Myślę, że dużo jest ludzi dla których umieszczane w innym działach informacje, schematy przynoszą dużo problemów. Ten dział został właśnie utworzony, żeby wam pomóc. Pomóc? Tak bo ten, kto nie zna podstawowych informacji, zasad w elektronice jest kaleką życiową. Pewnie ktoś powie:
-A po co mi takie informacje pracuję przecież w zakładach komunalnych (MPO)
-A po to żebyś mógł sobie sam wymienić żarówkę, przylutować kabelek, naprawić lampkę, a nie co chwilę wzywać montera i krzyczeć do niego "Panie zgasło"

W tych lekcjach nauczysz się obliczać ile twój komputer pobiera energii, jak wymienić żarówki choinkowe itp.

Nie ucz się niczego na pamięć !!!

Z takim hasłem będzie właśnie prowadzony ten dział.

Lekcja 1 - prosty obwód

W tej lekcji musisz się trochę zaznajomić (tylko zaznajomić, nie wkuwać) z podstawowymi elementami i ich symbolami (tj. żarówka, bateria, przełącznik).

Lekcja pierwsza będzie polegała na stworzeniu prostego obwodu. Typu żarówka-bateria.:

Jak może jeszcze nie wiesz symbol z lewej to symbol baterii. Bateria składa się z kilku połączonych ogniw w sposób szeregowy (więcej na ten temat w następnych lekcjach). Baterię możemy nazywać również źródłem prądu. Symbol baterii posiada dwie kreseczki, jedna dłuższa i cienka, druga krótsza i gruba. Ta dłuższa jest biegunem dodatnim, a krótsza biegunem ujemnym. Pomiędzy żarówką, a baterią znajdują się przewodniki prądu tzn. kawałki metalu. Zajmiemy się teraz żarówką. Żarówkę możemy nazwać odbiornikiem prądu. W jej wnętrzu nie ma żadnego ogniska, tylko niewielki drucik. Drucik ten został wykonany z wolframu (najbardziej odporny materiał na temperaturę). Wolfram posiada pewną rezystancję (o tym w następnych lekcjach). Ten drucik stawia jakby opór płynącemu prądowi, przez co bardzo silnie się nagrzewa (żarzy się). W tej lekcji spróbuj jeszcze do naszego obwodu dołączyć przełącznik, lub na chwilę uciąć któryś kabel. Np.:

Wystarczy, że przerwiesz jeden z kabli i to powoduje, że żarówka gaśnie. Dlaczego? W naszym obwodzie płynie niewidzialny prąd, który cały czas krąży, między naszym odbiornikiem, a źródłem. Ten prąd wywołany jest przez baterię. Kierunek tego prądu został umownie przyjęty, że płynie od + do -. Wystarczy, że jeden kabel zostanie przerwany i prąd dalej nie może płynąc. Obwód, gdzie płynie prąd (rysunek 1) nazywa się obwodem zamkniętym, a obwód, gdzie nie płynie prąd (rysunek 2) obwodem otwartym

Lekcja 2 - wzory: moc, prawo Ohma

Teraz będziemy zajmować się prostymi obliczeniami. Będą nam do tego potrzebne następujące wzory:
I = U / R - prawo Ohma
P = I * U

I - prąd [A] (amper)
U - napięcie [V] (volt)
R - rezystancja [ ] (ohm)
P - moc [W] (wat)
Są to najbardziej przydatne wzory do prostych obliczeń. Nie warto się ich uczyć na pamięć, po prostu same wejdą do głowy.

Przykład

Posiadasz silnik (powiedzmy wyciągnąłeś go z pralki). Silnik ten pobiera prąd I = 1,25A i jest na napięcie 220V. Chcesz obliczyć ile w ciągu godzinnej pracy tego silnika zapłacisz za prąd, oraz chcesz dowiedzieć się o rezystancję uzwojenia.

Obliczam rezystancję: R = U / I = 220V / 1,25A = 176 Ohm Teraz podłączając miernik rezystancji powinien wskazać około 176 Ohm, jeśli nie będzie żadnego wskazania oznacza to, że uzwojenie silnika zostało spalone. W ten sposób możemy sprawdzić, czy dane urządzenie będzie działać, nie podłączając go do sieci.
Obliczam moc silnika: P = U * I = 220V * 1,25A = 275W.
Przyjęliśmy, że silnik pracuje jedną godzinę:
Czyli: 275Wh (czytaj: watogodzina)
Najczęściej używaną jednostką jest kWh (czyt. kilowatogodzina), następuje zamiana na jednostkę pochodną czyli: 275Wh=0,275kWh.
Silnik w ciągu godziny zużyje 0,275kWh, a to jest równowartość ok. 0,073zł = 7,3gr., bo 1kWh = 0,2668zł = 26,68gr.

Oczywiście można zamiast silnika obliczać pobór prądu żarówki, telewizora, a nawet komputera. Jeśli chcesz obliczyć ile twój komputer zabiera ci kasy przez 1h to wystarczy, że będziesz znał orientacyjnie moc twojego zestawu komputerowego.

Wzory można przekształcać według upodobań.

