Conrad Szaküzlet 1067 Budapest, Teréz krt. 23. Tel: (061) 302-3588

Conrad Vevőszolgálat 1124 Budapest, Jagelló út 30. Tel: (061) 319-0250

Conrad tanuló készlet: világítódiódák Rendelési szám: 19 22 98

1 Elektronikai indítás világítódiódákkal Építsen egy dekoratív LED-világítást hat LED-del. Az építőkészlet felépítése 20 egyszerű lépésben nemcsak örömet okoz, hanem egyúttal érdekes betekintést nyújt az elektronika világába. A három tranzisztor és további alkatrészek jóvoltából állandóan változik a megvilágítás fényereje. A lágyan modulált, sárga LED fény forgó fénypontok benyomását kelti. A panel a gyakorlatban is felhasználható, és pl. tájékozódási pontként, szükségvilágításként vagy elemvizsgálóként is szolgálhat.

1. ábra: Készre felépített panel 1.1 Építőelemek Mini panel 6 sárga LED 3 tranzisztor BC547C 3 ellenállás 2,2 kΩ 3 ellenállás 100 kΩ 3 Elkó 47 µF Elemcsíptető a 9-V-os elemhez Fentieken kívül szükséges még: forrasztópáka, forrasztóón, 9 V-os elem 1.2 Világítódiódák Az építőkészlet hat világítódiódát (LED) tartalmaz. Az összes világítódiódánál alapvetően a polaritásra kell ügyelni. A mínusz csatlakozót katódnak nevezzük, ez a rövidebb kivezetés. A hosszabb plusz csatlakozó az anód. A katód oldalt ezenkívül még az is jelzi, hogy az a LED-ház lecsapott oldala. Figyelem: Az izzóktól eltérően a LED-eket soha nem szabad közvetlenül az elemhez csatlakoztatni. Mindig szükség van egy előtétellenállásra.

2. ábra: Világítódióda 1.3 Ellenállások Az építőkészletben lévő ellenállások szénréteg ellenállások, a tűrésük ±5 %. Az ellenállás anyagát egy kerámiarúdra viszik fel, és védőréteggel vonják be. A jelölés színes gyűrűk formájában történik. Az ellenállásérték mellett a pontossági osztály is meg van adva.

3. ábra: Egy ellenállás Az ellenállások, amelyeknek tűrése ±5 %, az E24-es sorba tartoznak, ahol mindegyik dekád 24 értéket tartalmaz, ezek egymástól kb. azonos távolságra vannak. 1. táblázat: Ellenállás értékek az E24 szabványsor szerint

A színkódot attól a gyűrűtől kezdve kell leolvasni, amely az ellenállás pereméhez közelebb van. Az első két gyűrű a két számjegyre vonatkozik, a harmadik gyűrű az ohmos ellenállásérték szorzója. A negyedik gyűrű adja meg a tűrést.

2. táblázat: Az ellenállások színkódjai

Egy sárga, ibolyaszín, barna és arany színű gyűrűs ellenállás értéke 470 ohm, tűrése 5 %. A tanulókészletben 3 ellenállás található a következő értékekkel: 2,2 kΩ piros, piros, piros 100 kΩ barna, fekete, sárga Az ellenállások az áramerősség csökkentésére vagy egy meghatározott áramerősség beállítására szolgálnak. A kisebb ellenállás, 2,2 kΩ -mal az áramerősséget a LED-ek által állítja be, és ezzel meghatározza az alap világosságukat. A nagyobb ellenállás, 100 kΩ-mal az áramkörben egy tranzisztor kis bázisáramáról gondoskodik. 1.4 Tranzisztorok A tranzisztorok kisebb áramok erősítésére szolgáló építőelemek. A tanulókészletben 3 szilícium npn BC547C tranzisztor található. A tranzisztor csatlakozói: emitter (E), bázis (B) és kollektor (C). A bázis kivezetés középütt helyezkedik el. Ha a feliratot nézi és a kivezetések lefelé állnak, az emitter jobboldalt található.

