Elektroonika komponendid (1)

TALLINNA POLÜTEHNIKUM Täiskasvanukoolituse osakond
KEE-007
Konspekt
Elektroonika komponendid
Juhendaja J. Kuus
Tallinn 2007 Igas elektriseadmes on takistid . R=U/I Xl=2L ­ Hz, L ­ H ( Xc=1/2C (reaktiivtakistus) C ­ F(faradites) Joonis 1.
TAKISTID
Takistite liigitus: 1. Takistuse muutumise seaduspärasuse järgi liigitatakse: 1. lineaartakistiteks (Lineaartakistit läbiv vool (I) on võrdeline pingega (U).) 2. mittelineaartakistiteks: mittelineaartakistite takistus sõltub välismõjuritest: pingest (U) varistoridel, temperatuurist termotakistitel, valguskiirgusest fototakistitel. 2. Kasutusotstarbelt ning ehituselt jagunevad takistid: 1. püsitakistiteks, mille taskistus on kindla suurusega ja lubatud takistuse hälbega %'des. 2. muuttakististeks. 3. Kasutusalade järgi liigitatakse takistid: 1. üldotstarbelised takistid. 2. täppistakistid (mõõteriistades). 3. ülitäppistakistid (kontrollmõõteristades). 4. Kõrgepingetakistid: palju suurem maksimaalselt lubatud pinge võrreldes teiste liikidega. 5. Kõrgsagedus ja ülikõrgsagedus takistid: erinõudeks minimaalne omainduktiivsus ja omamahutuvus. (ülikõrgsagedus takistid on ilma lakikihita) 6. Kõrgoomilised takistid: nende oomiline suurus ulatub giga - ja teraoomidesse.
4. Takistuskeha kuju poolest jagunevad takistid: 1. Kihttakistiteks, mille isoleerainest alus on kaetud takistusmaterjali kihiga . 2. Masstakistid mille takistuskeha koosneb tervenisti takistusmaterjalist. 3. Traattakistid mis on valmistatud alusele keritud takistustraadist.
Takistusmaterjaliks on kiht ja masstakistitel: süsinik, süsiniku ja boori segu, metallisulamid, metalloksiidid . Grafiidi või tahma ning sideaine paagutatud segu. Traattakistite materjaliks on tavaliselt konstantaan. Vähemtähtsate takistite materjaliks on nikroom (lubab kõrgemat kuumenemistemperatuuri).
Takistite põhiparameetrid (tunnussuurused):
1. Nimitakistus ­ Rn ja lubatud hälve R ± % : 1. E6 ± 20% (M) 2. E12 ± 10% (K) 3. E24 ± 5% (J) 4. E48 ± 2% (G) 5. E96 ± 1% (F) 6. E192 ± 0,5% (D) 7. E 384 ± 0,25% (C) 8. E 768 ±0,1% (B) 9. E1536 ±0,05%
02.10.2007
2. Nimivõimsus (Pn) ­ On suurim võimsus, millele vastavalt soojust on takisti võimeline kestvalt hajutama tema tüübist sõltuval kõrgeimal ümbrustemperatuuril, ilma lubamatult ülekuumenemata. P=U2/R P ­ võimsus; U ­ Pinge V; R ­ Takistus P=I2*R I ­ Voolutugevus (A). P=U*I (takisti peal tekkiva kaovõimsuse arvutamine). Joonis 2. 3. Suurim tööpinge ( Umax ) ­ väljendab takisti elektrilist tugevust ja on kõrgeim pinge, mida takisti kestvalt talub, ilma et tekiks läbilöök. 4. Kõrgeim lubatav temperatuur (t.max) ­ kõrgeim temperatuur millel võib takisti püsivalt töötada. 5. Takistuse temperatuuri tegur (R) ­ Näitab takistuse suhtelist muutust temperatuuri muutumisel 1 K võrra. Kui temperatuuri tõustes R suureneb on temperatuuritegur positiivne, kui väheneb siis on negatiivne. 6. Takisti müratase (Em) ­ mürataset iseloomustab suhteline müraelektromotoorne jõud, mis on takistil tekkiva müra elektromotoorne jõud V, takistile rakendatud alalispinge 1V kohta.