Lekcja 3 - mierzymy napięcie i prąd

Obecnie możemy zaopatrzyć się w gotowe mierniki cyfrowe, gdzie nie trzeba odczytywać specjalnych stałych miernika itp. Miernik cyfrowy wskaże nam dosyć dokładnie mierzoną wartość. Ceny tych mierników to wydatek rzędu 30zł-1000zł. Na początek proponuję za 30zł. Sam taki posiadam i jestem bardzo z niego zadowolony. Jeżeli posiadamy już miernik przyglądamy się jemu. Znajdujemy już znane jednostki V, A, ohm (lub po Polsku - om). Teraz będą nas interesować V (volty) A (ampery). Zmierzymy najpierw napięcie. W tym celu kupujemy baterię 4,5V lub 9V. Ustawiamy odpowiednią skalę na mierniku. Najpierw szukamy symbolu napięcia stałego "-" (jest to kreska lub dwie kreski proste), ustawiamy odpowiedni zakres (jak najwyższy) i podłączamy sondy miernika:

Napięcie mierzone powinno być zbliżone do wartości napięcia baterii. Bardzo łatwo jest odczytać z miernika cyfrowego wartość wskazywaną, jednak w czasie używania mierników wychyłowych mogą pojawić się błędy w obliczeniach. Po zmierzeniu napięcia bateryjnego przystąpmy do bardziej zaawansowanych pomiarów. Chyba każdy ma w domu kontakty. Przypominam, że w sieci energetycznej znajduje się napięcie 220V 50Hz prądu zmiennego sinusoidalnego. Postaram się po kolei wyjaśnić co oznaczają te wartości. 220V - to jak się już przekonałeś jest to napięcie, 50Hz - to nowy parametr, który nazywa się częstotliwością. Możesz sobie skojarzyć z częstotliwością radia RMFFM np. 88MHz. Dokładnie jest to ilość zmian w ciągu jednej sekundy. Prąd zmienny oznacza, że nie posiada on stałej wartości. Pewnie zaraz po włożeniu do kontaktu naszego miernika usłyszę od kogoś, że wartość jest wyświetlana stała. Tak będzie się zachowywał nasz miernik ponieważ nie nadąży za zmianami napięcia. To tak jakbyś miał wykonać 50 razy jedną czynność w ciągu jednej sekundy. To dla nas i dla tego miernika jest nieosiągalne. Dlatego miernik może zmierzyć tylko wartość skuteczną napięcia lub wartość średnią. Sinus - oznacza kształt prądu zbliżony do sinusoidy. Jeżeli ktoś nie wie jak ona wygląda to włącz sobie zwykły program matematyczny. Teraz nastąpi część najważniejsza. Czyli włożenie do dwóch dziurek naszych sond. Najpierw ustawiamy odpowiedni zakres. Nasz miernik musi mierzyć prąd zmienny. Aby zobaczyć czy taką funkcje posiada rozejrzyj się po jego obudowie i poszukaj wężyka w kształcie sinusoidy. Następnie ustaw zakres pow. 300V. Teraz bez paniki ładujesz sondy do kontaktu. I co? Dymek? Nie na pewno nie. Wartość wskazywana może być wszędzie różna, ale w granicach 190-240V. To chyba tyle o pomiarze napięć.

Teraz pomiary prądu. Do pomiaru prądu będzie nam potrzebna żarówka i bateria oraz miernik. Na początek ustawiamy odpowiednią wielkość na mierniku, czyli w tym wypadku wybieramy A (ampery). Teraz odpowiedni zakres. Pomiary prądu różnią się podłączeniem miernika. Prąd musi przepływać przez miernik, a więc podłączamy go szeregowo z żarówką. Przykładowy schemat:

Możemy mierzyć prąd wszystkich urządzeń. Zasilaczy, komputera, magnetofonu. Jedynie trzeba podłączyć szeregowo miernik z odbiornikiem. Może kogoś zaciekawi jak zmierzyć prąd komputera. W tym celu musimy posiadać miernik, który mierzy prąd zmienny i podłączamy jedną końcówkę do kontaktu, a drugą złączamy z końcówką wtyczki. Natomiast pozostała dziurka kontaktu łączy się bezpośrednio z pozostałą końcówką wtyczki. Najpierw lepiej jest wypróbować na zwykłej żarówce 220V, a później bawić się z komputerem. Jeżeli zmierzymy prąd to ze wzoru P=U*I policzymy moc, a następnie kasę jaką zapłacimy za jedną godzinę pracy danego urządzenia. Więcej wzorów znajduje się wyżej.

