Tag Archives: Fizyka

Rodzaje rezystorów

Rezystory różnią się między sobą pod względem budowy oraz wielkości parametrów. Rozróżniamy następujące podstawowe rodzaje rezystorów: drutowe, warstwowe oraz objętościowe. Rezystory drutowe na cylindrze lub płytce z materiału izolowanego mają nawiniętą spiralę z drutu oporowego lub ewentualnie naniesioną warstwę oporową. Rezystor taki charakteryzuje się dużymi mocami oraz wymiarami. Ma on również dużą indukcję pasożytniczą. Rezystory warstwowe mają na cylindrze naniesioną warstwę oporową, a następnie nacięta jest na nich linia, tak, aby tworzyła bardzo długą drogę. Rezystor warstwowy charakteryzuje się bardzo małymi wymiarami oraz mocą znamionową. Ostatnią grupą rezystorów są rezystory pojemnościowe. Są one zbudowane z masy oporowej, w której są zaprasowane wyprowadzenia metaliczne. Rezystory pojemnościowe charakteryzują się sporymi wymiarami i dużymi mocami znamionowymi. Każdy z tych rezystorów jak widać ma inną budowę oraz inne wady i zalety. Powoduje to w konsekwencji, że są one wykorzystywane do różnych celów w zależności od tego, jakimi cechami się charakteryzują.

Podział generatorów

Generatorów w elektronice jest naprawdę bardzo dużą. Ponadto możemy je podzielić nie tylko na konkretne modele ze względu na ich budową, ale również na inne parametry i charakter danych generatorów. Pierwszy podział możemy przeprowadzić ze względu na kształt sygnału wyjściowego. Generatorów takich jest kilka. Podstawowe to generatory sinusoidalne (sygnał wyjściowy ma postać sinusoidy), prostokątne (sygnał ma postać prostokąta), liniowe (sygnał wyjściowy może mieć postać trójkątną lub piłokształtną) oraz impulsowe (ciąg zero jedynkowy). Innym podziałem generatorów jest podział ze względu na częstotliwość generowanego sygnału. Wyróżniamy wtedy następujące generatory: podakustyczne, akustyczne, ponadaktustyczne, wielkiej częstotliwości oraz ostatnie bardzo wielkiej częstotliwości. Nazwy tych generatorów doskonale opisują zakres działania tych generatorów. Kolejnym podziałem generatorów może być podział ze względu na moc sygnału wyjściowego. Pod takim względem możemy wyróżnić następujące generatory: małej mocy, średniej mocy oraz ostatnie generatory dużej mocy. Ostatnim podziałem jest z kolei podział na sposób generowania sygnału. Rozróżniamy dwa typy generatorów: programowalne oraz analogowe.

Kondensatory elektrolityczne

Kondensatory elektrolityczne jak już wiesz stanowią bardzo wyjątkową grupę kondensatorów. Charakteryzują się one tym, że zapewniają bardzo dużą pojemność. Zazwyczaj jest to wartość od stu mikrofaradów do nawet stu tysięcy mikrofaradów. Jednocześnie kondensatory te mają bardzo małe rozmiary. Różnicę miedzy normalnymi kondensatorami, a kondensatorami elektrolitycznymi stanowi ich biegunowość. Normalne kondensatory bowiem nie mają jej ustalonej, przez co możemy je dowolnie podłączać w układach elektronicznych. W kondensatorach elektronicznych biegunowość ta jest jednak bardzo ściśle określona. Tak więc, jeśli kondensator elektrolityczny podłączymy nieprawidłowo może i zazwyczaj tak się dzieje, że zostanie on uszkodzony. Dlatego na obudowie kondensatora przy jego wyprowadzeniach oznaczona jest dokładnie biegunowość, aby do takiej sytuacji nie doszło. Budowa takiego kondensatora jest bardzo prosta. Dielektrykiem w nim jest tlenek metalu, natomiast jedną elektrodą folia aluminiowa, a drugą elektrolit (katoda). Stąd właśnie określona biegunowość.

