Ampērs ir liela strāvas stipruma vienība.

Piemēram, dzīvokļa elektriskajā tīklā degošai 100 W kvēlspuldzei cauri plūst aptuveni 0,5 A

stipra strāva. Elektriskajā sildītājā strāva var sasniegt 10 A, bet kabatas kalkulatora darbināšanai

pietiek ar 0,001 A.

Strāvas stipruma aprēķināšanas formula ir qt

Ι =Ι =Ι =Ι = , kur

q - lādiņš (mērvienība ir kuloni (C),

t -laiks (mērvienība ir sekundes(s).

proporcionāli; 1C

1A =1s

Strāvas stiprumu apzīmē ar (I ), tā SI vienība ir ampērs (A).

1 mikroampērs = 0,000 001 A

1 miliampērs (mA) = 0,001 A

1 kiloampērs (kA) = 1000 A

Dažādu tehnoloģisko procesu norises nodrošināšanai, vadu šķērsgriezuma laukuma lieluma

izvēlē svarīgi ir novērtēt strāvas blīvumu. Strāvas blīvuma mērvienība ir ampērs uz kvadrātmetru

(A/m2). Strāvas blīvums rāda cik ampēru stipra (A) strāva plūst caur katru vadītāja laukuma vienību

(m2).

Līnijas vadi un enerģijas patērētājs veido ārējo ķēdi, kurā strāvu rada potenciālu starpība uz

enerģijas avota spailēm, un šī strāva plūst no punkta ar augstāku potenciālu (no pozitīvās spailes) uz

punktu ar zemāku potenciālu (uz negatīvo spaili). Potenciālu, kā arī potenciālu starpību izsaka voltos

(V).


23 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

EDS raksturo elektroenerģijas avotu spēju ražot enerģiju, un tas eksistē neatkarīgi no tā, vai ķēde ir

vai nav noslēgta. EDS uztur noteiktu potenciālu starpību jeb spriegumu.

Ja pa vadu plūst strāva:

• vads silst (iegūts siltums);

• Ap vadu pastāv magnētiskais lauks;

• Ja kādā no ķēdes posmiem strāva plūst caur gāzi tad izdalās arī gaisma.

Vadītājā plūstošas strāvas elektroenerģija pārveidojas siltuma enerģijā un magnētiskā lauka

enerģijā. Sadalījumu starp iegūto siltuma un magnētisko enerģiju var mainīt mainot vadu

materiālu, šķērsgriezuma laukumu un vada garumu.

Izšķir l īdzstrāvu un maiņstrāvu.

L īdzstrāva (DC – direct current) ir elektriskā strāva, kas laikā nemaina savu virzienu (polaritāti)

elektriskajā ķēdē „Vadītājā pūst līdzstrāva, ja strāvas stiprums ir nemainīgs laikā”.

11. att. Līdzstrāvas veidi

Visvienkāršākie līdzstrāvas avoti ir ķīmiskie strāvas avoti - galvaniskie elementi un

akumulatori , jo to polaritāte principā nevar mainīties. Līdzstrāvu iegūst arī ar speciālām

elektriskajām mašīnām - līdzstrāvas ģeneratoriem. Pie tīkla pieslēgtu elektronisko iekārtu barošanai

līdzstrāvu iegūst no maiņstrāvas, izmantojot taisngriežus. No taisngrieža tiek iegūta pulsējoša


24 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

līdzstrāva (strāva, kuras spriegums mainās laikā, taču nemainās tā polaritāte). Pulsējošo strāvu

izlīdzina ar filtriem un vajadzības gadījumā stabilizē ar stabilizatoriem .

Maiņstrāva (AC – alternating current) irn elektriskā strāva, kuras virziens (polaritāte)

un stiprums elektriskajā ķēdē laika gaitā periodiski mainās. Atbilstoši mainās arī spriegums, tādēļ

maiņstrāvu sauc arī par maiņspriegumu. Parasti maiņstrāvas izmaiņas ir sinusoidālas, bet īpašiem

mērķiem lieto arī zāģveida, taisnstūrveida un citu speciālu formu maiņstrāvu. Viena perioda laikā

maiņstrāvas vidējā vērtība ir 0. Tehniskā maiņstrāva, ko lieto elektriskajos tīklos, Eiropā ir ar

50 Hz frekvenci, bet ASV - ar 60 Hz frekvenci. Var būt vienfāzes un trīsfāzu maiņstrāva.

12. att. Maiņstrāvas veidi

Str āvas ķīmiskā iedarbība

Strāvu vada ne tikai metāli, bet arī skābju, sāļu un sārmu ūdens šķīdumi. Skābes molekulas

parastā stāvoklī ir elektriski neitrālas. Taču, skābei šķīstot ūdenī, notiek elektrolītiskā disociācija,

kuras būtība ir tāda, ka molekula ūdens iedarbībā sadalās divās elektriski lādētās daļās, ko sauc par

joniem, bet šķīdumu – par elektrolītu.

Pieslēdzot trauku ar elektrolītu elektroenerģijas avotam, negatīvie joni (nemetālisko atlikumu

molekulas) pārvietosies uz pozitīvo elektrodu, bet pozitīvie joni (metālu un ūdeņraža molekulas) – uz

negatīvo elektrodu. Šāda jonu kustība tad arī veido strāvu elektrolītā.

Pārvietojoties elektrolītā, joni pārnes ne tikai elektriskos lādiņus, bet arī vielas daļiņas.

Procesu, kurā no elektrolīta izdalās viela, sauc par elektrol īzi.


25 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Strāvas ķīmisko iedarbību izmanto tīra vara un alumīnija iegūšanai, skābekļa un ūdeņraža

iegūšanai no ūdens, automobiļu nemetālisku un metālisku izstrādājumu virsmu aizsardzībai pret

koroziju, to rotājumu veidošanai, kā arī galvanisko elementu izgatavošanai.

Akumulatora baterija ir galvaniskais elements ar atgriezenisku reakciju, kas elektroenerģiju

spēj uzkrāt un saglabāt zināmu laiku. Atšķirībā no kabatas lukturīša apaļā vai plakanā galvaniskā

elementa, kas ir gatavs darbam tūlīt pēc izgatavošanas, akumulatoru baterija ir jāuzlādē ar līdzstrāvu

no ārēja enerģijas avota – taisngrieža. Tikai pēc uzlādēšanas akumulatoru bateriju var izmantot kā

neatkarīgu elektroenerģijas avotu. Tādēļ akumulatoru baterijas sauc par sekundārajiem , bet kabatas

lukturīša apaļos vai plakanos galvaniskos elementus – par prim ārajiem elementiem.


26 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.3. ELEKTRISKĀ ĶĒDE, TĀS SASTĀVDAĻAS, PATĒRĒTĀJU PAMAT

SLĒGUMI UN PAMATLIKUMI

Stundas tēma: Elektriskā ķēde, tās sastāvdaļas, patērētāju pamat slēgumi un

pamatlikumi

Stunda: 7 – 8 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Izmantojot salīdzinājumus labāk izprasts strāvu un tās pamat

lielumus;

2. Apgūt strāvas pamat lielumus, apzīmējumus;

3. Noskaidrot elektriskās strāvas iedarbības veidus.

Stundas metode:



Tests, kontroldarbs


1. Elektriskās strāvas salīdzinājums; 2. Elektriskā strāva un tās pamat lielumi; 3. Elektriskās strāvas iedarbības veidi.







27 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.3. ELEKTRISKĀ ĶĒDE, TĀS SASTĀVDAĻAS, PATĒRĒTĀJU PAMAT SLĒGUMI UN PAMATLIKUMI

Elektrisk ā ķēde

Lai varētu izmantot elektroierīces, tās jāpieslēdz strāvas avotam. Šādus slēgumus sauc par

elektrisko ķēdi. Elektriskajās ķēdēs ir strāvas avoti, elektroierīces, vadi un slēdži. Elektriskās strāvas

ķēdes veido un izmanto enerģijas pārvadīšanai no tās ieguves vietas uz izmantošanas vietām.

Mūsdienās tas ir vienkāršākais un ērtākais enerģijas pārvadīšanas veids. Enerģijas nesēji elektriskajās

ķēdēs ir, lādiņnesēji – br īvie elektroni metālos, joni šķidrumos un gāzēs. Elektriskās enerģijas

avots mehānisko, ķīmisko, siltuma vai cita veida enerģiju pārveido elektriskajā enerģijā. Patērētājā

elektroenerģija pārveidojas cita veida enerģijā – mehāniskajā, ķīmiskajā, gaismas u. c. Par elektriskās

enerģijas avotiem izmanto ģeneratorus (elektriskās mašīnas, ko darbina mehānisks dzinējs),

akumulatorus un galvaniskos elementus. Elektroenerģijas patērētāji ir apgaismošanas spuldzes,

elektrodzinēji, sildierīces un citi. Savstarpēji savienojot galvaniskos elementus vai akumulatorus,

iegūst galvanisko elementu vai akumulatoru bateriju. Elektriskās enerģijas avots un tam ar līnijas

vadiem pievienots enerģijas patērētājs veido noslēgtu elektrisko ķēdi, kurā notiek nepārtraukta lādiņu

kustība, ko sauc par elektrisko strāvu.

Kā palīgierīces elektriskajās ķēdēs ietilpst ieslēgšanas un izslēgšanas aparāti (piemēram,

svirslēdži), aparāti elektrisko lielumu mērīšanai (piemēram, ampērmetri un voltmetri), aizsardzības

aparāti (piemēram, drošinātāji).

Ķēdes grafisko attēlu, kurā ķēdes elementi ir attēloti ar simboliem, sauc par elektrisko

shēmu.

13. att. Elektriskās ķēdes grafiskā shēma


28 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Vienkāršākā elektriskā ķēde sastāv no elektriskās enerģijas avota E, enerģijas patērētāja R

Un diviem līnijas vadiem L1 un L2, kas savieno avotu ar enerģijas patērētāju. Līnijas vadus pieslēdz

elektroenerģijas avota divām spailēm, ko sauc arī par pozitīvo (+) polu un negatīvo (-) polu.

14. att. Elektriskās ķēdes elementi un to apzīmējumi

Komponents Apzīmējums

Elektriskais vads Vadu savienojums

Vadi nav savienoti

Luminiscences lampa

Lampas indikators.

Sildītājs

Motors


29 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Zvans

Svilpe

Induktors spole, tinums

Spiedpoga

Pārtraucēj poga

Vienkāršs slēdzis

Divpusīgs slēdzis

Divu polu slēdzis

Reversīvais slēdzis

Relejs

Rezistors

Variējams rezistors

Potenciometrs

Maiņrezistors

Kondensators

Polarizēts kondensators


30 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Variējams kondensators

Pieskaņošanas kondensators

(TRIMMERIS)

Diode

LED diode

Zēnera diode

Foto diode

Mikrofons

Radio austiņas

Skaļrunis

Pjezoelements

Pastiprinātājs

Antena

Voltmetrs

Ampērmetrs

Galvanometrs


31 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Ommetrs

Osciloskops

Optiskais rezistors

Termistors

1.tab. Elektronikas un elektronikas elementu apzīmējumi

Elektrisko lielumu apr ēķināšanas pamat formulas

15. att. Oma likums

Jauda P (W) vatos

Strāvas stiprums I (A) ampēros

Spriegums U (V) voltos

Pretestība R (Ω) omos


32 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Nosaukums Simbols Mērvienība Apzīmējums

Elektriskā enerģija W Vatsekunde Ws

Elektriskā strāva I Ampērs A

Lādiņš Q Ampersekunde As

Elektriskais spriegums U Volts V

Kapacitāte C Farads F

Magnētiskā plūsma Ф Vebers Wb

Magnētiskā indukcija B Tesla T

Pretestība aktīvā R Oms Ω

Pretestība reaktīvā X Oms Ω

Induktivitāte L Henrijs H

Pilnā pretestība Z Oms Ω

Aktīvā jauda P Vats W

Reaktīvā jauda Q VAr VAr

Pilnā jauda S Voltampers VA

Īpatnējā pretestība ρ Ommetrs Ω/m

16. att. Elektriskie lielumi

Pamatlikumi

Elektrisko procesu aprakstam, analīzei katrā no trīs raksturīgajiem elektrisko ķēžu elementu

savienojumiem jāizmanto savs pamatlikums:

zariem - Oma likums;

mezglu punktiem - Pirmais Kirhofa likums;

kontūriem - Otrais Kirhofa likums.

Oma likums:

U = I R;

RU

I = ; I

UR =

Izšķir Oma likumu pilnai ķēdei un ķēdes posmam.


33 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Pilnā ķēdē ievēro strāvas avota EDS, tā iekšējo pretestību un visas ārējās ķēdes pretestību,

kas pieslēgta šim strāvas avotam:

0RR

EI

+= (А) ,

strāvas stiprums I proporcionāls strāvas avota EDS – E un apgriezti proporcionāls ārējās ķēdes

pretestības – R un strāvas avota iekšējās pretestības R0 summai.

Ķēdes posmam ievēro spriegumu tajā – U un tā pretestību – R

R

UI = , t.i. strāvas stiprums proporcionāls spriegumam un apgriezti proporcionāls ķēdes

posma pretestībai.

Pirmais Kirhofa likums : jebkurā mezglu punktā ieplūstošo strāvu summa ir vienāda ar no šī

mezgla punkta izplūstošo strāvu summu, jeb strāvu algebriskā summa jebkurā mezglu punktā

vienāda ar nulli.

Otrais Kirhofa likums : jebkurā kontūrā elektrodzinējspēku algebriskā summa ir vienāda ar

spriegumu algebrisko summu;

Patērētāju virknes un paralēlie slēgumi

Sprieguma avotu izmantošanas praksē sastopami gadījumi, kad viena elektroenerģijas

patērētāja nodrošināšanai ar elektroenerģiju jāizmanto vairāki sprieguma avoti. Piemēram, veidojot

akumulatoru baterijas, vai vienlaicīgi izmantojot divas, vai vairākas akumulatoru baterijas. Šādos

gadījumos sprieguma avoti savstarpēji var tikt saslēgti virknē vai paralēli.

Veidojot sprieguma avotu virknes slēgumu ( 17.att.) viena avota „–” spaili savieno ar otra

avota „+” spaili .

17. att. Strāvas avotu (akumulatoru) virknes slēgums.


34 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Virknē saslēgto sprieguma avotu spriegumi summējās.

U(kop) = U1+U2

Savukārt strāvas stiprums (A) paliek nemainīgs.

I (kop)= I1= I2

Ja pretestības saslēgtas tā, ka tās viedo nesazarotu ķēdi vai ķēdes posmu – zaru un pa tām

plūst viena un tā pati strāva, tad šādu slēgumu sauc par virknes (sērijas) slēgumu.

18. att. Rezistoru virknes slēgums

Virknes slēguma sprieguma krituma summa uz atsevišķām pretestībām ir vienlīdzīga ķēdei

pieliktajam spriegumam. Spriegumu katrā posmā var aprēķināt ar oma likumu U = IR

U = U1 + U2 + U3 + U4.

Virknes slēguma ekvivalentā pretestība ir vienlīdzīga atsevišķo pretestību summai.

R = R1 + R2 + R3 + R4.

Patērētāju virknes slēgumā caurplūstošā strāva visos ķēdes posmos ir vienāda

I = I1 + I2 + I3 + I4.

Piemērs

19. att. Rezistoru paralēlais slēgums


35 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Elektriskajā ķēdē akumulatoru baterijas EDS E = 37,5 V, tās iekšēja pretestība R0 = 0,6 Ω.

Enerģijas patērētāji ir rezistori ar pretestībām R1 = 2,4 Ω; R2 = 4,8 Ω un R3 = 7,2 Ω . Aprēķināt

strāvu ķēdē, spriegumus uz akumulatoru baterijas spailēm?

Atrisinājums

Strāvas aprēķins. Nesazarotā ķēdē strāvu var aprēķināt pēc Oma likuma noslēgtai ķēdei:

0RRE

I+

= ;

kur

R(kop) = R1 + R2 + R3 + = 2,4 + 4,8 + 7,2 = 14,4 Ω

un strāva ķēdē

)(5,26,015

5,37A=

+=

+=

0RRE

I

Enerģijas avota spaiļu sprieguma aprēķins. Šo spriegumu var noteikt kā sprieguma kritumu

ārējā ķēdē:

U = IR = 2,5 · 14,4 = 36 (V)

Vai ka sprieguma kritumu iekšējā ķēdē:

U = E – I · R0 = 37,5 – 2,5 · 0,6 = 37,5 – 1,5 = 36 (V).

Tātad spriegumu uz enerģijas avota izvadiem var izteikt vai nu kā EDS un iekšējā sprieguma

krituma starpību, vai arī kā ķēdes strāvas un ārējā posma kopējās pretestības reizinājumu.

Veidojot sprieguma avotu paralēlo slēgumu savstarpēji savieno to vienāda nosaukuma

spailes (20. att.).

20. att. Strāvas avotu (akumulatoru) paralēlais slēgums.


36 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Paralēlā slēguma slēdz sprieguma avotus ar vienādiem spriegumiem. Slēguma spriegums

vienāds ar avotu spriegumu.

U(kop) = U1 = U2

Savukārt strāvas stiprums (A) summējas.

I (kop)= I1+ I2

Sprieguma avotu paralēlo slēgumu lieto lai nodrošinātu patērētājam vajadzīgo strāvas stiprumu.

Paralēlais slēgums. Par pretestību paralēlo slēgumu sauc slēgumu (21. att.), kurā diviem

elektriskās ķēdes punktiem pieslēgtas pretestības izveido sazarojumu ar paralēliem zariem.


Katrā pretestībā spriegums ir vienāds ar spriegumu U starp mezgliem:

U = U1 = U2 = U3.

Kopējais strāvas stiprums kontūram ir vienāds ar atsevišķo paralēlo zaru plūstošās strāvas summu:

I = I1 + I2 + I 3.

Ķēdes kopēja jeb ekvivalenta pretestība tiek aprēķināta:

vai

Piemērs

22. att. Rezistoru jauktais slēgums


37 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Shēmai doti visi pretestību lielumi R1 = 100 Ω, R2 = 80 Ω, R3 = 140 Ω, R4 = 100 Ω, R5 = 120 Ω, un

spriegums UAB = 220 V. Aprēķināt strāvas stiprumus.

Atrisinājums

1) Vispirms jāaprēķina zaru pretestības:

R23 = R2 +R3 = 80 +140 = 220 Ω.

R45 = R4 + R5 = 100 + 120 = 220 Ω.

2) Ķēdes ekvivalentā pretestība:

3) Strāva ķēdes nesazarotā posma:

4) Strāva zaros:

5) Pārbaude pēc pirmā Kirhofa likuma:

I= I1 + I2 + I3; 4, 2 A = (2, 2 + 1 + 1) A; 4,2A = 4,2A.


38 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.4. ĶĪMISKO ELEKTROENER ĢIJAS AVOTU SLĒGUMI, ELEKTROENER ĢIJA UN JAUDA

Stundas tēma: Ķīmisko elektroenerģijas avotu slēgumi, elektroenerģija un jauda

Stunda: 9 – 10 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Salīdzināt ķīmisko elektroenerģijas avotu veidus;

2. Apgūt elektroenerģijas un jaudas pamat principus un aprēķinus;

3. Iemācīties pielietot elektroenerģijas un jaudas aprēķinus.

Stundas metode:



Tests, kontroldarbs


1. Ķīmiskā elektroenerģijas iegūšana; 2. Elektroenerģija, tās patēriņš un aprēķins; 3. Elektroenerģijas jauda un tās aprēķins.







39 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.4. ĶĪMISKO ELEKTROENER ĢIJAS AVOTU SLĒGUMI, ELEKTROENER ĢIJA UN JAUDA

Elektroenerģija un jauda

Ja ķermenim piemīt spēja veikt darbu, tad var teikt, ka tam ir enerģijas krājums, piemēram,

hidroelektrostacijas ūdenskrātuvē tāds enerģijas krājums piemīt ūdenim, termoelektrostacijas katlā –

tvaikam, automobilī – degvielai.

Strāvu elektriskajā ķēdē rada avota EDS, kuram arī ir enerģijas krājums un kurš spēj veikt

darbu. Lai automobiļa elektriskajā ķēdē uzturētu strāvu, akumulatoru baterijai jāpatērē ķīmiskā

enerģija, bet maiņstrāvas ģeneratoram – mehāniskā enerģija.

Jebkurā vadītājā elektriskā strāva veic darbu jeb elektroenerģijas patēri ņu. Elektroenerģijas

mērvienība ir džouls (J) jeb vatsekunde (W s).

W= U I t (V A s = W s = J).

Džouls ir ļoti maza mērvienība, tāpēc praksē lieto daudz lielāku elektroenerģijas vienību –

kilovatstundu:

1 kWh = 1000 W·3600 s = 3 600 000 J = 3 600 kJ = 3,6 MJ. Uzskata, ka 1 kWh ir līdzvērtīga 8

stundu ilgam viena cilvēka darbam.

Svarīgs patērētāja raksturotājs ir elektrisk ā jauda. Motors, kurš darbina kartingu, nevar

iekustināt kravas automobili, bet kabatas lukturīša baterija nevar nodrošināt automobiļa

apgaismošanas sistēmas darbību, jo šiem nolūkiem nepieciešama daudz lielāka jauda.

Jauda ir cieši saistīta ar elektroenerģiju, jo jauda ir ātrums, ar kādu tiek izlietota

elektroenerģija vai pārvērsta patērētājā citos enerģijas veidos. Tās mērvienība ir vats.

22U x I x t U

P U x I I x Rt R

= = = =

Tā kā vats ir samērā neliela jauda, tad praktiskām vajadzībām plaši lieto kilovatu:

1 kW = 1 000 W = 103 W.

Piemērs

Aprēķināt galvenā luktura spuldzes jaudu un divās stundās patērēto elektroenerģiju, ja tā

pieslēgta

12 V elektroapgādes sistēmai un patērē 5A strāvu:

spuldzes jauda P = U I = 12 × 5 = 60 W = 0,06 kW;

patērētā elektroenerģija:

W = P t = 0,06 × 2 = 0,12 kWh.


40 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.5. STRĀVAS SILTUMIEDARBĪ BA, SPRIEGUMA ZUDUMI VADOS UN

PATĒRĒTĀJU NOMINĀLIE DATI

Stundas tēma: Strāvas siltumiedarbība, sprieguma zudumi vados un patērētāju

nominālie dati

Stunda: 11 – 12 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Atkārtot strāvas iedarbības veidus sīkāk apskatot strāvas

siltumiedarbību;

2. Noskaidrot ko izsaka sprieguma zudumi vados un kā tos var

aprēķināt;

3. Iemācīties izmantot patērētāju nominālos datus slēdzot elektrisko

ķēdi.

Stundas metode:



Tests, kontroldarbs, pierakstu konspekts


1. Strāvas siltumiedarbības pielietojums; 2. Sprieguma zudumu vados aprēķins; 3. Patērētāju nominālie dati.






Ģirts Egils Lagzdiņš „Pamatkurss elektrotehnikā”


41 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.5. STRĀVAS SILTUMIEDARB ĪBA, SPRIEGUMA ZUDUMI VADOS UN PAT ĒRĒTĀJU NOMIN ĀLIE DATI

Str āvas siltumiedarbība

Ja strāva plūst nekustīgā vadītājā, kurā nenotiek nekādas ķīmiskas pārvērtības, tad viss

strāvas darbs tiek pārvērsts siltumā. Izdalīto siltuma daudzumu vadītājā nosaka Džoula – Lenca

likums: izdalītais siltuma daudzums vadītājā ir tieši proporcionāls strāvas kvadrāta reizinājumam ar

vadītāja pretestību un strāvas darbības laiku:

Q = I2 R t.

Strāvas siltumiedarbību plaši izmanto elektriskajos sildītājos, elektriskajā apkurē, spuldzēs,

drošinātājos, siltumrelejos, u.c. Taču elektriskajās mašīnās un aparātos strāvas izdalītais siltums ir

kaitīgs faktors, jo tas var radīt nepieļaujami augstu vadu temperatūru, izolācijas priekšlaicīgu

bojāšanos un īsslēgumu. Īsslēgums rodas, ja vadu izolācijas bojāšanās dēļ šiem dažādas polaritātes

(“+” un “–“) vadiem ir tiešs metālisks savienojums. Ķēdes posms, kurā radies īsslēgums, ir

nekavējoties jāatslēdz.

Ilgstoši pieļaujamā strāva, kurai plūstot vadā, tā temperatūra nepārsniedz pieļaujamo robežu,

ir atkarīga no vada materiāla un šķērsgriezuma laukuma, vada izolācijas veida un dzesēšanas

apstākļiem. Maksimālo strāvu, kurai plūstot vadā, nostabilizējusies temperatūra ir normas robežās,

sauc par vada nominālo strāvu.

Elektroenerģijas patērētāju nominālie dati

Patērētāju darba laikā caur tā elektriskā ķēdes sastāvdaļām plūst strāva. Lai nodrošinātu

optimālos darba apstākļus to elektriskās ķēdes izveido ar noteiktu (iepriekš aprēķinātu) pretestību.

Optimāli darba apstākļi tiks nodrošināti tad ja patērētājs tiks pieslēgts iepriekš aprēķinātas vērtības –

nominālajam spriegumam UN (V). Tad patērētāja elektriskajās ķēdes plūdīs nomināla strāva IN (A)

un patērētājs attīstīs nominālo jaudu PN (W)

PN =UN IN (W)

Patērētāja nominālā strāva IN jāievērtē veidojot elektroenerģijas pievadķēdes (izvēloties vadu

šķērsgriezuma laukumu), lai neradītu neattaisnotus enerģijas zudumus vai materiālo vērtību

izlietojumu.


42 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Jo lielāka nominālā strāva IN, jo lielākam jābūt vada šķērsgriezumam, lai nenotiktu tā

pārkaršana. Jo lielāks nominālais spriegums UN, jo biezākai jābūt vada izolācijai, lai nenotiktu

izolācijas caursite. Līdz ar to var teikt, ka patērētāju izmēri un izmaksas palielinās, palielinoties

nominālajai jaudai.

Tā, kā katrs patērētājs ir izgatavots ar noteiktu tā elektrisko ķēžu pretestību, tad zīmējot

shēmas elektrotehnisko aprēķinu paskaidrošanai un likumsakarību izskaidrošanai patērētāju

attēlošanai izmanto pretestību attēlošanai paredzētos simbolus un jēdziena „patērētājs” vietā lieto

jēdzienu „pretestība”. Literatūrā sastopams arī jēdziens „rezistors”.

Sprieguma zudumi vados

Apskatot automobiļa vadus redzams, ka tie ir dažāda diametra, ar dažādu izolāciju, lokani, pīti un vīti

no tievām vara stieplēm. Automobiļa elektriskajām ķēdēm konstruktors izvēlas tādus vadus, lai,

pārvadot elektroenerģiju no tās avota līdz patērētājiem, tajos būtu pēc iespējas mazāki enerģijas

zudumi.

Vadu šķērsgriezumu un izolācijas veidu izvēlas, ņemot vērā mehānisko izturību, pieļaujamo

silšanu, ko nosaka strāvas blīvums un sprieguma zudums. No mehāniskās izturības vadu

šķērsgriezums parasti ir atkarīgs tad, ja strāva tajā ir mazāka par 1A.

Nepieciešamo vadu šķērsgriezumu orientējoši var aprēķināt, pieņemot, ka pieļaujamais

strāvas blīvums

• automobiļu startera ķēdēs δ = 10 ÷ 20 A/mm2;

• pārējās ķēdēs δ = 3 ÷ 5 A/mm2.

Sprieguma zudumus ņem vērā ārējās apgaismošanas, kā arī energoapgādes sistēmas ķēdēs. Tie

nedrīkst pārsniegt šādus lielumus procentos no patērētāja nominālā sprieguma: tālās gaismas ķēdē

∆U = 6,5%, bremzēšanas signāla ķēdē ∆U= 3,5%, tuvās gaismas ķēdē ∆U = 3,2%, aizmugurējo

gabarītgaismu ķēdē ∆U = 3,0% un priekšējo gabarītgaismu ķēdē ∆U= 1,5%.

Palielinoties sprieguma zudumiem vados, samazinās automobiļa apgaismojums un līdz ar

to arī drošība. Apgaismojumu var uzlabot, palielinot vadu šķērsgriezumu, taču tad tie zaudēs

lokanumu un būs arī dārgāki.


43 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

23. att. Sprieguma zudumi vados (pie nosacījuma, ka abi vadi ir vienāda garuma)

Piemērs

Aprēķināt faktiskos sprieguma zudumus gabarītgaismu spuldzes vados, ja tā pieslēgta 12 V

akumulatoru baterijai un spriegums uz spuldzes ir 11,6 V.

Sprieguma zudumi vados

∆U = U1 – U2= 12 – 11,6 = 0,4V vai

0,4100 100 3,4 %

2 11,6

UU x x

U

∆∆ = = =


44 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.6. MĒRAPARĀTI UN TO PIELIETOJUMS

Stundas tēma: Mēraparāti un to pielietojums

Stunda: 13 – 14 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Atkārtot mēraparātu veidus un to pielietošanas nolūkus;

2. Izanalizēt un prast pielietot mēraparātu funkcijas strādājot ar tiem;

3. Iemācīties pareizi izvēlēties un pieslēgt mēraparātus elektriskajai

ķēdei.

Stundas metode:





1. Mēraparātu funkcijas un mērījumu diapazoni; 2. Sprieguma, strāvas un pretestības mērīšana un mēraparāta

ieregulēšana; 3. Mēraparātu konstruktīvais izpildījums.








45 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.6. MĒRAPARĀTI UN TO PIELIETOJUMS

Izmantojot mēraparātus, galvenais nav zināt to konstrukciju, bet gan mācēt tos lietot. Strāvu,

spriegumu un pretestību mēra ar mēraparātiem, kuru nosaukumi jau norāda, kādu lielumu tie mēra:

str āvas stiprumu (ampērus (A) mēra ampērmetrs, spriegumu (voltus(V) – voltmetrs un

pretestību (omus(Ω) – ommetrs, un elektrisko jaudu vatmetrs (vatus(W).

Ja mēs lietojam pamat mērvienību lielākus vai mazākus lielumus, kas ir izteikti decimālajā

sistēmā, tiek lietoti atbilstošie nosaukumi un prievārdi:

• k (kilo = 1000 = 103)

• M (mega = miljons = 1000000 = 106)

• m (mili = tūkstošdaļa = 0,001 = 10-3)

• µ (mikro = miljonā daļa = 10-6)

Piemērs: 4,7 kΩ = 4700 Ω; 56 mA = 0,056 A; 400 V = 0,4 kV.

Veicot mērījumus, nepieciešams ievērot mēraparāta konstruktīvās īpatnības un sekot, lai

mērīšanas process neietekmētu mērāmā lieluma vērtību. Mēraparātu mērdiapazonus ieteicams

izvēlēties tā, lai mērāmā lieluma nolasāmā vērtība atrastos mēraparāta skalas vidū. Digitālajiem

mērinstrumentiem neparedzot sagaidāmo mērījumu vienmēr nepieciešamas iestādīt lielāko mērīšanas

diapazonu.

Mērījumu diapazona neatbilstība mērāmajam lielumam var būt par cēloni tam, ka mērījums ir

neprecīzs vai mēraparāts tiek sabojāts.

Ampērmetrs mēra strāvu, kura plūst ķēdē, tāpēc to ieslēdz tā, lai šī strāva arī plūstu caur

ampērmetru, t.i., slēdz virknē ar slodzi.

24. att. Ampērmetrs ieslēgšana virknes slēgumā kopā ar patērētāju


46 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Šobrīd ir pieejami arī modernāki strāvas mērīšanas instrumenti. Šāda viena no izplatītākajām

ierīcēm ir “str āvas canga”. Šis mērinstruments strāvas mērīšanai izmanto apkārt vadam esošo

magnētisko lauku, ja pa vadu plūst elektriskā strāva. Tādejādi nav nepieciešams pārraut elektrisko

ķēdi lai izmērītu elektriskās strāvas stiprumu.

25. att. Strāvas canga, tās darbība un pielietošana


47 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Ampērmetrs kurš paredzēts ieslēgšanai strāvas ķēdē ir konstruēts tā, lai tā iekšējā

pretestība būtu pēc iespējas mazāka. Ja kļūdoties to ieslēgs nevis virknē ar slodzi, bet paralēli tai, tad

ampērmetra mazās iekšējās pretestības dēļ cauri tam plūdīs ļoti stipra strāva, kas to var ne tikai

sadedzināt, bet arī izkausēt pieslēdzošo vadu izolāciju.

Voltmetrs atšķirībā no ampērmetra ir konstruēts tā, lai tā iekšējā pretestība būtu pēc iespējas

lielāka. Tāpēc tam pat nepareiza ieslēgšana shēmā ir mazāk bīstama nekā ampērmetram. Voltmetrs

vienmēr tiek pieslēgts paralēli.

26. att. Voltmetra ieslēgšana elektriskajā ķēdē

Ar voltmetru mēra spriegumu, t.i., potenciālu starpību uz ķēdes elementa galiem, tāpēc tas

jāslēdz paralēli šim elementam. Piemēram, ja voltmetru ieslēdz starp punktiem a un d, tad tas

uzrādīs akumulatoru baterijas spriegumu, starp punktiem B un C – spriegumu uz spuldzes, starp

punktiem A un B vai D un C – sprieguma zudumu vados.


48 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

27. att. Sprieguma mērīšana ar voltmetru vairākos ķēdes posmos

Ommetru izmanto mazu un vidēju pretestību, bet megommetru – lielu pretestību (izolācijas

pretestības) mērīšanai. Tie ir mēraparāti, kuriem katram pašam ir savs elektroenerģijas avots, tāpēc

pretestību atšķirībā no sprieguma vai strāvas mēra tikai tad, kad elements vai tīkls ir atslēgts no

barošanas avota.

28. att. Ommetra pieslēgšana patērētājam elektriskās pretestības mērīšanai

Praktiskā darbā ļoti noderīgi ir daudzfunkcionālie aparāti – multimetri jeb testeri. Tos

izmantojot, ir jābūt ļoti uzmanīgam, izvēloties darba režīmus un diapazonus. Nekādā gadījumā

nedrīkst pārslēgt mērīšanas režīmu, kad aparāts ir ieslēgts ķēdē, jo, grozot diapazonu pārslēgu


49 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

vajadzīgā sprieguma mērījumu diapazona izvēlei, nejauši var ieiet ampērmetra režīmā un līdz ar to

aparātu sabojāt.

29. att. Digitālais un analogais mēraparāts

Mēraparātu raksturīgākā īpašība ir to precizitāte. Tomēr, lai cik rūpīgi arī neizgatavotu

elektriskos mēraparātus, mērījumu rezultāti vairāk vai mazāk atšķirsies no mērāmā lieluma patiesās

vērtības. Parasti jo lētāks mēraparāts, jo mazāka tā precizitāte. Ļoti lētus aparātus vispār var

neuzskatīt par mēraparātiem, tos var izmantot tikai kā indikatorus. Visas nepieciešamās ziņas par

mēraparātu uzrāda uz tā skalas, lietojot dažādus nosacītus apzīmējumus un zīmes, kas norāda

mērāmā lieluma veidu, strāvas veidu, darbības principu, aparāta stāvokli mērīšanas laikā, precizitātes

klasi u.c. Izmantojot mērinstrumentus ir iespējams iegūt nepieciešamos elekriskos lielumus. Savukārt

pielietojot Oma likumu un zinot nepieciešamās formulas ir iespējams aprēķināt un pārbaudī

mērinstrumentu uzrādītos lielumus.


50 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

30. att. Virknes slēgums

31. att. Paralēlais slēgums


51 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.7. STRĀVAS MAGNĒTISKAIS LAUKS, RELEJI,

ELEKTROĢENERATORA UN ELEKTROMOTORA DARBĪ BAS PRINCIPS

Stundas tēma: Strāvas magnētiskais lauks, releji, elektroģeneratora un

elektromotora darbības princips

Stunda: 15 – 16 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Strāvas magnētiskā lauka darbība un pielietojums elektroierīcēs;

2. Releja un elektroģeneratora darbības princips, pielietojums un

uzbūve;

3. Elektromotora pielietojums, uzbūve un darbības princips.

Stundas metode:





1. Elektromagnētiskā lauka darbības princips un pielietojums elektroierīcēs;

2. Dažādu releju uzbūve un darbības princips pielietojums elektrosistēmās;

3. Elektroģeneratoru un elektromotoru darbības princips,

pielietojums.








52 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.7. STRĀVAS MAGNĒTISKAIS LAUKS, RELEJI, ELEKTRO ĢENERATORA UN ELEKTROMOTORA DARB ĪBAS PRINCIPS

Ap katru vadu, kur ā plūst strāva pastāv magnētiskais lauks.

„Magnētisko lādiņu” vietas magnētos sauc par poliem. „+” „magnētiskais lādiņš” atrodas

ziemeļu ( N ) polā. „-” „magnētiskais lādiņš” atrodas dienvidu ( S ) magnētiskajā polā.

Lai konstatētu magnētisko lauku ap vadu, kurā plūst strāva, var izdarīt šādu mēģinājumu.

Caur kartona loksni izver vadu, kurā plūst strāva. Uz šīs loksnes uzberot tērauda skaidiņas un viegli

paklauvējot pa loksni, skaidiņas ap vadu izvietojas pa koncentriskām aplocēm magnētiskā lauka

indukcijas līniju virzienā.

Par magnētiskā lauka esamību var pārliecināties arī ar magnētadatu. Ja to novieto blakus

vadam, kurā sāk plūst stāva, magnētadata pagriežas un nostājas virzienā ko nosaka magnētiskā lauka

spēka (indukcijas) līniju virziens.

Apskatot dažādu ierīču darbību, kurās izmanto magnētisko lauku, svarīgi ir zināt magnētiskā

lauka spēka (indukcijas) līniju virzienu. Šim nolūkam izmanto labās rokas likumu, vai labās skrūves

likumu

32. att. Magnētiskā lauka darbības princips

Ja skrūves jeb īkšķa virzes kustība sakrīt ar strāvas plūšanas virzienu vadā, tad skrūves griešanas

virziens, jeb rokas pirksti norāda magnētiskā lauka spēka ( indukcijas(B) līniju virzienu.


53 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

33. att. Magnētiskā lauka darbības princips

Strāvas vada magnētiskais lauks attēlojas koncentrisku aploču veidā. Strāvas virziens vadā no

mums attēlojās ar +. Izmantojot labās skrūves likumu, viegli noteikt, ka magnētiskā lauka spēka

(indukcijas) līniju virziens šajā gadījumā sakrīt ar pulksteņa rādītāju kustības virzienu. Ar punktu

parāda, ka strāva vadā plūst virzienā uz mums, tādēļ magnētiskā lauka spēka (indukcijas) līniju

virziens ir pretējs pulksteņa rādītāju kustības virzienam.

34. att. Elektromagnētiskā lauka darbības virzieni (pulksteņrādītāja, pret pulksteņrādītāja)

Taisna vada magnētisko lauku var pastiprināt, ja no tā izveido vijumu. Vairāki vijumi veido

spoli jeb solenoīdu, un magnetizējošais spēks ir atkarīgs ne tikai no strāvas vērtības, bet arī no spoles

vijumu skaita. Tātad noteikta magnētiskā lauka radīšanai var izmantot spoli ar mazu vijumu skaitu un

lielu strāvu vai arī spoli ar lielu vijumu skaitu un mazu strāvu. Ja spolē atslēdz strāvu, magnētiskais

lauks tajā izzūd.


54 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

35. att. Solenoīda

Lai pastiprinātu spoles magnētisko lauku, izmanto dzelzs priekšmetu. Ja spoles magnētiskajā

laukā ievieto dzelzs materiāla serdi (tā saucamo magnētvadu), tad tā magnetizējas un kļūst par

mākslīgo magnētu jeb elektromagnētu.

36. att. Vienkāršs elektromagnēts

Elektromagnēts sastāv no serdes un uz tās novietotas spoles. Ja spoles tinumos plūst strāva,

tad tās iekšienē rodas magnētiskais lauks. Elektromagnēta magnētiskais lauks ir ievērojami lielāks

nekā spolei bez serdes. Tas izskaidrojams ar to, ka dzelzs serdes magnētiskā caurlaidība ir daudz

lielāka nekā gaisam. Ja ir nepieciešams iegūt magnētisko lauku ar lielu intensitāti, tad ir jāizvēlas

serde ar lielu šķērsgriezuma laukumu un minimālu gaisa spraugu, spole ar maksimāli iespējamo

ampērvijumu skaitu.

Elektromagnētus plaši lieto automobiļu elektroiekārtās, galvenokārt ģeneratoros un

elektromotoros. Tas saistās ar to, ka, izmantojot elektromagnētus šajās ierīcēs, ir iespējams regulēt to

raksturlīknes, izmainot strāvu spolēs. Šajās ierīcēs elektromagnētus sauc par poliem, serdes – par

polu kurpēm, bet spoles – par ierosmes tinumiem. Elektromagnētus izmanto arī, lai iegūtu mehānisku


55 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

spēku, ar kuru magnētiskais lauks iedarbojas uz dzelzs ķermeni – enkuru, piemēram,

elektromagnētiskajos relejos.

Nosaukums Simbols Mērvienība Apzīmējums

Magnētiskā plūsma Ф Vēbers Wb

Magnētiskā indukcija B Tesla T

Induktivitāte L Henrijs H

2. tab. Strāvas magnētiskā lauku raksturojošie lielumi.

Ja vadā vai spolē plūst strāva, ap tiem rodas (inducējas) magnētiskais lauks. Tādos gadījumos

saka, ka strāvai piemīt magnetizējošais spēks (to sauc arī par magnetodzinējspēku). Ja spolei ir w

vijumu un tajā plūst strāva I, magnētisko spēku var aprēķināt pēc sakarības

F = Iw.

Magnetizējošo spēku tāpat kā strāvu mēra ampēros (vai ampērvijumos). Iw sauc arī par pilno

strāvu. No magnetizējošā spēka sakarības izriet, ka noteikta magnētiskā lauka radīšanai var izmantot

spoli ar mazu vijumu skaitu un lielu strāvu, vai arī spoli ar lielu vijumu skaitu un mazu strāvu

Ar magnetizējošo spēku ir cieši saistīts magnētiskā lauka intensitātes jēdziens. Magnētiskā

lauka intensitāte H ir vienas magnētiskā lauka indukcijas līnijas garuma vienības magnetizējošais

spēks. Apzīmējot dotā magnētiskā lauka līnijas garumu ar l, lauka intensitāti var aprēķināt:

H = Iw

l

A

m

.

Magnētiskā lauka intensitāte ir vektoriāls lielums, jo raksturo ne tikai spēka lielumu, bet arī tā

darbības virzienu. Indukcijas līniju garums no kurām sastāv magnētiskais lauks ir dažāds. Tādēļ katru

lauka punktu raksturo noteikta intensitāte: attālinoties no strāvas vadītāja, indukcijas līniju garums

pieaug, tāpēc magnētiskā lauka intensitāte samazinās.

Magnētiskā lauka indukcija (B)- rezultējošais magnētiskais lauks skaitliski var būt vienāds,

mazāks vai lielāks par magnētiskā lauka intensitāti un tas ir atkarīgs tikai no vides magnētiskajām

īpašībām:

B = µa H,

kur µa – absolūtā magnētiskā caurlaidība, kas raksturo vides magnētiskās īpašības.

Vispārīgā gadījumā

µa = µo µr,


56 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

kur µo – vakuuma absolūtā magnētiskā caurlaidība jeb magnētiskā konstante.

µ r - relatīvā magnētiskā caurlaidība, rāda cik reižu magnētiskā indukcija dotajā vidē ir

lielāka, vai mazāka nekā vakuumā. µ r, vērtības dažādiem materiāliem atrodamas tabulās.

Atkarība no µr, vērtības materiālus iedala trīs grupās..

Diamagnētiķiem – varam, sudrabam, cinkam, alumīnijam, svina ogleklim, ūdenim u. c. µr, ir

mazāks par vienu, piemēram, varam – µr, = 0,999995.

Paramagnētiķiem – gaisam, platīnam, volframam un mangānam µr, ir nedaudz lielāks par

vienu, piemēram, gaisam µr, = 1,000003.

Diamagnētiķi un paramagnētiķi magnētiskā lauka indukciju praktiski neizmaina, t. i.

magnētiskā plūsma B ≈ H (intensitāti). Tehnikā šādus materiālus uzskata par nemagnētiskiem,

kuros magnētiskais lauks praktiski neinducējas. Izpratnei - tie magnetizējošā spēka radīto

magnētisko plūsmu praktiski nepastiprina.

Ferromagnētiķiem – dzelzij, niķelim, kobaltam un daudziem speciāliem sakausējumiem ir

spēja stipri magnetizēties µr 1 un to vērtības var sasniegt 104 …106.

To relatīvā magnētiskā caurlaidība ir mainīga atkarībā no magnētiskā lauka intensitātes H.

Tiem ir raksturīga īpašība - paliekošais magnētisms (pēc atrašanās magnētiskā laukā tie paši kļūst par

magnētiem).

Magnētiskās ķēdes.

Par magnētisko ķēdi sauc ķermeni vai ķermeņu virkni, kurā noslēdzas magnētiskā plūsma.

Magnētiskās ķēdes veido galvenokārt no feromagnētiskiem materiāliem, jo feromagnētiskā

serde daudzkārt pastiprina magnetizējošā spēka radīto magnētisko plūsmu un novirza to uz vajadzīgo

vietu elektriskajā iekārtā.

Magnētisko ķēžu konstruktīvā forma var būt visai dažāda, pie tam starp feromagnētiskajiem

posmiem bieži vien ir gaisa spraugas.

Magnētisko plūsmu Φ magnētiskajās ķēdes uztur uz to atsevišķiem posmiem novietotās

spolēs (tinumos) plūstošās strāvas, retāk – patstāvīgie magnēti.

Magnētiskās ķēdes tāpat, kā elektriskās ķēdes, ir nesazarotas jeb vienkāršas un sazarotas jeb

saliktas, ar vienu vai vairākiem magnetizējošiem spēkiem.

Nesazarota magnētiskā ķēdes sastāv tikai no viena feromagnētisko materiālu kontūra.

Nesazarotas magnētiskās ķēdes var būt viendabīgas vai neviendabīgas. Viendabīgas ķēdes (37. att.)

izveidotas no viendabīga materiāla un magnētiskās ķēdes šķērsgriezuma laukums visā tās garumā ir

nemainīgs.


57 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

a b

37.att. Magnētiskās ķēdes

Neviendabīga magnētiskā ķēde ir izveidota no dažādiem materiāliem, vai arī ķēdes posmiem

ir dažādi šķērsgriezuma laukumi. ( 37.att b.) parādītā magnētiskā ķēde sastāv no feromagnētiskas

serdes 2 ar nemainīgu šķērsgriezuma laukumu un no gaisa spraugas ar garumu m. Paramagnētiķim

gaisam relatīvā magnētiskā caurlaidība µr ir vairakkārt mazāka kā feromagnētiskā materiāla serdei,

un tā ievērojami samazina serdes magnētisko plūsmu.

Sazarotas magnētiskās ķēdes ietver sevī divus vai vairākus magnētisko plūsmu kontūrus

Tādas magnētiskās ķēdes sastopamas transformatoros, un elektriskās mašīnās.

38. att. Sazarota magnētiskā ķēde

Visvienkāršākā sazarotā magnētiskā ķēde redzama 38. attēlā. Šī magnētiskā ķēde ir izveidota

no viena materiāla un ir simetriska. Magnetizējošā spēka Iw radītā magnētiskā plūsma Φ sadalās

divās vienādās plūsmās Φ1 = Φ2 = 0,5Φ.


58 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

39. att. Elektromagnētiskais relejs

Relejus izmanto kā komutācijas ierīces, lai realizētu distances vadību. Lietojot distances

vadību, ar mazām vadības strāvām ir iespējams samazināt stipro strāvu ķēžu garumus, slēdžu

izmērus, kontaktu apdegšanu, kā arī sprieguma zudumus attiecīgajā ķēdē. Relejus izmanto

akumulatoru baterijas, startera, tālās un tuvās gaismas, skaņu signāla un citu jaudīgu patērētāju

ieslēgšanai un izslēgšanai. Vadības ķēdes galvenā sastāvdaļa ir spole, un tajā plūstošā strāva mērāma

miliampēros (mA). Slodzes strāvas ķēdi noslēdz releja kontakti, tās galvenā sastāvdaļa ir

elektroenerģijas patērētājs R, un strāvas maksimālo vērtību (vairāki desmiti ampēru) tajā nosaka

releja nominālie parametri.

Par tipisku piemēru šim nolūkam var kalpot startera distances ieslēgšanas shēma, kura

galvenajā ķēdē plūst vairāku simtu ampēru liela strāva (40. attēls). Šajā gadījumā vadiem, kas

savieno starteri ar akumulatoru, ir jābūt resniem un īsiem, lai maksimāli samazinātu tajos strāvas

zudumus. Šī iemesla dēļ vadus nedrīkst ievilkt salonā un pieslēgt pie kaut kāda slēdža, lai ieslēgtu

starteri. To panāk ar releja starpniecību, kuru novieto akumulatora un startera tuvumā, bet vada no

salona, izmantojot vadības ķēdē jebkura garuma tievu vadu.


59 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

40. att. Startera ieslēgšanas shēma

Magnētiskais lauks pievelk jebkuru tuvumā esošu priekšmetu, kam piemīt spēja

magnetizēties. Šo magnētiskā lauka spēka iedarbību uz dzelzs priekšmetu izmanto elektromagnētā,

kurā dzelzs serdi pievelk magnētiskais lauks, ko rada ierosmes tinumā plūstošā strāva. Dzelzs serdes

vai enkura kustība savukārt var saslēgt vai atslēgt elektriskos kontaktus, kuri var atrasties dažādās

ķēdēs un izpildīt dažādas funkcijas.

Releju konstruktīvais izveidojums var būt dažāds. Vienkāršs elektromagnētiskais relejs

parādīts 41. attēlā. Šī releja enkuru augšējā stāvoklī notur atspere. Pieslēdzot vadības spoli sprieguma

avotam, tajā sāk plūst strāva, rodas magnētiskais lauks, kurš, pārvarot atsperes pretestību, pievelk

enkuru pie serdes un saslēdz tā galā novietotus kontaktus kādā ārējā ķēdē. Atslēdzot vadības spoli no

sprieguma avota, tās magnētiskais lauks izzūd un enkurs, atbrīvojoties no tā, atsperes ietekmē

atgriežas sākuma stāvoklī, atslēdzot ārējās ķēdes kontaktus. Spriegums vai strāvas stiprums, pie kura

relejs ieslēdzas vai izslēdzas, ir atkarīgs no enkura atsperes spriegojuma.


60 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

41. att. Vienkāršs elektromagnētiskais relejs

42. att. Releja pieslēgšana elektrotīklam.


61 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

43. att. Releja apzīmējums elektriskajās shēmās

Magnētiskā lauka indukt īvā darbība jeb ģeneratora darbības princips

Automobiļos izmanto ne tikai magnētiskā lauka dinamisko darbību, bet arī induktīvo darbību:

elektriskajās mašīnās, kurās mehānisko enerģiju pārveido elektroenerģijā (ģeneratoros) vai

magnētiskā lauka enerģiju elektroenerģijā (indukcijas spolēs), un tā izpaužas kā elektromagnētiskā

indukcija.

Vadītājam pārvietojoties tā, ka tas šķeļ magnētisko lauku vai mainīgs magnētiskais lauks šķeļ

nekustīgu vadītāju, vai vadītājam un magnētiskajam laukam pārvietojoties telpā vienam attiecībā pret

otru, vadītājā inducējas EDS, kura efektīvo vērtību izsaka šāda sakarība:

E = B l v,

kur E – inducētais EDS (V);

B – magnētiskā lauka indukcija (T);

l – vada aktīvais garums magnētiskā lauka robežās (m);

v – vadītāja pārvietošanas ātrums magnētiskajā laukā perpendikulāri

indukcijas līnijām (m/s).


62 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

44. att. Inducētā EDS rašanās vadītājā

Ja vadītāja galus savieno un voltmetra vietā ieslēdz kādu patērētāju (44. attēls), tad EDS

ietekmē ķēdē plūst strāva, kuras virziens sakrīt ar EDS virzienu, turklāt, strāvas vadītājam

mijiedarbojoties ar magnētisko lauku, uz vadītāju iedarbojas elektromagnētiskais spēks, kas būs

bremzējošais, t. i., vērsts pretēji vadītāja kustības virzienam. Ja magnētiskajā laukā ievietotu vadītāju

pārvieto tā, lai tas šķeltu magnētiskā lauka indukcijas līnijas, uz vadītāja galiem rodas potenciālu

starpība. Šo parādību sauc par elektromagnētisko indukciju, bet vadītājā radušos EDS par inducēto

EDS.

Automobilī minēto parādību var novērot tad, kad ģeneratora siksna nav nospriegota un,

ieslēdzot tuvo vai tālo gaismu, rodas tik liels bremzējošais moments, ka siksna sāk izslīdēt un atskan

nepatīkama skaņa.


63 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

45. att. Labās rokas likums

Inducētā EDS virzienu taisnam vadītājam nosaka pēc labās rokas likuma.

Elektromagnētiskās inerces parādību izsaka Lenca likums, kuru var formulēt šādi: inducētā

EDS virziens vienmēr ir tāds, ka indukcijas strāva izraisa elektromagnētiska spēka F rašanos,

kurš pretojas vada pārvietošanai ar ātrumu v (46. attēls).


64 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

46. att. Lenca likums

Ģeneratora tinumos inducētā strāva rada spēkus, kas pretojas tā enkura rotācijai. Jo lielāka ir

ģeneratora strāva, jo lielāka mehāniskā enerģija jāpatērē tā griešanai. Jāatzīmē, ka inducētais EDS

rodas visos gadījumos, kad vadītāju šķeļ magnētiskā lauka indukcijas līnijas. Tas nozīmē, ka

inducēto EDS var iegūt ne tikai pārvietojot vadītāju magnētiskajā laukā, bet arī nekustīgā vadītājā,

ja tas atrodas mainīgā (šķeļ vadu kustoties vai mainoties intensitātei) magnētiskā laukā.

47. att. Ģeneratora iekārta

Lai palielinātu vada garumu, to satin spolē. Spoļu grupu sauc par tinumiem. Lai pastiprinātu

spoles magnētisko lauku, tajā ievieto dzelzs serdi, kura parasti sastāv no plānām elektrotehniskā

tērauda savstarpēji izolētām plāksnēm, kas ir saspiestas kopā un veido it kā vienotu konstrukciju. Tas

ir darīts ar mērķi novērst virpuļstrāvu rašanos serdē un līdz ar to samazināt jaudas zudumus un serdes

silšanu.

Iedomājieties vienkāršu spoli (48. attēls), kura atrodas pastāvīga magnēta magnētiskajā laukā.

Magnētam rotējot, tā magnētiskais lauks šķeļ tinumu un tajā inducējas EDS. Mainoties magnēta

poliem, mainās arī sprieguma polaritāte tinumā. Ja tinumu pieslēdz pie ārējas noslēgtas ķēdes, tad

tajā plūdīs arī mainīga virziena strāva (no šejienes arī ir cēlies ģeneratoru nosaukums), kuras


65 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

polaritātes izmaiņas frekvence ir vienāda ar magnēta rotācijas frekvenci. Strāvas izmaiņas frekvenci,

t.i., periodu skaitu sekundē mēra hercos (Hz). Magnētam rotējot ar 50 apgriezieniem sekundē (50

Hz), maiņstrāvas frekvence tinumā arī būs vienāda ar 50 Hz. 48. attēlā parādīts ģeneratora EDS

izmaiņu grafiks, tam ir sinusoidāla forma.

48. att. Maiņstrāvas ģeneratora izejas spriegums

Maiņstrāvas ģeneratora darbības pamatā ir elektromagnētiskā indukcija, kas norit pēc

vērtības un virziena mainīga magnētiskā lauka spēka līnijām šķeļot statora tinumus.

Lai ģenerators ierosinātos (statora tinumos inducētos nominālas vērtības EDS) ģeneratora

magnētiskajās ķēdēs jābūt magnētiskai plūsmai un rotors jāgriež, lai magnētiskā plūsma mainītos

gan pēc vērtības gan virziena.

49. att. Maiņstrāvas ģeneratora šķērsghriezums un izejas trīs fāzu sprieguma līknes

Magnētiskās plūsmas (50.att.) ģeneratoros noslēdzas caur rotora N poliem 3, statora 5

zobiem, rotora S poliem 4 un spoles serdi 1. Ģeneratora ierosināšanai (darbības sākšanai)

magnētisko plūsmu var nodrošināt divējādi:

• pašierosmes gadījumos –izmantojot spoles serdes materiāla paliekošo magnētismu;

• svešierosmes gadījumos – pievadot ģeneratora spailei DF (50 .att. b) spriegumu no akumulatoru

baterijas, kā rezultātā ģeneratora ierosmes tinumos plūdīs ierosmes strāva un rotors kļūst par

elektromagnētu ar sešiem polu pāriem. Bieži strāvas pievadīšanai tiek izmantota ģeneratora


66 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

darbības kontroles signālspuldzes ķēde. Signālspuldze tad deg, ģeneratoram ierosinoties

nodziest.

50 .att. 2 ierosmes diodes, 10 S polu uzgaļi, 11 N polu uzgaļi, 9 rotora ierosmes tinumi, 4

rotors ar ierosmes tinumiem, 3 stators ar tinumiem, 1 jaudas diodes, 7 oglītes, 8 slīdgredzeni

Rotoru griež ar ķīļsiksnas pārvada palīdzību pievadot griezes momentu no kloķvārpstas

skriemeļa. Rotoram griežoties mainās tā N un S polu stāvoklis attiecībā pret statora tinumiem.

Tātad griežot rotoru magnētiskā plūsmas starp rotora poliem noslēdzas caur statoru un

mainās pēc vērtības un virziena (samazinās – izzūd – rodas – pieaug pretējā virzienā). Plūsmām

mainoties tās šķeļ uz statora zobiem novietotās spoles un tajās inducējas EDS, kura izmaiņu raksturs

(pēc vērtības un virziena ) ir līdzīgas magnētisko plūsmu maiņām. Tā kā spoles, kas veido vienu no

fāzēm, ir savstarpēji saslēgtas virknē to spriegumi summējas un veido fāzu spriegumu. Fāzes

savstarpēji ir saslēgtas zvaigznē. Statora tinumu zvaigznes slēguma līniju spriegumi ir pievadīti

trīsfāzu tilta slēgtā taisngrieža tiltiem. Pieslēdzot taisngriezim slodzi, tās ķēde plūdis izmantojama

līdzstrāva.


67 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

51. att. Ģeneratora darbības rezultātā iegūtā līdzstrāva

Ja ģenerators ir ierosinājies (starp + spaili un masu spriegums ir nomināls), tā darbība ir

iespējama divos režīmos:

• ar slodzi, ģeneratora spriegums tiek izmantojot strāvas radīšanai ģeneratora ierosmes

ķēdē un tam pieslēgto patērētāju ķēdēs;

• bez slodzes, ģeneratora spriegumu izmantojot strāvas radīšanai tikai ierosmes ķēdē.

Praktiski ģeneratora darbība bez slodzes tiek nodrošināta to pārbaudot uz stenda.

Uz automobiļa darbspējīgs ģenerators pēc ierosināšanas vienmēr tiek arī slogots, jo tam ir

pieslēgti elektroenerģijas patērētāji (akumulatoru baterija, motora vadības sistēma, dienas

apgaismojums u.c.).

Caur ģeneratoru noslēdzas trīs strāvas ceļi:

52. att. Maiņstrāvas ģeneratora ierosmes strāvas ceļš


68 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

• Lai ģenerators, pēc motora iedarbināšanas, spētu inducēt elektrisko strāvu ir nepieciešama

ierosme. Ierosmi (magnētisko lauku) rada elektriskā strāva, kas tiek ierosmes tinumiem

padota no akumulatora baterijas.

53. att. Pašierosmes strāvas ceļš

• Pašierosmes strāvas ceļš - Pēc motora iedarbināšanas ģeneratora ierosmi rada paša ģeneratora

ražotā strāva.

54. att. Slodzes strāvas ceļš


69 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

• Slodzes strāvas ceļš – Motora darbības laikā notiek akumulatora baterijas uzlāde un pārējo

patērētāju apgāde ar elektroenerģiju. Kontrollampa nedeg.

Slodzes strāva rada sprieguma kritumu statora tinumos veidojot starpību starp ģeneratora

EDS un spriegumu, un magnētisko lauku ap statora tinumiem. Statora magnētiskais lauks

sadarbojoties ar rotora magnētisko lauku rada pretestību rotora griešanai.

Elektromotora darb ības princips

Magnētiskā lauka dinamisko jeb spēka darbību izmanto elektriskajās mašīnās un aparātos,

kuros elektroenerģiju pārveido mehāniskajā enerģijā, piemēram, elektromotoros, mēraparātos un

relejos. Magnētiskā lauka dinamisko darbību raksturo elektromagnētiskais spēks, kas darbojas uz tajā

ievietotu strāvas vadu vai dzelzs ķermeni.

