Opisać trzy rodzaje termistorów

Termistory działają na zasadzie zmiany rezystywności półprzewodników na wskutek zmian temperatury. Wykonane są najczęściej z tlenków, siarczków, selenków metali. Odznaczają się rezystywnością kilka rzędów niższą niż rezystywność metali.

Rodzaje termistorów:

NTC-o ujemnej wart. temp. współcz. rezyst.,

PTC- o dodatniej wart. temp. współcz. rezyst,

-CTR - o nagłym prawie skokowym zmniejszaniu się rezyst. w wąskim przedziale zmian temp

Dlaczego tranzystor połączony w układzie WE (wspólny emiter) możemy nazwać wzmacniaczem prądowym?

Tranzystor połączony w układzie WE możemy nazwać współczynnikiem prądowym , ponieważ posiada duży współczynnik wzmocnienia prądowego kj (jest to stosunek natężenia prądu wyjściowego do natężenia prądu wejściowego.) W układzie WE jest to iloraz prądu kolektora Jc do prądu bazy Jb

Porównać pracę tyrystora w układach z zasilaniem prądem stałym i pulsacyjnym.

Jest to element półprzewodnikowy dwustanowy o co najmniej 3 złączach . Pracuje w jednym z dwóch stanów: przewodzenia lub blokowania . Jeżeli do bramki tyrystora doprowadzi się odpowiedni prąd to tyrystor przejdzie gwałtownie w stan przewodzenia i popłynie prąd od anody do katody i nastąpi zapłon tyrystora

Dla prądu stałego -tyrystor włącza się przy przekroczeniu pewnego napięcia podanego na bramkę , działa wtedy jak włącznik tzn. jest włączony i płynie przez niego prąd . Zmiana prądu bramki nie powoduje zmiany stanu tyrystora ( jest cały czas włączony). Aby go wyłączyć należy zmniejszyć prąd na anodzie.

Dla prądu pulsacyjnego-wyłączenie tyrystora następuje przez odłączenie prądu bramki a tym samym zaniku napięcia na anodzie.

Wyjaśnij zasadę działania fotokomórki na podstawie jej charakterystyki statycznej

-im większe natężenie światła tym większa emisja elektronów z katody dociera do anody powodując przepływ prądu o większym natężeniu;

-pod wpływem natężenia światła następuje emisja elektronów z powierzchni katody, powodują to chmury elektronów pomiędzy A i K , a przyłożone napięcie powoduje uszeregowanie tego ruchu.

Wyjaśnij zasadę działania dławikowego czujnika przesunięć . Co można powiedzieć o jego czułości?

Przy tym czujniku wykorzystujemy zależność zmiany przewodności magnetycznej (ΔL) od zmian wymiarów szerokości szczeliny powietrznej (Δx)

zułość tego czujnika maleje wraz ze wzrostem szczeliny powietrznej.

Na podstawie charakterystyki prądowo-napięciowej diody Zenera wyjaśnij , na czym polega stabilizująca funkcja tej diody.

Dioda Zenera zastosowana jako stabilizator musi być stale spolaryzowana w kierunku zaporowym i pracować w zakresie charakterystyki przebicia. Na wykresie przedstawione napięcie U polaryzuje diodę Zenera w kierunku zaporowym . Gdy napięcie ma wartość 2 V przez diodę popłynie mały prąd, aż do chwili gdy napięcie osiągnie wartość napięcia przebicia U=6,2 V . Aby zapewnić pracę diody Zenera w zakresie przebicia , napięci U musi utrzymać się na wartości , przy której będzie minimalny prąd diody rzędu 5-10 mA .Gdy wzrasta napięcie , wzrasta prąd płynący przez diodę .

Wyjaśnij podział foto- przetworników wg metody działania .