Kondensatory

Kolejną ważną grupą elementów elektronicznych są kondensatory. Podstawowym parametrem kondensatorów jest pojemność wyrażana w Faradach. Ponadto ważnymi innymi parametrami są między innymi pojemność znamionowa, którą podaje się dla temperatury pokojowej, ponieważ temperatura również ma wpływ na ten parametr. Kolejnym ważnym parametrem jest napięcie znamionowe, czyli największe napięcie, które może być przyłożone do kondensatora na trwałe i nie spowoduje to jego uszkodzenia. Ważnym parametrem jest również tolerancja, czyli dopuszczalne odchylenie wielkości. Jest ona wyrażana w procentach i za zwyczaj ma ona wartość od pięciu do dwudziestu procent. Innym, już mniej popularnym parametrem jest tangens kąta stratności, określa on straty na dielektryku. Kondensator składa się z dwóch przewodników, które nazywane są okładzinami lub elektrodami, które są rozdzielone dielektrykiem. Ładunek, który zgromadzi się na jednej z takich elektrod nazywany jest ładunkiem kondensatora. Ładunek ten jest najważniejszym parametrem kondensatorów i jego wartość jest wyrażana w Faradach. Jednak ten rząd wielkości jest zdecydowanie za duży, dlatego zazwyczaj pojemność kondensatorów określana jest w nanofaradach lub pikofaradach, ewentualnie mikrofaradach.

Pojęcie techniczne

Dla elektroników i elektryków zasilacze są czymś więcej niż urządzeniami zmieniającymi parametry prądu, jaki otrzymują z sieci energetycznej. Są to urządzenia służące do zaopatrywania innych urządzeń elektrycznych w energię o ściśle określonych parametrach. W większości są to układy analogowe. Najczęściej spotykanym zasilaczem jest zasilacz prądu stałego. Składa się on zazwyczaj z transformatora sieciowego, prostownika oraz filtru. W prostowniku wykorzystuje się elementy elektronowe, charakteryzujące się jednokierunkowym prądem przewodzenia. Są to zazwyczaj najczęściej diody oraz tyrystory. Takie zastosowanie tych elementów elektronicznych powoduje, że napięcie mierzone na wyjściu jest napięciem tętniącym o składowej stałej różnej od zera. Przypomnijmy, że na wejściu podajemy napięcie przemienne. Filtr służy z kolei do odfiltrowania tych tętnień. Dzięki temu uzyskujemy żądaną wartość napięcia oraz prądu stałego. Zdarza się bowiem, że elementy prostownicze mogą być narażone na przeciążenia, w takim wypadku zabezpiecza się je specjalnymi układami. Zakres mocy takich urządzeń jest naprawdę imponujący. Wiemy już więc, z czego tak konkretnie składa się zasilacz.

Trwałość nominalna i nośność dynamiczna

Trwałość łożyska jest to czas pracy łożyska wyrażony w milionach obrotów lub godzinach przy danej prędkości obrotowej, obliczany do chwili wystąpienia pierwszych oznak zmęczenia materiału. Jak wykazały liczne doświadczenia, zjawisko zmęczenia powierzchniowego przebiega nieregularnie i dla pozornie identycznych łożysk pracujących w takich samych warunkach może zmieniać się w szerokich granicach. Dlatego też przyjęto za trwałość umowną uważać taką liczbę obrotów, jaką osiągnie bez objawów zmęczenia 90 procent badanych łożysk w określonych warunkach. Oznacza to, że pozostałe 10 procent łożysk może wykazać mniejszą trwałość, co mieści się jednak w dopuszczalnych granicach. Trwałość umowną oznaczoną symbolem L10, odpowiadającą niezawodności 90 procent, nazywa się też trwałością nominalna, do której odnoszą się odpowiednie wartości nośności dynamicznej C podawane w katalogach. Nośność dynamiczna C jest obciążeniem łożyska, stałym pod względem wartości i kierunku, które łożysko może przenieść przy nominalnej trwałości równej jeden milion obrotów. Dla łożysk poprzecznych kierunek nośności dynamicznej jest ściśle promieniowy, a dla dłuższych – ściśle oporowy. W maszynach i urządzeniach pracujących przy stałej liczbie obrotów na minutę, trwałość łożysk określa się często w godzinach pracy łożyska.