4. ábra: A BC547 npn tranzisztor A következő áramkör mutatja egy npn tranzisztor alapfunkcióját. Két áramkör van. A vezérlő áramkörben zárt kapcsolónál kis bázisáram, a terhelő áramkörben nagyobb kollektoráram folyik. Az emitteren mindkét áram átfolyik. Az emitteráram csak kis mértékben (a kis bázisáram értékével) nagyobb, mint a kollektoráram. Mivel az emitter a kapcsolás közös vonatkoztatási pontjában van, ezt földelt emitteres kapcsolásnak nevezzük. Amint a bázisáramkört megszakítják, nem folyik többé terhelőáram sem. A bázisáram sokkal kisebb, mint a kollektoráram. A kis bázisáram tehát egy nagyobb kollektorárammá lesz erősítve.

1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6

1,8 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0

3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1

5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1

Szín 1. gyűrű: 1. számjegy

2. gyűrű: 2. számjegy

3. gyűrű: szorzótényező

4. gyűrű: tűrés

Fekete 0 1

barna 1 1 10 1 %

piros 2 2 100 2 %

narancs 3 3 1000

sárga 4 4 10 000

zöld 5 5 100 000 0,5 %

kék 6 6 1 000 000

ibolya 7 7 10 000 000

szürke 8 8

fehér 9 9

arany 0,1 5 %

ezüst 0,01 10%

5. ábra: Az áramerősítés alapelve Egy tranzisztor áramerősítő tényezője a típustól függ, és bizonyos tűréseknek van alávetve. A BC547 npn tranzisztort 3 erősítő csoportban állítják elő, amelyek A, B és C jelöléssel vannak ellátva. A BC547C tranzisztor a legerősebb, és 400-800-szoros áramerősítést képes elérni. 1.5 Elektrolit kondenzátorok Egy kondenzátor két fém felületből és egy szigetelő rétegből áll. Ha feszültséget adunk rá, a két kondenzátorlemez között elektromos erőtér keletkezik, amiben energia tárolódik. Egy nagy lemezfelületű és kis lemeztávolságú kondenzátornak nagy a kapacitása, tehát adott feszültségnél több töltést tárol. A kondenzátor kapacitását Farad-ban (F) mérjük. Nagy kapacitások elektrolit kondenzátorokkal ("elkók") érhetők el. A szigetelés nagyon vékony alumíniumoxid rétegből van. Az elkó nagy felületű feltekert alumínium fóliát és közte folyékony elektrolitot tartalmaz. A feszültséget csak egy irányban lehet ráadni. Rossz irány esetén szivárgóáram folyik, ami a szigetelő réteget fokozatosan leépíti, ez pedig az építőelem tönkremeneteléhez vezet. A mínusz pólus fehér csíkkal van jelölve, és ez a rövidebbik láb.

6. ábra: Elektrolit kondenzátor 2 Áramkör leírás A kapcsolási rajz háromfokozatú fázistoló oszcillátort ábrázol. Egy hullám mindhárom fokozaton átfut. Három ellenállás-kondenzátor-aluláteresztő szűrő egyenként 100 kΩ-mal és 47 µF-dal meghatározza az időkésleltetést és ezzel a frekvenciát. Úgy látszik, hogy a LED-ek forognak. Egy tranzisztoron lévő két LED azonos fényerőt mutat, mert az emitteráram gyakorlatilag a kollektorárammal azonos. A panelen az összetartozó LED-ek egymással szemben vannak elhelyezve.

7. ábra: A panel kapcsolási rajza Az áramkör áramfelvétele jelentős mértékben függ az alkalmazott előtétellenállásoktól. A behelyezett 2,2-kΩ-os ellenállásokkal az áram viszonylag kicsi, és LED-enként kb. 2 mA. Az egész áramkör átlagos áramfelvétele kb. 5 mA egy 9 V-os üzemi feszültségnél. Egy tipikus 500 mAh kapacitású alkáli elem kb. 100 órás üzem élettartammal rendelkezik. Forrasztás Az építőkészlet panelje kétoldalas üvegszálas epoxi-panel magas minőséggel, ami a Hightech alkalmazásoknál szokásos. Az anyag főleg azzal tűnik ki, hogy a panelen ismételten végzett változtatások következtében sincs olyan veszély, hogy a forrasztópályák leoldódjanak. leváljanak A gondos forrasztás a sikeres felépítés előfeltétele. Az építőkészlet a kompakt felépítés miatt a nehezebb forrasztási feladatok közé tartozik. Aki ezt a projektet sikeresen végigvezeti, nagyobb feladatokra is alkalmas. Ha még nincs forrasztási tapasztalata, nézze meg a kis forrasztási kurzust a www.elo-web.de weblapon. Ajánlható ezen kívül a Conrad „Löten lernen“ (a forrasztás tanulása) c. tanulókészlete az első próbálkozáshoz. Ha még nem sokat dolgozott a forrasztópákával, akkor a következő tudnivalók hasznosak lehetnek:

