Spojevi s Tranzistorima 2

Znak: 9126 P Izdanje: Ing. ALFRED ŽIDAN - Ing. BOŽO MILOBAR SPOJEVI S TRANZISTORIMA DRUGA KNJIGA, IV.izdanje Recenzent: Mr. ŽELJKO HORVATIĆ, dipl. ing. Izdavač: Izdavačko trgovačko poduzeća TEHNIČKA KNJIGA ZAGREB, Jurišićeva 10 Za izdavača odgovara: Ing. ZVONIMIR VISTRIČKA Urednik Izdanja: Ing. SREĆKO ŠOŠTARIĆ Tehnički urednik: Ing. TOMISLAV STRUJIĆ Lektor: Prof. STJEPAN MARKAČ Tisak: BIROGRAFIKA - Subotica Tisak dovršen: U RUJNU 1991. Tiskano u 2000 primjeraka © 1983. Ing. A. Židan — Ing. B. Milobar YU ISBN 86-7059-169-3

Ing. ALFRED ŽIDAN - Ing. BOŽO MILOBAR

SPOJEVI S TRANZISTORIMA DRUGA KNJIGA

TEHNIČKA KNJIGA ZAGREB

PREDGOVOR Umjesto da ponavljamo hvalospjeve tranzistoru koji je unio toliko promjena u svakodnevni život čovjeka, čitaoca upućujemo na sve ono što je rečeno u predgovoru prve knjige „SPOJEVI S TRANZISTORIMA". Ona je do sada doživjela 12 izdanja, što nepromijenjenih, što dopunjenih pa je došlo vrijeme da joj se sadržaj promijeni iz temelja. To je ponukalo autore da sastave drugu knjigu „SPOJEVI S TRANZISTORIMAU njoj je zadržana gotovo ista tematika po poglavljima kao i u prvoj, no sheme za samogradnju su naravno potpuno nove. Dodana su međutim još i neka nova poglavlja s automobilskom elektronikom i jednostavnim praktičnim spojevima koji ne pripadaju ni u jedno od postojećih poglavlja. lako ovaj priručnik sadrži niz novih spojeva s tranzistorima i ostalim poluvodičima namjerno su, koliko god je to bilo moguće, izbjegavani integrirani sklopovi zbog toga što se njima posebno bave prva i druga knjiga što ih izdaje Tehnička knjiga — Zagreb, pod naslovom: „SPOJEVI S INTEGRIRANIM SKLOPOVIMA„SPOJEVI S TRANZISTORIMA", druga knjiga, ne zam­ jenjuje i ne isključuje dosadašnju prvu knjigu s istim naslovom, već je samo nadopunjuje. Savjetujemo čitateljima ove knjige da nabave i prvu jer će u njoj naći niz sličnih spojeva izvedenih na drugi način i s drugim sastavnim dijelovima. Svi spojevi opisani u ovoj knjizi ispitani su u praksi, a težnja je bila da ih se izvede ša što više elektroničkih komponenata koje se mogu nabaviti u nas. Autori

5

SADRŽAJ 1. POGLAVLJE: OPĆENITO O TRANZISTORIMA I DRUGIM POLUVODIČKIM ELEMENTIMA..................................... 13 Što su poluvodiči............................................................................................................. 13 Dioda................................................................................................................................ 14 Tranzistor........................................................................................................................ 16 Vrste tranzistora.........................................................*............................................ 22 Opis proizvodnog postupka epitaksijalnog planarnog silicijskog tranzistora................................................................................................................... 24 Karakteristični podaci o tranzistorima........................................................-. . . 26 Strujno pojačanje....................................................................................................... 26 Maksimalna snaga gubitaka..................................................................................... 26 FE-tranzistori........................................................................................................... 28 FE-tranzistori sa zapornim slojem............................................................................... 28 MOSFE-tranzistori......................................................................................................... 30 MOSFE-tetroda.............................................................................................................. 32 MOSFE-tranzistori snage.............................................................................................. 32 Komplementarni tranzistori.......................................................................................... 33 Kućišta tranzistora......................................................................................................... 33 Optoelektronički poluvodički elementi......................................................................... 34

2. POGLAVLJE: PRIJEMNICI................................................................... 39 Jednostavan prijemnik................................................................................................... 39 Indikator stereo-signala................................................................................................. 40 Indikator točnog ugađanja na stanicu .*..................................................................... 41

3. POGLAVLJE: NISKOFREKVENTNA POJAČALA........................... 43 Spoj za ograničenje pojačanja...................................................................................... 43 Reduktor šuma magnetofonskih vrpci......................................................................... 44 Pretpojačalo za magnetsku zvučnicu............................................................................ 45 Daljinsko biranje ulaza.................................................................................................. 45

7

4. POGLAVLJE: MJERNI UREĐAJI....................................................................... 47 Generator pravilnog pravokutnog napona................................................................. 47 Generator pravokutnog napona samo s jednim elementom za ugađanje 47 Jednostavan generator šuma......................................................................................... 48 Tranzistorski termometar.............................................................................................. 49 Uređaj za utvrđivanje kratkog spoja između zavoja zavojnice.......................... 50 Davač signala (signal-injektor)............................................................................... 5] Davač impulsa za ispitivanje logičkih sklopova.......................................................... 52 Sklop za uspoređivanje niskih frekvencija.................................................................. 52

5. POGLAVLJE: GENERATORI FREKVENCIJA............................................... 55 Modulirani tonski oscilator..................................................................................... 55 Metronomi....................................................................................................................... 56 Generator pravokutnog napona s FE-tranzistorima................................................. 57 6. POGLAVLJE: KV i UKV UREĐAJI ZA AMATERE......................................... 59 Selektivno niskofrekventno pojačalo........................................................................... 59 Dip-metar s FE-tranzistorom........................................................................................ 60 7. POGLAVLJE: AMATERSKA ELEKTRONIKA............................................... 63 Bljeskalica sa svjetlećom diodom................................................................................. 63 Uključenje nekog uređaja na određeno vrijeme......................................................... 63 Vremenska sklopka....................................................................................................... 64 Vremenska sklopka s UJ-tranzistorom....................................................................... 66 Alarm s kašnjenjem....................................................................................................... 66 Prijenos signala infracrvenim svjetlom....................................................................... 68 Ultrazvučno komuniciranje.......................................................................................... 70 Tražilo metala................................................................................................................. 72 Tražilo rupa u limu........................................................................................................ 73 Sklop za dojavu vlage ili vode....................................................................................... 74 Svjetlosni ili zvučni okidač elektroničke bljeskalice.................................................. 75 Jednostavan uređaj za tjeranje komaraca................................................................... 76 8. POGLAVLJE: SPOJEVI S RAZNIM POLUVODIČKIM ELEMENTIMA......................................................................................................... 79 Aktiviranje tiristora pojavom svjetla........................................................................... 79 Aktiviranje tiristora s kašnjenjem................................................................................ 79 Jednostavan tonski oscilator......................................................................................... 79 Aktiviranje s pomoćnim tiristorom............................................................................ 79

8

Promjena smjera i regulacija brzine vrtnje istosmjernog motora . . . . 81 Usporeno uključenje ili isključenje svjetla............................................................ 82 Sinusni oscilator s U J-tranzistorom...................................................................... 83 Regulacija trijaka od 0 do 180° bez histereze.................................................... ... 84 Tri boje od dvostruke svjetleće diode.............................................................. ... • 85 Voltmetar sa svjetlećim diodama.................................................................................. 86 Poboljšanje prijenosa impulsa s optoelektroničkim veznim elementom 86 Okiđački spoj s optoelektroničkim veznim elementom........................................ 88 OkidaČki spoj s VMOS-tranzistorima......................................................................... 89 Jednostavna regulacija svjetla....................................................................................... 89 Aktiviranje VMOS-tranzistora s TTL-om................................................................... 90 Tonski oscilator za 1 kHz......................................................................................... 91 Povećanje frekvencijskog opsega VMOS-a................................................................. 91 Generator impulsa veoma niske frekvencije............................................................... 92 9. POGLAVLJE: TEHNIKA NAPAJANJA STRUJOM.......................................... 95 Dvostruki regulator pozitivnih napona........................................................................ 95 Spoj za konstantnu struju.............................................................................................. 96 Spojevi za udvostručenje napona.................................................................................. 96 Jednostavno dobivanje triju napona............................................................................ 100 Pretvarač 12 V= /220 V ~ (100... 200 W)................................................................ 100 Automatski punjač akumulatora.................................................................................. 103 Punjač akumulatora s normalnim i smanjenim punjenjem................................ 104 Punjači nikal-kadmijevih (NiCd) akumulatora.......................................................... 105 Spoj za ograničenje struje............................................................................................. 106 Regulator napona s elektroničkim osiguračem........................................................... 107 Kontrola preopterećeni a nekog kruga........................................................................ 108 Zaštita od previsokog napona....................................................................................... 109 Indikacija pregaranja osigurača.................................................................................. 110 Sklop za dobivanje promjenljivih Z-napona............................................................... 110 Kontrola istrošenosti baterije....................................................................................... 111 Jednostavni spojevi za indikaciju visine napona......................................................... 112 Indikator visine napona................................................................................................. 114 Tranzistorski multiplikator kapaciteta........................................................................ 115 10. POGLAVLJE: AUTOMOBILSKA ELEKTRONIKA................................

117

Tranzistorsko paljenje .................................................................................................. Elektronički regulator za alternator............................................................................ Kontrola napona u automobilu.................................................................................... Elektronički žmigavac..................................................................................................

117 119 120 121

9

Impulsno svjetlo za kočnice.................................................................................... 121 Kontrola svjetla kočnice.............................................................................................. 122 Automatsko paljenje parkirnog svjetla automobila............................................. 123 Gašenje svjetla u kabini automobila s kašnjenjem (I)......................................... 124 Gašenje svjetla u kabini automobila s kašnjenjem (II)........................................ 125 Kontrola upaljenih svjetala automobila..................................................................... 126 Alarm o provali u automobil....................................................................................... 126 11. POGLAVLJE: JEDNOSTAVNA PRAKTIČNA POMAGALA 129 Indikator šuma i smetnji u napajanju................................................................... 129 Sklop za provjeru istitravanja kontakata............................................................. 130 Kontrola neprekinutosti napajanja........................................................................... 131 Smanjenje impulsnih smetnji s telefonske linije................................................... 131 Spoj za udvostručenje frekvencije . . . .................................................................. 132 Isključenje tiristora...................................................................................................... 132 Tonski signal umjesto telefonskog zvona................................................................... 134 Pretvaranje tonskog signala u logičke razine............................................................ 135 Međusobno povezivanje dviju logika......................................................................... 136 Indikator stanja binarnog voda.................................................................................. 136 Strujno ogledalo............................................................................................................ 137 12. POGLAVLJE: SPOJEVI ZA IGRU I ZABAVU.......................................... 139 Spojevi za kviz..........................................................................■.............................. 139 13. POGLAVLJE: ISPITIVANJE TRANZISTORA I DRUGIH POLUVODIČKIH ELEMENATA..................................................................... 141 Jednostavan uređaj za ispitivanje tranzistora.......................................................... 141 Jednostavno određivanje priključaka i polariteta tranzistora................................ 142 Uređaj za ispitivanje tranzistora s neposrednim pokazivanjem pojačanja.................................................................................................................... 144 Ispitivanje VF-tranzistora........................................................................................... 145 Ispitivanje pojačanja snažnih tranzistora.................................................................. 146 Jednostavno ispitivanje UJ-tranzistora.................................................................... 147 Uređaj za ispitivanje tiristora i trijaka....................................................................... 147 Uređaj za brzu provjeru tranzistora, tiristora i trijaka....................................... 148 Spoj za brzo i jednostavno ispitivanje dioda............................................................. 150 Utvrđivanje napona nepoznatih Z-dioda................................................................... 150 Određivanje napona Z-dioda...................................................................................... 151 Ispitivanje optoelektroničkih veznih elemenata........................................................ 152 Jednostavno ispitivanje tiristora ...... ................... ;................................................ 153

10

14. POGLAVLJE: POSTUPAK PRI RADU S TRANZISTO­ RIMA I DRUGIM POLUVODIČKIM ELEMENTIMA....

155

Postupak pri radu s tranzistorima......................................................................... 155 Zaštita tranzistora od previsoke temperature za vrijeme pogona . . . . 159 Postupak pri radu s tranzistorima MOS............................................................... 163 Zaštita tranzistora od trenutačnih prenapona...................................................... 165 O lemljenju tranzistora............................................................................................ 166 Lemila.................................................................................................................... 166 Lem (žica za lemljenje)........................................................................................ 169 $ Lemljenje............................................................................................................... 170 Odlemljivanje....................................................................................................... 172 15. POGLAVLJE: IZRADA TISKANIH PLOČICA U PRAKSI HOBISTA.......................................................................................................... 177 Materijal za tiskane pločice..................................................................................... 177 Gotove tiskane pločice.............................................................................................. 179 Izrada predloška za tiskanu pločicu...................................................................... 181 Foto-postupak........................................................................................................... 187 Razvijanje pozitivnog fotosloja............................................................................... 191 Sitotisak..................................................................................................................... 192 Jctkanje pločica kaširanih bakrom........................................................................ 193 Otopina željezo (III) klorida FeCl3.................................................................. 193 Proces s amonijevim persulfatom (NH4)3S208 ................................................ 193 Mješavina solne kiseline...................................................................................... 194 Otopina bakar (II) klorida CuCl3...................................................................... 194 Izrada tiskanih pločica postupkom „Color-key“.................................................. 195 Bušenje tiskanih pločica.......................................................................................... 198 DODATAK............................................................................................................. . 201 Zamjena osnovnih tranzistora drugim tipovima.................................................. 201 Čitaocima prve knjige „Spojevi s tranzistorima“................................................. 202

U

1 Općenito o tranzistorima i drugim poluvodičkim elementima ŠTO SU POLUVODlCl Kratko rečeno, poluvodiči su tvari kojima je električka vodljivost negdje na sredini između vodljivosti što ih imaju metalni vodiči i izolatori. Dvije takve tipične poluvodičke tvari su germanij i silicij, a svojstveno im je to što im, suprotno vodičima i izolatorima, tzv. vlastita vodljivost jako ovisi o temperaturi i dotiranju sa stranim tvarima. Dodaju li se dakle ovim poluvodičima (prven­ stveno nas zanimaju germanij i silicij) strani atomi (taj postupak nazivamo dotiranjem), onda se uslijed djelovanja tog dotirajućeg atoma povisuje vod­ ljivost. Poznajemo dvije vrste tih elemenata za dotiranje: donatore (davaoce) i akceptore (primaoce). Donatori oslobađaju elektrone iz atomskog spoja; takav poluvodič postaje N-vodljiv jer su nosioci naboja negativni. Struja kroz takav poluvodič je struja elektrona. Germanij i silicij su četverovalentni elementi, a to znači da njihovi elementi imaju u vanjskoj ljusci četiri elektrona. Donatori za dobivanje te N-vodljivosti moraju biti peterovalentni elementi; moraju dakle u vanjskoj ljusci imati pet elektrona. Donatorski atom prilikom „ugradnje” gubi jedan svoj slobodni elektron, pa postaje pozitivan. Tipični donatori su arsen, antimon, fosfor. Dotiranje može biti slabije ili jače, te se time postižu različita svojstva istog poluvodiča. Ako se, na primjer, siliciju na njegovih deset milijuna atoma doda samo jedan donatorski atom (slabo dotiranje), onda mu specifični otpor spadne na svega 5 Qcm. Doda li se međutim 1000 donatorskih atoma, specifični otpor spadne na približno 0,03 Qcm. Slično se dešava ako se dodaju akceptorski atomi. Akceptorski atomi „uzimaju“ jedan elektron iz poluvodičkog atoma i time im stvaraju tzv. š u p l j i n e (rupe). Te se rupe nazivaju još i pozitivni (ili defektni) elektroni, a njihovo gibanje po materijalu također uzrokuje povećanje vodljivosti kao da su nosioci naboja elektroni. Takav, poluvodič 13

postaje P-vodljiv; oznaka je otuda što se vodljivost dobiva p o z i t i v n i m nosiocima naboja. Akceptori moraju biti tro valentni elementi; moraju dakle u vanjskoj ljusci imati tri elektrona. Tipični akceptori su: aluminij, galij, indij, bor. Dotiranje poluvodičkih materija obavlja se na razne načine: legiranjem (prilikom izvlačenja poluvodičkih kristala) ili pak difundiranjem i implantiranjem. V r l o v a ž n o : da bi se dobio poluvodički element koji bi mogao obavljati neku električku funkciju, potrebno je imati kombinaciju P- i N-slojeva istog materijala koji moraju biti kemijski spojeni. Takvu kombinaciju nazivamo diodom.

DIODA Razmotrimo tri moguće kombinacije spajanja materijala P- i N-vodljivosti. 1. Kombinacija nije priključena na napon (slika 1-1 a). Doći će do difuzije šupljina iz područja P u područje N, a elektrona iz područja N u područje P u blizini PN-prijelaza, te time do izjednačenja slobodnih nosilaca naboja. Ovo kretanje prestat će tek nakon što će se, radi nabijanja pojedinih područja na negativno i pozitivno i zbog gubitka Šupljina ili elektrona, stvoriti zona o s i r o m a š e n a nosiocima naboja (slika l-lb). Ova zona poznata je kao zona prostornog naboja (engl. depletion region). Napominjemo da smo zbog jednostavnosti prikazali samo nosioce naboja, tj. šupljine i elektrone u obliku kružića i točkica. Oko njih bi zapravo trebalo ucrtati još pozitivne i negativne atome, dakle ione, ali kako za ova razjašnjenja nisu značajni, oni su izostavljeni. 2. Priključenjem vanjskog izvora napona tako da minus-pol dođe na priključak P (slika 1-lc), zona prostornog naboja proširit će se još više, jer se elektroni i šupljine skupljaju prema vanjskim plohama, pa je otpor PN-prijelaza velik, struja je neznatna, gotovo nula. Kako je opisana kombinacija u stvari dioda, to je ova, tzv. zap o r n a ili preostala struja u stvari struja diode u nepropusnom smjeru pri tzv. z a p o r n o m n a p o n u . 3. Ako promijenimo polaritet priključenog napona, onda zona prostornog naboja nestaje, ali je za dobivanje struje u vanjskom krugu (slika l - l d ) potrebno da taj priključeni napon bude veći od napona zone prostornog naboja, tzv. difuzijskog napona. Difuzijski napon iznosi kod silicijskih dioda oko 0,7 V, a kod germanijskih oko 0,4 V. Kada izvana priključeni napon premaši vrijednost tog difuzijskog napona, onda teče struja u propusnom smjeru. Taje struja velika zato što sc jedni i drugi nosioci naboja kreću nesmetano preko PN-prijelaza.

14

SI. 1-1. PN-prijelaz: a) i b) bez priključenog vanjskog napona, c) pri vanjskom zapornom naponu, d) pri vanjskom propusnom naponu

SI. 1-2. Karakteristika germanijske i silicij ske diode Razlika u karakteristikama propusne i zaporne struje u silicijskim i germanijskim diodama vidljiva je na slici 1-2. Upravo zbog različitosti praga reagiranja nije svejedno da li ćemo u nekom spoju upotrijebiti germanijske ili silicijske diode (vidi, npr., spoj na slici 11-4).

15

Prema namjeni, diode se izrađuju različitim postupcima, pa ih ima različitih vrsta. To su, npr.: kapacitet-;' diode, Z-diode, tunelske diode, luminiscentne diode, IMPATT-diode, Schottkyjeve diode, PIN-diode, itd.

TRANZISTOR Izumom tranzistora (1948. god.) započela je prava revolucija u razvoju elektronike. Već nekoliko godina kasnije elektronički uređaji su se počeli smanjivati po volumenu i težini, a ovisnost napajanja iz mreže također je radi malog pogonskog napona i potroška postajala sve manja. Elektronika je postala hit; novostvorene mogućnosti pojavile su se na svim područjima ne samo nauke, tehnike i svakodnevnog života, već i na planu samogradnje, dakle kod amatera i hobista. Prenosivi tranzistorski uređaji (radio-prijemnici, magnetofoni, kasetofoni, a kasnije televizori i videorekorderi) postali su pravi artikli široke pot­ rošnje, pokazujući stalno trend mini jatur izaći je, dakle smanjivanja volumena, težine, potroška energije, a naravno i proizvodne cijene. Upravo ta nastojanja dovela su do stvaranja integriranih sklopova, o kojima se opširnije može naći u posebnoj knjizi iz ove serije. Do integriranih sklopova se došlo na taj način da se je radi smanjivanja volumena počelo ugrađivati više tranzistora u isto kućište, a daljnji je korak bio njihova proizvodnja zajedno s pasivnim elemen­ tima u jednom radnom postupku i kao jedna cjelina. Međutim, to nije uspjelo od prve, pa su se kao međurješenja pojavili tzv. hibridni sklopovi.

NPN- TRANZISTOR

PNP-TRANZISTOR

SI. 1-3. Principijelna konstrukcija i simbol NPN-tranzistora

SI. 1-4. Principijelna konstrukcija i simbol PNP-tranzistora

Osnovna je svrha tranzistora da služi kao pojačalo, no on gotovo jednako često služi i kao sklopka. Upravo zbog različitosti namjene, tranzistori su radi postizanja optimalnih karakteristika građeni različito, iako im je način rada isti. Da bi ostvarili t r a n z i s t o r , potrebna su nam dva PN-prijelaza, kako je to prikazano na slikama 1-3 i 1-4 gore. S obzirom na to kako se kombiniraju slojevi, 16

moguće je izvesti tzv. NPN- i PNP-tranzistore. Germanijski tranzistori su najčešće tipa PNP, a silicijski tipa NPN, dok obrnuto je rjeđe. Saznanja koja smo stekli o ponašanju PN-prijelaza pri diodama, u ovisnosti o polaritetu priključenih napona, pomoći će nam da shvatimo kako je došlo do otkrića tranzistora i kako tranzistor funkcionira. Ako uzmemo kombinaciju prema slici 1-3 i priključimo na napon samo lijevi NP-prijelaz (priključci emiter-baza), dakle diodu koju tvore emiter i baza (slika 1-5), struja će u vanjskom krugu biti velika, jer je dioda spojena u propusnom smjeru (vidi i sliku 1-ld). Spojimo li, prema slici 1-6, napon na dionicu kolektor-baza, struje neće biti odnosno biti će sićušna, jer je ta dioda spojena u nepropusnom smjeru (vidi također i sliku 1-lc).

SI. 1-5. Propusna je struja diodne dionice baza-emiter velika

SI. 1-6. Zaporna je struja diodne dionice kolektor-baza mala

SI. 1-7. Struja između kolektora i emitera je mala ako baza nije priključena Slijedeći korak može biti taj da se izvori napona priključe, prema slici 1-7, na krajnje priključke kombinacije. Instrumenti će opet pokazati da struje nema, što je u redu, jer je jedna diodna dionica spojena u zapornom smjeru, pa tako ne može ni ona, spojena u propusnom smjeru, doći do izražaja. Ako spoju, prema slici 1-7, 2 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

17

nadodamo još jedan spojni vod od baze prema izvodu izvora struje (slika 1-8;, onda bismo na osnovu rezultata dobivenih spojevima, na slikama 1-5, 1-6 i 1-7, trebali očekivati da će lijevi instrument pokazati veliku struju, a istu tu struju i srednji instrument. Desni instrument ne bi trebao pokazivati nikakvu struju, jer je ta diodna dionica i dalje ostala spojena u nepropusnom smjeru. Kada bismo taj spoj ostvarili običnim diodama, to bi zaista bilo tako, Međutim, jer su te diode ostvarene sa zajedničkim PN-prijelazima, doći će do pojave koja će nas iznenaditi. Srednji instrument umjesto velike pokazuje malu struju, ali zato desni pokazuje gotovo istu kao i lijevi, unatoč tome što je diodna dionica spojena u nepropusnom smjeru. Iz toga možemo zaključiti da se je velika struja iz kruga baza-emiter prenijela u krug kolektora. Očito je da je tu djelovao neki posebni efekt, koji se naziva t r a n z i s t o r s k i efekt. Tranzistor je složenica od engleskog transfer resistor, dakle preneseni otpor. Prenesena veća struja u krug kolektora nije ništa drugo nego preneseni mali otpor iz emiterskog kruga u kolektorski. Stavimo li u kolektorski krug otpornik, onda ćemo malim varijacijama struje baze postići velike naponske varijacije na tom radnom otporniku. U odnosu na ulazni krug (maleni pogonski napon), dobivamo velike naponske varijacije na izlazu. Međutim, pojačanje struje uvijek će biti manje od 1, jer je struja u emiterskom krugu (ulaznom krugu) veća od one u kolektorskom. Pojačat će se dakle samo napon, a time i snaga. Budući da u krugovima malog i velikog otpora teku jednake struje, onda to znači da ćemo upravljanjem struje u krugu s malim naponom (pomoću struje baze) dobiti približno istu struju u krugu većeg napona. No iz opisanog se uopće ne vidi što se zapravo zbiva u unutrašnjosti tranzistora i kako dolazi do tranzistorskog efekta. To su u biti dosta složena zbivanja, no pokušat ćemo ih opisati na pojednostavnjeni način. Priključivanjem napona na NPN-tranzistor, prema slici 1-8, koji smo ponovno prikazali na slici 1-9, dolazi, u skladu s tumačenjima prema slici 1 -1, do gibanja elektrona unutar tranzistora i to u smjeru s lijeva na desno. N-poluvodič koji s P-poluvodičem sačinjava propusnu diodu, emitira u zonu P elektrone, pa mu otuda i naziv e m i t e r. Međutim, za ovo ubacivanje nosilaca naboja u drugu poluvodičku zonu, osim naziva emitiranje, upotrebljava se i naziv i n j i c i r a n j e. Baza je u tranzistoru slabo dotirana, što znači da ima vrlo malo šupljina, pa tako dolazi do relativno slabe rekombinacije elektrona sa šupljinama u bazi. R e k o m b i n a c i j a je spajanje šupljina i elektrona, dakle ponovno sjedinjenje elektrona s defektnim elektronima. Pri svakoj rekombinaciji ulazi u bateriju po jedan elektron, a istovremeno nastaje nova šupljina koja putuje prema lijevom N-poluvodiču. Rekombinacijom izgubljeni elektron, izgubljen je i kao daljnji nosilac naboja.