Częstotliwość pracy

Ważnym parametrem, jaki określa generatory jest tak zwana częstotliwość pracy generatorów. Jest ona jednak uzależniona w silny sposób od typu generatora. Jeśli werzniemy pod uwagę generatory typu LC to ich częstotliwość pracy określa rezonans jego elementów, czyli cewek (L) oraz kondensatorów (C). W każdym generatorze, ponieważ jest ich kilka np. Meissnera, Hartlea czy Colpittsa wzór na taki rezonans, a co za tym idzie częstotliwość wygląda inaczej. Przykładowo dla tego pierwszego generatora jest to jedna druga wartość okresu z pierwiastka iloczynu pojemności i indukcji. Częstotliwość pracy generatorów w generatorach typu RC zależy od stałej czasowej rozładowania kondensatora (C) przez rezystor (R). To zastosowanie jest jednak spotykane sporadycznie, większą popularnością cieszą się generatory typu LC. Z kolei generatory RC wykorzystywane są do generacji bardzo niskich, niskich i średnich częstotliwości. W praktyce są to rzędy od dziesięciu Hertzów do nawet stu kilko Hertzów. Dla każdego typu generatora konkretny wzór na częstotliwość pracy można odnaleźć w różnego rodzaju katalogach czy nawet w Internecie.

Miernik elektromagnetyczny

Miernik elektromagnetyczny to bardzo popularne urządzenie, który służy nam do mierzenia rozmaitych wielkości elektronicznych i elektrycznych. W jego skład wchodzi między innymi cewka wykonana z miedzi, która wytwarza pole elektromagnetyczne. Ważną częścią budowy tego urządzenia pomiarowego jest nieruchomy rdzeń ze stali miękkiej przyczepiony do cewki. Ponadto znajduje się tam również ruchomy rdzeń, który wykonany jest z materiału ferromagnetycznego. Znajduje się on na osi z łożyskami. Ponadto w skład takiego urządzenia wchodzi również wskazówka co jest oczywiste oraz spirala wytwarzająca tak zwany moment zwrotny. Zasada działania takiego urządzenia polega na przyciąganiu lub odpychaniu się rdzeni, czyli blaszek z materiału ferromagnetycznego miękkiego. W takim wypadku dochodzi do oddziaływania cewki i rdzeni. Urządzenia te są stosowane do pomiaru prądu oraz napięcia małej częstotliwości. Moment napędowy miernika elektromagnetycznego możemy obliczyć mnożąc stałą prądową oraz kwadrat prądu stałego, ewentualnie skutecznego prądu zmiennego płynącego przez cewkę. Następnie mnożymy uzyskany wynik przez iloczyn indukcyjności własnej cewki oraz kąta wychylenia wskazówki.

Generatory LC

Szczególnym uznaniem wśród projektantów oraz elektroników cieszą się generatory typu LC. W ich skład wchodzi rzecz jasna pojemność, czyli kondensator oraz indukcja elektryczna, czyli transformatory oraz cewki. Wyróżniamy trzy podstawowe generatory LC, których nazwa pochodzi od nazwisk ich twórców. Pierwszy generator LC to generator Meissnera. Jego zasada działania polega na tym, że transformator realizuje sprzężenie zwrotne, a uzwojenie wtórne i kondensator tworzy obwód rezonansowy. Prąd płynie natomiast przez obwód główny, a między uzwojeniem wtórnym, a pierwotnym wyidukuje się siła elektromotoryczna SEM. Powoduje to z kolei wzrost prądu w całym naszym obwodzie. Kolejnym, bardzo popularnym generatorem typu LC jest generator Hartlea. Jest on bardzo podobny do tego wcześniej opisywanego, ale transformator zastąpiono tutaj cewką z dzielnym uzwojeniem. Indukcyjność tej cewki wraz z pojemnością kondensatora określa częstotliwość drgań. Ostatnim generatorem, jaki omówimy jest generator Colpittsa. Pojemnościowy dzielnik napięcia określa wartość napięcia sprzężenia zwrotnego od niego oraz od indukcyjności cewki. Wszystkie trzy generatory tego typu, czyli LC są często spotykane w innych, większych układach elektronicznych, dlatego każdy elektronik zna je doskonale.