A forrasztásnál a panel réz felületét, az építőelem vezetékét és a forrasztóónt egyidejűleg kell felhevíteni. A "hideg forrpont" veszélye abban áll, hogy csak a huzal lesz felhevítve, és a forrasztásnál egy forrasztóón-csepp keletkezik, ami nem olvad össze teljesen a rézfelülettel. Ilyen hibák akkor keletkeznek, ha túl durva forrhegyet alkalmaz, vagy ha a forrasztási folyamatot túl gyorsan megszakítja.

8. ábra: Optimális helyzet a forrasztópáka hegy és a forrasztóón számára A kis forrpontok miatt legjobb egy ceruza formájú forrcsúcs alkalmazása. Ne érintse a forrasztási helyet a hegy elülső oldalával, hanem a jobb hőátvitel érdekében az oldalával, úgy, hogy a huzal és a rézfelület egyidejűleg legyen felhevítve. Adjon hozzá egy pillanat mulva némi forrasztóónt, úgy, hogy a forrasztóhuzal oldalát érinti a forrcsúccsal. A forró, olvadt forrasztóón ekkor egyenletesen veszi körül a forrpontot. Amint a forrpont teljesen körül van véve, a forrasztópákát el kell távolítani. A helyes időbeosztással egyenletes, megbízható forrasztás végezhető. Azt, hogy a forrpont elérte a megfelelő hőmérsékletet, arról lehet felismerni, hogy a kétoldalú panelen a forrasztóón a forrszemen keresztül a beültetési oldalon is körülveszi a huzalt. Gyakorlat teszi a mestert!

9. ábra: Egy hideg forrpont

10. ábra: Egy jó forrpont 4 A panel beültetése Forrassza be az építőelemeket a javasolt sorrendben, hogy az elcserélés veszélye kisebb legyen, és hogy a már beépített építőelemek minél kevésbé legyenek útban. Az összes építőelemet szorosan kell beforrasztani a panelon. A LED-eket viszont lehetőleg hosszabb kivezetésekkel kell beépíteni, mert később esetleg meg kell őket hajlítani. A kis panel a LED-ekkel együtt egy nagyobb felületet alkot, ami egy bogárra emlékeztet.

11. ábra: A beültetési terv

1. Forrassza be a 3 db BC547C tranzisztort (T1 - T3). A beültetési nyomtatás mutatja a beépítés irányát.

2. Ültesse be az R1, R3 és R5 ellenállásokat a tranzisztorokhoz közel. Mind a három 100 kΩ (fekete, barna, sárga). 4. Szerelje be az R2, R4 és R6 ellenállásokat a panel jobb szélén és felül. Mindegyik 2,2 kΩ-os (piros, piros, piros). 5. Ültesse be a 3 db 47 µF-os elkót. Figyeljen a helyes polaritásra. A panel nyomtatása mindig mutatja a plusz csatlakozást, ami a hosszabb csatlakozó huzalon van. A mínusz csatlakozást egy fehér csík mutatja az elkón. Minden mínusz csatlakozó a panel széléhez vezet.

12. ábra: Az összes építőelem LED-ek nélkül 6. Forrassza be a 6 LED-et vagy rövid vagy lehetőség szerinti hosszabb csatlakozókkal. Figyeljen a beépítés irányára! A LED mínusz pólusát (katód) még az is jelzi, hogy az a LED házának lecsapott oldala. Ezen kívül a mínusz csatlakozó a LED rövidebb csatlakozója. Kérjük, még ne hajlítsa meg a hosszú csatlakozóval beépített LED-et, mert először az áramkört tesztelni kell. 7. Csatlakoztassa az elemklipszet. A mínusz pólus a fekete, a plusz pólus a piros kábelen van.