18

Budući da je rekombinacijom izgubljen određen broj elektrona, oni se nadomještavaju iz izvora struje, pa iz njega u bazu teče mala struja. Sloj baze je vrlo tanak (svega desetak pm) i zato dolazi do đifundiranja (prodiranja) elektrona, koji nisu doživjeli rekombinaciju, u desnu zonu N. To se dešava zbog toga što su elektroni gibanjem kroz lijevu zonu N dobili određenu brzinu, pa

SI. 1-8. Kod priključene baze dobiva se zbog tranzistorskog efekta velika struja i u emiterskom i kolektorskom krugu - struja baze je malena

Velika struja

zbog inercije prodiru kroz tanku bazu u desnu zonu N, a osim toga ih tamo privlači relativno visok pozitivni potencijal (elektroni su negativni). Na taj način ova elektroda tranzistora u stanovitom smislu skuplja elektrone, a kako se skupljač na engleskom naziva k o l e k t o r (collector), taj su naziv za ovu elektrodu prihvatili svi. Iz baterije B2 u kolektor teče struja koja je jednaka struji 2'

19

elektrona koji su dospjeli do kolektora. Da nema t r a n z i s t o r s k o g e f e k t a , tj. kada bi u bazi došlo do rekombinacije svih elektrona sa šupljinama, struja baze bila bi jednaka struji emitera, a iz baterije B2 tekla bi u kolektor samo vrlo slaba zaporna struja. U suvremenim tranzistorima obično preleti preko 99% elektrona iz emitera u kolektor, dok ih se manje od 1 % rekombinira, pa i struja baze iznosi toliki postotak struje emitera. Čim dakle dođe do neutralizacije šupljine u području baze, istovremeno se u blizini baze stvori elektron iz tzv. vezanog para, pa novo nastali elektron putuje iz baze u bateriju. U PNP-tranzistorima dešava se slično, samo pri razmatranju načina rada treba elektrone nadomjestiti šupljinama, te okrenuti polaritet baterija BI i B2. Valja upamtiti da su u PNP-tranzistorima nosioci naboja šupljine, a u NPN-tranzistorima elektroni. Opis zbivanja u PNP-tranzistoru dan je u knjizi SPOJEVI S TRANZISTORIMA - knjiga prva, str. 21. i 22. Iz svega što je rečeno proizlazi da je struja emitera jednaka zbroju struje baze i kolektora. Numerički to izgleda onako kako je prikazano na slici 1-10. Vidimo da je struja kolektora gotovo jednaka struji emitera, od nje se razlikuje samo za malu struju baze. Ako povećamo napon u krugu emitera tako da poteče, npr., 50% jača struja, u kolektorskom krugu teći će struja od 147 mA (slika 1-11), a u krugu baze 3 mA.

SI. 1-10. Struja u krugu kolektora tranzistora manja je od struje emitera za iznos struje baze

SI. 1-11. Povećanjem napona u krugu emiter-baza povećava se struja u sva tri kruga tranzistora

S t r u j n o p o j a č a n j e naziva se ovdje omjer između struje kolektora i struje emitera. Označava se s alfa (a=/c//e), a kod slojnog tranzistora a ne može biti veći od I. Da bi tranzistor pojačavao struju, potrebno ga je spojiti drugačije, što će biti opisano u nastavku. Usporedimo li struje u sva tri kruga po iznosima, utvrdit ćemo da je struja emitera Ie sastavljena od zbroja struje baze Ib i struje kolektora /c, tj. /e = Ib + / c .

20

Povećamo li struju baze za mali iznos, utvrdit ćemo da su se struje emitera i kolektora povećale za znatno veće iznose. Z a k l j u č a k : malim promjenama struje u krugu baze postižu se velike promjene struje u krugu kolektora. Spoj, prema slikama 1-8, 1-9, 1-10 i 1 - 1 1 , se naziva s p o j s a z a j e d ­ n i č k o m b a z o m , jer je baza zajednička elektroda tranzistora za ulazni i izlazni krug. Budući da je baza priključena i na zajednički pojni vod —masu, taj se spoj naziva i spoj s uzemljenom bazom (slika 1-12). Želimo li postići dobro strujno pojačanje, onda ćemo upotrijebiti tzv. e m i t e r s k i s p o j , kojemu je drugi naziv spoj sa zajedničkim (ili uzemljenim) emiterom (slika 1-13). Spoj kojemu je u ulaznom i izlaznom krugu zajednički kolektor naziva se, osim s p o j a s a z a j e d n i č k i m k o l e k t o r o m , još i emitersko sljedilo kojemu je naponsko pojačanje manje od 1, slika 1-14.

o

-------------------•

i

i

o—--------------------------- --------0

c

SI. 1-12. Spoj tranzistora sa zajedničkom bazom

O------------ --------------- --------0

SI. 1-13. Spoj tranzistora sa zajedničkim emiterom

SI. 1-14. Spoj tranzistora sa zajedničkim kolektorom

Svojstva gornja tri navedena načina spajanja tranzistora obuhvaćena su u narednoj tablici, pa se iz nje mogu vidjeti sve specifičnosti, tj. dobre i loše strane pojedine vrste spoja. Spoj Zajednička baza

Ulazni otpor Izlazni otpor Strujno pojačanje

malen vrlo veliki a/ \D2 su 1N4148 ili slične.

INDIKATOR TOČNOG UGAĐANJA NA STANICU Neki tranzistorski radio-prijemnici imaju za točno ugađanje na stanicu predviđen indikator-ugađanja u vidu malog instrumenta, miliampermetra s permanentnim magnetom i zakretnom zavojnicom. Želimo li takav indikator ugraditi naknadno, naći ćemo se vjerojatno pred problemom gdje naći takav instrument, a ako ga i nađemo iznenadit će nas njegova cijena. Zato smo praktično i zadovoljavajuće, a jeftino rješenje prikazali na slici 2-3. Na „vrući" kraj zadnjeg MF transformatora priključit ćemo udvostručivač napona s

SI. 2-3. Jednostavan indikator točnog ugađanja na stanicu diodama Dl i D2 (bilo kakve dvije germanijske diode) iza kojili slijedi stupanj s dva tranzistora T1'\T2 spojenih u tzv. Darlingtonovom spoju. To mogu biti bilo kakva dva tranzistora tipa PNP (npr. BC 177). Imamo li jedino NPN-tranzistore (npr. BC 108) onda moramo promijeniti polaritet dioda Dl i D2, svjetleće diode LEDI, te napajanja.

41

Svjetleća dioda LEDI smještena u kolektorskom krugu tranzistora svijetli najjače onda kada je prijemnik točno namješten na stanicu jer je tada napon na MF transformatoru najveći.

3 Niskofrekventna pojačala SPOJ ZA OGRANIČENJE POJAČANJA Spoj za ograničenje pojačanja je zapravo NF pojačalo s promjenljivom negativnom povratnom vezom. Prema slici 3-1 dio pojačanog signala s tran­ zistorom dovodi se natrag na bazu tranzistora i time se smanjuje njegovo

pojačanje. Okrene li se potenciometar P1 do kraja, spoj djeluje kao ograničavao (limiter), te se na izlazu dobije gotovo pravokutni napon. Tranzistor TI je npr. BC 108 ili neki sličan. Diode Dl i D2 su 1N914 ili slične. Pogonski napon može biti između 6 . . . 9 V .

43

REDUKTOR ŠUMA MAGNETOFONSKIH VRPCI U jeftinijim kasetofonima (a i magnetofonima; obično se ne provode posebne mjere za smanjenje vlastitih šumova vrpce kasete. Takvi su šumovi osobito neugodni onda ako u snimci postoje tihe dionice, jer onda oni dolaze jače do izražaja. Smanjenje takvih šumova omogućit će nam spoj prema slici 3-2 za koji nam je potreban jedan malošumni NF-tranzistor (BC 109 ili sličan) te bilo kakav N-kanalni FE-tranzistor, npr. BF 245. Pri tome je posve svejedno koja se od elektroda D (odvod) ili 5 (uvod) spoji na masu, jer ovaj tranzistor služi ionako samo kao promjenljivi otpornik. Mijenjanje otpora je elektroničko, a dobiva se promjenom istosmjernog napona na vratima FE-tranzistora. Taj se napon dobiva ispravljanjem napona na kolektoru tranzistora 77, koji dobiva pobudnu struju preko Pl. Čitav sklop je to djelotvorniji što je P1 namješten na manji otpor, sa Pl se dakle namješta razina. Otpornik R5, kondenzator C4, te s kondenzatorom C4 serijski spojeni PETI (radi kao promjenljivi otpor) sači­

njavaju filtar koji više frekvencije to više odvodi prema masi, što je ulazni signal slabiji, oslabljuje dakle šumove vrpce kada je aktivni signal malen. Kada je aktivni signal velik, onda vrata FE-tranzistora dobivaju velik negativni prednapon, FET1 je zaporan pa C4 nije u funkciji, svi se dakle signali s ulaza na izlaz prenose neoslabljeno. Ova se jedinica dodaje između kasetofona i pojačala koje je na njega priključeno, ili pak između pretpojačala tog pojačala i njegovog izlaznog stupnja (stupnja snage).

44

Diode Dl i D2 su 1N4148 ili slične. FET1 je BF 245,2N3822 ili neki drugi (N-kanalni), TI je BC 109 ili slični.

PRETPOJAČALO ZA MAGNETSKU ZVUČNICU Da bi se korigirala frekvencijska karakteristika magnetske zvučnice gramo­ fona, obično se koristi korekcijsko pretpojačalo. Shema jednog takvog pretpojačala vidi se na slici 3-3.

Upotrebljeni su malošumni tranzistori TI i T2 (BC 109) u spoju s kombiniranom, frekvencijski ovisnom povratnom vezom. Pozitivna povratna veza za više frekvencije je stalna, dok se negativna za niže frekvencije može nešto korigirati potenciometrom Pl.

DALJINSKO BIRANJE ULAZA Više je puta potrebno birati ulaze u NF pojačalo posredno, daljinski, dakle s nekog mjesta, koje nije posve uz NF pojačalo. Pri tome je veoma nezgodno neposredno prekapčanje NF signala, jer bi se vodovi morali oklapati, što bi dovelo do znatnog pogoršanja frekvencijske karakteristike.

45

Spojem prema slici 3-4 biranje se može obaviti daljinski, jednostavnom preklopkom Pr. Tranzistori TI ...T3 rade u kolektorskom spoju, dakle bez naponskog pojačanja, jer im je funkcija da rade kao analogne preklopke. Preklopkom Pr daje se pozitivni napon za bazu pojedinog tranzistora i taj je kanal onda propuštan za NF signale, dok su ostala dva nepropusna.

Spoj na slici je predviđen za tri ulaza i zajednički izlaz, no bez ikakvih se problema može proširiti na više ulaza. Ulazni signali mogu biti do 1 Vef. Tranzistori TI ... T3 su malošumni, npr. BC 109.

46

4 Mjerni uređaji GENERATOR PRAVILNOG PRAVOKUTNOG NAPONA Da se izbjegnu zakrivljenja bokova pravokutnog napona, koji daje običan multivibrator, nadodane su dvije diode i dva otpornika R2 i R5 standardnom spoju multivibratora, prema slici 4-1. Time je nabijanje kondenzatora odvojeno od kolektorskih krugova, pa je dobiveni pravokutni napon posve pravilan.

SI. 4-1. Generator pravilnog pravokutnog napona Ako nije potreban simetričan (protufazni) napon, dioda i dodatni otpornik umeću se samo u onaj kolektorski krug, s kojeg se uzima pravokutni napon. Tranzistori 77 i 72 su npr. BC 108, ili slični, a Dl i D2 su 1N914 ili slične

GENERATOR PRAVOKUTNOG ELEMENTOM ZA UGAĐANJE

NAPONA

SAMO

S

JEDNIM

Pogodnim međusobnim spajanjem dvaju tranzistora može se načiniti generator pravokutnog napona samo s jednim elementom za podešavanje.

47

Tranzistori Tl '\T2 prema slici 4-2 rade u regenerativnom spoju samo s jednim RC-članom, pri čemu je R promjenljiv, dakle neki potenciometar. Izlazni je napon gotovo simetričan. Za i ulje simetriranje može se malo promijeniti omjer R2/R3 i eventualno dodati R4( 1 . . . 2 kii), što je najbolje ustanoviti pokusom. Da se oscilator nebi opterećivao, korisno je na izlaz priključiti neko emitersko sljedilo, npr. prema si. 5-4 u prvoj knjizi, ali s tranzistorom obrnutog polariteta, npr. s BC 108.

SI. 4-2. Generator pravokutnog napona samo s jednim elementom za ugađanje

Tranzistori TI i T2 su jednaki, npr. BC 108 ili slični. Vrijednosti RiCse odaberu prema željenoj frekvenciji.

JEDNOSTAVAN GENERATOR ŠUMA Poznato je, da Z-diode u radu daju dosta šuma, pa je ta njihova karak­ teristika iskorištena za realizaciju jednostavnog generatora šuma. Spoj se vidi na slici 4-3. Z-dioda se nalazi u krugu baze tranzistora 77, as njegova se kolektora uzima dobiveni šum. Šum pada u čujno područje, pa se može iskoristiti za razna ispitivanja. Ako se skine kondenzator C2, šum se proširuje sve do nekoliko MHz. Razina šuma je oko 1V, a može se posve smanjiti potenciometrom Pl. Tranzistor treba biti neki tip za veću struju baze, kakvi su npr. BC 241, 2N2219 i slični. Ako se uzme neka Z-dioda za niži napon, šum će biti znatno manji.

48

SI. 4-3. Jednostavan generator šuma

TRANZISTORSKI TERMOMETAR Male promjene otpora silicijsKe diode pri promjeni temperature mogu se zgodno iskoristiti za konstrukciju jednostavnog tranzistorskog termometra. Primjer se vidi na slici 4-4. Upotrijebljen je dvostruki tranzistor T1J, te silicijeva dioda (1N914) kao temperaturno osjetilo.

Mjerni instrument (za 1 mA) nalazi se u mosnom spoju dvaju tranzistora, a dioda D je spojena između njihovih baza. Negativni temperaturni koeficijent diode (1N914) je oko 2mV/IC. Dioda se nalazi u maloj sondi, spojenoj gipkim žicama s termometrom.

4

Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

49

Baždarenje se provede tako, da se najniža temperatura, 0°C namijesti s Pl (instrument pokazuje nulu) kad se dioda prisloni uz led koji se upravo topi, a najviša, 100CC sa P2, pri čemu se dioda stavi u kipuću vodu (instrument pokazuje najveći otklon). Dovoljne su te dvije baždarne točke, jer je skala linearna. Dvostruki tranzistor TI,2 je npr. BCY 88 (BCY 87, BCY 89), no mogu se upotrijebiti i dva npr. BC 108, ako oba primjerka imaju slične karakteristike. Da se baterija ne troši bespotrebno, ona se uključuje tipkom samo u trenutku mjerenja.

UREĐAJ ZA UTVRĐIVANJE ZAVOJA ZAVOJNICE

KRATKOG

SPOJA

IZMEĐU

Kratak spoj među zavojima neke zavojnice ispoljava se vrlo neugodno, pa ure­ đaj u kojemu se nalazi takva zavojnica ili ne radi uopće ili pak ne radi kako treba. Mjerenjem otpora takve zavojnice slabo ćemo si pomoći, jer bi u prvome redu trebali znati koliki otpor treba imati ispravna zavojnica. Čak i da nam je taj otpor poznat, spoj između dva zavoja radi tolerancija otpora zavojnice i mjerenja većinom nećemo moći izmjeriti kao smanjeni otpor.

Ispravni način takvog utvrđivanja je da se upotrijebi prikladni uređaj, npr. takav kakav je prikazan na slici 4-5. Na ulazne priključnice priključit ćemo zavojnicu koju želimo ispitati. Ako je zavojnica ispravna tj. ako nema kratkog

SU

spoja između nekih od zavoja, instrument će pokazati barem neki otklon. Nema li ama baš nikakvog otklona onda je gotovo sigurno da negdje postoji kratak spoj. Veličina otklona kazaljke instrumenta prvenstveno je funkcija izvedbe zavojnice tj. ima li jezgru ili ne, itd. Nadalje ti otkloni ovise i o tipu upotrijebljenih tranzistora, pa i s tim moramo malo eksperimentirati. Preporučamo VF tipove tranzistora, npr. BF 254. Nadalje će možda trebati malo eksperimentirati s raznim vrijednostima od Cl koja se može povećati sve do 0,27 pF. Pogonski napon neka ne bude niži od 9 V jer u protivnom uređaj neće raditi dobro. Kod pogonskog napona od 12 V instrument ponekad daje prevelike otklone pa mu u tom slučaju treba paralelno spojiti otpornik od priblično 1 kii u seriji s tipkom s mirnim kontaktom. Tek kada utvrdimo da su otkloni kazaljke premali, treba pritiskom na tipku isključiti paralelni otpornik i time povećati osjetljivost, mjerenja.

DAVAČ SIGNALA (SIGNAL-INJEKTOR) U prvoj knjizi na slici 4-12 bila je prikazana shema spoja signal-injektora s dva PNP-tranzistora s dobrim osobinama. Međutim odlični se rezultati mogu postići i s današnjim silicijskim tranzistorima čak ako nisu VF tipa, pa je jedan spoj sličan onom ranijem 4-12 prikazan sada na slici 4-6. Budući da su promijenjene vrijednosti sastavnih elemenata sada je osnovna frekvencija na

SI. 4-6. Jednostavan davač signala (signal-injektor) izlazu približno 1000 Hz, međutim zbog pravokutnog izlaznog signala spektar nađvalova je toliko velik da ćemo moći ispitivati i VF sklopove. Osnovnu frekvenciju ovog astabilnog multivibratora određuju /?C-sklopovi R2IC1 od­

4

51

nosno R3/C2, pa promjenom njihovih vrijednosti možemo prema želji postići promjenu osnovne frekvencije multivibratora. S obzirom na mali broj sastavnih dijelova, ovaj se uređaj može ugraditi u kućište naliv-pera ili kemijske olovke, pogotovo što je za pogon dovoljna svega jedna mala baterija od 1,5 V. Pri nekim ispitivanjima je važno da masa ovog ispitivala bude spojena s masom sklopa koji se ispituje pa se moramo pobrinuti da se ta veza ostvari korektno. Izlaz ispitivala izveden je preko kondenzatora od 560 pF koji treba imati ispitni napon od najmanje 400 V jer se može desiti da ispitnim šiljkom hotimično ili nehotimično dodirnemo neku točku koja se nalazi na nekom relativno visokom potencijalu prema masi. Radi malih dimenzija, za Cl i C2 najbolje je upotrijebiti tantalove kondenzatore. Tranzistori TI i T2 su npr. BC 108 ili slični.

DAVAČ IMPULSA ZA ISPITIVANJE LOGIČKIH SKLOPOVA Davačem impulsa izvedenim prema slici 4-7 može se izlaz nekog logičkog sklopa kratkotrajno prebaciti u suprotno stanje od postojećeg i time ustanoviti, da li je izlazni krug u redu ili pak postoji neki kratki spoj i slično. Impuls mora biti dovoljno snažan da npr. izlaz nekog pogonskog sklopa TTL koji je na logičkoj nuli prebaci u logičku jedinicu ili obratno, a opet dovoljno kratak, da se izlazni krug ne ošteti zbog preopterećenja. Elementi davača su tako odabrani, da se dobivaju strujni impulsi od oko 0,5 A (ograničenje otpornikom od 4,7 fi), ali u trajanju od svega 0,5 ps (prijenosni kondenzatori C2 i C3 od 82 pF). Pritiskom na tipku blokira se T2, a aktivira TI (bistabil), pa se dobije pozitivan impuls, jer kolektor T2 dobije puni napon. Time se kratkotrajno aktiviraju T4 i T5, pa se pozitivni impuls preko kondenzatora C5 prenese na ispitivanu točku. Kad se tipka otpusti, blokira se TI, a ponovno aktivira T2, te se dobije negativni impuls, jer se napon na kolektoru T2 smanji gotovo na nulu. Time se aktiviraju T3 i T4, pa se negativni impuls prenese na izlaz. Tranzistori 77, T2, T4 i T6 su npr. BC 107, a T3 i 77 su npr. BC 177. Davač impulsa se može priključiti na razne pogonske napone, (sklopa koji se ispituje), pa se osim za TTL može koristiti i za ispitivanje serije CMOS.

SKLOP ZA USPOREĐIVANJE NISKIH FREKVENCIJA Ako želimo provjeriti da li su dvije frekvencije jednake, najlakše ih je usporediti pomoću osciloskopa. Međutim, ako nemamo na raspolaganju osciloskop, možemo si pomoći sklopom, čija je shema prikazana na slici 4-8. Taj je

52

53

sklop prije svega namijenjen za frekvenciju mreže, no s malim se izmjenama može koristiti i za druge frekvencije. Napon mreže smanjen na 4 . . . 6 V priključi se na ulaz B, pa kako tranzistori T3iT4 rade kao Schmittov okidač, na izlazu tranzistora T4 dobiva se pravokutni napon, čije negativne poluperiode blokiraju tranzistor T2. Na ulaz A se priključi pravokutni napon, čiju frekvenciju želimo usporediti s frekvencijom mreže. Ako su obje frekvencije jednake, svjetleća dioda LEDI će svijetliti stalno, (frek­ vencijom od 50 Hz) jer istovremene pozitivne poluperiode od TI i T4 omo­ gućuju, da se preko T2 aktivira LEDI. Međutim ako frekvencije nisu jednake, LEDI će početi titrati i to sve brže, što je razlika u frekvenciji veća. Ako napon kojeg želimo uspoređivati nije pravokutnog oblika ispred ulaza

A treba spojiti još jedan okidački spoj, jednak onome s T3 i T4, pa se mogu uspoređivati razne tonske frekvencije. Za napon niži od 4V treba smanjiti vrijednost od R6 ili ga posve izostaviti. Tranzistori TI ... T4 su npr. BC 108, a Dl i D2 su bilo kakve germanijske diode (npr. tipa AA).

54

5 Generatori frekvencija MODULIRANI TONSKI OSCILATOR Tonski oscilator koji je moduliran tako, da radi kao sirena, sastoji se zapravo od dvaju generatora pilastog napona s jednoslojnim, UJ-tranzistorima (UJT). Jedan od njih radi s višom, a drugi s nižom frekvencijom. Prema shemi na si. 5-1

SI; 5-1. Modulirani tonski oscilator pilastim naponom iz prvog generatora niske frekvencije (oko 0,5 Hz) mijenja se frekvencija drugog (od dubokog do visokog tona) i to se stalno ponavlja. Modulirani se ton uzima s emitera UJT2 i vodi na emitersko sljedilo TI, da se oscilator ne opterećuje. Ton je dovoljno jak za pobuđivanje nekog izlaznog pojačala sa zvučnikom. UJ-tranzistori UJT1 i UJT2 su npr. 2N2646, a TI je BC 108. 55

METRONOMI Metronomi su sprave za zvučno davanje takta, koje uglavnom koriste muzičari. Nekada su se metronomi izrađivali isključivo kao mehaničke sprave, no danas sve više prevladavaju elektroničke izvedbe. Spoj jednog jednostavnog metronoma vidi se na slici 5-2. Sastoji se od standardnog multivibratora (TliT2)i izlaznog stupnja (73) sa zvučnikom. Broj „udaraca“ (tonskih impulsa) u minuti namješta se potenciometrom Pl, a opseg je od 40 do 140 impulsa.

Tranzistori 77 i T2 su BC 107, dok je T3 BC 177. Zvučni impulsi su zaista slični zvuku impulsa mehaničkog metronoma. Točniji i stabilniji metronom, koji ima i regulaciju glasnoće, može se načiniti prema spoju na slici 5-3. Generator impulsa je ovdje UJ-tranzistor (LJJT ), a za linearno nabijanje kondenzatora Cl brine se tranzistor TI u spoju za dobivanje konstantne struje, pa je vremenska konstanta praktički neovisna o promjenama pogonskog napona. Broj impulsa se regulira s Pl, a područje rada se namješta s P2, na primjer od 15 do 360 impulsa. Tranzistori T2 i T3 služe za pojačanje signala, što se regulira s P3. Ako je dovoljan samo jednostavniji metronom bez pojačanja tonskih impulsa, mali zvučnik od 8 ili više oma može se spojiti paralelno s otpornikom R3 u bazi UJ-tranzistora (crtkano na slici), a svi ostali elementi počev od D2 na dalje su nepotrebni.