Ja strāvas vads atrodas magnētiskā laukā (55. attēls), tad uz to iedarbojas elektromagnētiskais

spēks, kura skaitlisko vērtību nosaka pēc formulas:

F = B I l,

kur F – elektromagnētiskais spēks (N);


I – strāvas stiprums vadā (A);

1 – vada aktīvais garums – vada posms, kas atrodas starp elektromagnēta

poliem (m).

Sakarība Ampēra spēka aprēķinam ir pareiza, ja leņķis starp vadu un magnētiskā lauka

indukcijas līnijām ir 90o. Pārējos gadījumos spēka aprēķinā jāievērtē arī vada un indukcijas līniju

savstarpējā novietojuma leņķis α . Tad Ampēra spēku aprēķina pēc sakarības

F = B I l cos α.

Elektromagnētiskais spēks ir vektoriāls lielums, tādēļ pilnīgai raksturošanai jāzina ne tikai tā

vērtība, bet arī virziens.

Ampēra, jeb elektromagnētiskā spēka F darbības virzienu ērti var noskaidrot izmantojot

kreisās rokas likumu:


70 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

55. Kreisās rokas likums un strāvas vadītājs magnētiskajā laukā

Sakarību Ampēra spēka aprēķinam var pārveidot šādi:

B = F

I l⋅( T ).

No iegūtās sakarības var secināt, ka magnētiskā indukcija B ir magnētiskā lauka spēka

raksturojums, kas rāda, ar kādu spēku lauks spēj iedarboties uz strāvas vadu.

Strāvas vada un magnētiskā lauka mijiedarbību ļoti plaši izmanto tehnikā. Visur līdzstrāvas

darbības pamatā ir strāvas vada un magnētiskā lauka mijiedarbības princips. Šo principu izmanto

mēraparātu sistēmās, elektrodinamiskajos skaļruņos u. c.

Elektromotori pamatā ir divu tipu – līdzstrāvas un maiņstrāvas. Līdzstrāvas dzinēju rotoriem

pievada līdzspriegumu, bet, lai iegūtu rotorā iebūvēto strāvas vadītāju nepārtrauktu rotācijas kustību,

tiem noteiktos rotora stāvokļos jāmaina strāvas polaritāte, t.i., faktiski rotorā jārada maiņstrāva.

Līdzstrāvas pārveidošanu maiņstrāvā veic speciāla ietaise – invertors. Invertora funkcijas līdzstrāvas

elektromotorā veic kolektors – kopā ar rotoru rotējošs kontaktcilindrs ar izolētiem segmentiem – ar

kuru kontaktējas nekustīgas grafīta sukas (56. att.). Kolektora režīms strādā smagā strāvas


71 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

periodiskas pārslēgšanas (komutācijas) režīmā un tas ir dārgs un nedrošs mezgls. Reizē ar to

līdzstrāvas motori kļūst daudz dārgāki un nedrošāki par maiņstrāvas.

56. att. Līdzstrāvas motora kolektors

Taču līdzstrāvas motoru rotācijas ātrumu var viegli mainīt, mainot rotoram pievadītā

līdzsprieguma vērtību. Līdzstrāvas elektrodzinējā elektrība tiek pievadīta rotoram ar suku (oglīšu) un

kolektora palīdzību, radot elektromagnētisko lauku starp statoru un rotoru, un šīs magnētiskās

mijiedarbības rezultātā, tas sāk kustību (griezties). Enkurā plūstošā strāva ir maiņstrāva, kolektors ir

ierīce, kas līdzstrāvu pārveido maiņstrāvā. Pēc statora magnētiem līdzstrāvas motorus iedala:

• Ar pastāvīgo magnētu - statorā ir pastāvīgais magnēts un ierosmes strāva nav nepieciešama.

Šādus lieto vismazākajiem motoriem, jo tie ir vienkāršāki. Te ir ierobežota maksimālā jauda.

• Virknes ierosme - statora ierosmes tinums elektriski saslēgts virknē ar rotoru. Ierosmes

strāva virknes ierosmes līdzstrāvas motoros ir vienāda ar enkura strāvu. Vislielākais starta

griezes moments. Ja pazūd slodze, var paātrināties līdz sabrukumam. Lieto elektrotransportā.


72 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lietder īgi būtu atcerēties, ka enkura griezes moments ir atkarīgs no statora magnētiskā lauka indukcijas;

statora magnētiskā lauka indukcija B ir vienāda ar ierosmes tinuma vijumu skaita n

reizinājumu ar ierosmes strāvu Iie. Šo parametru sauc par ampērvijumiem. Tātad

nepieciešamo magnētisko klauku var radīt ar mazu strāvu un lielu vijumu skaitu vai lielu

strāvu un mazu vijumu skaitu. Starteros parasti izmanto otru variantu – statora tinums

izgatavots no masīva vara vada ar mazu vijumu skaitu un mazu pretestību, lai palielinātu

strāvu tajā. Ierosmes tinumu saslēdz virknē ar enkura tinumu, lai pa tiem plūstu maksimālā

strāva (57. attēls) ;

enkura viena vijuma griezes moments ir vienāds ar magnētiskā lauka indukcijas B

reizinājumu ar enkura strāvu Ien.

57. att. Līdzstrāvas motors ar virknes ierosmi:

1 – kolektors; 2 – oglītes; 3 – enkurs; 4 – magnēta pols; 5 – rotācijas virziens

• Paralēlā ierosme. Ierosmes tinums ir slēgts paralēli enkura tinumam (58. attēls). Tas sastāv

no liela skaita maza šķērsgriezuma vadu vijumiem, tāpēc tam ir liela elektriskā pretestība. Šī

ierosmes veida motoriem nav pārāk liels palaišanas moments. Paralēlās ierosmes līdzstrāvas

motorus izmanto rūpniecībā. Starteros paralēlo ierosmi neizmanto.Neatkarīgā ierosme -

statora ierosmes tinumu baro no cita (neatkarīga) barošanas avota, kā rotora tinumu. Plašākas

jaudas regulēšanas iespējas.


73 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

58. att.Paralēlais startera statora ierosmes tinums

Jauktā ierosme. Motoram ir divi ierosmes tinumi: virknes un paralēlais (59. attēls). Jauktās

ierosmes motors apvieno sevī virknes un paralēlās ierosmes motoru īpašības: lielu palaišanas

momentu un pastāvīgu griešanās ātrumu. Jaukto ierosmi izmanto lielas jaudas startera motoros.

Jauktās ierosmes motora abi ierosmes tinumi tiek ieslēgti divos paņēmienos:

• ieslēdzot startera motoru, paralēlās ierosmes tinums sākumā tiek ieslēgts virknē ar

enkura tinumu un izpilda balasta pretestības uzdevumu, līdz ar to strāva enkura

tinumā tiek ierobežota un enkurs attīsta nelielu griezes momentu, kas nepieciešams

laidenai startera zobrata iebīdei paralēlās ierosmes sazobē ar motora spararatu;

• paralēlās ierosmes tinums tiek pieslēgts paralēli enkuram, bet virknes ierosmes tinums

tiek saslēgts virknē ar enkuru.

Pēc motora iedarbināšanas startera zobrats atbrīvojas no sazobes ar motora spararatu un

starteris atslēdzas no elektroenerģijas avota. Šajā pašā laikā inerces rezultātā rotējošā enkura tinumā

inducējas strāva, kura izzūd paralēlās ierosmes tinumā un ar to startera enkura rotācija ātri apstājas,

jo ir iedarbojies elektrobremžu efekts.


74 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

59. att.Jauktā ierosme

Ierosme ar pastāvīgo magnētu. Šim ierosmes veidam nav ierosmes tinuma, jo magnētisko

lauku rada nevis elektromagnēts, bet pastāvīgais magnēts. Pēdējā laikā tos kā starterus lieto arvien

plašāk, jo ir izstrādāti jauni, viegli magnētiskie materiāli. Priekšrocības salīdzinājumā ar

elektromagnētiem:

• mazāka akumulatora slodze, jo nav jābaro ierosmes tinums;

• drošāki ekspluatācijā, jo nav iespējami nekādi ar ierosmi saistīti bojājumi.

60. att.Patstāvīgā ierosme ar magnētu


75 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.8. KONDENSATORS, PAŠINDUKCIJA, TRANSFORMATORS

Stundas tēma: Kondensators, pašindukcija, transformators

Stunda: 17 – 18 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Izprast kondensatora nozīmi elektriskajās ķēdēs, tā uzbūvi darbību

un pielietojumu;

2. Noskaidrot pašindukcijas parādību rašanos un induktivitāšu

pielietojumu;

3. Atkārtot transformatoru darbības principu un pielietojumu

elektroshēmās.

Stundas metode:





1. Elektriskā kapacitāte, kondensatori, to uzbūve pielietojums un darbības princips;

2. Pašindukcija, induktivitātes, to uzbūve, darbība un pielietojums; 3. Transformatora uzbūve, darbība un pielietojums elektroierīcēs.








76 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.8. KONDENSATORS, PAŠINDUKCIJA, TRANSFORMATORS

Elektrisk ā kapacitāte.

Ķermeņu īpašību uzkrāt un saglabāt lādiņus uz virsmas sauc par elektrisko kapacitāti.

Vadītāja platēm, kas atrodas zināmā attālumā d viena no otras un atdalītas ar dielektriķa slāni

piešķirsim potenciālu starpību (61.att.a). Starp platēm izveidojas noteiktas intensitātes elektriskais

lauks, kura iedarbības rezultātā dielektriķa elektroni izstiepj savas orbītas pozitīvi lādētas plates

virzienā, bet kodoli it kā pārvietojas pozitīvās plates virzienā (61.att.b).

61.att.Elektriskā kapacītāte

Tādejādi, kaut gan atoms paliek neitrāls tam izveidojās divi apgabali vienā apgabalā ir

pārsvarā pozitīvais lādiņš, bet otrā negatīvais. Dielektriķa atomi kļūst par dipoliem, t.i. notiek

polarizācija – dielektriķis iegūst lādiņu (61.att.c).

Dielektriķa lādiņa q un plašu potenciālu starpības ( sprieguma) U attiecību sauc par elektrisko

kapacitāti C, t.i.,

C = qU

( F )

Kapacitātes mērvienība ir C uz V ( kulons / volts) un to sauc par faradu ( F ). Farads ir liela

vienība. Parasti kapacitātes mērīšanai lieto mikrofaradus ( µF ) un pikofaradus ( pF ).

1 F = 1 · 106 µF 1 µF = 1 · 106 pF

Kondensators

Kondensators ir elektronikas komponente, bez kuras neiztiek nevienā elektronikas shēmā.

Automobiļu elektroiekārtās kondensatorus izmanto enerģijas uzkrāšanai, impulsu veida

pārsprieguma likvidēšanai, ātras izlādes nodrošināšanai, taisngriestās strāvas pulsāciju

samazināšanai, radio traucējumu novēršanai. Kondensatori ir elektrisko ķēžu svarīga sastāvdaļa. Tos

lieto gan vājstrāvas, gan stipro strāvu elektriskajos tīklos. Vārds kondensators ir atvasināts no latīņu

vārda “condensāre”, kas nozīmē – sabiezināt. Elektronikā kondensātoru pielietojums ir sevišķi plašs.


77 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Arī stiprstrāvu tīklos kondensatori kalpo lai radītu sprieguma impulsu, lai iedarbinātu motoru, lai

darbinātu luminiscentās spuldzes, lai uzlabotu jaudas koeficientu utt.

Kondensators uzkrāj elektriskos lādiņus, tos it kā sapresē uz savām virsmas platēm.

Jebkurā shēmā kondensatorus apzīmē ar burtu C, to galvenais parametrs ir kapacitāte (jeb

vienkāršāk sakot energoietilpība), kuru mēra farados (F).

Kondensatora pamat sastāvdaļas ir 2 metāla plāksnītes, starp kurām novietots dielektriķis

(dažos gadījumos tā lomu var izpildīt arī gaiss vai vakuums). Pie plāksnītēm, elektrodiem pielodē vai

piemetina izvadus. Materiāli, kurus izmanto:

vadītājiem galvenokārt alumīnijs (Al), sudrabs (Ag), elektrolītiskajiem lieto arī tantalu (Ta)

un rubīdiju (Rb);

dielektriķiem keramiku un dažādas plastmasas. Senāku modeļu ražojumos vēl var sastapt

papīra un vizlas dielektriķus.


78 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

62.att. Kondensatori un to vienkāršota uzbūve

63. att. Kondensatoru uzdevumi

Pievienojot kondensatora plates strāvas avota “+” un “-“ spailēm, tas uzlādējas ar atbilstošas

polaritātes lādiņiem. Uzlādēšanās procesā strāvas plūsma izbeidzas, ja spriegums uz kondensatora

platēm ir vienāds ar spriegumu barošanas avotā. Tas nozīmē, ka kondensators ir uzlādēts.

Elektriskais lauks starp kondensatora platēm ir vienāds ar sprieguma avota lauku. Būtiska nozīme

kondensatora ekspluatācijā ir dielektriskajam starpslānim, tā biezumam un kvalitātei. Pats

dielektriskais materiāls var kalpot ilgi. Tomēr pat vislabākajam dielektriķim ir neliela noplūdes

strāva.

Kondensatora uzlādēšanās līmenis ir atkarīgs no sprieguma starp vadošajiem klājumiem

voltos, no apkārtējās vides un kondensatora ģeometriskajiem izmēriem. Tādējādi var rakstīt šādu

formulu:


79 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Q = U · C

kur Q – lādiņa daudzums kulonos,

U – spriegums voltos,

C – kapacitāte farados.

Viens farads ir tāda ķermeņa kapacitāte, kura potenciāls palielinās par vienu voltu, ja

ķermeņa lādiņš palielinās par vienu kulonu. To pašu būtību var izteikt, ka: Vienu faradu liela

kapacitāte ir kondensatoram, uz kura klājuma ir vienu kulonu liels lādiņš, ja spriegums ir viens volts.

Kā aptaustīt faradu? Tā ir ļoti liela kapacitāte; ja 1 F kondensatoru uzlādēsim no kāda

līdzstrāvas avota un pieslēgsim tam kabatas lukturīša spuldzīti tad tā degs vairākas sekundes, bet

gaismas diode (ar attiecīgu rezistoru) pat minūtes. Praksē tik lielas kapacitātes vajadzīgas visai reti,

tāpēc par tehniskajām mērvienībām lieto:

mikrofaradu (1µF = 10-6 F)

nanofaradu (1nF = 10-9 F)

pikofaradu (1pF = 10-12 F).

Piemēram: 100uF = 0,1F; 0,2uF = 200nF; 0,25nF = 250pF

64. att. Kondensatora piemērs

65. att. Kondensatora kapacitāte


80 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Kondensatora kapacitāte ir atkarīga no konstruktīvā izpildījuma.

Plates lielums ir tieši proporcionāls kondensatora kapacitātei. Jo lielāka ir plate, jo lielāku

lādiņu var uzkrāt. Attālums starp platēm arī ietekmē kapacitāti. Jo mazāks ir attālums, jo lielāka ir

kapacitāte, respektīvi, jo vairāk lādiņu var uzkrāt. Jo plates ir tuvāk viena pie otras, jo zemāks ir

spriegums, bet še liela nozīme ir izolējošajam starpslānim.

Izolējošais dielektriskais klājums būtiski ietekmē kondensatora kapacitāti. Jo tuvāk ir vadošās

plates un lielāks spriegums, jo spēcīgāks ir elektriskais lauks. Tātad ir lietderīgi, lai dielektriskais

starp-slānis būtu plānāks.

Lielums, kas raksturo dielektriķa kvalitāti, ir caursišanas intensitāte. To sauc arī par

dielektriķa caurlaidību vai permeabilitāti. Ja starp vadītājiem ir gaiss vai vakuums – apzīmē ε0, ja ir

dielektriķis, tad saka, ka tā ir relatīvā dielektriskā caurlaidība vai permeabilitāte un apzīmē εr.

Kondensatora kapacitāti var izrēķināt ar formulu:

kur ε0 – dielektriskā caurlaidība (permeabilitāte) vaku-

umā (8,874x10-12 F/m),

εr – relatīvā dielektriskā caurlaidība (permeabilitāte),

S – kondensatora plašu klājuma laukums m2,

d – attālums starp platēm metros.

Materiāls Relatīvā dielektriskā

caurlaidība εr

Alumīnija oksīds 7

Stikls 10

Keramika 5-50 000

Papīrs 3,5-6

Plastmasa 1,5-6

3. tab. Materiālu dialektriskā caurlaidība

d

SC r ⋅⋅= εε0 ,

Kondensatora kapacitāte

d

SC r ⋅⋅= εε0 (F)


81 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Piemērs

Noteikt kapacitāti kondensatoram, kuram kā dielektriķis ir gaiss, klājuma laukums

S=47 m2, d=6 µm.

Izmantojam formulu

69106

4710854,8

612

0 =⋅

⋅⋅=⋅⋅= −−

d

SC rεε F

Atbilde: Kapacitāte ir 69 F.

Kondensatora darbības princips.

Ja kondensatoram pieslēdzam līdzstrāvu tā plāksnes uzlādējas līdz strāvas avota

spriegumam. Uz viena no elektrodiem izveidojas elektronu pārpalikums, uz otra - to iztrūkums. Kad

avotu atvienojam lādiņš uz plāksnēm saglabājas, jo elektroniem nav kur noplūst, lai iestātos

līdzsvars. Cik ilgi tas atkarīgs tikai no zudumiem dielektriķa slānī. Pieslēgsim kondensatoram

slodzi tajā īslaicīgi plūdīs strāva, līdz kondensators izlādēsies. Gandrīz kā akumulators, tikai šeit

ķīmisko procesu vietā būs elektriskā lauka procesi.

Protams, lai kondensatoru uzlādētu, tiek patērēta enerģija; enerģijas daudzums, kas

nepieciešams, lai uzlādētu elektrodus par 1 voltu, ir tieši proporcionāls kondensatora kapacitātei.

Kondensatora līdzstrāvas ekvivalentā pretestība ir bezgalīgi liela (vadītspēja ir 0), ja neņem

vērā zudumus. Tāpēc līdzstrāva caur kondensatoru neplūst.

Maiņstrāvas gadījumā caur kondensatoru plūdīs strāva. Tās lielums būs proporcionāls

kondensatora kapacitātei, maiņstrāvas avota frekvencei un tā spriegumam. Tātad šeit būs pareizs

apgalvojums, ka kondensatora vadītspēju izraisa viens otram sekojoši uzlādes izlādes procesi.


82 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

67. att. Kondensatora darbības princips (uzlādēšana)

Tātad piemēros bija redzami būtiskie faktori, kas iespaido kondensatora uzlādēšanas laiku –

kapacitāte un pieslēgtā pretestība.

Uzzināsim, cik ilgā laikā kondensatoru var uzlādēt līdz spriegumam – 63% no nomimālā

sprieguma. Apzīmēsim šo laiku ar grieķu burtu τ (tau). Šo lielumu var izskaitļot τ=R·C, to sauc par

uzlādēšanas laika konstanti un mēra sekundēs. Līdz pilnam spriegumam kondensators, nemainot

režīmu, tiks uzlādēts laikā 5 sekundes.


83 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

68. att. Strāvas un sprieguma izmaiņas kondensatora uzlādes laikā.

Kondensatoru izlādēšana

Kondensatora izlādēšanas procesā arī var saskatīt analoģiju ar ūdens trauku iztukšošanu. Tas

ir redzams attēlos 67. Izlādes līknē atzīmēsim punktu, kad spriegums ir samazinājies līdz 37% no

pilnā sprieguma. To apzīmēsim ar τ. Arī to var aprēķināt kā τ=R·C. Kondensātora pilnā izlāde notiks

laikā 5τ.

69. att. Sprieguma samazināšanās kondensatoram izlādējoties.


84 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lielāka kapacitāte prasa lielāku izlādes

laiku, bet mazāka pretestība palielina

strāvas lielumu un izlāde notiks relatīvi

īsākā laikā.

Lielāka kapacitāte un lielāka pretestība,

kas pieļaus mazāku strāvu, paildzinās

izlādes procesu.

Maza kapacitāte un maza pretestība

pieļaus lielāku strāvu. Izlāde notiks

strauji.

Maza kapacitāte prasa īsāku izlādes

laiku. Turpretim lielāka pretestība

samazina strāvas stiprumu un izlāde

notiks lēnāk.

70. att. Kondensatora izlādēšanā


85 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Kondensatoru atpazīšana un apzīmēšana

Kondensatorus var apzīmēt līdzīgā veidā kā pretestības, piemēram, var lietot krāsu riņķus, uz

kondensatora var uzspiest noteiktus ciparus un burtus. Modernie plastmasas kondensatori tiek

apzīmēti kopā ar cipariem un burtiem.

71. att. Kondensatoru veidi

72. att. Kondensatoru veidi, apzīmējumi elektriskajās shēmās


86 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Keramiskie kondensatori (ceramic capacitors) raksturojas ar relatīvi nelielu kapacitāti un

lielu maksimālo darba spriegumu, maziem zudumiem. Visvairāk tiek lietoti augstfrekvences shēmās

radio, TV u.c., kā arī shēmās ar lieliem spriegumiem. Šos kondensatorus ražo vienkārtainus (attēlā)

un daudzkārtainus (konstrukciju skatīt pie SMD kondensatoriem).

73. att. Keramiskie kondensatori

Poliesteru jeb plēvīšu kondensatori (film capacitors) ir ar salīdzinoši vidēju kapacitāti, tos

vairāk lieto, piem. audio tehnikā. Lai iegūtu lielāku elektrodu laukumu (un, protams, kapacitāti), tos

izgatavo no folijas un satin rullītī. Par dielektriķi kalpo plāna plastikas plēvīte. Pēc izvadu

pielodēšanas rullīti hermetizē ar epoksīda maisījumu. Šajā grupā ietilpst arī fluorplasta un polistirola

kondensatori; tajos zudumi ir tik niecīgi, ka pēc uzlādēšanas lādiņš saglabājas nemainīgs vairākas

stundas vai pat dienas.

74. att. Poliesteru jeb plēvīšu kondensatori


87 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

SMD (chip) kondensatori ir keramisko kondensatoru paveids un tos visvairāk lieto ciparu

tehnikā (un PC) impulsu traucējumu fitrēšanai. Šie izstrādājumi ir vislētākie mazās materiālietilpības

dēļ, bet izceļas ar augstiem tehniskajiem parametriem. Attēlos SMD kondensatora griezums un

ārējais izskats montāžā.

75. att. SMD (chip)

Elektrol ītiskie kondensatori raksturīgi ar to, ka par dielektriķi izmanto plānu Al oksīda slāni

tieši uz folijas. Pie tam pusšķidrais elektrolīts izpilda (-) pola funkcijas. Ar šādu tehnoloģiju var iegūt

ļoti lielas kapacitātes pie minimāliem izmēriem un masas. Elektrolītiskos kondensatorus visvairāk

lieto zemfrekvences shēmās, skaņas pastiprinātājos, barošanas blokos un dažādos filtros. Visbiežāk

sastopami polārie kondensatori, tiem mīnusa pols apzīmēts ar melnu vai krāsainu joslu visā korpusa

garumā. Nepolāriem elektrolītiskiem kondensatoriem ir apzīmējums NP uz korpusa. Visai plaši lieto

arī tantala kondensatorus. Tie salīdzinājumā ar Al daudz mazāk zaudē kapacitāti laika gaitā

(neizžūst), un arī citi rādītāji ir labāki. Būtisks trūkums ir ievērojami augstākas ražošanas

izmaksas, un līdz ar to cenas.


88 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

76. att. Elektrolītiskie kondensatori


89 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

77. att. Vienmēr jāatceras, ka šī detaļa shēmā jāslēdz ievērojot polaritāti.

Elektrolītiskā kondensatora pieslēgšana maiņstrāvai vai pretējā polaritātē var izraisīt sprādzienu!

Tas izskaidrojams ar gāzu izdalīšanos elektrolītā, bet izstrādājuma korpuss vienmēr ir

hermētisks. Ir gadījies remontēt TV pēc šāda sprādziena. Iemesls taisngriezī caursistas diodes

(siltuma caursite neatgriezeniska). Visa aparāta iekšpuse bija izklāta maziem folijas un papīra

gabaliņiem. Stāvokli pasliktināja strāvu vadoša sārma elektrolīta klātbūtne; vairākas iespiedshēmu

plates nācās noņemt, rūpīgi mazgāt un žāvēt.

Maiņkondensatorus lieto galvenokārt analogajā radioaparatūrā. Pēc konstrukcijas tos iedala

izstrādājumos ar gaisa un ar cieto (plastikas) dielektriķi. Attēlos: maiņkondensators ar gaisa

dielektriķi un mūsdienu radiouztvērēju maiņkondensatori:

78. att. Maiņkondensators


90 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Pieskaņošanas kondensatorus (trimmerus) lieto, lai sajūgtu ieejas un heterodīna kontūrus,

fiksētu diapazonu robežas radiouztvērējos, pieregulētu gaitas precizitāti elektroniskajos pulksteņos

u.c. Attēlos: SMD un parastie trimmeri

79. att. Pieskaņošanas kondensators

Kondensatoru apzīmējumi. Līdzīgi, kā jau apskatījām rakstā par rezistoriem, arī kondensatoriem ir vairāku veidu

apzīmējumi. Keramikas un poliesteru kondensatoriem kapacitāti vienmēr nolasa pikofarados.

Elektrolītiskajiem lielākoties tie ir mikrofaradi.

1. Kr āsu kods

80. att. Krāsu kodi

Šajā tabulā viss notiek pēc tāda pat principa kā rezistoriem, tikai nācis klāt parametrs kapacitātes

temperatūras koeficients. Pielaižu krāsu kodi atšķiras no rezistoru kodiem!


91 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2. Ciparu burtu kods

Parasti lieto kombināciju 3 cipari + burts.

1.,2. cipari kapacitātes vērtība

3. cipars skaitļa 10 pakāpe, ar kuru jāreizina vērtība.

Burts pielaide ( F=1%, G=2%, H=3%, I=5%, K=10%, M=20%) Ja pielaide nav normēta,

vai ir standartizēta konkrētam ražotājam, tad šā burta nebūs. Maksimālo darba spriegumu uzrāda kā

atsevišķu skaitli. Ja tāda nav, tad spriegums ir standartizēts visai izstrādājumu grupai un tas jāmeklē

ražotāja mājaslapā izstrādājuma specifikācijā. Parasti U(max) nav zemāks par 25V, vairumā

gadījumu ar to pietiek.

Piemēri:

1. Keramikas kondensators, kurš redzams augšējā attēlā. Uz tā rakstīts:

473

YHZ

Tātad 47 x 103 = 47 x 1000 = 47000 pF = 47 nF

YHZ ir ražotāja kodi.

2. Poliesteru kondensators attēlu zemāk: Uzraksts

473K

250MPP

Tātad, tāpat kā iepriekš C = 47nF, bet ar +/- 10% pielaidi. Apakšējā rindā 250 tas ir darba

spriegums voltos, MPP ražotāja kodi.

Elektrolītiskajiem kondensatoriem parasti C un U(max) raksturo pilni uzraksti, piemēram, 100µF

25V.

Tantala kondensatoriem mēdz būt arī šādi:

106

+16

Tas jātulko 10 x 106 = 10,000,000 pF = 10 µF 16V, pie tam (+) zīme norāda plusa izvada atrašanos.


92 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

81. att. Kondensatora uzlādēšana

Pārslēgtais slēdzis pozīcijā A veic kondensatora uzlādēšanas procesu. Kondensators tiek

uzlādēts ar strāvu tik ilgi, kamēr spriegums sasniedz vienādu vērtību ar strāvas avotu. Tātad

uzlādētam kondensatoram spriegums ir Vs (12V) = Vc =12V. Lādēšanas strāva vairāk neplūst un

kondensators ir uzlādēts.

Kondensatora enerģija

Kondensatorā saglabātā enerģija tiek izteikta džoulos, ar sekojošas formulas palīdzību.

Enerģija, W= vai ; džoulos (J)

No iepriekšējā attēla izrēķināt cik liela enerģija piemīt esošajam kondensatoram, kuram tiek

pievadīti 12V un tā kapacitāte ir C=100 µF.

Enerģija, = 7, 2 (J)

Kondensatoru slēgumi.

Savienojot vairākus kondensatorus paralēli, virknē vai jauktā slēgumā izveidojas

kondensatoru baterijas. Kondensatoru baterijas veido ar mērķi nodrošināt vajadzīgo kapacitāti, vai

atbilstību ķēdes darba spriegumam - lielākam par katra slēgumā ietilpstošā kondensatora darba

spriegumu.


93 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

82. att. Kondensatoru paralēlslēgums

Paralēli saslēdzot trīs kondensatorus, kuru kapacitātes C1 = 180 uF, C2 = 250 uF un C3 = 80

uF, savienoto klājumu potenciāli izl īdzinās un spriegums (UAB) starp kondensatoru klājumiem ir

vienāds. Tātad pēc Kirhofa sprieguma likuma, sprieguma potenciāls visos ķēdes posmos ir vienāds

ar ķēdei pielikto sprieguma kritumu.

UC1 = UC2 = UC3 = UAB = 12V

Kad kondensatori tiek saslēgti paralēli tad ķēdes kopējā kapacitāte CT ir vienāda ar atsevišķo

C1 C2 C3 kondensatoru kapacitāšu summu. Kondensatoru paralēlo slēgumu lieto, lai palielinātu

elektriskās ķēdes kapacitāti. Tādēļ paralēlslēguma kopējā kapacitāte tiek palielināta un to aprēķina

sekojoši;

Ckop = C1 + C2 + C3

Lai atrastu kopējo lādiņu daudzumu, ko spēj uzkrāt katrs kondensators un visi kondensatori

kopā izmantojam formulas;

Katra atsevišķa kondensatora lādiņu daudzums Q = U · C

Tālāk aprēķinam kopējo lādiņu daudzumu visiem kondensatoriem Qkop = Q1 + Q2 + Q3

Tātad mēs varam atrast gan spriegumu, gan kapacitāti

un


94 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

83. att. Kondensatoru virknes slēgums

Ja divus kondensatorus savieno virknē, tad spriegumi starp klājumiem summējās, tātad pēc

Kirhofa sprieguma likuma avota kopējais sprieguma kritums ir vienāds ar atsevišķo sprieguma

kritumu summu.

Ukop = UC1 + UC2 + UC3

Līdzīgi ir arī ar kopējo lādiņu daudzumu. Virknē slēgtiem kondensatoriem lādiņu daudzums

(Q) visā slēgumā uz katru kondensatoru sadalās vienādi un visur ir vienāds ar kopēju lādiņu

daudzumu, līdz ar to var rakstīt

Qkop=QC1 + QC2 + QC3

Ņemot vērā to, ka lādiņu daudzums visur ir vienāds, tad sprieguma kritums pie katra

kondensatora ir atkarīgs no tā kapacitātes (F), līdz ar to varam rakstīt

Bet lai atrastu ķēdes kopējo kapacitāti ir jāizmanto sekojoša formula, kura līdzinās kopējās

ekvivalentās pretestības atrašanas paņēmienam paralēlajā slēgumā, bet jebkurā gadījumā kopējai

ekvivalentajai kapacitātei ir jābūt mazākai par katru no ķēdē ieslēgto kondensatoru kapacitāti, tātad

varam rakstīt.


95 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Vai ja ir ieslēgti ne vairāk kā divi kondensatori, tad varam izmantot arī sekojošo formulu

Pašindukcija un induktivit āte

Vārds induktors (induktor) latīniski nozīmē “pamudinātājs”. Ir jāatzīmē vēlreiz apstāklis, ka

vadītājs vai tā kontūrs, pārvietojoties magnētiskajā laukā, pats magnetizējas un rada spriegumu. Šī

parādība tiek saukta par induktivitāti. Induktivitātes (vai vienkāršāk – indukcijas) apzīmējums

formulās ir “L” un to mēra Henrijos (H).

Vienu Henriju liela induktivitāte ir tādam vadam vai spolei, kurā ir vienu Vēberu liels

magnētiskās plūsmas saķēdējums, ja strāva tajā ir vienu ampēru stipra. Tātad

sA

sVH ⋅Ω=⋅=1

Ja caur spoli plūst līdzstrāva, slēdzis S ir noslēgts (84. attēls), apkārt spolei rodas konstants

magnētiskais lauks. Atslēdzot slēdzi S, ķēde tiek pārtraukta, magnētiskais lauks izzūd un magnētiskā

lauka indukcijas līnijas it kā “ievelkas” spoles tinumu iekšpusē. ”Ievilkšanās” momentā magnētiskā

lauka indukcijas līnijas šķeļ spoles tinumus un rada tajos noteikta virziena EDS. Pēc tam, noslēdzot

ķēdi, magnētiskais lauks atjaunojas un lauka indukcijas līnijas no jauna šķeļ spoles tinumus,

inducējot tajos pretēja virziena EDS, jo arī indukcijas līnijas “pārvietojas” uz pretējo pusi. Tātad,

izmainoties spoles magnētiskajam laukam, spole pati savos tinumos rada EDS, ko sauc par

pašindukcijas EDS.

84. att. Spoles magnētiskais lauks un tā izzušana


96 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Jo lielāks ir strāvas izmaiņas ātrums spolē, jo straujāk magnētiskā lauka indukcijas līnijas šķeļ

tās tinumus un jo lielāks pašindukcijas EDS rodas spolē. Pašindukcijas EDS lielums ir atkarīgs arī no

spoles izmēriem, tinumu skaita un konstrukcijas, kā arī no vides magnētiskās caurlaidības.

Veicot virkni pārveidojumu iegūst aprēķiniem ērtu sakarību, kura ietver spoles parametrus –

garumu, laukumu un arī absolūto magnētisko caurlaidību videi, kurā spole rada magnētisko plūsmu.

L = µa

2S

l

ω

Kur: ω – spoles vijumu skaits;

S – spoles laukums;

L – spoles garums;

µa – spoles serdes absolūtā magnētiskā caurlaidība.

Pašindukcijas EDS izteiksme ir šāda.

EL = - Li

t

∆∆

.

Šajā sakarībā attiecība i

t

∆∆

ir strāvas izmaiņas ātrums spolē.

Tātad pašindukcijas EDS ir atkarīgs no spoles induktivitātes (spoles un tās serdes

parametriem – ω, S, l, µa ) un strāvas izmaiņas ātruma A

s.

Mīnusa zīme sakarībā norāda, ka saskaņā ar Lenca likumu, pašindukcijas EDS vienmēr

pretojas tā rašanās cēlonim – dotajā gadījumā stāvas izmaiņai spolē.

Vienkāršāk - inducētais EDS ir pretēja virziena un tā radītā strāva arī plūst pretējā virzienā

strāvai, kas plūst spolē un vienmēr traucē spolē plūstošās strāvas izmaiņas.

Saskaņā ar Lenca likumu pašindukcijas virziens ir tāds, ka EDS vienmēr pretojas tā rašanās

cēlonim – dotajā gadījumā strāvas izmaiņai spolē. Ieslēdzot spoli ķēdē, radies pašindukcijas EDS

cenšas kavēt strāvas palielināšanos ķēdē. Tieši tādēļ, noslēdzot elektrisko ķēdi, strāva no nulles līdz

nominālai vērtībai nepieaug momentāni, bet gan noteikta laika intervālā tiesl ÷ t1 (85. attēls, līknes

daļa ab). Pašindukcijas EDS, kas rodas, spoli atslēdzot no ķēdes, cenšas aizkavēt strāvas

samazināšanos (līknes daļa cd), tādēļ starp pārtrauktajiem kontaktiem rodas dzirksteļošana vai pat

elektriskais loks.


97 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

85.att. Pašindukcijas EDS ietekme uz strāvas izmaiņu ķēdē


98 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Noteikt pašindukcijas radīto EDS voltos pēc indukcijas atslēgšanas no strāvas avota 10 ms laikā.

Automobiļu ģeneratoru, motoru un citu aparātu tinumiem ir liela induktivitāte. Tāpēc, tos

atslēdzot, ķēdēs rodas tik liels pašindukcijas EDS, ka tas var pārsniegt barošanas tīkla spriegumu un

var notikt tinumu izolācijas caursite.

Induktivitāte strādā līdzīgi spararatam, kurš pretojas jebkurām ātruma izmaiņām.

Transformatora uzbūves un darbības princips.

Transformators sastāv no feromagnētiska materiāla noslēgtas serdes, uz kuras novietoti divi

elektriski izolēti tinumi (86. att.). Tinumu ar vijumu skaitu 1ω , kas pieslēgts maiņsprieguma avota

spailēm, sauc par primāro tinumu, bet tinumu ar vijumu skaitu2ω , kura spailēm pieslēdz patērētāju

jeb slodzi, - sekundāro tinumu.


99 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

86.att. Transformatora darbības princips

Termini „primārais” un „sekundārais” raksturo tinumu lomu sprieguma izmaiņas procesā:

dotajam divtinumu transformatoram jebkurš no tinumiem var būt primārais vai sekundārais atkarībā

no tā, vai tas pievienots maiņsprieguma avotam vai slodzei.

Transformatora darbības pamatā ir savstarpējās indukcijas princips

Ja primārajā tinumā plūst maiņstrāva ap to rodas mainīgs magnētiskais lauks, kurš šķeļot

sekundārā tinuma vijumus katrā no tiem inducē EDS. Tādejādi par transformatoru var uzskatīt

divus blakus novietotus tinumus. Lai uzlabotu magnētisko saiti starp tinumiem un samazinātu

magnētisko izkliedes plūsmu (par izkliedes plūsmu sauc to primārā tinuma magnētisko plūsmu,

kuras indukcijas līnijas noslēdzas gaisā, nešķeļot sekundārā tinuma vijumus), abus transformatora

tinumus novieto uz noslēgtas elektrotehniskā tērauda serdes( magnētvada). Pateicoties serdei lielākā

daļa primārā tinuma indukcija līniju šķeļ sekundārā tinuma vijumus, inducējot tajos EDS. Derīgi

ir atcerēties, ka inducētais EDS ir pretēja virziena. Tā kā EDS inducējas katrā sekundārā tinuma

vijumā un vijumi ir saslēgti virknē, var secināt: EDS uz transformatora sekundārā tinuma spailēm

ir tieši proporcionāls tā vijumu skaitam. Šāds secinājums ir pareizs arī primārajam tinumam.

Tādejādi transformatora tinumu EDS ir tieši proporcionāls to vijumu skaitam. Ja neievēro

sprieguma kritumus tinumos (parasti tinumiem ir samērā maza pretestība), var uzskatīt, ka tinumu

EDS ir vienāds ar spriegumu uz tā spailēm. Tāpēc transformatora pamatīpašību var izteikt šādi:

spriegumi uz transformatora tinumu spailēm ir tieši proporcionāli to vijumu skaitam.


100 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

1 1

2 2

U

U

ωω

=

Primārā tinuma sprieguma attiecību pret sekundārā tinuma spriegumu apzīmē ar k un sauc

par transformācijas koeficientu:

1

2

U

Uκ = .

Ja U1 > U2 transformators spriegumu pazemina un k > 1. Ja turpretī U1 < U2, transformators

spriegumu paaugstina un k < 1.

Transformatoru raksturo nomināla jauda. Par transformatora nominālo jaudu sauc pilno

jaudu, ko atdod sekundārais tinums nominālās strāvas un sprieguma gadījumā. Transformatora jaudu

vienmēr izsaka pilnās jaudas vienībās – V/A. Transformatora jaudai jāatbilst tam pieslēgto

patērētāju jaudai.


101 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.9. SPROSTSLĀNIS, TAISNGRIEŽU UN Z ĒNERA DIODES

Stundas tēma: Sprostslānis, taisngriežu un zēnera diodes

Stunda: 19 – 20 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Izprast pusvadītāju struktūru un sprostslāņa nozīmi tajos, tā

darbību;

2. Apgūt taisngriežu diožu uzbūvi darbību un pielietojumu

elektroierīcēs strāvas taisngriešanai;

3. Noskaidrot stabilitrona (zēnera diodes) uzbūvi darbības principu un

pielietojumu.

Stundas metode:





1. Pusvadītāji, to struktūra uzbūve, sprostslānis un tā nozīme pusvadītājos;

2. Taisngriežu uzbūve un darbības princips, taisngriežu bloku pielietojums elektroierīcēs;

3. Stabilitrons jeb Zēnera diode, tās uzbūve darbība un pielietojums.








102 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.9. SPROSTSLĀNIS, TAISNGRIEŽU UN Z ĒNERA DIODES

Robežu, kas pusvadītāja kristālā atdala apgabalu ar n tipa vadītspēju no apgabala ar p tipa

vadītspēju sauc par elektronu un caurumu jeb P – N pāreju. P – N pāreju izmanto lielākajā daļā

pusvadītāju ierīču. Jāatzīmē, ka šādu pāreju nevar izveidot, tikai mehāniski savienojot p un n tipa

kristālus, bet p- n pārejas izveidošanai visbiežāk lieto sakausēšanas vai difūzijas metodes. Tādā

veidā, piemēram, n tipa pusvadītājā var ievadīt akceptortipa piejaukumu un iegūt tajā apgabalu ar p

tipa vadītspēju.

Kristālā izveidojas divi elektriski atšķirīgi apgabali, jo apgabalā P ir liela caurumu

koncentrācija, bet apgabalā N ir liela brīvo elektronu koncentrācija. Tādēļ caurumi no apgabala P

sāk difundēt uz apgabalu N, kur caurumu praktiski nav, bet elektroni no apgabala N difundē uz

apgabalu P. Apgabalā P nonākušie elektroni rekombinējas ar caurumiem, bet apgabalā N nokļuvušie

caurumi rekombinējas ar elektroniem un izzūd. Līdz ar to pusvadītājs apgabalu robežas tuvumā vairs

nav elektroniski neitrāls.

87. att. P-N pusvadītāja struktūras pāreja


103 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Kontakta robežas tuvumā esošie lādiņnesēji elektroni un caurumi ir vai nu difundējuši uz

blakus apgabalu vai rekombinējuši ar ”atnākušiem” lādiņnesējiem. Tādēļ apgabalā P rodas negatīvi

uzlādēts slānis, ko veido negatīvie akceptorpiejaukuma joni, bet apgabalā N pozitīvi lādēts slānis no

pozitīviem donorpiejaukuma joniem. Šis nekustīgo lādiņu dubultslānis veido potenciālu barjeru, kas

traucē lādiņnesēju elektronu – caurumu tālāku pārvietošanos cauri kontakta virsmai, un tādēļ šo

statisko lādiņu slāni sauc arī par sprostslāni.

Sprostslāņa biezums ir ļoti mazs, tas sastāda apmēram 10 -5 cm. Tā kā sprostslānī ir ļoti maz

kustīgo lādiņnesēju, tad tā elektriskā pretestība ir daudzkārt lielāka nekā pārējā kristāla daļas

pretestība. Pie kam sprostslāņa pretestība ir atkarīga no ārējā barošanas avota pieslēguma polaritātes,

t.i., tiešās vai apgrieztās. Ja barošanas avota pozitīvā spaile pievienota apgabalam N, bet avota

negatīvā spaile pievienota apgabalam P, tad spriegumu, kas pielikts šādā virzienā sauc par

sprostspriegumu UR (reverse – apgriezts). Šajā gadījumā ārējā elektriskā lauka UR virziens sakrīt ar

iekšējā lauka virzienu, kustīgie lādiņnesēji ārējā elektriskā lauka iespaidā vēl vairāk attālinās no

apgabalu robežas un sprostslānis kļūst biezāks. Cauri P – N pārejai plūst praktiski neievērojama

sproststrāva IR, ko rada minoritātes lādiņnesēji: elektroni apgabalā P un caurumi apgabalā N.

Sprostvirzienā slēgtai P – N pārejai ir ļoti liela elektriskā pretestība.

88. att. Diodes struktūra

Izveidojas elektronikā tik pierastā pusvadītāju diode.

Starp P un N apgabaliem izveidojas aktīvs sprostslānis; elektroni no Napgabala difundē P

apgabalā, kur rekombinējas ar pozitīvi lādētajiem caurumiem. Dzīvība sprostslānī notiek

nepārtraukti.

Tagad pieslēgsim izveidotajai diodei strāvas avotu un slodzi:


104 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

89. att. Diode vadāmības virzienā

Strāvas avota (+) pols caur P apgabalu izsūc elektronus no sprostslāņa, un (-) pols tos ievada

papildus caur N apgabalu. Lādiņnesēji masīvā straumē plūst cauri diodei; sprostslānis ir praktiski

izzudis.

Jāatceras, ka zinātnē un tehnikā pieņemtais strāvas plūšanas virziens ir pretējs

elektronu kustības virzienam!

Par elektriskās strāvas virzienu pieņemts uzskatīt pozitīvi lādētu daļiņu - lādiņnesēju

orientētās kustības virzienu. Ja pārvietojas negatīvi lādētas daļiņas, to virziens ir pretējs strāvas

virzienam. Šīs lietas dažreiz tiek jauktas.

Apmainīsim strāvas avota polus vietām:

90. att.Diode sprostvirzienā

Notiek pretējs process: strāvas avota (+) pols izsūc nedaudzus elektronus no n apgabala, tai

pašā laikā p apgabalā elektroni tiek iesūknēti. Pa rekombinācijas ķēdīti process aiziet līdz

sprostslānim, un tā biezums strauji palielinās. Strāva ķēdē tikpat kā neplūst. Praksē novērojama


105 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

pavisam neliela sproststrāva, kuru izraisa kaitīgie piemaisījumi pusvadītāja materiālā. Daudzos

gadījumos to var ignorēt.

Izvadu no diodes P apgabala sauc par anodu, no N par katodu. Principiālajās shēmās

pusvadītāju diodes apzīmē ar burtiem VD un attēlo šādi:

91. att. Diodes apzīmējums

92. att. P – N pāreja kā elektriskais aizbīdnis

Līdz ar to var teikt, ka P – N pāreja darbojas kā mehānisks pretvārsts, kas labi vada stāvu

tikai vienā virzienā, bet pretējā virzienā – aiztur. Tātad, P – N pāreja, kas strāvu vada vai nevada

kļūst par elektronisko aizbīdni, kas atrodas daudzu pusvadītāju ierīču darbības pamatā.

Taisngrieži, diodes

Diodes ir pusvadītāju ierīces ar vienu P – N pāreju un diviem izvadiem. Visplašāk izmanto

germānija un silīcija diodes. Izšķir punkta un virsmas diodes. Vēsturiski pirmās izgatavoja punkta

diodes ar punktpāreju, kam P- N pārejas laukuma izmēri ir mazāki par pārejas biezumu. Tā kā šīm

diodēm ļoti maza pārejas kapacitāte, tad tās var izmantot augstfrekvences un superaugstas frekvences

diapazonos. Tomēr punkta diodēm ir samērā liela parametru izkliede un maza mehāniskā pretestība.


106 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

93. att. Pusvadītāju taisngriežu diodes

Jēdziens „DIODE” vairāk tiek pielietots elektriskajās shēmas un ierīcēs kurāts tās tiek

paredzētas strāvas stipruma darba robežām lidz I ≤ 1 A. Savukārt jēdziens „TAISNGRIEŽI”

tiek pielietots dažādās jaudas ierīcēs, kurās tiek speciāli taisngriezta strāva un tajās tiek

izmantoti ar jaudu, kura ir lielāka par I > 1 A.

94. att. Pusvadītāju diodes pievienošana elektriskajai ķēdei. a) Strāvas plūšanas virzienā; b) Strāvas

plūšanas sprostvirzienā.


107 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

95. att. Diode kā hidroliskais vārsts

96. att. Diode vadīšanas virzienā (a), sprotvirzienā (b)

Sprieguma kritums uz diodi sprostvirzienā (b) un strāvas plūšanas virzienā (a). Vadāmības

virzienā diode vada strāvu jau pie 0,4 ÷ 0,6V sprieguma, bet pretējā virzienā jeb sprostvirzienā tā

nevada strāvu pat līdz ~150 ÷ 170V.

97. att. Diodes tests


108 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Diodes pārbaudīšana ar multimetra palīdzību ommetra režīmā. Redzams, ka mērinstrumenta

tausti + un - ir pievienoti diodei sprostvirzienā (b) līdz ar to vadītspējas nav .OL, savukārt pievienojot

vadītspējas virzienā mērierīce uzrāda pretestību, jeb sprieguma krituma lielumu diodes darba režīmā.

98. att. Mērījuma veikšana pieslēgtai diodei pie strāvas avota DC. a) shematiskais attēlojums, b)

piktogrammas attēlojums.

Ļoti svarīgi ir parametri, kas garantē dotās diodes drošību konkrētā darba režīmā. Diodes

ekspluatācijas laikā nedrīkst pārsniegt šādu parametru norādītās vērtības:

• maksimāli pieļaujamais sprostspriegums URmax, kuru pārsniedzot diode tiek caursista;

• maksimāli pieļaujamais caurlaides spriegums UFmax ;

• maksimāli pieļaujamā caurlaides strāva IFmax , kuru pārsniedzot diode sadeg;

• maksimāli pieļaujamā caurlaides impulsu strāva IFmmax ;

• maksimāli pieļaujamā vidējā taisngrieztā strāva IFAV.

Šo strāvu vērtības atkarīgas no diodes P – N pārejas maksimālās temperatūras T jmax. Līdz ar

to šīs strāvas atkarīgas arī no vides temperatūras un dzesēšanas apstākļiem. Maksimāli pieļaujamā

pārejas temperatūra atkarīga no diodes materiāla. Sproststrāva ir lielāka germānija diodēm, bet

caurlaides sprieguma kritums uz diodi lielāks ir silīcija diodēm.

Dažu diožu galvenie tehniskie nominālie dati ir apkopoti 4. tabulā.


109 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

4. tab.

Tālāk mēģināsim apskatīt ļoti populāru diožu pielietojuma veidu – taisngrieži. Tehnikā

visplašāk izmanto pusvadītāju diodes īpašību vadīt strāvu vienā virzienā, t.i., taisngriežu iekārtās, kas

paredzētas maiņstrāvas pārveidošanai līdzstrāvā.

Taisngriežu diodes paredzētas rūpnieciskās 50 Hz maiņstrāvas vai arī augstāku frekvenču

maiņstrāvas taisngriešanai līdzstrāvā. Ar taisngrieža palīdzību maiņstrāva samērā vienkārši tiek

pārveidota līdzstrāvā jeb maiņspriegums tiek pārveidots līdzspriegumā. Taisngrieža svarīgākās

īpašības ir sekojošas:

• ilgstoši jānodrošina slodzei jeb patērētājam vajadzīgais līdzspriegums un līdzstrāva;

• slodzē nedrīkst pastāvēt traucējošās maiņsprieguma sastāvdaļas jeb pulsācijas;

• vēlams, lai līdzspriegums (retāk līdzstrāva) nemainītos, ja mainās tīkla maiņspiegums vai slodzes

līdzstrāva (retāk līdzspriegums);

• jābūt pietiekami lielam lietderības koeficientam, proti, taisngriezis nedrīkst patērēt ievērojamu

nelietderīgo jaudu.

Minēto īpašību nodrošināšanai, katra taisngrieža obligāta sastāvdaļa ir viens vai vairāki

elektroniski venti ļi, t.i., pusvadītāju ierīces, kas strāvu laiž cauri tikai vienā virzienā, un nodrošina

sprieguma formas pārveidošanu. Bez tam taisngrieža shēma var saturēt transformatoru sprieguma

paaugstināšanai/pazemināšanai vai spriegumu fāzu skaita nodrošināšanai, gludinātājfiltrus

sprieguma un strāvas pulsāciju samazināšanai, kā arī sprieguma stabilizatorus, lai panāktu

konstanta sprieguma vai atsevišķos gadījumos – strāvas uzturēšanu


110 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

99. att. Viena pusperioda strāvas taisngriešana.

100. att. Divu pusperiodu strāvas taisngriezis


111 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

101. att. Pilna viļņu tilta taisngriezis.

102. att. Trīs fāžu taisngrieža shēma

Visideālāko līdzstrāvu varam iegūt izmantojot tieši trīs fāžu taisngriezi. Tieši šāds princips

tiek pielietots automobiļu un traktortehnikas ģeneratoru iekārtās, kurās tiek izmantots trīsfāzu

ģenerators ar taisngriežu bloku.

103. att. Trīsfāzu sinusoīda


112 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

104. att. Vienfāzes taisngriezis ar ieslēgtu kondensatoru

Arī ļoti plaši kopā ar taisngriezi tiek pielietots kondensators, jo tas uzlādes un izlādes procesā

nodrošina daudz patstāvīgāku un līdzenāku līdzstrāvas izejas signālu elektriskajā ķēdē.

Taisngriežu diodes izmanto arī vadības un komutācijas shēmās pārspriegumu noslāpēšanai

105. att. diodes izmantošana komutācijas shēmās inducētā pārspriegumu noslāpēšanai:

a – darbība bez diodes; b – darbība ar diodi


113 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Plašāk lieto silīcija taisngriežu diodes, jo tām daudz mazāka sproststrāva un lielāki

sprostspriegumi nekā germānija diodēm. Mūsdienās ražo lieljaudas diodes ar nominālo

caurlaides strāvu līdz 1000A un sprostspriegumu līdz 4000V. Lieljaudas diožu dzesēšanai

izmanto alumīnija radiatorus.

106. att. Lieljaudas taisngriežu diode:

1 – silīcija tabletes sakausējums ar alumīniju; 2 – korpusa aizkausējums ar stiklu; 3 – korpuss

Otru taisngriežu diodes paveidu, universālās detektordiodes, izmanto dažādās mazjaudas

radiotehniskās ierīcēs zemfrekvences un augstfrekvences detektēšanai, taisngriešanai, frekvences

pārveidošanai un citiem nelineāriem pārveidojumiem. Šīm diodēm ir punkta struktūra, tāpēc tām ir

mazs P – N pārejas laukums un līdz ar to maza kapacitāte.

Pusvadītāju stabilitrons jeb Zenera diode

Stabilitrons ir sprostvirziena ieslēdzama pusvadītāju diode, kurā izmanto P – N pārejas

elektrisko caursiti. Stabilitrons jeb Zenera diode ir paredzēts līdzsprieguma stabilizēšanai, un

kura sprostspriegums ir maz atkarīgs no sproststrāvas jeb caursites strāvas. Ja sproststrāvu ierobežo

tā, lai tā nepārsniegtu noteiktu pieļaujamo vērtību, piemēram, ar virknē slēgtu rezistoru RV, tad

caursites stāvoklis var saglabāties praktiski neierobežoti ilgi un pēc strāvas izbeigšanās atjaunojas

normālais P – N pārejas stāvoklis Stabilitronus parasti izgatavo no N tipa silīcija, kā akceptoru tajā

iekausējot alumīniju. Tā kā stabilitrons strādā caursites režīmā, tad tā konstrukcijai jānodrošina

efektīva siltuma aizvadīšana no P – N pārejas. Stabilitrona svar īgākos parametrus nosaka no tā

voltampēru raksturlīknes sprostvirziena zara 107.attēlā 3. kvadrantā.


114 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

107. att. Silīcija stabilitrona voltampēru raksturlīkne un grafiskais apzīmējums:

1 – anods; 2 – katods; 3 – krāsas aplis

108. att. Stabilitrona apzīmējums

Ja caursites strāvu ierobežo tā, lai tā nepārsniegtu maksimālo vērtību, piemēram, ar virknē

slēgtu balasta rezistoru, tad caursites stāvoklis var saglabāties neierobežoti ilgi un pēc stabilitrona

aizvēršanās atjaunojas p–n pārejas normālais stāvoklis. Automobiļos stabilitronus izmanto sprieguma

regulēšanas, aizsardzības un stabilizēšanas iekārtās (109. attēls). Tie palīdz uzturēt praktiski

nemainīgu izejas spriegumu pie mainīga ieejas sprieguma.

109. att. Līdzsprieguma stabilizācija ar stabilitronu


115 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lai nodrošinātu normālu stabilitrona darbību, ieejas spriegumam ir jābūt nedaudz augstākam par

nepieciešamo izejas spriegumu. Stabilitrons darbojas kā drošības vārsts.

110. att. Stabilitrona jeb Zēnera diodes darbības princips maiņstrāvas, jeb sinusoīda signāla

stabilizēšanai.


116 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.10. TRANZISTORI, TO PIELIETOJUMS

2.11. LAUKTRANZISTORI UN OPERACION ĀLIE PASTIPRIN ĀTĀJI

Stundas tēma: Tranzistori, to pielietojums, Lauktranzistori un operacionālie

pastiprinātāji

Stunda: 21 – 22 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Izprast tranzistora uzbūvi, darbību un pielietojumu elektriskajās ierīcēs;

2. Prast atšķirt tranzistorus no citām elektronikas komponentēm; 3. Noskaidrot tranzistoru vienkāršoto darbības principu analizējot

elektriskās shēmas. 4. Noskaidrot, kādu pielietojumu elektronikā ir guvuši lauktranzistori; 5. Izprast lauktranzistoru darbības principu, uzbūvi un pielietojumu; 6. Apzināt operacionālo pastiprinātāju nozīmi un pielietojumu,

izpildījumu. Stundas metode:

Demonstrējums ar projektoru un stāstījums. Audzēkņu zināšanu pārbaude:



1. Tranzistora vispārīgs apraksts, un pielietojums elektronikā; 2. Tranzistoru struktūra un apzīmējumi elektroshēmās; 3. Tranzistoru tehniskais izpildījums un uzbūve. 4. Lauktranzistori MOSFET, to apazīmējumi shēmās un struktūra; 5. Lauktranzistoru uzbūve, pielietojums un darbība; 6. Operacionālie pastiprinātāji, to pielietojums un vienkāršs darbības

princips. Izmantojamā literatūra.







117 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.10. TRANZISTORI, TO PIELIETOJUMS

Lai arī mūsdienās CMOS lauktranzistori ir pamatīgi izkonkurējuši bipolāros, tomēr analogajā

elektronikā tiem joprojām ir stabilas pozīcijas. Neviens televizors, radiouztvērējs vai pastiprinātājs

neiztiek bez bipolārajiem tranzistoriem, turpretī digitālajā tehnikā vadībā stabili atrodas

lauktranzistori. Tas izskaidrojams ar to, ka pēdējie labāk veic elektronisko slēdžu funkciju, bet

pirmie - labāk pastiprina analogos signālus.

Tranzistori ir pusvadītāju ierīces, kurās ir izveidotas divas p–n pārejas ar trim izvadiem.

Divpāreju tranzistorus, kuros izmanto abu zīmju lādiņnesējus, elektronus un caurumus, sauc arī par

bipolāriem tranzistoriem. Faktiski tranzistors ir divas virknē un pretēji saslēgtas diodes ar kopīga

vadības elektroda izvadu, kuru sauc par bāzi.

111. att. Tranzistora apzīmējumi, un salīdzinājums ar virknē slēgtām diodēm.

Atsevišķu grupu sastāda lauktranzistori jeb unipolārie tranzistori, kuros izmanto tikai vienas

zīmes lādiņnesējus un strāvu darba ķēdē regulē ar elektriskā lauka palīdzību.

Tranzistora raksturīgākā īpašība ir tā, ka nelielas strāvas izmaiņas bāzes jeb vadības ķēdē

izsauc daudzkārt lielākas strāvas izmaiņas kolektora jeb darba ķēdē.

Tranzistora uzbūve

Tāpat kā pusvadītāju diodēs pamatmateriāls tranzistoru izgatavošanā ir monokristālisks

sil īcijs (Si). Vēl lieto germāniju (Ge) un gallija arsenīdu (GaAs). Pēdējo lieto galvenokārt

tranzistoros, kuri paredzēti sevišķi augstu frekvenču pastiprināšanai un ģenerēšanai, piem.

satelītuztvērēju galviņās.

Izgatavošanā visbiežāk lieto epitaksiāli - planāro tehnoloģiju, ar kuras palīdzību Si kristālā

izveido p un n struktūras (līdzīgi kā diodēm). Atšķiras tikai konstrukcija un tas, ka atšķirībā no

diodes anoda un katoda šeit ir 3 izvadi: emiters, kolektors un bāze. Kontaktu un izvadu izgatavošanā

plaši pielieto dārgmetālus.


118 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Attēlā: n-p-n tranzistors griezumā un tā shematiskais apzīmējums.

112. att. Bipolārā tranzistora trīs pusvadītāju slāņi tiek saukti par:

E – emiters (emiter)

B – bāze (base)

C – kolektors (colector)

Pusvadītāju slāņu kontakta zonas sauc par pusvadītāju pārejām. Pāreju starp kolektoru un bāzi

sauc par kolektora pāreju, starp emiteru un bāzi - par emitera pāreju. Kolektora pārejai mēdz būt

daudz lielāks laukums, nekā emitera pārejai. Turklāt bipolārā tranzistora normālai darbībai ir

nepieciešams, lai bāzes biezums būtu neliels.