Szerokopasmowe

Są to głośniki które mają szerokie pasmo odtwarzania. Znaczy to mniej więcej to że są połączeniem głośników wysoko tonowych i nisko tonowych jak i średnio tonowych. Połączenie te nie zawsze jest dobre ale czasem spełnia swoje zadanie. Zazwyczaj takie głośniki są używane do różnego rodzaju nagłośnień mówionych. Mniej więcej znaczyło tyle że po prosty są one dobre do wokalu i do odtwarzania głosu ludzkiego. Dobre głośniki świetnie się sprawują w piecach gitarowych i z ciężką muzyką. Głośniki takie jakie są czyli szerokopasmowe nie maja tak naprawdę całego pasma tylko sporą część tego pasma. Mają ucięte sporą część pasma niskiego i wysokiego. Głośniki szerokopasmowe nigdy nie będą miały dobrego bassu. Pasmo odtwarzana głośnika nie jest wystarczająco niska. Znowu głośniki szerokopasmowe aby były dobre i miały dobra jakość i naprawdę przyjemnie się ich słuchało są drogie często bardziej się opłaca kupić trzy głośniki o różnych pasmach czyli głośnik niskotonowy wysoko tonowy i średnio tonowy uzyskamy lepszą jakość dźwięku. Mimo wszystko stare głośniki szerokopasmowe nawet takie które maja po dwadzieścia lat sprawują się dużo lepiej niż nowe ze sklepu i są tańsze.

Wprowadzenie

Bardzo często spotykanymi urządzeniami w naszych domach są zasilacze, nawet, gdy my nie zdajemy sobie sprawy. Mają one tą właściwość, że pobierają napięcie z naszych sieci energetycznych, czyli o wartości około dwustu trzydziestu woltów i zamieniają je na odpowiedni dla danego urządzenia. Gdzie możemy znaleźć zasilacze? Dosłownie w każdym urządzeniu elektrycznym i mogą mieć one dwie postaci. Wbudowaną, czyli zasilacz znajduje się w samym urządzeniu i jest on jego częścią. Często wręcz jego układ jest wpleciony w układ samego urządzenia. Takich właśnie zasilaczy my swoim okiem nie zauważymy, a występują one między innymi w telewizorach, sprzęcie grającym czy nawet komputerach (te już są bardziej widoczne i są zbudowane jednak na innej zasadzie). Istnieją także zasilacze zewnętrzne, które są już bardziej widoczne. Mogą to być między innymi ładowarki naszych telefonów komórkowych, zasilacze telewizyjne do anten, które wzmacniają sygnał czy nawet pozornie same kable do drukarek czy innych urządzeń, które po drodze jednak mają małą skrzynkę (lub znajduje się ona we wtyczce). Zmieniają one napięcie oraz inne parametry prądu na takie, jakie potrzebują konkretne urządzenia. Jest to przykładowo najczęściej około dwunastu woltów.