Lekcja 4 - Instalacja domowa

To chyba jest najważniejsza część tego kursu. Każdy powinien wiedzieć co znajduje się w kontaktach żeby nie myślał o tym, że urządzenia działają przy użyciu mrówek biegających po czymś niezwykle długim. Nasza podróż rozpocznie się od elektrowni. Tam w wielkim uproszczeniu przedstawiając znajdują się prądnice (maszyna przekształcająca energię mechaniczną w elektryczną). Energia mechaniczna może pochodzić z różnych źródeł wody, wiatru, pary. Oczywiście na świecie znajdują się inne elektrownie, ale ograniczymy się do najczęściej występujących w Polsce. Teraz napięcie wychodzące z prądnicy jest nieraz dodatkowo podbijane do większego napięcia przy użyciu transformatorów. Transformatory umożliwiają zmniejszenie lub zwiększenie napięcia wejściowego. Nasuwa się tutaj pytanie po co uzyskiwać tak duże napięcie i budować wielkie, drogie słupy energetyczne skoro można wszystko zasilać 12V i będzie spoko. Wszystko by było w porządku, gdyby nie te prawa fizyki. Zgodnie z prawem Ohma prąd jest równy I = U/R. Teraz możecie sobie wyobrazić ile wynosi całkowity pobór prądu z elektrowni. Do tego każdy drut przesyłowy posiada swoją niewielką rezystancję, która po 10km staję się bardzo duża. Co teraz zrobić, aby uzyskać duży prąd zdolny do zasilania Warszawy? Trzeba niestety zwiększyć napięcie. Wysokie napięcie spowoduje mniejszy prąd na liniach co objawi się zmniejszeniem strat w postaci ciepła. Dlatego stosuje się transformatory. Teraz bardzo wysokie napięcie po wstępnych przemianach dostaje się na nasze osiedle. Tam można zauważyć duże stacje transformatorowe z których najczęściej robi się bramkę do gry w piłkę lub zawiesza się kosza. Właśnie tam następuje przemiana wysokiego napięcia do wartości 220V. Jeżeli ktoś mieszka blisko stacji transformatorowej to u niego w domu po zmierzeniu napięcie może dochodzić nawet do 240V. Im dalej tego urządzenia to rezystancja drutów rośnie i zmniejsza się napięcie przy stałym prądzie. I w ten oto sposób otrzymujemy w domu ok. 220V. Jeszcze nasuwa się małe pytanie: dlaczego ten prąd jest zmienny? Prąd zmienny jest łatwiej przetransportować niż prąd stały. Po za tym jest możliwa łatwa przemiana jego za pomocą transformatorów. Moim zdaniem bardziej ciekawe są pioruny. Ładunki z chmur dążą do jak najszybszego dostania się do ziemi. Dlatego te piorunochrony są zawsze wyższe od budynku. Co jednak się stanie, gdy piorunek uderzy w budynek nie chroniony piorunochronem. Budynek jest również uziemiony, jednak posiada bardzo dużą rezystancję. Teraz taki prąd o natężeniu 50kA uderzy w budynek o dużej rezystancji to wydzieli się tak niesamowita ilość ciepła, że spowoduje to zapalenie się budynku.

Może ktoś zastanawiał się kiedyś dlaczego po dotknięciu jednego przewodu prąd go "kopnął", natomiast drugiego mógł się bez przeszkód dotykać. Jeden przewód jest to faza, a drugi zero. Każdy znas jest zerem. Nie chodzi mi, że jest zerem w życiu, ale jest uziemiony podobnie jak jeden kabelek w gniazdku. Dotykając się zera w gniazdku nic się nam nie dzieje, tylko stajemy się bardziej uziemieni. Natomiast dotykając fazy stajemy się już prostym obwodem, przez który przepływa prąd. Przepływa przez nas prąd ponieważ człowiek posiada pewną rezystancję ciała. Możesz nawet ją zmierzyć ustawiając na największy zakres omomierz np. megaomy. Rezystancja ta cały czas się zmienia zależnie od podłoża na którym stoimy, stopnia wilgotności ciała. Znałem jednego faceta co nie potrzebował miernika do pomiaru zera i fazy. Miał tak zniszczoną, trudno przepuszczającą skórę, że normalnie podchodził do gniazdka, wsadzał drucik do jednego i do drugiego i był w stanie powiedzieć, gdzie znajduje się faza i zero, a przy tym nawet nie drgnął! Niektórzy znajdą w gniazdku nawet dodatkowy bolec nazwany potocznie jako uziemienie. Ten bolec jest połączony oddzielnym przewodem z masą odbiornika. Posiada on taki sam potencjał jak jedna z dziurek w gniazdku. Ktoś może pomyśleć, że to głupota podłączać jeszcze jeden przewód do gniazdka przecież już w kontakcie znajduje się jedno 0V. Wystarczyło by teraz połączyć ten przewód z masą obudowy i uzyskamy również uziemienie obudowy. To prawda, ale co by się stało, gdybyś odwrócił wtyczkę tzn. 0V do fazy, fazę do 0V. Pojawi się faza na obudowie! Jak już wspomniałem zero łączy się z bolcem w kontakcie co powoduje, że na obudowie również mamy zero. Taki sposób był stosowany w starym budownictwie. Teraz ten bolec ma całkowicie inne zadanie. Nie jest już połączony bezpośrednio z zerem tylko do urządzenia zwanego porażeniówka. Ma ona za zadanie wykrywanie wszelkich zmian w tym kablu. Jest ona o wiele skuteczniejsza, ponieważ po "wyczuciu" napięcia nawet 50V potrafi momentalnie odłączyć zasilanie w całym domu.