113. att. Tranzistoru apzīmējumi un korpusa veidols


119 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Tranzistora darb ības princips

Lai tranzistors varētu darboties, to elektriskajā ķēdē ieslēdz tā, lai emitera pāreja būtu atvērta

(starp emiteru un bāzi varētu plūst strāva). Ja apskatām npn tipa bipolāro tranzistoru, šāda tranzistora

emiteru pieslēdz strāvas avota negatīvajam polam. Kolektoru savukārt pieslēdz pozitīvajam polam.

Tādā gadījumā elektroni caur emitera pāreju var brīvi nokļūt bāzē. Ja bāze nekam nav pieslēgta (uz

tās nav potenciāla), vai arī uz tās ir negatīvs potenciāls, elektroni no bāzes kolektorā nokļūt praktiski

nevar (kolektora pāreja ir aizvērta, jo tajā ir izveidojiessprostslānis). Tādēļ starp emiteru un kolektoru

plūst relatīvi neliela strāva, ko nosaka kolektora pārejas sproststrāva.

Turpretī, ja bāzei pievada nelielu pozitīvu spriegumu, caur emitera pāreju sāk plūst caurlaides

strāva. Tā kā kolektora pozitīvais spriegums ir relatīvi lielāks, nekā bāzes spriegums, un bāze ir ļoti

plāna, lielākā daļa šīs emitera strāvas plūst caur kolektora pāreju (šajā virzienā kolektora pāreja ir

atvērta). Tādējādi kolektora strāva ir gandrīz vienāda ar emitera strāvu, tikai neliela daļa tās plūst

caur bāzi (to sauc par bāzes strāvu).

IE = IB + IK

114. att. Tranzistora darbības princips


120 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

115. att. Tranzistors, kā slēdzis

116. att. Tranzistors elektriskajās shēmās kā slēdzis


121 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Tranzistorus izmanto kā:

• salāgotājier īces;

• bezkontaktu slēdžus;

• elektrisko signālu pastiprinātājus.

Analogo signālu formēšanai tranzistorus izmanto pastiprinātāja darbības režīmā, veidojot

parametriem proporcionālus elektriskos signālus, piemēram, 10°C temperatūrai atbilst 10V

spriegums, 50°C – 50V, 100°C – 100V. Digitālo jeb ciparu signālu formēšanai tranzistorus izmanto

slēdža režīmā, padodot to izejā tikai divu dažādu līmeņu signālus.

117. att. Analogais (a) un digitālais (b) signāls

Lai panāktu vēl ievērojamāku strāvas pastiprinājumu, izmanto speciālus vairāku tranzistoru

slēgumus, piemēram, tā saucamo Dārlingtona pāri.

118. att. Dārlingtona pāris

Automobilī ierīces ar Dārlingtona pāri izmanto dažādu signālu pastiprināšanai, strāvas

padevei aizdedzes spoles primārajā tinumā u.c.


122 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.11. LAUKTRANZISTORI UN OPERACION ĀLIE PASTIPRIN ĀTĀJI

Lauktranzistors MOSFET (metal oxide semiconductor field efect tranzistor)

Pēdējā laikā plašu pielietojumu ir ieguvuši lauktranzistori, kuros strāvu regulē šķērsvirzienā

vērsts elektriskais lauks. Izšķir divus lauktranzistoru veidus – ar p-n pāreju un ar izolētu aizvaru.

Sīkāk aplūkosim pirmo no tiem.

Lauktranzistors ar p-n pāreju sastāv no silīcija kristāla, kura vienā malā izveidota p-n pāreja

(119. att.). Strāva kristālā plūst starp elektrodiem, kurus sauc par izteci S (source) un noteci D

(drain).

119. att. Lauktranzistors ar p-n pāreju: a – struktūra; b – izejas raksturlīknes

Iztece ir elektrods, no kura lādiņnesēji (119. att. – caurumi) sāk kustību. Starp trešo elektrodu

– aizvaru G (gate) un izteci pielikts aizvara spriegums UG

, kas regulē lādiņnesēju plūsmu kristālā.

Spriegums UG

pielikts p-n pārejai sprostvirzienā. Šis sprostspriegums p-n pārejas rajonā rada

sprostslāni, kurā praktiski nav lādiņnesēju (attēlā iesvītrots). Noteces strāva tāpēc var plūst tikai pa to

kristāla daļu, līdz kurai nav izplatījies sprostslānis, – pa kanālu. Ja palielina aizvara spriegumu UG,

sprostslānis paplašinās, tādēļ kanāls sašaurinās. Tā kā šajā gadījumā palielinās kanāla pretestība,

noteces strāva ID

samazinās. Lauktranzistora izejas raksturlīknes parādītas 119. att. b.

Lauktranzistoros vadību nodrošina spriegums, kas pienāk aizvaram attiecībā pret izteci.

Lauktranzistora notecei ar n kanālu pievada pozitīvu spriegumu attiecībā pret izteci, bet ar

p kanālu – pozitīvu. Lauktranzistori ar p–n pāreju un n tipa kanālu aizveras, ja aizvaram pievada


123 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

negatīvu spriegumu, kas pārsniedz aizvēršanas spriegumu. Ja lauktranzistoram ir p–n pāreja un

p tipa kanāls, aizvēršanās notiek pie pozitīva aizvarsprieguma. Lauktranzistora galvenā atšķirība ir tā,

ka tam ir liela ieejas pretestība un izejas jeb darba strāvu vada nevis ieejas strāva, kā tas ir bipolāros

tranzistoros, bet gan ieejas spriegums, kā tas bija elektonu lampās.

Vēlākā periodā tika izstrādāti MDP (metāls – dielektriķis – pusvadītājs) lauktranzistori, kurus

sauc arī par MOP (metāls – oksīds – pusvadītājs) tranzistoriem.

Bez aplūkotā lauktranzistora ar p tipa kanālu lieto arī lauktranzistoru ar n tipa kanālu. Šajā

gadījumā spriegumu polaritātes un strāvu virzieni būs pretēji. Lauktranzistoru nosacītie apzīmējumi

shēmās doti 120. att.

120. att. Lauktranzistoru nosacītie apzīmējumi shēmās

MOP tranzistoros jeb lauktranzistoros ar izolētu aizvaru aizvars no kanāla ir atdalīts ar plānu

dielektriķa SiO2 plēvīti, pie kam, mainot aizvara spriegumu, mainās arī lādiņu sadalījums uz kanāla

virsmas. Tas kanāla tilpumā rada elektrisko lauku, kas ir vērsts pret ārējo elektrisko lauku un līdz ar

to ekranizē no ārējā lauka pārējo kanāla daļu. MOP tranzistoros jebkura vadības sprieguma

polaritātes gadījumos aizvara strāva neeksistē.

Spēka MOP tranzistori aktīvi izspiež bipolāros tranzistorus no automobiļu elektroiekārtām.

Uz to tehnoloģijas bāzes tiek ražotas integrālās mikroshēmas, kuru pārdošanas apjoms, pēc

speciālistu aprēķiniem, 90. gados sasniedzis apmēram pusi no visām realizētajām tranzistoru jaudas

ierīcēm.

Tā kā MOP tranzistori tiek vadīti ar spriegumu, t.i., izmanto ļoti mazu vadības jaudu, tad

izdalītais siltuma daudzums tajos ir desmit reižu mazāks nekā shēmās ar parastiem bipolāriem

tranzistoriem. Šī iemesla dēļ jaudas pastiprinātājus ievieto tieši automobiļa elektroniskajā vadības

blokā un tā sistēmās, kas dod daudz priekšrocību, – ļauj arī samazināt vadības ķēžu garumus.


124 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

121. att. Lauktranzistoru apzīmējumi shēmās

Operacionālie pastiprinātāji

122. att. Operacionālie pastiprinātāji dažādos izpildījumos un to shematiskais apzīmējums

Visuniversālākie integrālie pastiprinātāji ir operacionālie pastiprinātāji, kuru sākotnējas

nosaukums bija operācijpastiprinātāji, jo tos izveidoja skaitļošanas tehnikas vajadzībām, lai izpildītu

reizināšanas, dalīšanas, saskaitīšanas un diferencēšanas operācijas.


125 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Operacionālos pastiprinātājus izstrādāja pagājušā gadsimta vidū un sākumā tie tika

izgatavoti no diskrētiem elementiem- radiolampām, tranzistoriem. Attīstoties mikroelektronikai,

operacionālos pastiprinātājus sāka izgatavot integrālā izpildījumā, un mūsdienu operacionālie

pastiprinātāji ir integr ālās shēmas, kuras parasti izgatavo no silīcija monokristāla, izmantojot

planāro jeb oksidētas virsmas tehnoloģiju. Operacionālo pastiprinātāju var uzskatīt par universālu

iekārtu analogo signālu tehnikā, jo tam ir sekojošas priekšrocības:

• lieli sprieguma un strāvas pastiprināšanas koeficienti;

• lielas ieejas un mazas izejas ķēžu pretestības;

• samērā augsta termonoturība;

• plašs pastiprināmo signālu frekvenču diapazons;

• universālas shēmu tehniskās īpašības u.c.

123. att. Operacionālais pastiprinātājs:

a – blokshēma; b – iespējamie apzīmējumi shēmās; 1 – priekšpastiprināšanas pakāpe;

2 – programmējama jeb koriģējama pastiprināšanas pakāpe; 3 – gala pastiprināšanas pakāpe

Operacionālo pastiprinātāju principiālās shēmas mēdz būt samēra komplicētas, tajos var

ietilpt daudzi desmiti aktīvi un pasīvi elementu. Tāpēc, rīkojoties ar operacionālajiem

pastiprinātājiem, nav svarīgi zināt to uzbūvi, bet gan to parametrus, raksturlīknes, slēgumu variantus

un pieslēdzamo elementu raksturlielumus.

Operacionālo pastiprinātāju tipisk ākie rādītāji ir sekojoši:

• Barošanas jeb ekspluatācijas spriegums: UB = ± 4V ... ± 30V

• Sprieguma pastiprinājuma koeficients: VU = 103 ... 108 ;

• Liela ieejas pretestība: ZE= 105 Ω ... 1015Ω ;

• Maza izejas pretestība: ZA = 15 Ω ... 3 kΩ;

• Maksimālā izejas strāva : IAmax līdz 100mA


126 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

• Frekvenču caurlaides josla no zemākās līdz augstākai robežfrekvencei: F Z- A = 0Hz ... 1Mhz

Operacionālie pastiprinātāji paredzēti kā līdzsprieguma, tā arī maiņsprieguma pastiprināšanai.

Vienā operacionālā pastiprinātājā ir apvienots divu pastiprinātāju princips, tāpēc tam ir divas ieejas –

pirm ā ir invert ējošā ieeja, ko shēmā nosacīti apzīmē ar „- ” zīmi un neinvertējošā, ko apzīmē ar

„+ ” zīmi. Ieejas spriegums U1D ( angliski: input differential voltage – ieejas diferenciālais spriegums)

ir spriegums starp abām ieejām. Tā maksimālā vērtība atkarībā no operacionālā pastiprinātāja

uzbūves var sastādīt ± (1.2 ... 15)V.


a- slēgums un ieejas spriegumi; b- slēgums un barošanas spriegumi

Ja spriegumu U11 pievada pie invertējošās „1” ieejas , tad izejas sprieguma U2 fāze tiek

apvērsta par 180o. Lietojot atgriezeniskās saites ķēdi, veidojas pretsaite. Spriegumu pievadot pie

neinvertējošās „2” ieejas, izejas U2 un ieejas U12 spriegumu fāzes sakrīt. Ja tagad pieslēdz

atgriezeniskās saites ķēdi, tad rodas līdzsaite. Ne pirmajā, ne otrajā gadījumā operacionālo

pastiprinātāju bez atgriezeniskās saites izmantot nevar. Lai varētu iegūt kā pozitīvu, tā arī

negatīvu izejas spriegumu, operacionālo pastiprinātāju parasti baro no diviem +UB un - UB pretējās

polarit ātes elektroenerģijas avotiem.

Vairumam operacionālo pastiprinātājiem ir viena izejas spaile, atsevišķas ārējo elementu

pieslēgšanas spailes, piemēram, korekcijai , kā arī mēdz būt arī kopīgā izvadu spaile - „korpuss”.


127 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006


a - neinvertējošā ieeja; b - invertējošā ieeja

Operacionālo pastiprinātāju var izmantot arī kā diferenciālo pastiprinātāju, kas pastiprina divu

dažādu ieejas spriegumu ∆U2 = U11 – U12 > 0 starpību, neatkarīgi no to absolūtām vērtībām. Bet, j a

abām ieejām vienlaicīgi pievada vienādus spriegumus (sinfāzais signāls), tad spriegumu starpība

izejā ir vienāda ar 0 un spriegumus diferenciālais pastiprinātājs nepastiprina.

126. att. Diferenciālais pastiprinātājs

Tā kā operacionālā pastiprinātāja pastiprinājuma koeficients ir ļoti augsts, tad ieejas signālam

jābūt nelielam, lai būtu iespējama lineāra signāla pastiprināšana, jo izejā spriegums nedrīkst būt

lielāks par barošanas spriegumu. Abām ieejām vienlaikus var pievadīt arī samērā lielus spriegumus,

tikai svarīgi, lai to starpība būtu neliela. Ja abām ieejām vienlaicīgi pievada vienādus spriegumus

(sinfāzais signāls), tad spriegums izejā ir vienāds ar nulli.


128 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

127. att. Operacionālā pastiprinātāja voltampēru raksturlīkne

Parasti operacionālos pastiprinātājus izmanto ar stipru negatīvo atgriezenisko saiti. To

izmanto gan ļoti lielā pastiprinājuma koeficienta samazināšanai, gan operacionālā pastiprinātāja

darbības stabilizēšanai. Atsevišķos gadījumos, lai uzlabotu operacionālā pastiprinātāja raksturlīknes,

īpašiem operacionālā pastiprinātāja izvadiem tiek pievienotas frekvenču korekcijas ķēdes.


a - ar pretsaiti un signāla pievadīšanu invertējošai ieejai; b - ar pretsaiti un signāla pievadīšanu

neinvertējošai ieejai; c - ar frekvenču kompensāciju


129 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Operacionālo pastiprinātāju uzdevumi ir sekojoši:

• elektrisko signālu filtr ēšana;

• elektrisko signālu pastiprināšana;

• matemātiskas darbības ar elektriskajiem signāliem;

• dažādu formas elektrisko signālu ģenerēšana.

129. att. Operacionālais pastiprinātājs µA 741 ar kompensāciju un stabilizāciju:

a – slēgums ar izvadu numerāciju; b- izvadu novietojums ar plastmasas korpusu; c- izvadu

novietojums ar metāla korpusu; 1 un 5 – kompensācija; 2 – invertējošā ieeja; 3 – neinvertējošā

ieeja; 4 un 7 – kompensācija; 6 – izeja

Operacionālos pastiprinātājus pielieto vadības un regulēšanas tehnikā, mērtehnikā, digitālā

tehnikā u.c. Tā kā operacionālie pastiprinātāji ir universāli sprieguma pastiprinātāji, kurus var

plaši izmantot dažādiem nolūkiem, piemēram, par lineāriem, diferenciālajiem, maiņsprieguma

pastiprinātajiem, vai tilta slēguma pastiprinātajiem, maiņsprieguma pastiprinātājiem ar

atgriezeniskām saitēm, svārstību ģeneratoriem, sprieguma stabilizatoriem un citām vajadzībām.


130 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.12. TIRISTORI UN REGULĒJAMIE TAISNGRIEŽI

Stundas tēma: Tiristori un regulējamie taisngrieži

Stunda: 23 – 24 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Noskaidrot, kas ir tiristors un kādus uzdevumus (funkcijas) tas veic

elektroierīcēs;

2. Izprast tiristora uzbūvi un darbības principu, kā arī pielietojumu un

apzīmējumus elektroshēmās;

3. Izanalizēt regulējamos taisngriežus un to pielietojumu

elektriekārtās.

Stundas metode:





1. Tiristori, to četrslāņu struktūra, veidi, apzīmējumi elektroshēmās; 2. Tiristoru uzbūve, darbība un pielietojums; 3. Regulējamie taisngrieži, to īpašības, uzbūve un darbība.








131 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.12. TIRISTORI UN REGULĒJAMIE TAISNGRIEŽI

Tiristori

Pusvadītāju diode sāk vadīt strāvu, tiklīdz tai pieslēdz tiešo spriegumu un caur diodi plūst

strāva neatkarīgi no pieslēgtā sprieguma vērtības. Mainot barošanas avota polaritāti uz pretējo, diode

aizveras un caur to plūst niecīga sproststrāva. Elektrisko procesu vadīšanai tika izveidotas

sarežģītākas pusvadītāju ierīces, kurām ir zināma analoģija ar pusvadītāju diodēm, bet to uzbūve un

darbības princips ir pavisam citādāks, un tās sauc par tiristoriem .

Tiristors ir sil īcija N–P–N–P vai P–N–P–N četrslāņu pusvadītāju ier īce ar trim P – N

pārejām, no kurām vidējā P – N pāreja atrodas sprostslēgumā, un diviem vai trim izvadiem. To var

pārslēgt no aizvērta stāvokļa atvērtā un otrād. Līdzīgi kā diodei, tiristoram ir divi galvenie izvadi -

anods A un katods K, bet tam arī ir vēl viens palīgizvads, ko sauc par vadības elektrodu G. Tiristora

vadības elektrods G ir pievienots vienam no vidējiem pusvadītāja apgabaliem un ir paredzēts ierīcē

notiekošo elektrisko procesu mainīšanai jeb vadīšanai. Parasti izveido no katoda puses vadāmu

tiristoru, bet izmanto arī no anoda puses vadāmu tiristoru.

130. att. Tiristors:

a –konstruktīvais izveidojums ar struktūras shēmu; b – no katoda puses vadāma tiristora grafiskais

apzīmējums; c – no anoda puses vadāma tiristora grafiskais apzīmējums; d – tiristoru veidi

Pie tiristoriem pieder dinistori un trinistori. Faktiski tiristors ir trīs virknē un dažādi saslēgtas

diodes ar kopīga vadības elektroda izvadu. Šādus tiristorus sauc arī par triodtiristoriem jeb

trinistoriem, un tos parasti izmanto lielu strāvu komutācijai, piemēram, vadāmos taisngriežos,


132 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

bezkontaktu slēdžos, impulsu regulatoros utt. Ja tiristoram vadības elektroda G nav, tad to sauc par

diodtiristoru jeb dinistoru. Dinistori ir nevadāmi tiristori, kurus lieto impulsu tehnikas shēmās.

131. att. Trinistors:

a – struktūras shēma; b – aizvietošana ar ekvivalentām diodēm; c – shematiskais apzīmējums; d –

darbības princips

Ja trinistora vadības elektrodam spriegumu nepievada, tad tas darbojas kā dinistors ar visām

tā īpašībām. Proti, ja starp ierīces anodu un katodu tiešā jeb caurlaides slēgumā pievada nelielu

līdzspriegumu, tad abas malējās P – N pārejas ir atvērtas un to pretestības ir mazas (131. att. d). Bet

tā kā vidējā P – N pāreja ieslēgta sprostslēgumā un ir slēgta, tad caur to plūst niecīga sproststrāva, kā

rezultātā trinistors ir slēgts un tā iekšējā pretestība ir ļoti liela.

132. att. Trinistoru voltampēru raksturlīknes un tā nosacītais apzīmējums:

1 – caurlaides strāvas līkne; 2 – ieslēgšanās spriegums UGK; 3 – tiešā slēguma sprostvirziena zars,

kurā tiristors ir slēgts; 4 – sprostslēguma sprostvirziena zars, kurā tiristors ir slēgts;

5 – izslēgšanās strāva jeb noturstrāva IH


133 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Palielinot tiešo spriegumu, strāva ķēdē palielinās ļoti maz, jo to ierobežo vidējās P – N

pārejas sprostslēguma lielā pretestība, un trinistora raksturlīkne ir līdzīga diodes raksturlīknes

spostvirziena zaram (132. att. 3). Ja tiešais spriegums sasniedz kādu noteiktu vērtību, ko sauc par

ieslēgšanās spriegumu UG, vidējā P – N pārejā rodas jonizācija, kas izsauc pārejas lavīcaursiti, tās

pretestība strauji samazinās un trinistors ieslēdzas. Ja samazina strāvu ieslēgtā trinistorā un tā kļūst

mazāka par noteiktu vērtību, ko sauc par izslēgšanās strāvu IH, tad lavīncaursite vairs nevar

pastāvēt, vidējā P – N pāreja jeb sprostpāreja atjauno savu lielo pretestību un trinistors izslēdzas, t.i.,

atgriežas nevadošā stāvoklī. Atšķir ībā no parastās diodes vadāmības virzienā trinistors strāvu

nevada tikmēr , kamēr tā vadības elektrodam G, kurš pieslēgts vidējai P – N pārejai, nepievada

nelielu pozitīvu spriegumu. Pievadot vadības spriegumu, trinistors atveras un sāk vadīt strāvu.

Mainot vadības sprieguma lielumu, var regulēt trinistora ieslēgšanās momentu. Lai trinistors

pārstātu vadīt str āvu, spriegumam starp galvenajiem izvadiem ir jākļūst gandrīz vienādam ar nulli.

Trinistora sprostslēgumā, kad pie anoda ir pieslēgts negatīvs spriegums un pie katoda –

pozitīvs spriegums, tā abas malējās pārejas ir aizvērtas, trinistora VA raksturlīknei ir zināma līdzība

ar aizvērtas diodes voltampēru raksturlīknes sprostvirziena zaru. Visbiežāk trinistorus ar vadības

strāvas impulsu var tikai ieslēgt, bet tie izslēdzas, ja tā strāva ārējo apstākļu ietekmē samazinās līdz

nullei.

133. att. Trinistora slēgums un parametri:

a – slēguma shēma vadības parametru mērīšanai ; b – trinistora TIC 106 D nominālie parametri ; c

– trinistora TIC 106 D robežparametri

Trinistori ir ļoti ekonomiski un efektīvi vadības elementi, kas plašā temperatūras diapazonā

(–50…+150˚C) nemaina darba parametrus. To atvēršanai ļoti īsu brīdi ( 20 ÷ 50 µs) nepieciešams

ļoti mazs vadības strāvas impulss (~50mA), tiem ir mazi spriegumu zudumi (1÷ 2V) strāvas

vadāmības virzienā. Piemēroti darbam ar lielām strāvām. Minētās trinistoru īpašības izmanto lielu


134 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

strāvu komutācijai- regulējamos taisngriežos, relejos, bezkontaktu slēdžos, drošinātājos,

impulsu regulatoros, aizdedzes sistēmās u.c.

Tātad, tiristoriem kā bezkontaktu elektronslēdžiem ir divi stabili stāvokļi:

1. kad tiristors ir izslēgts, tā pretestība ir ļoti liela (R ≈ ∞), str āvas nav, bet spriegums liels;

2. kad tiristors ir ieslēgts, tā pretestība ir ļoti maza (R ≈ 0), str āva liela, bet spriegums mazs.

Ir izveidoti ar ī ar vadības strāvu izslēdzami tiristori, kurus sauc par GTO (angliski: gate turn

off- aiztaisīt vārtus) tiristoriem jeb divoperāciju trinistori , kuri regulē līdzstrāvu līdz 5000A un iztur

sprostspriegumu līdz 5kV.

134. att. GTO tiristori

Divoperāciju trinistoru ieslēgšanai ir jāpadod pozitīvs vadības impulss, bet tā izslēgšanai ir

jāpadod negatīvs vadības impulss. Divoperāciju trinistorus izmanto elektrotransportā elektromotoru

komutācijas un regulēšanai.

135. att. Divoperāciju trinistora slēgums:

S1 – ieslēgšanas slēdzis ; S2 – izslēgšanas slēdzis; RL – slodzes pretestība


135 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Speciāls dinistora veids ir diaks (angliski: diode alternating current switch – maiņstrāvas

pārslēdzējdiode ), kuru veido divi vienā struktūrā pretēji un paral ēli slēgti dinistori .

136. att. Diaks:

a – uzbūves struktūra; b – voltampēru raksturlīkne ar grafisko attēlu

Diaka voltampēru raksturlīkne sastāv no divām dinistora caurlaides virziena voltampēru

raksturlīknēm, kas novietotas simetriski koordinātu sākumpunktam 1. un 3. kvadrantā. Diaka darbība

ir analoga divu pretēji slēgtu dinistoru darbībai, ko ilustrē 137. attēlā 2. kvadrantā redzamais diaka

grafiskais apzīmējums.

137. att. Diaks A 9903 nominālie dati triaka vadības shēma ar diaku:

1– apgaismojuma slodze; 2 – kā tiek sasniegts 37V spriegums, tā diaks ieslēdzas


136 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Regulējamie taisngrieži

Bieži vien kļūst nepieciešams taisngrieža izejā iegūto līdzspriegumu izmainīt. Ja taisngrieža

jauda nav liela, tad taisngrieža izejā spriegumu lēcienveidīgi iespējams izmainīt, pārslēdzot tīkla

transformatora sekundārā tinuma vijumu skaitu vai virknē saslēgtus rezistorus, kā arī vienmērīgai

sprieguma izmaiņai, izmantot izejā ieslēgtu potenciometru. Taču, ja līdzstrāvas patērētāja

pieslēdzamā jauda ir pietiekami liela, tad iepriekš minētie paņēmieni nav ekonomiski izdevīgi, jo

rodas nevajadzīgi enerģijas zudumi un citas tehniskas neērtības. Šādos gadījumos vēlamāk izmantot

regulējamos jeb vadāmos taisngriežus.

Tātad, regulējamos taisngriežus izmanto tad, ja nepieciešams vienmērīgi regulēt taisngrieztā

sprieguma vidējo vērtību. Regulējamo taisngriežu shēmu izveidojums būtiski neatšķiras no iepriekš

apskatītajām taisngriežu shēmām, taču atšķiras ar to, ka šajās shēmās tiek izmantoti vadāmi

pusvadītāju ventiļi – trinistori.

Trinistora ieslēgšanai nepieciešams padot attiecīgu vadības spriegumu UGK (138. att.). Ja

trinistoru, kuram pieslēgts maiņspriegums, ar vadības spriegumu ieslēdz, tad trinistors darbojas

ventiļa režīmā kā parasta diode. Ja turpretim uz trinistora padod maiņspriegumu UGK un šis vadības

spriegums ir nobīdīts fāzē par leņķi α attiecībā pret trinistoram pieslēgto maiņspriegumu U1, tad

trinistora ieslēgšanās aizkavējas un līdz ar to trinistors strāvu vada tikai noteiktas pozitīvā pusperioda

daļas laikā.

138. att. Trinistora taisngrieža slodzes sprieguma diagrammas

Mainot vadības sprieguma fāžu nobīdes leņķi α, maina trinistora ieslēgtā stāvokļa ilgumu

katrā pozitīvā pusperioda laikā. Tādejādi, līdz ar to maina arī vidējo strāvas vērtību, kam atbilst

vidējā līdzsprieguma vērtība uz slodzes. Ja fāzu nobīdes leņķi α maina robežās no 0 līdz π, tad


137 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

spriegums uz slodzes mainās no maksimālās vērtības līdz nullei. 138. attēlā parādītas slodzes

sprieguma diagrammas divu fāzu nobīdes jeb vadības leņķu gadījumā. 139. attēlā parādīts ar

trinistoru R4 regulējams vientakta taisngriezis, kas nodrošina līdzsprieguma regulēšanu no nulles līdz

pusnominālvērtībai. Lai trinistoru R4 ieslēgtu vadošā stāvoklī, tā vadības elektrodam jāpievada

vadības signāls UGK. Vadības signālus formē speciālas vadības iekārtas – impulsu ģeneratori un

fāzgriezēji. Trinistora ieslēgšanas momentu raksturo vadības leņķi a – leņķis par kādu vadības

signāls ir nobīdīts fāzē attiecībā pret tiristoram pieliktā maiņsprieguma pozitīvā pusperioda sākumu

UV.

Dotajā shēmā fāzgriezēja vadības iekārta, kas ievietota zilas krāsas kvadrātā, sastāv no

dinistora R3, pusvadītāju diodes R4, kondensatora C, potenciometra R1un rezistora R2.

139. att. Vienfāzes vientakta regulējams taisngriezis:

a – shēma; b – spriegumu diagrammas

Pievadītā maiņsprieguma pozitīvā perioda laikā caur potenciometru R1 uzlādējas

kondensators C. Līdz ko spriegums uz kondensators C kļūst vienāds ar dinistora R3 ieslēgšanas

spriegumu, tā dinistors ieslēdzas un kondensators C ātri izlādējas caur diodi R4, dinistoru R3,

rezistoru R2 un trinistora Q1 vadības elektrodu G.

Kondensatora izlādes jeb vadības sprieguma impulss UGK pirmajā laika momentā t1 ieslēdz

trinistoru Q1. Trinistoram atveroties, tā slodzei tiek pievadīts tīkla maiņsprieguma U daļa UL.

Trinistors aizveras, kad tīkla maiņspriegums U samazinās līdz nullei (otrais laika moments t2).

Trinistora ieslēgšanās momentu (leņķis α) dotajā shēmā var regulēt, mainot potenciometra R1

pretestību, jo tad izmainās ieslēgšanas impulsa veidošanās laiks. Proti, jo lielāka potenciometra R1


138 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

pretestības vērtība, jo ilgāk uzlādēsies kondensators C, un jo mazāks būs slodzes spriegums. 138.

attēlā parādītas slodzes sprieguma diagrammas divu dažādu vadības leņķu gadījumā. Taisngrieztā

sprieguma vidējo vērtību var aprēķināt, integrējot slodzes spriegumu no α līdz π

un dalot ar leņķi atbilstošu periodam:

Redzams, ka mainot vadības leņķi α no nulles līdz 180°, taisngrieztā sprieguma vidējā vērtība

Udi mainās no maksimuma

Ja vientakts regulējama taisngrieža slodzei piemīt induktīvs raksturs, piemēram, tā satur

droseles tipa gludinātājfiltru vai ķēdei ir liela induktivitāte, tad, lai trinistoram izslēdzoties, droselē

vai induktivitātē uzkrātā enerģija neradītu lielus pārspriegumus uz slodzi, paralēli slodzei pieslēdz

slāpētājdiodi. Taisngrieža darba režīmā strāva Id caur diodi neplūst , jo tā ir ieslēgta sprostslēgumā.

Trinistora izslēgšanas brīdi tinumā rodas magnētiskais laiks, kas inducē strāvu, kuras virziens ir

pretējs slodzes strāvai un Iz noslēdzas caur diodi R1.

140. att. Vienfāzes vientakta regulējams taisngriezis:

a – ar vienkāršotu vadības shēmu; b – oscilogramma ar aktīvu slodzi; c – oscilogramma ar aktīvi

induktīvu slodzi un pret – EDS; α – vadības leņķis; Θ – strāvas plūšanas leņķis


139 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lai izmantotu pievadītā maiņsprieguma abus pusperiodus un regulējamā taisngrieža shēma

nodrošinātu līdzsprieguma regulēšanu no nulles līdz tīkla sprieguma nominālvērtībai, tad ir

jāizmanto trinistoru antiparalēlais slēgums vai jāizmanto triaki (141. att.).

141. att. Vienfāzes divtaktu regulējama taisngrieža izveidojuma shēma:

a – ar trinistoru antiparalēlo slēgumu; b – ar triaku

Regulējamie, tāpat kā neregulējamie taisngrieži, var būt vienfāzes vientakta, vienfāzes

divtaktu, trīsfāzu u.c. Šāda tipa taisngriežos visas diodes vēlams aizvietot ar trinistoriem (142. att.).

142. att. Regulējamo taisngriežu izveidojuma shēmas:

a – vienfāzes divtaktu; b – trīsfāzu trīstaktu; c – trīsfāzu sešstaktu; Uda un Ida – sasniedzamais

spriegums un strāva uz slodzes

Vadāmo taisngriežu trūkums ir palielinātais pulsāciju līmenis. Tās kļūst lielākas, palielinoties

vadības leņķim α.


140 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.13. FOTODIODES, GAISMAS DIODES, OPTRONI, FOTOTRANZISTORI

Stundas tēma: Fotodiodes, gaismas diodes, optroni, fototranzistori Stunda: 25 – 26 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt fotodiodes nozīmi, uzbūvi, darbības principu un pielietojumu;

2. Izprast gaismas diodes LED īpašības, pielietojumu, uzbūvi un nozīmi;

3. Izanalizēt optronu un fototranzistoru pielietojumu, uzbūvi un darbības

principu.

Stundas metode:





1. Optoelektroniskās ierīces to skaidrojums, fotodiodes pielietojums, darbība un uzbūve;

2. Gaismas diodes LED struktūra, darbības princips un pielietojums elektroierīcēs;

3. Optronu uzbūve darbība un pielietojums elektroshēmās to apzīmējumi;

4. Fototranzistoru uzbūve darbība un pielietojums elektroierīcēs, apzīmējumi.








141 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.13. FOTODIODES, GAISMAS DIODES, OPTRONI, FOTOTRANZISTORI

Pēc darbības principa izšķir ārējā un iekšējā fotoefekta optoelektroniskās ierīces. Pie ārējā

fotoefekta ierīcēm pieder vakuuma un jonu fotoelementi, kuros optiskā starojuma ietekmē rodas

fotoelektronu emisija vai gāzes jonizācija. Pie iekšējā fotoefekta ierīcēm pieder pusvadītāju

fotoelementi, kuros optiskā starojuma ietekmē mainās to pretestība vai rodas foto-EDS starp

dažāda tipa pusvadītāju slāņiem.

143. att. Optroelektroniskās ierīces

Fotodiodes

Fotodiodēs izmanto tādus pusvadītāju materiālus kā Ge, Si, GaAs, PbS un citus. Fotodiode ir

vienpārejas pusvadītāju ierīce, kuras darbības pamatā ir iekšējais fotoefekts un tā konstruktīvi

izveidota tā, lai optiskais starojums piekļūtu P – N pārejai. Tāpēc fotodiodes izveidojums ir analogs

pusvadītāju diodes konstrukcijai, bet atšķiras ar to, ka P – N pārejas vienā pusē korpusā izveidots

gaismas caurspīdīgs logs un fotostrāvas vadīšana notiek, izmantojot gaismu.


142 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

144. att. Fotodiodes un to apzīmējums

Fotodiodi var darbināt ar sprostslēgumā pieslēgtu ārējo barošanas avotu. Gaismai krītot

uz fotodiodi, atbrīvojas daudz elektronu un strauji palielinās sproststrāva. Jo lielāka ir krītošās

gaismas intensitāte, jo lielāka ir sproststrāva. Tādejādi var noteikt apgaismojuma palielināšanos.

Šādā fotopārveidošanas režīmā fotodiode darbojas kā fotorezistors. Atšķirībā no fotorezistora

fotodiodei ir daudz lineārāka sakarība starp apgaismojumu un fotostrāvu IP, mazāka gaismas inerce.

Germānija fotodiodes, kuras spektrālās jūtības raksturlīkne aptver spektra garākos redzamos viļņus

un spektra infrasarkano daļu, galvenokārt izmanto fotopārveidošanas režīmā. Fotodiode var strādāt

arī režīmā bez ārējā barošanas avota kā elektroģenerators, proti, fotogalvaniskā režīmā.

Pieslēdzot fotodiodes izvadiem pretestību un apgaismojot to, ķēdē sāk plūst fotostrāva. Fotodiodē

plūstošo fotostrāvu, ja slodzes pretestība ir nemainīga, nosaka tikai gaismas avota apgaismojums. Ja

apgaismojums sasniedz 1000lx, tad šādi apgaismotas silicija fotodiodes tukšgaitas spriegums

sasniedz 0,4 V, bet selēna fotodiodes tukšgaitas spriegums sasniedz 0,3 V.


143 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

145. att. Fotodiodes apzīmējums, shematiskais attēlojums un voltampēru raksturlīknes:

a – fotodiode fotorezistīvajā režīmā kā fotorezistors; b – fotodiode fotogalvaniskajā režīmā kā

fotoelements jeb saules baterija

Tātad fotodiode var kalpot kā fotoģenerators, pārveidojot gaismas enerģiju elektriskajā

enerģijā, un tāpēc to sauc par fotoelementu vai saules bateriju. Silīcija fotodiodes lietderības

koeficients pagaidām sastāda aptuveni 20%. Silīcija fotodiodes var savienot gan virknē, gan paralēli,

izveidojot saules bateriju moduļus.

146. att. Saules gaismas enerģijas izmantošana:

a – saules bateriju moduļu izvietojums; b – moduļu ieslēgšana kopējā sistēma; c –

elektroapgādes shēma


144 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Fotodiodes izmanto dažādos optiskos mērpārveidotājos dažādu rotējošu detaļu rotācijas

ātruma noteikšanai, apgaismojuma noteikšanai, aizsardzībai u.c.

147. att. Fotodiožu pielietošana:

a – vējstikla lietus mērpārveidotājā; b – lukturu tīrības mērpārveidotājā; 1 – lietus pile,

2 – vējstikls; 3 – distances mērpārveidotājs; 4 – fotodiode, 5 – tālās gaismas mērpārveidotājs;

6 – gaismas diode; 7 – luktura stikls, 8 – netīrumu daļiņa; 9 – mērpārveidotāja korpuss;

10 –gaismas avots, 11 – gaismas uztvērējs

Gaismas diodes jeb mirdzdiodes

Gaismas diode, luminiscentā diode, LED diode ( angliski LED: L ight Emitting Diode -

gaismu izstarojoša diode ) jeb mirdzdiode ir vienpārejas pusvadītāju ierīce ar caurlaides virzienā

ieslēgtu P – N pāreju un diviem izvadiem.

148. att. LED diodes apz. un forma


145 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Tā kā gaismas diodes P – N pārejas apgabals izstaro gaismu, ja pārejai pieslēdz caurlaides

spriegumu, tad tās tiek paredzētas noteikta gaismas starojuma iegūšanai. Atkarībā no gaismas diodes

izgatavošanas materiāla, tā spīd ar sarkanu, zaļu dzeltenu vai citu gaismu.

149. att. Led diožu veidi

150.att. LED diožu krāsu tabula

Atkarībā no izmantošanas veida, pastāv dažāda veida konstrukcijas. Visbiežāk tās mēdz būt

ar plakanu vai pussfērisku virsu. Ja gaismas diodei tās vadāmības virzienā cauri plūst strāva, tad tā izstaro gaismu. Gaismas diodes darbības pamatā ir kust īgo lādiņu rekombinācija, kas notiek,

ierosinātam elektronam pārejot no augstāka uz zemāku enerģijas līmeni, kā rezultātā notiek enerģijas

atbrīvošanās gaismas kvantu izstarošanas ceļā, kas tad arī izraisa diodes spožo mirdzēšanu.

Tā kā gaismas diode nav kvēlspuldze, nepieciešams balasta rezistors liekās strāvas dzēšanai.

Tipveida diodēm darba strāva ir līdz 0.02 A (20 mA). To pārsniedzot, diode pārdeg. Ievērojot darba

strāvas režīmu, LED parasti kalpo 10 gadus un ilgāk.


146 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

151. att. LED slēguma shēma

Minimālais darba spriegums sarkanām, zaļām, dzeltenām LED ir ap 1.8 V, baltām un zilām -

ap 3 V. Tas jāzina, slēdzot gaismas diodes virknē. Virknes slēgumā mēs ietaupām rezistorus (kuri

nepieciešami katrai gaismas diodei), jo virknei pietiek ar 1 kopīgo rezistoru. Un pie tam ietaupām

barošanas avota resursus, jo liekā enerģija uz rezistora pārvēršas siltumā.

Gaismas diodes strāvas ierobežojošā rezistora pretestības aprēķināšana:

Gaismas diodes ir ātrdarbīgas, stabilas darbā un tām salīdzinājumā ar parastām

kvēlspuldzēm raksturīgs ļoti mazs jaudas patēriņš. Gaismas diodes ir ļoti ātrdarbīgas un tām ir ilgs

darba mūžs. Gaismas diodes darbības laikā nesilst, tāpēc šīs diodes var izmantot arī nepārtrauktā

darbības režīmā. Piemēram, darba režīmā tiešais spriegums uz gaismas diodi sasniedz 1 ÷ 2 V un


147 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

gaismas diodes strāva parasti ir 10 ÷50 mA. Gaismas diodes izmanto kā signalizācijas elementus,

kā arī ciparu un burtu indik ācijai .

152.att. Gaismas diožu pielietojums aizmugurējos bloklukturos un ciparu - un burtu indikatoros

Gaismas diodes plaši izmanto tā saucamos optiskajos pāros – optronos, kur vienotā korpusā

vienā pusē ievietota gaismas diode, bet otrā pusē – cits optiski ietekmējams pusvadītājs.

Optroni

Optrons ir kombin ēta pusvadītāju fotoelektroniska ierīce, kurā atrodams vadāms gaismas

avots un fotouztvērējs, kas ievietoti kopējā korpusā. Starp šīm abām daļām, atkarībā no to

novietojuma, pastāv optiskā saite, proti, gaismu vadoša vide. Par gaismas avotu visbiežāk izmanto

gaismas diodi, bet par fotouztvērēju var izmantot fototranzistoru, fototiristoru vai fototriaku.

Atkarībā no gaismas avota un fotouztvērēja novietojuma, gaismu vadošā vide var būt tieša vai

gaismu atstarojuša.

153. att. Optroni:

a – konstruktīvais izveidojums un shematiskais attēlojums; b – izveidojuma veidi; 1,2,4 un 6 –

optrona izvadi; 7 – gaismas diode; 8 – fototranzistors; 10 – ieeja; 11 – izeja


148 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Optronā notiek enerģijas dubultpārveidošana, proti, elektrisko enerģiju sākumā pārveido

gaismas enerģijā un pēc tam – atkal atpakaļ elektriskajā enerģijā. Izmainoties optrona ieejas

parametriem, izmainās gaismas diodes starojums un līdz ar to arī gaismjutīgā elementa izejas

parametri. Šādā veidā kļūst iespējams pārvadīt elektriskus signālus no vadības ķēdes uz slodzes ķēdi,

izmantojot šim nolūkam elektriski neitrālas daļiņas – fotonus. Tā kā nav tiešas elektriskās saites starp

ieeju un izeju, tad signāls tiek pārraidīts tikai vienā virzienā, un uztvērējs tikpat kā neietekmē signāla

avotu. Optronus izmanto par saites elementiem pastiprinātājos un ģeneratoros, kā arī mazo izmēru

dēļ – integrālās shēmās.

Fototranzistori

Fototranzistors ir pusvadītāju fotoelements, kura gaismas jutīgajam elementam ir

tranzistora struktūra. Tas ir domāts gaismas enerģijas pārveidošanai un fotostrāvas

pastiprināšanai.

154. att. Fototranzistors:

a – konstruktīvais izveidojums; b – izvadu shēma; c – apzīmējums; 1 – oksīda slānis; 2 – gaisma;

3 – gaismas starojuma virziens

Fototranzistora konstruktīvais izveidojums ir analogs bipolārā tranzistora konstrukcijai, bet

atšķiras ar to, ka tā korpusā ir izveidots gaismas caurlaidīgs logs, caur kuru apgaismo bāzi (155.

attēls). Fototranzistora darbības pamatā ir fotogalvaniskā efekta parādība – foto EDS rašanās

gaismas apspīdētajā pusvadītāja P – N pārejā.

Fototranzistora kolektora pāreja ir slēgta sprostvirzienā un darbojas analoģiski fotodiodei, bet

emitera pāreja injicē bāzē lādiņu mazākumnesējus un ievērojami pastiprina kolektora strāvu.

Gaismas plūsma it kā rada bāzes strāvu, kas tāpat kā bipolārā tranzistorā tiek pastiprināta. Tādēļ

fototranzistori ir apmēram 100 ÷ 500 reizes jūtīgāki nekā fotodiodes.


149 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

155. att. Fototranzistora fotostrāvas atkarība no gaismas plūsmas pie dažādiem barošanas

spriegumiem

Fototranzistoriem bieži vispār var nebūt bāzes izvada, taču ja šāds izvads tiek izmantots, tad

tranzistoru var vadīt ne tikai ar bāzes strāvu, bet arī ar gaismas plūsmu. Fototranzistorus izmanto

optiskos impulsu mērpārveidotājos, kā arī optiskajos indikatoros.


150 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.14. HOLLA ĢENERATORS; PJEZOELEMENTS, ANALOGO SIGN ĀLU

PĀRVEIDOŠANA CIPARU SIGN ĀLOS

Stundas tēma: Holla ģenerators; pjezoelements, analogo signālu pārveidošana

ciparu signālos Stunda: 27 – 28 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt Holla ģeneratora, uzbūvi, darbības principu un pielietojumu;

2. Izprast pjezoelementa īpašības, pielietojumu, uzbūvi un nozīmi;

3. Iemācīties analogo signālu pārveidošanas principu ciparu signālos,

darbības principu un pielietojumu.

Stundas metode:





1. Holla ģeneratora ierīces to skaidrojums, Holla ģeneratora pielietojums, darbības princips un uzbūve;

2. Pjezoelements, darbības princips un pielietojums elektroierīcēs; 3. Analogo signālu pārveidošana ciparu signālos, to darbība un

pielietojums.








151 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.14. HOLLA ĢENERATORS; PJEZOELEMENTS, ANALOGO SIGN ĀLU PĀRVEIDOŠANA CIPARU SIGN ĀLOS

Holla efekts

Holla mērpārveidotāji (devēji) ir visplašāk lietotie bezkontaktu impulsu mērpārveidotāji, ko

izmanto elektroniskās aizdedzes sistēmās ar bezkontaktu vadību un mehānisko augstsprieguma

impulsu sadalīšanu.

Mērpārveidotāja darbības pamatā tiek izmantots galvanomagnētiskais Holla efekts, kuru jau

1879. gadā atklāja amerikāņu fiziķis E. R. Holls.

Šo efektu var novērot Holla elementam, kurš konstruēts plānas plāksnītes veidā, kas

izgatavota no germānija, silīcija, gallija vai indija arsenīda pusvadītāja, un tam ir četri elektrodi.

156. att. Holla elementa plāksnīšu formas:

a – taisnstūrveida; b – tauriņveida; c – krustveida

Ja cauri šādai plāksnītei plūst strāva un vienlaicīgi uz to iedarbojas perpendikulārs

magnētiskais lauks, tad uz plāksnītes strāvas virzienam paralēlajām malām rodas Holla spriegums

EDS:

kur UH – Holla spriegums EDS (V);

KH – Holla konstante, kas ir atkarīga no plāksnītes materiāla (mm/A);

I – strāvas stiprums plāksnītē (A);


d – plāksnītes biezums (mm).


152 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

157. att. Holla efekts

Tā kā iegūtais sprieguma signāls no Holla elementa ir samērā neliels un ir atkarīgs no strāvas

stipruma, t.i., barošanas tīkla sprieguma, tad Holla elements vēl ir apgādāts ar signāla pārveidotāju,

priekšpastiprinātāju un izejas jaudas pasiprinātāju, sprieguma stabilizēšanas bloku. Visi šie elementi

ir apvienoti un ievietoti vienā mikroshēmā.

158. att. Holla impulsu ģenerators:

1 – rotora segmentu ar platumu a; 2 – pastāvīgais magnēts; 3 – Holla ģeneratora integrālā

shēma; 4 – gaisa sprauga; Ub – vadības strāvas pieslēgelektrodi; UA – pastiprinātais Holla

spriegums

Ja Holla elementu ar mikroshēmu un pastāvīgo magnētu novieto nelielā attālumā vienu no

otra un to starpā pārvieto rotoru ar segmentiem, kas periodiski nosedz magnētisko plūsmu, tad no

mērpārveidotāja iegūst signālu taisnstūrveida impulsa veidā, ko var ērti izmantot aizdedzes sistēmas

darbības vadībai, ja gaisa sprauga starp pastāvīgo magnētu un Holla elementu netiek nosegta,

magnētiskais lauks brīvi šķērso Holla elementu un rodas izejas spriegums, rotora segmentam

nosedzot gaisa spraugu, magnētiskā lauka plūsma noslēdzas caur segmentu un spriegums izejā

samazinās gandrīz līdz nullei.


153 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Atkarībā no mērpārveidotāja konstruktīvā izveidojuma signāla impulss var rasties tad, kad

rotora segments nosedz magnētiskā lauka iedarbību uz Holla elementu, vai otrādi.

159. att. Holla kloķvārpstas vai sadales vārpstas pozīcijas devējs

Pjezoelektriskie mērpārveidotāji ir paredz ēti spiediena, vibrāciju, šķidruma līmeņa un tā

izmaiņu u.c. lielumu mērīšanai.

160. att. Pjezoelektriskais efekts

Pjezoelektriskais efekts ir parādība, kuru nosaka elektriskās polarizācijas un mehāniskās

deformācijas saistība dažos dielektriķos (pjezoelektriķos). Izšķir tiešo un apgriezto pjezoelektrisko

efektu:

• Tiešais pjezoelektriskais efekts ir elektriskās polarizācijas rašanās dielektriskos kristālos,

ja tos mehāniski deformē.

• Apgrieztais pjezoelektriskais efekts ir kristāliska dielektriķa mehāniska deformācija

elektriskā lauka iedarbībā.


154 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Pjezoelektriskais efekts ir lineārs efekts - deformācija ir tieši proporcionāla elektriskā lauka

intensitātei. Pjezoelektrisko efektu lieto, lai mehānisko enerģiju pārvērstu elektriskajā un otrādi.

Pjezoelektriskie efekti parasti ir mazāki par elektromagnētiskajiem efektiem, dabā nav sastopami

efektīvi pjezoelektriķi, tāpēc, lai arī pjezoelektrisko efektu atklāja 19. gs. beigās, pjezoelektriskas

ierīces plaši sāka lietot tikai 20. gs vidū. Pjezoelektriskie efekti, atšķirībā no elektromagnētiskajiem,

ir statiski.

Visplašāk pjezoelektriskos materiālus izmanto sensoros un aktuatoros. Kopā ar

elektroniskiem vadības un kontroles elementiem saslēgts sensors un aktuators viedo sistēmu.

161. att. Pjezoelektriskā elementa praktiska pielietojuma piemērs

Analogie un digitālie signāli

Par analogo signālu sauc nepārtrauktu signālu, kurš laideni izmainās, atbilstoši izmainoties

kādam fizikālam lielumam. Piemēram, analogā režīmā automobilī darbojas visi rādītāju aparāti.

Automobiļa vadības sistēmas elektroniskie aparāti var arī atpazīt un noteikt analogā signāla lielumu,

tomēr tiem pieņemamāka ir informācija digitālā signāla formā.


155 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

162. att. Signālu veidi

Digitālos signālus izsaka ciparu veidā. Borta skaitļošanas sistēmās izmanto bināro signālu,

kurš pieņem tikai vērtības 0 un 1.

Jebkuru decimālās sistēmas skaitli var pārveidot binārā sistēmā, un otrādi. Jebkuru analogo

signālu var pārveidot digitālā formā, bet digitālo signālu – analogā formā. Piemēram, termorezistors,

kurš mēra temperatūru, rada analogo signālu, bet, lai to varētu izmantot borta datorā, tas vispirms ir

jāpārveido digitālā formā.

163. att. Analogā signāla pārveidošana digitālā formā un attēlošana

Analogais digitālais pārveidotājs (ADP) darbojas sekojošā veidā. Pēc noteiktiem laika

intervāliem ADP ieslēdz zāģveida sprieguma ģeneratoru. Vienlaicīgi tiek ieslēgts konstantas

frekvences taisnstūrveida impulsu ģenerators. Laika momentā, kad zāģveida spriegums sakrīt ar

ieejas analogo signālu, taisnstūrveida impulsu ģenerators apstājas, bet savienotais ADP skaitītājs

saskaita pienākušos impulsus, kuru skaits ir analogā lieluma digitālais mērs.


156 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

164. att. Digitālo un analogo sistēmu salīdzinājumi


157 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.15. ANALOGIE UN DIGITĀ LIE DATI, INTEGR ĀLĀS MIKROSHĒMAS

Stundas tēma: Analogie un digitālie dati, integrālās mikroshēmas Stunda: 29 – 30 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt analogo un digitālo datu principu un pielietojumu;

2. Izprast integrālo shēmu īpašības, pielietojumu, uzbūvi un nozīmi;

3. Iemācīties integrālo mikroshēmu nozīmi, darbības principu un

pielietojumu.

Stundas metode:





1. Integrālo shēmu ierīces to skaidrojums, digitālo datu pielietojums,

darbības princips un uzbūve;

2. Integrālās mikroshēmas, darbības princips un pielietojums

elektroierīcēs;

3. Integrālo mikroshēmu sastāvs, to darbība un pielietojums.








158 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.15. ANALOGIE UN DIGIT ĀLIE DATI, INTEGR ĀLĀS MIKROSHĒMAS

Elektroniskās iekārtas arvien plašāk iekaro visdažādāko tehnoloģiju regulēšanu un vadību, kā

arī automobiļu ekspluatācijas un vadīšanas kontroli. To uzdevumi kļūst arvien sarežģītāki, kurus

veic mikroprocesori ar daudzām elektroniskām vadības sistēmām. Nepārtraukti pieaug

automātisko iekārtu sarežģītība, to apvienoto elementu skaits, kas rada virkni risināmu jautājumu, jo

procesā pieaug iesaistīto elektrisko iekārtu masa un gabarīti, to patērētā jauda un slodze,

izgatavošanas un ekspluatācijas izmaksas, bet kopējais darba drošums var samazināties. Jo,

piemēram, elektrotehnoloģiskās shēmas viena ķēdes elementa bojājums vai nekvalitatīvs lodējums

var iekārtu padarīt par nelietderīgu.

165. att. Integrālo shēmu korpusi

166. att. Monolītās integrālās shēmas struktūra un izveidošanas

posmi:

a – principiālā shēma; b – pamatplates oksidācija; c – difūzija; d

– kontaktu un savienojumu pārklāšana ar metālu; e – virsskats;

1,2,3,45,6 un 7 – mikroshēma


159 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Atkarībā pēc izpildāmajām funkcijām integrālās shēmas iedala analogajās un diskrētajās

jeb ciparu integrālajās shēmās. Analogajās integrālās shēmās ir proporcionāla sakarība starp ieejas

un izejas signāliem, kuri parasti ir nepārtraukti mainīgu spriegumu formā. Proti, analogās integrālās

shēmas apstrādā tādus elektriskos signālus, kas mainās pēc kāda nepārtraukta likuma. Tipisks

analogo integrālo shēmu piemērs ir operacionālie pastiprinātāji.

Ciparu integrālās shēmas parasti ir ar vairākām ieejām un izejām. Kā ieejas, tā izejas

spriegumi var pieņemt tikai stingri diskrētas vērtības. Parasti izmanto tikai divus ieejas un izejas

signālu līmeņus, proti, zemu potenciālu jeb loģisko 0 un augstu potenciālu jeb loģisko1. Izejas

spriegums ir atkarīgs no tā, kādi spriegumi ir shēmas ieejās. Pie ciparu integrālajām mikroshēmām

pieder loģiskie elementi, impulsu skaitītāji, atmiņas iekārtas u.c.

Ar vienu integrālo shēmu realizē noteiktu slēgumu, proti, funkcionālo mezglu vai arī visu

vajadzīgo ierīci. Šādi funkcionālie mezgli var būt taisngrieži, pastiprinātāji, ģeneratori, pārveidotāji,

trigeri, elektroniskie slēdži, filtri, loģiskās shēmas. Katrā atsevišķā funkcionālo mezglu grupā var

ietilpt dažādi shēmu izveidojumi atkarībā no paredzamajiem apstākļiem un prasībām. Tā piemēram,

pastiprinātājus var izveidot kā skaņas jeb sinusoidāla signāla, tā arī mērījumu jeb līdzsprieguma

pastiprinātāju vai arī impulsu pastiprinātājus un citus. Izveido arī universālus pastiprinātājus, kurus

var izmantot dažādiem nolūkiem.

167. att. Šmita trigeris un tā signālu pārveidošana

Šmita trigeris ir tipisks analogo signālu pārveidotājs digitālā formā, un to visbiežāk izgatavo

integrālās shēmas veidā. Automobiļos mikroshēmas izmanto elektroniskajā vadības blokā un visur

tur, kur ar tām iespējams aizstāt pusvadītāju ierīces.


160 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.16. REZISTORI, TO PIELIETOJUMS UN GALVEN ĀS ĪPAŠĪBAS

Stundas tēma: Rezistori, to pielietojums un galvenās īpašības Stunda: 31 – 32 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt rezistoru uzbūvi darbības principu un pielietojumu;

2. Izprast ar rezistoriem slēgto shēmu īpašības, pielietojumu, uzbūvi un

nozīmi;

3. Iemācīties izvēlēties rezistoru atkarībā no nepieciešamās pretestības

un jaudas.

Stundas metode:





1. Rezistoru uzbūve un apzīmējumi, veidi to skaidrojums, pielietojums,

darbības princips un slēgumi shēmās;

2. Rezistoru galvenās īpašības, aprēķins un izvēle;

3. Rezistoru izvēle parametru noteikšana un ieslēgšana ar citiem

elektronikas komponentiem.






Ģirts Egils Lagzdiņš „Pamatkurss elektrotehni


161 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.16. REZISTORI, TO PIELIETOJUMS UN GALVEN ĀS ĪPAŠĪBAS

Rezistors (latīņu: resistere - pretoties) ir pasīvais radio elements, kam piemīt

aktīvā (omiskā) pretestība un kas paredzēts vēlamās pretestības iegūšanai elektriskajā ķēdē, lai

pārdalītu un regulētu elektrisko enerģiju starp shēmas elementiem

vajadzīgās strāvas vai sprieguma vērtības iegūšanai. Rezistorus bieži dēvē vienkārši par pretestībām,

kas nav korekti, jo pretestība ir rezistora galvenā īpašība. Rezistori mēdz būt ar pastāvīgu

pretestības vērtību vai arī ar maināmu vērtību (maiņrezistori jeb potenciometri un reostati).

168. att. Tipisks rezistors un tā iespējamie apzīmējumi

Pretestība

Rezistora svarīgākais raksturlielums ir tā elektriskā pretestība. Pretestības pamatmērvienība

ir oms. Parasti praksē lietojamo rezistoru pretestība ir no 1 oma līdz 10 megaomiem. Dažādu speciālu

rezistoru pretestība var būt no oma daļām līdz desmitiem un simtiem gigaomu un pat teraomiem. Lai

iegūtu lielāku pretestību, var saslēgt virknē vairākus rezistorus. Pretestības vērtību, kas apzīmēta

(iekodēta) uz rezistora korpusa, sauc par nominālo pretestību. Dažādu tipu rezistoriem var būt dažāda

lieluma pielaide nominālajai pretestībai.

Jauda

Rezistora nominālā jauda ir lielākā jauda, kuru rezistors var ilgstoši izkliedēt, saglabājot

savus parametrus noteiktajās robežās (t.i. nepārkarstot). Praksē lietojamiem rezistoriem jauda var būt

no 0,01 līdz 500 vatiem. Parasti, jo jaudīgāks ir rezistors, jo lielāki ir tā izmēri.

Robežspriegums

Robežspriegums ir maksimālais pieļaujamais elektriskā sprieguma kritums uz rezistora. Ja to

pārsniedz, var notikt caursite starp atsevišķām rezistora daļām. Šis spriegums var būt atkarīgs no

atmosfēras spiediena.


162 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Temperatūras koeficients

Pretestības temperatūras koeficients ir rezistora pretestības relatīvā izmaiņa,

rezistora temperatūrai izmainoties par vienu grādu. Termorezistoriem ir sevišķi liels un normēts

temperatūras koeficients.

Paštrokšņi

Rezistoru paštrokšņi (nevēlamas haotiskas pretestības izmaiņas, kas ietekmē sprieguma

kritumu uz rezistora) sastāv no siltuma trokšņiem un strāvas trokšņiem. Siltuma troksnis ir atkarīgs

no pretestības vērtības un rezistora temperatūras. Strāvas trokšņi rodas, strāvai plūstot caur rezistoru;

tie raksturīgi rezistoriem, kas nav veidoti no stieples.

Induktivit āte un kapacitāte

Rezistora induktivitāte un kapacitāte ir raksturlielumi, kas nosaka rezistora spēju strādāt pie

augstām frekvencēm. Rezistora kapacitāte sastāv no paša rezistora kapacitātes un tā izvadu

kapacitātes. Induktivitāti nosaka rezistīvā elementa garums, korpusa izmēri, izvadu ģeometrija.

Vislielākā induktivitāte un kapacitāte mēdz būt stieples rezistoriem, tādēļ tos nevar izmantot pie

augstām frekvencēm. Stieples rezistora induktivitāti var samazināt, izmantojot speciālus uztīšanas

veidus (bifilārais tinums).