56

Tranzistor Ti je npr. BC 177, UJT je 2N2646, T2 je npr. BC 108, a T3 je BC 160. Diode Dl i D2 su npr. 1N914.

GENERATOR PRAVOKUTNOG NAPONA S FE-TRANZISTORIMA Sa FE-tranzistorima (FET ) može se načiniti jednostavan generator pravo­ kutnog napona. Da ima malo dijelova vidi se sa sheme na slici 5-4. Frekvencija oscilacija određena je samo jednom l?C-kombinacijom, čije se vrijednosti mogu

57

mijenjati u širokim granicama. Ako se za R uzme otpornik od 5kii spojen u seriju s potenciometrom od lOOkii, te C od 0,1 pF dobiva se frekvencija od približno 40. .. 5500Hz. Kako je ulazni otpor FET -a veoma visok, praktički ne utječe na vrijednost komponente R. FE-tranzistori FET1 i FET2 su tipa 2N3819 (ili BF 245, E 300 itd.).

58

KV i UKV uređaji za amatere SELEKTIVNO NISKOFREKVENTNO POJAČALO Selektivno pojačalo je aktualno u slučaju kada želimo posebno izdvojiti neku frekvenciju. Tu frekvenciju pojačalo pojačava znatno više od svih ostalih viših i nižih. Za takvu je svrhu veoma pogodan MOSFET s dvije upravljačke elektrode (zasuna), tzv. tranzistorska tetroda.

Spoj takvog selektivnog pojačala za niskofrekventno područje vidi se na slici 6-1. Ulazni se signal vodi na upravljačku elektrodu G2, a pojačan se uzima s odvoda. Na odvod je priključen i dvostruki T-filtar, koji se potenciometrom P2 točno namješta na željenu frekvenciju.

59

Dio pojačanog signala, ali samo željene frekvencije, jer ide preko filtra, vraća se preko P1 na upravljačku elektrodu Gl, čime se povećava selektivnost pojačala (pozitivna povratna veza). P1 se namjesti na najveće pojačanje željene frek­ vencije, no pri tome valja paziti da se sklop ne pretvori u oscilator. S prikazanim vrijednostima za C5, C6 i C4 frekvencija je oko 600 Hz. Za 1200 Hz te su vrijednosti 680,680 i 1500pF, za 2400 Hz su 330, 330 i 750 pF itd. MOSFE-tranzistor je npr. BFS 28, 40841 ili sličan.

DIP-METAR S FE-TRANZISTOROM Još iz doba kada su se upotrebljavale elektronke potječe naziv grid-dip-metar za jednu vrstu instrumenata za mjerenje frekvencije titrajnih krugova. Pojavom tranzistora takvim instrumentima naziv je skraćen na dip-metar, a jedan od njih s običnim tranzistorima bio je opisan u prvoj knjizi također u šestom poglavlju. Ovaj puta, zahvaljujući FE-tranzistoru (FET) spoj je pojed-

Sl. 6-2. Dip-metar s FE-tranzistorom nostavljen, a i poboljšan (slika 6-2). Poznato je da se dip-metrom radi tako da se njegova zavojnica dovede u blizinu zavojnice titrajnog kruga čiju rezonantnu frekvenciju želimo izmjeriti. Pri okretanju vrtivog kondenzatora dip-metra u jednom će se položaju poklapati rezonantna frekvencija dip-metra i frekvencija

60

titrajnog kruga koji se mjeri, pa će kazaljka instrumenta dip-metra u tom trenutku pokazati skokomično otklon tzv. ,,dip‘\ Dip dobivamo pri mjerenju struje uvoda FE-tranzistora na standardnom instrumentu s mjernim opsegom od 1 mA. Otklon kazaljke instrumenta namješta se promjenljivim otpornikom PI tako da pri oscilirajućem dip-metru pokazuje pola otklona. Pri dolaženju na rezonantnu frekvenciju otklon će se kazaljke

povećati. Ako smo dip-metar prethodno baždarili, moći ćemo izravno očitati rezo­ nantnu frekvenciju titrajnog kruga kojeg ispitujemo. S obzirom da ovaj mjerni instrument radi i s vrlo visokim frekvencijama, svi upotrijebljeni kondenzatori moraju biti kvalitetni-keramički. Promjenljivi kondenzator treba imati stator podijeljen na dvije sekcije tzv. split-stator. To su zračni kondenzatori s nosačima ploča također od visokovrijednih visokofrekventnih keramičkih materijala. Zavojnice su zračne namotane na valjak promjera 15 mm, duljine do 65 mm. One za područje od 1,5 do 3,5 MHz i 2,6 do 6,5 MHz namotat ćemo tako da je duljina namotanja / oko 35 mm (zavoj do zavoja), a sve ostale na duljinu od 25 mm s odgovarajućim razmakom između zavoja.

Podaci o zavojnicama Područje, MHz 37. 16. 8. 4,5. 2,5. 1,5.

.82 .42 .20 . 10 .6 .3,5

Broj zavoja

Žica, mm0

7 15 30 55 120 210

1,00 1,00 0,65 0,25 0,20 0,15

Moguće je obuhvatiti i područje od približno 75 M H z d o o k o l 5 5 M H z n o u tom slučaju zavojnica ima svega 3/4 zavoja u obliku slova U sa stranicama od 25 i 50 mm i to od žice 2,5 mm 0. Ukoliko s nekom od zavojnica ne možemo prekriti naznačeno područje frekvencija, onda treba paralelno pripadajućoj zavojnici spojiti još i kondenzator dobre kvalitete čiju vrijednost treba utvrditi pokusom. FE-tranzistor može biti tipa BF 245, E 300, 2N3819 i sličan.

61

7 Amaterska elektronika BLJESKALICA SA SVJETLEĆOM DIODOM Bljeskalica odnosno žmigavac sa svjetlećom diodom može se načiniti prema slici 7-1. Tranzistori T1\T2 rade u okidačkom regenerativnom spoju, pri čemu je omjerom R3/R4 određen odnos impuls-pauza za svjetleću diodu LEDI, a serijskim spojem R4 i R5 ograničava se kroz nju struja. Uz navedene vrijednosti

otpora i kapaciteta frekvencija žmiganja je oko 1,5 Hz. Takav se žmigavac može iskoristiti za neku signalizaciju i slično. Tranzistori TI i T2 mogu biti bilo kojeg BC tipa (npr. BC 108).

UKLJUČENJE NEKOG UREĐAJA NA ODREĐENO VRIJEME Ako želimo neki uređaj uključiti samo na određeno vrijeme, npr. zbog nekog ispitivanja, možemo upotrijebiti vremensku sklopku (tajmer) prikazanu na si. 7-2. Naš je uređaj spojen u seriju s tiristorom Ti, koji se aktivira tipkom. Paralelno s uređajem spojena je vremenska sklopka s UJ-tranzistorom, te se i on aktivira.

f>

Vrijeme ovisi o i?C-sklopu u krugu vremenske sklopke i kad ono istekne (Cl se nabije na određeni napon), iz nje se dobije kratki impuls, kojim se aktivira TI. TI na trenutak kratko spoji tiristor što je dovoljno da se prekine struja kroz tiristor, te se uređaj i vremenska sklopka isključe.

SI. 7-2. Sklop za automatsko isključenje nakon određenog vremena i?C-sklop se može odabrati po želji. Za R1 se može uzeti potenciometar, da bi se vrijeme moglo mijenjati. Ako se npr. za R1 odabere 1 MQ, a za Cl 10 pF onda je vrijeme približno 10 s. Tranzistor UJT je npr. 2N2646, TI je BC 219, a Ti je bilo koji tiristor za struje do 3 A.

VREMENSKA SKLOPKA Koji put je potrebno da se neki strujni krug otvori odnosno zatvori nakon nekog određenog vremena. Sklopke koje to obavljaju obično su automatske, a ima ih mehaničkih i elektroničkih. Nazivaju se vremenske sklopke (tajmeri).

64

Jedan takav elektronički sklop opisali smo u prvoj knjizi (si. 7-1) no mali nedostatak bio mu je u tome što vremena ukapčanja (ili iskapčanja) nisu bila točno definirana jer pogonski napon praktički nije bio stabiliziran. Poboljšani i prošireni spoj u kojem su osim toga upotrebljeni i silicijski tranzistori, prikazan je na slici 7-3.

SI. 7-3. Shema spoja vremenske sklopke

Pritiskom na tipku pozitivni pol kondenzatora spoji se kratkotrajno preko

R1 na pozitivni pol izvora napajanja pa time dobije određeni naboj. Pri otpuštanju tipke napon s kondenzatora dovodi se bazi tranzistora TI, pa dolazi do njegovog pobuđivanja, a time i pobuđenja sljedećeg tranzistora T2, te relej Re privuče. Ako su njegovi kontakti preklopni (mirni i radni) onda možemo birati da li ćemo neki strujni krug ukopčati ili iskopčati. Relej će držati tako dugo dok se ne izbije Cl, djelomično kroz bazu tranzistora, a djelomično kroz paralelno spojeni potenciometar Pl. Što je tom potenciometru namješten manji otpor, to je vrijeme kraće. Međutim vrijeme ovisi i o pojačanju tranzistora, što je veće, veće je i vrijeme, stoga treba ostvariva vremena odrediti pokusom. Pri maksimalno namještenom otporu potenciometra vrijeme je približno 15 minuta. Trebamo li duža vremena onda trebamo uzeti Pl od 2 Mil ili uzeti Cl sa 2500 pF, ili pak oboje. Postiziva vremena zadrške onda traju čak jedan sat do sat i po. 5 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

65

Tranzistori su: TI je BC 107 ili sličan, T2 je BC 177 ili sličan, ZD je ZF 8,2, ZR 8,2, ZPD 8,2 ili ZY 8,2. Relej može npr. biti od ISKRE, tip PR 15E06 (PR15E05).

VREMENSKA SKLOPKA S UJ-TRANZISTOROM Sa UJ-tranzistorom također se može načiniti prikladna vremenska sklopka prema slici 7-4. Primjena joj je npr. za aktiviranje tiristora ili trijaka s kašnjenjem i slično. Kondenzator Cl se nabija, pa kad napon na njemu dosegne određenu vrijednost, UJT provede i dade impuls za tiristor Ti. Preko tiristora se aktivira relej Re, koji npr. jedan svoj kontakt zatvori, a drugi otvori. UJT je npr. 2N2646,

tiristor je za struje do 1 A (ovisi zapravo o upotrijebljenom releju) a Dl je npr. IN4001. Z-dioda je za napon od 1 2 . . . 15 V. Vrijeme se može namjestiti od nekoliko milisekunda pa do približno dvije minute, što ovisi i o kapacitetu kondenzatora.

ALARM S KAŠNJENJEM Više puta je poželjno, da se neki alarmni uređaj ne aktivira odmah nakon priprave za alarm, već tek nakon određenog vremena. Na primjer, uključimo alarmni sklop u nekoj prostoriji i imamo dovoljno vremena da izađemo iz

ft

prostorije, pa se tek onda može alarm aktivirati. Jedan se takav sklop vidi na slici 7-5a, a predviđen je za automobil. Kad se prekidačem SI uključi napon za sklop, onda započne nabijanje kondenzatora Cl, a trajanje ovisi o položaju potenciometra P2 (od oko 30 sekundi pa do nekih 2 minute). Za to je vrijeme TI zasićen, te je napon na njegovom kolektoru gotovo nula. Kad se Cl nabije, prestane voditi T2, a time i TI, pa je

bi SI. 7-5. a) Sklop za alarm s kašnjenjem; b) Varijanta za gornji spoj prema si. 7-5a bez tranzistora T3

5

*

67

sada osiguran napon za emiter od T3. Zatvaranjem nekog od prekidača S2 aktivira se Ti, a preko njega i tiristor Ti, i alarm se uključi. Ako se opisani alarmni sklop želi koristiti za neku drugu svrhu, prekidač S2 se može spojiti prema slici 7-5b, dakle bez T3. Tranzistori TI i T2 su BC 107, a T3 je BC 177.

PRIJENOS SIGNALA INFRACRVENIM SVJETLOM Za realizaciju prijenosa signala infracrvenim, dakle oku nevidljivim, svjetlom potrebni su izvor i prijemnik takvog svjetla. Ranije su se koristili razni elementi za tu svrhu (posebne elektronke, fotoćelije itd.), a danas su to većinom svjetleće diode koje emitiraju infracrveno svjetlo (valna duljina oko 0,93 pm), te silicijski fototranzistori, čija najveća osjetljivost također oounvaca navedenu valnu duljinu. Karakteristike tih elemenata i ljudskog oka vide se na slici 7-6.

Primjer jednostavnog odašiljača za infracrveno svjetlo vidi se na slici 7-7. Svjetlosni izvor je dioda za infracrveno svjetlo, IR-LED1 koja se pobuđuje preko tranzistora T4. Da bi prijenos bio neovisan o vanjskom svjetlu, T4 se pobuđuje pravokutnim naponom iz multivibratora s TI i T2, a preko međupojačala s T3. Pravokutni napon je asimetričan, te mu je pozitivna poluperioda oko 4 puta kraća od negativne, čime se smanjuje opterećenje tranzistora T4 i svjetleće diode (to je zapravo impulsni pogon). Naime, za potpunu uzbudu infracrvena svjetleća dioda treba znatno jaču struju od običnih LED -ova (nekoliko stotina mA).

68

Tranzistori Ti, T2 i T3 su npr. BC 108, T4 je BC 219, IR-LED1 je TIL 31, a Dl je 1N914 T4 treba da ima malo hladilo, npr. rashladnu zvijezdu.

Na slici 7-8 vidi se shema prijemnika za infracrveno svjetlo. Svjetlosne impulse prima fototranzistor FT, spojen neposredno s TI (Darlingtonov spoj).

69

Sa P1 namješta se najpovoljniji radni otpor za TI. Dobiveni izmjenični signali (impulsi) pojačavaju se s T2 i T3, ispravljaju se i pobuđuju T4. Prema tome, vanjsko svjetlo neće utjecati na rad prijemnika (mali kapacitet prijenosnog kondenzatora). Prekine li se na trenutak svjetlosni put između odašiljača i prijemnika, prestaje pobuda tranzistora T4, te proradi T5 i aktivira se relej Re. Takav se spoj može dakle iskoristiti za neku kontrolu prolaza i slično. Ako se želi trajna indikacija kratkog prekida svjetlosnog puta, može se dodati crtkano označen spoj kontakta relej a, kojim se on drži nakon privlačenja. Tek pritiskom na tipku relej će otpustiti. S opisanim spojevima odašiljača i prijemnika razmak između njih može biti do 2 m. Ako je potrebna veća udaljenost, onda treba pojačati emitiranje svjetlosne diode tako, da se smanji vrijednost otpornika R9 u krugu T4 odašiljača na slici 7-7 npr. na 10 ili još manje oma. U takvom slučaju treba za T4 uzeti neki jači tranzistor. Fototranzistor FT je npr. TIL81, TI... TS su BC108, Dl je neka germanijska dioda tipa AA, a D2 je 1N914.

ULTRAZVUČNO KOMUNICIRANJE Da bi ultrazvučno komuniciranje bilo moguće, potrebni su prije svega ultrazvučni pretvarači (UZP) na odašiljačkoj i prijemnoj suani, koji će električnu energiju pretvoriti u ultrazvuk i obrnuto. Ultrazvučni pretvarač nije skupi element, jedino što ga kod nas u trgovinama nema. Uobičajena frekvencija rada za UZ-komuniciranje je 36... 40 kHz. Na slici 7-9 vidi se jednostavan odašiljač ultrazvuka. To je multivibrator s tranzistorima TI i T2, dok je T3 emitersko sljedilo u čijem se emiterskom krugu nalazi UZP. Tranzistori TI... T3 su BC 108. Na slici 7-10 prikazan je jednostavan prijemnik ultrazvuka. TI i T2 spojeni su kao pojačalo napona primljenog od UZP-a. Pojačani se napon vodi na ispravljački spoj za udvostručenje napona s diodama Dl i D2. Tranzistori T3 \T4 su spojeni u Darlingtonovom spoju i preko njih se aktivira žaruljica Ž. Tranzistori TI ...T4 su BC 108, a Dl i D2 neki tip AA. Umjesto T3 i T4 može se upotrijebiti samo jedan tranzistor ako je Darlingtonovog tipa, npr. BC517.

70

U svrhu podešavanja, prijemnik i odašiljač se postave na razmak od oko pola metra i potenciometrom P1 se namjesti ispravna frekvencija oscilatora, npr. 40 kHz. U prijemniku će zasvijetliti žaruljica. Sada se prijemnik i odašiljač mogu razmaknuti na udaljenost od nekoliko metara i ako su UZP točno usmjereni žaruljica će svijetliti (eventualna korekcija frekvencije s P1 na odašiljaču, slika 7-9).

Ultrazvučni pretvarač (UČP)

SI. 7-10. Jednostavan prijemnik za ultrazvuk

71

Umjesto žaruljice može se upotrijebiti neki relej i slično. Svaki prekid ultrazvučnog puta, npr. dlanom ruke, registrirat će se u prijemniku, pa takav sklop može poslužiti za nadzor neke prostorije, vrata, za neku daljinsku komandu i slično. Ako su odašiljač i prijemnik udaljeni do 1 m u prijemniku se može izostaviti tranzistor 72, jer je pojačanje s TI dovoljno.

TRAŽILO METALA Tražilo metala s optičkom indikacijom prikazuje slika 7-11. Sastoji se od VF oscilatora s tranzistorom 77 i indikatorskog dijela s tranzistorima 72, T3 i svjetlećom diodom (LED). Oscilatorska je zavojnica namotana na feritnom štapu (8 x 150 mm ili sličnom) kakav se upotrebljava u feritnim antenama radio-prijemnika. VF napon se ispravlja i dovodi na bazu tranzistora T2. Kad ne bi bilo oscilacija, 72 bi bio blokiran, a T3 aktiviran i LED bi svijetlio.

SI. 7-11. Jednostavno tražilo metala Potenciometrom P1 namjesti se takva amplituda oscilacija, da se LED upravo ugasi. Pri tom P2 treba biti na srednjem položaju. Ispravljeni VF napon je negativan (u odnosu na emiter 72) i njime se pobuđuje 72 (PNP tip), te na njegovom kolektorskom otporniku nastane pad napona i time prestane pobuda 72, te LED ne svijetli.

72

Približavanjem nekog metalnog predmeta feritnoj anteni, uslijed gubitaka smanjit će se amplituda oscilacija i LED će zasvijetliti jer pobuda za T2 više nije dovoljna. Tražilo reagira na metalne predmete na udaljenosti od približno 10 cm. Feritnu antenu stoga valja montirati podalje od metalnih dijelova tražila, naročito baterije. Kad se jednom osjetljivost namjesti s Pl, dalje se podešavanje tokom rada obavlja s P2, montiranim negdje na kutiji tražila (koja ne smije biti metalna). Tranzistor TI je npr. BC 108, a T2 i T3 su BC 177, dok su Dl i D2 npr.lN914.

TRAŽILO RUPA U LIMU Veoma jednostavno tražilo rupa u metalu sa svega jednim tranzistorom može se načiniti prema slici 7-12. To je oscilator s UJ-tranzistorom i s dodatnim posebno izvedenim titrajnim krugom. Iskorišten je naime, samo dio (E) tran-formatorske jezgre malog transformatora presjeka jezgre 0,3... 0,5 cm2.

SI. 7-12. Tražilo rupa u limu Približimo li takvu otvorenu jezgru tik do metalne ploče ili lima, u slušalicama će se čuti relativno dubok ton. Ako povlačeći jezgru po limu naiđemo na neku rupu, ton će se naglo promijeniti, pa je takvo tražilo prikladno za traženje npr. rupa ispod laka na limu automobila. Potenciometrom Pl se namjesti prikladna frekvencija oscilatora, tj. ona koja će se najviše mijenjati pri nailasku na neku rupu. Tranzistor UJT je npr. 2N2646.

73

SKLOP ZA DOJAVU VLAGE ILI VODE U prvoj knjizi objavili smo spoj 7-2 za osjet vlage koji je bio veoma jednostavan pa je stoga imao i određene nedostatke. Spojem prema slici 7-13 u ovoj knjizi upotrebom dvaju tranzistora u Darlingtonovom spoju povećana je osjetljivost sklopa, pa on može reagirati već i na vrlo slabu vlagu. Krug baze tranzistora T1 normalno nije zatvoren, ali se on zatvara preko prikladnog osjetila

SI. 7-14. Različite izvedbe osjetila za vlagu za uređaj prema slici 7-13

prikazanog kapljicama privuče. Na 50 mA i kontakta).

74

na slici 7-14 čim se razmaci između elektroda premoste npr. kiše. Tog trenutka relej Re u kolektorskom krugu tranzistora T2 ovom mjestu dobro će poslužiti bilo koji relej za struju od približno napon od 6...12V, npr. ISKRIN PR15E-07 (s dva preklopna

Osjetilo se može izraditi na razne načine, kako je to prikazano na slici 7-14 pod a), b), ili c). Na ploču od izolacijskog materijala pričvrste se dvije metalne obloge s međusobnim razmakom od približno 1 mm. Obloge mogu biti od staniola ili tankog lima, ali se mogu izraditi i u tehnici tiskanih vodova. Osjetilo postaje još osjetljivije ako ga se uroni u otopinu zasićenu kuhinjskom soli i poslije toga temeljito osuši. Tada i najmanje prisustvo vlage uzrokuje zatvaranje kruga baze tranzistora TI, a time i privlačenje releja Re koji sa svojim preklopnim kontaktima može uključivati daljnje sklopove npr. za alarm, za pogon crpki i si. Tranzistori TI i T2 mogu biti bilo kojeg NPN-tipa, npr. BC 108, a dioda Dl 1N914 ili AA 121.

SVJETLOSNI ILI ZVUČNI OKIDAČ ELEKTRONIČKE BLJESKALICE Na slici 7-15 prikazana je shema spoja elektroničkog sklopa koji možemo nadodati elektroničkoj bljeskalici da dade svoj bljesak onda kada se pojavi svjetlo, npr. od neke druge bljeskalice ili pak pojavom nekog zvuka.

TIPKA 9 V

Pojavu svjetla—bljeska registrira fototranzistor FT dok se zvuk registrira kristalnim mikrofonom. Obje pojave imaju za posljedicu otvaranje tranzistora TI pa struja koja poteče kroz R3 uzrokuje povećanje napona na lijevom kraju R4, time i na vratima tiristora Ti čija je anoda preko posebnog priključnog kabela spojena s elektroničkom bljeskalicom. Anoda tiristora je na pozitivnom naponu,

75

pa pojavom napona na njegovim vratima G, tiristor „provede“ i time okine bljeskalicu. Tiristor prestaje biti vodljiv nestankom napona na njegovoj anodi. Ako bi preostali napon u bljeskalici (vidi knjigu I shema 7-11) bio toliki da ne bi došlo do „gašenja“ tiristora, onda u dovod anode tiristora treba umetnuti tipku s mirnim kontaktom Tp2 s kojom se onda kratkotrajno prekine dovod napona anodi tiristora pa će prestati biti vodljiv. Željena razina reagiranja na zvuk ili svjetlo namješta se sa Pl. Tipkom Tpl može se bljeskalica okinuti ručno, dakle bez nailaska bljeska ili akustičnog signala. Tiristor ne treba biti snažan, pa ćemo odabrati tip za najmanju struju, ali što se napona tiristora tiče on mora biti do 600 V (ili barem 400 V) jer i takvih napona znade biti u bljeskalicama na anodi izbojne ionke. Taj se napon međutim ipak ne pojavljuje na žicama koje izlaze iz bljeskalice, jer se reducira djeliteljima napona. Upotrijebljeni poluvodiči: FT je OCP70 (OCP71), TI je BC 107, Ti je za 1A/600V ili 1 A/400V.

JEDNOSTAVAN UREĐAJ ZA TJERANJE KOMARACA Tjerači komaraca oduvijek su bili interesantni bez obzira na čemu su se bazirali. Poznata su ulja, kreme, sprejevi — svi zajedničkog naziva repelenti. Njihovo djelovanje međutim traje određeno, ograničeno vrijeme, a cijena im i nije baš mala. Otkako je naučno dokazano da ujedaju samo komarice (ženke komaraca) i da prilikom odlaska u „lov“ bježe od mužjaka, neki su se prisjetili da bi bilo pametno imitirati prisustvo roja mužjaka u prostoriji što bi ženke uputilo da se upute nekud drugdje (npr. susjedu koji nema takvog simulatora). Muške komarce najlakše je imitirati zvukom koji leži nešto (daleko) preko granice čujnih frekvencija u području od 21 do 23 kHz. Ta je ideja i komercijalno iskorištena pa su svijet odnedavno preplavili mali elektronički tjerači komarica koji svi imaju zajedničku manu da je teško reći da li rade ili ne rade jer ih ne čujemo pa koji puta komarice i dalje napadaju. Te mane nije lišen niti sklop čija je shema spoja prikazana na slici 7-16 ali si ipak možemo pomoći, kako će biti opisano. Za razliku od drugih sličnih spojeva, koji su obično multivibratori, ovaj radi s UJtranzistorom u spoju relaksacijskog oscilatora, a frekvenciju mu određuju Cl i Rl +P1. Tranzistor TI radi kao sklopka koja radi u ritmu relaksacijske frekvencije pa u istom ritmu uključuje i isključuje zvučnik. Oni koji nemaju mogućnosti da izmjere frekvenciju na kojoj radi uređaj mogu to kontrolirati tako da Pl prvo stave na maksimum pa tada moraju čuti neki visoki ton. Stavlja­

76

njem P1 na minimalni otpor, zvuk se više neće čuti. Za zvučnik je najbolje ako možemo negdje pronaći visokoomsku izvedbu s otporom od 27 do 36 ii. U protivnom, ako je to izvedba sa samo 8. . . 16ii, razliku u otporu treba nadoknaditi serijskim otpornikom. Potrošak sklopa je oko 7 mA.