Wszystkie urządzenia 220V w naszym domu są połączone równolegle. Więcej informacji znajdziesz w następnych lekcjach.

Lekcja 5 - poznajemy elementy elektroniczne

Spis elementów elektronicznych Rezystory

Rezystory nazywane są również opornikami. Służą one głównie do ustalania wartości natężeń prądu płynącego w obwodach elektrycznych lub napięć w poszczególnych punktach układu elektronicznego. Rezystor może mieć różną wartość rezystancji, którą mierzy się w omach (symbol ၗ). Ten symbol na tej stronie jest pomijany. Często zastępuję go w następujący sposób: 1R lub 1E lub po prostu 1 - 1ၗ; 1k - 1kၗ (1kၗ=1000ၗ); 1M - 1Mၗ (1Mၗ=1000kၗ). W ten sposób nie jest męczące wstawianie symbolu ၗ, który niektóre programy nie obsługują. Wartość rezystancji jest oznakowana na każdym oporniku bądź w postaci opisu cyfrowego lub kolorowych kodów paskowych i kropkowych. W pierwszym przypadku jest to normalny nadruk liczbowy. Często w nadruku liczbowym w celu skrócenia zapisu stosuje się: 2k2 - 2,2kၗ; 4R7 - 4,7kၗ, 4E - 4ၗ, 5M6 - 5,6Mၗ. Opornik oznakowany kodem kolorowym ma na korpusie cztery lub pięć pasków (rzadziej kropki). Jeszcze nie tak dawno były rezystory z kodem trój paskowym, jednak zostały zlikwidowane w elektronice ze względu na małą dokładność. Jeśli nie wiesz jak odczytać rezystancję z kodu paskowego to proponuję skoczyć do działu pomoce. Oporniki w celu dokładnego dobierania rezystancji możemy łączyć szeregowo lub równolegle. Przy połączeniu szeregowym rezystancja wypadkowa jest równa sumie rezystancji oporników składowych

Rys. 1. Połączenie szeregowe rezystorów. 

Gdy rezystory łączy się równolegle to odwrotność wypadkowej rezystancji jest równa sumie odwrotności rezystancji składowych.

Rys. 2. Połączenie równoległe rezystorów.

Bardzo ważnym elementem, ale bardzo często pomijanym na schematach jest obciążalność to znaczy maksymalna moc, jaką można bez szkody wydzielić w rezystorze (symbol W). Produkowane są rezystory o mocy: 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2 i 5W. Teraz jednak można kupić jeszcze bardziej wytrzymałe rezystory. Na tej stronie schematy nie zawierają najczęściej mocy rezystorów. Należy wtedy przyjąć 0,125 lub 0,25W. W przypadku potrzeby zastosowania opornika o większej mocy zostaje to zaznaczone w opisie, wykazie elementów lub bezpośrednio na schemacie. Również w tym przypadku można łączyć rezystory równolegle lub szeregowo w celu zwiększania wypadkowej obciążalności. Należy jednak pamiętać, że zarówno szeregowe jak i równoległe połączenie oporników gwarantuje wzrost mocy tylko, jeżeli rezystory składowe będą posiadać tę samą rezystancję. W przypadku innych rezystancji łączenie szeregowo lub równoległe oporników w celu zwiększenia wypadkowej obciążalności nie ma sensu.

Rys. 3. Symbole graficzne rezystorów. 

Znane są również oporniki, których rezystancja zmienia się pod wpływem światła lub temperatury. Fotorezystory są właśnie takimi opornikami, których rezystancja maleje ze wzrostem natężenia padającego światła. 

Rys. 4. Symbol graficzny fotorezystora.

Natomiast termistory są elementami, których rezystancja zmienia się pod wpływem temperatury. Najczęściej są stosowane termistory o ujemnym współczynniku temperaturowym, czyli ich rezystancja maleje ze wzrostem temperatury.

Rys. 5. Symbole graficzne termistorów.

Potencjometry 

Potencjometry nazywane są również jako rezystory nastawne. Są one wtedy potrzebne, gdy dobieranie rezystancji zwykłych rezystorów jest pracochłonne np. zmiana głośności w radioodbiorniku. Potencjometry mogą być obrotowe, suwakowe lub montażowe (zwane jako peerki). Można również spotkać potencjometry dziesięcioobrotowe tzw. helipoty. Podobnie jak rezystory stałe, potencjometry charakteryzują się określoną rezystancją (zakresem regulacji) oraz obciążalnością. Mogą one mieć ponadto różne charakterystyki regulacyjne. W tym celu przyjęto oznaczenia A, B, C:

-          W potencjometrze oznaczonym literą A przyrost rezystancji jest proporcjonalny do kąta obrotu, czyli liniowy

-          W potencjometrze oznaczonym literą B rezystancja rośnie początkowo powoli, potem bardzo szybko

-          W potencjometrze oznaczonym literą C rezystancja rośnie bardzo szybko, a później powoli

Potencjometry często wykorzystywane są jako dzielniki napięcia

Rys. 6. Przykładowe zastosowanie potencjometru jako dzielnika napięcia (w procentach podano położenie suwaka).