Rezistora uzdevums

Rezistors ierobežo ķēdē plūstošās strāvas stiprumu. Liekā enerģija tiek izdalīta siltuma veidā,

tāpēc, ja gaidāma ievērojamas jaudas izdalīšanās, jālieto atbilstošas jaudas rezistori un jāparūpējas

par liekā siltuma aizvadīšanu (piem. nodrošinot labu gaisa cirkulāciju). Būtiska nozīme ir arī izdalītā

siltuma daudzumam, jo elektronu plūsmas rezultātā pie dotās pretestības ievērojami pieaug

temperatūra un tā ir jāsaskaņo ar caur vadāmo jaudu. Lai varētu uzzināt rezistora datus ir vienkārša

metode. Rezistora parametrus norāda ar dažādu krāsu un dažādu to kombināciju riņķiem, kuri ir

uznesti uz rezistora. Parasti ir pieci riņķi. Viņi ir novietoti simetriski un lasīt sāk no galējā riņķa.

169. att. Rezistoru krāsu riņķi


163 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Plaša pielietojuma rezistori (tautā saukti arī par pretestībām) pamatā iedalās 2 lielās grupās -

oglekļa (carbon) un metāla plēvīšu (metal film) rezistoros. Oglekļa rezistori parasti ir pelēkā, bēšā,

vai zaļā krāsā; tie ir ļoti lēti. Metāla plēvīšu rezistori parasti ir sarkanā vai gaišzilā krāsā, un tie ir

daudz dārgāki.

170. att. Populāru rezistoru veidi.


164 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Pretestības vērtību un pielaidi mūsdienu standarta rezistoriem var noteikt pēc krāsu tabulas:

171. att. Rezistoru krāsu tabula

Tātad uz katra rezistora korpusa ir 4 vai 5 krāsaini gredzeni, no kuriem pirmie 2 vai 3 nosaka

vērtību, nākamais - reizinātāju (skaitļa 10 pakāpi, ar kuru jāreizina vērtība) Rezultātu tad vienmēr

iegūst omos. Tabulā ir mazliet savādāk, rezultātu iegūst arī kilo- un megaomos, bet tam nav

principiālas atšķirības.

Piemērs

Ja plūst nepieļaujami liela strāva un pretestība pārkarst vai tajā ir kāds mehānisks bojājums

vai pat īssavienojums, pretestība var sākt degt un radīt ugunsbīstamību visā elektroaparātā vai ķēdē.

172. att. Rezistoru virknes slēgums


165 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006


174. att. Rezistora pretestības pārbaude ar multimetra palīdzību pretestības mērīšanas diapazonā

175. att. Maiņrezistoru veidi un apzīmējumi


166 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.17. MĒRPĀRVEIDOTĀ JI: PRETESTĪBAS, TEMPERATŪRAS, INDUKCIJAS, HOLLA, SPIEDIENA, GAISA, DETON ĀCIJAS, SKĀBEKĻA,

UN IZPILDES MEHĀ NISMI

Stundas tēma: Mērpārveidotāji: pretestības, temperatūras, indukcijas, holla,

spiediena, gaisa, detonācijas, skābekļa, un izpildes mehānismi Stunda: 33 – 34 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt dažādu mērpārveidotāju uzbūvi darbības principu un pielietojumu;

2. Izprast pretestības, indukcijas temperatūras un holla tipa mērpārveidotāju,

pielietojumu, uzbūvi un nozīmi tehnikā;

3. Iemācīties spiediena, gaisa, detonācijas un skābekļa sensoru darbību,

izpildījumu .

Stundas metode:




1. Pretestības, temperatūras, indukcijas sensoru veidi to skaidrojums,

pielietojums, darbības princips un nozīme;

2. Holla, spiediena, gaisa, detonācijas sensoru īpašības, darbība un

pielietojums;

3. Skābekļa sensoru darbība un nozīme, izpildes mehānismu veidi.







167 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.17. MĒRPĀRVEIDOT ĀJI: PRETESTĪBAS, TEMPERATŪRAS, INDUKCIJAS, HOLLA, SPIEDIENA, GAISA, DETON ĀCIJAS, SKĀBEKĻA, UN IZPILDES MEH ĀNISMI

Mērpārveidotāji

Ierīces, kas saņemtos fiziskos vai ķīmiskos lielumus spēj uztvert un pārveidot kvantitatīvos

elektriskos signālos, kuri piemēroti to pārvadei pa sakaru maģistrālēm ar tālāku apstrādi, saglabāšanu

vai koriģēšanu, sauc par mērpārveidotājiem. Devējs – (sensor, Geber, датчик) – ierīce, kas uztver

mērāmo, kontrolējamo parametru un pārveido to signālā, kas piemērots tā pārvadei pa sakaru līniju

tālākai tā pārveidošanai, apstrādei vai glabāšanai, bet parasti nav tieši uztverams diagnostikas

veicējam.

176. att. Dzinējs apgādāts ar dažāda veida sensoriem


168 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

177. att. Motoru vadības blokshēma:

1 – gaisa masas un temperatūras mērītājs; 2 – kloķvārpstas rotācijas frekvences mērpārveidotājs; 3

– droseļvārsta stāvokļa mērpārveidotājs; 4 – dzesētājšķidruma temperatūras mērpārveidotājs; 5 –

temperatūras mērpārveidotājs ieplūdes kolektorā; 6 – skābekļa mērpārveidotājs; 7 – detonācijas

mērpārveidotājs; 8 – spiediena un sprieguma starpības mērpārveidotājs; 9 – kloķvārpstas leņķiskā

stāvokļa mērpārveidotājs; 10 – un citi mērpārveidotāji; 11 – diagnostikas spraudkontakta ligzda; 12

– aizdedzes un iesmidzināšanas sistēmas elektroniskais vadības bloks; 13 – iesmidzināšanas

sprausla; 14 – degvielas sūknis; 15 – aizdedzes spole; 16 – brīvgaitas apgriezienu vadības vārsts; 17

– brīvgaitas apgriezienu iestatītājs; 18 – pretspiediena vārsts; 19 – gāzes recirkulācijas spiediena

vārsts; 20 – sekundārā gaisa sūknis; 21 – sekundārā gaisa ventilis; 22 – iesūcējcaurules

noslēdzošais ventilis; 23 – un citi izpildmehānismi; 24 – indikācijas signālspuldze


169 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Minētās ierīces sagatavo nepieciešamo ieejas informāciju elektronisko vadības bloku darbam.

Pie kam, viena mērpārveidotāju grupa reaģē ne tikai uz ārējiem vadības signāliem, bet arī uz

nejaušiem traucējumiem; cita grupa - ne tikai pieņem signālus no pašas vadības sistēmas, bet arī

atgriež tos atpakaļ sistēmā. Pēc konstruktīvā izpildījuma un darbības principa mērpārveidotājus var

iedalīt:

• nepārtrauktas darb ības jeb proporcionālie mērpārveidotāji , kuri veido elektrisko signālu,

kas izmainās vienmērīgi un proporcionāli l īdz ar kontrolējamā lieluma izmaiņām;

• pakāpienveida darbības jeb pārslēdzošie mērpārveidotāji, kuri nosūta pārslēdzošo

elektrisko signālu ar nemainīgu intensitāti tikai tad, kad kontrolējamais lielums ir sasniedzis

kādu iepriekš noteiktu robežvērtību. Elektriskā signāla padošana tiek pārtraukta tikai tad, kad

kontrolējamais lielums kļūst mazāks (vai arī lielāks) par to vērtību, uz kādu bija iestatīts

mērpārveidotājs;

• summējošās darbības jeb skaititājmērpārveidotāji , kuri reaģē uz kontrolējamā lieluma

izmaiņām ar elektrisko signālu veidošanu, nevis pēc to vērtībām, bet – ar skaitu. Proti, ja

kontrolējamais lielums izmainās par vienu nosacītu vērtību, tad tiek veidots viens signāls, ja

kontrolējamais lielums izmainās par divkārt lielāku nosacītu vērtību – tad divi signāli utt.

Pēc signālu pārveidošanas principa mērpārveidotājus nosacīti var iedalīt divas tipos –

modulatoru tipa un ģeneratoru tipa mērpārveidotājos.

178. att. Automobiļu mērpārveidotāji temperatūras mērīšanai:

a – pasīvais jeb modulatora tipa mērpārveidotājs; b – aktīvais jeb ģeneratora tipa

mērpārveidotājs; 1 – elektroniskais vadības bloks ar barošanas spriegumu 5V; 2 – pasīvais

mērpārveidotājs; 3 – aktīvais mērpārveidotājs; 4 – mērpārveidotāja pretestības R izmaiņas atkarībā

no vielas temperatūras; 5 – mērpārveidotāja ģenerējamais spriegums (0.1 ÷ 0.9V) atkarībā no

vielas temperatūras; 6– kontrolējamais šķidrums


170 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lielumu, kuru mērpārveidotājs uztver un kontrolē, sauc par mērpārveidotāja ieejas lielumu,

bet lielumu, kuru mērpārveidotājs izstrādā, pārveido un izvada, sauc par mērpārveidotāja izejas

lielumu. Mērpārveidotāja ieejas lielumu parasti apzīmē ar u, bet izejas lielumu – ar y. Modulatora

tipa mērpārveidotāja obligāts darbības nosacījums ir cita neatkarīga elektroenerģijas avota

nepieciešamība. Modulatora tipa mērpārveidotājiem ieejas enerģija, iedarbojoties uz elektrisko

palīgķēdi, izmaina tās lielumus (piemēram, pretestību) un modulē str āvas vai sprieguma

rakstura un vērt ību izmaiņas no cita elektroenerģijas avota. Pateicoties minētajam, elektriskais

signāls vienlaicīgi tiek arī pastiprināts. Mērpārveidotāji, kas veidojot atgriezeniskās saites,

kontrolējamos lielumus: spiedienu, tilpumu, temperatūru un citus neelektriskos lielumus pārveidojot

par elektriskiem izejas lielumiem, palīdz konkretizēt sistēmas parametrus un rādījumus, sauc par

pasīviem jeb modulatoru vai parametriska tipa mērpārveidotājiem. Modulācija tiek izpild īta,

izmainot vienu no trim lielumiem (parametriem) – pretestību, induktivit āti vai kapacitāti.

179. att. Mērpārveidotāju veidi:

a – modulatora tipa mērpārveidotājs; b – ģeneratora tipa mērpārveidotājs; u – ieejas lielums;

Y – izejas lielums; A – cits elektroenerģijas avots

Pie pasīviem – parametriskiem devējiem pieder:

• tilpuma mēr ītāji;

• elektromagnētiskie;

• potenciometriskie;

• patēri ņa;

• tenzorezistoru u.c. devēji.

Šai devēju grupai var pieskaitīt arī:

• siltumpretestības;

• pjezopretestības;

• fotopretestības;

• kontaktpretestības devējus.


171 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Otra tipa signālu pārveidotāji ir ģeneratoru tipa mērpārveidotāji , kuru darbība pamatojas

uz EDS rašanos dažādu procesu ietekmē, kas saistās ar kontrolējamo lielumu. EDS rašanos var

izsaukt, piemēram, elektromagnētiskā indukcija, termoelektrība, pjezoelektrība, fotoelektrība un citas

parādības, kas izsauc elektrisko lādiņu sadalījumu. Mērpārveidotāji, kas tieši vada sistēmas darbību

un adaptē to pret nejaušiem ārējiem traucējumiem, pārveido neelektrisko lielumu un ģenerē

elektrisko izejas signālu, sauc par aktīviem jeb ģeneratora tipa mērpārveidotājiem.

180. att. Elektroniskā vadības bloka ieejas mehānismi jeb mērpārveidotāji:

1 – rezistīvais; 2 – potenciometriskais; 3 – komutējošais jeb pārslēdzošais; 4 – ģenerējošais;

5 – magnētiskais; 6– barojošā sprieguma līnija; 7 – signāllīnija; 8 – masa; 9 – signālu ievadīšanas

līnija

Pie aktīviem (ģeneratoru) devējiem pieder sekojoši devēji:

• pjezoelektriskie;

• indukcijas;

• fotoelektriskie;

• galvaniskie;

• elektrokinētiskie, svārstību u.c.

Spiediena indikatori

Ar spiediena manometriem parasti apgādā dārgus un sporta automobiļus. Vairākums

automobiļu ir apgādāti tikai ar signālspuldzi, kura sāk mirgot vai deg pastāvīgi, ja eļļas spiediens ir

mazāks par pieļaujamo.

Signālspuldzes izslēdzējs parasti ir kontaktu tipa membrānas mērpārveidotājs, kura normāli

saslēgtie kontakti ieslēgti signālspuldzes ķēdē. Indikatoru ieslēdz ar aizdedzes slēdzi. Motoram

nedarbojoties, signālspuldze deg, kas ir normāli.


172 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

181. att. Signālspuldzes komutācijas ķēde:

1 – aizdedzes atslēga; 2 – signālspuldze uz vadības paneļa; 3 – mērpārveidotāja normāli

saslēgtie kontakti

Membrānas mērpārveidotāju ieskrūvē motora blokā, uz to iedarbojas spiediens galvenajā

eļļas maģistrālē. Ieslēdzot motoru un kloķvārpstai griežoties, pieaug eļļas spiediens maģistrālē,

diafragma, pārvarot atsperes spēku, izliecas un atvieno kontaktus, bet signālspuldze nodziest, kas

liecina par sistēmas normālu darbību.

182. att. Eļļas spiediena kontaktu tipa membrānas mērpārveidotājs:

1 – spiediens; 2 – diafragma; 3 – metāla plāksnīte; 4 – mērpārveidotāja normāli saslēgtie

kontakti;

5 – motora bloks; 6 – eļļas maģistrāle

Eļļas spiediena mērīšanas analogā sistēma var sastāvēt no membrānas tipa bimetāla

mērpārveidotāja un bimetāla indikatora. Eļļas spiediena rezultātā membrāna izliecas un bimetāla

vibratora kontakti tiek spēcīgāk saspiesti kopā.


173 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

183. att. Eļļas spiediena rādītājs ar bimetāla mērpārveidotāju un indikatoru:

1 – spiediens; 2 – diafragma; 3 – kontakti; 4 – sildspirāle; 5 – bimetāliskais indikators;

6 – uz aizdedzes slēdzi caur sprieguma stabilizatoru

Bimetāla mērpārveidotāja darbības pamatā ir tas pats princips, kas sprieguma stabilizatora

darbības pamatā. Sildspirāle karst un izliec mērpārveidotāja bimetāla plāksnīti, kā rezultātā tās

kontakti atslēdzas. Kontakti pārtrauc strāvu, kas plūst indikatora un sildspirāles ķēdē, bimetāla

plāksnīte atdziest, un kontakti atkal saslēdzas. Laiks, kad kontakti atrodas saslēgtā un atvērtā

stāvoklī, ir atkarīgs no membrānas izliekuma, tas ir, no eļļas spiediena. Indikators uzrāda strāvas

vidējo vērtību, tāpēc to var graduēt spiediena vienībās.

Šķidruma l īmeņa mērpārveidotājs – pludiņveida slēdzis

Pludiņveida slēdzis ir vislētākais no mērpārveidotājiem, kuri domāti šķidruma līmeņa

mērīšanai. Mērpārveidotājs sastāv no pludiņa, uz kura ir nostiprināts pastāvīgs magnēts. Tvertnes

augšējā daļā ir novietots herkons.

Kad šķidruma tvertne ir pilna un pludiņš atrodas augšējā stāvoklī, tad pastāvīgais magnēts

novietojas herkona tuvumā un ar savu magnētisko lauku saslēdz herkona kontaktus. Saslēgtais

herkona kontakts šuntē 1200 Ω pretestību, līdz ar to mērpārveidotāja ķēdes kopējā pretestība ir tikai

180 Ω, bet strāvas stiprums ķēdē ir maksimālais.


174 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

184. att. Līmeņa pludiņveida mērpārveidotājs:

1 – pastāvīgs magnēts; 2 – herkona kontakti; 3 – pludiņš

Šķidruma līmenim tvertnē pakāpeniski samazinoties, pastāvīgais magnēts attālinās no

herkona un pienāk tāds moments, kad pastāvīgā magnēta magnētiskais lauks herkona apgabalā ir

nepietiekams, tad herkona kontakti atslēdzas. Herkona kontaktu atslēgšanās gadījumā

mērpārveidotāja pretestība acumirklīgi pieaug no 180 Ω līdz 1380 Ω. Vadības blokam tas ir signāls

signālspuldzes ieslēgšanai vadības panelī.

Temperatūras mērpārveidotāji un indikatori

Pirmā tipa ierīcē bimetāla plāksnītes izmanto kā mērpārveidotāja, tā arī indikatora

konstrukcijā. Mērpārveidotājs pēc sava izveidojuma atgādina sprieguma stabilizatoru, kurš tika

apskatīts iepriekš.

Līdz ierīces ieslēgšanai aparāta rādītāja šautra atrodas ārpus graduētās skalas zonas, kas arī ir

impulsu sistēmas atšķirības pazīme. Pēc aparāta ieslēgšanas strāva sāk plūst pa mērpārveidotāja un

indikatora ķēdi, sildot bimetāla elementus 2 un 4. Mērpārveidotāja bimetāla plāksnīte 4 izliecas, tā

kontakti 5 atslēdzas, un strāva kopējā ķēdē izzūd. Pēc noteikta laika plāksnīte 4 atdziest un kontakti 5

saslēdzas no jauna.


175 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

185. att. Temperatūras rādītājs ar

bimetāla tipa mērpārveidotāju un

indikatoru:

1 – rādītāja šautra;

2 un 3 – indikatora un

mērpārveidotāja sildspirāle;

4 – mērpārveidotāja bimetāla

plāksnīte;

5 – kontakti

Mērpārveidotāja kontaktu atrašanās ilgums atvērtā vai aizvērtā stāvoklī ir atkarīgs no

temperatūras. Samērā augstās temperatūrās spiediens uz kontaktiem vājinās un tie ilgāk atrodas

atvērtā stāvoklī, pie kam strāva indikatorā samazinās. Vislielākā strāva caur indikatoru plūst, ja

temperatūra mērpārveidotājā ir zema. Aparāts nav jutīgs pret strāvas pulsācijām, kas rodas,

kontaktiem atslēdzoties vai saslēdzoties siltuminerces dēļ.

Termistora (pusvadītāju) temperatūras mērpārveidotāja darbība pamatojas uz augstu

pusvadītāju jutību pret temperatūras izmaiņām. Pusvadītājiem piemīt krasi izteikta negatīva

pretestības atkarība no temperatūras – tai paaugstinoties, pusvadītāja pretestība samazinās.

Termistora mērpārveidotājs ir izveidots kā misiņa kapsula ar vītņotu ārējo daļu, lai to varētu

ieskrūvēt cauruļvadā vai tvertnē. Kapsulas iekšējā daļā ir ievietots pusvadītāju materiāls punkta vai

piles veidā. Pusvadītājam ir savienojuma kontakts ar kapsulas iekšējo sienu, lai atbrīvotu to no

liekā siltuma, kas rodas, indikatora strāvai plūstot caur pusvadītāju. Termistora pretestība ir atkarīga

no tā šķidruma temperatūras, kas apskalo kapsulu: zemā temperatūrā pretestība ir liela, bet augstā –

maza.

Termistoru mērpārveidotājus komplektē ar elektromagnētiskiem vai bimetāla indikatoriem,

kas ir jāapgādā ar stabilizētiem barošanas avotiem.


176 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

186. att. Temperatūras termistora

mērpārveidotājs ar elektromagnētisko vai

bimetāla indikatoru:

1 – kapsula ar termistoru;

2 – elektromagnētiskā tipa

indikators;

3 – bimetāliskā tipa indikators;

4 – uz sprieguma stabilizatoru

Devēji pat ēri ņa mēr īšanai

Spēkratu diagnostikas iekārtās šķidrumu (piemēram, degvielas) un gāzes (piemēram, gaisa)

izlietojuma noteikšanai mērierīcēs visplašāk pielietoti devēji:

• strūklas;

• virpuļu;

• siltuma (temperatūras);

• ultraskaņas.

Strūklas tipa devēju darbības pamats, ka cauruļvadā plūstošais šķidrums vai gāze spiež uz

cauruļvadā novietoto šķērsli, piemēram, plakanu plāksnīti. Strūklas spiediens uz plāksnīti

proporcionāls caurplūstošajam šķidruma vai gāzes daudzumam. Šāda patēriņa mērītāja mehatrona

darbības princips redzams 187. attēlā.

187. att. Mehatrona darbības shēma:

1 – cauruļvads; 2 – nekustošais elektrods; 3 - kustīgais mēlītes elektrods

Mērāmā šķidruma vai gāzes strūklas plūsma plūstot caur mēriekārtas devēja cauruļvadu spiež

uz tanī iemontētu mēlīti. Mēlītes noliekšanās leņķis α proporcionāls šķidruma vai gāzes caurplūdei.

Devēja mēlīte kalpo kā kustīgais elektrods. Atkarībā no kustīgā elektroda stāvokļa pret ierīces


177 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

nekustīgo elektrodu (membrānu) izmainās strāvas stiprums vai spriegums mehatrona elektriskā ķēdē.

Šādu devēju konstrukcija vienkārša un tie ērti apkalpojami.

Praksē izplatīti ir gaisa plūsmas mērītāji, kur gaisa plūsma izmaina sprostvārsta stāvokli un

tarēts potenciometrs uzrāda plūstošā gaisa daudzumu.

188. att. Gaisa plūsmas mērītājs:

1 – kompensācijas vārsts; 2 – potenciometrs; 3 – pievadītā gaisa termometrs; 4 - gaisa

plūsmas sprostvārsts

Gaisa daudzuma / masas mēr ītājs

Degvielas patēriņa un izplūdes gāzu toksiskuma samazināšanai, kā arī katalizatora efektīvas

darbības nodrošināšanai nepieciešams izveidot degmaisījumu, kura gaisa un degvielas attiecība ir

14,7:1 un gaisa pāruma koeficients λ = 1. Šādu degmaisījumu veido, izmantojot lambda zondi jeb

skābekļa mērpārveidotāju, kuru ievieto motora izplūdes sistēmā tā, lai motora izplūdes gāzes to

aptvertu. Teorētiski, sadegot degmaisījumam, kura gaisa un degvielas attiecība ir 14,7:1, rodas

oglekļa dioksīds, ūdens tvaiki un slāpeklis. Tomēr reāli (pat ja λ = 1) dažādu iemeslu dēļ tā nenotiek

un degviela sadeg nepilnīgi. Tāpēc praktiski lambda zonde nevis tieši mēra gaisa un degvielas

attiecību degmaisījumā, bet gan nesadegušā skābekļa daudzumu izplūdes gāzu sastāvā. Tā darbojas

kā neliels galvaniskais elements un ģenerē elektriskos signālus elektroniskajam vadības blokam.

Lambda zondes darbība ir atkarīga no tās temperatūras; visefektīvāk tā darbojas 600 ºC temperatūrā.


178 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

189. att. Lambda zondes izejas sprieguma raksturlīkne 600 °C temperatūrā

Kā redzams no lambda zondes izejas sprieguma raksturlīknes, tad, gaisa pāruma koeficientam

izmainoties no 0,8 līdz 1,2, izejas spriegums strauji samazinās no 900 līdz 50 mV. Izejas sprieguma

signāla vērtība 400 mV ir tā salīdzināšanas sprieguma signāla vērtība, kas ieprogrammēta

elektroniskā vadības bloka atmiņā un attiecībā pret kuru elektroniskais vadības bloks dod vadības

signālu servomehānismiem nepieciešamā degmaisījuma veidošanai.

Elektroniskais vadības bloks, saņemot no lambda zondes elektriskos signālus, koriģē

degvielas padevi tādā veidā, lai gaisa pāruma koeficients nepārsniegtu vieninieka diapazona robežas,

ko sauc par katalizatora logu.


179 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

190. att. Lambda zondes sprieguma un izplūdes gāzu raksturlīknes:

1 - ogļūdeņraži HC; 2 - oglekļa oksīds (tvana gāze) CO; 3 - lambda zondes izejas spriegums;

4 - katalizatora logs; 5 - slāpekļa oksīds; 6 - izplūdes gāzu toksiskuma līmenis katalizatora izejā

Pēc izplūdes gāzu raksturlīknēm var ievērot, ka oglekļa oksīda līmenis strauji palielinās, ja λ

< 1; ja λ > 1 savukārt strauji palielinās slāpekļa oksīda koncentrācija. No tā var secināt, ka gaisa

pāruma koeficienta uzturēšana λ = 1 ir optimāls vadības veids izplūdes gāzu toksiskuma

samazināšanai. Lambda zonde ir mērierīce, kas pēc izskata nedaudz atgādina aizdedzes sveci jeb

kvēlsveci.

191. att. Lambda zondes novietojums izplūdes gāzu caurulē

Lambda zondes izveidojuma pamatā ir ar skābekli piesātināts porains keramikas materiāls

cirkonija dioksīds ZrO2, kura ārējā virsma ir pakļauta izplūdes gāzu iedarbībai, bet iekšējā virsma


180 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

saskaras ar atmosfēras gaisu. Cirkonija dioksīds ir novietots starp diviem porainiem platīna slāņiem,

kas tiek izmantoti arī kā elektrodi lambda zondes izejas signāla pievadīšanai uz elektronisko vadības

bloku. Lai materiālus aizsargātu no nevēlamas korozijas un elektroerozijas iedarbības, tos pārklāj ar

viegla, poraina materiāla aizsargklājumu, kas laiž cauri izplūdes gāzes.

192. att. Cirkonija oksīda lambda zonde ar sildītāju:

1 — korpuss; 2 — izplūdes caurules sieniņa; 3 — cietais elektrolīts-cirkonija dioksīds ZrO2;

4 — aizsargapvalks ar atverēm izplūdes gāzu pievadīšanai; 5 — izplūdes gāzes; 6 —atmosfēras

gaisa telpa; 7 — izplūdes gāzu telpa; 8 —„+” platīna elektrods; 9 — „ - ” platīna elektrods;

10 — sildelementa atsperkontakts; 11 — PTC tipa sildelements; 12 — lambda zondes izejas

sprieguma izvadspailes; 13 — sildelementa pievadspailes;

Lambda zondē cirkonija dioksīds ir aktīvā viela starp divām dažādām vidēm un veic to pašu

uzdevumu, ko galvaniskā elementā elektrolīts, tikai ar vienu atšķirību: šis elektrolīts nav šķidrums,

bet gan cieta viela. Cirkonija dioksīda iekšējā virsma saskaras ar āra gaisu, kura saturā ir 21%

skābekļa, kas līdz tai nokļūst caur poraino aizsargslāni. Skābeklis piesaista cirkonija dioksīda brīvos

elektronus un pārvēršas negatīvos jonos. Cirkonija dioksīda ārējā virsma saskaras ar dažāda sastāva

izplūdes gāzēm.

Ja skābekļa koncentrācija zondes abās pusēs ir vienāda, tad izejas signāls ir vienāds ar nulli.

Degvielas sadegšanas procesā, mainoties izplūdes gāzu sastāvam, krasi izmainās arī skābekļa saturs.

Līdzko skābekļa koncentrācija zondes abās pusēs atšķiras, tā elektroķīmisku reakciju rezultātā

radusies skābekļa jonu plūsma rada strāvu starp elektrodiem, līdz ar to rodas izejas signāls. Lambda


181 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

zondes izejas spriegums krasi izmainās, rodoties nelielām skābekļa koncentrācijas izmaiņām; motora

darbības laikā spriegums uz lambda zondes elektrodiem visu laiku svārstās starp maksimālo —

apmēram 900 mV un minimālo — apmēram 50 mV vērtību. Mazākais izejas spriegums atbilst

liesam, lielākais — treknam degmaisījumam.

193. att. Lambda zondes izejas spriegums

Tādā veidā no lambda zondes iegūtie signāli praktiski ir trapecveida, līdzīgi taisnstūrveida

signāliem. Lai elektroniskais vadības bloks spētu tos izmantot un salīdzināt ar ieprogrammēto

signālu, analogi digitālais pārveidotājs šos signālus pārvērš taisnstūrveida impulsos un pastiprina.

Elektroniskais vadības bloks, saņemot no lambda zondes pārveidotos un pastiprinātos impulsus,

koriģē degvielas iesmidzināšanas sprauslu darbību tādā veidā, lai lambda koeficienta vērtība

pastāvīgi būtu tuva vienam.

194. att. Parasta lambda zonde:

1 — “+” plat īna elektrods; 2 — atveres izplūdes gāzu pievadīšanai; 3 — cirkonija dioksīds ZrO2;

4 — aizsargapvalks; 5 — korpuss; 6 — kontaktstienis; 7 — apvalks; 8 — kontaktatspere;

9 — atvere gaisa pievadīšanai; 10 — izvadspaile; 11 — izolators;12 — izplūdes caurules sieniņa


182 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lambda zondes apvalks un korpuss ir izgatavoti no karstumizturīgu un korozijnoturīgu

metālu sakausējumiem. Zondes efektīvai darbībai nepieciešama samērā augsta temperatūra (500—

800 °C), jo tā ietekmē cirkonija dioksīda ZrO2 īpašības un izejas signāla lielumu. Lambda zondes

maksimālā temperatūra nedrīkst pārsniegt 850 ºC, tāpēc šāda parasta veida lambda zondes praktiski

novieto pietiekami tuvu pie izplūdes kolektora, lai apmēram 30 sekunžu laikā pēc motora

iedarbināšanas tās temperatūra sasniegtu nepieciešamo 600 ºC darba temperatūru.

Lai atrisinātu lambda zondes nepiesaistītas novietošanas problēmu, lambda zondi pilnveidoja,

iebūvējot tajā speciālu sildītāju. Tagad auksta motora iedarbināšanas gadījumā zondes sildītājs

papildus apsilda lambda zondi. Motoram iesilstot un darbojoties ar lielu slodzi, sildītājs tiek izslēgts,

jo, temperatūrai paaugstinoties, papildu sildīšana var izraisīt tās pārkaršanu.

Ja ievēro vienīgo nosacījumu, ka tiek izmantota tikai neetilēta degviela, tad lambda zondes

kalpošanas laiks parasti ir ap 100 000 kilometru. Izmantojot etilētu degvielu, tās sastāvā esošais svins

nosēžas uz platīna elektroda porainā aizsargslāņa un paralizē lambda zondes darbību, līdz ar to nav

iespējama optimāla degmaisījuma sastāva regulēšana un arī motora darbība. Pat motora neliela

izdiluma vai atsevišķu mezglu darbības nenozīmīgu defektu gadījumā, izmantojot lambda zondi un

elektronisko vadības bloku, ir iespējams nodrošināt stabilu motora darbību, ekonomisku degvielas

patēriņu un pieļaujamu izplūdes gāzu toksiskumu. Bez tam lambada zondi un elektronisko vadības

bloku ir iespējams izmantot kā degvielas iesmidzināšanas sistēmās, tā arī motoros, kuri ir apgādāti ar

elektroniskās vadības karburatoriem (piemēram, SU vai BOSCH – Pierburg Ecotronic motoros).

195. att. Lambda zondes izvadu veidi un to nozīme


183 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

196. att. Dažādas lambada zondes

Detonācijas devējs

Detonācijas noteikšanai parasti izmanto detonācijas mērpārveidotājus. Šim nolūkam motora bloka

sānā uzstāda vienu vai vairākus detonācijas mērpārveidotājus.

197. att. Detonācijas mērpārveidotājs:

1 – pjezokeramiskā kvarca plāksne; 2 – seismiskais disks; 3 – kontaktplāksne; 4 – motora bloks; 5

– korpuss; 6 – nostiprināšanas skrūve; 7 – mērpārveidotāja izvadi

Detonācijas mērpārveidotāja darbības pamatā ir seismiskā diska trieciena iedarbības

rezultāts uz pjezoelektrisko kvarca mērelementu, kas analoģiski notiekošam, ģenerē izejā mainīga

elektriskā spriegums impulsus. Izdalot no kopainas detonācijas signālus, tiek koriģēts aizdedzes

moments, līdz detonācija izzūd.

Ja kādā no cilindriem aizdedzes brīdī detonācijas signāls pārsniegs sliekšņa līmeni, tad

mikroprocesors, koriģējot aizdedzes momentu šajā konkrētajā cilindrā, padarīs to vēlāku par noteiktu

leņķi (piemēram, par 1.0o), līdz detonācija izzudīs. Process atkārtojas katram cilindram katrā ciklā. Ja

detonācija izbeidzas, tad pēc tam katrā ciklā mikroprocesors pakāpeniski, piemēram, par 0.75o sāk

palielināt arvien agrāku aizdedzes momentu, līdz tiek sasniegts optimālais aizdedzes moments, kāds

ir paredzēts darba diagrammā. L īdz ar to katrs cilindrs tiek noregulēts individuāli darbam

vislielākās efektivitātes režīmā, ko var panākt, motoram darbojoties tuvu detonācijas robežai, bet to

nesasniedzot.


184 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.18. SPĒKRATA ELEKTRISKĀ TĪKLA IZVEIDOJUMS

Stundas tēma: Spēkrata elektriskā tīkla izveidojums Stunda: 35 – 36 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt dažādu spēkratu elektrisko shēmu uzbūvi;

2. Izprast spēkratu elektriskajās shēmās pielietoto apzīmējumu nozīmi;

3. Iemācīties atrast bojājumus elektriskajā ķēdē izmantojot elektriskās shēmas.

Stundas metode:




1. Spēkratu elektrisko shēmu vadi uz savienojumi veidi, uzbūve;

2. Vadu nominālā strāva un sprieguma kritums vados;

3. Elektriskajās shēmās izmantotie apzīmējumi un to nozīme.




J. Ozoliņš „AUTOMOBIĻU UN TRAKTORU ELEKTROIEKĀRTAS”




185 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.18. SPĒKRATA ELEKTRISK Ā TĪKLA IZVEIDOJUMS

Vadi

sSpēkratu elektriskais tīkls sastāv no dažādiem vadiem ar vadu nostiprināšanas un radio

traucējumu samazināšanas ierīcēm, kā arī komutācijas un aizsardzības aparātiem, piemēram,

dažādiem slēdžiem, relejiem un drošinātājiem. Mūsdienu spēkratu elektriskajos tīklos plaši izmanto

arī iespiestās shēmas.

Elektriskos tīklus iedala sadales un maģistrālajos tīklos. Maģistrālie tīkli vada strāvu no

elektroapgādes sistēmas līdz sadales vietai, bet sadales tīkli — no sadales vietas līdz patērētājiem.

Elektriskie tīkli var būt izveidoti kā vienvada shēmā, tā arī, izmantojot plastmasas detaļas un

nodrošinot ar elektroenerģiju svarīgus patērētājus, divvadu shēmā.

Vienvada elektriskajos tīklos strāvas atpakaļ vadīšanai izmanto automobiļa metāla daļas jeb

masu. Ja šo daļu šķērsgriezums ir neliels, tad to pretestība sastāda pat līdz 50% no startera ķēdes

kopējās pretestības, kas ir sevišķi svarīgi, darbinot starteri. Ierīkojot elektriskos tīklus, rūpīgi

jāizvērtē strāvas ceļš. Piemēram, paralēli elastīgajam motora nostiprinājumam pievieno pietiekama

šķērsgriezuma lokanu vadu startera un citu patērētāju strāvu vadīšanai no iekšdedzes motora uz

pārējo automobiļa masu.

Spēkratu elektriskā tīkla vadi nepārtraukti tiek pakļauti nelabvēlīgiem apstākļiem un dažādām

ietekmēm (piemēram, motora nodalījumā augstas temperatūras un naftas produktu, citās vietās —

zemas temperatūras un atmosfēras nokrišņu, kā arī ceļa netīrumu ietekmei). Spēkratam

pārvietojoties, vadi tiek pakļauti locīšanai un vibrācijām.

Minētos apstākļos ar laiku vadu pievienojumu spailes oksidējas, bet vadu galu pievienojumi

spailēm kļūst vaļīgi, savukārt vadi, it sevišķi uzgaļu lodējumu vietās, pārlūst, kas izraisa ķēžu

pārrāvumus, bet, bojājoties vadu izolācijai, var izveidoties to metālisks savienojums ar masu, kas

rada īsslēgumu. Vadus ar dzīslu no vienas stieples jeb viendzīslas vadus spēkratu elektriskajos tīklos

izmanto samērā reti (pārmērīgs stingrums, samērā nedroša darbība vibrācijas apstākļos).

Ievērojot specifiskos darbības apstākļus, spēkratos izmanto daudzdzīslu vara vadus, kuri

tiek savīti vai sapīti no daudzām tievām vara stieplēm un ir/nav ieslēgti kopējā plastmasas izolācijā.

Ar vītiem vadiem nodrošina lokanību, bet ar pītiem vadiem ne tikai lokanību, bet arī izturību; ar tiem

savieno akumulatora bateriju un iekšdedzes motoru ar masu.

Kā galveno akumulatora masas vadu parasti lieto liela izmēra lokanu savītu vadu bez

izolācijas, ko savieno ar spēkrata virsbūvi. Ar akumulatora negatīvo spaili var būt savienoti arī citi

mazāka izmēra ar izolāciju pārklāti atsevišķu ierīču, piemēram, aizdedzes elektroniskā vadības bloka,


186 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

salona un bagāžas nodalījuma apgaismojuma ķēžu un citu ierīču masas vadi, kas visbiežāk ir brūnā

krāsā. Ar vislielākā šķērsgriezuma vadiem akumulatoru savieno ar starteri un masu. Vadi var normāli

darboties — 40 līdz + 50 ºC temperatūrā.

Vadus aptver dažādu krāsu polivinilhlorīda izolācija, kas ir izturīga ne tikai pret naftas

produktu, bet arī mehānisko un termisko iedarbību. Lieto zemsprieguma un augstsprieguma vadus.

Augstsprieguma vadiem tiek izveidota pastiprināta izolācija. Atsevišķu vadu izolāciju aptver vēl

ekr āns (metāla pinums), kas pēc vada pievienošanas patērētājam tiek savienots ar masu. Vadu ekrāni

paredzēti radio un televīzijas traucējumu samazināšanai.Vadus grupē vadu kūlī un notin ar izolējošu

lenti; mehāniskai iedarbībai pakļautajās vietās tos ievieto kokvilnas vai kaprona diegu appinumā vai

arī apaļās polivinilhlorīda caurulēs vai plakanās plastmasas renēs. Spēkrata metāla kārbveida daļu

atverēs ievietotos vadu kūļus nostiprina un izolē no asajām metāla šķautnēm ar speciāliem gumijas

gredzeniem — ieliktņiem.Lai atvieglotu elektroiekārtu tīklu montāžu, vadus apvieno vairākos dažāda

garuma vadu kūļos ar atzarojumiem uz noteiktiem elektriskajiem aparātiem. Kūlī sagrupētiem

vadiem piemīt palielināta mehāniskā izturība, kas ir sevišķi svarīgi spēkratos, kur praktiski visas

sistēmas darbojas vibrācijas un pārslodzes apstākļos. Vadu kūļus pie spēkrata rāmja vai virsbūves

nostiprina ar skavām un tos savstarpēji savieno spaiļu kārbās, lietojot dažādus izolācijas materiālā

ievietotus savienotājus.Vadu kūlī var apvienot pat līdz divsimt patērētāju vadus. Vadus

elektroenerģijas avotiem, slēdžiem, relejiem un citiem patērētājiem pievieno saskaņā ar spaiļu

apzīmējumu burtiem un cipariem, pie kam vadi ir dažādās krāsās, lai tos montāžas laikā varētu viegli

atšķirt. Lieto vienkrāsainus vadus un vadus ar vairāku kr āsu kombināciju . Šīs krāsas shēmās tiek

norādītas, apzīmējot tās ar noteiktiem burtiem.

Kopējās elektriskā tīkla izmaksas veido apmēram 25—30% no automobiļa izmaksām, bet

vadu garums var sasniegt pat pusotru kilometru, kurā starp ieslēgtiem patērētājiem izveidojas līdz

pusotram tūkstotim savienojumu. Vadu dažādai sastiprināšanai vai pievienošanai to galos ir

nostiprināti uzgaļi, piemēram, akumulatora baterijas vadus pievieno ar skavām, bet startera,

ģeneratora un citu patērētāju vadus — ar skrūvēm un spraudņiem.

198. att. Automobiļu vadu savienojumu veidi:

A un D — skrūvju savienojumi; B, C un E — spraudņu savienojumi; F — pašbloķējošs divvadu

spīļsavienojums


187 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Veidojot skrūvju savienojumus, vada galam pielodē uzgali alvotas pilnas vai nepilnas cilpas

veidā. Virs cilpas novieto alvotu gludu paplāksni un atsperīgu tērauda paplāksni. Labu kontaktu

nodrošina zvaigžņveida atsperīgās tērauda paplāksnes. Ilgstoši pieļaujamais strāvas stiprums

skrūvēm ir atkarīgs no to izmēriem, virsmas stāvokļa, pievilkšanas momenta, piemēram, M4 tas ir 20

A, M6 — 50 A, bet M8 — 100 A.

Veidojot spraudkontaktu savienojumus, montāžas laikā samazinās ne tikai darbietilpība,

bet arī kļūdīšanās iespēja. Lieto atsevišķus vai vairākus kopā apvienotus spraudkontaktu

savienojumus. Spraudkontaktu savienojums sastāv no ligzdas un spraudņa, kurus savā starpā var

saspraust tikai vienā noteiktā stāvoklī. Piemēram, atsevišķos spraudņos (att. C) ir urbumi, bet ligzdās

(att. B) — izciļņi, kas ieiet šajos urbumos un notur savienojumu saslēgtā stāvoklī.

Citos savienojumos ligzdas un spraudņi savā starpā fiksējas ar atlocītu plāksnīti (att. E); lai

spraudni izņemtu no ligzdas, fiksējošā plāksnīte ar nelielu skrūvgriezi ir nedaudz jāpieliec.

Spraudkontaktu savienošanai un atvienošanai nepieciešams fizisks spēks, kas atkarībā no

savienojuma lieluma, kontaktu skaita un fiksācijas veida var būt no dažiem līdz 100 ņūtoniem.

Spraudkontaktu savienojumus lieto vadiem ar šķērsgriezumu 0,75—10,0 mm2 un nominālo

strāvu 10—100 A. Sprieguma kritums spraudkontaktu savstarpējā savienojumā nedrīkst pārsniegt 25

mV, bet vada un spraudkontaktu savienojumā — 20 mV.

Vadu pievienošanu atsevišķiem patērētājiem vai patērētāju grupai atvieglo ne tikai

spraudkontakti, bet arī iespiesto shēmu paneļi. Mūsdienās automobiļa vadības paneļa, aizmugurējo

bloklukturu un citu patērētāju grupu elektrisko tīklu izveido iespiestu shēmu veidā. Izgatavošanai

izmanto stikla tekstolīta vai getinaksa plāksnes sagataves, kas no vienas vai abām pusēm ir pārklātas

ar plānu vara folijas slāni.

Pēc tam kad ar foliju pārklātais slānis ir attaukots ar spirtu vai kādu citu šķīdinātāju, uz

plāksnes sagataves pārnes elektriskā tīkla zīmējumu, izmantojot grafisko, ķīmisko vai

fotopaņēmienu. Pēc zīmējuma uznešanas un strāvu vadošo celiņu pārklāšanas ar krāsas vai lakas

aizsargsastāvu nevajadzīgo vara folijas daļu noņem ķīmiskā veidā, izmantojot kodināšanas

paņēmienu sālsskābes vai sērskābes šķīdumā. Tādā veidā uz izolējošās plāksnes ar vara folijas

palīdzību no vienas vai divām pusēm iegūst tīkla strāvu vadošos celiņus. Tos salodējot noteiktos

punktos plāksnes vienas malas daļā, izveido spraudkontaktu paneli , kas paredzēts elektroiekārtas

elementu pieslēgšanai. Darbojoties ar iespiestām shēmām, jāievēro sevišķa piesardzība, lai

nesabojātu plānos strāvu vadošos vara celiņus.


188 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Iespiestās shēmas vistipiskākais bojājums ir kontaktu zudums. Tāpēc, ja shēmā pēkšņi rodas

darbības pārtraukumi, vispirms ir jāpārbauda iespiestās shēmas savienojumu vietas. Dažkārt vadības

panelī uzstāda bezcokola indikatoru spuldzes. Šo spuldžu atteices gadījumā arī vispirms ir

jāpārbauda to kontaktu drošums.

Ja kontakts ir, bet ir bojāts strāvu vadošais celiņš, to var atjaunot, bojājuma vietā ielodējot

tievu vara vadu vai plānu folijas joslu. Lodēšanas laikā nedrīkst pieļaut strāvu vadošo celiņu

pārkaršanu un blakus esošo strāvu vadošo celiņu pārklāšanos ar lodalvu.

Vadu izmēri

Elektriskā tīkla izveidošanai ir nepieciešams izvēlēties vadus ar atbilstošu šķērsgriezumu,

jo pretējā gadījumā var notikt to pārkaršana. Vada pretestībai ir jābūt pietiekami mazai, lai tajā

esošais sprieguma kritums nebūtu par cēloni elektroiekārtas atteicei vai neprecīzai darbībai.

Minēto apsvērumu dēļ, kā arī ievērojot ekonomiskumu, izgatavotājrūpnīca izvēlas vadus ar

nominālo šķērsgriezumu, kuri ir aprēķināti katra elektroiekārtas komponenta darbībai ar nominālo

strāvu. Atkarībā no izgatavotājas valsts automobiļu rūpniecībā vadu izmēru apzīmēšanai izmanto

dažādas apzīmējumu sistēmas, taču vadu minimālo šķērsgriezumu lieto visi automobiļu ražotāji.

Tāpēc, uzstādot automobilī papildu aprīkojuma iekārtas, šo principu attiecībā uz maksimālo slodzi

nepieciešams ievērot tādā veidā, ka sprieguma kritums ķēdē un vadu temperatūra nedrīkst pārsniegt

pieļaujamās vērtības.

Katrs spēkrata elektriskā tīkla vads visā savas darbības laikā ir aprēķināts optimāliem darba

nosacījumiem.

Aprēķināto jeb nominālo darba režīmu raksturo

nominālais spriegums — jo lielāks nominālais spriegums, jo biezākai jābūt vada

izolācijai, lai nenotiktu izolācijas caursite;

nominālā strāva — jo lielāka nominālā strāva, jo lielākam jābūt vada šķērsgriezumam,

lai nenotiktu tā pārkaršana;

nominālā jauda — vada izmēri un izmaksas palielinās, palielinoties nominālajai

jaudai, jo PN = UN × IN .

Nepieciešams ievērot arī katra vada darba apstākļus. Mazāka diametra atsevišķs vads var

vadīt lielāku strāvu nekā lielāka diametra vads, kurš atrodas vadu kūlī. Savukārt vadam, kas darbojas

ar īslaicīgu pārslodzi, var būt mazāks šķērsgriezums nekā vadam, kurš darbojas ar ilgstošu pārslodzi,

bet arī šeit ir jāievēro pieļaujamo spriegumu noviržu faktors.


189 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Dažās valstīs (piemēram, Lielbritānijā) vadu apzīmējumos ietver vadā ietilpstošo stiepļu

skaitu un to diametru. Piemēram, vada apzīmējums 14/ 0,010″ norāda, ka tas ir daudzdzīslu vads, kas

sastāv no 14 stieplēm un katras stieples diametrs ir 0,01 colla. Metriskajā sistēmā apzīmējumi

principā neatšķiras: 16/0,2 mm apzīmē daudzdzīslu vadu, kas sastāv no 16 stieplēm; katras stieples

diametrs ir 0,2 mm.

Vadu nominālā strāva un sprieguma kritums vados

Vadu šķērsgriezumu un izolācijas veidu izvēlas, ņemot vērā to mehānisko izturību un

pieļaujamo silšanu, ko nosaka strāvas blīvums vai sprieguma kritums. Strāvas blīvums ir atkarīgs no

vada materiāla, šķērsgriezuma un tajā plūstošās strāvas stipruma. Tabulā dotie dati ir noteikti vara

vadiem līdz 44/0,3 mm (strāvas blīvums δ = 8,525 A/mm2) un lielāka šķērsgriezuma vara vadiem

(strāvas blīvums δ = 6,975 A/mm2).

Vada izmēri, sk./mm Nominālā strāva,

A

Sprieguma kritums,

V/m

9/0,3 5,5 0,0271

14/0,3 8,75 0,01742

28/0,3 17,5 0,00871

44/0,3 25,5 0,00554

65/0,3 35,0 0,00375

84/0,3 42,0 0,00290

97/0,3 50,0 0,00251

120/0,3 60,0 0,00203

199. att. Vadu izmēri, nominālās strāvas un sprieguma kritumi tajos


190 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Tabulā norādītās strāvas vērtības var tikt samazinātas par 60%, ja vadu novieto kūlī, kā arī

nemainīgas noslodzes gadījumā vara vadiem no 28/0,3 mm un vairāk.

Biežāk lietojamie vadi

Vada izmēri, sk./mm Nominālā strāva, A Izmantošana

14/0,3

8,75

Stāvēšanas, virzienrāžu un

stopsignālu gaismas,

automagnetola utt.

28/0,3

17,5

Galvenie lukturi, skaņas

signāls, aizmugures loga

sildītājs utt.

65/0,3

84/0,3

97/0,3

120/0,3

35,0

42,0

50,0

60,0

Ģeneratori (atkarībā no

jaudas)

37/0,9 170,0 Startera vads

200. att. Vadi, to izmēri, nominālās strāvas un izmantošana


191 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.19. SPĒKRATA ELEKTRISKĀ S SHĒMAS, APZĪMĒJUMI

Stundas tēma: Spēkrata elektriskās shēmas, apzīmējumi Stunda: 37 – 38 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt dažādu spēkratu elektrisko shēmu izveidošanas principus;

2. Izprast spēkratu elektriskajās shēmās pielietoto elementu apzīmēšanu;

3. Prast pielietot elektriskās shēmas elektroinstalācijas vieglākai diagnostikai.

Stundas metode:




1. Spēkratu elektroiekārtu elektriskās shēmas;

2. Principiālās elektroiekārtu attēlu shēmas, apzīmējumi;

3. Nosacītie elektroiekārtu elementu apzīmējumi elektroshēmās.








192 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.19. SPĒKRATA ELEKTRISK ĀS SHĒMAS, APZĪMĒJUMI

Elektroiekārtas elektriskās shēmas

Izstrādājot elektroiekārtas elektriskās shēmas, ievēro šādus nosacījumus:

katram elektroiekārtas elementam lieto pieņemto speciālo nosacīto apzīmējumu;

visu elementu kontaktus attēlo tādā stāvoklī, kad uz tiem neiedarbojas ārējie

elektriskie vai mehāniskie spēki;

attēlo savienojumus un saites starp atsevišķiem elementiem.

Elektroiekārtas elektriskā shēma ir tās atsevišķo elementu un to savienojumu nosacīts grafisks

attēls. Atkarībā no tā, kam elektriskās shēmas ir paredzētas, izšķir struktūrshēmas, funkcionālās un

principiālās shēmas.

Struktūrshēmās elektroiekārtas galvenās ierīces attēlo pa atsevišķām sastāvdaļām —

blokiem, parādot to uzdevumu un mijiedarbību. Tās izmanto, lai iegūtu vispārīgu priekšstatu par

sistēmu vai iekārtu kopumā.

Funkcionālās shēmās ierīces attēlo pa atsevišķiem mezgliem, paskaidrojot procesus, kas noris

atsevišķās ķēdēs vai visā iekārtā.

Principiālajās shēmās ierīces attēlo pa elementiem.

Elektroiekārtas principālajās elektriskajās shēmās elementu grafiskos apzīmējumus izvieto

divējādi — ar apvienotu un izkliedētu paņēmienu. Lietojot apvienoto paņēmienu, iespējami ievēro

elektroiekārtas elementu faktisko novietojumu, norādot spaiļu apzīmējumus, vadu krāsas, vadu

grupējumu kūļos un citu līdzīgu informāciju. Šādas shēmas izmanto montāžai, un tās sauc par

montāžas shēmām.

Izmantojot izkliedēto paņēmienu, elektroiekārtas elementu patieso novietojumu neņem vērā.

Shēmas elementu attēlus novieto starp pozitīvajām līnijām un negatīvo līniju tā, lai savienotājl īnijas

pēc iespējas nekrustotos, funkcionāli saistīti elementi un mezgli atrastos blakus, radniecīgi saistīti

elementi būtu sagrupēti noteiktās zonās, paralēli slēgti elementi būtu sagrupēti paralēli. Shēmas

elementiem bez grafiskā attēlojuma ir vēl nosacītie burtu un ciparu apzīmējumi.

Starterus, kondicionētājus un citus lielu strāvu patērētājus, iedarbināšanas palīgierīci,

piesmēķētāju un citus īslaicīgi darbināmus patērētājus, kā arī avārijas signalizāciju, pārnesamo

apgaismojumu un citus augstas drošības patērētājus pievieno tieši akumulatora-ģeneratora līnijai.


193 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Pārējos patērētājus, to skaitā arī daļu no apgaismošanas un gaismas signalizācijas sistēmas

patērētājiem, pievieno akumulatora-ģeneratora līnijai, izmantojot slēdžus un relejus.

Motora iedarbināšanai nepieciešamos patērētājus pievieno caur aizdedzes slēdzi. Caur

aizdedzes slēdzi var ieslēgt arī radioaparatūru, stāvugunis, kā arī gaismas signalizācijas sistēmas

ierīces un citus patērētājus. Tā kā caur aizdedzes slēdža kontaktiem caurplūstošās strāvas stiprums ir

ierobežots, tad patērētāju ieslēgšanai parasti lieto relejus, un tāpēc caur slēdža kontaktiem plūst tikai

neliela releju vadības strāva, nevis visa patērētāju strāva.

Elektroiekārtas principiālās shēmas savā starpā var ievērojami atšķirties gan pēc izmēriem,

gan arī pēc komplektējuma. Dažās shēmās var norādīt tikai pieslēgšanas vietas, bet citās — arī

elementu nosacītās atrašanās vietas.


194 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

201. att. Automobiļa Volvo 340 elektroiekārtas principiālā shēma


195 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

202. att. Nosacītie apzīmējumi automobiļa Volkswagen elektroiekārtas principiālajās shēmās: 1 — akumulators; 2 — ģenerators ar taisngriezi un sprieguma regulatoru; 3 — starteris; 4 — aizdedzes spole; 5 — stikla tīrītāju divātrumu elektromotors; 6 — elektromotors; 7 — manuāli darbināms slēdzis; 8 — ar spiedienu darbināms slēdzis; 9 — divpolu daudzpozīciju slēdzis izslēgtā stāvoklī; 10 — mehāniski darbināms slēdzis; 11 — termiski darbināms slēdzis; 12 — drošinātājs; 13 — elektromagnētiskais vārsts; 14 — dzesētājšķidruma temperatūras mērpārveidotājs; 15 — benzīna līmeņa mērpārveidotājs; 16 — rādošais mēraparāts; 17 — pulkstenis; 18 — vienkvēldiega spuldze; 19 — relejs ar elektronisko vadību; 20 — vadu krustošanās bez savienojuma; 21 — skaņas signāls; 22 — pusvadītāju relejs; 23 — piesmēķētājs; 24 — aizmugures stikla sildītājs; 25 — spuldze salona apgaismošanai; 26 — sprauga starp elektrodiem aizdedzes svecēs; 27 — plakans saspraudnis; 28 — daudzpolu saspraudnis; 29 — izjaucams vadu savienojums; 30 — neizjaucams vadu savienojums

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13

14 15 16 17 18 19 20

21 22 23

24 25

26 27 28 29 30


196 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

203. att. Dažādas diagnostikas iekārtas lai diagnosticētu spēkratu elektrisko tīklu darbības stāvokli.

204. att. Piekabes (trailera) gaismu savienošanas ligzda.


197 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

205. att. Nosacītie apzīmējumi elektroiekārtu principiālajās shēmās pēc DIN apzīmējumu

sistēmas:

1 — savienojums ar korpusu; 2 — akumulators; 3 — slēdzis; 4 — divpozīciju pārslēdzis; 5 —

stopsignāla slēdzis; 6 — kvēlspuldze; 7 — galveno lukturu divkvēldiegu spuldze; 8 — skaņas

signāls; 9 — aizdedzes spole; 10 — tiristors; 11 — drošinātājs; 12 — p-n-p bipolārais

tranzistors; 13 — n-p-n bipolārais tranzistors; 14 — startera elektromotors ar virknes ierosmi;

15 — elektromagnētiskais relejs ar saslēdzošiem kontaktiem; 16 — rezistors; 17 —

maiņrezistors; 18 — spoles tinums; 19 — elektromagnētiskā releja tinums; 20 — siltuma relejs;

21 — pārslēdzis ar normāli saslēgtiem kontaktiem; 22 — trīspozīciju pārslēdzis; 23 —

elektromagnētiskās ierosmes trīsfāžu ģenerators; 24 — trīsfāžu ģenerators ar pastāvīgo magnētu

ierosmi; 25 — diode; 26 — induktīvais mērpārveidotājs; 27 — lambda zonde; 28 — spole ar

feromagnētisku serdi


198 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.20. BOJĀJUMU MEKLĒŠANA UN NOV ĒRŠANA

Stundas tēma: Bojājumu meklēšana un novēršana Stunda: 39 – 40 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt dažādu spēkratu elektrisko shēmu izmantošanu bojājumu meklēšanā;

2. Izprast bojājumu meklēšanas un novēršanas sistēmu un instrumentu

pielietošanu;

3. Prast secīgi veikt bojājumu meklēšanu elektriskajās shēmās un iekārtās, kā

arī novērst bojājumus.

Stundas metode:




1. Vispārējs elektrisko bojājumu un to novēršanas paņēmienu apskats;

2. Bojājumu meklēšanas secība automobiļa elektriskā tīkla vados;

3. Atsevišķu ķēžu elementu bojājumi, indikatori, savienotājvadi.








199 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.20. BOJĀJUMU MEKL ĒŠANA UN NOVĒRŠANA

Lai novērstu bojājumus vai traucējumus, kas elektroiekārtas ķēdēs traucē strāvai plūst tā, kā

tas ir konstruktīvi paredzēts vai tehnoloģiski nepieciešams, tie ir jāatklāj. Tā kā elektroierīču skaits ir

palielinājies, bojājumus atklāt un novērst kļūst arvien grūtāk, tāpēc bojājumu meklēšana, lietojot

“mēģinājumu un kļūdu metodi”, ir arvien neveiksmīgāka.

Elektroierīces bojājumu noskaidrošanu atvieglo zināšanas par tās darbības principu un

atrašanās vietu. Tāpēc, nedarbojoties kādai elektroierīcei, bojājumus tajā vispirms meklē ārējā

elektriskajā ķēdē, barojošos vados un to pievienojumos pie spailēm. Savukārt elektroierīcē

traucējumu vai bojājumu meklē vispirms kustīgo kontaktu saskares vietās, piemēram, starp

ģeneratora sukām un slīdgredzeniem, starp regulatoru un slēdžu kontaktiem u. c. Kustīgo kontaktu

saskares virsmas var būt netīras, nodilušas, apdegušas vai pat sametinājušās. Saskares virsmu

kontaktu pretestība ievērojami palielinās, ja tie nesaskaras ar visu virsmu, ja kontaktu virsmas tiek

vāji saspiestas atslābušu un salauztu atsperu dēļ. Releju enkura atsperu spriegojums, atstarpe starp

releja elektromagnēta serdi un enkuru, atstarpe starp kontaktiem ietekmē releja darbības parametrus.

Releju un elektroierīču tinumiem var būt slikts kontakts spaiļu pievienojumos, kā arī tinuma

pārrāvums, tinuma vijumu savstarpējais īsslēgums vai tā savienojums ar masu. Tinuma pārrāvumu

vai savienojumu ar masu pārbauda ar indikatoru. Tinuma vijumu savstarpējo īsslēgumu nosaka ar

ommetru, izmērot faktisko tinuma pretestību un to salīdzinot ar attiecīgā tinuma tehniskajiem datiem

rokasgrāmatās.

Apmainot bojātu vadu, elektroierīci vai slēdzi, vēlams katru atvienotu vada galu un attiecīgās

ierīces spaili vai kontaktu apzīmēt ar vienāda nosaukuma vai vienādi numurētu birku, kas pēc tam

vienkāršos vadu atpakaļpievienošanu dotajai ierīcei vai elektriskajam tīklam.

Tā kā elektriskā tīkla un elektroierīču bojājumu noskaidrošanai, vadu — kontaktu stāvokļa

pārbaudei un bojāto ierīču nomaiņai nepieciešama loģiska pieeja, tad nepieciešami ir arī speciāli

ķēžu elementi un mērinstrumenti elektrisko ķēžu pārbaudei.

Savienotājvadi

Šādus vadus pārsvarā izmanto nesaslēgtu ķēdes posmu vai lielas pretestības ķēdes posmu

atklāšanai, izmantojot līniju vai elementu apiešanas metodi. Tos var izmantot arī, lai izmēģinātu

atsevišķus elementus darbībā ārpus automobiļa.