13. ábra: LED-ek beforrasztása távolsággal 5 Funkcióteszt Most következik az első teszt. Csatlakoztasson egy 9 V-os elemet. Ekkor minden LED-nek világítanil, és néhány másodperc múlva finoman villogni kellene, azaz folyamatosan változtatni a fényerőt. Amennyiben a panel nem működik, vizsgálja át még egyszer az összes forrpontot és a LED-ek, elkók és tranzisztorok beépítési irányát. A villogási frekvencia jelentősen függ az elem feszültségétől. Kisebb feszültség esetén a villogó lassabban villog. Ezen kívül az egyes LED-ek közelebb kerülnek a sötét állapothoz, miközben a fényerő teljes feszültségnél csak mintegy a feléig ingadozik. Kísérletezzen más elemekkel és kisebb üzemi feszültségekkel is kb. 4,5 V-tól. Más megoldásként beiktathat egy előtét ellenállást maximum 10 kΩ-ig a pozitív tápellátó vezetékbe. Ezzel az intézkedéssel a villogási frekvencia lassúbb lesz, és az áramfogyasztás jelentősen csökken. 6 A panel felhasználása Amennyiben a LED-eket hosszú csatlakozókkal forrasztotta be, hajlítsa meg őket kifelé, úgy, hogy egy nagyobb körben lefelé álljanak. A panel ekkor úgy hat, mint egy nagy bogár. Ha a panelt lefelé fordított LED-ekkel egy fafelületre tesszük, különösen dekoratív fényeffektek adódnak.

14. ábra: Kész panel lehajlított LED-ekkel

15. ábra: Panel röviden beforrasztott LED-ekkel A készüléket elemvizsgálóként is használhatja. Egy friss, új elem hatására a LED-ek gyorsabban villognak. Ettől függetlenül eléggé elhasznált elemek is jól beépíthetők egy áramkörbe. Az áramkör az elemből kihozza az energiájának

utolsó maradékát is. Ne hagyjon teljesen kimerült elemet az áramkörben, mert kifolyhat. Egy másik felhasználási lehetőség adódik a szobanövényekkel kapcsolatban. Dugja el a panelt egy sűrű levelű "erdőben". Este a fényeffektek különösen jól fognak hatni. A felhasználás vitrinekben vagy polcokon, vagy műtárgyak megvilágítására is lehetséges. Engedje szabadon szárnyalni a fantáziáját! Impresszum © 2011 Franzis Verlag GmbH, 85540 Haar München http://www.elo-web.de Szerző: Burkhard Kainka ISBN 978-3-645-10089-2 Készült a Conrad Electronic SE megbízásából, Klaus-Conrad-Str. 1, 92240 Hirschau Minden jog fenntartva, a fotómechanikus lejátszásé és az elektronikus médiákon történő mentésé is. Másolatok előállítása és sokszorosítása papíron, adathordozón vagy az Interneten, különösen PDF-ként csak a kiadó írásos engedélyével lehetséges, ellenkező esetben büntetőjogi következményekkel járhat. A legtöbb hardver és szoftver termékmegnevezés, valamint céges logó, ami ebben a műben szerepel, rendszerint bejegyzett termékmegjelölés és aként kell őket tekinteni. A kiadó lényegében a gyártó írásmódját alkalmazza a termékmegnevezéseknél. A kézikönyvben bemutatott összes kapcsolást és programot a lehető legnagyobb gondossággal fejlesztettük ki, vizsgáltuk be és teszteltük. Ennek ellenére nem lehet teljesen kizárni a kézikönyvben és a szoftverben előforduló hibákat. A kiadó és a szerző a szándékos vagy hanyag magatartás miatt a törvény szabta felelőséggel tartozik. Egyebekben a kiadó és a szerző már csak a termékszavatosságnak megfelelően tartozik felelősséggel az élet, a test vagy az egészség sérelme, vagy a lényeges szerződéses kötelezettségek vétkes megsértése esetén. A lényeges szerződéses kötelezettségek megsértése miatti kártérítés a szerződésre jellemző előrelátható károkra korlátozódik, hacsak a termékszavatosság szerinti kényszerítő felelősség esete nem áll fenn. Az elektromos és elektronikaus készülékeket tilos a háztartási hulladékkal együtt eltávolítani. Az elhasznált terméket az érvényes törvényi előírásoknak megfelelően kell ártalmatlanítani. Az eltávolítás céljára rendszeresített gyűjtőállomásokon ingyenesen leadhatja elektromos készülékeit. Lakhelyén a hatóságoknál informálódhat, hol talál ilyen gyűjtőállomást. A termék megfelel a vonatkozó CE irányelveknek, amennyiben azt a mellékelt útmutató szerint használja. A leírás a termékhez tartozik, és ha a terméket továbbadja, ezt is tovább kell adnia.