Lisa takistite tabel.
Takistite kasutamisel peab järgima põhiparameetrites esitatud nõudeid ja tingimusi, neid ei tohi ületada. Tavaliselt rakendatakse takisti tööle 30 ­ 80%'lise võimsusega haruharva nimivõimsusega. Uk=Utegegelik/Ulubatud; Pk=Ptegelik/Pnimiväärtus
03.10.2007 (vene L )peab olema Takistite tähistused MLT ­ Metallkile lakitud ja kuumakindel . (üldkasutatavad) OMLT ­ Eriti töökindel (sõjaväe aparatuur , export ) MT ­ Metallkile lakitud ja eriti kuumakindel MOH ­ Väikese takistuslik metalloksiid takisti MYH­ kaitsmata ülikõrgsageduslik metallisulam takisti Takistite väärtused antakse , kohale läheb K, M jne. Lisa takistite värvikoodid.
MUUTTAKISTID
muuttakistite põhiparameetrid on samad mis püsitakistitel. 1. Lisaks töökindlus 2. Reguleer karateristik ­ reguleerimise karakteristik muuttakistite liigid: 1. reguleertakistid ­ kasutame seadmetega töötamisel 2. seade takistid ­ seadme esmasel väljahäälestamisel, tehases võilaboratooriumis. Kulumiskindlus (20000 pööret garantii )
Kondensaatorid Juhile antud elektrilaeng muudab tema potentsiaali, kusjuures potentsiaali muutus sõltub peale laengu suuruse ka juhi omadusest, mida nimetatakse elektrimahtuvuseks. Juhi elektrimahtuvus C on suurus, mida mõõdetakse elektrilaenguga Q, mis muudab selle juhi potentsiaali ühe ühiku võrra: C=Q/ Elektrimahtuvuse ühikuks on C ( kulon )/V (volt) = F ( farad ). 1 F on niisuguse juhi mahtuvus , mille potentsiaali laeng 1 C muudab 1 V võrra. 1 F on suhteliselt suur elektrimahtuvus, mis on võrreldav maakera elektrimahtuvusega ning seetõttu kasutatakse sageli ühikuid F (mikrofarad) = 10-6 F ja pF (pikofarad) = 10-12F.
Kondensaatorid jaotatakse püsi- ja muutkondensaatoriteks. Püsikondensaator on kindla mahtuvusega seadis. Muutkondensaatorite mahtuvus on sujuvalt muudetav . Püsikondensaatorid liigitatakse dielektriku tüübi järgi paber-, plast-, keraamika -, vilk -, klaas- ja elektrolüütkondensaatoriteks. Elektrolüütkondensaatorid võivad olla polaarsed ja mittepolaarsed. Polaarse elektrolüütkondensaatori vooluahelasse ühendamisel tuleb ilmtingimata arvestada polaarsust. Vale polaarsusega ühenduse korral kondensaator puruneb.
Muutkondensaatorid jagunevad häälestus- ja seadekondensaatoriteks. Häälestuskondensaatorid on mõeldud korduvaks reguleerimiseks, seadekondensaatorid ühekordseks seadistamiseks. Enamasti on kõik muutkondensaatorid pöördkondensaatorid.
Kondensaatorite tingmärgid on toodud joonisel. i ­ hetkeline pöördenurk n ­ lõplik pöördenuki Ri ­ Hetkelisele pöördenurgale vastav takistus Rn ­ lõpptakistus i /n Ri/Rn A ­ Lineaarne reguleerimiskarakteristika A' ­ Korrigeeritud lineaarne reguleerimiskarakteristika B ­ Logaritmiline V ­ Eksponentsiaalne - I,E ­ Stereobalansi reguleerimiseks
A'
A B V
I E VARISTORID (CH 1-1 jne.) (mittelineaarne pooljuht takisti, mille takistus temale rakendatud pinge suurendamisel oluliselt väheneb. Varistor ühendatakse voolulingi alati läbi eeltakisti. Varistori pinge/voolu tunnusjoon on 0. punkti suhtes sümmeetriline, seetõttu võib teda kasutad nii alalis kui vahelduvpinge lülitustes.)