200 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

205. att. Savienotājvadu veidi

Šos vadus var nopirkt veikalā vai arī izgatavot pats. Tiem var būt dažādas krāsas izolācija,

atšķirīgas spailes un dažādi uzgaļi, lai tos ērtāk būtu iespējams pieslēgt pie jebkuriem ķēdes

elementiem. Savienotājvadam, kuru domāts izmantot elementu pieslēgšanai pie akumulatora,

vajadzētu būt apgādātam ar drošinātāju un izolētām spailēm.

Nedrīkst izmantot savienotājvadus ar mazāku šķērsgriezumu, nekā tas paredzēts pārbaudāmai

ķēdei, kā arī izmantot drošinātāju ar tādu nominālo strāvu, kas pārsniedz aizvietojamā drošinātāja

nominālo strāvu, kas aizsargā pārbaudāmo ķēdi.

Indikators

Indikatoru izmanto sprieguma esamības pārbaudei jebkurā elektriskā tīkla ķēdē, kas pieslēgta

akumulatoram. Indikators ir vislētākā un vispieejamākā pārbaudes palīgierīce, ko var nopirkt jebkurā

autoveikalā vai arī katrs var izgatavot pats.

206. att. Indikators


201 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Indikatoru konstrukcijas var būt dažādas, tomēr indikators vienmēr sastāvēs no trim

pamatdaļām: spuldzes vai gaismas diodes, īlenveida tausta un pagarināta vada ar aligatora tipa spaili.

Ar šāda tipa indikatoru var pārbaudīt elektroiekārtas ķēdes, kuru spriegums ir 6,12 un 24 V.

207. att. Indikatora izmantošana savienojuma pārbaudē

Kaut arī ar indikatoru nevar precīzi izmērīt pārbaudāmā sprieguma lielumu, tomēr tā ir ērta

un vienkārša ķēdes bojājumu noteikšanas ierīce. Pirms ķēdes pārbaudes mēģinājuma indikatoru

pieslēdz pie akumulatora, lai pārbaudītu tā darbību un noteiktu gaismas indikācijas spīdējuma

spožumu.

Pīkstenis

Pīkstenim ir tāda pati nozīme kā indikatoram, tomēr ar to ir parocīgāk veikt distances kontroli

pārbaudījumu laikā, kad par pārbaudāmo ķēdes elementu stāvokli var spriest nevis pēc spuldzes

spīdēšanas, bet gan pēc skaņas signāla. Pārbaudes vajadzībām pīksteni var izgatavot pats, šim

nolūkam izmantojot savienojošos vadus ar aligatora tipa spailēm un skaņas avotu.

208. att. Pīkstenis elektriskās ķēdes stāvokļa pārbaudei


202 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Piemēram, lai pārbaudītu stopsignālu lukturīšu vadu stāvokli, pīksteni var pieslēgt pie

spuldzes patronas un, nospiežot bremzes pedāli, pārliecināties par sprieguma esamību vai neesamību

spuldzes patronā (ir vai nav bojāti vadi, kontakts spuldzes patronā, bojāta spuldze).

Bojājumu meklēšanas secība automobiļa elektriskā tīkla vados

Dažādu automobiļu elektrisko tīklu strāvas ķēžu pārbaudi un izsekošanu atvieglo konkrētā

automobiļa elektroiekārtas shēma, kurā vadi akumulatoram, slēdžiem un atsevišķiem elementiem

pievienoti saskaņā ar spaiļu apzīmējuma burtiem, cipariem un vada izolācijas krāsām. Bojājumu

atklāšanu kādā no strāvas ķēdēm atvieglos arī tajā ieslēgts drošinātājs.

Pirms pārbaudes uzsākšanas ir jāizplāno darbības plāns. Jāpārliecinās, vai nav bojāti

drošinātāji, pārrauti vadi, vai uz visiem ķēdes elementiem ir spriegums, vai visi savienojumi ir droši

un kontakti atrodas labā stāvoklī, kā arī vai nav bojāti atsevišķie elementi. Šie ir visbiežāk

sastopamākie bojājumi elektriskā tīkla vados.

Ja strāvas ķēde ir pārrauta vai nedarbojas attiecīgajā strāvas ķēdē ieslēgtais elements, tad

jānoskaidro, vai šī strāvas ķēde tiek aizsargāta ar kūstošo drošinātāju un vai tas nav bojāts. Šim

nolūkam šī drošinātāja strāvas ķēdē pārbauda citu ieslēgto elementu darbību. Ja elements nedarbojas

un tas ir spuldze, tad jāpārbauda, vai nav bojāts tās kvēldiegs.

Vajadzības gadījumā, pārliecinās par pārējo shēmas elementu darbspēju. Citiem vārdiem

sakot, pārliecinās par ķēdes pilnīgu vai daļēju atteici, kā tas atsaucas uz citu ķēžu darbību, kad tas

notiek, vai atteices notiek pastāvīgi vai periodiski? Ja šie elementi darbojas, tad var secināt, ka

drošinātājs nav bojāts, bet bojājums ir jāmeklē savienojošā vadā.


203 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

209. att. Sprieguma noteikšana strāvas ķēdes atsevišķos punktos:

1—7 — strāvas ķēdes pārbaudes punkti; 30 — spaile, kas savienota ar akumulatora “+”spaili; 15 —

spaile, kas savienota ar akumulatora “+”spaili pie ieslēgtas aizdedzes; 31 — spaile, kas savienota

ar akumulatora “–”spaili; S1 — aizdedzes slēdzis; FU2 — kūstošais drošinātājs; S3 — ieslēgšanas

slēdzis; EL1 — apgaismošanas spuldze

Vada pārrāvumu no tā ārpuses ir samērā grūti konstatēt, jo parasti vads pārlūst izolācijas

iekšpusē, pie lodētiem uzgaļiem, savienojumos — locījumu vietās. Vada pārrāvumu var noteikt ar

indikatoru. Šajā nolūkā indikatora vienu vadu ar aligatora tipa spaili pievieno masas spailei, bet ar

īlenveida tausta smaili pārbauda visas ķēdes pieslēgu punktus virzienā no elementa līdz

akumulatoram, vai arī otrādi. Vada pārrāvumu var arī noteikt, izmantojot papildu savienotājvadu,

kuru pēc kārtas ieslēdz pārbaudāmās strāvas ķēdes atsevišķos posmos. Bojājumu meklē tajā ķēdes

posmā, pēc kura savienošanas īsi ar papildu savienotājvadu ķēdes elements atsāk darboties.

Ar papildu savienotājvadu strāvas ķēdē drīkst īsi savienot atsevišķu slēdzi, releju un kontaktu

saspraudni vai vadu, bet nekādā gadījumā nedrīkst saslēgt īsi patērētāju, jo strāvas ķēdē mākslīgi

izveidojas īsslēgums.

Minētie pasākumi un rūpīga elektroiekārtas shēmas analīze ļauj sašaurināt bojājumu

meklēšanas loku. Nepieciešams pārbaudīt arī visu nesen izremontēto vai apmainīto elementu

stāvokli, jo visbiežāk tieši tie ir atteices cēloņi.


204 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Atsevišķu ķēžu elementu bojājumi

Ja bojātā strāvas ķēdē atrodas atsevišķs elements, tad vispirms pārbauda to un pēc tam —

atbilstošo drošinātāju. Bojājumu noteikšanai izmanto loģisku pieeju. Piemēram, ja nedeg tikai viena

spuldzīte, tad pārbauda drošinātāju, slēdzi, kā arī vadu kūli, jo bieži vien tie ir galvenie bojājumu

avoti. Turpmāk ir aprakstīti atsevišķu elementu atteices četri galvenie cēloņi un pārbaudes secība.

1. Nav sprieguma

Ieslēdz barošanas ķēdi un pārliecinās par sprieguma esamību uz pārbaudāmā elementa. Ja

sprieguma uz elementa nav, tad turpina sprieguma pārbaudi strāvas ķēdē, pakāpeniski virzoties

pa shēmu no elementa uz drošinātāju. Sasniedzot ķēdē punktu, kurā spriegums ir, noskaidrojas,

ka bojājums atrodas starp elementu un pēdējo pārbaudes punktu.

210. att. Sprieguma pārbaude ar indikatoru:

1 — montāžas panelis ar kūstošiem drošinātājiem un ieslēgšanas relejiem; 2 — drošinātājs; 3 —

stopsignāla slēdzis; 4 — indikators; 5 — stopsignāla indikācijas spuldze; 6 — stopsignāla ķēdes

savienojums ar masu; 7 — akumulators


205 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2. Nav kontakta ar masu

Par šo bojājumu var pārliecināties, izmantojot divus paņēmienus:

pieslēdz pārbaudāmo ķēdi barošanas avotam un ar voltmetru izmēra spriegumu starp

elementu un korpusu; tas nedrīkst pārsniegt 0,3 V;

atslēdz pārbaudāmo ķēdi no barošanas avota un ar ommetru izmēra pretestību starp

elementu un korpusu; pretestības lielumam ir jāatrodas tuvu “0”.

211. att. Sprieguma krituma mērīšana galveno lukturu spuldžu ķēdē:

A —spuldžu gaisma blāva, un, izmērot sprieguma kritumu starp vada pievienošanas spaili un

masu, voltmetrs uzrāda — 1,6 V; B — notīrot un atjaunojot vada savienojumu ar masu, voltmetrs

uzrāda sprieguma kritumu 0,2 V un spuldžu gaisma kļūst spilgta; 1 — montāžas panelis ar

kūstošiem drošinātājiem un ieslēgšanas relejiem; 2 — drošinātājs — 7,5 A; 3 — drošinātājs —

7,5 A; 4 — tālās gaismas spuldze; 5 — tālās un tuvās gaismas spuldze; 6 — apgaismojuma ķēdes

savienojums ar masu; 7 — korpuss; 8 — voltmetrs


206 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3. Elementa bojājums

Pārbaudi elementiem, kuri darbojas ar pilnu akumulatora spriegumu, var veikt, izmantojot ar

drošinātājiem apgādātus savienotājvadus un izmērot to pretestības vai spriegumu uz tiem.

212. att. Stopsignāla slēdža pārbaude ar ommetru:

a — bremzes pedālis nav nospiests, stopsignāla slēdža kontakti ir atslēgti, tāpēc tā pretestība ir

bezgalīga; b —bremzes pedālis ir nospiests, stopsignāla slēdža kontakti ir saslēgti, un tā

pretestība ir nulle

4. Vada bojājums

Par to var pārliecināties ar diviem paņēmieniem:

nepieslēdzot vadu barošanas avotam, pārbauda tā pretestību ar ommetru, parasti ķēde

tiek uzskatīta par nepārtrauktu, ja tās pretestība nav lielāka par 1 Ω;

pieslēdzot ķēdi barošanas avotam un izmērot sprieguma kritumu tajā.

Bojājumi, kas saistīti ar elementu grupu

Ja bojājums rodas vienlaicīgi elementu grupā, tad vispirms ir jāpārbauda spriegums tajā

līnijas punktā, kurā ir pieslēgta barošana, kas parasti ir drošinātāju blokā vai vadā ar maģistrālo

drošinātāju. Pārbauda drošinātājus, maģistrālo drošinātāju un slēdžus. Ja šie elementi ir bojāti, tad

jāatrod punkts, kurā notiek ķēdes īsslēgums; ja elementi nav bojāti, tad cēlonis parasti ir vada

pārrāvums vai nedrošs savienojums.


207 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

213. att. Īsslēguma noteikšana ķēdē:

a — ar ommetru; b — ar voltmetru; 1 — montāžas panelis ar kūstošiem drošinātājiem un

ieslēgšanas relejiem; 2 — drošinātājs izņemts; 3 — īsslēguma vieta, kurā vads savienojas ar

masu; 4 — aizmugurējā stikla sildītāja sildelements

Ja iespējams, obligāti jāiegādājas sava automobiļa instalācijas shēmas un uzmanīgi tās

jāizpēta, noskaidrojot, kur tiek pievadīta barošana noteiktai ķēdei, ar kādiem drošinātājiem tā ir

aizsargāta, kādi slēdži un/vai releji tajā ir uzstādīti un kā ieslēdzas elementi šajā ķēdē. Jāatrod visi tie

elementi, kuri norādīti automobiļa elektriskā tīkla shēmā. Dažreiz elementu grupa var tikt vadīta ar

divām vai vairākām barošanas ķēdēm. Jāpārliecinās, ka šajās ķēdēs uzstādītie slēdži nav bojāti.

Periodiskas atteices

Sarežģītākās problēmas traucējumu diagnosticēšanā un bojājumu likvidēšanā var radīt,

piemēram, palielināta berze vai nevienmērīga kustības pretestība, kas saistās ar elementa sasilšanu

vai atdzišanu. Bieži vien šo traucējumu cēlonis ir kontaktu korozija vai elektriskā tīkla savienojumu

vaļīgums.

Bojājumu meklēšanā jācenšas imitēt tādu situāciju, kurā rodas faktiskais bojājums.

Piemēram, to var veikt, kustinot savienojumus vai lokot vadus. Ja bojājums rodas tikai tad, kad

motors ir uzsildīts, tad šo nosacījumu var imitēt ar siltā gaisa padevi no matu žāvējamā fēna. Ja

bojājums parādās tikai mitrā laikā, tad pārbaudi var veikt ar ūdens palīdzību. Līdzko izdodas izraisīt

bojājumu, tiek veiktas pārbaudes, kuras ir tam raksturīgas.


208 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Diagnosticēšanas iekārtu izmantošana

Pirms sāk diagnosticēšanu, ļoti uzmanīgi ir jāiepazīstas ar to ierīču darbu, kas paredzētas

dažādu pārbaužu veikšanai. Veikalā iegādātajām ierīcēm parasti ir pievienotas lietošanas instrukcijas.

Ja šīs instrukcijas atšķiras no vispārpieņemtiem principiem, kuri tiks aprakstīti turpmāk, tad jāievēro

izgatavotājrūpnīcas instrukcija. Diagnosticēšanas laikā ķēdēm ar elektroniskiem elementiem nedrīkst

padot pilnu akumulatora spriegumu, to darbību drīkst pārbaudīt tikai ar digitālo multimetru.

Masas kontakta pārbaude

Papildu savienotājvadu pievieno pie pārbaudāmā elementa masas spailes vai tā korpusa un

automobiļa korpusa. Ja pārbaudāmais elements sāk darboties, tad bojājuma cēlonis ir slikts masas

kontakts. Pārbauda savienojumu, saspraudņu un masas vada stāvokli.

Elementa darbības pārbaude

Vienu savienotājvadu pieslēdz pie pārbaudāmā elementa masas spailes, bet otru — pie

akumulatora “+” spailes un elementa “+” spailes.

Ja elements sāk darboties, vispirms atvieno to vadu, kas bija savienots ar masu; ja elementa darbība

tiek pārtraukta, tad bojājums ir masas ķēdē. Ja pie pievienota masas vada elements pārstāj darboties

pēc barošanas vada atvienošanas, tad bojājums ir barošanas ķēdē. Ja elements nedarbojas ar diviem

savienotājvadiem, tad tas ir bojāts.

Barošanas sprieguma pārbaude

Indikatora darbība nav atkarīga no pieslēgšanas polaritātes, un tā vadus var pieslēgt pie masas

vai pie barošanas avota jebkurā veidā. Šajā nolūkā ērtāk ir indikatora masas vadu ar aligatora tipa

spaili pievienot automobiļa korpusam. Ķēdi pieslēdz spriegumam un pakāpeniski sāk pārbaudīt

sprieguma klātbūtni pēc kārtas visos ķēdes posmos; nepieciešamības gadījumā ar indikatora

īlenveida taustu pat var pārdurt vada izolāciju. Ja pārbaudāmajā ķēdes posmā ir spriegums, tad

indikatora spuldze sāk spīdēt. Tas nozīmē, ka diagnosticētā ķēdes posma daļa no akumulatora līdz

pārbaudes punktam nav bojāta. Pēc pārbaudes caurdurtā vada izolācijas vieta jāaptin ar izolācijas

lenti.


209 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Barošanas sprieguma pārbaudei var izmantot arī voltmetru. Izmantojot voltmetru, tam

jāiestata atbilstošs mērdiapazons (parasti nedaudz lielāks par 12 V akumulatora spriegumu). Tā kā

voltmetra darbība ir atkarīga no tā pieslēgšanas polaritātes, tad tā vadus nedrīkst pieslēgt pie masas

vai pie barošanas avota jebkurā veidā, un tāpēc jāpārliecinās par pieslēgšanas polaritātes pareizību:

negatīvās spailes vads ir melnā, bet pozitīvās spailes vads — sarkanā krāsā.

214. att. Voltmetra izmantošana:

a — sprieguma mērīšanai; b — sprieguma pārbaudei

Sprieguma mērīšanai ķēdes posmā voltmetrs vienmēr jāpievieno paralēli pārbaudāmajam

ķēdes posmam.

Vadu pārbaude

Elektriskā tīkla vadu pārbaudi var veikt ar vairākām ierīcēm — voltmetru, ommetru,

indikatoru vai pīksteni.

Pirms ommetra vai pīksteņa ar autonomo barošanas avotu izmantošanas atslēdz akumulatoru

no pārbaudāmās ķēdes, izņem pārbaudāmās ķēdes drošinātāju vai atvieno to. Tad izvēlas ķēdes

posma divus punktus, starp kuriem grib veikt pārbaudi, un pieslēdz pie tiem pīksteņa abus taustus. Ja

pārbaudāmais ķēdes posms ir bez bojājumiem, tad pīkstenis izdos skaņas signālu, bet, ja

pārbaudāmajā ķēdes posmā ir pārrāvums, tad skaņas signāls neatskanēs.

Tīkla vada ķēdes pārbaudi ar ommetru veic līdzīgi. Ja elektriskais vads ir bez bojājumiem, tad

ommetra rādījums tuvinās “0”; ja vads ar atsegtu izolāciju ir kontaktā ar automobiļa korpusu, tas būs

“0”; ja vads ir pārrauts, tad ommetra rādījums atrodas pret iedaļu “bezgalība”.


210 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Pretestības mēr īšana

Elektrisko pretestību mēra ar ommetru vai multimetru. Ommetrs sastāv no galvaniskās

baterijas, miliampērmetra un potenciometra. Multimetra diapazona pārslēdzi noregulē uz pretestības

mērīšanu (… Ω) un multimetra vai ommetra abus taustus pieslēdz pie punktiem, starp kuriem mērīs

pretestību.

Pirms pretestības mērīšanas jāpārliecinās, vai ommetra multimetra rādītājs atrodas pretī

iedaļai “bezgalība”; ja tas tā nav, to ieregulē ar rādītāja korektoru. Pēc tam, savienojot mēraparāta

abus taustus savā starpā īsi, ar potenciometra rokturi iestata rādītāju pret “0” iedaļu. Taustus pieslēdz

pie mērāmiem punktiem un nolasa mērījuma rādījumu. Darbu pabeidzot, multimetra pārslēgs

jāpārslēdz “0” pozīcijā, lai saglabātu ilgākai izmantošanai tā baterijas.

Lai elektroiekārtas darbība būtu droša, tās strāvu vadošo daļu izolācijas pretestībai jābūt ļoti

lielai. Ražotājrūpnīca jebkurai elektroiekārtai, to izgatavojot, nodrošina augstu izolācijas pretestību.

Ekspluatācijas laikā daudzo ārējo un iekšējo faktoru ietekmē elektroiekārtas strāvu vadošo daļu

izolācijas pretestība var kļūt nepieļaujami maza un, strāvas vadam saskaroties ar korpusu, notiek

īsslēgums.

Lai izmantošanas laikā noteiktu elektroiekārtas izolācijas stāvokli un izturību, izmanto

megommetru, kura darbības princips ir līdzīgs ommetra darbībai. Atšķirība ir tikai tā, ka ommetra

barošanai izmanto galvaniskos elementus ar dažu voltu spriegumu, bet megommetra barošanai —

miniatūru līdzstrāvas ģeneratoru, kuru darbina ar rokturi.

Atkarībā no megommetra tipa, kura ģenerators ražo 100, 500 vai 1000 V spriegumu, tas ir

izmantojams automobiļu, sadzīves vai trīsfāžu elektroiekārtas izolācijas pretestības kontrolei un

mērīšanai.

Īsslēguma noteikšana

Īsslēgumu uz korpusu var noteikt ar voltmetru vai indikatoru, bet visērtāk to var izdarīt ar

pīksteņa palīdzību. Ja īsslēgums nav saistīts ar atsevišķiem ķēdes elementiem (visbiežāk tas rodas

vadu kūļos), vispirms apskata vadu izvadus no vadu kūļa. Vadiem, kuros ir noticis īsslēgums, parasti

ir apdegusi izolācija.

Īsslēguma noteikšanā var iesaistīt arī kādu palīgu, kas novērotu izmantojamo ierīci laikā,

kamēr atvieno elektriskā tīkla vadus vai kustina tos. Īsslēgumu nosaka šādi:

neatvienojot akumulatoru, izņem pārbaudāmās ķēdes drošinātāju;

pievieno pīksteņa vadus pie izņemtā drošinātāja spailēm;


211 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

ieslēdz visus paredzētos patērētājus pārbaudāmajā ķēdē;

ja shēmā ir īsslēgums, tad pīkstenis izdos skaņas signālu;

virzoties no elektriskā tīkla beigām, savienojuma ar masas punktu, atslēdz visus

pārslēdžus un savienojumus tikmēr, kamēr izzūd pīksteņa skaņas signāls;

uzmanīgi pārbauda atslēgtās ķēdes daļu vai arī kustinātos vadus, līdz atrod to

ķēdes punktu, kurā ir īsslēgums.

Vajadzības gadījumā bojātās detaļas atjauno vai nomaina.

Sprieguma krituma mēr īšana

Ja ķēde neatrodas zem sprieguma, tajā nevar būt nekāds sprieguma kritums. Pārbaudes laikā

mēra sprieguma kritumu ķēdes vados, savienojumos vai slēdžos, kuri atrodas zem sprieguma:

pieslēdz voltmetra “+” spaili pie vada gala, savienošanas punkta vai slēdža

spailes, kas pieslēgta akumulatora”+” spailei;

pieslēdz voltmetra “–” spaili pie otra vada gala, savienošanas punkta vai slēdža

spailes, kas savienota ar akumulatora”+” spaili;

izvēlas tādu voltmetra mērdiapazonu, kas ir lielāks par akumulatora spriegumu,

pieslēdz ķēdi spriegumam;

tagad voltmetra rādījums atbilst spriegumu starpībai starp diviem ķēdes punktiem;

ja tas ir lielāks par 0,3 V, tad ķēdē ir bojājums;

notīra vai salabo saspraudņu kontaktus vai slēdžus un vajadzības gadījumā

apmaina elementa bojātās detaļas.

Str āvas mēr īšana

Ampērmetru ķēdē vienmēr slēdz virknē ar pārbaudāmo objektu:

izņem drošinātāju un starp tā spailēm ieslēdz ampērmetru, neaizmirstot ievērot

ampērmetra un ķēdes polaritāti;

pieslēdz ķēdi akumulatoram un izmēra strāvas stiprumu tajā. Ja uzrādītais strāvas

stiprums ir vienāds ar “0“, tas norāda, ka ķēde nav noslēgta; ja ampērmetrs uzrāda

lielāku strāvu par drošinātāja nominālo strāvu, tad ķēdē ir īsslēgums.


212 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

215. att. Strāvas mērīšana ar ampērmetru

Akumulatora strāvas noplūdes pārbaude

Šajā pārbaudē var noskaidrot, vai nenotiek pastāvīga strāvas noplūde no akumulatora, kas

veicina tā izlādēšanos. Pārbaudi veic šādā secībā:

pārliecinās, ka visi patērētāji ir atslēgti no elektroenerģijas avota;

atvieno vadu no akumulatora “–” spailes un starp šo akumulatora spaili un atvienotā vada

galu pieslēdz indikatoru (tā spuldzei nevajadzētu spīdēt);

ja indikatora spuldze spīd, tas norāda par strāvas noplūdi akumulatora ķēdē. Automobiļos,

kuros, aizdedzi izslēdzot, elektroenerģijas patērētāji paliek pieslēgti barošanas avotam,

indikatora spuldze vāji spīdēs. Ja tomēr rodas bažas, ka strāvas noplūde ir pārmērīga, tad

indikatora vietā ieslēdz ampērmetru; tā rādījums nedrīkstētu pārsniegt 0,05 A;

ja strāvas noplūdi nerada atsevišķi ieslēgtas spuldzes vai citi zināmi patērētāji, tad vēlams

pakāpeniski izņemt pa vienam drošinātājam no montāžas bloka līdz tam brīdim, kamēr atrod

ķēdi, kurā notiek strāvas noplūde (izņemot šīs ķēdes drošinātāju, indikatora spuldze nodziest).

Automobiļa elektroiekārtas sistēmu pārbaude

Daļa mūsdienu automobiļu elektroiekārtu atsevišķo sistēmu pārbaudei un defektēšanai

automobiļus jau ražotājotājrūpnīcā apgādā ar bojājumu kodu reģistrēšanas iekārtu un speciālu

gaismas indikatoru “CHECK ENGINE”. Citiem automobiļiem šim nolūkam paredzēta individuāla

iespēja bojājumu kodu reģistrēšanas ierīci pieslēgt speciālai diagnosticēšanas spraudkontaktu ligzdai.

Tā kā ražotājrūpnīcas nav vienojušās ne tikai par diagnosticēšanas spraudkontaktu ligzdas formas

konstrukcijas izveidojumu, bet arī to kontaktspaiļu formu un skaitu, tad bojājumu kodu reģistrēšanas

ierīces tiek papildinātas ar dažāda tipa savienotājpārejām.


213 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

L – Jetronic iesmidzināšanas sistēmas bojājumi un pārbaudāmo ierīču un sistēmu kodi

Bojājums Pārbaudāmo ierīču un sistēmu kods

Motoru nevar iedarbināt

(eļļas temperatūra <20ºC)

1 2 3 4 8 10 15 16 17 18 23

Motoru nevar iedarbināt

(eļļas temperatūra >60ºC)

1 2 3 4 10 15 16 17 18 23

Apgrūtināta motora iedarbināšana

(eļļas temperatūra <20ºC)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 22 23

Apgrūtināta motora iedarbināšana

(eļļas temperatūra >60C)

2 3 4 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 22 23

Motors noslāpst tūlīt pēc iedarbināšanas 1 3 4 5 7 10 13 15 16 17 18 22 23

Nestabila motora darbība brīvgaitā 3 4 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 19 22 23

Neatbilstoši motora brīvgaitas apgriezieni 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23

Nestabila, nevienmērīga motora darbība brīvgaitā 5 6 7 10 11 15 16 17 19 21

Nestabila, nevienmērīga motora darbība paātrinājuma

režīmā

2 3 4 5 6 10 11 15 16 17 18 19 20 21 23 24

Nestabila, nevienmērīga motora darbība pastāvīga

ātruma režīmā

2 3 4 5 6 9 10 11 15 16 17 18 19 20 21 22 24

Nestabila, nevienmērīga motora darbība piespiedu

brīvgaitas režīmā

10 11 15 16 17 18 20

Troksnis motorā palielinot kloķvārpstas rotācijas

frekvenci

6 15 16 17

Palielināts degvielas patēriņš 6 7 8 9 10 11 12 15 16 17 19 20 24

Nepietiekamas motora dinamiskās īpašības 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 15 16 17 19 20 21 22 23 24

Paaugstināts izplūdes gāzu toksiskums 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 24

Pazemināts izplūdes gāzu toksiskums 2 3 4 10 11 13 15 16 17 19 22 23

Motors neattīsta pilnu jaudu 1 3 6 9 10 11 12 13 15 16 17 19 20 22 23 24

216. att. Pārbaudāmās ierīces un sistēmas:

1 — degvielas elektrosūknis; 2 — degvielas filtrs; 3 — iesmidzināšanas sprauslu spiediens; 4 — degvielas elektrosūkņa spiediens; 5 — degvielas elektrosūkņa ražīgums; 6 — degvielas kvalitāte; 7 — papildu degvielas padeves vārsts; 8 — temperatūras relejs; 9 — iedarbināšanas sprausla; 10 —

iesmidzināšanas sprauslas; 11 — dzesētājšķidruma temperatūras mērpārveidotājs; 12 — droseļvārsta ceļa slēdzis;13 — droseļvārsta korpuss; 14 — droseļvārsta pneimopievads; 15 — gaisa daudzuma mērītājs;16 — elektroniskais vadības bloks; 17 — elektriskais tīkls un tā savienojumi; 18 — degvielas elektrosūkņa ieslēgšanas relejs; 19 — gaisa filtrs; 20 — motora dzesēšanas sistēma;

21— hermētiskums gaisa ieplūdes traktā; 22 — gaisa iesūkšanas neiespējamība motorā; 23 — degmaisījuma neesamība motora daļējā slodzē


214 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Ar bojājumu kodu reģistrēšanas ierīci iespējams nolasīt ne tikai esošo bojājumu kodus, bet

arī noteiktā iepriekšējā laikā elektroniskā vadības bloka atmiņā uzkrātos reģistrēto bojājumu vai

defektu kodus. Defektu kodus visbiežāk veido divciparu skaitlis. Vienā gadījumā bojājumu kodu

reģistrēšanas ierīce var norādīt pārbaudāmo sistēmu apzīmējuma numuru, citā — norādīt

pārbaudāmo sistēmu apzīmējuma numuru pēc indikatora gaismas diodes iemirdzēšanās reižu skaita.

Vairums bojājumu kodu reģistrēšanas ierīču vispirms uzrāda esošo bojājumu kodus, bet pēc

nelielas aiztures arī elektroniskā vadības bloka atmiņā fiksētos bojājumu kodus, arī tad, ja pārbaudes

brīdī šiem kodiem atbilstošie defekti ir jau novērsti.

Daudzas bojājumu kodu reģistrēšanas ierīces pēc defektu kodu uzrādīšanas var ar īpašas

komandas koda starpniecību norādīt laika periodu, kad būs jāveic konkrēti regulēšanas darbi, bet cits

komandas kods, veicot bojājumu pārbaudi, var pieprasīt vadītājam palielināt degvielas padevi vai

izpildīt citas sankcionētas darbības.

Bojājumu kodu reģistrēšanas ierīce ir mazgabarīta autonoma kontrolierīce, kas paredzēta

automobiļiem uzstādīto elektronisko iesmidzināšanas sistēmu vai motora vadības sistēmu pārbaudei.

Bojājumu kodu reģistrēšanas ierīces pievienošanas brīdī obligāti jābūt izslēgtam centrālajam

aizdedzes slēdzim, ierīces darba režīma pārslēgam jāatrodas pievienotajā instrukcijā norādītajā

stāvoklī, bet pašai ierīcei jābūt izslēgtai. Sistēmas dažādu elektrisko ķēžu darbību pārbauda vairākos

režīmos: ar ieslēgtu aizdedzes slēdzi dažādos motora darbības režīmos un pēc motora apturēšanas.

Bojājumu kodu reģistrēšanas ierīces neuzrāda bojāto ierīci, bet gan tikai bojājumus vai

traucējumus attiecīgajā ķēdē, tāpēc vēlāk ir jāpārbauda gan norādītā ierīce, gan vadi, gan to

savienojumi. Pārbaudi vēlams sākt tieši ar komutācijas aparatūras un elektriskā tīkla vadu pārbaudi.


215 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.21. VIENKĀRŠIE LOĢISKIE ELEMENTI UN, VAI UN NE

Stundas tēma: Vienkāršie loģiskie elementi UN, VAI un NE Stunda: 39 – 40 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt vienkāršo loģisko elementu uzbūvi, darbību un pielietojumu;

2. Izprast loģisko elementu apzīmējumus un to savietošanas veidus;

3. Prast shēmās atpazīt loģisko elementu saslēgšanas veidus un to ievietošanu.

Stundas metode:




1. Vispārējs loģisko elementu un loģisko funkciju pielietojuma apraksts;

2. Galvenie loģiskie elementi, apzīmējumi;

3. Loģisko elementu uzbūve, darbība un pielietojums.








216 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.21. VIENKĀRŠIE LOĢISKIE ELEMENTI UN, VAI UN NE

Matemātiskā loģika operē ar izteikumiem, kas ir apgalvojums, par kuru var teikt, ka tas ir

vai nu patiess vai nepatiess. Izteikums, kas vienlaikus ir patiess un nepatiess, nepastāv, jo tas ir

pretrunā loģikai. Matemātiskā loģikā ir pieņemts patiesu izteikumu apzīmēt ar vieninieku (1), bet

nepatiesu izteikumu apzīmēt ar nulli (0). Ja izteikums ir patiess, tad tā noliegums ir nepatiess.

Izteikums var būt vienkāršs vai salikts. Izteikums ir vienkāršs, ja tas satur vienu vienkāršu

apgalvojumu. Ja šādi apgalvojumi ir divi vai vair āki , tad izteikums ir salikts. Vienkāršie izteikumi

ir neatkarīgi loģiskie mainīgie, bet saliktie izteikumi ir šo mainīgo funkcijas. Tā kā loģiskiem

mainīgiem var būt tikai divas vērtības: 0 vai 1, tad tos sauc arī par binārajiem main īgajiem, kurus

viegli attēlot ar bināro kodu, kā arī samērā vienkārši realizēt ar diviem stabiliem stāvokļiem

elektroniskajos elementos.

Piemēram, pieraksts A = 1 un B = 0 nozīmē, ka izteikums S1 ir patiess, bet izteikums S2 ir

nepatiess. Saliktās loģiskās funkcijas, kas realizējas ar vienu shēmas elementu, apzīmē ar vienu

taisnstūrveida rāmīti, kā iekšējais simbols apzīmē loģisko funkciju, bet izejā apgrieztās loģikas

izmantošanai, lieto aplīti shēmas izejā. Kombinētās loģiskās funkcijas, apzīmē ar tik daudz

taisnstūrveida rāmīšiem, ar cik elementiem realizējas loģiskā funkcija, norādot katra elementa

loģiskās funkcijas iekšējā simbola apzīmējumu. Negatīvās loģikas izmantošanu apzīmē ar aplīti

shēmas ieejā.

217. att. Loģiskās funkcijas grafiskais apzīmējums:

A un B – loģiskie mainīgie; F un F – loģiskā tiešā un apgrieztā funkcija; 1 – ieeja; 2 – tiešā izeja;

2a – inversā izeja; 3 – loģiskās funkcijas apzīmējuma iekšējais simbols

Divus izteikumus uzskata par dažādiem, ja tiem atbilst dažāds apgalvojuma saturs. Tādā

gadījumā tos apzīmē ar dažādiem burtiem, neinteresējoties pēc tam var par izteikumu konkrēto


217 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

saturu. Izteikumus vērtā tikai pēc tā, kādos gadījumos tie ir patiesi un kādos tie ir nepatiesi. Divi

izteikumi ir ekvivalenti , ja tie vienlaikus ir patiesi vai arī nepatiesi. Piemēram, ja raksta A = F, tad

saka, ka aizdedze ir ieslēgta tad, kad ir ieslēgts aizdedzes slēdzis.

Sarežģītas funkcijas ar diviem vai vairākiem mainīgiem sauc par pārslēgšanās funkcijām,

kas būtībā ir slēdžu, releju kombināciju funkcijas. Loģisko funkciju praktiskai realizācijai visplašāk

izmanto pusvadītāju ierīces, darbinot tās slēdža režīmā. Pārslēgšanās funkcijām, tāpat kā binārajiem

mainīgajiem, var būt tikai divas vērtības: 0 vai 1.

Sakarību starp pārslēgšanās funkciju un loģiskajiem mainīgiem var attēlot ar:

• nosacījumu tabulām;

• funkcijas formulām;

• impulsu laika diagrammām;

• elektriskām realizācijas shēmām;

• kontaktu plāniem.

Galvenie loģiskie elementi

Jebkuru vissarežģītāko Būla algebras funkciju var izveidot no 3. elementārām funkcijām, kas

atbilst 3 pamatdarbībām: funkcija VAI ir loģiskā saskaitīšana jeb konjukcija; funkcija UN ir

loģiskā reizināšana jeb disjunkcija un funkcijas NE ir loģiskais noliegums jeb inversija.

Elementārās loģiskās funkcijas realizē ar galveno loģisko elementu UN, VAI un NE palīdzību.

Praktiski, loģiskie elementi ir elektrisko ķēžu elementi, intelektuālas ierīces vai funkcionālu

grupu elektroniskas shēmas, ar kuru palīdzību pēc Būla algebras likumiem tiek realizētas tā

saucamās loģiskās funkcijas.

Loģisko funkciju VAI ( angliski- OR), kas ir loģiskā saskaitīšana jeb disjunkcija, pēc

analoģijas ar parasto algebru, attēlo ar zīmi „+” vai lieto arī apzīmējumu „ Ú ”.Loģiskā funkcija

VAI ir vair āku mainīgo lielumu (argumentu) funkcija, un tā izejā pieņem vērt ību 1, ja kaut viena

ieejas mainīgā lieluma (argumenta) vērt ība ir 1; bet „0” izejā ir tad, kad ieejas visi mainīgie ir „0”.

Loģisko funkciju VAI ar diviem mainīgajiem pieraksta sekojoši: F = A + B vai F = A Ú B,un lasa

šādi: F = A vai B. Piemēram:

• dzīvoklī elektriskās durvis var atvērt, ja vienā vai otrā pusē vai abās pusēs durvīm

nospiež elektromagnēta ieslēgšanas slēdzi;

• automobilī salona iekšējais apgaismojums ieslēdzas tad, kad atver labās vai kreisās

vai abas puses durvis.


218 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

218. att. Loģiskais elements VAI:

a – disjunkcijas operācijas nosacījumu tabula; b – signālu laika diagramma; c – grafiskais

apzīmējums; d – dzīvokļa durvju atvēršana, nospiežot vienu vai otru vai abus elektromagnēta

ieslēgšanas slēdžus; e – spēkrata salona apgaismojuma ieslēgšana, atverot vienas vai otras vai abas

durvis

Loģisko funkciju VAI var realizēt ar elektromagnētiskā releja vai bipolāro tranzistoru

starpniecību. TTL shēmas elementa izejā parādīsies pozitīvs signāls tikai tad, ja kaut vienai no

ieejām pievada pozitīvu signālu, kas atvērs tranzistoru un nokļūs izejā.

219. att. Loģiskā elementa VAI realizācija:

a – funkcijas realizācija ar bipolāriem tranzistoriem ; b – funkcijas realizācija ar elektromagnētisko

releju; c – kontaktu plāns

Loģisko funkciju UN ( angliski - AND), kas ir loģiskā reizināšana jeb konjunkcija, att ēlo

ar zīmi „·”v ai lieto apzīmējumu „∧ ”. Loģiskā funkcija UN arī ir vair āku mainīgo lielumu


219 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

(argumentu) funkcija, un tā izejā pieņem vērt ību 1, tad un tikai tad, ja visās ieejās mainīgā lieluma

(argumenta) vērt ība ir 1; bet „0” izejā ir tad, kad ieejas visi mainīgie jeb vismaz viens mainīgais ir

„0”. Loģisko funkciju UN ar diviem mainīgajiem pieraksta sekojoši: F = A · B vai F = A ∧ B, un

lasa šādi: F = A un B. Piemēram:

* bankomātā var saņemt skaidru naudu tikai tad, ja tajā ievieto algas karti un ievada

personas identifikācijas kodu;

* automobilī priekšējie miglas lukturi ieslēdzas tikai tad, kad ieslēdz apgaismojuma

slēdzi un miglas gaismas slēdzi.

220. att. Loģiskais elements UN:

a – konjunkcijas operācijas nosacījumu tabula; b – grafiskais apzīmējums; c – signālu laika

diagramma; d – miglas lukturus var ieslēgt tikai tad, kad ir ieslēgts apgaismojuma slēdzis un arī

miglas gaismas slēdzis

Loģisko funkciju UN var realizēt ar elektromagnētiskā releja vai bipolāro tranzistoru

starpniecību. TTL shēmas elementa izejā parādīsies pozitīvs signāls tikai tad, ja abām ieejām pievada

pozitīvu signālu, kas atvērs abus tranzistorus un nokļūs izejā.


220 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

221. att. Loģiskā elementa VAI realizācija:

a –mikroshēma tipa 7408; b – mikroshēma 7408 ar četriem tajā izveidotiem UN elementiem; c – UN

funkcijas realizācija ar bipolāriem tranzistoriem un darbības princips; d – funkcijas realizācija ar

elektromagnētisko releju; e – kontaktu plāns

Loģiskā funkcija NE, atšķirībā no funkcijām VAI un UN, ir viena mainīgā lieluma

(argumentu) funkcija, un tā izejā pieņem vērt ību 1, ja ieejā mainīgā lieluma (argumenta) vērt ība

ir 0 un otrādi (pozitīvā loģika). Negatīvās loģikas gadījumā, funkcija NE izejā pieņem vērt ību 0,

ja ieejā mainīgā lieluma (argumenta) vērt ība ir 1 un otrādi. Loģiskā funkcija (angliski – NOT) ir

loģiskais noliegums jeb inversija. Atkar ībā no loģikas veida, šī funkcija apvērš mainīgā vai

funkcijas nozīmi pretēji, t.i., no 0 uz 1 vai arī no 1 uz 0. Nolieguma funkciju attēlo ar svītriņu „ ”

virs mainīgā lieluma, pieraksta kā F = Ā un lasa šādi: F = ar ne A (vai otrādi negatīvā loģikā).

Piemēram:

• automobiļos par to, ka kādas no salona durvīm nav pilnīgi aizvērtas, mēraparāta

panelī signalizē izgaismota durvju shēma, ar vizuālu norādi, kuras durvis nav

aizvērtas (pozitīvā loģika);

• vilciena durvis nevar atvērt, kamēr tas brauc, bet tomēr mēģinot tās atvērt – ieslēdzas

gaisa maģistrāles elektromagnētiskais ventilis, kas bloķē minēto darbību (negatīvā

loģika);

• automobiļu dažādu detaļu štancēšanai metālapstrādes cehā izmanto preses, kas

aizsardzības nolūkos tiek apgādātas, ar gaismas aizsardzības ekrānu.


221 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

222. att. Ar gaismas aizsardzības ekrānu apgādāta prese

Lai loģisko funkciju NE realizētu, var izmantot elektromagnētisko releju ar atslēdzošiem

kontaktiem vai bipolāros tranzistorus. Kamēr tranzistoram ieejas signāls nav pievadīts, tranzistors ir

aizvērts un izejā ir pozitīvs spriegums jeb 1. Pievadot tranzistora bāzei jeb ieejai pozitīvu signālu,

tranzistors aizveras un tā spriegums izejā kļūst vienāds ar 0.

223. att. Loģiskais elements NE (pozitīvā loģika apzīmēta ar zilu fona krāsu):

a –inversijas funkcijas grafiskais apzīmējums un nosacījumu tabula; b – funkcijas signālu laika

diagramma un kontaktu plāns; c – funkcijas darbības interpretācija elektriskā ķēdē


222 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Loģisko funkciju NE realizē ne tikai diskrētā variantā, bet arī integrālā izpildījumā.

224. att. Loģiskā elementa NE realizācija:

a –ar bipolāro tranzistoru un darbības princips; b – mikroshēma tipa 7404; b – mikroshēma 7404 ar

sešiem tajā izveidotiem NE elementiem


223 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.22. KOMBINACION ĀLIE LOĢ ISKIE ELEMENTI

Stundas tēma: Kombinacionālie loģiskie elementi Stunda: 39 – 40 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Apgūt kombinacionālo loģisko elementu uzbūvi, darbību un pielietojumu;

2. Izprast kombinacionālo loģisko elementu apzīmējumus un to savietošanas

veidus;

3. Prast shēmās atpazīt kombinacionālo loģisko elementu saslēgšanas veidus un

to ievietošanu.

Stundas metode:




1. Vispārējs kombinacionālo loģisko elementu un loģisko funkciju pielietojuma

apraksts;

2. Galvenie kombinacionālo loģiskie elementi, apzīmējumi;

3. Kombinacionālo loģisko elementu uzbūve, darbība un pielietojums.








224 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

2.22. KOMBINACION ĀLIE LO ĢISKIE ELEMENTI

Jebkuru sarežģītu loģisko funkciju var realiz ēt, izmantojot trīs loģiskās pamatshēmas UN,

VAI un NE. Tā kā funkcija NE izdara signālu inversiju, tādēļ UN un VAI operācijas apmainās

nozīmēm, tad ir pietiekami, ja izmanto tikai divas no trim loģiskajām pamatshēmām, proti, UN un

NE vai arī VAI un NE shēmu apvienojumus. Praksē lieto šo pamatelementu kombinācijas, kas ļauj

sintezēt ekonomiski izdevīgas shēmas, izveido kombinētus loģiskos elementus. Visvienkāršākie

kombinētie loģiskie elementi ir UN – NE un VAI – NE. Apvienojot loģiskos pamatelementus UN

un NE iegūst kombinēto loģisko elementu UN – NE ( angliski- NAND), ko sauc arī par Šefera

šautru. Tā izejā signāls „1” ir tik ilgi, kamēr kādā no ieejām ir signāls „0”. Izejas signāls ir „0” tikai

tad, kad visi ieejas signāli ir vienādi ar „1”. Loģisko elementu UN – NE, kas veic konjunkcijas

inversijas funkciju, attēlo ar svītriņu „ ” virs mainīgiem lielumiem, pieraksta kā

F = A ∧ B un lasa šādi: F = ar ne A un B. Kombinētie loģiskie elementi

Jebkuru sarežģītu loģisko funkciju var realiz ēt, izmantojot trīs loģiskās pamatshēmas UN,

VAI un NE. Tā kā funkcija NE izdara signālu inversiju, tādēļ UN un VAI operācijas apmainās

nozīmēm, tad ir pietiekami, ja izmanto tikai divas no trim loģiskajām pamatshēmām, proti, UN un

NE vai arī VAI un NE shēmu apvienojumus. Praksē lieto šo pamatelementu kombinācijas, kas ļauj

sintezēt ekonomiski izdevīgas shēmas, izveido kombinētus loģiskos elementus. Visvienkāršākie

kombinētie loģiskie elementi ir UN – NE un VAI – NE. Apvienojot loģiskos pamatelementus UN

un NE iegūst kombinēto loģisko elementu UN – NE ( angliski- NAND), ko sauc arī par Šefera

šautru. Tā izejā signāls „1” ir tik ilgi, kamēr kādā no ieejām ir signāls „0”. Izejas signāls ir „0” tikai

tad, kad visi ieejas signāli ir vienādi ar „1”. Loģisko elementu UN – NE, kas veic konjunkcijas

inversijas funkciju, attēlo ar svītriņu „ ” virs mainīgiem lielumiem, pieraksta kā F = A ∧ B un lasa

šādi: F = ar ne A un B.


225 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

225. att. Loģiskais elements UN – NE:

a – izveidojums; b – funkcijas signālu laika diagrammas; c – grafiskais apzīmējums;

d – nosacījumu tabula

Lai loģisko funkciju UN – NE realizētu elektriski, var izmantot elektromagnētisko releju ar

atslēdzošiem kontaktiem.

226. att. Loģiskā elementa UN – NE realizācija:

a – darbības interpretācija elektriskā ķēdē ar elektromagnētisko releju; b – nosacījumu tabula; c –

grafiskais attēlojums; d – loģiskās operācijas pieraksts un kontaktu plāns

Apvienojot pamatelementus VAI un NE iegūst kombinēto loģisko elementu VAI- NE

(angliski- NOR), ko sauc arī par Pīrsa šautru, un tā izejā signāls „1” ir tad un tikai tad, kad visās


226 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

ieejās ir signāls „0”. Tomēr pilnīgi pietiek kaut vai vienā ieejā parādīties signālam „1”, lai tā izejā

rastos signāls „0”. Loģisko elementu VAI – NE, kas veic disjunkcijas inversijas funkciju, attēlo ar

svītriņu „ ” virs mainīgiem lielumiem, pieraksta kā F = A∨ B un lasa šādi: F = ar ne A vai B.

227. att. Loģiskais elements VAI – NE:

a – izveidojums; b – funkcijas signālu laika diagrammas; c – grafiskais apzīmējums;

d – nosacījumu tabula

Lai loģisko funkciju UN – NE realizētu elektriski, var izmantot elektromagnētisko releju ar

atslēdzošiem kontaktiem.

228. att. Loģiskā elementa VAI – NE realizācija:

a – darbības interpretācija elektriskā ķēdē ar elektromagnētisko releju; b – nosacījumu tabula;

c – grafiskais attēlojums; d – loģiskās operācijas pieraksts un kontaktu plāns

Kombinēto loģisko elementi UN – NE un VAI – NE īpatnība ir tā, ka ar viena veida

kombinētiem elementiem var izveidot jebkuru funkcionālo loģisko sistēmu. Ja pieņem, ka rīcībā ir

tikai vairāki kombinētie elementi VAI –NE, tad operāciju NE var realizēt ar vienu elementu, ja


227 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

signālu padod apvienotā ieejā, t.i., abas ieejas savienojot kopā. Savukārt, lai izveidotu UN shēmu,

nepieciešamas jau divas VAI – NE shēmas, kas ir jāsaslēdz virknē un apvieno otrās shēmas abas

ieejas. VAI shēmu var izveidot , izmantojot šim nolūkam trīs VAI – NE shēmas, saslēdzot tās jaukti.

229. att. Ar loģisko elementu VAI- NE realizējamie slēgumi:

a – shēma NE; b – shēma UN; c – shēma VAI

Ne mazāk sarežģītāks, par loģiskajiem elementiem UN- NE un VAI- NE, ir kombinētais

loģiskais elements Aizsardzība (angliski- Protection), kas izpilda loģisko operāciju F = A · B = A

∧ B. To iegūst, apvienojot noteiktā slēgumā loģiskos pamatelementus NE un VAI , piemēram,

spēkrata starteri var ieslēgt tikai tad , ja ieslēdz startera slēdzi un ātruma pārslēga svira atrodas

neitrālā stāvoklī. Tādejādi, aizsardzības operācija aizliedz informācijas pārvadi no B ieejas uz

izeju F ar signālu B = 1, tāpēc A ieeju sauc par informat īvo ieeju, bet B ieeju- par aizlieguma

ieeju.

230. att. Loģiskais elements AIZSARDZĪBA (angliski- Protection):

a – izveidojums un grafiskais apzīmējums; b – nosacījumu tabula; c – funkcijas signālu laika

diagrammas; d – darbības interpretācija elektriskā ķēdē ar elektromagnētisko releju; e – kontaktu

plāns


228 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Vēl sarežģītāki ir kombinēti elementi, kas tiek iegūti kā pamatelementu NE – UN – VAI

apvienojumi. Piemēram, loģiskais elements SAKRIT ĪBA jeb ekvivalence (angliski XNOR vai

NOXOR – equivalence operation element) izpilda loģisko operāciju F = A · B + A · B = A ∧ B ∨ A

∧ B . Elementu XNOR vai NOXOR iegūst, apvienojot loģiskos pamatelementus NE, UN un VAI,

un saslēdzot tos atbilstoši paredzētai funkcijai. Šajā gadījumā, tā izejā signāls „1” ir tikai tik ilgi,

kamēr visās ieejās ir signāls „0” vai „1”.

231. att. Loģiskais elements SAKRITĪBA (angliski – Equivalency ):a – izveidojums un grafiskais

apzīmējums; b – nosacījumu tabula; c – darbības interpretācija elektriskā ķēdē

Loģiskais elements NESAKRIT ĪBA jeb ANTIEKVIVALENCE ( angliski XOR –

Exclusive –R vai non – equivalence operation element) izpilda loģisko operāciju F = A · B + A · B =

A ∧ B ∨ A ∧ B. Tādejādi, to iegūst, apvienojot loģiskos pamatelementus NE, UN un VAI, un

saslēdzot tos atbilstoši paredzētai funkcijas. Tā izejā signāls „1” ir tikai tik ilgi, kamēr ieejās signāli

ir atšķirīgi „0” vai „1”.


229 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

232. att. Loģiskais elements ANTIEKVIVALENCE jeb izslēdzošais VAI (Exclusive – OR ):

a – izveidojums un grafiskais apzīmējums; b – nosacījumu tabula; c – darbības interpretācija

elektriskā ķēdē

Tehniskā literatūrā tiek norādīti vairāki standarti, pēc kuriem tiek apzīmēti loģiskie elementi,

piemēram, DIN – Vācu standarts, ASA vai ASN – Amerikāņu standarts, ISO – Internacionālas

Elektrotehniskās Komisijas pieņemtais starptautiskais standartizācijas standarts.

233. att. Loģisko elementu grafiskie apzīmējumi, ievērojot pastāvošos standartus

Ja ir jāizveido kombinacionālā loģiskā shēma, piemēram, kas realizē pie ieslēgtas aizdedzes

C spēkrata startera elektromotora ieslēgšanu no divām vietām: no salona A vai no motora nodalījuma

B puses, ar nosacījumu, ka ātruma pārslēga svirai D jāatrodas neitrālā stāvoklī, tad vienkāršākā

gadījumā:


230 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

• vispirms sastāda loģiskās funkcijas kontaktu plānu(ja tas nav dots);

• pēc tam pieraksta funkcijas formulu (ja tā nav dota);

• līdz beidzot, izveido loģisko elementu shēmu, minētās funkcijas īstenošanai.

234. att. Loģisko elementu slēguma shēma (b) , kas tiek sastādīta pēc loģiskās funkcijas kontaktu

ekvivalentās shēmas(a)

Praktiskām vajadzībām, loģisko elementu shēmu analīzei un kombinacionālo loģisko shēmu

sastādīšanai pēc loģiskās funkcijas kontaktu ekvivalentās shēmas vai dotās formulas, lieto

matemātiskā loģika jeb Būla algebru.


231 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3. DROŠĪBAS SISTĒMAS

3.1. BRAUKŠANAS TRAJEKTORIJAS SAGLABĀ ŠANAS (ESP) JEB

STABILITĀ TES SISTĒMA

Stundas tēma: Braukšanas trajektorijas saglabāšanas (ESP) jeb stabilitātes sistēma Stunda: 41 – 42 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot moderno drošības sistēmu veidus un to pielietojumu mūsdienu

autobūvē;

2. Izprast ESP darbības principu un pielietojuma nozīmi automobilī;

3. Noskaidrot jaunākās ESP sistēmas mūsdienu automobiļos un to pileitojumu.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu drošības sistēmām;

2. Galvenie ESP darbības elementi, to uzbūve un darbības princips;

3. ESP programmas darbība balstoties uz ABS funkcijām.








232 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3. DROŠĪBAS SISTĒMAS

3.1. BRAUKŠANAS TRAJEKTORIJAS SAGLAB ĀŠANAS (ESP) JEB STABILITĀTES

SISTĒMA

Vispār īgas ziņas

Automobiļa vadīšana pa līkumotu ceļu, kas mijas ar stāvām nogāzēm un kāpumiem,

piemēram, kalnu serpentīniem, ir sevišķi nogurdinošs un bīstams darbs jebkuras kvalifikācijas

vadītājam. Automobiļa vadīšana tiek vēl vairāk apgrūtināta, ja izmainās laika apstākļi, līst lietus,

snieg sniegs vai veidojas apledojums.

235. att.

Tas tomēr neizslēdz iespēju, ka arī

līdzenumu augstas klases automaģistrālēs ir

pietiekami daudz asu pagriezienu un arī uz

automaģistrālēm līst lietus vai veidojas

apledojums. Jāievēro arī tas, ka ilgstoši vadot

automobili ar lielu un nemainīgu ātrumu,

vadītājs pie tā pierod un vienam tas pēc kāda

laika šķiet daudz mazāks nekā realitātē faktiski

ir, bet citam – tas var izsaukt miegainību. Tas un cits, kā arī dažu vadītāju agresīvās vadīšanas

metodes nereti beidzas ar ceļu satiksmes negadījumu, kam var būt smagas nodarījuma sekas ar

daudziem līdzdalībniekiem. Atcerēsimies, ka pirmo satiksmes negadījumu oficiāli reģistrēja 1896.

gada 17. Augustā Lielbritānijā, kad automobilis pārvietojoties ar ātrumu 6 km/h uzbrauca gājējam,

par ko vadītājs saņēma cietumsodu. Arī mūsdienu avāriju galvenais iemesls ir ātruma pārsniegšana,

kad izsauc praktiski nekontrolējamu automobiļu riteņu saķeries zaudēšanu ar ceļa virsmu, pie kam

saķeri vēl vairāk samazina, izsauktā automobiļa slīde, kas ir riteņa saķeries zudums ar ceļa virsmu tā

riepas kontaktlaukumā, garenvirzienā vai šķērsvirzienā.

Garenvirzienā slīde izraisa velkošo riteņu buksēšana vai riteņu nobloķēšanos bremzējot, bet

šķērsvirzienā slīde izraisa automobiļa sānslīdi. Sānslīde ir iespējama, ja uz automobili iedarbojošais

sānspēks kļūst lielāks par riteņu saķeries spēku šķērsvirzienā. Pietiekami lielam sānspēkam

iedarbojoties uz automobili, kad riteņu riepām ar ceļa virsmu ir nepietiekama saķere, var sākties

automobiļa sagrieze ap vertikālo asi, ko izraisa neparedzēta sānslīde. Ja sākusies sagrieze un riepas


233 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

slīdot nesastop šķērsli, tad centrbēdzes spēka sagriezes moments var automobili griezt kā „vilci ņu”

un laimīgākā gadījumā apstādināt jebkuras debespuses virzienā. Taču, ja sagriezē riepas slīdot sastop

šķērsli, tad centrbēdzes spēks laimīgākā gadījumā var automobili tikai sagāzt vai pat apgāzt.

Taisnā ceļā sagriezi izlīdzina, sagriežot stūri uz sagriezes pusi vēl pirms tam, kad automobilis

atgūst uz ceļa taisnu kustības stāvokli. Taču, ja sagriezi izbeidz nekorekti, tad var sākties viens no

bīstamākiem sagriezes paveidiem, tas ir sāniska svārstīšanās ar lielu pie/ne – augošu amplitūdu.

Pētījumi parādīja, ka elektroniskai automātikai, ar kuru tiks nokomplektēti no jauna

izstrādājamo automobiļu modeļi, ir jāatbilst sekojošām prasībām:

• izmainoties ceļu satiksmes nosacījumiem, kad automobiļa riteņu saķeries koeficients sasniedz

savu fizisko robežu, automobilis nedrīkst darboties neparedzami, tā dinamika nedrīkst

izmainīties strauji, nedrīkst sākties sānslīde, strauji pagriezieni, nobraucieni no ceļa vai

apgāšanās;

• pat uz slideniem vai apledojušiem ceļiem automobiļa novirzei no vadītāja izvēlētās kustības

trajektorijas ir jābūt minimālai, proti, drošības nodrošināšanas robežās;

• automobiļa noslodzes pakāpe pieļaujamo normu līmenī nedrīkst iespaidot automobiļa

kustības stabilitāti;

• pēkšņs sānvējš, neliels smilšu vai sniega sanesums uz automaģistrāles nedrīkst iespaidot

automobiļa kustību;

• vadītāja subjektīvai uztverei, automobiļa parametriem un tehniskajiem raksturojumiem, kas

iespaido satiksmes drošību, jāpaliek optimālo normu robežās.

Lai izpildītu uzskaitītās prasības, kas nodrošinātu automobiļa kustības stabilitāti, tika veiktas

elektroniskās automātikas ierīču daudzas teorētiskas un eksperimentālas izpētes. Pirmkārt, tika

pārskatītas visas ražošanā esošās sērijveida ierīces, piemēram, bremžu antibloķēšanas ABS sistēma,

diferenciāļa elektroniskā bloķēšanas EDL sistēma, vilces spēka kontroles ASR sistēma. Papildus tika

izstrādāta aktīvās piekares vadības ABC sistēma, kas ļāva mainīt klīrensu, un stūres

vadības kontroles APS sistēma.

Tā sākumā apvienojot visas minētās sistēmas kopā tika izveidots viena kompleksa

automātiska automobiļa dinamikas kontroles sistēma, kuru nosauca par ESP sistēmu. Automobiļa

dinamikas kontroles ESP sistēma, pastāvīgi kontrolē vadītāja darbības un ārkārtas situācijās,

piemēram, strauji bremzējot uz slidena ceļa, automātiski ieslēdzas vadības procesā un novērš

automobiļa sānslīdi. Automobiļa dinamiskās kontroles ESP sistēma, līdzīgi profesionālam

autosportistam, izmantojot ASR sistēmu, adaptē motora griezes momentu un, izmantojot ABS


234 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

sistēmu, bremzēšanas spēkus uz riteņiem atbilstoši stūresrata pagrieziena leņķim, izmantojot APS

sistēmu. Savukārt, aktīvās piekares vadības ABC sistēma aiztur automobili no šķērssasveres.