Odbiorniki fotoelektryczne:

1.fotowoltaniczne (generacyjne)

• FOTOOGNIWO

2.fotoprzewodnościowe (parametryczne)

• FOTOREZYSTOR

• FOTODIODA

• FOTOTRANZYSTOR

• FOTOTYRYSTOR

Przyrządy generacyjne nie wymagają zewnętrznych napięć zasilających , ponieważ same wytwarzają napięcie na złączu .Przeciwnie przyrządy parametryczne działają tylko po doprowadzeniu do nich napięć zasilających, aby wykryć zmianę parametru np. impedancję , rezystancję.

Porównać termistor z termorezystorem z uwzględnieniem czułości

W termorezystorach wykorzystuje się zależność rezystancji niektórych metali od temp. Polega ona na zamianie oporu metalu względem temp. ,gdy temp. rośnie rezystancja wzrasta .

W termistorach gdy temp. rośnie zmniejsza się opór półprzewodników w układzie NTC. Większą czułość wykazują termistory ponieważ charakteryzują się dużym współczynnikiem temperaturowym α niż termorezystory metalowe. Wadą termistorów jest nieliniowa charakterystyka i duży rozrzut parametrów co utrudnia wymianę termistorów

Wyjaśnij co to jest kąt opóźnienia zapłonu tyrystora i na czym polega jego funkcja w tyrystorowym regulatorze mocy.

Kat opóźnienia zapłonu jest to część półokresu (=180⁰)prądu sinusoidalnego, w którym tyrystor nie pracuje , innymi słowy jest to kąt po którym zostaje załączony tyrystor i zaczyna przewodzić prąd .Q_F+Q_C=180⁰ Dzięki zastosowaniu zmiany Q_F - zapłonu możemy zmienić kąt Qc(przewodzenia), dzięki temu możemy regulowć ilość dopływającego prądu I w czasie T zmniejszyć moc na wyjściu regulatora :np. żarówka bdzie słabiej świecić.

Przedstaw budowę i zasadę działania termorezystora metalowego

Termorezystory metalowe działają na zasadzie zmiany rezystancji metalu pod wpływem zmian temperatury. Samoistny ruch wolnych elektronów w przewodnikach zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury bezwzględnej, utrudniając tym samym uporządkowany ruch elektronów pod wpływem zewnętrznego źródła napięcia elektrycznego, co objawia się wzrostem rezystancji w metalach. W zależności od rodzaju metalu, czujniki--przetworniki wykazują różne współczynniki zmiany rezystancji w funkcji zmiany temperatury. Najlepszym metalem dla potrzeb metrologicznych jest platyna, która odznacza się dużym zakresem liniowych zmian rezystancji i może być stosowana do wysokich temperatur (1000 K).

Budowa: Na płytce miki cieniutkim przewodem (o średnicy 0,04-0,06 mm) nawinięty jest rezystor o wartości kilkudziesięciu do kilkuset omów . Do końców przewodów przyspawane są doprowadzenia . Płytka z uzwojeniem izolowana jest płaszczem aluminiowym i umieszczona w stalowym korpusie.

Na podstawie wykresów czasowych wyjaśnij dlaczego w przetworniku obrotowo- impulsowym występują dwatory sygnału A i B.

Jak widać z wykresu , sygnał U₁ z pierwszego fotoelementu wyprzedza w fazie sygnału U₂ z drugiego fotoelementu przy ruchu w kierunku dodatnim , a jest opóźniony w fazie przy ruchu w kierunku ujemnym .

Budowa i zasada działania przerzutnika asynchronicznego RS.

Przerzutnik RS nazyw. jest jednolitowym elemen. pamięciowym. Jest on najprostrzym układem sekwencyjnym. Wejście S - set-wpisywać, R -reset- zerowanie Po podaniu 0 na S na wyjściu pojawia się jedynka. Po podaniu 0 na R na Qn pojawia się 0 o zniknięciu przełączających sygnałów wejściowych czyli 0 gdy stan jest S=R=1 to przerzutnik pozostaje w poprzednim stanie - stanowi układ pamięci o pojemn. 1 bita. Jeżeli do wejścia S i R jednocześnie zostanie przyłącz. niski potencjał to na obydwu wyjściach otrzymuj. potencjał wysoki. Sygnał Qn nie jest negacją Qn - przerzutnik przestaje pełnić funkcję układu pamięciowego - po jednoczes. podaniu potencj. wysokich przerzutn. przecho. w stan nieokreśl. Podanie niskiego potencjału na R i S jest niedopuszcz. nosi nazwę stanu zabron.