Upotrijebljeni poluvodiči: UJT je 2N2646 ili sličan, 77 je npr. BC108, Dl je 1N914 ili slična.

77

8 Spojevi s raznim poluvodičkim elementima AKTIVIRANJE TIRISTORA POJAVOM SVJETLA Jednostavan sklop za aktiviranje tiristora pojavom svjetla vidi se na slici 8-1. U seriji s malom baterijom od 1,5 V nalazi se fotootpomik (LDR) i otpornik RI. Kad se LDR osvijetli, naglo mu se smanji otpor, te u krugu poteče dovoljna struja da na otporniku od 2,2 kil nastane napon za aktiviranje tiristora Ti. Ako se umjesto tog otpornika stavi potenciometar od na primjer 5 kiž, onda se njime može namjestiti aktiviranje tiristora pri određenom intenzitetu svjetla.

SI. 8-1. Aktiviranje tiristora pojavom svjetla

AKTIVIRANJE TIRISTORA S KAŠNJENJEM Tiristor se može aktivirati s određenim kašnjenjem nakon uključenja napona, ako se upotrijebi spoj prema slici 8-2. To je zapravo vremenska sklopka s

79

programiranim UJ-tranzistorom {PUT), a njegovo se vrijeme može namjestiti po želji. Nakon uključenja napona kondenzator Cl se nabija i kad dosegne određeni napon, PUT provede i dade impuls za tiristor Ti. Npr. uz Cl od 10 pF i P1 od 1 MQ vrijeme kašnjenja je oko 20 sekundi.

PUT je npr. D13T1, a tip tiristora ovisi o trošilu. Impuls iz PUT-a je dovoljno jak, da aktivira bilo koji tiristor ili trijak.

JEDNOSTAVAN TONSKI OSCILATOR Sa svega par elemenata može se načiniti veoma jednostavan tonski oscilator, prema slici 8-3. Mali tiristor, zvučnik, potenciometar, dva otpornika i kon­ denzator su elementi tog oscilatora. Frekvencija se može mijenjati potenciometrom Pl, a ovisi i o vrijednosti kondenzatora Cl.

AKTIVIRANJE S POMOĆNIM TIRISTOROM Više puta se može dogoditi da neki sklop ne može dati dovoljno jak impuls za aktiviranje nekog snažnog tiristora. U takvom se slučaju možemo poslužiti malim pomoćnim tiristorom, Ti I na slici 8-4, koji zatim aktivira snažni tiristor

80

Ti2. Pri tome Til treba da bude za isti napon kao i Ti2 ili pak valja spojiti neki djelitelj napona, na koji se onda priključi anoda TU.

SI. 8-3. Jednostavan tonski oscilator s tiristorom

■1 SI. 8-4. Aktiviranje s pomoćnim tiristorom

PROMJENA SMJERA I ISTOSMJERNOG MOTORA

REGULACIJA

BRZINE

VRTNJE

Regulacijskom spoju trijaka i dijaka mogu se dodati dvije diode, pa se time dobije sklop i za promjenu smjera okretanja, uz istovremenu regulaciju brzine vrtnje istosmjernog motora. Radi se zapravo o tome, da se trijak aktivira samo u jednoj poluperiodi izmjeničnog napona, dakle da radi kao tiristor. Kad je potenciometar P1 u srednjem položaju, motor nije aktiviran. Okretanjem P1 na jednu ili drugu stranu, motor će se početi odgovarajuće okretati i to sve brže, što je uzbuda trijaka Tc veća. Kod punog aktiviranja trijaka 6 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

81

motor dobiva poluvalni napon, a pri manjoj uzbudi manjka sve veći dio poluperiode, tako da je to zapravo impulsni napon, pa je poželjno da se stavi RC-filtar. Rt

SI. 8-5. Spoj za promjenu smjera vrtnje i broja okretaja Na slici 8-5 taj je filtar 270 ii/10 pF za mali istosmjerni motor od 24 V. Izmjenični napon je 50 V, dakle uvijek dvostruki od pogonskog napona motora (trijak propušta samo jednu poluperiodu u ovom spoju).

USPORENO UKLJUČENJE ILI ISKLJUČENJE SVJETLA Ako u standardni spoj trijaka i dijaka za regulaciju svjetla (slika 8-6) stavimo fotootpornik (LDR) umjesto potenciometra, možemo realizirati dvije stvari: a) galvanski odvojeno reguliranje rasvjete i b) usporeno reguliranje. Krug za reguliranje se sastoji od žaruljice, tranzistora u Darlingtonovom spoju i RC-sklopa za vremensko usporenje. Kad se preklopnik Pr stavi u položaj 7, kondenzator Cl će se postepeno nabijati (ovisno o položaju potenciometra Pl), te će rasti napon na emiteru tranzistora, a time će i žaruljica jače svijetliti. Osvijetljeni LDR će smanjiti svoj otpor, pa će se povećati uzbuda kroz trijak 7c i

82

žarulja 22 će sve jače svijetliti, sve dok ne dostigne maksimum namješten s P2. Kad se Pr prebaci u položaj 2, Cl će se postepeno prazniti pa će se postepeno smanjivati i svjetlo žarulje Ž2, sve dok se posve ne ugasi. LDR može biti bilo kojeg tipa, na primjer onaj što se je koristio u starijim televizorima i slično. LDR i žaruljica Ž1 moraju biti zatvoreni u crno kućište, da se izbjegne bilo kakvo djelovanje vanjske rasvjete.

TI je Darlingtonov tranzistor BC517, no on se dade nadomjestiti s dva NFN tranzistora, npr. BC107. Tip trijaka Tc ovisi o snazi trošila koju reguliramo, dok će gotovo svaki dijak Dc odgovarati, a proizvodi ga i ISKRA s tipskom oznakom BN 800.

SINUSNI OSCILATOR S UJ-TRANZISTOROM Sa UJ-tranzistorom može se također načiniti i sinusni oscilator. Jedno­ stavan se spoj vidi na slici 8-7. U krugu baze B2 nalazi se LC-titrajni krug, koji se pobuđuje igličastim impulsima oscilatora. Što je viša frekvencija kruga, viša treba da je i frekvencija oscilacija UJT-a, pa se onda za Cl uzima manji kapacitet. Na oblik sinusnog napona utječe veličina otpora u krugu baze BI, što treba pokusom ustanoviti. Što je veći otpor, manje je izobličenje napona, ali je i amplituda manja. 6'

83

Spoj je isproban s UJT 2N2646. Visina dobivenog napona je oko 1,5 V, a spoj radi do nekih 50 kHz.

REGULACIJA TRIJAKA OD 0 DO 180° BEZ HISTEREZE Pri regulaciji rasvjete s dijakom i trijakom pojavljuje se određena histereza tj. nakon npr. smanjenja rasvjete njeno ponovno povećanje nije u istom položaju regulatora (potenciometra). Da se to izbjegne, upotrijebljeni su dodatni elementi prema spoju na slici 8-8. Uzbuda za đijak i tri jak provodi se sada preko ispravljačkog mosta, dakle simetrično, čime je omogućeno potpuno pražnjenje kondenzatora Cl, pa više nema histereze, a rasvjeta se može regulirati od nule do maksimuma.

84

Silicij ske diode u ispra vi jačkom mostu trebaju biti za napon od 250 V (npr. 1N4004), dok im je strujno opterećenje maleno. Najveći napon na diodama, odnosno najveće opterećenje otpornika od 22 kfl je pri ugašenoj žarulji 2. Prigušnica Pr je standardna prigušnica za spojeve s trijakom (filtar za smetnje).

TRI BOJE OD DVOSTRUKE SVJETLEĆE DIODE S dvostrukom svjetlećom diodom, LED, u istom kućištu, mogu se dobiti tri razne boje svjetla i to crvena, zelena i narančasta. Takva svjetleća dioda ima tri priključka, jedan zajednički za obje anode i dva od dviju katoda crvene i zelene.

SI. 8-9. Sheme spoja za dobivanje tri boje s dvostrukom svjetlećom diodom: a) S manjom osjetljivošću; b) S većom osjetljivošću

85

Kad se priključi samo jedna od njih, svijetli odgovarajuća boja, tj. crvena ili zelena. Međutim, ako se priključe obje istovremeno, dobije se treća boja, narančasta. Na slici 8-9a se vidi jedan od načina priključenja. Struje kroz diode su različite, pa valja izabrati prave vrijednosti, da se dobije narančasta boja. To znači da su serijski otpornici dioda različiti, tj. 270 i 560 ii za pogonski napon od 5V. Na priključke A, B i C spaja se minus. Ako je potrebna veća osjetljivost, ispred dioda treba uključiti pogonske tranzistore TI i T2 prema slici 8-9b, pa se takav indikator može priključiti i na izlaze nekog sklopa CMOS. Diode mogu biti bilo koje germanijske ili silicijske, a tranzistori npr. BC 108 ili slični. Tranzistori se aktiviraju pozitivnim naponom. Ako je napon za aktiviranje negativan, treba obrnuti polaritete i upotrijebiti PNP-tranzistore.

VOLTMETAR SA SVJETLEĆIM DIODAMA Primjer upotrebe tranzistorskog niza CA 3086 vidi se na slici 8-10. Što je to tranzistorski niz i kako je on spojen kod tipa CA 3086 vidljivo je na slici 9-26. To je voltmetar, koji umjesto kazaljke ima niz svjetlećih dioda, pa se visina napona pokazuje tzv. termometarskim principom, tj. istovremeno svijetli više ili manje dioda. Tranzistorski niz je pogodan za ovakvu upotrebu, jer su tranzistori međusobno jednaki, pa nema razlike u pojačanju. Na ulazu se nalazi VMOS-tranzistor, da bi se postigla linearna skala, a T2 služi kao pojačalo. Porastom struje kroz serijski spoj otpornika od 270 fl tranzistori u CA 3086 se redom pobuđuju i aktiviraju svjetleće diode. Prednapon za TI se potenciometrom P1 namjesti tako, da LEDI još ne svijetli. Mjereni se napon dovodi na krajeve otpornika Rl. Umjesto VMOS-tranzistora za TI se može upotrijebiti i neki bipolarni tip, no onda skala više neće biti linearna. U tom slučaju nije potreban potenciometar P1 za prednapon. Takav se voltmetar može upotrijebiti za razne indikacije, npr. kao tzv. VU-metar, ako se mjereni napon ispravi diodom i filtrira.

TI npr. BS 217 (ili BC 108 ako je bipolaran tip), a T2 je BC 177.

POBOLJŠANJE PRIJENOSA IMPULSA S OPTOELEKTRONICKIM VEZNIM ELEMENTOM Poznato je, da standardni optoelektronički vezni elementi (OVE) s fototranzistorom nisu pogodni za prijenos brzih impulsa zbog relativno velikog kapaciteta baze fototranzistora. Međutim, dodatnim tranzistorskim sklopom može se to znamo poboljšati. Primjer se vidi na slici 8-11. Na kolektor

86

SI. 8-11. Poboljšanje prijenosa impulsa s optoelektroničkim veznim elementom

8?

fototranzistora unutar OVE spojen je TI kao pojačalo, a na izlazu se nalazi komplementarni tranzistorski par (T2, T3) s niskoomskim izlazom. TI se pobuđuje do zasićenja, pa se na izlazu dobiju pravokutni impulsi, koji su istofazni s ulaznim impulsima za svjetleću diodu. Potenciometrom P1 se namjesti najpovoljniji radni otpor za OVE. Tranzistori TI i T2 su npr. BC 108, a T3 je BC 177.

OKIDAČKI SPOJ S OPTOELEKTRONIČKIM VEZNIM ELEMENTOM S optoelektroničkim veznim elementom (OVE) može se također načiniti okidački spoj (Schmitt-trigger), ako želimo galvanski razdvojiti dva sklopa. Primjer se vidi na slici 8-12. Napon bilo kojeg oblika dovodi se na bazu TI, koji dalje pobuđuje svjetleću diodu u OVE. Fototranzistor unutar OVE i T2 čine okidački spoj (zajednički emiterski otpornik R4), a T3 je emitersko sljedilo, da se dobije niskoomski izlaz. Dobiveni napon na izlazu je pravokutnog oblika, amplitude gotovo punog napona napajanja.

OVE « optoelektronilki vezni element

SI. 8-12. Okidački spoj s optoelektroničkim veznim elementom

OVE je npr. TIL 114 ili slični, TI, T2 i T3 su BC 108, dok je Dl silicijska dioda 1N914. Ako se upotrijebi neki drugi OVE, trebat će možda korigirati vrijednosti R3 i R4.

OKIDAČKI SPOJ S VMOS-TRANZISTORIMA S VMOS-tranzistorima može se načiniti jednostavan okidački spoj, prema slici 8-13. Spoj je u principu jednak onome s bipolarnim tranzistorima, no ovdje nisu potrebni elementi za namještanje prednapona upravljačkih elektroda, kao što su potrebni za baze tranzistora, već se upravljačke elektrode neposredno priključuju na prethodni stupanj.

Napon bilo kojeg oblika, veći od približno 4 V, doveden na ulaz sklopa, „pretvorit“ će se u pravokutni na njegovom izlazu, amplitude gotovo punog napona napajanja. Tranzistori TI i T2 su npr. BS517 ili BD522.

JEDNOSTAVNA REGULACIJA SVJETLA Pomoću VMOS-tranzistora može se načiniti jednostavna visokoomska regulacija svjetla, prema slici 8-14. Naime, VMOS ima visok ulazni otpor, pa se mogu upotrijebiti standardni visokoomski potenciometri, jer za regulaciju praktički nije potrebna nikakva struja već samo napon. Uz linearni potenciometar i regulacija je linearna, jer je i prijenosna karakteristika VMOS-a linearna.

T je neki N-kanalni VMOS, npr. BD522, montiran na malu rashladnu pločicu. 89

SI. 8-14. Jednostavna regulacija svjetla s VMOS-tranzistorom

AKTIVIRANJE VMOS-TRANZISTORA S TTL-om Kako VMOS-tranzistori trebaju uzbudu od nekoliko volti, oni se na izlaz nekog sklopa TTL spajaju tako, da se za TTL-izlaz doda otpornik R1 od 4 , 7 . . . 10 kii prema plus polu, slika 8-15. Stoga su za tu svrhu pogodniji sklopovi TTL s otvorenim kolektorskim krugom, jer se u tom slučaju vanjski otpornik

SI. 8-15. Aktiviranje VMOS-tranzistora sa sklopom TTL može spojiti i na neki viši napon npr. 10 V. Ako je pak vanjski napon još viši, VMOS treba aktivirati preko djelitelja napona tj. otpornika R2 (crtkano na slici) da uzbudna elektroda VMOS-a ne dobije prevelik napon. Vrijednost otpornika R2 je jednaka kao od R1. Tranzistor T je VMOS npr. BD 522. 90

TONSKI OSCILATOR ZA 1 kHz S obzirom na svoj veoma velik ulazni otpor, VMOS-tranzistor se može priključiti neposredno na izlaz nekog sklopa CMOS. Zgodan primjer za to je tonski oscilator načinjen s vratima CMOS, na čiji je izlaz priključen VMOS. Spoj se vidi na slici 8-16. To je standardni oscilator CMOS za 1 kHz, a VMOS je

priključen preko potenciometra P1 za regulaciju glasnoće. U krugu odvoda VMOS-a nalazi se zvučnik radnog otpora 8 . . . 16 Q. Oscilator je upravljiv, jer se priključenjem niske razine (logička nula odnosno masa) na ulaz 1 oscilator zakoči. Vrata CMOS su 4011, a TI je VMOS npr. BD 522.

POVEĆANJE FREKVENCIJSKOG OPSEGA VMOS-a Da bi se kompenzirao nepoželjni ulazni kapacitet VMOS-tranzistora pri višim frekvencijama, odnosno pri prijenosu brzih impulsa, korisno je između izvora impulsa i VMOS-a spojiti komplementarni tranzistorski stupanj. Spoj je jednostavan, a vidi se na slici 8-17. Između npr. izlaza nekih vrata CMOS i VMOS-tranzistora T3 spojen je niskoomski stupanj s jednim NPN-tranzistorom TI i jednim PNP-tranzistorom T2, npr. BC 108 i BC 177. Ako se radi o dosta visokim frekvencijama reda MHz, pogodniji su BF-tipovi tranzistora.

91

SI. 8-17. Povećanje frekvencijskog opsega VMOS-tranzistora

GENERATOR IMPULSA VEOMA NISKE FREKVENCIJE Kombinacijom programiranog UJ-tranzistora (PUT-a) i običnog tranzis­ tora može se načiniti generator impulsa veoma niske frekvencije prema shemi na slici 8-18. Tranzistor spojen kao emitersko sljedilo omogućuje priključenje

SI. 8-18. Generator impulsa veoma niske frekvencije (I) velikih f?C-vrijednosti za određivanje vremenske konstante. Kondenzator Cl se polako nabija i kad dioda Dl provede, Cl se isprazni preko PUT-a. Uz vrijednost

92

od npr. 60 MCI i 2 pF može se postići po jedan impuls svake 2,5 minute. Impulsi su igličasti i mogu poslužiti za razna okidanja, vremenske sklopove i slično.

PUT u ovom spoju je npr. D13T1, a PNP-tranzistor TI je npr. BC 177. Dioda Dl može biti 1N914, 1N4148 ili slična.

SI. 8-19. Generator impulsa veoma niske frekvencije (II) Takav se spoj može realizirati i s UJ-tranzistorom prema slici 8-19. Ovdje je kao pomoćni tranzistor TI upotrebljen neki P-kanalni MOSFET ili VMOS, čime su omogućena još dulja vremena, uz velike vrijednosti za Rl. Tako se npr. uz Rl od 600 MQ i Cl od 5 pF može postići jedan impuls svaki sat! UJT je npr. 2N2646, dok MOSFET može biti 3N164 ili VMOS BD512 itd. Naravno, sklopovi prema slikama 8-18 i 8-19 mogu se i drugačije kombinirati, pa PUT može raditi s MOSFET, a UJT s običnim tranzistorom.

93

Tehnika napajanja strujom DVOSTRUKI REGULATOR POZITIVNIH NAPONA Za napajanje iz automobilskog akumulatora raznih prenosivih uređaja kao što su tranzistorski prijemnici, kasetofoni itd. može se načiniti prikladan regulator napona prema slici 9-1. To je dvostruki regulator za napone 7,5 i 9V koji su najčešće potrebni. Stabilizirani napon potreban za baze regulacijskih tranzistora dobiva se serijskim spojem Z-điode i običnih silicijskih dioda. Z-dioda treba da je za struju od 0,12 A, a Dl i D2 su npr. 1N4001, jer kroz njih teče i struja baze tranzistora T2. Tranzistori TI i T2 su npr. 2N3055, montirani na zajedničko hladilo.

Ako je potreban veoma stabilan napon, ispred tranzistora TI i T2 treba dodati pomoćna dva tranzistora u kaskadu. Pri tome valja promijeniti vrijednost Z-diode na 9,1 V; da se kompenzira pad napona na dodatnim tranzistorima.

95

Takvi dodatni tranzistori mogu biti npr. BC 140 spojeni prema shemi spoja na si. 9-11 u prvoj knjizi.

SPOJ ZA KONSTANTNU STRUJU Praktičan spoj za konstantnu struju s mogućnosti namještanja željene struje izveden je s parom komplementarnih tranzistora, prema slici 9-2. To su zapravo dva izvora konstantne struje, od kojih je prvi određen sa Z-diodom i emiterskim otpornikom R3zaTl,a drugi izvor š 72 je promjenljiv, ovisno o struji kroz Ti i o svojem (promjenljivom) emiterskom otporniku R4.

Kroz potenciometar P1 prolazi ukupna struja trošila Rp, pa je najbolje da je to žičana izvedba. Ako se napon na ulazu poveća do 35 V, mogu se dobiti struje do 24 m A. Tranzistor TI je npr. BC 107, a T2 je BC 177.

SPOJEVI ZA UDVOSTRUČENJE NAPONA Često su za neke spojeve istovremeno potrebni razni pogonski naponi, što se rješava na razne načine. Na primjer, mrežni se transformator na sekundarnoj strani načini s više izvoda, pa se lako dobiju potrebni naponi. Međutim, ako već imamo neki transformator samo s jednim sekundarnim namotom, onda je potrebno načiniti posebne spojeve, da bi se dobili razni naponi. 96

Jedan se primjer vidi na slici 9-3. Uz standardni spoj s ispravijačkim mostom M dodana su još dva sklopa za dodatan pozitivni i negativni napon u odnosu na osnovni. Zapravo je to poznati spoj za udvostručenje napona s

-® +

SI. 9-4. Spoj za udvostručenje napona s punovalnim ispravljanjem diodama i kondenzatorima. Dvostruki se pozitivni napon dobije u odnosu na negativni pol osnovnog ispravljača, a dvostruki negativni u odnosu na osnovni pozitivni. Zapravo se dobije samo približno dvostruki napon, jer je on zbog 7 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

97

raznih gubitaka nešto manji. Diode u ispravljaču se odaberu prema željenoj struji, a vrijednosti Cl... C4 su npr. 250 za 50 mA ili 500 pF za 100 mA, itd. Dodatno ispravljanje je poluvalno, jer se u jednoj poluperiodi Cl nabija, a u drugoj se poluperiodi taj napon dodaje naponu na C2. 01 02

SI. 9-5. a) Spoj za udvostručenje napona s vlastitim oscilatorom; b) Izlazni stupanj spoja prema slici 9-5a za dobivanje simetričnih napona Spoj za udvostručenje može se načiniti i s punovalnim ispravljanjem, prema slici 9-4. Kondenzatori C1 i C2 su jednakog kapaciteta i u svakoj se poluperiodi jedan od njih nabija. Npr. s 2 x 250 pF može se dobiti 100mA, dakle dvostruko više nego pri poluvalnom ispravljanju.

98

Drugi je način pretvaranje jednog istosmjernog napona u drugi. Da bi se neki istosmjerni napon povećao, potrebno ga je prije svega pretvoriti u izmjenični, pa taj izmjenični transformirati na željenu vrijednost i ponovno ga ispraviti. Pretvaranje u izmjenični napon obično se obavlja pomoću nekog oscilatora, kojim se tjera pogonski stupanj. Transformiranje se može izvesti na više načina: pomoću transformatora na bilo koju vrijednost ili pak pomoću dioda i kondenzatora, čime se postiže udvostručenje napona. Primjer takvog spoja vidi se na slici 9-5a. Oscilator je običan multivibrator (77 i T2), a T3 je pogonski stupanj za izlazni stupanj s T4 i 75. Na izlaz je priključen diodni spoj za udvostručenje napona. TI... T4 sunpr. BC 107, a T5 je BC177, dok su Dl i D2 bilo koje diode za trajnu struju od 50mA, npr. 1N914 (1N4148), ili još bolje 1N4001. Ako nam je negdje potreban simetrični napon, izlazni se stupanj može spojiti prema slici 9-5b pa se dobije dvostruki napon sa srednjom točkom. U izlaznom se stupnju mogu upotrijebiti i komplementarni VMOS- tranzistori, spojeni prema slici 9-6, pri čemu je T4 tip P, a T5 je tip N. Kako se

SI. 9-6. Spoj za udvostručenje napona s tranzistorima VMOS

VMOS-tranziston oobuđuju posve naponski, pogonski stupanj (T3) može imati veliku vrijednost kolektorskog otpornika. Zbog navedene karakteristike, VMOS-tranzistori se mogu pobuđivati i neposredno iz nekog sklopa CMOS. Tranzistor T4 je npr. B D 5 1 2 , a T5 je BD 522. 7'

99

JEDNOSTAVNO DOBIVANJE TRIJU NAPONA Ako imamo na raspolaganju mrežni transformator, s dva odvojena sekun­ darna namota, npr. 2 x 6 V, odgovarajućim spajanjem dioda možemo dobiti tri razna napona napajanja. Spajanje se vidi na slici 9-7. Dobivanje negativnog napona je jednostavno, preko diode DA, imamo dakle poluvalno ispravljanje. Pozitivni napon od +6V (za naš primjer) dobiva se u jednoj poluperiodi preko Dl, a u drugoj preko D3, dakle punovalno ispravljanje. Dvostruki pozitivni napon dobije se preko Dl (serijsko spajanje dvaju namota) i D2, dakle opet poluvalno ispravljanje.

Kapacitet kondenzatora Cl... C3 i tip diode ovise o željenoj struji. Jasno je da opisani spoj vrijedi i za bilo koji drugi napon transformatora.