Re IRe Us Uv Rk U
Us=50V Re=URe/IRe = 17V/5'10-3 = 3,4*103 Uv=33V PRE = Ure*IRe = 17*5*10-3= 0,085 W Urk = 30V Irk = 1mA Ure = 17V Ire = 5mA
I
U
Valime MLT ­ 0,125 ­ 3,6koomi +/- 5% Rd ­ Dünaamiline takistus =U/ I R = staatiline takistus = U/I = R/Rd Voolu temperatuuritegur väljendab varistori läbiva voolu suhtelist muutust 1 K kraadi kohta püsival pingel ja see tegur on enamikel varistoridel + 0,7% 1 K kraadi kohta.
5.11.2007
Termotakistid ­ element, mille takistus sõltub oluliselt ning mittelineaarselt temperatuurist, seetõttu on termotakistil suur takistusetemperatuuri tegur. (r). Kui termotakistil r on + märgiga st. temperatuuri suurenedes tema takistus suureneb ja teda nimetatakse posistoriks. Kui temperatuuri suurenedes takistus väheneb on r ­ märgiga ja teda nimetatakse termistoriks. Termotakisiti takistus sõltub oluliselt ka temale rakendatud pingest, sest pinge määrab takistit läbiva voolu (pinge voolu korrutis võimsusena) takisti temperatuuri. Põhiparameetrid Nimitakistus e. Rn. ­ on termotakisti takistus vähima hajuvõimsuse korral. Posistoride nimitakistust ei normita vaid antakse takistuskordsus. (Rmax / Rmin) ja seda temperatuuri vahemikus _r on positiivne. Vähim hajuvõimsus Pmin. ­ on võimsus millele vastav vool soojendab termistori sedavõrd vähe, et tema takistus ei muutu üle 1% ümbrustemperatuuril 20° c. Suurim hajuvõimsus Pmax. - on võimsus millele vastav vool kuumutab termotakisti kõrgeima lubatava temperatuurini t_max. Kuid termotakisti ise asub +20° c keskkonnas. Takistuse temperatuuritegur _r ­ näitab termotakisiti takistuse suhtelist muutust temperatuurimuutuse 1K kohta. ­ on ajakonstant sekundites, mille vältel +120°c hoitud termotakisti asetatuna +20°c temperatuuriga keskonda jahtub sedavõrd, et tema temperatuur langeb 63 K ( kelvin ) võrra.
Fototakistid ­ pooljuht elementi mille takistus väheneb nähtava valguse või IP kiirguse mõjul, takistuse muutus põhineb sise foto efektil, mis tähendab elektronide siirdumist juhtivustsooni kristallistruktuuris. Tähistus SF number järgi kuid näitab materjali. Põhiparameetrid o Pimetakitstus Rp ­ valgustamata fototakisti takistus 20°c juures. o Pimetakistus ­ juhul kui valgustatud pinna valgustihedus on 200 lux, o Pimevool Ip ­ valgustamata fototakistit läbiv vool suurimal lubatud pingel o Valgusvool Iv ­ nimetatakse voolu mis läbib fototakistit suurima lubatud pinge korral valgustustihedusel 200lux o Fotovool Fv ­ valgus ja pimevoolu vahe Iv ­ Ip. o Nähtava valguse tundlikus ­ eritundlikus Knv väljendab fotovoolu suhet fototakistile langeva valgusvoo, ja temale rakendatud pinge korrutisse. o Aja kontstant ­ on aeg, mille vältel 200luxilise valgustustiheduse sisse või väljalülitamisel valgusvoog vastavalt suureneb või väheneb 63% võrra. Trafod
Trafo on elektromagnetiline seade, mis on ette nähtud vahelduvpinge muutmiseks jääval sagedusel.
Trafo töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni seadusel. Lihsamal juhul koosneb trafo ühest primaarmähisest, ühest sekundaarmähisest ja ferromagnetilisest südamikust. Trafo ehitus on toodud joonisel.