Dlaczego przerzutnik RS możemy nazwać układem sekwencyjnym. Stan sygnału wyjściowego jest funkcją bieżących i poprzednich sygnałów wejściowych i sygnału wyjściowego- jest to układ z pamięcią co jest charakterystyczną cechą układów sekwencyjnych

Co można powiedzieć o zachowaniu się przerzutnika synchronicznego RS jeżeli na wszystkie jego wejścia podamy sygnał 1.

Po podaniu na R, S, T sygnału 1 na wejściach do drugiej pary bramek pojawiają się 0 => na wyjściu przerzutnika Qn = Qn = 1 - stan wzbudzony

Przerzutnik synchroniczny RS: Jest zaopatrzony w dodatkowe wejście taktujące. Gdy na wejściu S podamy 1 to R=0, to T=1 na wyjściu Qn otrzymujemy 1. Gdy na S podamy 0, to R=1 przy T₁ , na wyjściu Qn otrzymujemy zero. Gdy T=0, bez względu na sygnały podawane na R i S, charakter sygnału na wyjściu pozostaje bez zmian. Układ pełni rolę elem. pamięci.

Na czym polega różnica między układem synchronicznym a asynchronicznym. Układy synchroniczne mają dodatkowe wejście zwane wejściem synchronizacji. Zmiana stanu wyjścia odbywa się w chwilach wyznaczonych zmianą sygnału (układ taktujący)Sygnał synchronizujący wyznacza chwilę w której przerzutnik reaguje na potencjały przyłożone do wejść przygotowujących. Brak odpowiedniego impulsu taktującego wyklucza zmianę sygnału na wyjściu układu.

Na czym polega zasada działania termoogniwa , wyjaśnij jaką funkcję pełni „zimne złącze” w układzie pomiaru temp.

Działanie termoogniwa oparte jest na zjawisku Seebecka. Polega na powstawaniu napięcia elektrycznego w obwodzie składającym się z dwóch różnych metali, przy istniejącej różnicy temperatur pomiędzy połączonymi razem końcówkami a wolnymi końcami. Przy niezbyt dużych przedziałach różnicy temperatur pomiędzy końcami złaczonymi (tzw. końcówki ciepłe), a wolnymi końcami termoogniwa (tzw. końcówki zimne) powstaje różnica potencjałów proporcjonalna do różnicy temperatur. W praktyce stosuje się termoogniwa składające się z:

Rh - Pt (platynorod - platyna) do 2000 K

NiCr - Ni (niklochrom - nikiel) do 1500 K

Fe - Konst (żelazo - konstantan) do 800 K

Cu - Konst (miedź - konstantan) do 600 K

„Zimną końcówką” nazywamy końcówkę zanurzoną w ośrodku w temp. odniesienia , którą znamy i która jest stała . Powoduje ona uniknięcie niedokładności pomiaru . Jednoczesne zastosowanie drugiego złącza Kost-Cu powoduje powstawanie między nimi różnicy potencjałów proporcjonalnej do różnicy temperatur.

Porównaj zasadę działania termorezystora metalowego z termistorem.

Termorezystory metalowe działają na zasadzie zmiany rezystancji metalu, a termistory na zasadzie zmiany rezystywności półprzewodników na skutek zmian temperatury.

Termorezystory metalowe -działają na zasadzie zmiany rezystancji metalu pod wpływem zmian temp. Samoistny ruch wolnych elektronów w przewodnikach zwiększa się wraz ze wzrostem temp. bezwzględnej , utrudniając tym samym uporządkowany ruch elektronów.