PRETVARAČ ZA 12V = /220V~ (100...200 W) Pretvarač, koji istosmjerni napon od 12 V pretvara u izmjenični od 220 V, 50 Hz, sastoji se od tri dijela: generatora 50 Hz, sklopa za oblikovanje impulsa i protutaktnog izlaznog stupnja. Shema spoja vidi se na slici 9-8. Generator napona frekvencije 50 Hz je poznati vremenski sklop (tajmer) 555, spojen malo neobično, jer se dobiveni napon uzima s priključnice 7, a ne kako je uobičajeno s priključnice 3. To je zbog toga, da bi dobiveni pravokutni napon bio posve simetričan (isti otpornik za nabijanje i pražnjenje kondenzatora). U sklopu za oblikovanje impulsa rade dva operaciona pojačala 709 ili 741, spojena kao komparatori tako da jedno propušta pozitivne, a drugo negativne

100

101

poluperiode pravokutnog napona. Tako dobiven protufazni napon vodi se na izlazni tranzistorski sklop, s TI i T2 kao pretpojačalima za izlazne tranzistore. Naponski oblici u pojedinim točkama pretvarača vide se na slici 9-9. Namještanjem prednapona (na si. 9-8) za operaciona pojačala s P2, propušta se prema izlaznom stupnju veći ili manji dio poluperioda pravokutnog napona. Rezultat toga je da napon na sekundaru transformatora ima oblik kao E na slici 9-9. Time se smanjuje opterećenje izlaznih tranzistora, jer oni ne vode za

P2 na nuli

SI. 9-9. Oblici napona u pojedinim točkama pretvarača prema slici 9-8 vrijeme čitavog trajanja poluperioda, a osim toga je i napon sličniji sinusnom obliku, što je povoljnije za transformator (manja istitravanja). Točna frekvencija od 50 Hz namješta se s Pl. Ako ne raspolažemo s osciloskopom, možemo si pomoći sa spojem na slici 4-8. Pri namještanju naponskog oblika na izlazu, P2 se postavi na nulu i nakon toga polako mu se povećava vrijednost sve dok transformator ne prestane zujati, što znači da je opterećen. Tranzistori TI i T2 su npr. BD 139, a T3... T8 su 2N3055. Za pretvarač od 100 W spojena su po dva izlazna tranzistora paralelno, a za 200 W po tri. Otpornici u emiterskim krugovima izlaznih tranzistora služe za izjednačenje njihovog opterećenja. Svim tranzistorima treba osigurati dobro hlađenje.

102

AUTOMATSKI PUNJAČ AKUMULATORA Punjač akumulatora, čija se shema vidi na slici 9-10, automatski se uključi, kad napon akumulatora padne (ili je) ispod određene vrijednosti, a također se automatski isključi, kad napon pri punjenju dosegne određenu vrijednost. Sklop s tranzistorom Tl nadzire visinu napona i kad se napon spusti npr. na 12 V, TI provede i dade uzbudu za T2 u čijem krugu proradi relej Re koji svojim prvim kontaktom uključi transformator na mrežu. Svojim drugim kontaktom relej prekida krug za P1 i kada napon poraste recimo na 14,1 V, TI prestane voditi a time i T2, relej otpusti i prekida se punjenje sve dok se napon opet

Namještanje visine napona provodi se tako, da se s P2 namjesti vrijednost, kod koje će relej otpustiti, a nakon toga se sa P1 namjesti vrijednost, kod koje (i ispod koje) će relej privući. Transformator i ispravljački most M s diodama D2... D5 dimenzionira se prema željenoj struji punjenja, npr. za 3 . . . 5 A, to može biti mosni ispravljač B40C5000. Tranzistor TI je npr. BC 177, a T2 je BC219 ili BC240, što zapravo ovisi o tipu rcleja. Dioda Dl je npr. 1N4001. Relej mora biti takvog tipa, da svojim kontaktima može uključivati mrežni napon. Takvi su npr. tipovi PR41A0012, PR42A0012 i PR58A0012 od ISKRE. Njihovi kontakti pri uključenju podnose struju od 10 A, a trajnu struju 5 A.

103

PUNJAČ AKUMULATORA S NORMALNIM I SMANJENIM PUNJENJEM Punjač akumulatora prikazan na slici 9-11 automatski isključi normalno (glavno) punjenje, a uključi smanjeno, kad napon dosegne željenu vrijednost. Za vrijeme normalnog punjenja tranzistori TI i T2 nisu aktivirani, a tiristor Ti je pobuđen pozitivnim naponom na upravljačkoj elektrodi (vratima). Porastom napona akumulatora smanjuje se i struja punjenja, te raste i napon za tranzistorski sklop. Kod željene vrijednosti napona akumulatora (namješta se potenciometrom P1), prorade tranzistori i struja poteče kroz žaruljicu Ž i tranzistore, a posve se smanji kroz tiristor, jer žaruljica zasvijetli pa se time smanji uzbuda tiristora.

Žaruljica svijetli trajno kao znak, da je akumulator napunjen i da se dalje trajno dopunjava minimalnom strujom od oko 150mA. Čim se napon akumula­ tora smanji, tranzistorski sklop prestane voditi, žaruljica se ugasi i punjenje se nastavlja jačom strujom kroz tiristor. Tranzistori TI i T2 su za struje od 0,5.. .1 A, npr. BC 140 i BC 160, dioda D je npr. 1N4001, a tip tiristora i ispravljačkog mosta M ovisi o željenoj struji 104

punjenja (nekoliko A). Ako trebamo struju do 5 A onda je ispravljački most B40C5000, a tiristor BT 200 A, F ili U, odnosno BT 220 A, F ili U, svi od ISKRE.

PUNJAČI NIKAL-KADMIJEVIH (NiCd) AKUMULATORA Nikal-kadmijevi, skraćeno NiCd akumulatori se obično tako pune, da im struja punjenja iznosi do 10% maksimalne struje pražnjenja, a prema praktičnom iskustvu potpuno se punjenje postiže za oko 14 sati. Ako takvi akumulatori imaju tzv. sinter-elektrode, onda se mogu puniti i jačom strujom. Mnogi proizvođači preporučuju punjenje s konstantnom strujom. Na slici 9-12 prikazana je shema punjača, čiji se napon i struja mogu namjestiti po želji. Zapravo je to spoj za konstantnu struju, a veličina se struje bira preklopkom u emiterskom krugu tranzistora TI. Visina ulaznog izmjenič­ nog napona i vrijednost otpornika R7 u krugu baze tranzistora ovise o naponu akumulatora, koji želimo puniti, a te su veličine navedene u tablici uz sliku.

Tranzistor TI je npr. 2N3055, montiran bez posebnog hladila, a diode D1...D6 su npr. 1N4001. Na slici 9-13 vidi se spoj jednostavnog punjača za male NiCd-akumulatore, izvedenog s tri tranzistora. To je zapravo spoj za ograničenje struje, koja teče kroz R2 i kad prijeđe određenu vrijednost, proradi tranzistor T3, te smanji

10S

uzbudu za TI i T2. Veličina R2 ovisi o dopuštenoj struji (prema tablici uz sliku). Napon U1 treba da bude 4 . . . 5 V viši od napona akumulatora. Tranzistori TI... T3 su npr. BC107. Umjesto TI i T2 može se upotrijebiti samo jedan ako je Darlingtonovog tipa, npr. BC517.

.. t------------------------ ----------------------- -----------SI. 9-13. Jednostavan punjač NiCd-akumulatora

SPOJ ZA OGRANIČENJE STRUJE Pri raznim ispitivanjima, eksperimentima i slično često je poželjno da se unaprijed ograniči najveća struja nekog trošila. Mnogi stabilizirani izvori napajanja već imaju ugrađenu takvu mogućnost. Ako ne raspolažemo s takvim izvorom, možemo sami načiniti prikladan dodatak. Shema spoja se vidi na slici 9-14. Zapravo je to regulator napona s promjenljivim izlaznim naponom i sa sklopom za ograničavanje struje. Tranzi­ stor T2 je serijski tranzistor, koji je spojen u kaskadi s TI. T3 je pojačalo za referentni napon, a T4 radi u spoju za ograničenje struje. Visina izlaznog napona namješta se s P2. Pad napona na T2 i serijskom otporniku R3 očitava se s P1 i kad dosegne određenu vrijednost, proradi T4 koji smanji uzbudu za T2, pa se smanji napon na izlazu. Ograničenje struje se može namjestiti u širokom području, od 25 mA do 2 A. Spoj je ispitan za izlazne napone do 20 V. Za stabilan napon na izlazu ulazni napon treba da je 4 . . . 6 V viši od izlaznog. Tranzistori mogu biti sljedeći (ili 106

slični): TI je BC 219, T2 je 2N3U55, Ti je BC 107, T4 je BC 177. Poželjno je da tranzistori imaju što veće pojačanje. Tranzistoru T2 treba osigurati dobro hlađenje.

REGULATOR NAPONA S ELEKTRONIČKIM OSIGURAČEM S VMOS-tranzistorom može se načiniti djelotvoran regulator napona s malo sastavnih dijelova. Primjer regulatora za 9 V dan je na slici 9-15. Tranzistor TI (VMOS) je serijski tranzistor, a T2 je pojačalo pogreške. Potenciometrom P1 može se napon namjestiti u granicama od 8 do 10 V. Smanji li se napon na ulazu pri opterećenju, poveća se uzbuda TI i obrnuto. Regulator ima i elektronički osigurač realiziran s tiristorom za mali napon i struju. U minus vodu nalazi se otpornik R3 od 2,7 fl i paralelno s njime spojen je potenciometar P2 od 100 ii, s kojim se može namjestiti struja pri kojoj proradi osigurač. Kada napon na R3 poraste toliko da tiristor Ti provede, blokira se napon za upravljačku elektrodu od TI i napon na izlazu padne na nulu. Da bi se ponovo dobio napon na izlazu, pritiskom na tipku prekine se struja za tiristor pa TI dobije normalnu uzbudu. Tranzistor T2 je na primjer BC 107 ili sličan, a TI ovisi o željenoj izlaznoj struji ili obrnuto, kakav VMOS imamo, takvu struju možemo dobiti iz regulatora. Na primjer, sa BD 522 može se dobiti 0,5 A itd. VMOS treba učvrstiti na prikladnu pločicu za hlađenje. 107

Za neki drugi napon potrebna je druga Z-dioda i drugi otpornici za bazu od

T2, te odgovarajući ulazni neregulirani napon. Struja isključenja može se namjestiti od 0,2 A na više. Ako želimo osigurač koristiti samo u slučaju

SI. 9-15. Regulator napona s elektroničkim osiguračem

prekoračenja maksimalne struje odaberemo odgovarajuću vrijednost za R3, te onda otpada potenciometar P2, što je najbolje odabrati pokusom.

KONTROLA PREOPTEREĆENJA NEKOG KRUGA Optoelektronički vezni element (OVE) može se iskoristiti za kontrolu preopterećeni a, tj. prevelike struje u nekom krugu, koji može biti i visoko­ naponski. Potenciometar P1 (slika 9-16) se tako namjesti, da prolazom normalne struje OVE nije aktiviran, jer je pad napona na P1 nedovoljan da bi se aktivirala svjetleća dioda u OVE. Poraste li struja u kontroliranom krugu, poraste i struja kroz diodu, pa se aktivira O VE i preko njega logički invertor (npr. 7404) koji onda daje logičku jedinicu za npr. neki signalni slog ili slično. Ako se žele evidentirati neka kratkotrajna preopterećeni a, na izlaz opisanog sklopa može se priključiti neki bistabil, koji će „zapamtiti" eventualno kratkotrajno preopterećenje (npr. ostane upaljen LED). 108

ZAŠTITA OD PREVISOKOG NAPONA Neki osjetljivi sklopovi mogu se na jednostavan način zaštiti od eventualnog previsokog napona. Spoj se vidi na slici 9-17, a ostvaren je za pogonski napon od 5 V. Tiristor Ti je spojen između plusa i minusa, a aktivira se ako napon poraste iznad 5,1 V, jer tada provede Z-dioda. Nastalim impulsom aktivira se tiristor

SI. 9-17. Tiristorska zaštita sklopova od previsokog napona

(pokusom valja odrediti položaj potenciometra Pl). Tiristor kratko spoji napajanje, te osigurač Os pregori. Jasno je, da tiristor treba da bude za jaču struju nego osigurač. Za neki drugi pogonski napon valja uzeti odgovarajuću Z-diodu. 109

INDIKACIJA PREGARANJA OSIGURAČA U praksi je koji puta poželjna indikacija pregaranja osigurača u nekom istosmjernom napojnom krugu. Jednostavna se indikacija može ostvariti s tranzistorom T i svjetlećom diodom LED prema slici 9-18. Na slici pod a)

SI. 9-18. Indikacija pregaranja osigurača prikazan je primjer s PNP-tranzistorom, kada je osigurač Os u pozitivnom vodu, a pod b) s NPN-tranzistorom kada je osigurač u negativnom vodu. Dok je osigurač čitav, tranzistor T je blokiran, jer nema razlike potencijala između baze i emitera. Pregori li osigurač, prekine se blokiranje tranzistora, on se aktivira i LED zasvijetli. Stavljanjem ispravnog osigurača LED se ugasi.

SKLOP ZA DOBIVANJE PROMJENLJIVIH Z-NAPONA Ako nam je potrebna neka Z-dioda za niže napone, a nemamo je, moći ćemo spojem prema slici 9-19 ostvariti Z-diodu sa željenim naponom. Potrebna su nam dva tranzistora, jedan PNP- a drugi NPN-tipa koji ćemo spojiti kao komple­ mentarni Darlingtonov par. Trim-potenciometrom u krugu baze moći ćemo namjestiti željeni napon, koji se može kretati u području od približno 1 pa do 3 V. Trebamo li viši napon onda treba povećati P1 na 5Qkil ili čak 100 kii. Otpornik Rl dimenzionirat ćemo na temelju istih postavki kao i pri upotrebi Z-dioda, tj. otpornikom ćemo poništiti razliku između ulaznog i potrebnog napona, uzimajući u obzir struju trošila i struju kroz Z-diodu, u ovom našem slučaju bit će to struja kroz T2. Ako je npr. ulazni napon 10 V, a izlazni 2 V, onda predotpomik treba imati 82 ii. Kada izlaz nije opterećen kroz T2 teče 100 mA.

110

Za. TI možemo uzeti bilo koji PNP-tranzistor, no treba voditi računa o tome da je poželjno da to bude tip koji ima veliko pojačanje, npr. BC 178B ili BC 308B. Tip tranzistora T2 nije kritičan ali mu dopuštena struja kolektora mora odgovarati dopuštenoj struji (Iz) one Z-diode koju ovaj sklop nadomještava. Z-diodama od 400 mW ta je struja kod Z-napona od 2,7 V oko 100 mA, znači da je

SI. 9-19. Sklop za dobivanje promjenljivih Z-napona npr. tranzistor BC 108 s dopuštenom strujom kolektora od 100 mA i dopuštenom opteretivosti od 0,3 W dosta dobro rješenje. Želimo li „nadomjestak“ za Z-diodu od 1 W ili čak 1,32 odnosno 1,56 W onda ćemo pri Z-naponu od 2,7 V morati uzeti jači tranzistor, za struje do 500mA, ali i za PM od barem 2 W. Takav tip je u nas teško naći pa se mora uzeti 5-vatni 2N1479 (EI). Ako regulacijom P1 ne možemo postići željene Z-napone, onda možemo vrijednost od R2 i R3 sniziti na 4,7 k£2.

KONTROLA ISTROŠENOSTI BATERIJE Za neke je baterijske uređaje važno, da se baterija ne istroši do kraja, jer će uređaj prestati s radom .Prikladni se spoj za kontrolu napona baterije može načiniti prema slici 9-20. Bitno je pri tome, da vlastiti potrošak dodatnog dijela bude što manji. Zapravo je to oscilator s PUT-om (programiranim UJ-tranzistorom), a za indikaciju služi svjetleća dioda. Kad se napon smanji ispod određene granice, koji se namješta potenciometrom P\, PUT počinje oscilirati veoma niskom frekvencijom, što se pokazuje impulsnim svijetljenjem LED-a. Što je napon niži, 111

LED brže titra i to je upozorenje, da je napon znatno smanjen. Npr. za nadzirani napon od 6 V, sklop proradi . .ć kod 5,8 V. Potrošak sklopa je oko 1 mA kod 6 V, a oko 2mA kod 9 V, PUT je npr. D13T1, a TI je BC107. Nadzirani napon može biti od 5 do 10 V, s označenim vrijednostima elemenata.

SI. 9-20. Kontrola istrošenosti baterije

JEDNOSTAVNI SPOJEVI ZA INDIKACIJU VISINE NAPONA Svjetleće diode (LED) s još nekoliko elemenata mogu se upotrijebiti za jednostavne indikatore visine napona. U spoju prema slici 9-21, LED svijetli sve dok je napon dovoljno visok. Ako se napon smanji ispod određene vrijednosti Z-dioda prestaje voditi i LED se ugasi. Napon Z-diode izabere se 1 do 1,5 V niži od kontroliranog napona, a R1 se izabere takav da LED dovoljno vidljivo svijetli. U spoju prema slici 9-22 dioda zasvijetli ako se napon poveća iznad određene vrijednosti. Z-dioda provede i aktivira tranzistor TI (npr. BC 108) i preko njega LED. Vrijednosti su navedene za pogonski napon od 5 V, a LED počinje svijetliti kod 5,6 V. Nešto pouzdaniji indikator preniskog napona vidi se na slici 9-23. Kad Z-dioda prestane voditi zbog smanjenja napona, onda proradi tiristor Ti i LED zasvijetli. Kad se napon opet poveća, tipkom treba prekinuti struju kroz tiristor, da se LED ugasi. Taj se spoj može iskoristiti i za indikaciju trenutnog nestanka napona, ako se ukloni elektrolitski kondenzator Cl. Pri povratku napona tiristor

112

proradi i LED svijetli. Za neku drugu vrijednost napona treba odabrati i odgovarajuću Z-diodu s oko 0 , 8 . . . 1 V nižim naponom od nadziranog. Na slici 9-24 vidi se spoj bez Z-diode, ali s dva tranzistora (npr. BC 108). Pri normalnom naponu od npr. 6 V, LED ne svijetli, jer je TI aktivan, a T2 nije

SI. 9-21. Jednostavan indikator preniskog SI. 9-22. Jednostavan indikator previsokog napona (I) napona

SI. 9-23. Jednostavan indikator preniskog SI. 9-24. Jednostavan indikator preniskog napona (II) napona (III) Smanji li se napon na, recimo, 5,5 V, TI prestane voditi (što se namjesti potenciometrom Pl), pa se aktivira T2, a preko njega i LED. Povećanjem napona, TI se ponovno aktivira, pa se LED ugasi. 8 Zidan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

113

INDIKATOR VISINE NAPONA Osim normalnih pojedinačnih tranzistora izrađuju se u istom kućištu također dvostruki i višestruki tranzistori. Budući da su izrađeni na istom kristalu, takvi tranzistori imaju praktički jednake karakteristike koje se pod utjecajem vanjskih faktora, npr. temperature mijenjaju paralelno. Dvostruki se tranzistori upotrebljavaju za razna diferencijalna pojačala, mosne spojeve, mjerne sklopove i slično.

SI. 9-25. Raspored priključaka tranzistorskog niza CA 3086

SI. 9-26. Indikator visine napona s tranzistorskim nizom CA 3086

Višestruki se tranzistori, nazvani tranzistorski nizovi (transistor arrays mogu upotrebljavati za razne svrhe, npr. za signalne sisteme, temperaturno kompenzirana pojačala, indikatore, itd. 114

Jedan takav niz je CA 3086 (veoma slični su CA 3045 i CA 3046), koji je smješten u 14-polno kućište DIL. Raspored priključaka prikazan je na slici 9-25. Niz se sastoji od pet tranzistora, od kojih dva imaju zajedno spojene emitere. Primjer upotrebe tranzistorskog niza CA 3086 vidi se na slici 9-26, a već je ranije jedafh bio prikazan na slici 8-10. To je indikator visine napona, koji reagira na određenu naponsku granicu. Npr. kad se napon smanji za oko 0,1 V od vrijednosti namještene s potenciometrom Pl, uzbudi se vanjski tranzistor TI i upali LED. Obrnuto, kad se napon poveća i dosegne namještenu vrijednost, TI prestane voditi i LED se ugasi. Primjer na slici odnosi se na nadzor napona od 5 V, no promjenom (povećanjem) vrijednosti za Rl, R6 i Pl može se nadzirati bilo koji drugi napon. Npr. za 9 V su odgovarajuće vrijednosti 60, 82 i 50 k£X Umjesto svjetleće diode, u kolektorski krug tranzistora može se spojiti neki telej, priključen na neki drugi napon, a ne na onaj, koji se nadzire, pa se tranzistor onda odabere ovisno o struji koju treba da dade. Potrošnja tranzistorskog niza je veoma malena, oko 0,2 mA (bez indikatorskog dijela).

TRANZISTORSKI MULTIPLIKATOR KAPACITETA Koji puta je potrebno da pojni izvor ima vrlo mali napon brujanja, osobito ako se koristi za napajanje nekih pojačala. Rješenje je koji puta u upotrebi filtarskih kondenzatora velikog kapaciteta, no i te treba pronaći. Na slici 9-27

ür

115

prikazan je spoj s kojim je moguće vrlo efikasno sniziti preostala brujanja u pojnom naponu, a da se upotrijebe samo relativno mali dodatni kondenzatori. Ta se jedinica uključuje između postojećeg pojnog izvora i pojačala. Ulazni napon može biti do približno 40 V, a što se struje tiče ona može biti do približno 3 A ako T2 nije smješten na hladilo, a može biti i do 5 A ako se pobrinemo za dobro hlađenje. Tranzistor T2 je 2N3055, dok TI može biti također 2N3055, ali i neki za manju snagu, npr. 2N3054, BD 137, ili sličan. Filtar je potrebno pomoću P1 namjestiti tako da se na izlazu dobije minimalno brujanje, što možemo kontrolirati mjernim instrumentom za izmjenične napone ili pak osciloskopom. Međutim za to mogu poslužiti i slušalice spojene između izlaza i mase, ali u seriji s kondenzatorom od približno 10 nF. Potenciometar P1 i otpornik R1 trebaju biti žičane izvedbe opteretivosti 5... 10 W.

1 Automobilska elektronika TRANZISTORSKO PALJENJE Danas u praktičnoj primjeni ima niz raznih tipova tranzistorskog paljenja, s većim ili manjim poboljšanjem rada motora. Za potrebe tranzistorskog paljenja proizvođači poluvodičkih elemenata proizveli su čak specijalne tipove tranzi­ ti

SI. 10-1. Sklop za tranzistorsko paljenje u automobilima stora. Jednostavan spoj s jednim takvim specijalnim tranzistorom vidi se na slici 10-1. Prekidački kontakt („platine“) aktivira tranzistor TI, a ovaj dalje T2 (specijalni Darlingtonov tip), te kroz primami krug indukcione zavojnice („bobine“) poteče struja. Za zaštitu tranzistora od induciranih naponskih šiljaka služe dvije u seriju spojene Z-điode za po 150 V (ili tri za po 100 V). 117

Tranzistor T2 je npr. MJ 10012, BUX 37 ili TIP 662, dok je 77 BC 160, 2N2905 ili sličan. Dioda Dl je npr. 1N4001. Da se spriječi nepotrebno opterećenje izlaznog tranzistora i indukcione zavojnice, te pražnjenje akumulatora, ako je napon uključen, a motor ne radi, može se spoj proširiti prikladnim dodatkom s tranzistorima T3 i T4 prema slici

10-2. Ovdje prekidač aktivira tranzistor T4, a preko njega TI i T2. Ako motor ne i adi, a napon je uključen, nakon približno dvije sekunde proradi sklop sa T3 i blokira T4, a preko njega T1 i 7'2, jer se je Cl imao vremena nabiti. Međutim, dok motor radi, Cl se ne stigne nabiti, pa Ti ne proradi.

SI. 10-2. Tranzistorsko paljenje s dodatnim sklopom

Tranzistori T3 i T4 su npr. BC 317, BCY 59 ili slični. Dioda Dl je npr. 1N914 ili 1N4148, a D2 je 1N4002 ili slična. Za oba primjera poželjno je osigurati dobro hlađenje izlaznog tranzistora, osobito za prvi primjer, koji nema sklop za vremensku kontrolu. 118

ELEKTRONIČKI REGULATOR ZA ALTERNATOR Za regulaciju napona alternatora (trofaznog generatora) u automobilima upotrebljava se uglavnom elektromehanički regulator, tzv. regler. S obzirom na mehaničke kontakte regulatora često dolazi do smetnji pri reguliranju napona, pa je on ili prevelik ili premalen. Takav se elektromehanički regulator može zamijeniti prikladnim elektro­ ničkim (tranzistorskim) regulatorom. Na slici 10-3 vidi se često korišten spoj elektroničkog regulatora, s tri tranzistora. Referentni krug čine Z-dioda, potenciometar P1 i otpornici. Potenciometar P1 se namjesti tako, da tranzistor TI počne voditi kod napona od 1 4 , 1 . . . 14,3 V. Time se blokiraju tranzistori T2 i T3, koji čine Darlingtonov spoj, te prestane teći struja kroz uzbudni namot alternatora.

Ako napon padne ispod 1 3 , 8 . . . 13,9 V, tranzistor TI prestane voditi, pa se aktiviraju tranzistori T2 i T3, te poteče uzbudna struja. Veličina uzbudne struje kreće se od 2,5 do 3 A pa treba uzeti odgovarajući tranzistor (T3 na slici), na primjer, BD 190, BD 274, BD 442, 2N3792 i slično. Tranzistori TI i T2 su, na primjer, 2N4033, BCY 78, BC 160, BC 304, BC313, BSV 15 itd, a diode Dl i D2 su 1N5060, 1N4004, BY238 itd.