W tym przypadku wykorzystujemy wszystkie trzy końcówki. Jeżeli jednak potencjometr ma pracować jako regulowany opornik to wykorzystuje się tylko dwie jego końcówki i jedną ze skrajnych. Najlepiej jest nieużywaną końcówkę zewrzeć z suwakiem (środkowym wyprowadzeniem).

Rys. 7. Potencjometr jako opornik regulowany.

Od tego, która końcówka zostanie zwarta z suwakiem zależy kierunek zmian rezystancji.

Rys 8. Symbole graficzne potencjometru.

Kondensatory

Kondensatory są elementami elektronicznymi posiadającymi zdolność gromadzenia ładunku elektrycznego - wykazują pojemność elektryczną. Pojemność kondensatorów określa w faradach (F), jednak najczęściej w jednostkach wielokrotnie mniejszych: pikofaradach (1pF = 10^-12 F), nanofaradach (1nF = 10^-9 = 1000pF) i mikrofaradach (1ၭF = 1000nF). Również w przypadku wartości kondensatorów stosuje się skróty: 1u - 1ၭF; 1n - 1nF; 1p - 1pF; 2p2 - 2,2pF; 4n7 - 47nF; p2 - 0,2pF. Na obudowach kondensatorów można spotkać również 103. Jeżeli nie wiesz, co oznacza 103 to skocz do: "odczytywanie wartości kondensatorów". Na schematach w innych witrynach spotkałem się również z oznaczaniem .01uF co oznacza 10nF, a .1uF - 100nF. Niektórzy to już całkowicie idą na całość i piszą 100 co może oznaczać 100ၭF lub 100pF (w przypadku układów wysokiej częstotliwości). W przypadku kondensatorów należy omówić, jakie istnieją ich rodzaje:

-          Ceramiczne - mają niewielką pojemność 1-1000pF i dobre parametry elektryczne;

-          Ferroelektryczne - osiągają trochę większe pojemności 1-100nF, z wyglądu przypominają ceramiczne, jednak są mało dokładne i ich pojemność zależy znacznie od temperatury;

-          Monolityczne - posiadają kształt prostopadłościanu, osiągają niewielkie pojemności 100pF-1nF i posiadają dobre parametry elektryczne, ale są drogie;

-          Mikowe - bardzo zbliżone właściwości do ceramicznych, ale produkowane w szerszym zakresie 33pF-10nF.

-          Zwijane - dwa paski folii aluminiowej zawija się i rozdziela warstwą izolacyjną. Produkowane są w szerokim zakresie 10pF-10uF, dzielą się na:

- papierowe - już nie stosowane

- styrofleksowe - oznaczenie KSF

- poliestrowe - oznaczenie KSE

Odmianą kondensatorów KSE są MKSE, które posiadają mniejsze wymiary od KSE.

-          Elektrolityczne - osiągają bardzo duże pojemności w stosunku do gabarytu w zakresie 1uF do nieskończoności (zależnie od techniki), posiadają duże wahania pojemności i są wrażliwe na zmiany temperatury (w szczególności poniżej temp. 273K).

W czasie podłączania kondensatorów musi być zachowana na wyprowadzeniach biegunowość. W praktyce nie dotyczy to kondensatorów poniżej 1uF. Jeżeli na symbolu kondensatora zaznaczona jest biegunowość to trzeba ją stosować. Często zamiast symbolu "+" wykorzystuje się takie prostokąty z których jeden jest zamalowany "znak minus", a drugi pusty "znak plus". Taki sposób oznaczania został pokazany na rys. 12. Odpowiednie wyprowadzenie kondensatora odczytujemy z jego obudowy. Kolejną ważną uwagą są napięcia dopuszczalne, które również można odczytać na obudowach niektórych kondensatorów. Nigdy nie podłączaj kondensatora na napięcie wyższe niż zaznaczone na jego obudowie. Na schematach ideowych nie są zaznaczone napięcia, dlatego przyjmuje się, że najodpowiedniejsze są kondensatory na napięcia nieco wyższe od napięcia zasilania układu. Czyli jeżeli dany układ jest zasilany napięciem 12V to wszędzie (pomijając już dzielniki napięcia) stosujemy kondensatory na 16V lub ewentualnie 25V. Jeżeli w układzie występują ustępstwa o tej reguły (transformatory podbijające) to zawsze właściwe napięcia są podawane na schemacie ideowym lub w wykazie elementów. Nie proponuję raczej sprawdzania, "co by się stało gdyby przyłożyć napięcie 50V do kondensatora o napięciu dopuszczalnym 16V". Może przytoczę historyjkę "z życia wzięte" (uwaga mogą pojawić się słowa niezrozumiałe dla początkujących): Robiłem sobie zasilacz do odbiornika radiowego. Przygotowany miałem do tego celu transformator 24V, mostek prostowniczy, stabilizator 12V, kondensatory ceramiczne i oczywiście kondensatory elektrolityczne jako filtr wygładzający. Wszystko ładnie zestawiłem i włączyłem wtyczkę do kontaktu. Przez pierwsze kilkadziesiąt sekund było dobrze tzn. otrzymałem na wyjściu stabilizowane 12V. Obok mnie znajdował się mój qmpel, który bacznie obserwował moje poczynania. Nagle usłyszałem od niego "czemu on....". Tu słowa zostały przerwane wielkim wybuchem kondensatora elektrolitycznego 6800uF. Mój kolega oberwał czymś gumowym w nogę, a całe laboratorium pokryte zostało drobnymi opiłkami jakiegoś puchu. Parę elementów przeleciało całe pomieszczenie i z niezwykłą siłą uderzyło w okno. Na szczęście nic się nie stało, jedynie qmpel zwijał się z bólu. Nie odnalazłem do tej pory obudowy tego kondensatora. Później spytałem, qmpla jaką wiadomość chciał mi przekazać w słowie "czemu on...". Okazało się, że to miało brzmieć "czemu on dymi!!!" Trochę zauroczony tym wybuchem znalazłem w końcu błąd: kondensator na napięcie dopuszczalne 16V był podłączony bezpośrednio do uzwojenia wtórnego transformatora, który podawał przecież 24V. Natomiast kondensator na napięcie 50V został podłączony za stabilizatorem, gdzie przecież otrzymywałem tylko 12V. W sumie głupi błąd, a dostarczył tyle wrażeń.