Sõltuvalt töösagedusest ja signaali iseloomust liigitatakse trafod järgmiselt:
Madalsagedustrafod. Madalsagedustrafode töösagedused on reeglina vahemikus mõnekümnest mõne tuhande hertsini. Siia kuuluvad võrgu toitetrafod (töösagedused 50 või 60 Hz), mida kasutatakse elektroonikaseadmete toiteplokkides ning nende võimsus võib olla küllat suur. Jõu- ja juhtahelate galvaaniliseks eraldamiseks kasutatakse eraldustrafosi (isolating transformers). Eraldustrafode eriliigiks on modemitrafod, mida kasutatakse modemi ja Telecom võrgu galvaaniliseks eraldamiseks. Elektriohutuse tagamiseks toodetakse ohutus-eraldustrafosi ( safety isolating transformers), millede sekundaarpinge ei ületa 50 V. Elektriliste mänguasjade valmistamisel kasutatakse mänguasjatrafosi (toy transformers), millede sekundaarpinge ei ületa 24 V.
Madalsagedustrafode eriliigiks on autotrafod (autotransformers). Autotrafodel on ainult üks mähis, mille osa keerde on primaar- ja sekundaarahelale ühised. Väiksema materjalikulu tõttu on neil kõrgem kasutegur. Autotrafosi toodetakse ühe- ja kolmefaasilisi ning reguleeritava ja mittereguleeritava pingega. Reguleeritava pingega autotrafosi kasutatakse ainult madalpingeseadmetes ( laboriseadmed , valgustusseadmed, kommutaatormootorid jt) pingeregulaatoritena.
Kaitseväikepingeallikatena (12...24 V) autotrafosi kasutada pole lubatud kuna nad ei taga galvaanilist eraldatust.
Mõõteriistade mõõtepiirkonna laiendamiseks ja mõõteahelate galvaaniliseks eraldamiseks kõrgepingelistest ahelatest kasutatakse mõõtetrafosi. Mõõtetrafod jagunevad voolu- ja pingetrafodeks.
Helisagedusvõimendites kasutatakse väikesi madalsagedustrafosi, mille töösagedused on vahemikus 20 Hz kuni 20 kHz. Neid kasutatakse sageli mikrofoni ja võimendi sisendi vaheliseks sobituseks. Kesksagedustrafod.
Kesksagedustrafode hulka kuuluvad kõik helisagedustrafod (töösagedused kuni 20 kHz). Levinumad neist on väljundtrafod (output transformers), mida kasutatakse helisagedusvõimendites väljundtakistuse (impedance) sobitamiseks valjuhääldi sisetakistusega. Kõrgsagedustrafod.
Kõrgsagedustrafode hulka kuuluvad impulsstoiteplokkide- ja kõrgsageduspingemuundurite trafod. Raadiotehnikas kasutatavaid kõrgsagedustrafosi nimetatakse vahesagedustrafodeks (intermediate frequency transformers). Neid toodetakse sagedustele 455 kHz (AM) ja 10,7 MHz (FM). Impulsstrafod .
Impulsstrafosi kasutatakse pinge- ja vooluimpulsside kujundamiseks ja muundamiseks ning impulssahelate galvaaniliseks eraldamiseks. Levinumad impulsstrafod on jõupooljuhtide ohjuritrafod ja impulss- eraldustrafod.
INDUKTIIVPOOLID
Induktiivpool ehk lihtsalt pool on oma omadustelt kondensaatorile vastandelement, alalisvoolule on ta lühiseks ja tema näivtakistus suureneb sageduse suurenedes. Võrreldes takistite ja kondensaatoritega on ta palju vähem levinud, leides põhilist kasutust raadiotehnikas filtrite ja võnkeringide koostises. Pool koosneb alati isoleeralusele keritud suure juhtivusega mähisest, millel võib olla ka südamik Südamiku kasutamine aitab muuta (ka reguleerida) pooli põhiparameetrit s.o. induktiivsust . Induktiivsuse suurendamiseks kasutatakse ferromagnetilisi südamikke (enamasti magnetdielektrikuid või ferriite), vähendamiseks ülikõrgsagedustel aga diamagneetilisi südamikke ( alumiinium , vask). Induktiivpooli skemaatiline ehitus on toodud joonisel
Poolis tekkivate kadude arvestamiseks, mis on eriti tähtis kõrgematel sagedustel, kasutatakse joonisel toodud aseskeemi. Aseskeemil on C pooli keerdudevaheline mahtuvus, RS ekvivalentne kaotakistus, mis arvestab nii mähise kui ka isolatsiooni kadusid ja L pooli põhiparameeter - induktiivsus . Pooli kadusid ja kvaliteeti arvestatakse jälle tg kaudu: tg = RS/XL=RS/L Induktiivpoole valmistatakse ostutooteina ainult miniatuursete feriitsüdamikega ja poolidena pind- ehk pealismontaaziks induktiivsustega 1 uH ... 1 mH.