119

Cijeli se sklop može smjestiti na malu tiskanu pločicu, a tranzistoru T3 treba osigurati prikladno hlađenje, što ovisi o upotrebljenom dpu tranzistora.

KONTROLA NAPONA U AUTOMOBILU Zgodan sklop za kontrolu napona u automobilu može se načiniti s tranzistorskim komparatorom i svjetlećim diodama, prema shemi na slici 10-4. Referentni elementi su Z-diode ZD1 i ZD2 za 11 i 12 V. Kad je napon niži od oko 11,5 ... 11,7 V, ne vodi ni jedna Z-dioda, a zbog toga ni jedan tranzistor, pa svijetli crveni LED3. Poveća li se napon iznad 1 1 , 7 V , onda provede ZD1,

U,< 11.7V. svijetli LED3 Up= 11.7... 12.7V.svijetli LEDI Uf> 12.77 svijetli LED 2

SI. 10-4. Kontrola napona automobilskog akumulatora

aktivira se T1, pa zasvijetli žuti LEDI, a ugasi se crveni LED3, jer mu se preko Dl sasvim smanji napon. Poraste li napon preko 1 2 , 5 . . . 12,7 V, preko ZD2 aktivira se i T2, te zasvijetli zeleni LED2, a ugasi se žuti LEDI, jer mu se napon smanji preko D2. Smanjivanjem napona LED-ovi se pale i gase obrnutim redom. Tranzistori u ovom sklopu mogu biti npr. BC 107 ili slični, a diode su 1N914.

ELEKTRONIČKI ŽM IGAVAC Elektromehanički (relejski) žmigavac u automobilu može se zamijeniti elektroničkim, koji je u radu sigurniji, jer se vremenom neće razgoditi. Spoj jednog takvog žmigavca prikazuje slika 10-5. Tranzistori 77 i T2 rade kao multivibrator, s frekvencijom od otprilike 1,5 Hz, koji aktivira tranzistor Ti. Žmigavac se aktivira uključenjem desne ili lijeve grupe žarulja. Ako u instalaciji nema kontrolne žaruljice, ona se može spojiti onako, kako je na slici označeno crtkano, pa onda svijetli u pauzama žmiganja.

Odnos impuls-pauza je oko 1:2, pa tranzistor Ti nije jako opterećen, stoga mu je dovoljna mala rashladna pločica. Za razliku od elektromehaničkog, ovaj elektronički žmigavac ne mijenja frekvenciju, ako koja žaruljica pregori. Tranzistori mogu biti slijedeći ili slični: TI je BC 107, T2 je BC 160, a T3 je 2N3055.

IMPULSNO SVJETLO ZA KOČNICE Da bi svjetla kočnice bila uočljiva, naročito pri lošim vremenskim prilikama praktično je, da nekoliko puta zasvijetle isprekidano. Međutim, tih prekida smije biti samo nekoliko da se ne zamijene sa žmigavcima. Dodatni sklop, koji

12)

omogućuje takvo kratkotrajno isprekidano svijetljenje pri pritisku na papučicu kočnice može se izvesti prema shemi na slici 10-6. Tranzistori TI i T2 čine multivibrator, T3 je pogonski tranzistor za žaruljice, a tranzistor T4 je spojen kao promjenljivi otpor u krugu multivibratora. U trenutku uključenja taj je otpor mali, pa multivibrator radi brzo, no za par sekundi toliko poraste, da multi­ vibrator radi sve sporije i na kraju prestaje s radom, te žaruljice svijetle trajno.

Trajanje isprekidanog svijetlenja ovisi o kapacitetu kondenzatora C2, pa se za navedenu vrijednost u vremenu oko 3 s dobije 5 do 6 prekida. Tranzistori TI i T2 su npr. BC 177, T3 je 2N3055, a T4 je BC 107.

KONTROLA SVJETALA KOČNICE Korisna indikacija u automobilu je kontrola svjetala kočnice, kojom se pokazuje ako npr. jedna žarulja ne svijetli ili je kontakt za žarulje u kvaru. U seriju sa žaruljama kočnice spojen je prema slici 10-7 namot malog releja načinjenog tako, da se oko cjevčice nekog reed-kontakta (čitaj: rid kontakt) omota 1 2 . . . 15 zavoja žice 1 mm. Kad se zatvori krug za žarulje, reed-kontakt proradi i upali indikatorsku svjetleću diodu LEDI. Ako svijetli samo jedna žarulja, reed-kontakt će se zatvoriti samo nakratko (zbog malog otpora hladne žarulje) i LEDI će samo kratko zasvijetliti. Ne radi li ni jedna žarulja, kontakt se uopće neće aktivirati. 122

AUTOMATSKO PALJENJE PARKIRNOG SVJETLA AUTOMOBILA Za one automobile koji imaju mogućnost paljenja parkirnog svjetla, može se načiniti dodatak, kojim će se parkirno svjetlo uključiti automatski, čim se smrači. Spoj se vidi na slici 10-8. U krugu baze tranzistora TI nalazi se fotootpornik (LDR ), koji osvijetljen ima mali otpor, pa blokira tranzistor TI. Smračenjem se

SI. 10-8. Automatsko paljenje parkirnog svjetla na automobilu njegov otpor poveća, pa se aktivira TI (PNP-tip), a preko njega i tranzistor T2, te se upali žaruljica Ž za parkiranje. Spoj neće reagirati na kratkotrajna osvjetljenja prolazećih automobila, jer kondenzator Cl usporava smanjenje napona za uzbudu tranzistora T2. 123

Tranzistor 77 može biti npr. BC 177, a 72 je BC 140 ili neki snažniji, ako je žaruljica jača. LDR je npr. neki fotootpomik, koji se koristi u televi­ zorima, digitalnim satovima ili slično.

GAŠENJE SVJETLA U KABINI AUTOMOBILA S KAŠNJENJEM (I) Kada po noći uđemo u automobil i zatvorimo vrata, svjetlo se u kabini automatski ugasi. Koji puta je međutim poželjno, da svjetlo još neko vrijeme gori, a da ne moramo otvoriti vrata ili pak uključiti posebni prekidač. To se može postići jednostavnim dodatkom, koji produžuje gorenje svjetla za 2 0 . . . 30 sekundi nakon zatvaranja vrata.

SI. 10-9. Gašenje svjetla u kabini automobila s kašnjenjem (I)

Sklop se vidi na slici 10-9. Kad su vrata zatvorena kondenzator Cl se nabije na praktički puni napon, preko žarulje Ž i diode Dl. Tranzistor T2 je uzbuđen do zasićenja, pa je blokiran T1, jer mu je napon na upravljačkoj elektrodi skoro nula. Kad se vrata otvore, kontakt na vratima uključi žarulju i „šentira“ sklop. Puni napon iz kondenzatora priključi se na upravljačku elektrodu tranzistora TI i on se uzbudi do maksimuma. Kad se vrata zatvore, svjetlo se ne ugasi, jer žarulja gori preko aktiviranog TI. Kako VMOS-tranzistor TI praktički, na uzbudnoj elektrodi, ne troši nikakvu struju a T2 je blokiran, jer je na odvodu TI kao i na diodi Dl napon skoro nula, kondenzator se postepeno prazni samo preko otpornika. Kad se napon na Cl smanji toliko, da TI prestane voditi, žarulja se

124

ugasi. Sada na puni napon proradi T2 i blokira TI, a kondenzator se ponovo nabije. Tranzistor T2 može biti, na primjer, BC 107 ili sličan, a TI ovisio struji t j . o jačini žarulje, tip BD 522 biti će dobar za sve slučajeve koji se javljaju u praksi.

GAŠENJE SVJETLA U KABINI AUTOMOBILA S KAŠNJENJEM (II) Ako VMOS-tranzistor nije dovoljno jak za aktiviranje žarulja prema slici 10-9 ili pak imamo VMOS P-tipa, gašenje s kašnjenjem može se načiniti prema slici 10-10. Snažni tranzistor TI je ovdje npr. 2N3055, a vrijeme određeno sa Cl i R2, za vrijednosti na slici, je oko 30 sekundi.

SI. 10-10. Gašenje svjetla u kabini automobila s kašnjenjem (II) Pri zatvorenom prekidaču na vratima, R1 i emiter tranzistora T2 su na masi, pa poteče struja kroz R2, VMOS-tranzistor (P-tip) T3 se uzbudi i pripravi aktiviranje za TI. Kad se prekidač na vratima otvori struja žarulja poteče kroz aktivirani TI i Rl. T2 se blokira i Cl se počne nabijati sve do vrijednosti kada T3 prestane voditi, pa nestane uzbude za TI i žarulje se ugase. Ako TI nema dovoljnu uzbudu, treba smanjiti vrijednost R5. Za Rl se odabere takva vrijednost, da pad napona na njemu bude oko 1 V kad žarulje gore. VMOS-tranzistor T3 je npr. BD 512, a T2 je BC 107 ili sličan. 125

KONTROLA UPALJENIH SVJETALA AUTOM OBILA Za one automobile kod kojih se svjetla pale neovisno o kontaktu brave na volanu, može se dodati posve jednostavan spoj, koji signalizira da su svjetla ostala upaljena, iako je kontaktni ključ izvađen iz brave. Dodatak se prema slici 10-11 sastoji samo od jedne diode i jedne žaruljice. Kad je kontakt brave zatvoren, žaruljica Žl ne svijetli, jer ako je svjetlo upaljeno, plus je s obje strane žaruljice, a ako svjetlo nije uključeno, dioda Dl sprečava aktiviranje žaruljice.

Kad se ključ izvuče, a svjetlo je upaljeno, žaruljica će zasvijetliti, jer dobiva minus preko raznih trošila (kontrolne žaruljice, indukcione zavojnice za paljenje itd.). Dioda Dl je npr. 1N4001 ili slična.

ALARM O PROVALI U AUTOMOBIL Sa svega nekoliko elemenata može se načiniti alarmni uređaj, koji će signalizirati provalu u automobil. Iskorišteni su postojeći elementi, tj. sirena i kontakti na vratima koji pale svjetlo u kabini automobila. Tiristor Ti na slici 10-12 spaja se u seriju s relejom koji uključuje sirenu, a tiristor se aktivira preko tranzistora Ti. Preklopkom Pri uključi se alarmni uređaj, pa kada se vrata otvore, kontakt Pr2 aktivira tranzistor TI, te se na upravljačku elektrodu tiristora dade pozitivni napon i on proradi u seriju s

126

SI. 10-12. Alarm provale u automobil relejom Re. Alarm se isključuje preklopkom Pri. Za ovai sklop je dovoljan niskonaponski tiristor za struju oko 1 A, dok tranzistor T1 može biti bilo koji BC tipa PNP (npr. BC 177).

127

Jednostavna praktična pomagala INDIKATOR ŠUMA I SMETNJI U NAPAJANJU Pri izradi uređaja za napajanje nastoji se da valovitost napona na izlazu bude što manja, tj. da filtriranje bude što bolje. To je najlakše utvrditi osciloskopom, no ako ga nemamo na raspolaganju, možemo si pomoći malim jednostavnim indikatorom, načinjenim prema slici 1 1 - 1 . Zapravo je to monostabil, koji se okida impulsima šuma i smetnji u napajanju. Ako je napon valovit svjetleća dioda

LEDI će titrati, jer će se monostabil stalno okidati. Potenciometrom P1 se namješta osjetljivost i ako u bilo kojem njegovom položaju svjetleća dioda titra, znači da je napon valovit. Pri posve izglađenom naponu ona će u određenom položaju P1 trajno svijetliti, a ispod te vrijednosti će se ugasiti. Za napon viši od 9 V treba povećati vrijednosti Rl, R3, R4 i R5. Tranzistor TI je npr. BC 107, a T2 je BC 177. 9 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

129

SKLOP ZA PROVJERU ISTITRAVANJA KONTAKATA Istitravanje kontakata je neugodna pojava, koja u mnogim slučajevima ometa ispravan rad raznih uređaja. Javlja se npr. pri uključenju motora, transformatora, releja i slično. Jednostavan sklop za provjeru istitravanja može se načiniti prema slici 1 1 - 2 . Sastavljen je od dva tiristora, dvije žaruljice i tri otpornika. Kad se sklopkom 5 priključi napon, ne događa se ništa, već se samo Ti2 pripremi za aktiviranje. Kad se zatvori ispitivani kontakt, proradi Ti2 i upali se žaruljica Žl, a odmah nakon toga i Ž2, jer proradi i Til. Ako na kontaktu postoji istitravanje, kratko će se prekinuti krug za Ti2 i kroz Žl prestane teći struja. Ponovnim zatvaranjem kontakta Žl se neće upaliti, jer napon na upravljačkoj elektrodi Ti2 više nije dovoljan za njegovo aktiviranje (Ž.2 svijetli). To se zbiva tako brzo, da se Žl neće ni stići upaliti, pa će se pri zatvaranju kontakta s istitravanjem upaliti samo Ž2. Bez istitravanja svijetle obje žaruljice

SI. 11-2. Sklop za provjeru istitravanja kontakata Provjera rada sklopa može se izvesti priključenjem kontakta nekog običnog releja koji će u većini slučajeva imati istitravanje. Nakon toga se može priključiti neki mikroprekidač, koji će zatvarati bez istitravanja. Ovakav sklop međutim ne vrijedi za provjeru veoma kratkih istitravanja koja imaju i mikroprekidači, a koja smetaju digitalnim sklopovima. Tiristori su naime daleko sporiji od digitalnih sklopova, pa ne reagiraju na te veoma kratke prekide. Tiristori Til i Ti2 su tipovi za male struje do 1 A, a žaruljice su npr. 12 V/0,1 A. Ako se upotrijebe žaruljice za neki niži napon, onda treba smanjiti vrijednosti otpornika.

130

KONTROLA NEPREKINUTO STI NAPAJANJA Za neke je uređaje bitno da ne dođe niti do najkraćeg prekida napajanja. Zgodna se kontrola može načiniti s tiristorom i svjetlećom diodom, prema spoju na slici 1 1 - 3 . Primjer je dan za 9 V, no može biti i za bilo koji drugi napon. Kad se napajanje uključi, onda zasvijetli svjetleća dioda (LED). Pritiskom na tipku aktivira se tiristor Ti koji kratko spoji LED, pa on više ne svijetli. Ako napajanje nestane i za trenutak, tiristor prestane voditi pa povratkom napajanja LED zasvijetli kao upozorenje, da je došlo do prekida napajanja.

9V

SI. 11-3. Kontrola neprekinutosti napajanja

SI. 11-4. Smanjenje impulsnih smetnji s telefonske linije pomoću dioda

SMANJENJE IMPULSNIH SMETNJI S TELEFONSKE LINIJE Da bi se smanjili veoma neugodni tonski impulsi, koji se čuju za vrijeme telefonskog razgovora, a nastupe zbog nekih smetnji na telefonskoj liniji, mogu se uz telefonsku slušalicu antiparalelno spojiti dvije silicijske diode Dl i D2 (bilo kojeg tipa, slika 11-4) koje će „odrezati“ vrhove takvih impulsa. Razina normalnih govornih signala nešto je niža od pada napona na silicijskim diodama, koji je obično oko 0,7 V, tako da ove diode uopće ne smetaju normalnom razgovoru.

9'

131

SPOJ ZA UDVOSTRUČENJE FREKVENCIJE Gotovo kvadratična karakteristika FE-tranzistora omogućuje izradu relativno jednostavnog spoja za udvostručenje frekvencije. Shemu prikazuje slika 11-5. Uvodi i odvodi dvaju FE-tranzistora (77 i T4) spojeni su paralelno, a na upravljačke elektrode dovode im se (približno) jednaki, ali protufazni naponi dobiveni pomoću tranzistora TI. Tranzistor T2 služi kao izvor konstantne struje za T3 i T4, a ta se struja namješta ovisno o tipu FE-tranzistora.

Spoj najpovoljnije radi, ako su T3 i T4 odabrani kao par, no potpuno se izjednačenje može postići potencióme trom Pl. Za podešavanje je potreban osciloskop, te se najpovoljnija radna točka FE-tranzistora namjesti s P2, a jednake amplitude napona na izlazu pomoću Pl. Spoj radi dobro u području od 10 Hz pa do 1 MHz. Tranzistori TI i 77 su npr. BC 108, a T3 i T4 su E 300, BF 245 ili slični.

ISKLJUČENJE TIRISTORA Da bi se isključio tiristor u nekom istosmjernom krugu, potrebno je prekinuti struju koja teče kroz njega. Međutim, tiristor se može isključiti i tako da mu se na anodu dade kratki negativni impuls, čime se također kratkotrajno prekine struja kroz tiristor. Princip se vidi na slici 11-6. Ti2 je glavni tiristor, koji se uključuje iz nekog sklopa kratkim pozitivnim impulsom na upravljačkoj elektrodi. Til je pomoćni tiristor, čija je anoda spojena preko kondenzatora s 132

anodom Ti 2. Kad se aktivira Til (također kratkim pozitivnim impulsom), pozitivni kraj kondenzatora se spoji s nultom točkom i kondenzator se isprazni preko Ti2 (neg. impuls) i taj se isključi. Ponovnim uključenjem Ti2 događa se obrnuto, tj. isključi se Til.

S!. 11-7 Uključivanje i isključenje tiristora tipkama Za ovu je svrhu potreban nepolarizirani kondenzator većeg kapaciteta no umjesto njega može se upotrijebiti spoj na slici, realiziran s dvije silicijske diode Dl i D2 i dva obična elektrolitska kondenzatora Cl i C2. Na primjer, za isključenje nekog releja dovoljni su kondenzatori od 10 do 20 pF, a za neko veće trošilo 100 i više pF. Pomoćni tiristor može biti i do 10 puta slabiji od glavnog, ali treba biti za isti napon. Diode Dl i D2 su npr. 1N914 (1N4148) za manje struje, a 1N4001 za veće. 133

Tiristor se može aktivirati i isključiti i neposredno s tipkama. Princip se vidi na slici 11-7. Kondenzator Cl može biti opisana kombinacija dioda i elektrolitskih kondenzatora ili pak neki blok-kondenzator od 10 i više pF. Tipkom Uk daje se pozitivni impuls na upravljačku elektrodu tiristora Ti i on provede. Tipkom Isk priključi se kondenzator između katode i anode, pa se tiristor isključi. Vrijednost otpornika R1 može biti od. 1 do 3 ki).

TONSKI SIGNAL UMJESTO TELEFONSKOG ZVONA Zvonjenje telefonskog aparata može se zamijeniti tonskim signalom, koji daje sklop prikazan na slici 11-8. Kada dođe pozivni signal po telefonskom vodu (izmjenični napon 5 0 . . . 90 V, frekvencije 25 Hz), preko ispravljačkog mosta M sastavljenog od četiri diode Dl... D4, npr. 1N914, dobije se istosmjerni napon, te poteče struja kroz svjetleću diodu u optoelektroničkom veznom elementu (OVE), tipa npr. IL 74. Od toga se aktivira tranzistor u OVE, te omogući

SI. 11-8, Tonski signal umjesto telefonskog zvon? tonskom oscilatoru da proradi. Kao oscilator radi poznati vremenski sklop 555, koji se aktivira, kada se na priključak 4 dovede pozitivni napon. Na izlaz tog sklopa priključen je pogonski tranzistor TI, npr. ĐC 241, za zvučnik. S trimer-potenciometrima može se namjestiti željena visina, boja i jakost tona. Nestankom pozivne struje prestaje i tonski signal.

IM

Zbog veze preko OVE, cijeli je krug potpuno galvanski odvojen od telefonskog voda. U mirnom je stanju potrošak struje zanemariv, pa baterija za pogon tonskog dijela može dugo trajati.

PRETVARANJE TONSKOG SIGNALA U LOGIČKE RAZINE Pomoću dvaju optoelektroničkih veznih elemenata (OVE), može se neki tonski signal lako pretvoriti u logičke razine. U spoju prema slici 1 1 - 9 mogu raditi bilo koja dva OVE, npr. IL 74, TIL 111 itd. Njihove su diode spojene antiparalelno, tako da spoj reagira na obje poluperiode tonskog signala, a tranzistori su spojeni paralelno. Na zajedničkom se emiterskom otporniku dobiju pravokutni impulsi u ritmu frekvencije tonskog signala, ako nema filtarskog kondenzatora Cl, a s njime se dobije samo jedan impuls čija je duljina

SI. 11-9. Pretvaranje tonskog signala u logičke razine

jednaka trajanju tonskog signala. Kapacitet kondenzatora ovisi o frekvenciji tonskog signala i najbolje ga je odrediti pokusom. Otpornik R1 ograničava struju kroz diode na dozvoljenu vrijednost, što ovisi o tipu upotrebljenog OVE, Izlaz iz OVE se vodi na neka okiđačka vrata (IS), npr. 7413, jer se na njihovom izlazu dobiju impulsi strmih bokova, pogodni za dalje korištenje.

MEĐUSOBNO POVEZIVANJE DVIJU LOGIKA Međusobno povezivanje dviju logika, jedne koja radi s pozitivnim i druge koja radi s negativnim naponom u odnosu na zajedničku nul-točku ili pak galvanski posve razdvojene, može se zgodno realizirati preko optoelektroničkog veznog elementa {OVE). Na slici 11-10 prikazan je primjer za +5 i -5 V. Priključenjem negativnog polariteta na jedan od ulaza vrata (IS npr. 7400) aktivira se svjetleća dioda u OVE (npr. IL 74), a preko diode i tranzistor, te na radnom otporniku napon padne gotovo na nulu. Na taj se izlaz može priključiti npr. neki TTL-ulaz. Isti se spoj

može upotrijebiti i za seriju CMOS, dakle za napone do 15 V, bilo na jednoj ili na drugoj strani, ili pak na obje. Treba međutim paziti na opterećenje, jer za svjetleću diodu u OVE treba barem 10 mA, pa valja uzeti prikladan pogonski sklop (drajver), ako se radi o seriji CMOS.

INDIKATOR STANJA BINARNOG VODA Stanje nekog binarnog voda može se lako očitati pomoću spoja prikazanog na slici 11-11. Upotrijebljene su četiri svjetleće diode Dl... D4 i jedan tranzistor TI kao invertor. Ovisno o polaritetu na vodu svijetlit će jedna od dioda, što se vidi iz tablice uz sliku. Npr. kad je na oba voda pozitivan polaritet (logička jedinica) svijetlit će LED3, jer se je aktivirao tranzistor TI, pa je na njegovom kolektoru napon gotovo nula (logička nula).

136

Predotpomicima za diode dane su orijentacione vrijednosti, jer ovise o upotrijebljenim tipovima svjetlećih dioda. Tranzistor TI može biti bilo koji BC-tip, polariteta NPN, npr. BC 108.

SI. 11-11. Indikator stanja binarnog voda

STRUJNO OGLEDALO Poseban tranzistorski spoj je tzv. strujno ogledalo (current mirror), koje se obično realizira s dva potpuno jednaka tranzistora TI i T2. Princip se vidi na slici 11-12. Ako se na baze idealnog para tranzistora priključi određeni napon uzbude, u oba će kolektorska kruga teći jednake struje. Spoje li se obje baze na kolektor

SI. 11-12. Tranzistorski spoj zvan strujno ogledalo 137

jednog od tranzistora, npr. 77, ukupna struja će biti jednaka kolektorskoj struji plus struje obje baze. Budući da se prednapon baze TI sam namješta da bi proizveo kolektorsku struju u TI, namješta se time i prednapon baze 7'2, da bi se proizvela jednaka kolektorska struja u T2. Odlazna će zrcalna struja prema tome biti jednaka dolaznoj, umanjenoj za struje baza. Pri dovoljno velikom pojačanju te će struje biti praktički jednake i to u širokom temperaturnom i strujnom području.

SL 11-13. Upotreba dvostrukog tranzistora kao strujnog ogledala Takvi se spojevi najčešće koriste u integriranoj tehnici (za krugove napajanja i slično), no mogu se upotrijebiti i za neke druge svrhe. Veoma pogodni za takvu svrhu su dvostruki i višestruki tranzistori, zbog svojih gotovo jednakih karakteristika. Jedan se primjer vidi na slici 11-13. Dvostruki tranzistor 77, spojen kao strujno ogledalo, upotrijebljen je kao promjenljivi otpor u krugu oscilatora s vratima CMOS. Potenciometrom Pi mijenja se struja baze obaju tranzistora, a time i kolektorska struja prvog tranzistora, odnosno mijenja se otpor u krugu oscilatora, pa prema tome i frekvencija. Uz navedene vrijednosti elemenata oscilator daje pravokutni napon u području od 300 do 2000 Hz. Promjenom vrijednosti Cl može se odabrati frekvencijsko područje po želji. Upotrijebljen je dvostruki tranzistor BCY 88, no može se upotrijebiti i bilo koji drugi npr. BCY 87 ili BCY 89. Za takav se spoj mogu upotrijebiti i dva pojedinačna tranzistora, ali posebno izabrani sa što sličnijim karakteristikama.

13S

12 Spojevi za igru i zabavu SPOJEVI ZA KVIZ Veoma jednostavan spoj za kviz za dva sudionika prikazan je na slici 12-1. Zapravo je to spoj koji radi na principu „tko će prije“. Čim se jedan od kontakata zatvori (natjecateljska tipka), aktivira se odgovarajući tiristor i upali žaruljica, koja time automatski blokira aktiviranje drugog tiristora, jer se posve smanji napon za upravljačku elektrodu.