Należy jeszcze pamiętać, że wypadkowa pojemność kondensatorów połączonych równolegle jest sumą pojemności kondensatorów składowych. Przy łączeniu szeregowym sumują się odwrotności pojemności. Łatwo zauważyć, że reguły łączenia kondensatorów w celu uzyskiwania innych pojemności są odwrotne niż w przypadku rezystorów.

 
Rys. 9. Łączenie szeregowe kondensatorów.

Rys. 10. Łączenie równoległe kondensatorów.

Rys. 11. Symbole graficzne kondensatora.

Rys. 12. Symbole graficzne kondensatora o ustalonej polaryzacji.

Trymery

Trymery zwane jako kondensatory dostrojcze służą do regulacji pojemności od kilku do kilkudziesięciu pikofaradów, (czyli przede wszystkim w zakresie małych pojemności). Stosuje się w obwodach, w których zachodzi potrzeba zmian wartości pojemności w zależności do warunków pracy. Konstrukcja trymerów może być bardzo różna. Mogą to być kondensatory nastawne z dielektrykiem powietrznym lub ceramicznym. Niektóre trymery są podobne do potencjometrów montażowych i również posiadają trzy wyprowadzenia. Pomiędzy dwoma wyprowadzeniami powinno być pełne przejście sprawdzając omomierzem. Wtedy te dwa wyprowadzenia, które mają zwarcie stanowią jedną końcówkę kondensatora, a trzecie wyprowadzenie to druga końcówka kondensatora.

Rys. 13. Symbol graficzny trymera.

Cewki

Cewki są najprostszymi elementami indukcyjnymi, które powstają przez nawinięcie na dowolnym wzorcu pewnej liczby zwojów dobrze przewodzącego drutu. Cewki wykonujemy samodzielnie, chociaż w specjalistycznych urządzeniach kupujemy gotowe. Indukcyjność mierzy się w henrach (H), ale w przypadku cewki w jednostkach mniejszych mikrohenrach (ၭH), milihenrach (mH). Indukcyjność cewki zależy od liczby zwojów, rozmiarów, kształtu, sposobu nawijania, rdzenia. Często na schematach pomijane są tak ważne informacje jak sposób nawijania, rodzaj rdzenia i drutu, średnica drutu nawojowego, liczba zwojów. Dzieje się tak z powodu braku dokładnych danych, jednak zawsze liczba zwojów powinna się znaleźć. Jeżeli cewka zostanie nawinięta na rdzeniu z materiału ferromagnetycznego (kobalt, żelazo, nikiel) lub ferrytowego (spiek materiałów ferromagnetycznych) to jej indukcyjność zostanie wielokrotnie zwiększona, ponieważ wymienione materiały mają zdolność do skupiania pola magnetycznego. Cewki są stosowane w filtrach i obwodach rezonansowych oraz jako czujniki pola elektromagnetycznego. Cewki, a dokładnie dławiki służą również do odseparowania prądu zmiennego i stałego.   

Rys. 14. Symbole graficzne cewki lub dławika.