Automobiļa vadīšanu daudz drošāku padara elektroniskā stabilitātes programma – ESP

(Elektronischen Stabilitats Programm) vai VDC (Vehicle Dynamics Control). Tā palīdz saglabāt

paredzēto braukšanas trajektoriju un automobilim noturēties uz brauktuves virsmas neatkarīgi no

vadītāja prasmes. ESP ir sevišķi noderīga kritiskās situācijās, kas rodas pagriezienos. Neatkarīgi no

automobiļa īpašībām nepietiekamas vai pārliekas pagriežamības apstākļos sistēma neļauj zaudēt

kontroli par spēkratu un palīdz saglabāt vadītāja izraudzīto trajektoriju. Automobiļiem ar

aizmugurējo piedziņu ir raksturīga pārlieka pagriežamība. Lai saglabātu kustības trajektoriju, kad,

ieejot pagriezienā, autovadītājs zaudē kontroli pār to, ESP iedarbina priekšējā ārējā riteņa bremzi.

Priekšpiedziņas automobiļiem savukārt ir raksturīga nepietiekama pagriežamība, tāpēc kustības

trajektorijas saglabāšanai, ieejot pagriezienā, ESP piebremzē ar aizmugurējā iekšējā riteņa bremzi.

Braukšanas trajektorijas saglabāšanas sistēma spēju automobiļa stūresrata pagriešanu uz pretējo pusi

neuztver kā pēkšņu autovadītāja nodomu maiņu.

236. att. Automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmas darbība:

a – priekšpiedziņas automobilim; b – aizmugures piedziņas automobilim

ESP arī izmanto ABS sistēmas mezglus, un tās ir apgādātas ar trim papildu mērpārveidotājiem,

kas nosaka:

• virsbūves sasvēruma leņķi;

• šķērspaātrinājumu;

• novirzi no braukšanas virziena.


235 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

237. att. Automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmas jeb elektroniskās stabilitātes programmas

sastāvdaļas:

1 – ESP elektroniskais vadības bloks; 2 – šķērspaātrinājuma un novirzes mērpārveidotājs; 3 – stūres

virziena mērpārveidotājs; 4 – bremžu sistēmas spiediena mērpārveidotājs; 5 – riteņu rotācijas

frekvences mērpārveidotājs; 6 – hidroagregāts; 7 – riteņa darba bremze; 8 – motora vadības

elektroniskais vadības bloks; 9 – iesmidzināšanas sprausla; 10 – aizdedzes svece; 11 – droseļvārsts

ar elektronisko akselatora pedāli

Priekšējo riteņu savērsuma leņķa mērpārveidotājs ar precizitāti l īdz 1o mēra riteņu

pagrieziena leņķi un arī dod informāciju par ātrumu, ar kādu tiek veikti manevri ar stūri.

Šķērspaātrinājuma mērpārveidotājs fiksē centrbēdzes spēku, kas iedarbojas uz automobili, kā arī

mēra spēka momentu, kas liek automobilim griezties ap vertikālo asi, kura iet caur tā smaguma

centru. Šķērspaātrinājuma mērpārveidotājs praktiski aizvieto vadītāja vestibulāro aparātu, ar kuru

vadītājs iegūst informāciju par ātruma un kustības izmaiņām, kā arī vibrācijām un triecieniem.

Elektroniskais vadības bloks, kas vada ESP sistēmu, ar bremžu antibloķēšanas ABS sistēmas

mērpārveidotāju starpniecību saņem informāciju par katra riteņa rotācijas frekvenci un tā saķeres

lielumu ar brauktuves virsmu. Īpaša informācijas apstrādes datorprogramma salīdzina

mērpārveidotāju signālus ar tiem, kas ierakstīti ESP elektroniskā vadības bloka atmiņā, un, līdzko

ESP atklāj automobiļa stabilitātes zudumu, tā nekavējoši, pat nepilnas sekundes laikā, aktīvi iejaucas.

Bremzējot vajadzīgo riteni, automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēma laideni reducē

motora griezes momentu, samazinot iesmidzināmās degvielas daudzumu. Automobiļa dinamikas

kontroles ESP sistēma ir nodrošināta ar bremžu šķidrumu, kas atrodas hidroakumulatora tvertnē zem

spiediena; un, lai tā darbotos, nemaz nav jāspiež bremzes pedālis. Tomēr nepieciešams atzīmēt, ka


236 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēma nav bezpilota vadības sistēma, bet tikai papildina

vadītāja funkcijas, atstājot viņam atbildību par kustības virziena izvēli un negadījuma novēršanu,

neiejaucoties tā vadības manipulācijās līdz tam laikam, kamēr automobiļa kustība noris optimāli, bez

riteņu slīdēšanas un sānslīdes. Sākot no 1995.gada automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēma

pārstāja būt par eksperimentālās izpētes objektu un ar to sāka aprīkot ekskluzīvus automobiļus.

Šodien dinamikas kontroles ESP sistēma ir kļuvusi par nepieciešamu aprīkojumu, ko dažādā

komplektācijā un nosaukumā uzstāda uz visiem automobiļiem.

Dinamiskās kontroles ESP sistēmas vadības uzdevumi

Dinamiskās kontroles ESP sistēma jeb elektroniskās stabilitātes programma ir elektroniska

sistēma, kas ļauj saglabāt izvēlētā automobiļa kursa stabilitāti tā kustības laikā, ir apvienota ar

bremžu sistēmu un spēka pārvadu.

238. att. Automobiļa kursa nodrošināšanas shēma sistēmā„ automobilis – vadītājs – ceļš ”

Automobilis ir paaugstinātas bīstamības vadāma autonoma sistēma. Tāpēc satiksmes drošību

garantē tikai vadītāja nenogurstoša uzmanība, tūlītēja reakcija un pareiza darbība uz notiekošo.

Vadītājam ir ne tikai jāredz satiksmes situācija, bet arī ir jāsaprot, ko viņš redz.

Informācijas uztverē būtiski svarīga nozīme ir uzmanībai. Neuzmanīgs vadītājs var redzēt ne

tikai notiekošo satiksmes plūsmu, bet arī veidojošos bīstamo situāciju, taču nespēj saprast notiekošo

un tāpēc nav spējīgs darboties pretī iespējamo seku novēršanai, kas ir arī viens no svarīgākiem

negadījumu cēloņiem.


237 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Neuzmanība parasti tiek saistīta ar cilvēka nespēju koncentrēties, izklaidību, pārpūli,

pārdzīvojumiem u.c. Uzmanību var raksturot kā koncentrēšanos uz kādu priekšmetu vai notiekošo.

Nekoncentrējies vadītājs nespēj pat veikt elementāras prāta darbības, piemēram, elementāru

matemātisku aprēķinu automobiļa ātruma pārveidošanai no km/h uz m/s. Pēc faktiskās informācijas

uztveršanas, sākas tās apstrāde, ko veic smadzenes, izmantojot vadītāja atmiņu, uzkrāto pieredzi un

apgūtos rīcības algoritmus. Minētais process ir nepieciešams konkrēta lēmuma pieņemšanai un

vadītāja tālākai rīcībai ar vadības ierīcēm un tā izpildi zināmā mērā var salīdzināt ar elektroniskā

vadības bloka mikroprocesora darbību.

Elektronisko vadības bloka mikroprocesori, kas var atšķirīgi savā starpā pēc jaudas un

iespējām, tomēr bez vajadzīgā programmnodrošinājuma nespēs pat atpazīt motora temperatūru vai

indicēt automobiļa ātrumu. Tāpat ir ar vadītāju: jo vairāk viņš ir trenējies, jo vairāk apguvis rīcības

modeļus dažādās darbībās, kas iespējams ar apgūtām mācībām, iegūto prasmi un loģisko domāšanu;

jo īsākā vadītājs pieņems pareizo lēmumu savām darbībām, lai iedarbotos uz automobiļa vadības

ierīcēm.

Tāpēc satiksmes dalībnieku koncentrētās vietās un intensīvas kustības apstākļos, lai izvairītos

no bīstamām situācijām ar vēl bīstamākām sekām, vadītājam automobilis ir jāvada tā , lai maksimāli

izmantojot tā dinamiku, ka varētu to apturēt vai rīkoties citādi bīstamās situācijas vai satiksmes

negadījuma novēršanai. Sekojoši, automobiļa drošas vadīšanas ātrums ir saistīts ar katra vadātāja

„personīgā mikroprocesora” domāšanas ātrumu.

Praktiski, dinamiskās kontroles ESP sistēma akceptē automobiļa kustības pagrieziena

„apsteidzi” vai „atpalicību”. Bremžu antibloķēšanas ABS sistēmas un motora vilces kontroles ASR

sistēmas visas labās īpašības tiek attīstītas dinamikas kontroles ESP sistēmā, kas palielina satiksmes

drošību automobiļa vadības laikā sekojošos punktos:

• nodrošināt vadītāju ar aktīvu palīdzību pat kritiskās dinamiskās situācijās;

• palielināt automobiļa kursa stabilitāti jeb braukšanas trajektorijas saglabāšanu pat galēji

sarežģītos satiksmes apstākļos visos ekspluatācijas režīmos, piemēram, daļēja vai pilnīga

bremzēšana, braukšana brīvskrējienā, iedzīšanā, bremzēšanā ar motoru, izmanot slodzi;

• palielināt satiksmes stabilitāti ekstremālo manevru vadībā, piemēram, avārijas situācijās;

• atkarībā no satiksmes intensitātes, kvalitatīvāk izmantot saķeries potenciālu starp automobiļa

riteņiem un brauktuves virsmu salīdzinājumā ar ABS un ASR sistēmu.


238 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

239. att. Automobiļa dinamikas raksturojošie parametri:

X – lineārais ātrums paātrinājuma vai palēninājuma veidā; Y – šķērspaātrinājums; Z – automobiļa

pagrieziena ātrums/moments ap vertikālo asi; S – smaguma centrs; 1 – automobiļa pagrieziena

leņķis ap šķērsvirziena asi; 2 – priekšējā riteņa sagāzums; 3 – riteņa griezes moments; 4 – riteņa

pagrieziena leņķis; 5 – riteņa sānnovirzes leņķis; 6 – garensasveres leņķis; 7 – automobiļa

pagrieziena leņķis ap horizontālo asi; 8 – kursa novirzes jeb dreifa leņķis; 9 – stūresrata

pagriešanas leņķis/moments

Vadītājs ar stūresratu maina un stabilizē automobiļa braukšanas trajektoriju. Ceļa

pagriezienos vadīšana var kļūt bīstama centrbēdzes spēku dēļ, kas automobili cenšas pārvietot uz

pagrieziena ārmalu. Veicot nepietiekami kreiso pagriezienu, automobili var novirzīt uz ceļa nomali

vai aiz tās, bet līdzīgi veicot labo pagriezienu – automobili var ievirzīt pretējā braukšanas joslā.

Riepas elastības dēļ pagriezienu izpildi ietekmē arī riteņu sānnovirze, proti, riteņa braukšanas

trajektorijas novirze no riteņa ar stūresratu uzdotā braukšanas virziena vertikālās ass. Jo mīkstāka

riepa, jo lielāka ir tās sānnovirze. Gadījumā, ja priekšējie riteņi ir ar mazāku riepu spiedienu kā

aizmugurējie, tad vēlamās braukšanas trajektorijas nodrošināšanai, pagriezienā stūresrats ir jāpagriež

vairāk nekā parasti.

Tas nozīmē, ka uz automobiļa stūres vadības raksturojumu var iedarboties ar riepu.

Automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmā servovadības mērķiem tiek izmantota arī šī riepu

īpašība.

Tas palielina automobiļa vadības drošību, tā kā saglabā automobiļa kursa stabilitāti un

kustības trajektoriju, kura iespējami tuvu atbilst riteņa pagrieziena leņķim. Šis ir gadījums, kad


239 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

pagrieziena laikā šķērsspēki, kas darbojas uz riepu, paliek ievērojami mazāki par saķeries spēku starp

riteņa riepu un brauktuves segumu.

240. att. Automobiļa dinamika

pagriezienā:

1 – stūresrata pagrieziens par

noteiktu leņķi; 2 – kustības

trajektorija uz ceļa ar lielu saķeries

koeficientu µ; 3 – kustības

trajektorija uz ceļa ar zemu saķeries

koeficientu µ, stūres vadības

korekcija un novirzes rotācijas

frekvence; 4 – kustības trajektorija

uz ceļa ar zemu saķeries

koeficientu µ un stūres vadības

korekciju par kursa novirzes leņķi

β(ESP)

Neraugoties uz to, automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmai vadība ar riteņa novirzes

rotācijas frekvences regulēšanu var būt nepietiekama un automobilis var zaudēt trajektorijas

stabilitāti.

Tāpēc automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēma vada ne tikai pēc automobiļa pagrieziena

ātrums ap vertikālo asi, bet arī pēc paredzētā kursa jeb braukšanas leņķa. Automobiļa dinamikas

kontroles ESP sistēma neaprobežojas tikai ar sistēmu ABS un TCS/MSR darba režīmu apvienojumu,

bet tāpat izplatās uz automobiļa brīvskrējiena kustības režīmu un darbojas arī īpašas bremzēšanas

laikā, kad notiek automobiļa vadīšana uz iespēju robežas.

Praktiski, automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēma apvieno ABS, EBV, ASR, EBA,

EDC un GMR sistēmu.


240 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

241. att. Automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmas apakšsistēmas un elementi

1– motora vadības elektroniskais vadības bloks; 2– hidroagregāts ar integrēto regulatoru;

3 – galvenais bremžu cilindrs ar bremžu asistentu; 4 – stūres virziena mērpārveidotājs;

5 – novirzes mērpārveidotājs; 6 – šķērspaātrinājuma mērpārveidotājs; 7– 4 gb. riteņu rotācijas

frekvences mērpārveidotāji; GMR – novirzes momenta regulēšana

Automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmas vadīšanai uz fizisko iespēju robežas ir jāievēro

ceļa brauktuves virsmas trīs automobiļa brīvības pakāpes: garenvirziena un šķērsvirziena kustības

komponentes un pagrieziens jeb griezes moments ap vertikālo asi.

Kā parādīts ESP sistēmas blokshēmā, pirmkārt ir jānosaka, kā pareizi ir pārvietosies

automobilis atbilstoši vadītāja nominālām darbībām, un kā faktiski pārvietosies automobilis uz ceļa

brauktuves. Starpības samazināšanas nolūkā starp nominālo un faktisko rīcību jeb rezultējošam

iedarbības spēkam uz riteņa riepu ir jāvada servomehānismam ar vadības signāla palīdzību no

kontrollera.


241 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

242. att. Automobiļa dinamikas kontroles ESP kontrollera blokshēma

Šinī attēlā tiek parādīta vadības struktūrshēma, kas sastāv no galvenā ESP kontrollera un

slīdes kontrollera.

243. att. Automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmas vadības struktūrshēma:

1– 4 gb. riteņu rotācijas frekvences mērpārveidotāji; 2 – bremžu sistēmas spiediena

mērpārveidotājs; 3 – stūresrata stāvokļa mērpārveidotājs; 4 – vertikālās plaknes leņķiskās rotācijas

frekvences mērpārveidotājs; 5 – šķērspaātrinājuma mērpārveidotājs; 6 – hidroagregāts ar integrēto

regulatoru; 7 – motora darbības vadības ierīce; 8 – mērpārveidotāju signāli ESP darbībai,

α – riepas sānnovirzes leņķis; δR – priekšējā riteņa pagrieziena leņķis; λSo – riepas nominālā slīde


242 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Izmantojot galveno kontrolleru, tiek ievadīti nominālie dati slīdes kontrolleram riepas

nominālās sānnovirzes parametra veidā. Sekotājbloks nosaka kontrolējamā stāvokļa mainīgo lielumu,

proti, automobiļa kursa leņķi. Tiek novērtēti pienākošie signāli no stūresrata stāvokļa

mērpārveidotāja, spiediena mērpārveidotāja bremžu sistēmā un motora droseļvārsta stāvokļa

mērpārveidotāja.

Bez automobiļa ātruma aprēķina, tāpat ir jāaprēķina saķeries koeficienta vērtība starp riepu

un ceļa virsmu. Šie parametri tiek novērtēti uz pienākošo signālu pamata, kurus saņem no

šķērspaātrinājuma mērpārveidotāja, vertikālās plaknes leņķiskās rotācijas frekvences

mērpārveidotāja un bremžu sistēmas spiediena mērpārveidotāja. Pēc tam tiek aprēķināts griezes

moments ap vertikālo asi, lai pēc tā varētu noteikt faktisko stāvokli attiecībā pret uzstādīto stāvokli.

244. att. Automobiļa dinamikas kontroles ESP sistēmas elementu un vadības shēma:

1 – ABS sistēmas elektroniskais vadības bloks ar EDS/ASR/ESP sistēmām; 2 – hidroagregāts ar

augstspiediena sūkni; 3 – bremžu sistēmas spiediena mērpārveidotājs; 4 – šķērspaātrinājuma

mērpārveidotājs; 5 – novirzes mērpārveidotājs; 6 - ASR/ESP ieslēgšanas slēdzis; 7 – stūresrata

stāvokļa mērpārveidotājs; 8 – „stop”slēdzis; 9 ÷ 12 – 4 gb. riteņu rotācijas frekvences

mērpārveidotāji; 13 – diagnostikas pieslēgums; 14 – bremžu darbības kontrolspuldze; 15 – ABS

darbības kontrolspuldze; 16 – ASR/ASP darbības kontrolspuldze; 17 – automobilis ar kustības

darbību; 18 – motora vadības elektroniskais vadības bloks; 19 – automātiskās pārnesumkārbas

elektroniskais vadības bloks


243 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lai iegūtu vajadzīgo griezes momentu ap vertikālo asi, tad nepieciešams, lai riteņu slīdes

relatīvās izmaiņu lielumus noteiktu ar ESP kontrolleru. Šos lielumus pēc tam uzstāda ar slīdes

kontrollera un vilces spēka kontrollera palīdzību, izmantojot bremžu hidrosistēmas hidroagregātu un

motora darbības vadības ierīci.

Dotajā sistēmā izmanto ABS un ASR secīgu tuvinājuma metodi. Hidroagregāts ar integrēto

regulatoru jeb hidrauliskais modulators ar ASR paplašinātām funkcijām pieļauj visu riteņu augstu

dinamiskās bremzēšanas līmeni jebkuru temperatūru robežās, kaut gan arī tajā pašā laikā droši uztur

bremžu kontūru atdalīšanu.

Vajadzīgais motora griezes moments uz riteņiem var tikt uzstādīts, izmantojot motora

darbības vadības interfeisu CAN tā, lai būtu noregulēti visu riteņa vilces – saķeres spēki.


244 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.2. REISA AKTĪVĀS KONTROLES (ACC) JEB PASTĀVĪGA ĀTRUMA

UZTURĒŠANAS SISTĒMA

Stundas tēma: Reisa aktīvās kontroles (ACC) jeb pastāvīga ātruma uzturēšanas

sistēma Stunda: 43 – 44 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot reisa aktīvās kontroles sistēmas pamat funkciju veidus un to

pielietojumu mūsdienu autobūvē;

2. Izprast reisa aktīvās kontroles sistēmas darbības principu un pielietojuma

nozīmi automobilī;

3. Noskaidrot reisa aktīvās kontroles sistēmas sastāvdaļās, tās darbības principu

un uzbūvi.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par reisa aktīvās kontroles sistēmas pamat funkcijām;

2. Radiolokācijas mērpārveidotāji, to uzdevums reisa aktīvās kontroles

sistēmās;

3. Reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēmas galvenie elementi.








245 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.2. REISA AKTĪVĀS KONTROLES (ACC) JEB PASTĀVĪGA ĀTRUMA UZTUR ĒŠANAS

SISTĒMA

Pamata funkcija reisa aktīvās kontroles ACC (Adaptive Cruise Control) jeb Distronic

sistēmai, kas bāzējas uz parasto loģisko ātruma uzturēšanas automātu,

ir automātiska nepieciešamā satiksmes ātruma uzturēšana, ko ir

iestatījis vadītājs. Papildus ACC jeb Distronic sistēma var ne tikai

uzturēt vajadzīgo automobiļa kustības ātrumu, bet arī automātiski to

paātrināt vai piebremzēt, samazinot motora apgriezienus vai

iedarbinot bremzes, ja automobiļa priekšā parādās šķērslis; un, kad

šķēršļa vairs nav, tad automobiļa ātrums atkal palielinās līdz

iestatītajam lielumam.

245. att. Reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēmas displejs

Tādejādi ACC jeb Distronic sistēma var saglabāt kā reisa distances un tā arī ātruma

uzturēšanas funkcijas uz ceļa brauktuves. Autovadītājam nospiežot bremžu pedāli, ACC tiek izslēgta.

246. att. Reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēmas darbība:

a – brīvas satiksmes kustībā; b – sekošanas satiksmes plūsmā; 1 – vēlamais ātrums; 2 – sekošanas

norāde panelī; 3 – reisa aktīvā kontrole pēc vadītāja ieskatiem; 4 – Distronic automātiska ātruma

regulēšana pēc priekšā braucošā transporta līdzekļa un distances starp tiem

Reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēmas galvenais elements ir mērpārveidotājs,

kas izmēra pastāvošo attālumu līdz priekšā braucošam transporta līdzeklim, tā patreizējo ātrumu un

novietojumu uz brauktuves. Lai panāktu maksimālo drošību pat pie nelabvēlīgiem klimata

apstākļiem, tad šim nolūkam pielieto radiolokācijas mērpārveidotājus. Tādejādi, lai novērstu frontālo


246 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

sadursmi ar priekšā braucošo transporta līdzekli, tad ACC jeb Distronic sistēma tiek apgādāta ar

radiolokācijas mērpārveidotāju, kas darbojas 76 ÷ 77 GHz diapazonā.

Radiolokācijas mērpārveidotājs savā darbības laikā izstaro trīs radiostarus vienlaicīgi, kas

atstarojas no priekšā braucošā transporta līdzekļa un tiek analizēti izplatīšanās ilguma, doplera efekta

frekvences nobīdes un signālu amplitūdas attiecības. Izmantojot šos rādītājus tiek aprēķināts attālums

līdz priekšā braucošam transporta līdzeklim, tā faktiskais kustības ātrums un relatīvais novietojums

uz brauktuves.

Ierīces darbības rādiuss ir 150 m, un tā ieslēdzas tad, kad automobilis brauc ar ātrumu 30 ÷

180 km stundā. Radiolokācijas mērpārveidotāju var uzstādīt zem automobiļa priekšējā bufera vai

gaisa tvērēja pārsega.

247. att. Radiolokācijas mērpārveidotājs un tā novietojuma vieta automobilī

Lai nodrošinātu reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēmas drošu darbību, svarīgi, lai

priekšā braucošie transporta līdzekļi pārvietotos savu braukšanas joslu robežās. ACC jeb Distronic

sistēma izmanto arī ESP programmas mērpārveidotāju informāciju, par automobiļa novirzes leņķi,

par braukšanas trajektoriju, par riteņu rotācijas frekvenci, par šķērspaātrinājuma lielumu, lai noteiktu

automobiļa kustības trajektoriju pagriezienā un konstatētu blakus braucošo transporta līdzekļu

novietojumu.

248. att. Automobiļa kustības trajektoriju

noteikšana pagriezienā un blakus braucošo

transporta līdzekļu novietojuma konstatācija


247 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Datorā, kas kontrolē ACC sistēmas darbību, autovadītājs ievada datus par ātrumu un attālumu

līdz priekšā braucošam spēkratam, bet ACC, izmantojot elektronisko saiti ar automobiļa motoru un

bremzēm, piemēro automobiļa kustību atbilstoši uzdotajiem parametriem.

Papildus šajā sistēmā paredzēts ieviest arī vidējās zonas radarus ar 24 GHz darba frekvenci.

Ar šo radaru palīdzību autovadītājs labāk varēs kontrolēt visu, kas notiek līdz 30 m attālumā no

automobiļa. Bet ar ultraskaņas lokatoru palīdzību paredzēts likvidēt spoguļu “aklās zonas”, lai ļautu

autovadītājam labāk kontrolēt visu, kas notiek 3.0 līdz 10 m attālumā no automobiļa.

249. att. Autovadītāja elektronisko palīgu iedarbības zonas

Lai radiolokatori darbotos bez kļūmēm, paredzēts, ka ACC sistēmas mērpārveidotāji tiks

papildināti ar videokamerām, kas strādās kā redzamās gaismas, tā arī infrasarkano staru diapazonā.

Videokameras ļaus novērot satiksmi ap automobili, ievērot uz brauktuves vertikāli un horizontāli

novietotās ceļazīmes, kā arī palīdzēs autovadītājam noturēties savā kustības joslā.

Reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēma ir apgādāta ar elektronisko vadības bloku.

Brauciena laikā vēlamais kustības ātrums un vajadzīgais laika 1 ÷ 2 sekunžu intervāls distances

veidošanai tiek uzstādīts un ievadīts procesora atmiņā, bet pienākošais signāls no kustības ātruma un

mērpārveidotāja un atstarotais signāls no radiolokācijas mērpārveidotāja tiek salīdzināts ar

uzstādītiem lielumiem. Elektroniskais vadības bloks veic pievadīto lielumu apstrādi, izkalkulē

vadības signālu un nepieciešamības gadījumā formē signālu droseļvārsta un bremžu vadīšanai.


248 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

250. att. Reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēmas elementu izvietojums automobilī:

1 – radiolokācijas radars ar EVB; 2 – bremžu vadības hidrobloks ar darbību pie ieslēgtas ACC;

3 – riteņa darba bremze; 4 – riteņa rotācijas frekvences mērpārveidotājs; 5 – hidroakumulators;

6 –bremzes pedālis; 7 – motora vilces kontroles elektroniskais vadības bloks, ieslēdzot ACC sistēmu;

8 – galvenais motora vadības bloks; 9 – stūresrata pagrieziena mērpārveidotājs;

10 – mēraparātu panelis; 11 – novirzes un šķērspaātrinājuma mērpārveidotājs

Automobiļa kustības laikā vadītājam ir jāsaņem minimālā apjomā sekojoša informācija:

• ieslēgšanas stāvokļa indikācija;

• iestatītā kustības ātruma indikācija;

• vadītāja izvēlētā iestatītā kustības laika intervāla indikācija;

• sekošanas režīma indikācija, kas informē vadītāju par to, ka sistēma kontrolē attālumu līdz

priekšā braucošam transporta līdzeklim.

Reisa aktīvās kontroles ACC jeb Distronic sistēma palīdz vadītājam atbrīvoties stresa

stāvokļa, kuru var izsaukt neapdomātas darbības automobiļa vadīšanas laikā, lai nodrošinātu stabilu

automobiļa kustības ātrumu intensīvā satiksmes plūsmas apstākļos. Reisa aktīvās kontroles ACC jeb

Distronic sistēma tāpat ne tikai palielina satiksmes drošību uz ceļiem, bet arī palielina vadītāja

komfortu.


249 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.3. VADĪTĀJA UN PASAŽIERU AIZSARDZ ĪBAS SISTĒMA TRAUMU

SAMAZIN ĀŠANAI AUTOMOBI ĻA TIEŠĀ SADURSMĒ

Stundas tēma: Vadītāja un pasažieru aizsardzības sistēma traumu samazināšanai

automobiļa tiešā sadursmē Stunda: 45 – 46 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot vadītāja un pasažieru aizsardzības sistēmas mūsdienu autobūvē;

2. Izprast traumu samazināšanas sistēmu darbību automobiļa tiešā sadursmē;

3. Noskaidrot jaunākās vadītāja un pasažieru drošības sistēmas mūsdienu

automobiļos un to pielietojumu.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu vadītāju un pasažieru aizsardzības sistēmu

veidiem;

2. Galvenie SRS un AIRBAG darbības elementi, to uzbūve un darbības

princips;

3. Drošības sistēmu pārbaude uzstādot uz automobiļiem CRASH TEST.








250 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.3. VADĪTĀJA UN PASAŽIERU AIZSARDZ ĪBAS SISTĒMA TRAUMU

SAMAZIN ĀŠANAI AUTOMOBI ĻA TIEŠĀ SADURSMĒ

Vispār īgās ziņas

Mūsdienās par neatņemamu dzīves sastāvdaļu ir kļuvis automobilis un ar to saistītā

autosatiksme, kas dažkārt tiek uztverta ļoti vieglprātīgi, bez sevišķām bažām un vajadzīgā

nopietnuma. Tomēr, lai cik tas būtu nepatīkami, autosatiksme ir ļoti bīstama mūsu ikdienas

sastāvdaļa, jo palielinoties automobiļu skaitam, satiksmes ātrumiem, agresīviem braucējiem

palielinās arī ceļu transporta negadījumi un traumu skaits.

251. att. satiksmes drošību ietekmējošie faktori

Ja agrāk par drošiem automobiļiem varēja uzskatīt Mercedes - Benz, Volvo un Saab modeļus,

tad tagad pēc jauno automobiļu drošības pārbaudes EuroNCAP programmas ieviešanas, par drošiem

praktiski ir k ļuvuši visu marku automobiļi. Un tas viss ir pateicoties automobiļu drošības ierīcēm.

Drošības ierīces pieņemts grupēt aktīvajās un pasīvajās drošības ierīcēs. Ja aktīvo drošības ierīču

funkcionālais uzdevums ir palīdzēt izvairīties no ceļu satiksmes negadījumiem, bet pasīvo drošības

ierīču funkcionālais uzdevums ir mazināt autobraucēju traumatisma iespējas, ja tomēr nebija

iespējams izvairīties no avārijas.

Pie senākajām aktīvās drošības ierīcēm pieder bremžu antibloķēšanas ABS sistēma, kas tiek


251 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

papildināta ar elektroniskās bremžu spēka sadales ierīci un bremžu asistents. Elektrotehnikas

uzplaukums un mikroelektronikas attīstība ir apgādājusi automobili ar vilkmes kontroles un

stabilitātes sistēmu. Arī adaptīvie galvenie lukturi spēj pārvietoties ne tikai uz augšu un leju, bet arī

„skatīties” līdzi stūresratam.

Pasīvās drošības ierīces ir drošības jostas un par to nepiesprādzēšanos brīdinošs signāls.

Virsbūves plānotās deformācijas zonas, kam jāslāpē trieciena spēks, kā arī automobiļa durvīs

iebūvēti aizsargstieņi, gaisa drošības spilveni un citas ierīces. Pēc EuroNCAP (Amerikā – pēc

SINCAP) metodikas tiek pārbaudīta automobiļa pasīvā drošība.

252. att. EuroNCAP triecientestu programma

Jāatceras, ka automobilim EuroNCAP zvaigznes piešķir par frontālās un sānu sadursmes

rezultātiem kopā, kā arī, ņemot vērā traumu smagumu, ko automobilis spēj nodarīt, uztriecoties

gājējam.


252 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

253. att. Gājēja sadursmes riska iespējas ar vieglā automobiļa dažādām zonām

Nereti kopējo baļļu skaitu nosaka konkrētā automobiļa modeļa bāzes aprīkojums, tādēļ piecas

zvaigznes pat vienas klases automobiļa ietvaros ne vienmēr nozīmē pilnīgi vienādu pasīvās drošības

pakāpi.

254. att. Ceļu transporta negadījumu sadalījums pēc sadursmju veidiem

Tāpat objektīvi nav salīdzināmi testu rezultāti starp dažādu klašu automobiļiem. Tas ir tāpēc,

ka fizikas likumus izmainīt nevar un dažādu automobiļu sadursmes rezultātā, bez šaubām

automobilis ar lielāku salona telpu un pilno svaru parasti dod lielākas garantijas autobraucējiem

izdzīvošanas un traumu neiegūšanas jomā. Tā kā automobiļu frontālā sadursme vairumā gadījumu ir

bīstamāka, tad svarīgāki ir rādītāji šādā negadījumā.


253 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Avārijas gadījumā vadītāju un autobraucējus no smagām traumām iespēju robežās pasargā

stingrs un izturīgs automobiļa salons. Pārbaudot automobili frontālā sadursmē, tas braucot ar ātrumu

48,3km/h jeb 30jūdzes/h uzbrauc nekustīgam priekšmetam, kas ir novietots perpendikulāri vai

atrodas 30° lielā leņķī pret automobiļa garenasi.

255. att. Frontālās sadursmes un aizmugures trieciena gadījumā salonu un autobraucējus pasargā

plastiski deformējama motortelpas un bagāžas nodalījuma zona, bet triecienus automobiļa sānos

slāpē sānvirzienā deformējami elementi

Frontālā sadursmē visa kinētiskā enerģija izkliedējas automobiļa bufera un virsbūves

priekšējās daļas deformācijas laikā, bet pie smagām sadursmēm – salona priekšējās daļas jeb

mēraparātu paneļa zonas deformācijā. Tilti, riteņi, motors ierobežo deformācijas garumu. Sviru

sistēma frontālā sadursmē nobīda motoru zem salona. Atkarībā no automobiļa konstrukcijas,

izmēriem un masas, frontālā sadursme ar nekustīgu objektu pie ātruma 50 km/h rada automobiļa

priekšējās daļas deformāciju apmēram par 0.4 ÷ 0.7m diapazonā. Salona bojājumiem ir jābūt pēc

iespējas vairāk minimizētiem un tas galvenokārt skar:

• mēraparātu paneļa zonu (vadības sistēmas, mēraparātu paneļa nobīdi, kā arī atsevišķu detaļu

un mezglu iekļūšanu caur priekšējo sienu salonā);

• virsbūves grīdas zonu (sēdekļu līmeņa samazinājums vai sēdekļu slīpuma izmaiņas);

• virsbūves sānu daļu, lai būtu iespējams atvērt durvis pēc ceļa transporta negadījuma.

Drošības jostās iebūvētie spēka ierobežotāji nodrošina uz cilvēku darbojošos spēku kontroli

pēc drošības jostu piesprādzēšanas, lai novērstu pārmērīgu spēku iedarbību uz cilvēka krūšu kurvi.

Ceļu transporta negadījumā atveras automātiskie gaisa drošības spilveni, kas praktiski ir gaisa maiss

ar gāzes ģeneratoru, lai pasargātu no traumām autobraucēja galvu, seju, kaklu un krūtis, kad cilvēks

triecienā atsitas pret stūresratu, mēraparātu paneli, durvīm, balstu vai citu šķērsli.


254 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

256. att. Gaisa drošības spilvens atveras, ja sadursme notiek ar priekšējo daļu ne vairāk par 300

robežām attiecībā pret automobiļa garenasi

Taču gaisa spilveni var iedarboties ari tad, ja automobiļa šasija saņem triecienu ceļa bedrēs

vai no šķēršļiem uz ceļiem vai ietvēm. Tāpēc jābrauc uzmanīgi pa nekvalitatīviem ceļa segumiem vai

braukšanai nepiemērotās vietās.

Lai paaugstinātu priekšējo autobraucēju drošības līmeni, Toyota firmas autobūvētāji ir

pilnveidojuši gaisa drošības spilvenu un izstrādājuši jauna tipa drošības spilvenu , kas sastāv no

divām kamerām. Gaisa drošības spilvena pilnīgas atvēršanas gadījumā starp abām gaisa kamerām

izveidojas padziļinājums, un kā norāda izgatavotāji, tad tas veicina trieciena spēka sadalīšanos starp

tādām ķermeņa daļām, piemēram, galvu un pleciem, kā rezultātā trieciens tūlīt pēc gaisa spilvena

automātiskas piepūšanās uz katru ķermeņa daļu atsevišķi kļūst daudz mazāks, izslēdzot traumu

iegūšanas iespējas spilvena atvēršanas laikā. Lieto arī drošības spilvenus automobiļa sānos un

drošības aizkarus gar sānu logu augšējām malām.

257. att. Divkameru gaisa drošības spilvens


255 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Automobiļa virsbūves masu samazina, lietojot augstas izturības tērauda skārdu, alumīnija

sakausējumus un augstvērtīgas plastmasas. Slēgto kārbveida telpu iekšējās virsmas, metinājuma

šuves, spraugas starp virsmām tiek apstrādātas ar pretkorozijas materiāliem. Visas pret brauktuvi

vērstās virsmas tiek apstrādātas ar prettrokšņa mastiku. Salonā trokšņus un siltumu saglabā un izolē

iekšējie polsterējumi un paklāji.

Sadursmes rezultātā trīspunktu drošības jostas diagonālā posma spriegošanas mehānisms

kompensē jostu atslābumu un spriegošanas mehānisma palēninātu darbību, savelkot un nostiepjot

jostas lenti. Pie kustības ātruma 50 km/h šī sistēma sasniedz maksimālo efektu sadursmes pirmajās

20 ms un tādā veidā it kā aizvieto drošības spilvenu, kam nepieciešamas apmēram 40 ms, lai

piepildītos ar gaisu. Šajā laikā vadītājs un pasažieris nedaudz turpina kustību uz priekšu līdz

kontaktam ar pilnīgi nepiepildīto drošības spilvenu, lai tādā veidā aizsargātos no ievainojumiem.

258. att. Gāzes drošības spilvena darbība automobiļa tiešā sadursmē:

0 ms – piepūšamais drošības spilvens, kas salocītā veidā ir novietots stūresrata rumbā, pēc drošības

spilvena paātrinājuma mērpārveidotāja nostrādāšanas sāk atvērties; 10 ms – laiks, kurā drošības

spilvens pilnīgi atveras; 20 ms – drošības spilvens sāk piepildīties ar gāzi;

30 ms – drošības spilvens daļēji piepildīts ar gāzi


256 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.4. AIZSARDZĪBAS SISTĒMAS: AIZSARDZ ĪBA PRET NOLAUPĪŠANU, AIZBRAUKŠANU, UZLAUŠANU, PACELŠANU, AKUMULATORA

ATSLĒGŠANU

Stundas tēma: Aizsardzības sistēmas: aizsardzība pret nolaupīšanu, aizbraukšanu,

uzlaušanu, pacelšanu, akumulatora atslēgšanu Stunda: 47 – 48 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādas aizsardzības sistēmas pret nolaupīšanu mūsdienu autobūvē;

2. Izprast aizsardzības sistēmu pret aizbraukšanu, uzlaušanu, pacelšanu

darbības principus;

3. Noskaidrot jaunāko automobiļu apsardzes signalizāciju veidus un

konstruktīvos izpildījumus.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu elektroniskajām pret aizbraukšanas sistēmu

veidiem;

2. Signalizāciju veidi pret aizbraukšanu, uzlaušanu, pacelšanu;

3. Imobilaizers, tā pielietojums, frekvenču diapazons, veidi, uzbūve un darbība.








257 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.4. AIZSARDZĪBAS SISTĒMAS: AIZSARDZ ĪBA PRET NOLAUPĪŠANU,

AIZBRAUKŠANU, UZLAUŠANU, PACELŠANU, AKUMULATORA ATSL ĒGŠANU

Elektroniskās pretaizbraukšanas sistēmas ir kļuvušas par standarta aprīkojumu visiem

jauniem automobiļiem un ir uzstādāmas arī uz ekspluatācijā esošiem automobiļiem. Rūpnieciski tiek

ražotas dažāda veida pretaizbraukšanas sistēmas, kā likums, kuru cena ir salāgojama ar nepieciešamo

apsardzes līmeni. Pretaizbraukšanas sistēmām ir jābūt efektīvām, drošām, ar ilgu kalpošanas ilgumu,

noturīgām pret ārējiem iedarbības veidiem, piemēram, pret radiotraucējumiem. Pretaizbraukšanas

sistēmas uzstādīšana nedrīkst samazināt automobiļa drošību.

Automobiļu pretaizbraukšanas sistēmas nosacīti var realizēt automobiļa apsardzi trīs līmeņos:

• apsardze pa perimetru. Perimetrālās apsardzes sistēmas izmanto mikroslēdžus vai

mikroslēdžus – antenas, lai kontrolētu automobiļa paneļu atvēršanu, piemēram, salona durvis,

motora telpas pārsegu, bagāžas nodalījuma pārsegu. Nesankcionētas ielaušanās gadījumā

automātiski ieslēdzas skaņas un gaismas signāli. Citreiz šādas sistēmas tiek papildinātas ar

kustības mērpārveidotājiem, lai konstatētu cilvēku ķermeņu kustību;

259. Apsardze pa perimetru

• apsardze tilpumā. Tilpuma apsardzes sistēma izmanto infrasarkanos, ultraskaņas vai

mikroviļņu mērpārveidotājus, lai kontrolētu nesankcionētas kustības automobiļa salonā.

Infrasarkanie mērpārveidotāji izmanto Doplera efektu, kad jebkura kustība salonā izmaina

ultraskaņas ģeneratora 40 kHz atstaroto frekvenci, kuru uztver uztvērējs.


258 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

260. att. Salona apsardze tilpumā:

1 – ultraskaņas ģenerators; 2 – sānu stikli; 3 – aizmugurējais stikls; 4 – priekšējais stikls

Līdzīgā veidā darbojas arī mikroviļņu radiosistēma, kuras radiosignāls tiek ģenerēts ar

frekvenci 10 GHz frekvenci. Mikroviļņu mērpārveidotāji mazāk reaģē uz gaisa plūsmām, tāpēc tos

uzstāda kabrioletos. Infrasarkanie mērpārveidotāji, kas tiek veidoti kā monobloks „avots –

uztvērējs”, tiek montēti salona griestos. Infrasarkanie mērpārveidotāji rada neredzamu infrasarkano

aizkaru līdz pat salona grīdai. Uztvērējs nepārtraukti kontrolē atstaroto signālu un tam izmainoties,

piemēram, ja kāds ienāk salonā, ieslēdz skaņas un gaismas signalizāciju.

• motora imobilizācija. Motora imobilizācija tiek panākta ar speciālu elektronisko vadības

bloku palīdzību, kuri aizliedz motora iedarbināšanu, saņemot trauksmes signālu. To ir

iespējams panākt divos veidos, ar:

• aparātu imobilizāciju, kurā motora iedarbināšanas ķēdes tiek pārtrauktas, izmantojot speciālus

relejus vai pusvadītāju pārslēdžus. Aparātu imobilizācijas efektivitāte ir atkarīga no releju un

nemarķētu vadu noslēpšanas mākas elementu montāžā vai vadu kūlī. Minētā slepenība

nepieciešama tāpēc, lai nevarētu šuntēt speciālu releju vai pusvadītāju pārslēdžu radītos

pārrāvumus ķēdē;


259 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

261. att. Aparātu imobilizācija:

1 – elektroniskais vadības bloks; 2 – uztvērējs; 3 – imobilaizers; 4 – speciāls relejs vai pusvadītāju

pārslēdzis; 5 – elektrostarteris; 6 – 120 db sirēna; 7 – apgaismojums

• programmu imobilizāciju, kad pēc pretaizbraukšanas ierīces komandas motora elektroniskais

vadības bloks aizliedz tā iedarbināšanu, piemēram, veido nepieļaujamu režīmu degvielas

padeves un aizdedzes diagrammas. Tādejādi, starteris motoru it kā griež, bet iedarbināšana

nenotiek. Šādas sistēmas ir ļoti efektīvas, ja izslēdz iespēju atļaut iedarbināt motoru, proti,

nomaina esošā motora elektronisko vadības bloku ar citu modernāku.

262. Programmu imobilizācija:

1 – imobilaizers; 2 – aizbraukšanas bloķētājs; 3 – citas iespējas; 4 – elektrostarteris; 5 – motora

elektroniskais vadības bloks, piemēram, Motronic; 6 – elektriskais degvielas sūknis;

7 – augstspiediena degvielas sūknis; 8 – dīzeļmotora iesmidzināšanas vadība; 9 – benzīnmotora

iesmidzināšanas un aizdedzes vadība


260 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Automobiļa pretaizbraukšanas sistēmas aprīkojums, kas ietilpst standarta komplektācijā, ir

atkarīgs no automobiļa modeļa. Taču visos gadījumos automobilis komplektējas ar perimetra

aizsardzību, bet daudzos gadījumos pretaizbraukšanas sistēmās iekļauj arī imobilizatorus un tilpuma

aizsardzību. Parasti automobiļu pretaizbraukšanas sistēmas ieslēdzas un izslēdzas ar durvju slēdzeni

vai ar distances pulti, kura tāpat vada arī centrālo atslēgu.

263. att. Imobilaizera atslēga ar tālvadības pulti, vadības taustiņiem, baterijas stāvokļa indikāciju

un atlokāmu atslēgas mēlīti

Vadītājs, novietojis automobili stāvvietā, parasti ar tālvadības pults „aizslēgtas atslēgas”

taustiņu aizslēdz durvis un ieslēdz pretaizdzīšanas sistēmu. Pretaizdzīšanas sistēmas ieslēgšanas

gaismas diodes sarkanas krāsas gaismas indikators sāk mirgot, sākumā bieži, lai informētu vadītāju

par sistēmas ieslēgšanos, bet pēc tam – reti, lai aizbaidītu potenciālu uzbrucēju ar sistēmas darbību.

264. att. Pretaizdzīšanas sistēmas uzstādījumu veidi

EVB - aizbraukšanas bloķētājs jeb apsardzes sistēmas elektroniskais vadības bloks


261 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Nesankcionētas iekļūšanas mēģinājuma gadījumā automobiļa salonā, pretaizdzīšanas sistēma

ieslēdz skaņas signālu, periodiski ieslēdz un izslēdz gaismas, bet imobilaizers bloķē motora darbību.

Apmēram pēc 30 sekundēm gaismas un skanas signālu padeve tiek pārtraukta, kas tiek darīts tāpēc,

lai neizlādētu akumulatoru, bet imobilaizers paliek ieslēgts tikmēr, kamēr automobiļa īpašnieks to

neatslēgs ar durvju atslēgu vai distances vadības pulti.

Pretaizbraukšanas sistēmu distances vadība

Distances vadības sistēma ļauj vadīt pretaizbraukšanas sistēmu un centrālo atslēgu no

noteikta attāluma. Distances vadības sistēma sastāv no portatīvā radioraidītāja, kas atrodas pie

vadītāja, un uztvērēja, kas atrodas automobiļa salonā un ir pieslēgts pretaizbraukšanas sistēmas un

centrālās atslēgas elektroniskam vadības blokam.

Radioraidītājs var tikt novietots distances vadības atslēgas pamatnē, atsevišķā piekariņā jeb

tālvadības pults veidā vai atsevišķas atslēgas rokturī.

265. att. Imobilaizers

Jebkurā izpildījuma gadījumā, minimizācijas nolūkos, izmanto daudzslāņu un bezkorpusu

integrālās mikroshēmas. Radioraidītāja barošanu nodrošina tabletes tipa galvaniskais elements, kura

diametrs sastāda 20 mm un darba spriegums 3 V.

Ja galvaniskais elements ir jauns, tad distances vadības pults radioviļņu darbības rādiuss

sastāda dažus metrus apkārt automobilim. Ja starp radioviļņu distances vadības pulti un automobile

atrodas palieli priekšmeti, kā arī ir slikti laika apstākļi vai ilgstoši ir lietots tabletes tipa galvaniskais

elements, tad ievērojami var samazināties radioviļņu distances vadības pults darbības rādiuss.


262 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Radioraidītājs tiek izgatavots, izmantojot šim nolūkam speciālas integrālās mikroshēmas, piemēram,

HCS200, HCS201 vai nedārgus astoņkārtu mikrokontrollerus, piemēram, MC68HC05K3.

Lai arī otrais variants ir ekonomiski dārgāks, tomēr tas pieļauj iespēju izmantot vienu un to

pašu iekārtu radioraidītājos ar dažādām funkcionālām iespējām un dažādām sistēmām.

Pretaizbraukšanas sistēmu un centrālo atslēga ieslēdz un izslēdz radioraidītājs, nosūtot atbilstošu

ciparu kodu. Kods tiek pārraidīts secīgi, izmantojot infrasarkano izstarojumu vai radiosignālu UĪV

diapazonā.

Sistēmām, kas izmanto infrasarkano izstarojumu, piemīt neliels darbības rādiuss, tām ir

nepieciešama precīza stara orientācija, bet tās nerada elektromagnētiskos traucējumus. UĪV

diapazona sistēmām ir lielāks darbības rādiuss, bet tā signālu var pārtvert un dekodēt autozagļi,

izmantojot speciālu elektronu aparatūru. UĪV diapazona ģeneratori ir elektromagnētisko traucējumu

avots, tāpēc to parametrus reglamentē atbilstoši likuma akti. Lielākoties Eiropas valstīs

pretaizbraukšanas sistēmu un centrālo atslēga radioraidītāji darbojas 433.9MHz frekvencē, Francijā -

224MHz frekvencē, Austrijā un Itālij ā - 315MHz frekvencē, bet Lielbritānijā - 418MHz frekvencē.

Lai nesadārdzinātu izgatavošanas izmaksas, tad automobiļu pretaizbraukšanas sistēmu radioraidītājs

kodu signālu pārraidi veic tikai vienā virzienā. Vadības pults un elektromehāniskās atslēgas nav

apgādātas ar uztvērējiem, kaut gan divvirzienu signāli ievērojami samazinātu pretaizbraukšanas

sistēmu uzlaušanas gadījumus.

Lai palielinātu sakaru līniju slepenību, tad automobiļu pretaizbraukšanas sistēmas izmanto

kodu paketes, proti, katru reizi nospiežot radioraidītāja ieslēgšanas taustu tiek nosūtīts savs signālu

kods no kodu paketes. Uztvērēja programmnodrošinājums sinhronizē uztvērēju ar raidītāju, t.i.,

uztvērējs ir sagatavots koda maiņai. Parasti izmanto ciklisko kodu pārskatu no dotās paketes,

piemēram, 25 dažādas komandas.

Ja uztvērēju ar raidītāju nav sinhronizēti, piemēram, vadītājs nejauši nospiedis raidītāja pogu

atrodoties tālu no mašīnas, tad distances vadība var nedarboties, bet sistēma automātiski

sinhronizēsies, atverot durvis ar atslēgu.


263 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Signalizācijas sistēmas barošanas aizsardzība

Autozagļi parasti mēģina atslēgt aizsardzības sistēmas signalizāciju, pārtraucot automobiļa

akumulatora barošanas ķēdi.

266. att. Automobiļa akumulatora piespiedu atslēgšana

Šī pasākuma novēršanai aizsardzības sistēmā papildus ietilpst autonoms bezapkopes

akumulators, kas ievietots aizsargātā tērauda korpusā. Tas nodrošina sirēnas darbību pārtrauktā

režīmā maksimāli 30 sekundes un tuvo gaismu mirgošanu maksimāli 5 minūtes, un to automātiski

uzlādē no automobiļa borttīkla.

Pretaizbraukšanas sistēmas papildu mērpārveidotāji

Daudzas pretaizbraukšanas sistēmas tiek nokomplektētas ar papildu mērpārveidotājiem, lai

iegūtu vairāk iespējas kā tas ir bāzes sistēmai.

Radiosistēma un rokas bagāžas nodalījums

Šeit var tikt novietoti mikropārslēdži, kas ieslēdz apsardzes signalizāciju, atverot rokas

bagāžas nodalījumu, kā arī ieslēdzot vai demontējot radiosistēmu.

Mērpārveidotāji, kas fiksē stikla izsišanu

Šie mērpārveidotāji ieslēdz apsardzes signalizāciju, ja autozaglis mēģina iekļūt automobiļa

salonā, izsitot aizmugures vai sānu logu. Priekšējais vējstikls parasti netiek aprīkots ar

mērpārveidotājiem, tā kā uzskata par to pietiekami stipru vai komfortablu, jo kurš gan brauks bez

priekšējā vējstikla. Galvenokārt tiek izmantoti divu veidu mērpārveidotāji:

• stieples cilpa. Uz stikla uzmontē tieva vada cilpu, pastāvīgi kontrolējot cilpas ķēdes stāvokli.

Izsitot stiklu, tā elektriskā ķēde tiek pārtraukta un ieslēdzas apsardzes signalizācija. Šis

paņēmiens ir izdevīgs stacionāriem stikliem, kuri nav pakļauti kustībām, piemēram,

aizmugurējam stiklam, kur jau ir izveidots elektriskā stikla sildītāja strāvas kontūrs;

• magnētiskie slēdži jeb herkoni, kas tiek izmantoti sānu kustīgiem logiem. Stikla apakšējā

malā, kas atrodas durvju korpusā, nostiprina nelielu pastāvīgu magnētu. Kad sānu stikls ir


264 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

pacelts, tad magnēts atrodas herkona priekšā, kurš tiek nostiprināts uz durvju korpusa, un

magnētiskais lauks saslēdz herkona kontaktus, veidojot noslēgtu signalizācijas kontūru. Stiklu

sasitot, tā nelielie fragmenti iekrīt pastāvīgo magnētu durvju korpusa apakšējā daļā, herkona

kontakti atvienojas un ieslēdzas apsardzes signalizācija.

Slīpuma jeb pretpacelšanas mērpārveidotājs

Slīpuma mērpārveidotājs ieslēdz apsardzes signalizāciju tad, kad automobiļa slīpums

atšķirsies no tā, kādā stāvoklī tas tika novietots autostāvvietā. Kas var notikt, ja automobili cenšas

pacelt ar ceļamkrānu vai mēģina vilkt. Viens no mērpārveidotāju veidiem paredz kondensatora

elektriskās kapacitātes kontroli, kas izveidojas starp diviem metāliskiem klājumiem, un ir atdalīti ar

šķidru dielektriķi. Izmainoties mērpārveidotāja slīpumam, šķidrais dielektriķis citādi aptver

klājumus, kā rezultātā izmainās kondensatora kapacitāte. Pretaizbraukšanas sistēmas elektroniskais

vadības bloks izmēra slīpuma mērpārveidotāja kondensatora kapacitāti un iegaumē to pie

ieslēgšanas, bet pēc tam to pastāvīgi kontrolē. Izmainoties kondensatora kapacitātei, piemēram,

automobili pacēla ar ceļamkrānu, lai ievietotu autozagļa automobiļa kravas kastē, ieslēdzas

trauksmes signalizācija.

Pēc pretaizbraukšanas sistēmas elektroniskā vadības bloka speciālas komandas slīpuma

mērpārveidotāju var bloķēt, piemēram, pārvadājot automobili ar prāmji vai pa dzelzceļu, lai nebūtu

pretaizbraukšanas sistēmas viltus nostrāde. Slīpuma mērpārveidotājs ieslēdzas, ja apsardzes laikā

automobilis izmaina savu stāvokli vairāk nekā par 2o uz laiku, kas pārsniedz 2 sekundes, piemēram,

mēģinot automobili pacelt ar domkrata palīdzību, lai tam noņemtu un nozagtu riteni.

267. att. Mēģinot nozagt automobiļa riteni, aizsardzības laikā ieslēgsies pretpacelšanas

mērpārveidotājs: a – automobiļa stāvokļa izmaiņa, to pieceļot no vienas puses ar domkratu; b –

elektroniskā riteņu un sakabes aizsardzības sistēma


265 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Automobiļa stāvokļa mērpārveidotājs

Automobiļa pārvietošanu uz priekšu un atpakaļ fiksē, kas izsauc pretaizbraukšanas sistēmas

ieslēgšanos, piemēram, velkot vai stumjot automobili. Nesankcionētā automobiļa pārvietošana

parasti tiek noteikta, saskaitot signālu impulsus no spidometra mērpārveidotāja. Ja noteiktā laikā

saņemto impulsu skaits pārsniedz noteikto, tad automobilis tiek uzskatīts par kustošu un ieslēdzas

trauksmes signalizācija.

Papildu aizsardzība

Vērtīgas audio vai satelīttelevīzijas ierīces (piemēram, stereofonisko automagnetolu) ir

iespējams pieslēgt pie aizsardzības sistēmas signalizācijas vadības bloka. Mēģinot šo aparatūru

atvienot, ieslēgsies sirēna vai iedarbosies cita veida signalizācija.

Salona ultraskaņas aizsardzība

Papildus aizsardzības nolūkos automobiļa salonā var novietot ultraskaņas ģeneratoru. Pēc tā

ieslēgšanas ultraskaņas viļņi atstarojas no visām salona virsmām un veido stāvviļņus, tāpēc

aizsardzības laikā jebkura sveša priekšmeta ievietošana vai cilvēka iekļūšana salonā izraisa stāvviļņu

parametru izmaiņas, kas ieslēdz signalizāciju. Citos apsardzes sistēmas modeļos ultraskaņas vietā

tiek izmantoti elektromagnētiskie viļņi ar garumu no dažiem milimetriem līdz decimetriem. Šīs

sistēmas priekšrocība ir tāda, ka tā var darboties automobiļos ar mīkstu griestu polsterējumu vai arī

vispār bez griestiem, kā arī tad, ja ir atvērti logi.

268. att. Ultraskaņas ģenerators:

1 – ultraskaņas mērpārveidotājs; 2 – ultraskaņas lauks

Vairākums apsardzes sistēmas modeļu ir apgādāti ar speciālu redzamu vietu, kurā mirgo

gaismas diode (diodes), kas brīdina potenciālo autozagli par to, ka automobilī ir ieslēgta apsardzes

signalizācija.


266 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Ier īce motora dzesēšanas šķidruma ventilatora apstādināšanai

Dažos automobiļos ir uzstādīti radiatoru dzesēšanas ventilatori, kas turpina darboties pat pēc

aizdedzes izslēgšanas. Mikroprocesors pārtrauc ventilatora barošanas ķēdi pēc aizdedzes izslēgšanas.

Trauksmes poga

Dažas apsardzes sistēmas ir apgādātas ar speciālu pogu automobiļa salona iekšpusē.

Nospiežot trauksmes pogu, ieslēdzas sirēna, kas pievērš apkārtējo uzmanību un atbaida uzbrucēju.

Iespējama ir arī šīs pogas distances vadība, ja īpašnieks atrodas ārpus automobiļa. Kad

pretaizbraukšanas sistēma nofiksē nesankcionētu piekļūšanas mēģinājumu automobilim, tad uz 30

sekundēm ieslēgsies sirēnas skaņas signāls, sāks mirgot lukturu gaismas, bet imobilaizers radīs

pārtraukumus elektroiekārtas iedarbināšanas sistēmas ķēdēs un aizliegs izmantot elektroniskās

aizdedzes un iesmidzināšanas ieprogrammētas darbības diagrammas, bez kurām motora darbība nav

iespējama. Lai izslēgtu pretaizbraukšanas sistēmu un atslēgtu durvis, tad no distances vadības pults ir

jāpadod atbilstošs signāls.


267 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.5. RIEPU SPIEDIENA KONTROLES UN CITAS DINAMISKĀ S

KONTROLES SISTĒMAS: LĪMEŅU, NODILUMA, GAISMU U.C.

Stundas tēma: Riepu spiediena kontroles un citas dinamiskās kontroles sistēmas:

līmeņu, nodiluma, gaismu u.c. Stunda: 47 – 48 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādas riepu spiediena kontroles sistēmas mūsdienu autobūvē;

2. Izprast dinamiskās spiediena kontroles sistēmas darbības principu un

pielietojumu;

3. Noskaidrot līmeņa, nodiluma un gaismu dinamisko kontroles sistēmu

pielietojumu.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu riepu spiediena kontroles sistēmu;

2. Dinamisko kontroles sistēmu veidi un pielietojums;

3. Līmeņa, nodiluma un gaismu dinamiskās kontroles sistēmas.








268 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

3.5. RIEPU SPIEDIENA KONTROLES UN CITAS DINAMISK ĀS KONTROLES

SISTĒMAS: L ĪMEŅU, NODILUMA, GAISMU U.C.

Iegādājoties automobilim riepas, katrs vadītājs grib zināt, cik gan ilgi tās kalpos un kāds būs

to nobraukums, taču diez vai riepu pārdevējs uz šo jautājumu patiesībā atbildēs, jo tas viss ir atkarīgs

no daudziem nosacījumiem. Piemēram, kāds būs automobiļa dienas noskrējiens, kādi attālumi būs

jāpārvar, kādi ceļi būs jāizmanto, kādas kravas būs jāpārvadā utt. Vienam vadītājam, kas dienā

nobrauc pārdesmit kilometru no mājas līdz darbam un atpakaļ, ar šīm riepām pietiks tikmēr, kamēr

pati riepa novecos, bet cits vadītājs ar milzīgiem diennakts nobraukumiem tās nodeldēs vienas

sezonas laikā.

Nelīdzeni un bojāti ceļi, strauja kustības uzsākšana un bieža bremzēšana var ievērojami

samazināt riepu kalpošanas ilgumu. Piemēram, ja automobiļa kustības ātrums ir 120 km/h, tad tā

riepas nolietojas divreiz ātrāk, nekā izmantojot tās ar ātrumu 70 km/h.

Riepas nodiluma temperatūra lielākoties ir atkarīga no gaisa temperatūras brauciena laikā.

Proti, kaut arī noteikumi neaizliedz, tomēr vasarā nav ieteicams braukt ar ziemas riepām. Galvenais,

ar ko atšķiras ziemas riepas no vasaras riepām, ir to protektors un tā sastāvdaļas. Vasaras riepas, kas

tiek izgatavotas no cietāka materiāla un paredzētas ekspluatācijai karstā laikā, berzes dēļ protektors

sasilst un kļūst mīksts, bet ziemā šāds protektors sasalst un kļūst ciets kā slida.