Žaruljica ostaje svijetliti i kad se tipka otpusti, jer tiristor i dalje vodi, sve dok mu se ne prekine napajanje. Otpornicima su 2,2 kQ orijentacione vrijednosti, jer ovise o tipu odnosno osjetljivosti upotrijebljenih tiristora, što se lako može utvrditi pokusom. Spoj za tri (i više) natjecatelja prema slici 12-2 nešto je složeniji, jer se aktiviranjem jednog tiristora moraju blokirati svi ostali. Ako se npr. prvi aktivira

m

Ti2, aktivira se i tranzistor TI i poslije njega T2, pa se sasvim smanji napon za upravljačke elektrode tiristora i više se ni jedan od njih ne može aktivirati.

SI. 12-2. Spoj za kviz za tri ili više sudionika Žaruljica Ž2 ostaje upaljena sve dok se ne prekine napajanje. Po želji se spoj može proširiti i za više sudionika. Tranzistori TI i T2 su bilo koji BC(PNP i NPN) tip (npr.BC 177iBC 108), a diode Dl ...D3 su silicijske ili germanijske, npr. 1N914 ili AA 121.

140

13 Ispitivanje tranzistora i drugih poluvodičkih elemenata JEDNOSTAVAN UREĐAJ ZA ISPITIVANJE TRANZISTORA Uređaj za ispitivanje tranzistora, čija se shema vidi na slici 13-1, radi bez mjernog instrumenta, jer za indikaciju pojačanja služe svjetleće diode (LED). Trimer-potenciometri od 25 k£2 spojeni su paralelno i čine kolektorski otpornik za tranzistor koji se ispituje. Preko potenciometarskog spoja otpornika dobiva se napon za bazu tog tranzistora, te se on aktivira, pa na opisanom kolektorskom otporniku nastane manji ili veći pad napona, ovisno o pojačanju tranzistora. Dio tog pada napona dovodi se preko potenciometara na baze

141

tranzistora TI ...T3. Potenciometri se namjeste tako da svaki tranzistor proradi kod određenog pojačanja ispitivanog tranzistora, pa se time aktivira i pripadna svjetleća dioda. Potenciometar P1 se npr. namjesti, da LEDI svijetli pri pojačanju većem od 50, sa P2 da LED2 zasvijetli ako je pojačanje veće od 150, a sa P3 da LED3 svijetli pri pojačavanjima većim od 300. Naravno da uz LED2 svijetli i LEDI, a uz LED3 i LEDI i LED2, (tzv. termometarski princip). Što je veće pojačanje, svijetli dakle više dioda. Odnosi grupa pojačanja mogu se dakle namjestiti po želji. Zbog jednostavnosti izvedbe za taj su uređaj potrebna dva izvora napajanja, npr. dvije baterije, da se mogu ispitivati i NPN i PNP-tranzistori, što se bira četverostrukom preklopkom. Po želji se može dodati i četvrti tranzistor sa svjetlećom diodom, pa se onda mogu očitati četiri grupe pojačanja. Poželjno je, da 77... T3 (T4) imaju približno jednaka pojačanja. Tranzistori mogu biti npr. BC 108. Baždarenje uređaja najlakše je provesti uz pomoć tranzistora s poznatim pojačanjem.

JEDNOSTAVNO ODREĐIVANJE PRIKLJUČAKA I POLARITETA TRANZISTORA Ukoliko se često susrećemo s tranzistorima nepoznatog tipa ili s izbrisanim oznakama, onda nam se isplati gradnja jednostavnog uređaja s pomoću kojeg ćemo moći brzo odrediti sve priključke (E, B, C), i da li je tranzistor tipa PNP ili NPN te da li on pojačava. U uređaju prema slici 13-2 tranzistor koji se ispituje, uključuje se u sklop tonskog oscilatora kao aktivni element, pa se prema tome on može ispitati samo ako ima sposobnost pojačavanja, dakle dobivamo jedan podatak više. Budući da tranzistor ima tri priključka znači da ima šest mogućih kombinacija priključi­ vanja elektroda ako pretpostavimo da je dobro odabran polaritet pogonske baterije. Upotrijebljena je trostruka preklopka Pri, 2, 3 sa šest položaja koju redom stavljamo u svih šest položaja. U položaju kod kojeg se iz zvučnika dobije ton, u smjeru strelice na dugmetu jednostavno očitamo redoslijed priključaka. Ako se npr. tonski signal pojavi kod položaja 4, onda je redoslijed izvoda BEC. Ako ne dobijemo ton ni u jednom položaju, onda dvostruku preklopku Pr4, 5 prebacimo u drugi položaj pa ponovno preklopku Pri, 2,3 dovodimo u svih šest položaja dok nam se ne pojavi ton. Tada kako je rečeno očitamo na dugmetu od Pri, 2, 3 redoslijed izvoda, a po položaju polužice od Pr4, 5 očitamo polaritet tranzistora. Ako tonski signal ne možemo postići nikakvom kombinacijom onda najvjerojatnije tranzistor ne valja. Ako neki tranzistor daje tonski signal na dva -azna položaja prekiopki, onda je pravi onaj s većom glasnoćom. 142

Transformator Tr ne trebamo praviti, za tu će nam svrhu poslužiti izlazni transformator bilo kakvog tranzistorskog radio-prijemnika sa stupnjem snage u tzv. push-pull spoju.

SI. 13-2. Uređaj za jednostavno određivanje priključaka i polariteta tranzistora Sigurne oscilacije daje pogonski napon od 3 V no ukoliko eksperimenti­ ranjem s vrijednostima za Cl, C2, RI i Tr uspijemo postići da uređaj radi pouzdano već pri pogonskom naponu od 1,5 V, onda je to povoljnije ne samo 143

zbog jeftinijeg pogona, već i zbog veće sigurnosti tranzistora koji se ispituje, jer se njegove pojedine elektrode prilikom manipulacija s preklopkama mogu naći u nepovoljnoj situaciji što se tiče opasnosti od proboja, ako je pogonski napon viši.

UREĐAJ ZA ISPITIVANJE TRANZISTORA S NEPOSREDNIM POKAZIVANJEM POJAČANJA Mali prikladan uređaj za ispitivanje tranzistora, koji na skali instrumenta može neposredno pokazati pojačanje tranzistora, može se jednostavno realizirati, ako na raspolaganju imamo mjerni instrument za 1 mA. Shema se vidi na slici 13-3. Uz mjerni instrument potrebna nam je Z-dioda za 5,6 V, sklopka, tipka i nekoliko otpornika. Z-dioda se brine za konstantan napon napajanja bez obzira na potrošak. Spoj za ispitivanje tako je odabran da uz struju baze od 10 gA ispitivanog tranzistora protiče kolektorska struja od 1 mA, ako je pojačanje tranzistora 100. Za veće pojačanja (do 1000) šentira se mjerni instrument tako da se sklopkom 5 paralelno spoji otpornik od 47 ii.

SI. 13-3. Uređaj za ispitivanje tranzistora s neposrednim pokazivanjem pojačanja

Silicijska dioda Dl, npr. 1N914, služi za zaštitu instrumenta od preoptere­ ćena. Vrijednosti otpornika R2 i R3 treba zapravo odrediti pokusom, jer ovise o unutarnjem otporu instrumenta. Odrede se tako da se između C i E spoji neki mA-metar u seriji s potenciometrom od 5 kii, kojim se namjesti struja od 1 mA odnosno od 10 mA, a mjerni instrument ispitivala treba da pokaže puni otklon. Pokazivanje pojačanja je linearno, pa npr. ako u području od 1000 instrument pokaže 3, znači da je pojačanje 300. 144

ISPITIVANJE VF-TRANZISTORA Nepoznatom tranzistoru lako možemo odrediti tip (dali je NPN ili PNP) te priključke emitera, baze i kolektora. Međutim, da li je on NF ili VF-tip, to se posve jednostavnim ispitivanjem ne da utvrditi, već treba načiniti prikladan oscilatorski spoj, kojim ćemo moći utvrditi do koje frekvencije tranzistor može oscilirati. Na slici 13-4 prikazan je takav spoj. To je zapravo prošireni dip-metar s optičkim indikatorom, koji nam pokazuje, da li tranzistor oscilira ili ne. Zavojnicu L možemo načiniti prema podacima u prvoj knjizi „Spojevi s tranzistorima“ (strana 159 u 5. ili 6. izdanju) ili pak prema tablici uz spoj na slici 6-2 str. 61 u ovoj knjizi.

SI. 13-4. Ispitivanje VF-tranzistora U dip-metar ugradimo podnožje za TI, da možemo uticati nepoznate tranzistore, a preklopkom Pri, 2 dademo odgovarajući polaritet napajanja za TI. Kod germanijskih tranzistora dosta je velika razlika između NF i VF-tipova. Međutim, kod silicijskih je razlika manja, pa tako npr. BC 107 oscilira na visokoj frekvenciji (100 i više MHz). Pri normalnom osciliranju ispitivanog tranzistora svjetleća dioda LEDI svijetli punim sjajem. Kad povišenjem frekvencije počinje slabije svijetliti, znači da smo došli skoro do granične frekvencije tranzistora. Želimo li takav mali uređaj upotrijebiti kao dip-metar, onda ćemo za TI uzeti neki AF ili BF-tip. P1 namjestimo tako, da LED još vidljivo svijetli. Kad 10 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima I]

145

pronađemo rezonantnu frekvenciju ispitivanog titrajnog kruga, LED će se sasvim ugasiti. Tranzistor T2 je npr. BC 108, a Dl je germanijska dioda, npr. AA 121.

ISPITIVANJE POJAČANJA SNAŽNIH TRANZISTORA Pojačanje snažnih tranzistora treba utvrditi pri određenoj, jačoj kolektorskoj struji, jer jednostavno statičko ispitivanje s veoma malom kolektorskom strujom, kakvom se obično ispituju mali tranzistori, ne daje točne rezultate. Spojem prema slici 13-5 možemo mjeriti pojačanje pri većim strujama. Npr. uz ulazni napon od 12 V i predotpomik R1 od 5 ii/25 W možemo izmjeriti pojačanje tranzistora pri kolektorskoj struji od 2 A. Predotpornik R1 služi za zaštitu od prevelike struje ako je tranzistor koji ispitujemo neispravan.

TRANZISJOR koji se ispituje

SI. 13-5. Ispitivanje pojačanja snažnih tranzistora Tranzistor TI daje potrebnu struju za bazu ispitivanog tranzistora, dakle mora biti dovoljno snažan, npr. za struju od 1 A. Potenciometrom P1 postepeno povećavamo uzbudu tranzistora 77, a time i uzbudu tranzistora koji se ispituje. Kad ampermetar pokaže struju od 2 A, na miliampermetru očitamo iznos struje baze, iz čega lako izračunamo pojačanje tranzistora B=IJIb. Primjer na slici pokazan je za NPN-tranzistore, za PNP treba obrnuti polaritete, a za TI uzeti neki PNP-tip. Naravno, da se ulazni napon i predotpornik mogu odabrati po želji za neku drugu vrijednost kolektorske struje. Poželjno je da potenciometar P1 bude 146

žičane izvedbe, jer u nekim slučajevima, ako je pojačanje ispitivanog tranzistora malo, potrebna je relativno velika struja baze, a time i veća struja za baze tranzistora TI. Tranzistor TI je BC 140 odn. BC 160 (PNP).

JEDNOSTAVNO ISPITIVANJE UJ-TRANZISTORA Da bi se provjerila ispravnost nekog U J-tranzistora, pogodan je jednostavan spoj prikazan na slici 13-6. Radi se zapravo o ispitivanju „ide - ne ide“ (radi ili ne radi). UJT se spaja kao oscilator, čiju frekvenciju određuje /JC-sklop. Cl se nabija preko R3 sve dok napon na njemu ne poraste toliko, da UJT provede pa se Cl isprazni, a to se stalno ponavlja. Da bi se oscilacije učinile vidljivima, dodan je indikator sa svjetlećom diodom.

SI. 13-6. Jednostavno ispitivanje UJ-tranzistora

TI služi za prilagođenje visoke impedancije RC-sklopa na mali otpor indikatorskog sklopa. Porastom napona na Cl svjetleća dioda sve jače svijetli, a kad se Cl isprazni, LEDI se ugasi itd. Ako LEDI uopće ne svijetli ili pak svijetli stalno, UJT je neispravan. TI je BC 108 ili sličan.

UREĐAJ ZA ISPITIVANJE TIRISTORA I TRIJAKA Uređajem za ispitivanje, čija je shema prikazana na slici 13-7, mogu se ispitati tiristori i trijaci i to ne samo da se utvrdi da li su ispravni već se mogu izmjeriti i struja i napon uzbude. Izvor napajanja daje pozitivan i negativan napon u odnosu na nul-točku (masu). Kad se priključi ispravan tiristor (Ti) ili trijak (Te) ne smije svijetliti ni jedna žaruljica. 10'

147

Ako se ispituje tiristor, pritisne se tipka T+, čime se na upravljačku elektrodu tiristora priključi pozitivan napon. Potenciometrom P1 povećava se pozitivna struja za tu elektrodu sve dok tiristor ne provede, pa će zasvijetliti Ž1 (npr. crvena). Vrijednost struje (0,1... 100 mA), a i napona (nekoliko V) može se očitati na izvana priključenim instrumentima. Kad se tipka otpusti, Ž1 prestane svijetliti, jer dioda D5 propušta samo pozitivne poluperiode, a kod prve negativne poluperiode nakon otpuštanja tipke prekida se struja kroz tiristor. Pri ispitivanju trijaka pritisne se najprije tipka T + . Potenciometrom se povećava pozitivna struja dok se ne upali Ž1. Nakon toga se pritisne tipka T —, pa se sa P1 povećava negativna struja dok se ne upale Zl i Ž2 (npr. zelena).

Otpuštanjem tipke žaruljice se gase. To sve vrijedi za ispravan trijak. Ako svijetli jedna ili obje žaruljice, a ni jedna tipka nije pritisnuta, trijak je neispravan. Potenciometar Pl treba da bude žičani, s obzirom na veliku struju koja može poteći kroz njega (do 100 mA). Sve su silicijske diode jednake, također za struju od 100 mA, npr. BA 195, 1N4001 itd.

UREĐAJ ZA BRZU PROVJERU TRANZISTORA, TIRISTORA I TRIJAKA U praktičkom radu za brza provjeravanja ispravnosti poluvodičkih ele­ menata veoma su prikladni ispitni uređaji, koji rade na principu „ide —ne ide“ (tj. radi ili ne radi). Takav jedan uređaj za brzu provjeru ispravnosti tranzistora, 148

tiristora i trijaka može se realizirati sa svega nekoliko sastavnih dijelova, prema slici 13-8. Potreban je mali mrežni transformator, koji na sekundaru daje 3... 4 V. Za indikaciju služe dvije antiparalelno spojene svjetleće diode LEDI i LED2. Budući da se ispituje s izmjeničnom strujom radi se o jednostavnom dinamičkom ispitivanju. Prije ispitivanja se potenciometar P1 postavi na maksimalni otpor, ako ispitujemo neki tranzistor (ili mali tiristor). Priključi se tranzistor i polako smanjuje vrijednost Pl, dok ne zasvijetli jedan od LED-ova. Ako npr. zasvijetli LEDI znači da se radi o ispravnom NPN-tranzistoru, a ako zasvijetli LED2, tranzistor je PNP-tipa. Ako se pak radi o Darlingtonovom tipu, svjetleća dioda će svijetliti i pri maksimalnoj vrijednosti Pl. Svijetle li oba LED-a ili ne svijetli ni jedan, tranzistor je neispravan. Može se međutim dogoditi, da smo tranzistor priključili obrnuto, kolektor na E, a emiter na C, pa tada neće svijetliti ni jedan LED. Zato

SI. 13-8. Uređaj za brzu provjeru tranzistora, tiristora i trijaka treba tranzistor okrenuti i još jednom provjeriti. To nam omogućuje, da odredimo priključke kolektora i emitera nepoznatog tranzistora! Bazu lako odredimo omometrom na način opisan u prvoj knjizi (5. ili 6. izdanje;* str. 252. Tiristor ili trijak priključujemo prema oznakama na slici. Kod ispravnog tiristora svijetlit će LEDI, a kod trijaka LEDI i LED2. Ako jedan ili oba LED-a svijetle bez uzbude (Pl na maksimumu) znači da je trijak odnosno tiristor neispravan. Za jače tipove tiristora i trijaka treba pritisnuti tipku, da bi se dobila dovoljna uzbuda za upravljačku elektrodu. Otpuštanjem tipke LED-ovi se gase. Ovim se uređajem mogu provjeriti i diode, koje se priključuju između E i C. Zasvijetlit će jedan od LED-ova, ovisno kako smo priključili diodu. Ako svijetle oba, dioda je u kratkom spoju, a ako ne svijetli ni jedan, dioda je u prekidu. 149

SPOJ ZA BRZO I JEDNOSTAVNO ISPITIVANJE DIODA Brzo i jednostavno ispitivanje dioda može se provesti spojem prema slici 13-9. Na izmjenični napon od 6V priključene su dvije antiparalelno spojene svjetleće diode LEDI i LED2, a u seriju s njima spoji se ispitivana dioda.

Pri ispitivanju moguće su četiri indikacije: -

svijetli crveni LEDI, anoda diode je na priključku A, svijetli zeleni LED2, katoda diode je na priključku A, svijetle oba LED-a, dioda je u kratkom spoju, ne svijetli ni jedan LED, dioda je u prekidu.

Mogu se ispitivati i germanijske i silicijske diode, a također i svjetleće diode. Z-diode za napon niži od 6 V pokazivat će kratki spoj, a one za napone više od 6 V ponašaju se kao obične diode.

UTVRĐIVANJE NAPONA NEPOZNATIH Z-DIODA Napon nepoznate Z-diode može se lako utvrditi spojem prema slici 13-10. Paralelno sa Z-diodom spoji se voltmetar V, a s potenciometrom Pl, koji se prije ispitivanja postavi u nulti položaj, polako se povećava napon. Kad se kazaljka voltmetra (ili indikacija, ako se radi o digitalnom voltmetru) zaustavi i ne pomiče se dalje, iako se potenciometrom povećava napon, voltmetar pokazuje napon Z-diode.

150

SI. 13-10. Jednostavno utvrđivanje napona nepoznatih Z-dioda

ODREĐIVANJE NAPONA Z-DIODA Ukoliko se pri radovima ne susrećemo s nepoznatim Z-diodama čiji je napon viši od 40 V, (što je ipak najčešći slučaj, jer su Z-diode pretežno u upotrebi za napone od 5 pa do 12 V) onda u odnosu na spoj za ispitivanje prema slici 13-10 dobivamo prednost manjeg pogonskog napona, pa time i neovisnosti o mrežnom napajanju (si. 13-11). Za pogon uređaja za ispitivanje dovoljna je baterija od 9 V koja se tipkom 2 uključuje samo u trenutku ispitivanja pa joj je zato trajnost velika. U trenutku priključenja baterije, proradi tranzistorski pretvarač napona,

151

koji napaja krug Z-diode koja se ispituje. Voltmetar V s mjernim područjem do 40 V (struja za puni otklon 100 pA) izravno pokazuje Z-napon diode koja se ispituje. Ako se dodatno pritisne još i tipka I onda se struja kroz Z-diodu udvostruči, Što kod diode s dobrim stabilizacijskim djelovanjem ne bi smjelo uzrokovati bitno pomicanje kazaljke instrumenta. Tipka I služi dakle samo za ispitivanje kvalitete Z-diode koja se ispituje, no to se ispitivanje može i izostaviti. Važno je napomenuti da se tipka 2 ne drži pritisnuta dulje nego što je potrebno. Nadalje, treba voditi računa o tome da se tipka 2 ne smije pritisnuti ako na izlazu nisu priključeni voltmetar i Z-dioda jer inače napon praznog hoda može poprimiti neugodno visoke vrijednosti. Namoti transformatora smješteni su u feritnu lončastu jezgru promjera 20... 26 mm, a pojedini namoti imaju: nl = 2 zav. žice 0,5 mm «3= 10 zav. žice 0,5 mm m3= 160 zav. žice 0,25 mm. Obične transformatorske jezgre ne dolaze u obzir zato što je radna frekvencija pretvarača visoka, negdje 30 do 50 kHz. Upotrijebljeni poluvodiči: TI je 2N3055, D1...D4 su diode za napon 250 V/30mA ili Graetz npr. B250C30.

ISPITIVANJE OPTOELEKTRONIČKIH VEZNIH ELEMENATA Optoelektronički vezni elementi (OVE) mogu se dosta jednostavno ispitati spojem prema slici 13 — 12. Potenciometrom P1 postepeno se povećava struja kroz svjetleću diodu u OVE-u, sve dok vanjska svjetleća dioda {LED) u kolektorskom krugu ne zasvijetli što znači da je emisija svjetleće diode u OVE- u dovoljna za pobudu njegovog fototranzistora. Za neke OVE bit će potrebno smanjiti vrijednost Pi na nulu, dok će npr. za one koji imaju Darlingtonov spoj fototranzistora, LED početi svijetliti već pri maksimalnom otporu Pl. Ako ne znamo priključke OVE-a, lako ih možemo ustanoviti omometrom. Ako OVE ima samo četiri izvoda, priključke diode ćemo lako pronaći, jer bez obzira kako okrenemo polaritet omometra, neće biti nikakva otklona između priključaka kolektora i emitera fototranzistora. Međutim, ako tranzistor u OVE-u ima izvedenu i bazu, najprije ćemo pronaći priključke tranzistora. Spajanjem plusa omometra na bazu trebamo dobiti dva otklona, prema priključcima emitera i kolektora, dakle kao kod svakog drugog tranzistora. (Optoelektronički vezni elementi izrađuju se samo s NPN-tranzistorima.) 152

Preostala dva priključka su dakle od svjetleće diode. Koji je priključak emitera, a koji kolektora, za sada nije bitno. Naime, ako pri maksimalnoj struji svjetlosne diode vanjski LED ne zasvijetli, vjerojatno smo međusobno zamijenili te priključke i kad ih okrenemo, LED će zasvijetliti ako je OVE ispravan. Ako se radi o veznom elementu s fototiristorom, vanjski će LED ostati svijetliti i kad se prekine struja kroz svjetleću diodu u optoelektroničkom veznom elementu.

SI. 13-12. Jednostavno ispitivanje optoelektroničkih veznih elemenata

JEDNOSTAVNO ISPITIVANJE TIRISTORA Tiristore možemo na jednostavan način ispitati spojem prema slici 13-13 te ujedno, ukoliko mu ne znamo podatke, odrediti barem struju upravljačke elektrode potrebnu za okidanje tiristora. I spituje se tako da se preklopka Pr stavi prvo u položaj 1 i pritisne tipka. Ako je tiristor ispravan, a dovoljna mu je struja za okidanje, zasvijetlit će LED2. Ako ne zasvijetli, redom ćemo preklopku prebacivati dalje u položaje 2, 3 i 4, te svaki puta pritisnuti tipku. Ako niti onda LED2 ne zasvijetli, tiristor je vjerojatno neispravan. 153

Sa. /se samo jednom namjesti prava vrijednost emiterske struje tranzistora

TI na jednom od područja, pa se onda ta namještena vrijednost trimer-otpornika izmjeri i on nadomjesti otpornikom iste ili slične vrijednosti. Za TI se može upotrijebiti bilo koji tranzistor PNP-tipa, npr. BC 177.

154

14 Postupak pri radu s tranzistorima i drugim poluvodičkim elementima POSTUPAK PRI RADU S TRANZISTORIMA Pri ugrađivanju tranzistora u spojeve potrebna je određena pažnja, jer vrlo lako može doći do njihovog oštećenja, prvenstveno zbog previsoke temperature pri lemljenju. Lemljenje stoga treba obaviti brzo, moramo nastojati da dobar lemni spoj napravimo za manje od 3 sekunde. Za to naravno treba imati nešto iskustva, a i dobro lemilo i lem. Međutim o lemljenju će još biti govora u ovom poglavlju, pa bi sada samo rekli nešto o hlađenju pri lemljenju. Opasnost pregrijavanja tranzistora pri lemljenju smanjit ćemo ako se pobrinemo da toplinu koja se pri lemljenju prenosi preko dovodnih žica odvedemo štogod više možemo. Za tu svrhu postoje posebne pincete s oblogama od bakra (si. 14-1) koje

SI. 14-1. Specijalna pinceta za odvođenje topline pri lemljenju poluvodičkih elemenata osobito dobro odvode toplinu. S takvom pincetom treba izvod poluvodičkog elemena prihvatiti na prikladnom mjestu koje ne smije biti preblizu lemne točke, jer će nam je previše rashlađivati pri lemljenju. Međutim ona ne smije biti niti tik do kućišta poluvodiča, pa je stoga najbolje pincetu staviti negdje u sredinu (si. 14-2). Obične pincete za to nisu prikladne jer im unutarnje plohe nisu glatke pa to otežava odvod topline. Međutim, bolje je upotrijebiti i takvu pincetu nego li nikakvu. Za nuždu mogu naravno poslužiti i neka plosnata kliješta (si. 14-3).

ISS

Nije uputno lemiti prekratke izvode niti lemilo držati preblizu samog tranzistora ili nekog drugog . jluvodičkog elementa koji se lemi.