Drosserid
Drosserid ­ põhiülessanne on induktiivse takistuse tekitamine.
Põhiparameetrid on induktiivsus ja kui suure voolu jaoks ta on tehtud.
Relee
Ankru tõmbejõud on võrdeline mähist läbiva voolu ruuduga. Alalisvoolureleesid ei saa tüürida vahelduvvooluga. Vahelduvvoolurelee elektromagneti südamiku otsa lühiskeeld ja magnetahela osad valmistatakse pöörisvoolu ja ümbermagneetimiskadude vähendamiseks trahvopleki lehtedest. Tunnussuurused: 1. Rakendusvool (Irak) - on mähist läbiv vool mille korral relee püsib kindlalt rakendununa. 2. Töövool (Itöö) ­ mähist läbiv vool, mille korral relee püsib kindlalt rakendununa töövool on rakendusvoolust suurem ja mis on määratud mähise lubatud võimusega. 3. Ennistusvool (Ienn) ­ rakendudnud relee mähist läbiva voolu vähendamisel saadav suurus mille juures ankur eemaldub südamikust ja kontaktrid võtavad esialgse asendi, mis oli voolu puudumisel läbi mähise. 4. Rakenduskestus trak ­ ajavahemik relee pingestamisest kuni mähise rakendumiseni. 5. Ennistuskestus tenn ­ ajavahemik mähiselt pinge väljalülitamisest, relee ennistumiseni. Mida relee passis kaasa antakse: 1. Ika ja Ikv ­ kontaktidele lubatud maksimaalne alalis ja vahelduvvool . 2. Irak ja Ienn ­ rakendus ja ennistusvool. 3. N ­ garanteeritud rakendumiste arv aktiivkoormusel 4. Mähise lubatav hajuvõimus Pk = I2töö*Rm [W] 5. Mähise alalisvoolu takistus Rm 6. Irak , trak ja tenn 7. Mähise keerdude arv w ja traadi läbimõõt d
8. Kontaktide skeem.
Herkon Herkoni ferromagnetilisest materjalist kontaktvedrud paiknevad hermeetilises klaaskestas mis on täidetud sädelemise vähendamiseks inertgaasiga. Kontaktvedru pinnad on takistuse vähendamiseks kontakteeruvate otste kohal kullatud või hõbetatud või asetsevad 30 ­ 150 mikro meetri kaugusel. Herkoni iseärasused on need, et kontakte lülitatakse magnetväljaga. Kui lähendada herkonile püsimagnet või lülitada tema läheduses sisse electromagnet, siis kontaktvedrud magneetuvad nii, et nende otstel moodustuvad erinimelied poolused, mistõttu nad tõmbuvad. Magnetvälja lakkamisel kontaktvedrud ennistuvad elastsusjõu mõjul ning kontaktid lahutuvad. Rakendus ja ennistuskestus on keskmiselt 3 korda väiksem, kulumiskindlus aga kuni 100 korda suurem, kui elektromagnetreleedel. Herkonite puuduseks on väike lülitatav võimsus ja kontaktide läheduse tõttu madal läbilöögipinge. Võimsus võib olla kuni 15w. Kontaktide sulgumisel ja lahutamisel nad vibreerivad mõne millisekundi vältel.
Sularid
Kasutatakse elektriseadmete kaitsmiseks lühise ja ülekoormuse korral tekkiva liigvoolu eest. PM ­ 0,15A ­ 5A Kaitsmepesa mark on DP VP1 -1 Kaitsmepesa mark on DPB -2 -3 -4 -5
In [A] ISUL [A] Traadi läbimõõt mm cu 0,15 0,3 0,015 0,25 0,5 0,022 0,5 1 0,039 1 2 0,073 2 4 0,14 3 6 0,18 4 8 0,22 5 10 0,25