 Transformatory

Transformatory składają się z dwóch lub więcej cewek nawiniętych na wspólnym rdzeniu. Dzięki temu pole magnetyczne wytworzone przez prąd płynący w jednej z cewek, nazywanej uzwojeniem pierwotnym, oddziałowuje na cewkę drugą, zwaną uzwojeniem wtórnym, indukując w niej siłę elektromotoryczną, czyli powstaje w ten sposób napięcie. Transformatory umożliwiają obniżenie lub zwiększenie napięcia prądu zmiennego i jednocześnie zapewniają całkowite oddzielenie dwóch obwodów tego prądu. Transformatory stosuje się do wszystkich urządzeń elektronicznych zasilanych z sieci 220V, stanowiąc podstawowy element zasilaczy niskonapięciowych. Stopień zwiększania lub obniżania napięcia można określić za pomocą tzw. przekładni transformatora, która równa jest stosunkowi liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Dla przykładu, jeżeli przekładnia transformatora wynosi 5:1 to napięcie wyjściowe jest 5 razy mniejsze niż wejściowe, ale prąd czerpany z uzwojenia wtórnego będzie 5 razy większy niż prąd płynący w uzwojeniu pierwotnym. W transformatorze pomijając straty pola magnetycznego jest spełniony wzór poznany wcześniej P = U x I. Oznacza to, że moc pobierana z uzwojenia wtórnego musi być równa mocy pobieranej z uzwojenia pierwotnego. Jednym z parametrów transformatora jest właśnie moc maksymalna jak może być z niego pobierana. O ile z sieci energetycznej możesz dla przykładu pobierać 10kW to niestety za pomocą zwykłego, małego transformatora tego się nie osiągnie. Związane jest to z wielkością rdzenia i średnicą przewodów zastosowanych w poszczególnych uzwojeniach. Im większy rdzeń i średnica przewodów jest większa tym więcej mocy można uzyskać z transformatora. Nie znalazłem w żadnej książce, "w jaki sposób rozpoznać uzwojenie wtórne i pierwotne". Z praktyki stwierdziłem trochę niezbyt naukową teorię w przypadku zwykłych transformatorów stosowanych w zasilaczach niskonapięciowych: w przypadku uzwojenia pierwotnego średnica przewodu jest o wiele razy mniejsza niż w uzwojeniu wtórnym. Związane jest to z tym, że w uzwojeniu wtórnym płyną większe prądy. W przypadku, kiedy nie widzimy średnic poszczególnych zwojów możemy wyznaczyć wyprowadzenia transformatora za pomocą omomierza: uzwojenie pierwotne posiada większą rezystancję niż uzwojenie wtórne. Dziwię się, że kilka takich stwierdzeń nie ma w książkach. Jeżeli ktoś nie zapamiętał to przypominam: uzwojenie pierwotne - tutaj musi dochodzić prąd zmienny, który chcemy przetworzyć i wtórne - tutaj otrzymujemy prąd zmienny.

Rys. 15. Symbole graficzne transformatorów.

Diody

Diody posiadają właściwość jednokierunkowego przewodzenia prądu. Stosowane są, więc w zasilaczach (link) jako prostowniki prądu zmiennego, a także jako elementy progowe umożliwiające na przykład przepływ prądu w obwodzie, gdy napięcie na diodzie przekroczy określoną wartość. Diody mają wie końcówki: anodę i katodę, która oznaczona jest na obudowie kreską lub kropką. Przepływ prądu przez diodę (od anody do katody) następuje wtedy, gdy napięcie na anodzie jest wyższe od napięcia na katodzie o pewną wartość zwaną napięciem przewodzenia. Napięcie to zależy od materiału, z którego wykonana jest dioda: dla krzemu wynosi ono ok. 0,7V, dla germanu 0,3V. Do celów prostowniczych stosuje się diody dla bardzo różnych prądów przewodzących. Ze względu, że diody prostownicze stosuje się bardzo często zostały wprowadzone gotowe mostki prostownicze, zawierające odpowiednie połączenie diod prostowniczych:

Rys. 16. Odpowiednie połączenie diod w mostek Greatz'a.

Odmianą diod zwykłych jest dioda Zenera tzw. stabilitrony. Mogą one przewodzić prąd w odwrotnym kierunku, ale tylko w momencie przekroczenia określonego napięcia na złączu katoda-anoda, natomiast w kierunku przewodzenia zachowują się jak normalne diody. Diody Zenera stosuje się do stabilizacji napięcia zasilania. Posiadają one na obudowie napisaną wartość napięcia przebicia (przewodzenia w odwrotnym kierunku) np. 3V6 - 3,6V; 5V6 - 5,6V.

Rys. 17. Symbole graficzne  diod.

Diody LED są również odmianą tradycyjnych diod. Potrafią one emitować światło! Zaczynają powoli zastępować tradycyjne żarówki - są bardziej niezawodne, a ich efektywność energetyczna jest nieporównywalnie większa. Diody LED (elektroluminescencyjne) różnią się od diod zwykłych jedynie napięciem przewodzenia wynoszącym 1,4V dla diod czerwonych i 2V dla diod żółtych i zielonych. Najczęstszym problemem jest podłączenie zwykłej diody LED przykładowo do baterii. Jak wcześniej można było zauważyć polaryzacja diody ma bardzo ważne znaczenie. W przypadku podłączenia anody do plusa zasilania, a katody do minusa, prąd zacznie płynąć przez diodę, która wyemituje światło. Jednak, co się stanie, gdy podłączymy odwrotnie? Nic, kompletnie brak jakiekolwiek reakcji. Dioda nie emituje światła, a prąd przez nią płynący jest równy 0. Jeszcze pamiętam te czasy, kiedy kupiłem sobie gwiazdę 64 diod LED. Zmontowałem ją bardzo szybko. Podłączyłem zasilanie, a tu żadna dioda nie świeci! Zacząłem sprawdzać wszystkie połączenia i nie znalazłem żadnego błędu. Na końcu sprawdziłem polaryzację diod - była błędna. Wyobrażacie sobie jak musiałem się namęczyć żeby odlutować i ponownie przylutować 64 LED-ów. To był koszmar, dlatego należy pamiętać, że anodę (symbol A) podłączamy do plusa zasilania, a katodę do minusa.