Tāpēc, gaisa temperatūrai noslīdot līdz + 5° ÷ + 8° , vasaras riepas zaudē savas īpašības, kas

nozīmē, ka ir jāpāriet uz ziemas riepām, kuru protektors šādos apstākļos nesasalst. Šī paša iemesla

dēļ, nav ieteicams vasarā braukt ar ziemas riepām, jo tās pārmērīgi pārkarst, no tām atdalās

protektors, un galarezultātā tās uzsprāgst.


269 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

269. att. Riepas pārkaršanas rezultāts

Daudzi ar braukšanu saistīti faktori izraisa riteņa līdzsvarošanas zudumus, kas rada stūres

mehānisma vibrēšanu, balstiekārtas un riepu nolietojumu. Tāpēc attiecīgo riepu lietošanas sezonas

sākumā noteikti jāpārliecinās, ka riepas ir pilnīgi nobalansētas, lai braucot automobilis nevibrētu un

nesvārstītos. Riepas balansēšana tāpat palielina riepas mūžu, kā arī galvenais, neizraisa automobiļa

vilkšanu pa labi vai vēl sliktāk – pa kreisi. Bez tam, arī nepareizs riteņu savērsums samazina

satiksmes drošību un palielina riepu nodilumu.

Pareizi uzturētas riepas uzlabo automobiļa vadīšanu, apstāšanos, braukšanas uzsākšanu un

slodzes spēju un galvenais pats galvenais – samazina to neērtību un nedrošību sekas, kas rodas riepas

izraisīto problēmu gadījumā. Viens no galvenajiem riepu problēmu izraisītājiem ir pārāk liels vai

nepietiekams spiediens tajās. Braukšana ar nepietiekama spiediena riepām ir vairāk pakļauta riskam

zaudēt automobiļa vadīšanas kontroli. Pie tam vēl riepa ar nodilušiem protektoriem palielina


270 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

automobiļa akvaplanēšanas iespēju un samazina tā stabilu trajektoriju, it īpaši uz slapja ceļa, un to

vairāk apdraud dažādi ceļa asumi akmens vai bedru veidā, kā arī netīrumi un gruži.

Tāpēc svarīgi ir ievērot gan riepas izgatavotāja norādīto riepu maksimālo ātrumu, gan riepas

izmērus nodilušu protektoru vai nelabojamu bojājumu gadījumā, gan arī paredzēto spiedienu riepās.

Noder atcerēties, ka ziemas riepās spiedienam ir jābūt par 0.1 ÷ 0.2 bar lielākam nekā vasaras riepās.

Riepu spiediens jāpārbauda katru reizi uzpildot degvielu, un papildus jāpārbauda riepu vispārējs

stāvoklis pirms katra garāka brauciena. Nosakot gaisa spiedienu riepās, nekādā gadījumā nedrīkst

paļauties tikai uz vizuālo apsekojumu, bet tas ir jāizmēra ar pārbaudītu spiediena mērītāju. Gaisa

spiediens jāpārbauda tikai tad, kad riepas ir aukstas. Pārbaudot riepu spiedienu degvielas uzpildes

stacijās, nedaudz palielināts spiediens sasilušās riepās nav jāsamazina.

No gaisa spiediena riepās ir atkarīgs ne tikai to kalpošanas ilgums, bet arī degvielas patēriņš

un satiksmes drošība. Sevišķi bīstama ir pakāpeniska spiediena samazināšanās, un, lai vadītājs tiktu

savlaicīgi informēts, kas notiek ar automobiļa riepām brauciena laikā, tad tika izstrādāta riepu

elektroniskā spiediena kontroles sistēma.

Vienā no pirmajām pazemināta spiediena atklāšanas sistēmām automobiļa riepās tika

izstrādāta autobūvētāju firmā Bosch. Minētā riepu spiediena kontroles sistēmā katrs automobiļa

ritenis tika apgādāts ar spiediena kontaktu mērpārveidotāju, kas tika nostiprināts diskā. Šī spiediena

kontaktu mērpārveidotāja kontakti ir tikmēr saslēgti, kamēr spiediens visās riepās ir vienāds vai

pārsniedz minimāli pieļaujamo vērtību.

270. att. Riepu spiediena kontroles sistēmas variants:

1 – uz elektronisko vadības bloku; 2 – spiediena kontaktmērpārveidotājs; 3 – augstfrekvences

mērpārveidotājs; 3 – bremžu suports; 4 – bremžu disks; 5 – zobrats; 6 – riteņa rotācijas frekvences

mērpārveidotājs


271 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Uz bremžu suporta novietotais augstfrekvences pārveidotājs riteņa katrā apgriezienā kontrolē

mērpārveidotāja spiediena kontaktu stāvokli, izmantojot starp tiem izveidoto transformatora saiti. Ja

spiediens riepā ir normāls, tad slēdža kontakti ir saslēgti un spiediena kontroles sistēmas sekundārā

ķēde atrodas īsslēguma režīmā. Savukārt, spiedienam riepā samazinoties, kontakti atslēdzas un

sekundārā ķēde tiek pārtraukta, kas izsauc augstfrekvences pārveidotāja reaktīvās pretestības izmaiņu

ķēdē. No augstfrekvences pārveidotāja saņemtais signāls tiek apstrādāts un salīdzināts elektroniskajā

vadības blokā, bet uz vadības paneļa iedegas zema spiediena riepu indikatora spuldze.

271. att. Riepu spiediena kontroles sistēmas blokshēma:

1 – bojājuma slēdzis; 2 – augstfrekvences mērpārveidotājs; 3 – elektroniskais vadības bloks;

4 – indikācija vadības panelī; 5 – riteņa rotācijas frekvences mērpārveidotājs

Mūsdienu riepu spiediena kontroles sistēma, izmantojot ABS sistēmas riteņu rotācijas

mērpārveidotājus, salīdzina riteņu apgriezienu skaitu un tādejādi kontrolē atsevišķu riteņu spiediena

pakāpi.

272. att. Automobiļa riepu spiediena kontroles sistēma:

1 – riepu spiediena mērpārveidotājs; 2 – antena spiediena datu uztveršanai un novadīšanai;

3 – riepu spiediena kontroles elektroniskais vadības bloks; 4 – mēraparatūras panelis ar spiediena

indikāciju; 5 – spiediena kontroles sistēmas ieslēgšanas slēdzis


272 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Spiediena kontroles sistēmas katrs spiediena mērpārveidotājs regulāri raida radiosignālus,

kurus uztver netālu novietotā uztvērējantena, kas saņemtos signālus nosūta tālāk elektroniskajam

vadības blokam.

273. att. Riepu spiediena kontroles sistēmas mērpārveidotāja daļa:

1 – metālisks ventilis ar plastmasas uzgali jeb riepu spiediena mērpārveidotājs; 2 – antena spiediena

datu uztveršanai un novadīšanai; 3 – riepu spiediena kontroles mērpārveidotājs datu pārraidei


273 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

4. KOMFORTA UN EKSPLUATĀ CIJAS ĒRTĪBAS SISTĒMAS

4.1. DURVJU ATSLĒGA UN CENTRĀLĀ BLOĶĒŠANAS SISTĒMA.

ELEKTRISKIE STIKLA PAC ĒLĀJI

Stundas tēma: Durvju atslēga un centrālā bloķēšanas sistēma. Elektriskie stikla

pacēlāji

Stunda: 49 - 50 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādas komforta un ekspluatācijas ērtības sistēmas;

2. Izprast durvju atslēgas un centrālās bloķēšanas sistēmas uzbūvi un darbību;

3. Izpētīt elektrisko stikla pacēlāju kontroles sistēmu pielietojumu, uzbūvi un

darbību.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu komforta un ekspluatācijas ērtības

sistēmām;

2. Durvju atslēgas un centrālās bloķēšanas sistēmas uzbūve un darbība;

3. Elektrisko stikla pacēlāju kontroles sistēmu pielietojums, uzbūve un darbība.








274 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

4. KOMFORTA UN EKSPLUAT ĀCIJAS ĒRTĪBAS SISTĒMAS

4.1. DURVJU ATSLĒGA UN CENTRĀLĀ BLOĶĒŠANAS SISTĒMA. ELEKTRISKIE

STIKLA PAC ĒLĀJI

Mūsdienu automobiļu durvju atslēgu centrālā bloķēšanas sistēma ir komforta aprīkojuma

sastāvdaļa, kas it kā automobiļa pretaizbraukšanas sistēmai tieši neattiecas. Taču daudzu gadu

gandrīz vai reklāmas notikumi, kad tika nozagti pilnīgi jauni automobiļi, pamatoti palielināja\

automobiļa aizsardzības prasības un noteikumus pret to nesankcionēto aizbraukšanu un iekļūšanu

tajos, ka tagad automobiļu būvētāji katru jauno automobili aprīko ar centrālo durvju atslēgu, kas ir

nodrošināta ar aizsardzības automātisko durvju bloķēšanu un tālvadības imobilaizeri.

274. att. Durvju elektromehāniskā slēdzene:

a – konstruktīvais izveidojums; b – darbības princips;

1 – slēdzenes korpuss ar slēdzējmehānismu; 2 – fiksators, kas fiksē durvis aizvērtā stāvoklī;

3 - elektriskā pieslēguma spraudkontakts; 4 – durvju atvēršanas roksviras troses pievads;

5 – fiksatora aizturis; 6 – durvju slēdzenes bloķētājs

Centrālā bloķēšanas sistēma palielina automobiļa ekspluatācijas drošību, nodrošinot vadītāju

ar gaismas vai skaņas signālu informāciju, ja tiek uzsākta automobiļa kustība ar neaizvērtām durvīm.

Bez tam, bloķēšanas sistēma neļauj atvērt kustībā esoša automobiļa durvis. Centrālā durvju atslēga,


275 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

ar bloķēšanas ierīci un tālvadības radioraidītāju, ļauj vienlaicīgi veikt visu durvju un bagāžas

nodalījuma vai aizmugurējo centrālo durvju aizslēgšanu un atslēgšanu, kad vadītāja durvis tiek

aizslēgtas vai atslēgtas, centralizēti ar tālvadības pulti vai atsevišķi mehāniski, noautomobiļa ārpuses.

Automātiskās durvju bloķēšanas sistēmas manuālā vadība no salona puses ir primārā attiecībā

pret centrālo, lai nodrošinātu nepieciešamo drošību. Nesankcionēta durvju un bagāžas nodalījuma

pārsega atvēršana no automobiļa ārpuses, piemēram, apstājoties pie luksofora, drošības apsvērumu

pēc nav iespējam . Taču no salona puses ir iespējams atslēgt katras durvis atsevišķi, ja divas reizes

pavilks durvju atvēršanas roksviru. Visas durvis un bagāžas nodalījuma pārsegs tiek atslēgti

automātiski, kad aizdedzes atslēga ar tālvadības pulti tiks izņemta no aizdedzes slēdža.

275. att. Vadītāja centrālās bloķēšanas sistēmas vadība no salona puses:

A – automobiļa durvju atslēgšanas taustiņslēdzis; B – automobiļa durvju aizslēgšanas taustiņslēdzis;

C – automobiļa durvju atvēršanas roksvira

Imobilaizera elektronisko sistēmu veido tālvadības pultī iebūvēts neliels retranslators un

automobiļa aizdedzes slēdzī iebūvētas elektroniskas uztveršanas ierīces. Ja šī sistēma darbojas, tad

ikreiz, kad aizdedzes slēdzī tiek ievietota aizdedzes atslēga un aizdedze tiek ieslēgta, sistēma

pārbauda un atpazīstot nosaka, vai aizdedzes slēdzī ir ievietota īstā aizdedzes atslēga vai ne. Ja

atslēga tiek atzīta par sankcionēto, tad motoru varēs iedarbināt, bet, ja atslēga tiek atzīta par nederīgu,

tad motoru nevarēs iedarbināt.

Elektropneimatiskā bloķēšanas pārvada sistēmā elektromotors, kas piedzen kompresora

reversīvo divpusējas darbības lāpstiņveida sūkni, atkarībā no membrānas pārvietošanas virziena rada

sistēmā nepieciešamo spiedienu vai vakuumu, lai bloķēšanas mehānisms durvis aizslēgtu vai

atslēgtu.


276 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Ir dažādi paņēmieni kompresora elektromotora apturēšanai pēc tam, kad notiek durvju

aizslēgšana vai atvēršana. Bieži vien izmanto elektromotora piedziņu ar laika releju, kad pēc noteikta

laika perioda elektromotors apstājas un sistēma gaida nākamās komandas, kuru apstrādei izmanto

speciālu kontrolleru. Laika relejam ir divas iestatīšanas iespējas atkarībā no tā, kāda tipa piedziņa –

pneimatiskā vai elektropiedziņa – tiek izmantota bloķēšanas sistēmā. Attīstoties automobiļu

būvniecībai mūsdienās visvairāk pielieto durvju atslēgu centrālās bloķēšanas sistēmas mehānismus ar

elektropiedziņu.

276. att. Mūsdienu durvju bloķēšanas mehānisms ar elektropiedziņu:

a – konstruktīvais izveidojums; b – darbības princips;

1 – slēdzējmehānisms; 2 – elektroniskais vadības bloks, 3 – korpuss; 4 – mehānisma vienība;

5 – elektriskā pieslēguma spraudkontakts; 6 – elektromotors ar pazeminošo reduktoru;

7 – fiksatora aizturis; 8 – fiksators; 9 – durvju slēdzenes bloķētājs;

Elektropiedziņas servomehānisms ir neliels mazjaudas elektromotors ar pastāvīgo magnētu

ierosmi, kas tiek aprīkots ar pazeminošo zobratu reduktoru. Elektromotora rotācijas virziena izmaiņu

panāk mainot barošanas polaritāti. Izņēmums ir autobūvētāju firmas Ford bloķēšanas mehānisma

elektropiedziņa, kurā elektromotors vienmēr griežas vienā virzienā, bet kustības virziena izmaiņu

panāk, izmantojot vadības kloķi. Elektromotora atslēgšana notiek, izmantojot mikroslēdzi bloķēšanas

mehānisma katra gājiena beigās.


277 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

277. att. Durvju bloķēšanas mehānisms ar gliemežreduktoru:

1 – elektriskā pieslēguma vadi; 2 – elastīga sajūga galējais stāvoklis, 3 – pazeminošais reduktors;

4 – līdzstrāvas elektromotors; 5 – iedarbības svira; h – bloķēšanas sviras pārvietojuma diapazons

Elektriskie stikla pacēlāji ļauj automātiski pacelt un nolaist četrdurvju automobilī visu durvju

logu stiklus. Stikla pacēlāju elektropiedziņu veic elektromotori ar pastāvīgo magnētu ierosmi, kuriem

pamatā ir divu veidu elektropiedziņas sistēmas, kuras aptver apmēram 90% no visa automobiļu tirgus

pieprasījuma. Elektromotori ar stiklu pacēlāju mehānismu var būt saistīti tieši vai arī netieši.

Vienkāršotā elektrisko stikla pacēlāju elektropiedziņas sistēmā ar trosi, elektromotora

nepieciešamo spēku, stikla pacelšanai vai nolaišanai, pārvada ar elastīgu trosi. Savukārt, plaši

pielietojamā elektrisko stikla pacēlāju elektropiedziņas sistēmā ar reduktoru, elektromotora piedzītas

reduktora izejas taisnzobu skriemelis pārvada spēku uz standarta stikla pacēlāju.

Par stikla automātisko pacēlāju elektropiedziņas vienas vai otras sistēmas element

izvietojumu vietu parasti izvēlas automobiļa sānu durvis, kuru apakšējā daļā ir pietiekami brīva telpa,

lai izvietotu paredzētos mehānismus.


278 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

278. att. Vienkāršota elektrisko stikla pacēlāju tehnoloģiskā shēma elektropiedziņas sistēmai:

a – ar trosi; b – ar reduktoru; 1 – elektromotors ar zobratu reduktoru; 2 – stikla vadības ietvere;

3 – kontrolstienis; 4 – pacelšanas mehānisms; 5 – elastīga piedziņas trose

Tā kā tomēr automobiļa durvju iekšējā un apakšējā daļā izveidojas praktiski ierobežota telpa,

tad telpas ekonomijas nolūkos, izmanto plakanu konstrukciju elektropiedziņas ierīces. Bez

pašbloķēšanās, gliemežpārvadam tāpat ir jānodrošina nepieciešamā pārvades skaitļa samazināšana,

kas būtu vērsta uz nejaušu, netīšu vai piespiedu ieslēgšanos. Savukārt, darba laikā lokanā sakabe ar

gājiena ierobežotāju veicina efektīvu svārstību slāpēšanu.

279. att. Elektrisko stikla pacēlāju funkcionālā shēma ar elektronisko vadības bloku un iedarbības

spēka ierobežotāju :

1 – elektriskais pieslēgums; 2 – elektroniskais vadības bloks; 3 – elektromotors ar gliemežreduktoru;

4 – gliemežpārvads

Stikla pacēlāju elektromotoriem ir pazemināts pārnesums, kas aprēķināts stiklu pacelšanai, jo

stiklu nolaišanas vajadzībām ir nepieciešams mazāks spēks. Lai izmainītu elektromotora griešanās


279 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

virzienu, ir jāizmaina barošanas polaritāte. Šim nolūkam parasti izmanto divus relejus un četrus

pārslēdžus.

Elektrisko stikla pacēlāju vadības panelis ir novietots kreisās puses durvju roktura horizontālā

daļā, vadītājam ērtā vietā un sastāv no četriem pārslēdžiem – katrām durvīm atsevišķi, kā arī

aizmugurējo stiklu pacēlēju darbības bloķētājslēdža.

280. att. Vadītāja durvju fragments ar elektrisko stikla pacēlāju motoru vadības paneli:

A,B,C un D – logu darbināšanas taustiņpārslēdži attiecīgās puses un daļas logu stikliem;

C – aizmugurējo logu bloķētājslēdzis vai drošības slēdzis


280 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

4.2. SALONA APKURES, VENTILĀCIJAS UN GAISA KONDICION ĒŠANAS

(HVAS) SISTĒMA

Stundas tēma: Salona apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas (HVAS)

sistēma

Stunda: 51 – 52 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādas salona apkures un ventilācijas sistēmas;

2. Izprast salona apkures un ventilācijas sistēmas uzbūvi, darbību un nozīmi;

3. Izpētīt gaisa kondicionēšanas (HVAS) sistēmas, uzbūvi un darbību.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu salona apkures un ventilācijas sistēmām;

2. Salona apkures un ventilācijas sistēmas uzbūve un darbība;

3. Gaisa kondicionēšanas (HVAS) sistēmas, uzbūve, darbību un pielietojums.








281 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

4.2. SALONA APKURES, VENTILĀCIJAS UN GAISA KONDICION ĒŠANAS (HVAS)

SISTĒMA

Darba vides klimatiskie apstākļi, kurus sauc par mikroklimatu, nosaka vispārējie klimatiskie

apstākļi.

Klimatiskie apstākļi uz automobiļu vadītāju iedarbojas ar gaisa temperatūru, vides mitrumu,

atmosfēras spiedienu, gaisa sastāvu, pastāvošo apgaismojumu un apkārtējo troksni. Ja kāds no šiem

raksturlielumiem neatrodas normas robežās, tad vadītājs savā darba vietā sāk justies nekomfortabli,

kā rezultātā tas ātri nogurst, darba ražīgums zūd un krasi tiek zaudētas darba spējas. Veicot fizisku

darbu vadītāja organisms izdala siltumu. Lai organisms saglabātu normālu temperatūru, tad tam ir

jāatbrīvojas no liekā siltuma. Proti, jānodrošina organisma siltumapmaiņa, ar ko saprot līdzsvaru

starp saņemto un atdoto siltumu. Karstos klimatiskos apstākļos vadītāja organisms var absorbēt

siltumu dažādos veidos, bet efektīvi atbrīvoties no siltuma var tikai ar iztvaikošanas palīdzību.

Lai vadītāja organisms varētu līdzsvarot siltuma bilanci, tad šie faktori nedrīkst pārsniegt

zināmas normas robežas. Lai arī šis diapazons varbūt atšķirīgs dažādiem cilvēkiem, kā arī tas var

mainīties atkarībā no gadalaika, apģērba un izpildāmā darba, tomēr visiem vadītājiem ir pieņemta

ieteicamā komfortablā zona, proti, temperatūra aukstajā gadalaikā 22 ± 2°C, siltajā gadalaikā 24,5±

1.5°C un relatīvais gaisa mitrums 40 ÷ 60 %. Lai salonā būtu piemērota gaisa temperatūra un

mitrums, nepieciešama laba ventilācija un svaiga gaisa pievads, ko nodrošina apkures, ventilācijas

un gaisa kondicionēšanas (Heating, Ventilation and Air Conditioning) sistēma.


282 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

281. att. Komfortablās zonas izveidošana, atkarībā no gaisa temperatūras un relatīvā mitruma.

Gaisa plūsmas ātruma palielināšanās var būt viens no faktoriem, kas paaugstina komforta

stāvokli, ja gaisa temperatūra atrodas uz komfortablās zonas augšējās robežas vai to pārsniedz.

Veicot vieglu fizisku darbu, gaisa plūsmas optimālais ātrums sastāda 0.1 ÷ 0,3 m/s, lai radītu

komforta stāvokli, bet palielinoties fiziskā darba slodzei, palielinās arī gaisa plūsmas ātrums

282. att. Optimālais gaisa plūsmas ātrums atkarībā no gaisa temperatūras

Gaisa sastāvs salonā brauciena laikā var mainīties atkarībā no vides, putekļiem, ieplūstošām

gāzēm un salona ventilācijas sistēmas.


283 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

283. att. Svaiga gaisa pūsmas vadība salona vienā pusē:

1 – svaigā gaisa padeves ventilators; 2 – gaisa savācējkamera; 3 – sānu logu gaisa aizvars;

4 – kāju zonas gaisa aizvars; 5 – centrālās zonas gaisa aizvars; 6 – siltummaiņa radiators;

7 – augšējās vidus zonas gaisa aizvars; 8 – priekšējā vējstikla nožāvēšanas (atkausēšanas) gaisa

aizvars; 9 – iztvaikotājs; 10 – putekļu filtrs; 11 – atmosfēras gaisa aizvars

Salonā, kurā nākas uzturēties autovadītājam visu maiņas laiku vai dienas lielāko daļu, gaisa

sastāvam, tā pastāvošai temperatūrai, nodrošinātām cirkulācijas iespējām ir būtiska ietekme, jo gaiss

ietekmē autobraucēja vispārējo fizisko un veselības stāvokli, tātad arī – domāšanu un fiziskās darba

spējas.

Dažas no salonā ieplūstošām gāzēm ir toksiskas pat nelielā koncentrācijā, piemēram, tāda ir

tvana gāze CO, kas var rasties darbinot motoru slēgtā telpā vai no bojātas izplūdes gāzu sistēmas. Lai

arī ogļskābā gāze CO2, ko brauciena izelpo autobraucēji, toksiska nav, tomēr, ja ogļskābās gāzes

koncentrācija salona gaisa sastāvā sasniedz 2.25%, tad tas rada autobraucējos depresiju. Tad

galvenais līdzeklis gaisa sastāva attīrīšanai ir labi filtri un pietiekama salona ventilācija.


284 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

284. att. Salona ventilācija:

1 – aizmugurējās zonas ventilācija; 2 – kāju zonas ventilācija; 3 – priekšējās centrālās zonas

ventilācija; 4 – sānu zonas ventilācija

Nepieciešamajam apgaismojumam pietiekami jāizgaismo visa vadītāja darba zona.

Izveidotais apgaismojums nedrīkst veidot aptumšotas priekšmetu vai mēraparātu daļas. Minētās

prasības attiecas kā uz dabīgo, tā arī uz mākslīgo apgaismojumu. Lai troksnis netraucētu strādāt,

neradītu nervozitāti, tad ieteicamais iekārtu trokšņa līmenis nedrīkst pārsniegt 45dB, pie

nepieciešamības koncentrēties pieļaujamais iekārtu trokšņa līmenis nedrīkstētu pārsniegt 55dB, bet

citādi – 60dB. Savukārt, troksnis iedarbojas ne tikai uz vadītāja dzirdi, bet arī uz cilvēka asins

cirkulāciju un rada organismā sasprindzinājumu. Tāpēc pēc pārmērīga trokšņa cilvēks slikti aizmieg

un relaksējas.

Automobiļa salona mikroklimata vadības HVAC sistēmas

Automobiļa salona mikroklimata vadības HVAC sistēma paredzēta, lai nodrošinātu

automobiļa salonā labvēlīgus apstākļus, kas radītu:

• labvēlīgu klimatu visiem pasažieriem;

• vadītājam minimālo spriedzi un nogurumu;

• cieto piemaisījumu atdalīšanu no atmosfēras gaisa, piemēram, putekļiem un putekšņiem, un

dažādām nepatīkamām smakām, izmantojot speciālus filtrus.


285 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Daudzās valstīs apkures ierīču darbība tiek regulēta ar likumdošanas normām, veltot

pienācīgu uzmanību apkures spējām, lai nodrošinātu pienācīgi tīrus salona logus un vējstiklus,

piemēram, Eiropas valstīs tā ir direktīva EEK 78/317, bet Amerikā – standarts FMVSS 103.

Motora siltuma aizvadīšana

Transporta līdzekļu motoros ar šķidruma dzesēšanu, siltums, kas no motora darbības pāriet

dzesēšanas šķidrumā, tiek izmantots automobiļa salona apkurei. Savukārt, motoros ar gaisa

dzesēšanu, siltums no motora tiek pievadīts no izplūdes gāzu sistēmas vai motora eļļošanas sistēmas.

Salona siltummaiņas sildītāja konstrukcijā tiek izmantots tas pats princips, kas tiek izmantots motora

radiatorā, proti, dzesēšanas šķidrums tiek pievadīts radiatora daudzām caurulītēm, bet tajā pašā laikā

gaiss applūst caurulītes pa šķērsplāksnītēm.

285. att. Dzesēšanas šķidruma salona sildītāja jeb siltummaiņa darbības princips ar

uzsildītu gaisu:

1 – pievadītais dzesēšanas šķidrums no motora; 2 – dzesēšanas šķidruma caurplūdes caurules;

3 – dzesēšanas virsmas palielināšanas šķērsplāksnītes; 4 – ieplūstošais aukstais gaiss;

5 – izplūstošais siltais gaiss; 6 – atdzesētā dzesēšanas šķidruma pievadīšana motoram

Automobiļa salona apkures sistēmā var izšķirt divus vadības paņēmienus, lai izmainītu

temperatūru salonā, proti, izmainot caurplūstošā dzesēšanas šķidruma vai gaisa padeves daudzumu

siltummainī, t.i., izmantojot regulētājvārstu vai sadales aizvaru.

Siltummai ņa sildītāja vadība, izmainot caurplūstošā dzesēšanas šķidruma daudzumu radiatorā

Šajā gadījumā maksimālā gaisa plūsma tiek virzīta uz siltummaiņa radiatoru, bet ar

regulējošo vārstu tiek regulēts caurplūstošā dzesēšanas šķidruma daudzums caur siltummaiņa

radiatoru. Minētam temperatūras regulēšanas veidam jānodrošina sevišķi precīza regulēšanas vārsta


286 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

darbība, lai pie minimālām gaisa plūsmām nodrošinātu pastāvīgu un stabilu regulēšanu, kas ir sevišķi

svarīgi sezonas pārejas periodu laikā. No minētā regulēšanas un konstruktīvā risinājuma veida viens

trūkumiem ir tas fakts, ka sildītāja darbību iespaido ventilatora elektromotora slodzes un ātruma

režīmi.

Siltummai ņa sildītāja vadība, izmainot caurplūstošā gaisa daudzumu radiatorā Šajā gadījumā caurplūstošā dzesēšanas šķidruma daudzums caur siltummaiņa radiatoru netiek

ierobežots. Taču vajadzīgo siltuma daudzuma apmaiņu un nepieciešamās temperatūras regulēšanu

panāk, izmantojot gaisa plūsmas sadalījumu, proti, gaisa plūsmas viena daļa tiek virzīta uz

siltummaiņa radiatoru, bet gaisa plūsmas otra daļa ar sadales aizvara palīdzību tiek virzīta apkārt

radiatoram, lai pēc tam abas gaisa plūsmas daļas apvienotu kopīgā kamerā. Tādā veidā, izmantojot

gaisa aizvaru kā divu gaisa plūsmu vadītāju, kļūst iespējams regulēt ieplūstošā gaisa siltuma

daudzumu jeb temperatūru. Minētais regulēšanas paņēmiens ir mazāk atkarīgs no ventilatora

elektromotora slodzes un ātruma režīmiem, kā arī gaisa temperatūras izmaiņas regulācija tiek

panākta ātrāk.

286. att. Salona siltummaiņa apkures paņēmieni:

a – ar regulētājvārstu; b – ar sadalītājaizvaru;

1 – gaisa plūsmas sadales aizvars; 2 – ventilators; 3 – caurplūstošā dzesēšanas šķidruma

regulēšanas vārsts; 4 un 6 – siltummaiņa radiators; 5 – silts gaiss


287 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

4.3. LUKTURU STĀVOKĻA KORI ĢĒŠANAS UN PIEKARES STINGUMA

REGULĒŠANAS SISTĒMA

Stundas tēma: Lukturu stāvokļa koriģēšanas un piekares stinguma regulēšanas

sistēma

Stunda: 53 – 54 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādas lukturu stāvokļa koriģēšanas sistēmas;

2. Izprast lukturu stāvokļa koriģēšanas sistēmas uzbūvi, darbību un nozīmi;

3. Apskatīt piekares stinguma regulēšanas sistēmas, uzbūvi un darbību.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu lukturu stāvokļa koriģēšanas sistēmu;

2. Lukturu stāvokļa koriģēšanas sistēmas uzbūve, darbība un izpildījums;

3. Piekares stinguma regulēšanas sistēmas, uzbūve un darbība.








288 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

4.3. LUKTURU STĀVOKĻA KORI ĢĒŠANAS UN PIEKARES STINGUMA

REGULĒŠANAS SISTĒMA

Tumšajā diennakts laikā satiksmes negadījumu galvenais cēlonis ir slikta redzamība.

Raksturīgākie ceļu satiksmes negadījumi, kas saistās ar sliktu redzamību ir:

• sadursmes un uzbraukšanas, kas radušās vadītājam pārsniedzot dotajiem apstākļiem atbilstošu

drošu ātrumu;

• uzbraukšana stāvošam transporta līdzeklim, kas atrodas uz ceļa brauktuves bez ieslēgtām

ārējām apgaismes ierīcēm;

• negadījumi vadītāja apžilbināšanas dēļ. Nepietiekamas redzamības apstākļos automobiļa

droša braukšanas ātruma izvēle galvenokārt ir atkarīga no vadītāja ceļa pār redzamības. Par

drošu braukšanas ātrumu var uzskatīt to ātrumu, pie kura apstāšanās ceļš nepārsniedz

pārredzamo ceļu.

Ja tumšā diennakts laikā tuvās gaismas lukturi izgaismo ceļu 40m attālumā, bet tālās gaismas

lukturi izgaismo ceļu 100m attālumā, tad atbilstoši 1200. attēlā dotajām diagrammām uz sausa

asfalta, braucot ar tuvo gaismu, drošs ātrums ir ap 60 km/h, bet, braucot ar tālo gaismu, drošs ātrums

ir ap 110 km/h. Savukārt, uz mitra asfalta, braucot ar tuvo gaismu, drošs ātrums ir ap 45 km/h, bet,

braucot ar tālo gaismu, drošs ātrums ir ap 75 km/h. Taču, ja ceļš ir netīrs un automobiļa lukturi nav

spodri, jo to izkliedētāji ir notraipīti, tad pārredzamā ceļa garums un līdz ar to arī drošais ātrums

paliek vēl mazāks.

287. att. Nobrauktā ceļa atkarība no automobiļa braukšanas ātruma un :

A – vadītāja reakcijas laika; B – bremzēšanas ceļa uz mitra asfalta; C – bremzēšanas ceļa uz sausa

asfalta


289 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Nepietiekamas redzamības apstākļos automobiļa ātrums vēl vairāk ir jāsamazina, izdarot

pagriezienu manevrus, sevišķi, ja pagrieziens nav pazīstams un nav redzamas arī ceļa malas vai citi

atspīdoši orientieri, kas ļauj noteikt pagrieziena konfigurāciju un spējumu. Šādos un citos ceļa

mainīgas konfigurācijas apstākļos, ar iespējamu „bojāgājēju” parādīšanos, lieliski palīdz priekšējie

miglas lukturi.

Miglas lukturi, kurus ieteicams lietot miglā, intensīva lietus laikā un sniegputenī, rada platu

gaismas kūli horizontālā plaknē, kas labi izgaismo ceļa brauktuves malas, un šauru gaismas kūli

vertikālā plaknē, tā samazinot redzamību traucējošā plīvura veidošanos. Jāievēro, ka pat pareizi

noregulēti miglas lukturi kopā ar parastiem lukturiem rada divkāršu gaismas plūsmu var apžilbināt

pretim braucošos vadītājus.

Adaptācija ir cilvēka acs piemērošanās mainīgiem apgaismošanas apstākļiem. Visvairāk

adaptācijas laiks ir atkarīgs no apgaismojuma izmaiņas ātrumiem, jo šajā laikā krasi mainās

pigmentu daudzums tīklenes fotoreceptoros, kā arī optiskās informācijas apstrāde tīklenes nervu

šūnās. Proti, spilgtā apgaismojumā acs zīlīte sašaurinās, bet vājā apgaismojumā tā paplašinās, un šo

procesu norisei nepieciešams noteikts laiks.

Redzes atjaunošanās pēc apžilbināšanas var būt krasi atšķirīgs un var ieilgt no 10 līdz pat 30

sekundēm. Minētā laikā automobilis var nobraukt ievērojamu attālumu un autovadītājs ne tikai

nespēj redzēt priekšā esošo šķērsli vai citas briesmas, bet arī nevar ieturēt automobiļa vēlamo

kustības trajektoriju.

Lai novērstu apžilbināšanu, tad nav ieteicams koncentrēt skatienu uz ceļa posmu, ko izgaismo

pretimbraucošā automobiļa lukturi, un jo vairāk uz pašiem lukturiem, bet galvenā uzmanība jāvērš

ceļa posmam automobiļa priekšā, kas izmainoties paliek neizgaismots.


290 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

288. att. Apžilbināšanas draudi

Ja autovadītājs, pat neraugoties uz vienas acs aizvēršanu, tomēr tiek apžilbināts, tad tam

jāieslēdz avārijas gaismas signalizācija un, nemainot kustības joslu un virzienu, jāsamazina kustības

ātrums līdz pat automobiļa apstādināšanai, nogaidot redzes atjaunošanos.

Lukturu stāvokļa elektroniskā vadība

Faktiski tuvā gaisma ir galvenā gaisma automobiļa vadības laikā. Tiek izšķirtas Amerikas un

Eiropas tipa automobiļu apgaismes sistēmas.

Amerikas apgaismes sistēmās lukturu spuldzēs tuvās gaismas kvēldiegs atrodas tieši virs tālās

gaismas kvēldiega, kā rezultātā ceļa apgaismojums ir simetriskas vai nesimetrisks, bet ar izplūdušām

tuvās gaismas norobežojošām malām.

Eiropas apgaismes sistēmās lukturu spuldzēs tuvās gaismas kvēldiegs novietots nesimetriski

un zem kvēldiega ir novietots ekrāns. Kvēldiega novietojuma dēļ tuvā gaisma ir kļuvusi asimetriska,

tādēļ tā labāk apgaismo ceļa labo pusi, bet ekrāna dēļ uz ceļa veidojas krasi izteikta robeža starp

gaismu un tumsu.

Eiropā automobiļu apgaismes sistēmu ar asimetrisku tuvo gaismu ieviesa 1957. gadā.

Sākotnēji, pie labās puses transporta līdzekļu kustības virziena, Eiropas tipa asimetriskajai tuvai

gaismai raksturīgs no augšas norobežots gaismas staru kūlis ar krasi izteiktu gaismu norobežojošo

līniju, kas labajā pusē vērsta 15° leņķī uz augšu. Tādejādi Eiropas tuvā gaisma mazāk apžilbināja

pretimbraucošo transporta līdzekļu vadītājus.


291 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Mūsdienu Eiropas tipa apgaismes variantā, gaismas norobežojošā līnija ir pakāpveida, ar 45°

grādu sākuma kāpumu un 250 mm augstu tālāku gaismas nogriešanu. Zona, kas atrodas zem gaismu

norobežojušās līnijas tiek spilgti apgaismota, bet zona, kas atrodas virs gaismas norobežojošās

līnijas, praktiski netiek apgaismota. Tādā veidā cenšoties panākt, lai mazāk apžilbinātu ne tikai

pretimbraucošo transporta līdzekļu vadītājus, bet arī mazinātu priekšā braucošo transporta līdzekļu

stiklu un atpakaļskata spoguļu apgaismojumu, kas tāpat apžilbina vadītāju acis.

Eiropas tipa galveno lukturu gaismas sadalījuma normas nosaka Eiropas Elektrotehniskās

Komisijas direktīva 8 un/vai 20, kurā noteikts minimāli nepieciešams vai maksimāli pieļaujamais

apgaismojums uz lukturu pārbaudes ekrāna. Uz pārbaudes ekrāna tiek attēlotas 6 m plata ceļa

kontūras ar divām braukšanas joslām, kas ekrāna perspektīvā saplūst kopā. Ap ceļa malu esošo koku

silueti attēloti tikai labākai punktu orientācijai apkārtējā telpā. Pārbaudes ekrāns it kā sadalīts četrās

zonās, lai raksturotu apgaismojumu konkrētā attālumā un augstumā.

289. att. Eiropas tipa tuvās un tālās gaismas ekrāns ar pārbaudes punktiem, ja galvenie lukturi

apgādāti ar H4 tipa spuldzēm un atrodas 25 m attālumā no ekrāna:

I zona – attēlo ceļu 25 m attālumā no automobiļa; IV zona – attēlo ceļu 25 ÷ 50 m attālumā no

automobiļa; II zona – attēlo ceļu 50 ÷ 75 m attālumā no automobiļa; III zona – attēlo neapgaismoto

zonu, kurā atrodas pretimbraucošo transporta līdzekļu vadītāju acis, priekšā braucošo transporta

līdzekļu logi, atpakaļskata spoguļi un vadītāju acis; HH – automobiļa lukturu centra ass; VV –

automobiļa braukšanas joslas ass;


292 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lukturu optiskās sistēmas ar sešiem apaļiem lukturiem, atšķiras no četrlukturu optiskās

sistēmas ar to, ka pamatlukturu konstrukcijā iestrādāti papildus vēl miglas lukturi, kuru platais

gaismas kūlis nodrošina ceļa nomaļu apgaismojumu un uzlabo ceļa pārredzamību pagriezienos.

Optisko sistēmu lukturos lietojamas tikai paredzētā tipa un jaudas spuldzes. Katrā lukturī

ievietojamās spuldzes tipu un jaudu norāda uz atstarotāja ārējās virsmas iespējami tuvu spuldzes

ievietošanas vietai. Ievietojot nepietiekamas vai pārlieku lielas jaudas spuldzi, samazinās gaismas

stiprums un palielinās pretimbraucošo autovadītāju apžilbināšanas draudi, bet palielinātas jaudas

gadījumā neatgriezeniski pieaug lukturu optisko elementu termiskā slodze. Pamatā divu, četru un

sešu lukturu optisko sistēmu halogēnlukturos izmanto H4 un H7 spuldzes un Litronic tipa lukturos

izmanto ksenona D2R spuldzes. Spuldzes izstarotās gaismas pareizu izkliedi telpā nodrošina luktura

atstarotājs un izkliedētājs.

290. att. Eiropas tipa tuvās un tālās gaismas galveno lukturu spuldžu veidi:

1 – ekrāns; 2 – tuvās gaismas kvēldiegs; 3 – tālās gaismas kvēldiegs; 4 – stikla kolba;

5 – gāzes izlādes kamera

Tomēr neviena no apskatītām galveno lukturu optiskām sistēmām pilnībā neatrisina visas

priekšējā apgaismojuma nepilnības, jo:

• nepietiekams ceļa apgaismojums pagriezienos;

• liela pārredzamības attāluma un laukuma izmaiņa pārejot no tālās gaismas uz tuvo un otrādi;

• Pastāv iespēja apžilbināt pretimbraucošos autovadītājus pat pie pareizas lukturu

noregulēšanas.

Standartos, kas pieņemti visās valstīs, ir noteiktas tuvās gaismas apgaismošanas zonas

robežas. Ja kaut kādu iemeslu dēļ apgaismojuma zonas robeža sākt tuvoties automobilim, tad ceļa


293 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

pārredzamība samazinās. Savukārt, ja apgaismošanas zonas robeža sāk attālināties no automobiļa,

tad pasliktinās pretimbraucošo autovadītāju ceļa pārredzamība.

Prakse pierādīja, ka tuvās gaismas apgaismošanas zonas robeža var ievērojami izmainīties

atkarībā no automobiļa slodzes. Apgaismotās zonas robežu stāvokļa izmaiņas, kas atbilst dažādiem

noslodzes veidiem, iegūst uz pārbaudes ekrāna, kurš tiek novietots 10 m attālumā no automobiļa.

291. att. pārbaudes ekrāns un izmēri tuvās gaismas apgaismošanas zonas robežu izmaiņu

noteikšanai atkarībā no automobiļa slodzes:

a – lukturu gaismas staru noliekums pret horizontu; b - automobiļa novietošanas veids;

c – pārbaudes ekrāns; 1 – centrālā aizzīme; 2 – pārbaudes virsma; 3 – centrālā aizzīme;

4 – pārrāvuma punkts; 5 – robežlīnija; A – attālums starp lukturu centriem; H – luktura centra

augstums virs atbalsta virsmas; h – robežlīnijas augstums virs atbalsta virsmas; e – iestatīšanas

izmērs, kas ir vienāds ar augstumu starpību e = H – h

Rokas vadības lukturu vertikālā stāvokļa koriģēšanas ierīce jeb galveno halogēnlukturu

manuālais augstuma regulators ir visvienkāršākā elektriskā gaismas kūļa noliekuma izmaiņa, ar roku

iestatot vienu no četriem iespējamiem stāvokļiem. Lai noregulētu priekšējo lukturu augstumu

atbilstoši pasažieru skaitam un kravas lielumam bagāžas nodalījumā, tad ir jāpagriež lukturu

augstuma regulēšanas rotējošs slēdzis. Jāievēro, ka jo lielāks tiek iestatīts rotējošā slēdža stāvokļa

cipars, jo zemāk tiek pārvietoti galvenie lukturi. Vienmēr priekšējiem lukturiem jāuztur pienācīgs

augstumu jeb vajadzīgais gaismas staru noliekums, pretējā gadījumā galvenie lukturi var apžilbināt

citus satiksmes dalībniekus.


294 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

292. att. Manuālā lukturu augstuma elektriskā regulēšana:

0 – tikai vai vadītājs un priekšējais pasažieris; 1 – visi pasažieri un tukšs bagāžas nodalījums;

2 – visi pasažieri un pilns bagāžas nodalījums; 3 – vadītājs ar priekšējo pasažieri un pilns bagāžas

nodalījums

Automobiļiem, kuriem uzstādītas no vadītāja sēdvietas manuāli vadāmas lukturu stāvokļa

regulēšanas ierīces, pie atšķirīga automobiļa noslogojuma no norādītā var izvēlēties arī rotējošā

slēdža pozīciju starpstāvokļus. Pirms lukturu regulēšanas korektora manuālais rotējošais slēdzis

jāiestata attiecīgā stāvoklī, kas norādīts automobiļa lietošanas instrukcijā, parasti tas ir stāvoklī „0”.

Lai panāktu korektu regulatoru darbu, lukturu stāvoklis pirms tam ir jāpārbauda un vajadzības

gadījumā tie ir jānoregulē. Pārbaudot lukturu stāvokli ar kontroles ekrāna palīdzību, darbu veikšanai

nepieciešama liela platība. Izmantojot optiskās lukturu pārbaudes ierīces, proti, optiskās kameras, šo

platību iespējams samazināt līdz minimumam. Par atskaites bāzi optisko kameru orientācijai parasti

izmanto automobiļa priekšējo vai aizmugurējo riteņu asis, automobiļa simetrijas asi vai arī uz

virsbūves divus simetriski izvietotus punktus. Precīzu ierīces orientāciju panāk, izmantojot

elektrooptisko metodi, bet mērierīci iespējams orientēt pietiekami precīzi arī bez minētās

papildierīces.


295 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

293. att. Elektrooptiskā metode optiskās kameras precīzai orientēšanai:

A – 4 m vieglo automobiļu lukturu pārbaudei; B – 8.5 smago automobiļu lukturu pārbaudei;

C – pārbaudes laukuma grumbuļaimība nedrīkst pārsniegt vairāk kā 1 mm/m

Optisko kameru darbības princips pamatojas uz lukturu radītā gaismas kūļa koncentrāciju ar

savācējlēcas palīdzību. Dažādu marku optiskās kameras atšķiras galvenokārt ar principu, pēc kāda

ierīces optisko asi orientē attiecībā pret automobili un tā lukturiem. Mūsdienu optiskajām kamerām

papildus uzstāda fotoelektrisku mērīšanas iekārtu, ko izmanto tuvās un tālās gaismas stipruma

noteikšanai. Pārbaudes tehnoloģija, izmantojot optisko kameru, parasti ir šāda:

• ierīces optisko asi novieto vienādā augstumā ar luktura optisko asi;

• ar optiskās kameras telpiskā stāvokļa orientēšanas ierīci vai bez tās panāk, lai sakristu

optiskās kameras un luktura optiskās asis.

Eiropas tipa lukturi ieslēdz tuvās gaismas režīmā un pēc tā gaismas kūļa attēla atrašanās

vietas uz mērierīces ekrāna, proti, attiecībā pret gaismu norobežojošās līnijas kontūru, un gaismas

stipruma spriež par luktura stāvokļa atbilstību normatīviem un derīgumu tālākai ekspluatācijai.


296 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

294. att. Optiskās kameras konstruktīvais izveidojums un lukturu pārbaude pēc gaismas kūļa un

ekrāna ierīces skatlodziņā:

a – Eiropas tipa tuvās gaismas pārbaude; b – tālās gaismas pārbaude; c – miglas gaismas

pārbaude; 1 – iestatīšanas rokturis; 2 – spogulis; 3 – marķējums; 4 - luksmetra ekrāns

Ja lukturu gaismas kūļi apgaismo pārbaudes ekrānu vai optiskās ierīces skatlodziņu

neatbilstošās vietās, jāveic lukturu stāvokļa regulēšana, virzot gaismas kūļus vajadzīgajā virzienā.

Ievērojamu komfortu un apgaismojuma nosacījumu uzlabošanu nodrošina automātiska lukturu

augstuma regulēšanas sistēma, kas pie dažādām slodzēm uztur praktiski nemainīgu apgaismojuma

robežu.

Attēlā parādīta viena no Bosch koriģēšanas sistēmas funkcionālā shēma, kas automātiski

regulē lukturu stāvokli atkarībā no slodzes. Šim nolūkam induktīvie līmeņa mērpārveidotāji ievēro

priekšējā un aizmugurējā tilta pārvietošanos attiecībā pret virsbūvi.

295. att. Bosch automātiska lukturu stāvokļu regulēšanas sistēmas funkcionālā shēma:

1 – induktīvie mērpārveidotāji; 2 – summatori jeb signālu saskaitīšanas elementi; 3 – etalona

signāla salīdzinātājs; 4 un 5 – atbilstoši aizmugurējais un priekšējais tilts; 6 – vadības signālu

pastiprinātājs; 7 – bimetāliskais regulators


297 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Iegūtais elektriskais signāls, kas raksturo automobiļa tilta faktisko stāvokli attiecībā pret

virsbūvi, tiek nekavējoši salīdzināts ar etalona signālu, kas pieņemts atbilstošām tehniskām prasībām.

Izregulēšanās signāls, kas ir vienādas ar abu signālu starpību, tiek iegūts summēšanas elementā, tiek

pastiprināts un pievadīts bimetāla izpildmehānismam. Atkarībā no izregulēšanās pakāpes lieluma,

bimetāliskais elements vairāk vai mazāk uzsilst un ar stiepņu palīdzību vairāk vai mazāk pagriež

luktura korpusu attiecībā pret luktura apakšējo stiprināšanas punktu.

Automātiskā lukturu stāvokļu regulēšanas sistēma ir izveidota tādā veidā, ka lukturu stāvoklis

paliek nemainīgs, ja rodas ritošās daļas un virsbūves svārstības , ko izsauc nelīdzens ceļš. Šādu

risinājumu ir iespējams sasniegt samērā vienkārši, jo augstfrekvences traucējumu spriegumus ir

viegli atdalīt. Atsevišķi automātiski lukturu stāvokļu regulatori var atšķirties no apskatītās sistēmas

tikai ar atsevišķu elementu konstrukciju. Minētās automātiskās regulēšanas sistēmas var būt ne tikai

elektriski, bet arī hidrauliski un pneimatiski vadāmas.

Piemēram, hidrauliskajā automātiskā lukturu stāvokļa koriģēšanas iekārtā vadības cilindri

savienoti ar virsbūvi, bet to virzuļi savienoti ar automobiļu priekšējo un aizmugurējo tiltu; savukārt

izpildcilindri cieši piestiprināti pie automobiļa virsbūvei, bet to cilindri savienoti ar lukturiem, tāpēc,

mainoties attālumam no virsbūves līdz tiltiem (mainoties automobiļa noslodzei un kustības

režīmam), darba cilindri attiecīgi izmaina lukturu stāvokli.

Praktiski hidrauliskā lukturu stāvokļa koriģēšanas iekārta darbojas pēc šķidruma pārplūdes

principa starp savienotiem traukiem un tā lukturu augstuma regulēšanas pakāpe atbilst pārplūstāmā

šķidruma daudzumam no vadības uz darba cilindriem. Analoģiskā veidā darbojas arī pneimatiskā

lukturu stāvokļa automātiskā koriģēšanas iekārtā Automobiļiem, kuru lukturi apgādāti ar gāzizlādes

jeb ksenona gaismām, tiek pielietota dinamiska priekšējo lukturu stāvokļu amplitūdas regulēšana.


298 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

296. att. Kreisais dinamiskais priekšējais lukturis:

1 – dinamiskās gaismas regulēšanas elektromotors; 2 – luktura stāvokļa mērpārveidotājs;

3 – kreisā gāzizlādes spuldze; 4 – grozāmass; 5 – pagriežams rāmis; 6 – kreisās gāzizlādes spuldzes

stiprinājums; 7 – pagriešanas svira

Tas nozīmē, ka, uzreiz pēc aizdedzes ieslēgšanas un lukturu apgaismošanas darbības

uzsākšanas, brauciena laikā galveno lukturu augstuma regulēšana notiek automātiski atkarībā no

automobiļa noslodzes, turklāt lukturu gaismas noliekuma leņķis mainās automātiski arī automobiļa

šūpošanās laikā, proti, automobili strauji bremzējot vai spēji paātrinājot.

297. att. Dinamiska lukturu stāvokļu amplitūdas regulēšanas sistēmas funkcionālā shēma:

1 – gāzizlādes spuldžu lukturis; 2 – elektromotors ar reduktoru jeb regulēšanas izpildmehānisms;

3 – priekšējā tilta līmeņa mērpārveidotājs; 4 – apgaismojuma ieslēgšanas slēdzis;

5 – elektroniskais vadības bloks; 6 – aizmugurējā tilta līmeņa mērpārveidotājs; 7 – riteņa rotācijas

frekvences mērpārveidotājs; 8 – slodze


299 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

5. BORTA SAKARU TĪKLS

5.1. CAN- BORTA SAKARU KONTROLLERIS, MULTIPLEKSĀ S

SISTĒMAS, DIAGNOSTICĒŠANA UN VIETĒJĀ BOJĀJUMA

LOKALIZ ĀCIJA Stundas tēma: CAN- borta sakaru kontrolleris, multipleksās sistēmas,

diagnosticēšana un vietējā bojājuma lokalizācija

Stunda: 55 – 56 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādas CAN- borta sakaru kontrollera sistēmas;

2. Izprast multiplekso sistēmu uzbūvi, darbību un nozīmi;

3. Apskatīt diagnosticēšana un vietējā bojājuma lokalizācijas iespējas un

iekārtas.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu CAN- borta sakaru kontrolleri;

2. Sakaru uzturēšana starp elektroniskajiem vadības blokiem (ECU);

3. Motora automātisko vadības sistēmu diagnostika.








300 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

5. BORTA SAKARU T ĪKLS

5.1. CAN- BORTA SAKARU KONTROLLERIS, MULTIPLEKS ĀS SISTĒMAS,

DIAGNOSTIC ĒŠANA UN VIETĒJĀ BOJĀJUMA LOKALIZ ĀCIJA

Mūsdienu transporta līdzekļi ir bagātīgi apgādāti ar daudziem elektroniskiem vadības

blokiem (ECU), kas veic milzīga daudzuma datu apmaiņu. Šī uzdevuma tradicionālais risinājums,

kad izmantojot datu pārraides līnijas ar to piesaisti atsevišķiem kanāliem, šobrīd praktiski ir

sasniedzis savu iespēju apogeju. No vienas puses, tas viss padara automobiļa elektroiekārtu un

autotronikas instalāciju tik sarežģītu, ka tā kļūst nevadāma, bet paskatoties uz to no otras puses, var

teikt, ka lielais skaits pielietojamo kontaktu elektriskajos savienojamos kļūst par bremzējošo faktoru

elektronisko vadības bloku (ECU) attīstībai un to skaita palielināšanai automobiļos. Tādēļ ir

jāizmanto progresīvie risinājumi, kad pielietojot specializētas secīgu sistēmu maģistrāles, kurās borta

sakaru kontrollers (CAN) ir apstiprināts standarta aprīkojumā, tās ir savietojamas ar automobiļa

elektroinstalāciju.

Pielietošana

Borta sakaru kontrollers(CAN) galvenokārt tiek pielietots gadījumos:

• sakaru uzturēšanai starp elektroniskajiem vadības blokiem (ECU);

• multipleksā instalācijai priekš elektroiekārtu un autronikas elementiem;

• pārvietojamiem sakaru līdzekļiem;

• diagnostikai.

298. att. CAN sakaru līnija


301 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Sakaru uzturēšana starp elektroniskajiem vadības blokiem (ECU)

Sakaru uzturēšana starp elektroniskajiem vadības blokiem kļūst nepieciešama tad, kad ir

jāsavienojas tādām elektroniskām sistēmām kā Motronic, Tiptronic, elektroniskai motora jaudas

vadības sistēmai un vilces spēka kontroles sistēmai (ASR). Parasti datu pārraides ātrums atrodas

diapazonā no 125 kbitiem/s līdz 1Mbitam/s un tam ir jābūt pietiekami lielam, lai nodrošinātu

sistēmas meklēto reakciju reālā laikā. Secīga datu pārraide nodrošina lielāku datu pārraides ātrumu

nekā standarta interfeisi, neradot kaut kādus papildus traucējumus centrālajam procesoram. Tāpat

samazinās elektronisko vadības bloku spraudkontaktu skaits.

Multipleksā sistēma

Multipleksās sistēmas tiek izstrādātas pamatojoties uz plaša daudzveidīguma versijām un

apakšsistēmām. Virknes secīguma interfeiss spēj nodrošināt saslēgumu tādām elektroniskām

komponentēm kā apgaismojuma ierīču darbības vadībai, sēdekļa regulēšanas vajadzībām (sēdekļiem

ar „atmiņas iekārtām”), mikroklimata vadības ierīcēm un vadītāja interfeisu. Tipiski datu pārraides

ātrumi parasti atrodas diapazonā no 10kbitiem/s līdz 125kbitiem/s ( mazātruma CAN).

Pārvietojamie sakaru līdzekļi

Pārvietojamie sakaru līdzekļi, kuros ietilpst centrālais displejs un vadītāja vadības bloks kopā

ar virknes secīguma maģistrāli, tiek izmantoti radiouztvērēja vadībai, radiotelefona vadībai,

navigācijas sistēmas vadībai, kā arī paredzēto kontroles parametru izvadīšanai un attēlošanu vadītāja

vajadzībām uz displeja. Šī pasākuma galvenais mērķis ir ar ergonomiskām konstrukcijām, samazināt

vadītāja uzmanības novēršanas faktorus, kas rodas šo vadības bloku ekspluatācijā. Datu pārraides

ātrumi, kas parasti atrodas diapazonā no 50kbitiem/s līdz 125kbitiem/s, ir pietiekami pie nosacījuma,

ka nav nepieciešams pārraidīt ciparu skaņas vai navigācijas sistēmas datus.

Diagnosticēšana

Diagnosticēšana, izmantojot borta sakaru kontrolleri (CAN), pamatojas uz esošo sakaru tīklu

izmantošanu, kas domāti elektronisko vadības bloku diagnosticēšanai. Līnijas „K” (ISO 9141)

izmantošana, kas patreizējā periodā ir parasta prakse, tad vairs nav nepieciešama. Pieņemamie datu

pārraides ātrumi sastāda līdz 500kbitiem/s.


302 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Maģistrāles struktūra

Borta sakaru kontrolleris (CAN) strādā atbilstoši daudzrežīmu vadības principam, pie kura

maģistrāles lineārā struktūra pievieno vairākus vienādas nozīmes prioritātes elektroniskos vadības

blokus. Šādas struktūras priekšrocības ir tādas, ka viena mezgla nepareiza nostrādāšana neietekmē

pārējo iekārtu piekļūšanu sistēmai. Tādā veidā, visas sistēmas pilnīgas sabojāšanas iespējas ir daudz

niecīgākas, kā pie citām loģiskām arhitektūrām - riņķveida vai aktīvas zvaigznes struktūras.

Pielietojot riņķveida vai aktīvas zvaigznes struktūras, bojājums vienā no mezgliem vai centrālā

procesorā var būt pilnīgi pietiekams, lai izsauktu visas sistēmas vispārīgu atteikumu.

299. att. Maģistrāles lineārā struktūra

Asociētā adresācija

Adresācijas shēmai, kas tiek izmantota kopā ar borta sakaru kontrolleri (CAN), katram

ziņojumam tiek piešķirta zīme – identifikators, klasificējot tādejādi ziņojuma saturu, piemēram, par

motora kloķvārpstas rotācijas frekvenci. Katrā sakaru stacijā tiek apstrādāti tikai tie ziņojumi, kuru

identifikatori tiek uzkrāti pieņemamā sarakstā, tādejādi nodrošinot ziņojumu filtrāciju. Tāpēc, borta

sakaru kontrollerim (CAN) nav nepieciešams pieprasīt staciju adreses, uz kurieni nepieciešams

nosūtīt datus.


303 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

300. att. Ziņojumu filtrācija

Maģistrāles loģiskais stāvoklis

Borta sakaru kontrollera (CAN) protokols pamatojas uz diviem loģiskiem stāvokļiem:

informācijas biti ir vai „recesīvi” ( loģiskais „1”), vai „dominējoši” ( loģiskā „0”). Kad, vismaz vienā

no stacijām, tiek pārraidīts dominējošais bits, tad tiek pārrakstīti recesīvie biti, vienlaicīgi nosūtītie

no visām citām stacijām.

Priorit ātes piešķiršana

Identifikators piešķir datiem adreses kā pēc satura, tā arī pēc nosūtītā rīkojuma prioritātes.

Identifikatori, kuri atbilst maziem bināriem skaitļiem, izmanto augstu prioritāti un otrādi.

Piekļūšana pie maģistrāles

Katra stacija uzsāk pārraidi ar vissvarīgākiem datiem līdz tam laikam, kamēr maģistrāle nav

aizņemta. Paziņojumam ar vislielāko prioritāti tiek nozīmēta neatliekamības piekļuve bez jebkādiem

informācijas bita zaudējumiem vai aizturi. Raidītāji reaģē uz piekļuves iegūšanas neiespējamību

maģistrālei, kad automātiski tiek pārslēgts režīms no pārraides uz pieņemšanu vai tiek atkārtots

pārraides mēģinājums, tiklīdz atbrīvojas maģistrāle.


304 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Ziņojuma formāts

Ar borta sakaru kontrollera (CAN) palīdzību tiek apkalpoti divi dažādi datu formāti, kuri

atšķiras tikai ar identifikatora garumu (1D). Standarta formāts 1D ietver 11 bitus, bet tā paplašinātā

versija sastāv no 29 baitiem. Tādā veidā , datu pārraides rāmītis satur maksimāli 130 bitus standarta

vai 150 bitus paplašināta formāta. Tas nodrošina minimālo gaidīšanas laiku līdz nākamajai pārraidei,

kas varētu būt steidzama.

301. att. Motora automātisko vadības

sistēmu diagnostika

Tā kā automātiskās vadības sistēmas

mūsdienu automobilī ieņem dominējošo

nozīmi, tad tas pieprasa veltīt pienācīgu

uzmanību tām problēmām, kas saistās ar

automātisko sistēmu ekspluatāciju. Bez tam,

sakarā ar to, ka automobiļa pamatfunkcijas

kļūst arvien lielākā mērā atkarīgas no

elektronisko sistēmu darbības, tad visām šo

sistēmu shēmām ir jāatbilst ļoti stingrām

tehniskām prasībām, lai nodrošinātu

automobiļa jebkuru sistēmu pietiekamu

darba drošumu praktiski jebkurās štata un

neštata situācijās.