Termistory-gdy do materiału półprzewodnikowego zostanie doprowadzona dostatecznie duża energia , wówczas elektrony walencyjne mogą opuszczać swoje atomy macierzyste i dzięki temu tworzyć pary dziura- elektron. Im wyższa jest temp. ,tym więcej jest par złożonych z dziur i elektronów , przez co następuje zmniejszenie rezystancji.

Nawiązując do budowy i zasady działania tranzystora wyjaśnij jaką funkcję pełni światło padające na tranzystor.

Aby tranzystor działał jako wzmacniacz konieczna jest odpowiednia polaryzacja złączy tzw. emiter-baza w kierunku przewodzenia , a w złączu kolektor-baza w kierunku zaporowym .Wskutek polaryzacji złącza E-B w kierunku przewodzenia z E do B wstrzykiwane są elektrony unoszone przez pole wzbudzane w E w kierunku kolektora. Gdyby nie było pola wzbudzanego wówczas elektrony byłyby transportowane wolniej. Po przejściu przez bazę elektrony dostają się do warstwy zaporowej złącza B-C w której silne pole kieruje elektrony do kolektora.

Na czym polega różnica między układem synchronicznym a asynchronicznym.

Układy synchroniczne mają dodatkowe wejście zwane wejściem synchronizacji. Zmiana stanu wyjścia odbywa się w chwilach wyznaczonych zmianą sygnału (układ taktujący)Sygnał synchronizujący wyznacza chwilę w której przerzutnik reaguje na potencjały przyłożone do wejść przygotowujących. Brak odpowiedniego impulsu taktującego wyklucza zmianę sygnału na wyjściu układu.

Dioda zenera (dioda stabilacyjna) - do automatycznej stabilizacji napięcia stałego. Jest wykonywana dla konkretnych wartości napięcia stabilizacji w zakr 2V do kilkuset V. Ze wzg na budowę (odpowiedni dobór warstw półprzewodników pn, najczęściej krzemowych) wykazuje bardzo małą bezwładność w przystosowywaniu się do zmian wartości napięcia przyłożonego do jej końcówek. Zasada działania wykazuje własności warstw półprzewodnikowych, które powyżej pewnej wartości napięcia zaporowego (napięcia stabilizacji lub napięcia Zenera) ulegają przebiciu (gwałtownie zaczynają przewodzić prąd).

Tranzystory - najczęściej krzemowe, o strukturze npn lub pnp, przede wszystkim do wzmocnienia sygnałów natężenia prądu dla wartości mocy wyjściowej od dziesięciu mW do setek W, dla prądu stałego i przemienn o częstotliwości do GHz. Tranzystory warstwowe bipolarne, pracujące w ukł wspólnego kolektora (WC) lub wspólnego emitera (WE), posiadają duży współczynnik wzmocnienia prądowego k_I (tj. stosunek natężenia prądu wyjściowego do natężenia prądu wejściowego np. w ukł WE jest to iloraz prądu kolektora i prądu bazy). Wartość k_I wzmacniacza z jednym tranzystorem w ukł WE lub WC wynosi od 100 do 1000. Obecnie coraz większą rolę odgrywają tranzystory unipolarne, w których rezystancja wyjściowa ma bardzo dużą wartość, a więc występuje sterowanie typu napięciowego.

Tyrystor - półprzewodnikowy element dwustanowy o co najmniej trzech złączach. Pracuje w jednym z dwóch stanów: przewodzenia lub blokowania. Jeżeli do bramki tyrystora, będącego w stanie blokowania doprowadzi się odpowiedni prąd, to tyrystor przejdzie gwałtownie w stan przewodzenia (popłynie prąd od anody do katody, czyli nastąpi zapłon tyrystora). Tyrystory prądu przemiennego zwane są triakami (2 tyrystory połączone równol przeciwsobnie) zastos w ukł sterujących automatyki o mocach od kilku W do kilkudziesięciu kW. Ze wzgl na małą bezwładność, nadają się do włączania prądu wraz z częstotliwością sieciową.