Rys. 18. Symbol graficzny  diody LED i jej wyprowadzenia. 

Istnieją również fotodiody, które różnią się od diod konwencjonalnych tym, że ich prąd w kierunku zaporowym nie jest bliski zeru, lecz zależy od natężenia światła.

Rys. 19. Symbol graficzny fotodiody.

Tyrystory i triaki

Tyrystory i triaki są elementami półprzewodnikowymi, które pełnią rolę podobnie jak diody zaworów elektrycznych, jednak są sterowane przede wszystkim wartością napięcia podawanego na trzecią ich elektrodę sterującą nazywaną bramką. Dzięki takiej właściwości tyrystory i triaki mogą być wykorzystywane do włączania zasilania zarówno w obwodach prądu zmiennego jak i stałego. Tyrystory potrafią przewodzić prąd tylko w jedną stronę, natomiast triaki działają obustronnie. Podstawowymi parametrami tyrystorów i triaków jest dopuszczalny prąd przewodzenia i maksymalne napięcie wsteczne.

Rys. 20. Symbol graficzny i wyprowadzenia triaka oraz tyrystora. 

Tranzystory

Tranzystory umożliwiają wzmacnianie sygnałów. Pełnią również rolę przełączników elektronowych. Mają trzy elektrody: sterującą - bazę B oraz dwie, tworzące obwód prądu sterowanego - emiter E i kolektor C. W zależności od kierunku prąd w obwodzie sterowanym rozróżnia się tranzystory p-n-p. i n-p-n. Ostatnio produkuje się tranzystory wyłącznie krzemowe, które mają lepsze parametry niż tranzystory germanowe. Po włączeniu źródła prądu w obwód emiter-kolektor tranzystor praktycznie nie przewodzi prądu, nawet, jeśli bieguny źródła są włączone w kierunku przewodzenia, czyli plus na emiterze, a minus na kolektorze dla tranzystorów pnp. Dopiero doprowadzenie napięcia do bazy, o znaku plus dla tranzystora pnp powoduje pojawienie się prądu w obwodzie emiter-kolektor. Bardzo ważne jest określenie czy dany tranzystor jest "spalony, czy też nie. W miernikach cyfrowych znajdują się gniazda, gdzie można wsadzić nóżki tranzystora. Jeżeli miernik wskaże jakąś wartość to można przyjąć, że dany tranzystor jest dobry. Innym sposobem jest sprawdzanie za pomocą omomierza. Przejścia powinny być pomiędzy emiter-baza i baza-kolektor. Oczywiście po zamienieniu sond nie może być przejścia (podobnie jak w diodzie). Obecnie w sprzedaży jest niezliczona liczba różnych tranzystorów i taki sposób sprawdzenia poprawności działania nie jest najlepszy. Jeżeli dany element jest niedrogi to lepiej go wymienić i mieć "święty spokój". Tranzystory po układach scalonych ulegają najczęściej (w porównaniu z innymi elementami) zniszczeniu poprzez długie lutowanie lub przez podanie za wysokiego napięcia, dlatego podczas naprawy uszkodzonego sprzętu najpierw zwracamy na nie uwagę.

Rys. 21. Symbole graficzne oraz wyprowadzenia tranzystorów. 

Również istnieją tranzystory unipolarne nazwane też tranzystorami polowymi - teoretycznie sterowanie pracą tranzystora może odbywać się bez poboru mocy, oraz tranzystory złączowe JFET, z izolowaną bramką MOSFET.

Rys. 22. Symbole graficzne  i wyprowadzenia tranzystorów typu MOSFET i JFET. 

Fototranzystory działają na podobnej zasadzie jak zwykłe tranzystory tylko do sterowania prądem emiter-kolektor używają światła.

Rys. 23. Symbole graficzne i wyprowadzenia fototranzystorów. 

Układy scalone

Układy scalone w istocie stanowią połączenie wielu tranzystorów, oporników i diod wykonanych w jednym kawałku materiału półprzewodnikowego, zamkniętych w jednej obudowie wielonóżkowej. Układy scalone przeznaczone są do spełniania określonej funkcji o bardziej lub mniej wąskim zastosowaniu. Układy dzielą się na analogowe nazywane również liniowymi np. wzmacniacze operacyjne, wzmacniacze mocy, układy radiowe i telewizyjne, stabilizatory napięcia oraz cyfrowe przeznaczone do realizacji funkcji logicznych. Wszystkie układy scalone najlepiej jest montować w podstawkach - dzięki temu zaoszczędzimy czas na odlutowanie i nie spowodujemy przegrzania struktury tego układu.

Rys. 24. Przykładowe symbole układów scalonych.

---