Omomierz szeregowy

Do pomiaru rezystancji poza miernikiem uniwersalnym, czy też omomierzem elektronicznym analogowym może nam posłużyć również tak zwany omomierz szeregowy. W takim urządzeniu pomiarowym cewka miernika magnetoelektrycznego, źródło napięcia zasilania oraz rezystor którego możemy nazwać przykładowo Rd są połączone szeregowo. Stąd się wzięła właśnie nazwa tego omomierza – omomierz szeregowy. Omomierz takie jest wywzorcowany w omach. Cewka takiego omomierza jest najczęściej wykonana z miedzi, podobnie jak innych tego typu urządzeniach służących do pomiaru rozmaitych wielkości elektronicznych, których jak wiemy nie brakuje. Rezystancja jest wyrażana w omach i jest określana również jako opór właściwy przewodnika. Jest ona uzależniona od wielu czynników zewnętrznych. Urządzenie takie jest szczególnie popularne w różnego rodzaju pracowniach elektronicznych. Stosowane są one do przeprowadzania wszelakich badań i doświadczeń. Każde urządzenie pomiarowe ma określony zakres, w jakich może być stosowany – nie zależnie od rodzaju wielkości elektronicznej zakres ten może być rozmaity. Od setek tysięcznych części danej jednostki podstawowej do ich mnożników przez miliony, a nawet więcej.

Wzmacniacze operacyjne

Wzmacniacz operacyjny to obecnie najbardziej popularny analogowy układ elektroniczny. Jest on realizowany na podstawie układów scalonych. Realizuje on bardzo uniwersalne zadania. Wzmacniacze operacyjne mają parametry idealne, a każdy producent dąży do ich uzyskania w miarę możliwości technicznych i postępu technologicznego. Posiadają one wejście ujemne, które jest wejściem odwracającym, inaczej mówiąc inwersyjnym. Jeśli doprowadzimy do niego sygnał, zostanie on odwrócony o sto osiemdziesiąt stopni. Drugie wejście – plusowe – jest wejściem nieodwracającym lub jak mówią inni nie inwersyjne. Sygnał więc nie zmienia przebiegu po doprowadzeniu do takiego wejścia. Jeśli do obu wejść doprowadzimy identyczne napięcie, to sygnał teoretycznie powinien być równy zeru. Popularnym wzmacniaczem operacyjnym jest na przykład mA741, czy TL-082. Początkowa nazwa wzmacniacz operacyjny określała układ wzmacniający w układach analogowych, obecnie przeważnie określa układ o sprzężeniu bezpośrednim oraz bardzo dużym wzmocnieniu. Na schematach elektronicznych wzmacniacze operacyjne oznacza się trójkątem, który wskazuje niczym strzałka prawą stronę. Często można go zaobserwować w rozmaitych schematach.

Woltomierz magnetoelektryczny napięcia przemiennego

Do pomiaru napięcia w obwodzie elektronicznym może posłużyć nam woltomierz magnetoelektryczny napięcia przemiennego. Jak sama nazwa wskazuje mierzy on nam tylko napięcie przemienne. W zależności od miary wielkości mierzonej wnętrze miernika stanowią przetworniki prostownicze wartości średniej, szczytowej lub ewentualnie skutecznej. Jeśli chodzi o wartości przemienne to w naszym urządzeniu wbudowany jest mostek prostowniczy Gretza. Z kolei w wartościach mikrowoltów i miliwoltów w takim urządzeniu znajduje się wzmacniacz napięciowy. Jeśli werzniemy pod uwagę wartości małej częstotliwości to w naszym woltomierzu magneto elektronicznym napięcia przemiennego musi znaleźć się prostownik wartości średniej lub ewentualnie prostownik wartości skutecznej. Woltomierz taki ma bardzo wysoką skuteczność pomiarów, co odzwierciedla między innymi jego dokładność pomiarów. Każdy elektronik powinien wyposażyć się w takie urządzenie. Jest ono bardzo przydatne oraz użyteczne w każdym warsztacie elektronicznym. Pomiary są dokładne i możemy im zaufać.