Šo problēmu risinājums pieprasīja

autobūvētājus ieslēgt elektroniskās sistēmās

pašdiagnostikas funkcijas. Minēto funkciju realizācijas nodrošinājums balstās uz automobilī

izmantojamo elektronisko sistēmu iespējām, lai izpildītu sistēmu nepārtrauktu kontroli un bojājumu

konstatēšanu informācijas uzglabāšanas un diagnosticēšanas ķēdēs. Piemēram, elektroniskā vadības

bloka mikroprocesors CPU izdara savas funkcionēšanas pašpārbaudi sekojošā veidā:

programmējamas mikroshēmas tiek apgādātas ar dažādām testa kombinācijām, kuras var atjaunot un

izmantot salīdzinājuma ķēdēs. Atmiņas iekārtām pielieto esošo lielumu salīdzināšanu ar pārbaudes

izejas datiem, lai iegūtu garantiju par to, ka visi dati un programmas šajās ierīcēs ir novietotas tiek

uzglabātas pareizi.


305 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

302. att. Atmiņas iekārtu izmantošana iemidzināšanas sprauslu atvēršanas ilguma aprēķinam

Mērpārveidotāji tiek pārbaudīti pēc uzrādīto lielumu pareizības norādītās robežās; kā arī tiek

pārbaudītas nenoslēgtas un noslēgtas ķēdes. Vadības izpildmehānismi tiek pārbaudīti to darbības

laikā, izmantojot strāvu robežvērtības.

303. att. Elektronisko sistēmu pašdiagnostika


306 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Bez šaubām, daudzus mērpārveidotājus, kurus izmanto motoru vadības sistēmās var

pārbaudīt arī ar ciparu multimetru vai midzdiožu indikatoru . Šīs ierīces ļauj noteikt tādus

mērpārveidotāju lielumus kā ķēdes pretestību, kontaktu un savienojumu stāvokli, barošanas

spriegumu uz pasīvo mērpārveidotāju. Visus šos lielumus ir iespējams izmērīt statiskā stāvoklī, t.i.,

kad mērpārveidotājs ir atslēgts no vadības sistēmas. Taču tāda pārbaude nedod objektīvu informāciju

par visiem mērpārveidotāja bojājumiem, tāpēc, ka tā tiek veikta bez destabilizējošo faktoru ietekmes.

Jebkurai mūsdienu automātiskai vadības sistēmai piemīt nelielas pašdiagnosticēšanas iespējas. Šīs

iespējas praktiski realizē elektroniskā vadība bloka kontrollers atbilstoši paredzētai programmai, kas

ir ievietota tā atmiņā, laikā, kad mikroprocesors nav pilnīgi noslogots ar vadības pamatalgoritmu

izpildi, t.i., fona režīmā.

Parasti automobiļa ekspluatācijas laikā kontrollers periodiski testē tā elektriskos un

elektroniskos elementus. Atkl ājot bojājumu, kontrollers pāriet avārijas režīma darbā, ieliekot

algoritmā pieņemamu parametra lielumu tā vietā, kuru izdod bojātais bloks. Piemēram, ja kontrollers

atklāj bojājumu dzesēšanas šķidruma temperatūras mērpārveidotāja ķēdē, tad programma iestatīs

štata motora darba temperatūras vērtību, kas parasti sastāda 80 oC un izmantos šo temperatūras

vērtību, realizējot vadošos algoritmus, lai automobilis saglabātu braukšanas iespējas. Aizvietotā

temperatūras vērtība tiks saglabāta tā elektroniskā vadības bloka atmiņā. Piemēram, ja bojājums kādā

pārbaudāmā elementā tiek atklāts automobiļa kustības laikā, tad kontrollera darbība ar bojājuma

ievadīšanu atmiņas sistēmā vien neaprobežojas, bet tiek izmantotas tā rezerves loģiskā risinājuma

spējas.

Proti, degmaisījuma daudzuma aprēķina momentā, nosakot iesmidzināmās degvielas

daudzumu un nepieciešamo aizdedzes momentu, sāk izmantot aizvietojošos parametrus un rezerves

funkcijas, kas ļauj automobilim turpināt reisu, kaut gan ar ierobežotu komfortu. Šim nolūkam

droseļvārsta elektroniskās vadības (ETC) piedziņa tiek pārvesta darbam īpašā režīmā, kurā

droseļvārsts savu stāvokli ieņem mehāniskās atsperes ietekmē.

Šajā režīmā kloķvārpstas apgriezieni tiek ierobežoti minimālo apgriezienu robežās, kas ļauj

automobilim turpināt tālāku kustību pat šāda svarīga darba orgāna bojājuma gadījumā.


307 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

304. att. Elektronisko sistēmu pārbaudes ierīces:

a – pašdiagnostika; b – ciparu multimetrs; c – mirdzdiožu indikators

Savukārt, vadītājs tiks informēts par minēto bojājumu ar gaismas diodes izgaismotu simbolu

„CHECK ENGINE” mēraparātu panelī. Mikroprocesors ierakstīs bojājuma specifisko kodu un

saglabās elektronu vadības bloka KAM atmiņā. Energoneatkarīgā KAM atmiņā tiek ierakstīta

informācija par bojājumu izplūdes gāzu elektroniskās vadības sistēmā un jebkura daudzmaz svarīga

informācija. Bez oficiāli pieņemtiem bojājuma apzīmējumiem – kodiem, katra ievadītā informācija

satur papildus datus par nosacījumiem, pie kuriem notika dotais bojājums, piemēram, kloķvārpstas

rotācijas frekvence, motora temperatūra, pazudušais degvielas daudzums.

KAM (Keep Alive Memory) – kontrollera atmiņa, kura saglabā ierakstīto informāciju arī pie

atslēgta elektroniskā vadības bloka elektroenerģijas barošanas avota. Tas tiek nodrošināts, izmantojot

mikroshēmām autonomu kabeļpieslēgumu pie galvenā akumulatora, vai izmantojot mazgabarīta

uzlādējamus akumulatorus, kurus novieto uz elektroniskā vadības bloka iespiedplates. Minētā atmiņā

tiek saglabāti arī tādi dati, kas liecina par nekvalitatīvu motora apkalpošanu. Specializētās

automobiļu remonta darbnīcās un tehniskā servisa uzņēmumos elektronisko sistēmu analīzi un

pārbaudi veic ar multifunkcionālā motortestera palīdzību.


308 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

305. att. Multifunkcionālais motortesteris

Vispār īgās ziņas par OBD – II standarta prasībām

Mūsdienu automobiļu borta diagnostikas sistēmu nodrošinājums ar apstrādes programmām

atbilst OBD – II standartam.


309 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

306. att. Pārbaudāmās sistēmas ar borta diagnostiku, to veidu salīdzinājums:

1 – akumulatora lādēšanas sistēma; 2 – droseļvārsta leņķiskā stāvokļa sistēma; 3 – ieplūdes gaisa

temperatūras mērpārveidotājs; 4 – motora apgriezienu mērpārveidotājs; 5 – cilindra aizdedzes

izlaiduma monitors; 6 – skābekļa mērpārveidotājs; 7 – degvielas tvertnes daudzuma

mērpārveidotājs; 8 – absolūtā spiediena mērpārveidotājs ieplūdes kolektorā; 9 – motora termostata

darbība; 10 – spiediena pastiprinātāja releja spriegums; 11 – izplūdes gāzu recirkulācijas sistēma;

12 – motora dzesēšanas šķidruma mērpārveidotājs; 13 – iztvaikošanas emisijas solenoīds;

14 – droseļvārsta temperatūras mērpārveidotājs; 15 – sadalītāja signāls;

16 – degvielas rezerves daudzuma mērpārveidotājs; 17 – sadalītāja vārpstas stāvokļa

mērpārveidotājs; 18 – aizdedzes spoles (s); 19 – brīvgaitas gaisa kontroles elektromotors;

20 – loģisko vadības shēmu pārbaude; 21 – kloķvārpstas leņķiskā stāvokļa mērpārveidotājs;

22 –automātiskās pārnesumu kārbas pārnesuma sviras stāvoklis; 23 – spiediena noplūdes slēdzis;

24 – spiediena noplūdes solenoīds; 25 – elektriskais gaisa kompresors; 26 – degvielas līmeņa

mērpārveidotājs; 27 – transmisijas eļļas temperatūras mērpārveidotājs; 28 – plaša noplūde

spiediena sistēmā; 29 – spiediena slēdzis; 30 – iesmidzināšanas sprauslu ķēdes; 31 – spiediena

pastiprinātāja solenoīds; 32 – kloķvārpstas apgriezieni; 33 – katalizatora monitors;

34 – sekundārā gaisa plūsma; 35 – ventilācijas solenoīds; 36 – 3-4 gājienu solenoīds;

37 – ventilācijas sistēma; 38 – spiediena neliela noplūde; 39 – izejas signālu ātrums;

40 – spiediena pastiprinātāja mērpārveidotājs; 41 – ventilācijas solenoīds; 42 – paātrinājuma

solenoīds; 43 – bremzēšanas gaismas slēdzis; 44 – akumulatora temperatūras mērpārveidotājs;

45 – apkārtējā gaisa temperatūra; 46 – rezerves degvielas līmeņa mērpārveidotājs;

MIL – nepareizas darbības gaismas indikators


310 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

307. att. Atgāzu toksiskuma samazināšana

OBD – II prasību un rekomendāciju izstrāde notika EPA (Environmental Protection Agency

– ASV valdības vides aizsardzības aģentūra), piedaloties CARB (California Air Resources Board –

Kalifornijas vides aizsardzības departaments) un SAE (Society of Automotive Engineers –

automobiļu inženieru sabiedrība). Sākot no 2005. gada spēkā stājies OBD – II, kas paredz

precīzāku motora, transmisijas, katalizatora, lambda zondes u.c. vadību. Piekļuvi pie elektroniskā

vadības bloka sistēmas informācijas var panākt ar nespecializētu skeneri, proti, pat portatīvo datoru.

Amerikā, sākot no 1996. gada, visi pārdodamie automobiļi atbilst OBD – II prasībām. Eiropā

analoģiskie dokumenti, kurus apzīmē kā EOBD ( Europan On Board Diagnostic), stājās spēkā no

2000. gada 1. janvāra.

308. att. EOBD borta diagnostikas pārbaude


311 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Tātad OBD – II kontrolē elektronisko vadības sistēmu komponentes, kuru bojājumu

gadījumā, par ko informē speciāls diagnosticējošs gaismas indikators, motora izplūdes gāzēs var

parādīties nepieļaujams toksisko vielu daudzums. Piemēram, tiek pārbaudīti šādas elektronisko

vadības sistēmu elementi:

• gaisa masas mērpārveidotājs;

• droseļvārsta elektroniskās vadības (ETC) piedziņa;

• sadegšanas procesa darbība;

• izplūdes gāzu katalītiskais pārveidotājs;

• skābekļa mērpārveidotājs jeb lambda zonde;

• degvielas barošanas sistēmas darbība;

• degvielas tvertne un tās elementi;

• papildus gaisa padeves sistēma;

• izplūdes gāzu recirkulācijas (EGR) sistēma.

309. att. OBD standarts


312 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Autoservisa uzņēmumiem palika izdevīgāk pēc OBD – II standarta pieņemšanas, tā kā

automobiļa elektronisko sistēmu diagnostikas process kļuva standartizēts un ar vienu un to pašu

skeneri, bez speciāliem uzgaļiem, var izmantot visu automobiļu modeļu testēšanai. OBD – II

standarta izpildīšana nodrošina:

• diagnosticēšanas spraudkontakta kārbu;

310. att. Diagnosticēšanas spraudkontakta kārbas novietošanas vietas:

a – salonā; b – centrālā konsolē; c – motortelpā; d – pie drošinātāju bloka; e – motortelpas spārna

daļā; f –blakus stūresratam; 1 –spraudkontakts; 2 – drošinātāju bloks; 3 – sadalītāja vāks; 4 –

papildus spraudkontakts; 5 – motortelpas siltuma mūris; 6 –apkures elektromotors; 7 –portatīvā

datora ports; 8 – iekšējā spārna aizsargmala

• diagnosticēšanas spraudkontakta kārbas novietošanas vietu;

• datu apmaiņas protokolu starp automobili un skeneri;

• saglabāšanu elektroniskā vadības bloka atmiņā parametru lielumu kadru parādoties kļūdu

kodam vai „iesaldētam” jeb stop kadram;

• monitoringu borta diagnosticējošo ierīču elementiem, kuru bojājums var izsaukt toksisko

izmešu palielināšanos apkārtējā vidē;

• piekļūšanu pie kļūdu koda, parametriem, „iesaldētiem” kadriem, testēšanas procedūrām un

citām procedūrām ar nespecializētu skeneri;

• piekļūšanu datu bāzes terminiem, saīsinājumiem, definīcijām un nosaukumiem, kurus

izmanto automobiļa automātisko sistēmu elementiem.


313 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Lai izpildītu OBD – II diagnosticējošās pārbaudes ar ārējiem kontroles un pārbaudes

aparātiem, piemēram, skenera tipa multimetriem, dažādiem sistēmtesteriem, analizatoriem un citām

ierīcēm, diagnostikas punkti ir jāapgādā arī ar dažādiem pārbaudes kabeļu un pārejas savienojumu

komplektiem.

311. att. EVB savienojumi


314 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Izmantojot elektrisko ķēžu pārbaudes boksu ar 60 pārbaudes spailēm var pieslēgties jebkuram

darba kontaktam EOBD diagnosticēšanas spraudkontaktam, kurā kontakti 5 un 7 ir atslēgti, bet

kontakti 5 un 8 savienoti. Ja motors nedarbojas, tad tas ļauj kontrolēt potenciālus, pretestības un

kontaktu savienojumus kā elektroniskā vadības blokā shēmas paredzētos punktos, tā arī

spraudkontakta savienojošā kabelī. Ja diagnosticēšanas spraudkontaktā visas trīs spailes 5, 7 un 8 tiek

savienotas, tad motora darbības laikā var kontrolēt motora automātiskās vadības sistēmas elektriskos

parametrus. Pārbaudes signālu sistēma ir centrālā informācija par EOBD sistēmas ekspluatācijas

stāvokli. Pārbaudes signālu sistēma sastāv no 4 baitiem, kur katram ir noteikts statuss. Katrs

informācijas baits sastāv no 28 = 256 dažādiem kontaktu slēgumu stāvokļiem. Savukārt, katrs

informācijas bits motora automātiskās vadības sistēmas pārbaudes procesā norāda kontroles

rezultātu. Esošās, bet optimālā režīmā darbojošās sistēmas tiek novērtētas ar ciparu 0. Attēlā parādīta

dīzeļmotoru EOBD pārbaudes signālu sistēmas apzīmējumu piemērs, kas var izvēles kārtībā

izveidots jebkuram motoram ar EOBD sistēmu.


315 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

312. att. EOBD diagnosticēšanas spraudkontakts un dīzeļmotora (SAE J2012) pārbaudes signālu

sistēma:

A – SAE J1850 (plus spaile); B – OBD II DV; C – automobiļa masas spaile; D – signālu masas

spaile; E – ISO 9141-2(K -spaile); F – SAE J1962( akumulatora plus spaile); G – ISO 9141-2(L -

spaile); H – mīnus spaile; H – neaizņemta spaile; J– pārbaudes signālu sistēma

Baits 0 nosaka MIL indikācijas statusu. Bits 7 parāda, ka ieslēgta brīdinājuma indikācija; biti

no 0 līdz 6 attēlo atklātos bojājumus atkarībā no skaitīšanas statusu kombinācijas. Attēla parādītajā

piemērā visi tie biti ar 0 vērtību parāda, ka bojājums nav atklāts. Baits 1 raksturo degvielu sistēmu.

Baits 2 raksturo atgāzu recirkulācijas sistēmu. Bita 7. vērtība 1 norāda, ka pārbaude turpinās, bet tā 0.

vērtība norāda, ka tāda sistēma nav atrasta. Baits 3 arī raksturo atgāzu recirkulācijas sistēmu. Ja

pārbaude beigusies, tad pārbaudes signālu sistēmas rezultāti ir jāanulē, lai varētu veikt jaunu

pārbaudi.


316 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

5.2. CARTRONIC TĪKLU SISTĒMA. APAR ĀTU TOPOLOĢIJA: SIST ĒMAS,

KOMPONENTES, INTERFEISI

Stundas tēma: Cartronic tīklu sistēma. Aparātu topoloģija: sistēmas,

komponentes, interfeisi

Stunda: 57 – 58 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādas Cartronic tīklu sistēmas un to pielietojumu;

2. Izprast aparātu topoloģijas sistēmu uzbūvi, darbību un nozīmi;

3. Apskatīt dažādas sistēmas to komponentes un interfeisa struktūru.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par automobiļu tīkla sistēmas darbību un nozīmi;

2. CARTRONIC sistēma: ierīču un aparātu topoloģija, tās prasības un

koncepcija;

3. Sistēmas, komponentes un interfeisi.








317 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

5.2. CARTRONIC TĪKLU SISTĒMA. APARĀTU TOPOLOĢIJA: SISTĒMAS,

KOMPONENTES, INTERFEISI

Automobiļu tīkla sistēmas

Automobiļu elektronisko sistēmu straujā attīstība ir saistīta ar pastāvīgi pieaugošām lietotāju

prasībām, neaizmirstot arī kustības drošību un braukšanas komfortu, pieprasīto saderību ar apkārtējo

vidi, pastiprinošās likumdošanas prasības ar tiesisko atbildību, nepieciešamās informācijas –

izklaides sistēmas ( „Infoteinment” ) integrāciju, kā arī vajadzīgiem sakariem ar ārējiem datoriem un

telekomunikācijas nodrošināšanas dienestiem, izmantojot satelītelefonus un mobilos telefonus.

Minēto prasību ietekmē atsevišķas automobiļu sistēmas, tādas kā: degvielas iesmidzināšanas

sistēma, bremžu antibloķēšanas sistēma un telekomunikācijas sistēma, pakāpeniski tiek pilnveidotas,

lai tās pārveidotu par sarežģītām tīkla sistēmām, kurās informācijas apmaiņa notiek pa datu

maģistrālēm, izmantojot borta sakaru kontrolleri CAN. Izstrādājot šādas sarežģītas sistēmas, galvenā

prasība ir ievērot krosa- sistēmas un tās atsevišķo elementu, apakšsistēmu un apakšfunkciju

standartizāciju. Tajā pašā laikā ir jāpalielina arī sistēmas drošība un pieejamība, lai izmantojot

savstarpējo informācijas apmaiņu starp atsevišķām automobiļa sistēmām, varētu samazināt kopējo

komponenšu skaitu.

Sarežģītas sistēmas (piemērs)

Mūsdienu automobiļos jau tiek pielietotas tādas sarežģītas sistēmas, kā vilces spēka kontroles

sistēma TCS un elektroniskā braukšanas trajektorijas saglabāšanas sistēma ESP, kuru izstrāde vēl

turpinās. Šo abu minēto sistēmu krosa – sistēmas funkcijas atrodas TCS elektroniskā vadības bloka

pakļautībā, kas informē motora darba vadības elektronisko vadības bloku, kad velkošie riteņi sāk

izslīdēt , kā rezultātā motora darba vadības EVB samazina motora griezes momentu.


318 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

313. att. CARTRONIC sistēma: ierīču un aparātu topoloģija

Prasības

Krosa – sistēmas funkciju ieviešana, izmantojot apakšsistēmu integrāciju, pieprasa saskaņot

pēc standartizācijas interfeisus un apakšsistēmas. Jānoskaidro kādu informāciju ir nepieciešams

saņemt no apakšsistēmām un esošās informācijas kuri mainīgie parametri ir jākontrolē. Visam tam ir

svarīga nozīme, ievērojot pat to, ka apakšsistēmas tiek izstrādātas atsevišķi viena no otras, reizēm pat

ar atšķirīgiem ražotājiem.

Koncepcija

Iepriekš minēto prasību ievērošana, noveda pie CARTRONIC sistēmas izveidošanas, kas

izsaka specifikācijas un visu automobiļa vadības un kontroles sistēmu klasifikācijas koncepciju. Tā

satur noteiktus apakšsistēmu mijiedarbības likumus, kā arī paplašinātos arhitektūras moduļus

„ funkcionēšanai”, „kustības drošībai” un „elektroniskiem līdzekļiem”, kuri bāzējas uz šiem

formālajiem likumiem. Tādā veidā, CARTRONIC sistēma iekļauj automobiļa kā apvienotu

apakšsistēmu vispārīgās sistēmas apraksta veidu. Uz šī principa pamata automobiļu ražotāji var

īstenot savstarpējo mijiedarbību starp atsevišķi izgatavotām apakšsistēmām.


319 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Struktur ēšana, arhitektūra

Viss, kas nepieciešams paredzētiem mērķiem, ir universālā strukturēšanas sistēma un tās

praktiskā ieviešana, izmantojot atbilstošu arhitektūru. Funkcionālā arhitektūra izpilda visus kontroles

un vadības uzdevumus, kuri rodas automobiļa konstrukcijas robežu ietvaros. Izvieto un uzstāda

loģiskās komponentes, ar kuru palīdzību tiek formulēti uzdevumi sarežģītām sistēmām.

Tiek noteiktas sakaru līnijas un interfeisi starp komponentēm, kā arī to raksturs un savstarpējā

mijiedarbība. Tādā veidā izveidota arhitektūras sistēma ir jāpapildina ar kustības drošības

arhitektūru, kurā sistēmas drošu darbību un drošību realizē palīgelementi. Sarežgītā sistēma pēc tam

tiek realizēta, pārveidojot dažādus loģiskos un funkcionālos elementus elektroniskos līdzekļos,

piemēram, elektroniskās shēmās, elektroniskos vadības blokos, mikrodatoros. Atšķirībā no sistēmas

arhitektūras, elektronisko līdzekļu topoloģija ir atkarīga no konkrēta automobiļa momenta,

piemēram, specifiskiem izmēriem un elementu izvietojuma veida.

Arhitekt ūras principi

Arhitektūras principi ir nepieciešami, lai izstrādātu terminus un konstruētu sarežģītas sistēmas

shēmas, neatkarīgi no elektronisko līdzekļu topoloģijas, izņemot loģiskos un funkcionālos

risinājumus. Pēc šī arhitektūras principa, galvenokārt nosaka komponentes jeb elementus un

pieļaujamo mijiedarbību komunikācijas līdzekļu starpsakaru jēdzienā.

Funkcionālā analīze

Sarežģītas sistēmas funkcionālā analīze konceptuāli sākas ar sistēmas autonomo vienību

analīzi. Kā likums, tas notiek funkcionālā līmenī, kuru izpilda atsevišķi no aparātu izstrādes,

neatkarīgi no konkrētas automobiļa konstrukcijas variācijas, kas ievērojamā mērā pieļauj universālo

formulējumu pielietošanu. Strukturēšana šajā līmenī rada apstākļus daudzveidīgu aparātu līdzekļu

ierobežošanai un programmu nodrošināšanai, kā arī izmantot identiskus elektroniskos moduļus

(pamatmoduļus) liela skaita automobiļa moduļu bāzes funkcijām.

Strukt ūras elementi

Arhitektūras elementi ir nepieciešami sistēmām, komunikāciju komponentēm un līdzekļiem,

kas formāli var izveidot sarežģītu sistēmu, kā arī ieslēgt strukturēšanas un modelēšanas likumus, kas

paredzēti savstarpējai mijiedarbībai.


320 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Sistēmas, komponentes, interfeisi

Šajos jēdzienos sistēma tiek attēlota kā elementu sakopojums, kurā elementi ir saistīti viens ar

otru, izmantojot komunikācijas mehānismus un izpilda augstāka līmeņa funkcijas, salīdzinot ar

vienību funkcijām. Jēdziens „komponente” neaprobežojas ar fizikālas ierīces būtību, bet gan tiek

uztverta kā funkcijas daļa.

CARTRONIC sistēma atpazīst triju veida komponentes:

• komponentes, kuru funkcijas pirmsākumā tiek koordinētas;

• komponentes, kuru funkcijas pirmsākumā ir operatīvas;

• komponentes, kuru funkcijas paredzētas tikai informācijas ģenerēšanai un pārraidei.

Elementu interfeisi attiecas uz iespējamiem komunikācijas līdzekļu starpsakariem, kuri var

tikt apstiprināti kopā ar citām komponentēm. Kur tikai ir iespējams, fizikālos mainīgos lielumus

noteikt kā interfeisus, piemēram, transmisija vai motora griezes moments.

Sistēmas apraksts

Sistēmas aprakstā iekļauj visas funkcionālās komponentes un to starpsakarus komunikācijas

līdzekļiem, kā arī dažādus atpakaļ iedarbības veidus.

Struktur ēšanas likumi

Strukturēšanas likumi nosaka pieļaujamos savstarpējo attiecību sakarus starp dažādām

komponentēm arhitektūras sistēmas robežās. Sistēmas hierarhiskā koncepcija radīta atbilstoši ar

struktūru, kura sākas no automobiļa kā objekta un izplatās uz tā atsevišķiem komponentiem.

Atbilstoši, ir arī strukturēšanas likumi priekš savstarpējiem sakariem starp komponentēm vienā un

tajā pašā līmenī un dažādos līmeņos. Tāpat eksistē arī strukturēšanas likumi sakaru pārraidei no

vienas apakšsistēmas uz otru.

Modulēšanas likumi

Modulēšanas likumi sastāv no shēmām, kurās tiek apvienoti komponenti un starpsakari

uzdevumu risinājumam, kas paceļ vairāk kā vienu problēmu automobiļu sistēmas robežās. Šīs

shēmas pēc tam var atkārtoties dažādos automobiļa konstrukcijas robežu punktos.

Arhitekt ūras pazīmes

Struktūra, kas tiek attēlota, izmantojot speciālus strukturēšanas un modelēšanas likumus,


321 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

parāda sekojošas standartizētas pazīmes un raksturlīknes:

• hierarhijas notikumu secība (notikumi ir pieļaujami tikai vienā un tai pašā vai vairāk augstākā

līmenī);

• skaidrāk izveidojas atšķirības starp informācijas koordinatoriem un piegādātājiem (operatīvās

kontroles līdzekļi un mērpārveidotāji);

• precīzāk izdalās atšķirības starp atsevišķām komponentēm atbilstoši „melnās kastes”

principam (tik redzamas atšķirības, cik tas ir nepieciešams, un tik neredzamas atšķirības, cik

tas ir nepieciešams);

Sekas

CARTRONIC sistēma ir standartizēta koncepcija visu automobiļa funkciju aprakstam.

Pateicoties iespējām noteikt vispārinātas funkcijas, rodas iespēja ar standartizētu terminoloģiju

aprakstīt visas automobiļa vadības un kontroles sistēmas. Jaunās funkcijas bez šaubām prasīs lielāku

izplatību pēc kategorijām. Kā nākošais solis ir savstarpēji krustenisks noteikšanas process

interfeisiem starp komponentēm/apakšsistēmām funkcionālā un fizikālā līmenī. Tas dod iespēju

tīklos ieviest sarežģītas funkcijas automobiļu konstrukcijas robežās, iekļaujot arī sadarbību starp

daudziem piegādātājiem.

Perspektīvas

Mūsdienu automobiļu elektronisko sistēmu funkcionālās iespējas nosaka

programmnodrošinājuma pieauguma līmenis, kad sarežģītas sistēmas kļūst par datoru tīkliem.

Operacionālo sistēmu standartizācija ļauj izmantot pārnesamus programmēšanas līdzekļus, kuru var

pielietot dažādos elektroniskos vadības blokos. Programmnodrošinājuma arhitektūra, tādā veidā,

kļūst neatkarīga no aparātu topoloģijas. Lai uzturētu programmnodrošinājuma atsevišķus moduļu

savstarpējo apmaināmību un atkārtotu izmantošanu, CARTRONIC arhitektūra un interfeisa

likumiem ir jāpieprasa tālāka atjaunošana un precīzāka definīcija. Kā datoru pielietošanas apgabalā,

tā arī dažādu funkciju interfeisi tiek noteikti izmantojot „pielietojuma programmēšanas interfeisus”

(AP), kas pēc tam samērā precīzi noteiks CARTRONIC sakaru savstarpējās attiecības.

Šis virziens pieprasa saskaņot darbības starp dažādiem izgatavotājiem un rūpniecisko

standartu piegādātājiem. CARTRONIC sistēma ļauj veidot pamatu tās tālākai attīstībai. Savukārt

automobiļa autotronikas sistēmas pēc savas uzbūves, nozīmes, informācijas apstrādes un izpildes

funkcijām jau šodien ir kļuvušas par prototipiem nākotnes lielām universālām un pilnīgi datorizētām


322 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

automobiļa automātiskās vadības, kontroles un regulēšanas sistēmām. Taču patreizējā laikā

mūsdienu automobiļos vislielāko pielietojumu ir ieguvušas ne universālās, bet specializētās

autotronikas sistēmas, pie kurām nosacīti var pieskaitīt:

• benzīnmotoru degvielas iesmidzināšanas sistēmas;

• automobiļa ekoloģiskās sistēmas;

• elektroniskās kompleksās benzīna iekšdedzes motoru automātiskās vadības sistēmas;

• elektroniskās hidraulisko bremžu vadības sistēmas;

• automātiskās pārnesumkārbas pārnesumu pārslēgšanas elektroniskās vadības sistēmas un

citas autotronikas sistēmas.

Autotronikas iekārtu daudzfunkcionālā nozīme prasa no autoindustrijas konstruktoriem un

ražotājiem specifisku pieeju kā to konstruēšanai un vadībai, tā arī ekspluatācijai. Autotronikas

iekārtas pieņemts aplūkot kā elektronisko automātikas sistēmu kopumu, kurām ir itkā atsevišķa

nozīme, bet tajā pašā laikā tās dažādā veidā ir saistītas gan savā starpā, gan arī ar citām

elektrotehniskām sistēmām.

Tā kā mūsdienu automobilis tiek vairāk vai mazāk aprīkots ar ierīcēm, kas ir iespējamā mērā

ir saistītas elektroniskām automātikas ierīcēm un sistēmām, tad jebkuram automobiļa vadītājam ir

jāorientējas elektronikā, lai spētu veikt mūsdienu automobiļa autotronisko sistēmu un iekārtu

diagnostiku, apkopi un ekspluatāciju.


323 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

5.3. ELEKTROMAGN ĒTISKĀ SAVIETOJAM ĪBA UN RADIO

TRAUCĒJUMU SLĀPĒŠANA

Stundas tēma: Elektromagnētiskā savietojamība un radio traucējumu slāpēšana

Stunda: 57 – 58 (80 min.)

Stundas mērķis:

1. Aplūkot dažādus elektromagnētiskās savietojamības sistēmu veidus;

2. Izprast radio traucējumu slāpēšanas sistēmu un elementu pielietojumu;

3. Apskatīt dažādus piemērus, kuros tiek izmantoti radio traucējumu slāpēšanas

elementi.

Stundas metode:




1. Vispārīgās ziņas par EMC jeb „Elektromagnētiskā savietojamība –

Electromagnetic compatibility”;

2. Traucējumu avoti, borta elektriskā sistēma un pulsācijas;

3. Transportlīdzeklis, kā traucējumu avots un traucējumu slāpēšanas metodes.








324 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

5.3. ELEKTROMAGN ĒTISKĀ SAVIETOJAM ĪBA UN RADIO TRAUC ĒJUMU

SLĀPĒŠANA

EMC jeb „Elektromagnētiskā savietojamība – Electromagnetic compatibility” nosaka

elektrosistēmas spēju palikt neitrālai, atrodoties citu elektrosistēmu darbības zonās. Citiem vārdiem

sakot, elektrosistēma ir savietojama, ja tā nerada traucējumus citām sistēmām un paliek necaurejama

tādiem traucējumiem, ko tā var izstarot pati.

314. att. Elektromagnētiskā savietojamība automobilī

Elektroenerģijas izmantošanas iespējas mūsdienu automobiļos nozīmē, ka, dažādām

automobiļu elektrosistēmām, tādām kā aizdedzes, iesmidzināšanas, bremžu antibloķēšanas, kā arī

radiouztvērējam un mobilajam telefonam ir jāfunkcionē ciešā savstarpējā tuvībā un pie tam vēl,

neradot savstarpējus traucējumus, jādarbojas cits citam blakus. Tas nozīmē, ka transporta līdzeklim,

kā sistēmai attiecībā pret apkārtējo vidi, kopumā ir jāpaliek neitrālam. Palielinoties elektronisko

ierīču skaitam, kuras iebūvē spēkratā, pieaug arī to aizsardzības problēmas no elektromagnētiskā

starojuma.

315. att. Automobiļa traucējumu EMS elektromagnētiskais starojums apkārtējā vidē


325 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Ārējā elektromagnētiskā lauka avoti spēkratā ir navigācijas sistēmas, radiostacijas, raidītāji,

radari.

Augstas elektromagnētiskās intensitātes lauks ir spējīgs izsaukt daudzu spēkratu sistēmu

traucējumus. Izdarot pārbaudes izmēģinājumus ar elektromagnētiskā lauka iedarbību, tika konstatēti

šādi traucējumi vairākās automobiļu autotronikas sistēmās.

316. att. Traucējumi vairākās automobiļu autotronikas sistēmās.

Radioaparātos un televizoros traucējumus izsauc tuvumā darbojošās elektroiekārtas,

kurās notiek elektriskās strāvas krasas izmaiņas vai pārtraukumi .

Arī automobiļu iekārtās ietilpst daudz ierīču, kas var izsaukt radiotraucējumus. Spēkrata

iekšējā elektromagnētiskā lauka avoti ir ģenerators, taisngrieži, sprieguma regulatori, aizdedzes

sistēma, starteris, slēdži, releju tinumi, elektromotori, mikroprocesori un praktiski, jebkura elektriskā

ķēde, kurā notiek strāvas izmaiņas.

Vecākas paaudzes automobiļu modeļos elektroniskās aizdedzes sistēmas darbība radīja

traucējumus ne tikai pašā automobilī, bet arī apkārt tam. 1449. attēlā ir parādīta elektroniskās

aizdedzes sistēmas darbība ar divām dzirksteļspraugām, kas izveidojas aizdedzes svecē un sadalītāja

rotorā starp sadalītāja rotoru un sānu kontaktiem, un parazītiskām kapacitātēm sekundārā jeb

augstsprieguma aizdedzes kontūrā.


326 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

317. att. Elektroniskās aizdedzes sistēmas augstsprieguma kontūra ekvivalentā shēma:

1 – aizdedzes sveces kapacitāte; 2 – dzirksteļsprauga starp aizdedzes sveces elektrodiem;

3 – aizdedzes spoles augstsprieguma ķēdes kapacitāte; 4 – aizdedzes spoles kapacitāte;

5 – aizdedzes spoles sekundārais tinums; 6 – sadalītāja rotors; 7 – augstsprieguma vadu kapacitāte;

8 – traucējumu elektromagnētisko starojumu izplatīšanās apkārtējā vidē

Šo visu elementu traucējošā darbība var novest pie tā, ka apkārtējā vidē izplatās

elektromagnētisko traucējumu viļņi ar frekvenci no 160kHz līdz 600MHz. Minēto elektromagnētisko

traucējumu viļņu maksimālā izstarošanas jauda atrodas radioviļņu diapazonā no 40MHz līdz

300MHz.

318. att. Automobiļa elektroierīces, kuras var izsaukt un izstarot traucējumus:

1 – automobiļa ārējā antena; 2 – antenas koaksiālais kabelis; 3 – automobiļa audio sistēma;

4 – skaļruņu sistēma; 5 – savienojošie vadi; 6 – akumulators; 7 – elektroniskās aizdedzes spole;

8 – mērpārveidotājs ar sadalītāju; 9 – aizdedzes sveces; 10 – traucējumu izplatīšanās virziens


327 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Elektromagnētisko traucējumu izplatīšanās no automobiļa motora nodalījuma daļēji tiek

ekranizēta ar motora nodalījuma pārsegu un citām automobiļa korpusa metāliskām daļām, ja tiek

ievērots nosacījums, ka metāliskās daļas savā starpā ir labi saistītas kopā tā, ka izveidojas noslēgts

ekrāns. Pretējā gadījumā, ja iepriekš minētais nosacījums netiek izpildīts, tad metāliskās daļas var

kļūt pat par antenu, kas nevis slāpē, bet gan pastiprināti izstaro elektromagnētiskos traucējumus.

Traucējumu avoti

Borta elektriskā sistēma, pulsācijas

Trīsfāzu maiņstrāvas sinhronais ģenerators apgādā automobili un tā elektrisko sistēmu ar

taisngrieztu maiņstrāvu. Kaut arī pulsējošā līdzstrāva taisngrieža izejā ir pietiekami nemainīga un vēl

tiek nogludināta akumulatorā, tomēr tajā paliekošās pulsācijas lielākā vai mazākā mērā vēl

saglabājas.

Borta elektriskā sistēma, impulsi

Traucējumi impulsi veidojas tad, kad automobilī tiek ieslēgtas vai izslēgtas dažādas

elektroiekārtas. Blakus esošas elektriskās sistēmas šos traucējumu impulsus var uztvert tieši caur

elektroapgādes sistēmu vai netieši elektromagnētiskās indukcijas ceļā. Ja traucējumu avots un

sistēma, kura pieņem traucējumu impulsu, nav savietojami viens ar otru, tad tas var novest pie

nepatiesas nostrādāšanas un pat pie blakus esošas, saistītas sistēmas sagraušanas.

Impulsi, kas rodas automobilī tiek klasificēti piecās pamata grupās (319. att.). Klasifikācija

atbilstoši impulsu amplitūdai, rada vislabāko iespēju salīdzināt traucējuma avotus un potenciāli

uztverošo iekārtu, lai gala rezultātā sasniegtu maksimālo savietojamību starp tiem. Izmēģinājuma

impulsi 12V elektriskām sistēmām atbilstoši DIN 40 839, I daļa


328 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

319. att. Impulsi, kas rodas automobilī tiek klasificēti piecās pamata grupās

Salīdzināšanas procedūra visiem automobiļa traucējumiem, piemēram, var tikt novesta līdz

otrās klases noteikumu izpildei, kaut potenciāli j ūtīgas ierīces, tādas kā elektroniskie vadības bloki,

var tikt izstrādāti pēc III klases noteikumu priekšrakstiem, iekļaujot aprēķinā arī tādu punktu kā

ierīces izturības pakāpi.

Pāreja pie pirmās vai otrās klases noteikumiem notiek gadījumos, ja apslāpēt traucējumi

avotu ir vienkāršāk nekā nodrošināt uztverošo ierīču atbilstošus aizsardzības pasākumus. Minētais

princips var būt atgriezenisks, proti, ja potenciāli jūtīgu ierīču aizsardzības pasākumus ir izpildīt

vieglāk un tie ir lētāki, tad tiek pieprasīts pārvietojums uz trešo vai ceturto klasi.

Borta elektriskās sistēmas, augstfrekvence

Pārslēgšanas operācijas un tehnisko datu pārraides daudzās komponentēs izraisa iekšējās

augstfrekvences svārstības. Šīs svārstības iedarbojas uz elementu ķēdi, kas sevišķi attiecas uz

elektroapgādes līnijām, un atgriežas atpakaļ automobiļu elektroiekārtu sistēmā, kur tās tiek padotas

ar dažādu intensitātes vājinājuma jeb slāpējuma pakāpi. Neatkarīgi no tā, vai mērāmā traucējumu

spektrs ir nepārtraukts vai sastāv no atsevišķu līkņu apvienojuma, nepieciešams skaidri apzināties

atšķirību starp diviem traucējumu avotu veidiem: plaša diapazona, ko rada elektromotori, un šaura

diapazona, ko rada elektroniskie vadības bloki. Klasifikācija ir atkarīga no izmantotā kontroles un


329 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

mērījumu aparāta darba frekvenču diapazona. Automobilī augstfrekvences svārstības var radīt sakaru

sistēmas līdzstrāvas traucējumu avots, un tā kā radītie traucējumi atrodamas to pašu frekvenču un

amplitūdu robežās kā pārraidāmie vai uztveramie signāli, tad tie var samērā viegli iekļūt automobiļu

sakaru sistēmās, izmantojot šim nolūkam sakaru sistēmas antenu vai antenas kabeli.

320. att. Plaša un šaura diapazona traucējumu avotu veidi:

a – signāla progresija attiecībā pret laiku y (t); b – atbilstošais frekvenču spektrs ỹ(t);

c – spektra novērošana, izmantojot kontroles aparātu darba frekvenču diapazonam B:

pie B ·T<1 – kā tas ir parādīts shēmā, attēlojot šaura diapazona traucējumus atsevišķu joslu veidā

vai pie B ·T >1– kā tas ir parādīts shēmā, attēlojot plaša diapazona traucējumus nepārtrauktas

līnijas veidā

Lai noteiktu plaša diapazona traucējuma avotus, piemēram, tādus kā elektriskos motorus,

ventilatorus un citas tamlīdzīgas iekārtas, tad izmanto pārbaudes iekārtu, kā tas ir norādīts un

pieprasīts noteikumos CISPR-25 vai standartā DIN/VDE 0879-2. Atbilstoši slāpējuma līmenim,

sistēma klasificē traucējumus, līdzīgi kā tas tiek sīki noteikts minētajā standartā, tādejādi atvieglinot

traucējuma avota salīdzināšanas procesu ar jūtīgām iekārtām, jau automobiļa aprīkojuma stadijā ar

sakaru sistēmām. Ja traucējumu avots saņem elektroapgādi tieši no spailes 15 vai 30, tad


330 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

traucējumam var izmantot traucējumu slāpējošos kondensatorus un filtrus, kuri visplašāk tiek

pielietoti automobiļos. Šādos gadījumos, kondensatorus parasti pievieno tieši traucējuma avota izejai

un automobiļa masai. Savukārt, traucējumus no strāvas vada var samazināt, ievietojot strāvas vadu

ekrāna apvalkā.

321. att. Ekranizēts vads:

1 – strāvas vads; 2 – izolācija; 3 – ekrāna pinums; 4 - aizsargapvalks

Ja traucējuma avotu vada elektroniskais vadības bloks, tad parasti to nevar noslāpēt,

izmantojot parastos slāpēšanas elementus, tā kā tas var modificēt elektroniskā vadības bloka

raksturlīknes. Elektroniskā vadības bloka mikroprocesora sinhronizējošie signāli darbojas līdzīgi kā

šaurdiapazona traucējuma avots. Cik tas praktiski ir iespējams, tad traucējumu pārvade var tikt

minimizēta, izmantojot šim nolūkam atbilstošas shēmas, piemēram, traucējumu slāpējošos

kondensatorus un noteiktā veidā novietojot elektroinstalācijas elementus.

Ja minētie traucējumu samazināšanas pasākumi izrādās nepietiekami, tad ir jāveic papildus

pasākums, piemēram, mēģinājums labāk novietot antenu un par jaunu pārtrasēt antenas kabeli.

Laboratorijas apstākļos, elektronu komponenšu reaģēšanas līmeņa noteikšanai uz dažādiem

elektromagnētiskiem traucējumiem, izmanto elektropārvades līnijas metodi, piemēram, izmērot

traucējuma līmeni barošanas līnijās vai antenas kabelī. Pieļaujamais radio traucējumu līmenis dB

traucējumu slāpēšanas līmeņiem atsevišķiem platjoslas diapazonu (B) un šaurjoslas diapazonu (S)

traucējumu avotiem darba frekvenču diapazonos, kā tas ir noteikts standartā DIN/VDE 0879-2 (32.

tabula). Pieļaujamais radio traucējumu līmenis dB. 322. att.


331 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Galīgais viedoklis, kas raksturo uztveršanas kvalitāti, izmantojot automobiļa radiouztvērēju

vai mobilos sakaru līdzekļus, ir atkarīgs no traucējumu mērījumiem antenas kabelī, kurus izpilda no

uztveršanas ierīces puses. Minētais piespiež veidot speciālas mērījumu ķēdes, lai tādā veidā varētu

salīdzināt pārbaudāmā uztvērēja pilno ieejas pretestību ar automobiļa uztveršanas ierīces pretestību.

Lai iegūtu ticamus pārbaudes rezultātus, tad pielieto īstu antenu ar iekārtas novietojumu sākuma

stāvoklī. Tādi mērījumi, lai tos pilnīgi izolētu no ārējā elektromagnētiskā raidītāja un traucējuma

signāliem, tiek izpildīti elektromagnētiskās savietojamības ekranizētās kamerās, kas ir apgādātas ar

augstfrekvences slāpētājiem.

Transporta līdzeklis kā traucējuma avots.

Automobilī galvenais traucējumu avots ir aizdedzes sistēma.

323. att. Elektroniskās aizdedzes sistēmas augstsprieguma kontūrs:

1 – aizdedzes spoles sekundārais tinums; 2 – augstsprieguma elementu uzgaļi ;

3 – augstsprieguma vadi; 4 – sadalītājs; 5 – sadalītāja rotors; 6 – aizdedzes svece; 7 – komutators


332 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Elektromagnētiskā starojuma līmeņi, kuri tiek izstaroti, tiek noteikti ar normatīvajiem aktiem,

proti, tos nosaka direktīva 95/54/EC. Direktīva ir orientēta radio un televīzijas uztveršanas

nodrošināšanai automobiļos bez traucējumu radīšanas apkārtējos citos automobiļos un tuvumā

esošajās celtnēs.

Vienkārša sekošana EEK-10 noteikumiem diez vai būs pietiekama automobiļiem, kuri tiek

aprīkoti ar sakaru sistēmām. Proti, kad telefons vai radioaparāts tiek novietots automobilī, tad tiem ir

jābūt apgādātiem ar speciālām slāpēšanas ierīcēm, lai samazinātu iespējamos traucējumus, kurus rada

aizdedzes sveču dzirksteļizlāde un vairākums gadījumos arī sadalītāja kontaktu dzirksteļošana.

324. att. Automobiļu traucējumu izstarošanas augstākā pakāpe, atbilstoši Starptautiskās

radiotraucējumu speciālās komitejas standartam CISPR un direktīvai 95/54/EC, pārbaudot10m

attālumā no traucējuma avota:

B – platjoslas diapazonā; S – šaurjoslas diapazonā

Var izveidoties nepieciešamības situācija daļējai vai pilnīgai aizdedzes sistēmas ekranizācijai

automobilī, kas ir apgādāts ar divpusējiem radiosakariem. Šie traucējumu novēršanas pasākumi var

radīt negatīvu ietekmi uz aizdedzes sistēmas sekundāro spriegumu. Tādos gadījumos, lai

nepieciešamas speciālas autoremonta darbnīcas pārbaudītu šo pasākumu pielietošanas efektivitāti.

Potenciāli j ūtīgas ierīces.

Elektroniskie vadības bloki ir ļoti jūtīgi attiecībā pret traucējumiem, kas rodas sistēmas

iekšpusē. Viena automobiļa robežās traucējumi var rasties arī no blakus elektriskajām sistēmām vai

no citiem tuvumā esošiem traucējumu avotiem, piemēram, jaudīgiem radiostaciju raidītājiem. Ierīces

nepareiza nostrādāšanas iespējamība parādās tajā punktā, kur sistēma zaudē elektriski loģisku spēju

atklāt atšķirību starp traucējuma signālu un lietderīgo signālu.


333 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

325. att. Traucējumu rašanās komutācijas gadījumā, kad slēdža atslēgšana rada sprieguma

impulsus starp elektroniskiem vadības blokiem, kas var izsaukt nekorektu nostrādi vai bojājumus:

a – shēma; b – oscilogrammas; 1– akumulators; 2 – slodze ar induktīvu raksturu; 3 – slēdzis;

4 – elektromotors ar lielu induktivitāti

Elektroniskais vadības bloks neatšķir atšķirības starp signālu un traucējumu arī tad, ja to

raksturlīknes ir līdzīgas. Sevišķi kritiskas ir frekvences, kas atrodas tuvu lietderīga signāla frekvencei

fS = fN un tajā pašā diapazonā, ko var radīt vairākas lietderīgas frekvenču harmonijas. Nemodulētais

sinusoidālais augstfrekvences signāls vai enerģija, kuru izstaro traucējumu avots, var modulēties

elektronu shēmu elementu PN pārejās. Tas var novest pie tiešiem rezultātiem, kas var izsaukt

spriegumu līmeņu nobīdi vai traucējumu superuzklājumu, kuru izmaiņas tiek noteiktas kā līdzīga

rezultāta skaņas frekvences signāla komponentes turpinājuma funkcijas. Parasti traucējuma

frekvence ir lielāka par lietderīgo frekvenci fS.NF >> fN. Skaņas frekvences elementa traucējumi ir

sevišķi kritiski tad, ja tie atrodas tuvu lietderīgā signāla frekvencei fS.NF = fN.

Nevēlami signāli ievērojami zemākās frekvencēs fS << fN tāpat var izsaukt nepatiesu

nostrādāšanu intermodulācijas rezultātā. Aizsardzība no elektromagnētisko lauku traucējumiem

noteikta direktīvā 95/54/EC.

Direktīvā ir norādītas minimālas prasības, kas izteiktas traucējumu signāla līmenī, no kuriem

automobilim ir jānodrošina garantēta aizsardzība. Praksē ražotāji un automobiļu piegādātāji

nodrošina daudz lielāku traucējumu aizsardzību nekā to pieprasa normatīvie akti.

Traucējumu savstarpējā ietekme

Signāli no traucējuma avotiem var iedarboties uz automobiļu jūtīgām iekārtām, izmantojot

jebkuru no trim iespējamiem variantiem:


334 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

• tiešā jeb galvaniskā saite izveidojas tad, kad avots un ierīce ietekmējas no traucējuma kopīgā

elektriskās strāvas plūšanas ķēdes daļā, un no kura praktiski ir gandrīz neiespējami izvairīties,

ja ir kopējais barošanas avots.

326. att. Mūsdienīga borta tīkla izveidojuma shēma VW automobilī

Automobiļa elektroinstalācijai ir jābūt izstrādātai ar tādu aprēķinu, lai varētu izvēlētos pašus

minimālos tiešās saites traucējumu līmeņus. Vislabākās barošanas līnijas ir atkarīgas no

caurplūstošās strāvas līmeņa, frekvenču diapazona un sistēmas kopējās shēmas.

• traucējumi var rasties arī savienojošās līnijās, kad tās instalē blakus elektroenerģijas avotam

un ierīcēm, kas ir pakļautas traucējumu ietekmei.


335 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

327. att. Strāvas vadu elektromagnētisko viļņu traucējumu pārvades mehānisma modelis:

a – vadītājs, ar kura palīdzību tiek ģenerēti elektromagnētiskie viļņi, izmantojot elektroenerģijas

avotu, kas izstaro traucējumus; b – mērķa vads, kas ir sistēmas elements, un ir jūtīgs pret

traucējumiem

Traucējumu slāpēšanas metodes

Radiouztvērējos traucējumi no aizdedzes sistēmas dzirdami kā sprakšķi, kuru biežums un

skaļums izmainās līdz ar motora apgriezieniem un tās bojājumiem. Viens no pasākumiem traucējumu

slāpēšanai aizdedzes sistēmā ir speciālo ierīču pielietošana, kas konkrēti izstrādātas šādiem mērķiem,

proti, rezistīvo augstsprieguma vadu, rezistīvā sadalītāja vāka, ekranizēto sveču uzgaļu, speciālo

aizdedzes sveču pielietošana.

Šos rezīstīvos un ekranizētos aizdedzes sistēmas elementus lieto kā automobiļa standarta

aprīkojumu un tie atbilst traucējumu slāpēšanas prasībām. Tie nekādi nepasliktina motora darbību,

un tos nedrīkst nomainīt ar parastiem aizdedzes sistēmas elementiem.

Otrs pasākums kā samazināt traucējumus klasiskā un elektroniskā aizdedzes sistēmā ir 1µF

lielas kapacitātes kondensatora C = 1µF pieslēgšana paralēli aizdedzes spoles primāram tinumam.

Nav vēlams pievienot kondensatoru pārtraucēja kontaktu pusē, tā kā tas strauji samazinās

kondensatora darba ilgumu.


336 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

328. att. Traucējumu slāpēšana aizdedzes sistēmā:

1– aizdedzes spole; 2– 1µF kondensators (Lucas ABS100); 3 – uz aizdedzes slēdzi; 4 – uz Holla

mērpārveidotāju; 5 – rezistīvie augstsprieguma sveču vadi; 6 – sadalītāja rotors; 7 – sadalītājs;

8 – aizdedzes sveces

Savukārt, digitālo aizdedzes sistēmu izgatavotāji jau ir paredzējuši aizsardzību pret

traucējumiem un tās tiek apgādātas ar iebūvētu traucējumu slāpēšanas sistēmu, tomēr tas nevienam

neliedz pieņemt korektus pasākumus traucējumu slāpēšanai, ja tas ir nepieciešams. Traucējumi no

stikla tīrītājiem un to mazgātājiem, mikroklimata ventilatoriem, pagriezienu rādītāju un bremzēšanas

signālu spuldzēm bieži vien arī samazina radiopārraides uztveršanas kvalitāti. Lai par to pārliecinātos

praktiski, tad uz laiku var atvienojot antenu un aizvietojot to ar tās ekvivalentu, kas var tikt izveidots

no 62 ÷ 82pF lielas kapacitātes kondensatora, kura vienu izvadusavieno ar masu, bet otru pievieno

radiouztvērēja ieejai. Pēc tam iedarbina motoru, ieslēdz radioaparātu un pēc kārtas ieslēdz minētās

ierīces, noskaidrojot, kuras tad ir traucējuma avoti.

Lai samazinātu traucējumus no atsevišķām ierīcēm, tad var izveidot traucējumu slāpējošos

filtrus, kas sastāv no kondensatora, induktivitātes vai arī no šiem abiem elementiem. Spole, kā tas ir

parādīts attēlā, iespējams, palīdzēs pilnīgi novērst traucējumus. Ja ar spoles palīdzību traucējumus

neizdevās novērst, tad nepieciešams pielietot papildu pasākumus, piemēram, papildus pieslēdzot

elektrolītisko kondensatoru ar šādiem parametriem: 1000µF un 16V. Pieslēdzot elektrolītisko

kondensatoru, svarīgi ir ievērot tā polaritāti.


337 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

329. att. Atsevišķu ierīču izmantošana traucējuma slāpēšanai:

1 – radiouztvērējs; 2 – spole (Lucas LS630) 3 – elektrolītiskais kondensators 1000µF 16V;

Sekundāro traucējumu slāpēšana

Ja aizdedzes sistēmas un atsevišķo ierīču traucējumu slāpēšanas metodes, kas bija aprakstītas

agrāk, neradīja vēlamo efektu, tad iespējams, ka iemesls var būt automobiļa metālisko daļu radītie

sekundārie traucējumi. Minētos traucējumus var atklāt, pakāpeniski savienojot ar masu atsevišķas

automobiļa metāliskās daļas.

330. att. Sekundāro traucējumu izstarošana

Automobilī sekundārā izstarojuma iespējamie avoti var būt: dūmgāzu izplūdes caurule,

kartera aizsargs, durvis un spārni, motora daļas, balstiekārta, pārnesumu pārslēgšanas svira, stūres

rats u.c. Atklājot sekundārā traucējuma avotu, to nepieciešams turpmāk droši savienot ar masu.

Traucējumu slāpēšanas metodes pārējās automobiļa iekārt ās

Maiņstrāvas ģeneratora traucējumi automobiļa radiouztvērējā rada griezīgi čīkstošu troksni,

kura tonis izmainās atkarībā no motora rotācijas frekvences. Lai minēto traucējumu novērstu, tad

maiņstrāvas ģeneratoriem starp D un masas spaili pieslēdz 3µF lielas kapacitātes kondensatoru.


338 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

331. att. Ģeneratora radīto traucējumu slāpēšana:

C – kondensators ar kapacitāti 3µF

Nepieciešamības gadījumā, sprieguma stabilizatora traucējumu slāpēšanai, pieslēdz 1µF

kondensatoru, kā tas parādīts 332 att., vai arī uzstāda divas spoles.

332. att. Sprieguma stabilizatora radīto traucējumu slāpēšana:

C – kondensators ar kapacitāti 1µF; L – divas spoles

Sprieguma regulators rada čīkstošu vai sprakstošu troksni, kas pastiprinās palielinot motora

rotācijas frekvenci, bet brīvgaitā var izzust. Lucas ACR, Delco, Bosch un Femsa maiņstrāvas

ģeneratoru traucējumu slāpēšanai pieslēdz 1µF kondensatoru starp indikācijas spuldzes spaili (IND,

D+, vai 61) un masu.

333. att. Sprieguma regulatora radīto traucējumu slāpēšana:

C – kondensators ar kapacitāti 1µF


339 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

Stikla tīr ītāju elektromotors darbojoties rada traucējumus sprakstēšanas veidā, kuri izbeidzas,

izslēdzot stikla tīrītāju elektromotoru. Veicot motora darbības pārbaudi, vēlams samitrināt vējstiklu.

Traucējumu slāpēšanas nolūkos, motoriem ar elektromagnētisko ierosmi savieno elektromotora

korpusu ar masu, bet motoriem ar pastāvīgo magnētu ierosmi pieslēdz spoli.

334. att. Logu tīrītāja elektromotora radīto traucējumu slāpēšana:

L – drosele; R – papildus savienojums ar masu

Ja tahometru atslēdzot no elektroenerģijas avota, atklātie traucējumi izzūd, tad pie tahometra

elektroapgādes vada pieslēdz kondensatoru vai spoli.

335. att. Elektriskā tahometra radīto traucējumu slāpēšana:

C – kondensators ar kapacitāti 1µF; L – spole

Ja skaņas signāls pieslēgts caur releju pie 12V sprieguma, tad efektīva metode traucējumu

slāpēšanai ir kondensatora pieslēgšana paralēli slēdzim un relejam.


340 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

336. att. Skaņas signāla radīto traucējumu slāpēšana:

C – kondensators ar 3µF kapacitāti; 1 – skaņas signāla ieslēgšanas poga uz stūresrata;

2 – ieslēgšanas relejs; 3 – skaņas signāls; 4 – drošinātājs

Darbojoties pulkstenim, stiklu pacēlējiem, mikroklimata ventilatoram, degvielas sūknim,

virzienrāžiem un bremzēšanas signālam rodas dažādi traucējumi. Praktiski pietiek, ka sākumā

traucējumu slāpēšanai pievieno 1µF kondensatoru starp barošanas vada spaili un masu vai starp

apsildes ventilatora elektromotora abiem barošanas vadiem.

Ja tas izrādās nepietiekami, tad vajadzības gadījumā papildus var uzstādīt arī spoles.

Savāds nogurums automobiļa vadīšanas laikā, kā arī elektrostatiskais trieciens pieskaroties

automobilim vai izkāpjot no automobiļa, un neliela sprakstēšana radiouztvērējā, liecina par statiskās

enerģijas uzkrāšanos. Šādos gadījumos var palīdzēt antistatiskās saites pievienošana automobiļa

korpusam.

Savukārt, ja ziemas apstākļos brauciena laikā intensīvi sāp galva, iespējama pat nelabuma

izpausme, tad uzmanība jāpievērš automobiļa ķīmijai, jo vainīgs var būt lētais un sala izturīgais logu

mazgāšanas šķidrums. Tas var notikt tādā gadījumā, kad tā izgatavošanai izmantots veselībai

kaitīgais metanols jeb tehniskais spirts.


341 Nr.2010/0094/1DP/1.2.1.1.3/09/APIA/VIAA/006

LITERATŪ RAS SARAKSTS

1) Jānis Ozoliņš „Elektronika un autotronika” 2008.

2) U. Zītars „Elektronikas pamati” Rīga 2007.

3) J. Ozoliņš „AUTOMOBIĻU UN TRAKTORU ELEKTROIEKĀRTAS” Ozolnieki 2002.

4) Interneta materiāli. (http://www.electronics-tutorials.ws, http://www.ibiblio.org, u.c.)

5) A. Petrovičs „Elektrotehnika, elektronika un automobiļu elektroiekārtas”

6) Gerigk P., Bruhn D., Danner D. u.a. Kraftfahrzeugtechnick.-2004.

7) James E. Duffy. Modern automotive technology.- 2004.

8) Michelsen S. O., Leinn M. “Elektronikk. Grunnkurs elektrofag.- Oslo. Universitetsforlaget. 1994.

9) Tomariņš K., Zablovskis E. Radioelektronika.- Rīga: Zvaigzne, 1985.

10) J. Ozoliņš „AUTOMOBIĻU UN TRAKTORU ELEKTROIEKĀRTAS” Ozolnieki 2004.

Documents

„ELEKTRONIKA UN IEK ĀRTU ELEKTRONISKĀ - viskipv.lv Lekciju... · informāciju par sekojošām tēmām: ievads priekšmetā, elektronikas pielietojuma pamati, drošības sistēmas,