Transoptor - jest połączeniem diody elektroluminescencyjnej (LED) i fotodetektora (fototranzystora, fotodiody lub fototyrystora). Dioda pracująca przeważnie w zakresie podczerwieni, tworzy z fotodetektorem sprzęg optyczny, izolujący galwanicznie wejście od wyjścia (dopuszczalna różnica napięcia wejścia i wyjścia dochodzi do kilku kV). Stosuje się w celu odizolowania obiektu sterowanego od napięć zasilania. Podstawowym parametrem transportera jest przekładnia prądowa (CTR) określana jako stosunek prądu wyjściowego do prą wejściowego. Dla transportera złożonego z diody LED i fototranzystora wynosi ona 20%.

Na czym polega różnica między ciągłą i nieciągłą regulacją automatyczną. Różnica polega głównie na sposobie kierowania układem wykonawczym. W regulacji ciągłej każda zmiana wartości na wyjściu obiektu powoduje w konsekwencji proporcjonalną zmianę sygnału kierującego układem wykonawczym. Regulacja jest płynna i ciągła. W regulacji nieciągłej ciągła zmiana sygnału wejściowego powoduje skokowe zmiany sygnału na wyjściu z regulatora ; mamy konkretne stany pracy.

Przerzutnik D.

Jest przerzutnikiem synchronicznym. Oprócz wejścia synchronicznego jest tylko jedno wejście D. sygnał na wejściu D zostaje oddzielony. Do jednej z bramek przygotowujących dochodzi sygnał podany do drugiej sygnał zaszeregowany przez bramkę NOT. Taka konstrukcja uniemożliwia w przypadku tego przerzutnika stanu wzbronionego. Podczas każdego przejścia impulsu zegarowego przerzutnik przejmuje informację występującą w danej chwili na wejściu D i zapamiętuje ją do chwili przejścia następnego impulsu zegarowego. Dlatego ten przerzutnik D jest nazyw ukł opóźniającym. Przerzutnik ten szczególnie nadaje się do układów synchronizacji przebiegów oraz do budowy liczników pierścieniowych i rejestrów przesuwających.

Przedstaw schemat blokowy układu regulacji.

Dla czytelnego i prostego, a jednocześnie dokładnego, przedstawienia zależności między poszczególnymi członami układów regulacji, posługujemy się schematami blokowymi. na schemacie takim wszystkie człony są przedstawione w formie prostokątów, zwanych blokami. Opis znajduje się wewnątrz bloku albo obok niego podaje podstawowe właściwości członu. Opis ten może być tekstem, wzorem matematycznym lub wykresem. Opis informuje w jaki sposób są przedstawione sygnały wprowadzone na wejściu członu a sygnały otrzymane na wyjściu członu i jakie są zależności między nimi.

Cyfrowe układy scalone stosowane w automatyce: Układem cyfrowym jest nazywany układ elektroniczny służący do przetwarzania informacji cyfrowej (dyskretnej). Działanie większości tych układów wykorzystuje sygnały dwuwartościowe (binarne). Podział układów scalonych ze względu na technikę wykonania :

1. Elementy logiczne np. bramki, przerzutniki. Są to układy tzw. małej skali integracji (zawierają nie więcej niż kilkadziesiąt elementów);

2. Bloki funkcjonalne np. licznik, rejestr. Są to układy tzw. średniej skali integracji (zawierają do kilkuset elementów);

3.Zespoły funkcjonalne np. mikroprocesor. Są to układy tzw. wielkiej skali integracji (zawierają tysiące elementów);

Podział układów scalonych ze względu na funkcjonalność: 1. Kombinacyjne - stan sygnałów wyjściowych w każdej chwili zależy od bieżącego stanu sygnałów wejściowych np. bramki. 2. Sekwencyjne - stan sygnałów wyjściowych jest funkcją bieżącego i poprzednich stanów sygnału wyjściowego i wejściowego (tzw. układy z pamięcią) np. przerzutniki, liczniki. Układy sekwencyjne dzieli się na asynchroniczne i synchroniczne. W układach synchronicznych zmiana stanu wyjść odbywa się w chwilach wyznaczonych zmianą sygnału synchronizującego (zegarowego).

---