Wtórnik i przetworniki

Kolejnymi układami, w których zastosowanie znajdują wzmacniacze operacyjne są to układy wtórnika oraz dwóch przetworników. Pierwszy z nich to przetwornik prądu na napięcie, a drugi jak nie trudno się domyślić napięcia na prąd. W skład wtórnika wchodzi wzmacniacz nieodwracalny fazy o wzmocnieniu równym jeden. Zastosowanie on znajduje głównie jako separator. Jest to układ rozdzielenia galwanicznego, co oznacza, że nie umożliwia on przepływ prądu. Oddziela on więc od siebie obiekty elektroniczne oraz jest stosowane jako zabezpieczenie dla wieku bardzo czułych układów na uszkodzenia. Jego działanie możemy porównać do działania bezpiecznika. W takim układzie pracę stabilizuje rezystor. Teoretycznie jednak nie powinno go być. Jeśli chodzi o zagadnienie przetwornika prądu na napięcie to współpracuje o ze źródłem prądu o dużej rezystancji. Przetwornik ma więc małą rezystancję wejściową i wyjściową. Z kolei przetwornik napięcia na prąd powoduje przepływ przez rezystor prądu proporcjonalnego do napięcia wyjściowego. Układ taki charakteryzuje się dużą rezystancją wejściową i wyjściową. Ponadto również w komparatorach zastosowany jest wzmacniacz operacyjny. Układ taki stosuje się do porównywania dwóch napięć lub określa on zakres.

Transformator

Podstawowym elementem zasilaczy jest transformator (wyjątek stanowią zasilacze komputerów). Transformatory są to urządzenia, w których następuję przekazywanie energii elektrycznej z jednego obwodu zamkniętego do drugiego obwodu zamkniętego. Odbywa się to za pośrednictwem pola elektromagnetycznego. Budowa takiego urządzenia jest bardzo prosta. Składa się ona bowiem z uzwojeń. Najczęściej liczba tych uzwojeń to dwa, istnieją jednak transformatory, które mają większą ich ilość. Są one z kolei sprzężone magnetycznie. Transformatory są bardzo zróżnicowane pod względem wielkości. Najmniejsze z nich mogą być milimetrowych rzędów wielkości. Największe, stosowane między innymi w elektrowniach czy innych tego typu przedsiębiorstwach mają wielkość kilkunastu metrów sześciennych. Możemy je porównać do pokoju mieszkania. Transformatory, które znajdują się w naszych zasilaczach są bardzo małe, mają one od kilku minimetrów do kilku centymetrów wielkości. Zazwyczaj zmieniają one napięcie z dwustu trzydziestu na około pięć do dwunastu woltów. Jednak wartości te mogą być bardzo zróżnicowane, w zależności od tego, jakie napięcie potrzebuje dane urządzenie.

Średniotonowe

Są naprawdę ważnymi głośnikami do uzyskania dobrego dźwięku lecz nie tak potrzebnymi jak np. wysokotonowe głośniki czy niskotonowe. Wiele firm kolumn oszczędzając na kosztach nie wsadza do kolumn głośników średniotonowych. Średniotonowe są niezbędne do uzyskania dobrej jakości dźwięku w kolumnie. Są one ważne do jakości, do normalnego odtwarzania muzyki nie. Nie wiele osób zobaczy duża różnice kolumny z głośnikiem średniotonowym a kolumn bez głośnika średniotonowego. Dawanie głośnika średniotonowego jest o tyle skomplikowane, że nie o cenę samego głośnika czy trudność wykonania go co o zwrotnice która trzeba zamontować w kolumnie. Do głośników wysokotonowych można dać kondensator a do niskotonowców można dać cale pasmo. Ewentualnie zwrotnice nisko wysoko tonowa ale do głośnika średnio tonowego można tylko zwrotnice nie można żadnych kondensatorów lub innego typu rzeczy wsadzać przez to kolumna robi się droższa a wykonanie zwrotnicy jest dość drogie. Dodać do tego cenę głośnika i dodatkowe wykonanie otworów i więcej materiału zużytego do wyrobu takiej kolumny. Kolumny takie są droższe i przez to zadziej kupowane. Mimo wszystko jest lepiej mieć kolumnę trzy głośnikową.