SI. 14-2. Pri lemljenju poluvodičkih elemenata potrebno je na prikladnom mjestu izvod prihvatiti specijalnom pincetom za odvođenje topline

SI. 14-3. Ukoliko nemamo specijalnu pincetu za odvođenje topline, za nu­ ždu će poslužiti obična ili plosnata kliješta

Onima koji nisu vješti lemljenju, preporučamo da ne leme tranzistore izravno, već da upotrijebe podnožja za tranzistore, što doduše nije jeftino ali je korisno rješenje, jer ćemo pri pokusima moći lako iskušati razne tipove tranzistora a da ih čestim zalemljivanjem i odlemljivanjem ne dovedemo u opasnost zbog pregrijavanja. Nekoliko tipičnih podnožja za tranzistore prika­ zano je na slici 14-4.

#

^w

SI. 14-4. Nekoliko tipova podnožja za tranzistore

Radimo li s integriranim sklopovima, onda je pogotovo preporučljivo upotrijebiti odgovarajuća podnožja ili pak tzv. IC-kontakte (si. 14-5), od kojih možemo „krojiti" podnožja po želji. Kupuju se na metre, a raster im je 2,54 mm. IC-kontakte možemo upotrijebiti i za tranzistore ako im priključne žice nisu predebele. Za tranzistore snage takvi se IC-kontakti naravno ne mogu upotrijebiti pa ćemo za njih upotrijebiti podnožja kakva su prikazana na slici 14-4. Razni tipovi podnožja za integrirane sklopove prikazani su u prvoj knjizi SPOJEVI S TRANZISTORIMA, slika 11-3.

156

Pri savijanju izvoda tranzistora treba voditi računa o tome da se oni ne savijaju tik do samog kućišta (si. 14-6). Željeno mjesto pregiba treba uhvatiti kliještima ili pincetom (si. 14-7). Izvodi nekih tranzistora načinjeni su od veoma tvrdog materijala, jer su predviđeni za uticanje u podnožja, pa je lemljenje na njima dosta otežano, pogotovu blizu njihova kućišta.

SI. 14-5. IC-kontakti koji se upotrebljavaju umjesto podnožja za integrirane sklopove. Mogu se upotrije­ biti i za većinu tranzistora

NEISPRAVNO

SI. 14-6. Neispravno je izvode iz tranzistora presaviti tik do njegova kućišta

ISPRAVNO

SI. 14-7. Izvode iz tranzistora treba presaviti na udaljenosti od barem 2 mm od izlaza iz kućišta, pri čemu valja upotrijebiti kliješta ili pincetu

SI. 14-8. Kućište tranzistora treba biti podignuto iznad tiskane pločice barem 2 mm

Ulemljujemo li tranzistore u tiskanu pločicu, onda kućište tranzistora mora biti podignuto najmanje 2 mm (si. 14-8). 157

Tranzistori, a i ostali poluvodički elementi, su općenito uzevši manje osjetljivi na mehaničke udarce nego elektronke, što međutim ne znači da za njih ta opasnost ne postoji. Mehanička naprezanja mogu osim mehaničkog prekida dovoda do kristala imati za posljedicu i oštećenje hermetičnosti kućišta poluvodičkog elementa, pa zbog atmosferskih utjecaja može onda tijekom vremena doći do promjene električkih osobina tranzistora. Neki stariji tipovi tranzistora imaju stakleno kućište obojeno bojom, većinom crnom. Treba paziti da se ta boja ne oguli jer tada lako može doći do neželjenog utjecaja svjetla. Tranzistore ne smijemo nikada zalemljivati u sklopove koji su u pogonu, a napajaju se iz gradske mreže. Naime, vrlo malo lemila ima čitav svoj životni vijek perfektnu izolaciju između grijaćeg uloška (patrone) i lemnog šiljka. Ako je jedan od izvoda tranzistora (npr. emiter) spojen s masom bilo izravno bilo preko nekog kondenzatora, otpornika ili nekog drugog elementa, onda pri dodirivanju šiljka lemila s nekim drugim izvodom tranzistora, npr. baze, može vrlo lako doći do proboja dionice baza-emiter, jer joj je dopušteni napon kod većine tranzistora nekoliko volti, a kod nekih tipova čak i manje od jednog volta. Naravno da tranzistor ne mora uvijek stradati, ali vjerojatnost postoji, osobito ako je primarni namot transformatora tog uređaja zbog uklanjanja smetnji blokiran prema masi. Sličnu opasnost predstavljaju za tranzistore i razni mjerni uređaji s napajanjem iz mreže, jer i preko njih može masa našeg tranzistorskog uređaja dobiti neki potencijal prema šiljku lemila s nedovoljnom izolacijom. Više o tome vidi u prvoj knjizi SPOJEVI S TRANZISTORIMA, si. 11-13. Ukoliko se lemljenje za vrijeme pogona ne može izbjeći, onda treba lemilo na čas isključiti, te njime, dok je još toplo, brzo obaviti odlemljivanje ili zalemljivanje. Dobro je rješenje upotrijebiti rastavni transformator za lemilo (1:1). Međutim ima i niskonaponskih lemila za 6, 12 ili 24 V, pa s takvima možemo lemiti bez bojazni od neželjenih napona. Ako eksperimentiramo s tranzistorima, onda trebamo paziti da priključeni naponi ne budu veći od dopuštenih. Treba dakle koristiti pojne izvore, s poznatim naponima, ili pak redovito priključivati kontrolni voltmetar. Poželjno je također u pojni vod uključiti i miliampermetar ili ampermetar te voditi računa o tome da ni struja ne premaši dozvoljenu vrijednost, pogotovu ako radimo u području viših pogonskih napona, jer do uništenja tranzistora ne dolazi samo zbog prekoračenja dozvoljenih napona ili struja, već i njihovim udruženim djelovanjem, kod kojeg naponi struje, svaki za sebe, ne moraju biti niti blizu dozvoljnih vrijednosti. Primjer: Tranzistoru BC 107 je dopušteni napon kolektor-emiter 45 V, dopuštena srednja struja kolektora 100 mA, a opteretivost (disipacija) 300 mW. Tranzistor dakle može stradati, ili kad mu je napon između kolektora i emitera veći od 45 V, ili ako mu je stalna kolektorska struja veća od 100 mA. Međutim,

158

ako mu je napon npr. na svega polovini dopuštene vrijednosti tj. 22,5 V, a struja mu je svega trećinu dopuštene vrijednosti tj. 33,3 mA, on će opet stradati i to od topline, jer je N = 22,5 V x33,3 mA~750 mW, a dopušteno je samo 300 mW (vidi dijagram za BC 107, si. 1-20). Ako odaberemo fiksni pogonski napon, onda možemo prikladnim elektronskim osiguračem postići isključenje ili blokiranje pojnog izvora čim struja prekorači jednu unaprijed namještenu maksimalnu vrijednost i time praktički potpuno osigurati tranzistore od oštećenja. Takvi su elektronički osigurači opisani u prvoj knjizi (spojevi 9-13 i 9-14).

ZAŠTITA TRANZISTORA OD PREVISOKE TEMPERATURE ZA VRJJEME POGONA Tranzistori se za vrijeme pogona zagrijavaju, neki više neki manje. Kod tranzistora za naponsko pojačanje to se npr. jedva zamjećuje, kod tranzistora snage zagrijavanje je jako pa se redovito poduzimaju mjere za njihovo hlađenje. Tranzistori snage rijetko imaju valjkasta kućišta poput VF- i NF-tranzistora, ali ih ipak ima i to samo za manje snage. Oni se hlade rashladnim obujmicama koje se pričvršćuju na veće metalne plohe (si. 14-9). Za takve

SI. 14-9. Rashladna obujmica za male tipove tranzistora snage izvedbe međutim postoje i posebna hladila u obliku zvijezda s krilcima koja se jednostavno nataknu na njihova kućišta (si. 14-10). Te se rashladne zvijezde mogu upotrijebiti i za sve ostale poluvodičke elemente koji imaju takva kućišta, npr. Z-diode, ispravljačke diode, integrirane sklopove i si.

139 \

Tranzistori veće snage imaju kućišta Koja su predviđena za montažu na šasiju ili druge veće metalne plohe uz pomoć vijaka. Pri tome treba paziti da ne dođe do nekog nepoželjnog kratkog spoja jer većina takvih tranzistora ima na kućištu izvod kolektora. U takvom slučaju treba tranzistor električki izolirati od rashladne plohe podloškama od tinjca prikladnog oblika, si. 14-11. Budući da se tranzistori snage, npr. oni u kućištu TO-3 pričvršćuju na podlogu vijcima, treba se još pobrinuti da vijak ne načini spoj između kućišta i rashladne ploče. Stoga

SI. 14-10. Nekoliko tipova zvjezdastih hladila za tranzistore s valjkastim kućištem (Fischer Elektronik)

SI. 14-11. Izolacijske pločice (podloške) od tinjca za izoliranu montažu tranzistora u kućištima TO-3, TO-66, TO-220, SOT-9 i SOT-32, a ima ih i za diode u metalnim kućištima npr. DO-4 i DO-5 treba upotrijebiti plastične umetke (nazuvice) za rupe u kućištu tranzistora (si. 14-12 i si. 14-14) ili pak upotrijebiti vijke od plastike (koji se također teško mogu nabaviti). Upotreba izolacijskih pločica od tinjca ponešto otežava prijelaz topline od tranzistora na rashladnu plohu. Iako površine međusobnog dodirivanja tranzistora i rashladne plohe ili pak tinjca naoko izgledaju glatke, one su mikroskopski gledane vrlo hrapave što znači da među njima postoji zračnost, a zrak kao loš vodič topline znatno snizuje toplinsku vodljivost. Prijelaz topline je dakle slabiji, pa da se to spriječi, zračni prostor treba popuniti silikonskom pastom čija je toplinska vodljivost oko dvadeset puta veća od vodljivosti zraka. Ova je pasta poprilično skupa, no isplati se nabaviti s obzirom na poboljšanja koja se s njome postižu. Električka probojna čvrstoća takvih pasta je velika, a dielektrični gubici maleni.

160

Veličina, a i oblik hladila za tranzistore snage ovise o snazi gubitaka. Potrebna veličina hladila se dade odrediti računskim putem*, pa zato proizvođači hladila obično navode toplinski otpor za pojedine profile hladila i njihove duljine. Taj podatak se daje u jedinici C/W ili K/W, što je isto. Poznati proizvođač raznih hladila tvrtka Fischer Elektronik iz SR Njemačke tako npr. za svoju izvedbu hladila SK 01 daje dijagram ovisnosti toplinskog otpora i?thk o duljini hladila, prikazanog na slici 14-13. Vidimo da pri duljinama hladila većim

a)

b)

SI. 14-12. Vijke za pričvršćivanje tranzistora snage treba posebnim plastičnim nazuvicama izolirati od kućišta tranzistora: a) vijak s nazuvicom, b) nazuvica s mjerama

SI. 14-13. Dijagram ovisnosti toplinskog otpora o duljini hladila, za izvedbu hladila SK 01 (Fischer Elektronik)

od 150 mm toplinski otpor gotovo više i ne ovisi o toi duljini. Hladila koja se mogu naći na našem tržištu dugačka do 400 mm gotovo su istovjetna sa spomenutim profilom SK 01 pa i za njih vrijedi isti dijagram, pod uvjetom da im je boja crna i montaža uspravna. U nas ima naime i hladila istog profila koja nisu obojena, pa je zato i isijavanje topline drugačije. * Vidi knjigu SPOJEVI S INTEGRIRANIM SKLOPOVIMA, knjiga druga. 1 1 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

161

Na slici 14-14 prikazana je izolirana montaža tranzistora snage na hladilo pomoću odgovarajućih podloški od tinjca i to tranzistora s kućištem TO-3 ili TO-220. Obratiti pažnju na obavezne izolacijske nazuvice za vijke (si. 14-12).

SI. 14-14. Prikaz izolirane montaže tranzistora snage u kućištu TO-3 ili TO-220 Na hladila tipa SK01 često se montiraju dva ili više tranzistora, o čemu naravno ovisi i duljina takvih hladila. Tranzistori snage mogu međutim imati i vlastita manja hladila, oblika prikazanog na slici 14-15.

SI. 14-15. Pojedinačna hladila za tranzistore snage koja trebaju mali prostor (Fischer Elektronik) Tranzistori se ne moraju uvijek montirati na hladilo, moguće je i obrnuto, tj. da se hladilo montira na tranzistor, kao što je to za kućište TO-3 prikazano na slici 14-16. Veće diode za ispravljanje, a i tranzistori snage u profesionalnim uređajima često se hlade prisilnim gibanjem zraka pomoću posebnih malošumnih venti162

latora. Ima i hladila koja se hlade tekućom vodom čime se postžu osobito mali toplinski otpori, npr. svega 0,02 C/W. Koliko je to povoljna vrijednost vidi se uspoređujući npr. hladilo prema slici 14-15 u sredini koje ima toplinski otpor 4,8 CC/W.

SI. 14-16. Hladila za tranzistore snage u kućištu TO-3 koja se montiraju na tranzistor U pribor za montiranje tranzistora spadaju i izolacijske kape za sprečavanje kratkih spojeva često prouzrokovanih nehotičnim dodirom kućišta tranzistora žicama ili izvijačem. Ove izolacijske kape, prikazane na slici 14-17, obično su od poliamida ili najlona otpornih na stalne temperature do 140 C.

SI. 14-17. Izolacijske kape za tranzistore snage radi izbjegavanja nehotice prouzročenih kratkih spojeva Često i integrirani sklopovi dobivaju hladila. Ukoliko su im kućišta ista kao tranzistorska onda i za njih vrijedi sve što je rečeno za tranzistore. No ako su im kućišta specifična za 75-ove, onda upućujemo na priručnik SPOJEVI S INTEGRIRANIM SKLOPOVIMA - knjiga prva, slike 23-11 do 23-15.

POSTUPAK PRI RADU S TRANZISTORIMA MOS MOS je kratica od Metal Oxide Silicon, a odnosi se na FE-tranzistore (tranzistore s efektom polja) izrađene u toj tehnici. Za razliku od običnih FE-tranzistora oni imaju elektrodu zasun (raniji naziv u nas vrata od engl. gate) 11*

163

izoliranu od podloge - tzv. substrata, što je rezultiralo golemim ulaznim otporom, reda veličine bilijuna oma. Upravo taj visoki otpor može biti uzrokom da se na izgled običnim, bezazlenim radovima, npr. hodanjem po sagu od sintetike ili potezanjem ruke preko najlonske tkanine, stvori statički naboj od nekoliko stotina volti. Tanak oksidni sloj na zasunu FE-tranzistora MOS podnosi napon od svega 6 0 . . . 70 V, pa veći naponi mogu izazvati proboj sloja, čime takav tranzistor postaje neupotrebljiv. Pri radu s tranzistorima MOSFE treba stoga voditi računa o slijedećem: 1. Zbog zaštite od statičkog elektriciteta MOSFE-tranzistori dobavljaju se s kratkospojnim prstenima oko izvoda elektroda načinjenih od metala ili vodljive gume, slika 14-18. Taj se prsten ne s m i j e odstraniti dokle god se MOSFEtranzistor ne ulemi u spoj. Umjesto takve zaštite, tranzistorima izvedenim u tehnici MOS često su izvodi ubodeni u specijalnu vodljivu spužvastu gumu.

SI. Tranzistori 14-18. Tranzistori i ostali poluvodičkielemen­ elemen­ Sl. 14-18. (a i (a ostali poluvodički ti) izvedbe MOSFE obično obično se se dobavljaju dobavljaju ss kratko­ kratkospojnim prstenom od metala ili vodljive gume ili s priključcima ubodenim u električki vodljivu spužva------------ -------------------stu gumu stu gumu

f

2. Pri lemljenju treba tranzistor MOSFE držati prstima za kućište i ne ispuštati ga tako dugo dok ne budu zalemljene sve elektrode. Inače treba izbjegavati dodirivanje priključaka prstima, izuzev ako se sve elektrode dodirnu istovremeno tako da među njima niti na trenutak ne bude razlike potencijala. 3. Lemiti je najsigurnije s lemilima čiji je lemni šiljak uzemljen. Ukoliko MOSFE-tranzistor ima i izvod s (substrat) onda je poželjno da se lemni šiljak lemila spoji žicom i s tim priključkom. Prvo se onda zalemi taj priključak, a tek onda sve ostale elektrode. Lemljenje se ne smije obavljati s tzv. pištoljima za lemljenje. U industriji se MOSFE poluvodički elementi leme uz osobite mjere predostrožnosti. U prostorijama u kojima se radi sve je uzemljeno, počem od radne plohe na stolu, pa do kutija s elementima, stolica, podova, pa čak i ruku

164

posebnim narukvicama. Međutim, hobista u praksi s takvim mjerama pređostrožnosti neće pretjerati. Za utjehu naime možemo navesti da većina poluvodičkih elemenata MOS ima na ulazu ugrađene zaštitne diode, no ipak se u njih nemojmo previše pouzdati, jer ne možemo znati da li tih zaštitnih dioda ima ili nema. Proizvođači ih koji puta izostavljaju zato jer pogoršavaju neke bitne osobine tranzistora. Postupak s integriranim sklopovima MOS opširno je objašnjen u knjizi SPOJEVI S INTEGRIRANIM SKLOPOVIMA - knjiga prva.

ZAŠTITA TRANZISTORA OD TRENUTAČNIH PRENAPONA Ako se u strujnim krugovima tranzistora nalaze veliki induktiviteti kao što su releji, elektromagnetska brojila, prigušnice s jezgrom i si., onda treba obavezno upotrijebiti tzv. zaštitne diode koje će tranzistor čuvati od proboja prenaponom koji se javlja u trenutku aktiviranja tranzistora zbog nagle promjene struje kroz namot. Ta je dioda spojena namotu paralelno, ali u zapornom smjeru, si. 14-19. Ona time ne ometa normalnu funkciju namota, no kada se zbog aktiviranja releja stvori trenutačni prenapon suprotnog polariteta, dioda ga „progu­ ta“ jer je za njega spojena u propusnom smjeru.

SI. 14-19. Namotima s velikim induktivitetima u emiterskom ili kolektorskom krugu tranzistora treba obavezno spojiti paralelno zaštitnu diodu D

Tip upotrijebljene diode ovisi o induktivitetu i pogonskom naponu. Za ma­ le induktivitete i niske pogonske napone mogu se eventualno upotrijebiti germanijske diode AA 130, AA 131, AA 226 no bolje je da to budu silicijske 1N914, 1N4148 ili BA 511... BA 516. Tamo gdje je pogonski napon veći, upotrijebit ćemo BY 123P, BY 130, BY 234, BY 254 ili 1N4002... 1N4007. Pri izvanredno velikim induktivitetima i visokim pogonskim naponima, struja kroz te diode može poprimiti poprilične vrijednosti, pa se preporuča upotreba višeamperskih dioda kao što su npr. BY 131, BA 157-50, BYX 39-200 ili 1N5401... 1N5408. Ako neznamo koji ćemo tip upotrijebiti, najbolje je držati se uputa uz shemu spoja. Na slikama 14-20 i 14-21 prikazani su oscilogrami sinusoidnog i pravokutnog napona od 50 Hz na namotu releja, lijevo bez zaštitne diode D, 165

a desno s njome. Lijepo se vidi da se s diodom potpuno uklanjaju opasni vršci induciranog protunapona koji bi mogli uzrokovati probijanje tranzistora, budući da se radi o naponima koji imaju višestruki iznos pogonskog napona.

SI. 14-20. Oscilogram sinusnog napona na namotu releja, lijevo bez, a desno sa zaštitnom diodom

SI. 14-21. Oscilogram pravo­ kutnog napona na namotu rele­ ja, lijevo bez, a desno sa zaštit­ nom diodom

O LEMLJENJU TRANZISTORA Iako je lemljenje naoko jednostavan postupak, ipak mu treba posvetiti izuzetnu pažnju, jer samo jedan loš lemni spoj može dovesti u pitanje funkcioniranje čitavog sklopa. Da bismo lemljenjem dobili dobre spojne točke potrebno nam je prikladno lemilo, dobar lem, ali i pravilan postupak lemljenja.

Lemila Za lemljenje poluvodičkih elemenata potrebno nam je lemilo prikladne veličine da bismo njime mogli spretno rukovati, npr. takva kao na si. 14-22. Nažalost u nas nema povoljnog, da baš ne kažemo nikakvog izbora, pa će se oni

SI. 14-22. Dvije izvedbe suvremenih praktičnih standardnih lemila za elektroničke radove (lijevo ERSA 16 W/220V; desno ERSA 50 W/220 V) koji su zainteresirani za nabavku zaista kvalitetnih lemila morati ogledati za nekom uvoznom izvedbom. Ona su doduše skuplja od domaćih, ali isplatit će nam se priie ili kasnije. Osobito će nas obradovati što ćemo za svaki tip lemila moći

166

nabaviti i lemne šiljke raznih oblika, slika 14-23, a isto tako i nadomjesno grijaće tijelo, ako nam jednom pregori. Veličina lemila ovisi u prvome redu o njegovom učinu. Tipske snage su: 5 W, 8 W, 10W, 12W, 15W (16 W), 25 W, 30 W, 40 W, 50 W, 80 W, 100 W i 150 W.

SI. 14-23. Izbor lemnih šiljaka za mini-lemilo WMCP-EC (lijevo) i lemilo ECP (desno), proizvodnje Weller Lemila od 5 W upotrebljavat ćemo samo iznimno za najfinije radove koje izvodimo pod povećalom (mikrospojevi). Za fina elektronička lemljenja upotrije­ bit ćemo lemila snage 1 0 . . . 1 5 W . Za standardna lemljenja na tiskanim pločicama te za međusobno povezivanje elektroničkih komponenata služit ćemo se lemilima snage 25 do 40 W, pri čemu vrijednost od 30 W možemo smatrati najprikladnijom. Lemila snage 50 W do 150 W služe više električarima nego li elektroničarima za lemljenje žica do promjera 3 mm kao i za lemljenje limova debljine do 1,5 mm. Lemila sa snagom od 150 W na više služe isključivo za elektro- i vodo-instalaterske radove.

SI. 14-24. Presjek lemila s automatskom regulacijom temperature tipa Magnastat (Weller) Unatoč visokoj cijeni, najprikladnija su lemila s automatskom regulacijom temperature. Ona imaju jača grijaća tijela nego što je to normalno potrebno i to zato da bi imala potrebnu rezervu za održavanje stalne temperature, ali i onda kada šiljak zbog dugotrajnog lemljenja istog spoja odvodi mnogo topline. Jedno takvo lemilo je npr. tip „Magnastat“ tvrtke Weller, si. 14-24. Regulator temperature nalazi se u samom lemilu. Temperaturni senzor koji se nalazi tik do lemnog šiljka drži privučenim mali permanentni magnet koji preko jednog 167

štapića drži uključenu sklopku grijaćeg tijela. Kada temperatura senzora naraste preko jedne određene (nazivne) vrijednosti (tzv. Curie-ove točke), on izgubi svoja magnetska svojstva. Permanentni magnet se nema više našto pridržati pa ga jedna opruga povuče u položaj u kojem je sklopka iskopčana. Kada se toplinski senzor ohladi, vraćaju mu se magnetska svojstva, permanentni magnet skoči ponovno prema njemu te uključi sklopku grijača. Opisani proces stalno se ponavlja. Ovakva lemila postoje za mrežne, ali i za niske napone. Niskonaponski pogon ima određene prednosti na koje smo već ranije ukazali. Tzv. pištolji za lemijenje manje su popularni. Oni se doduše već za nekoliko sekundi zagrijavaju na radnu temperaturu, ali zato što im je u dršci ugrađen transformator, njihova je težina veća nego od običnih lemila. Uz lemila treba imati i potreban pribor od kojih je najvažniji prikladan stalak kojeg u jednostavnoj izvedbi možemo i sami napraviti od žice promjera 3 . . . 4 mm (si. 14-25), dok ćemo onaj malo bolji držač ipak morati nabaviti gotov (si. 14-26). Ovaj posljednji imade i udubljenje za spužvicu kojom se šiljak lemila čisti od nečistoće. To nije obična, već posebna spužva od celuloze koju je prije upotrebe potrebno natopiti vodom.

SI. 14-25. Jednostavan stalak za lemilo koji možemo načiniti sami

SI. 14-26. Spiralni držač lemila s temeljnom pločom i celuloznom spužvom za čišćenje šiljka lemila

Šiljaka za lemijenje ima raznih, ne samo po obliku od kojih smo nekoliko njih ranije prikazali na slici 14-23, već i po materijalu od kojih su izgrađeni. Najčešće je šiljak od čistog bakra koji ne samo da je najjeftiniji već i najbolji što se tiče toplinske vodljivosti. Međutim on brzo oksidira i jako se troši pa je potrebno često čišćenje šiljka turpijom i njegovo ponovno pokositrenje. Veći vijek trajanja ima tzv. šiljci za trajno lemijenje koji su također od bakra ali im je površinski sloj od kroma i željeza koji ih čuva od oksidiranja i trošenja. Cijena je takvih šiljaka približno četverostruka od običnih bakrenih, ali im je zato trajnost približno dvadeset puta veća. Nije ih ni potrebno čistiti jačim sredstvima 168

(salmijakom) niti dorađivati turpijom. Štoviše, turpijanje nije čak ni dopušteno da se ne bi skinuo sioj kroma i željeza. Postoje i tzv. ž-šiljci za lemljenje koji su kompromis između običnih bakrenih šiljaka i šiljaka za trajna lemljenja. To su također šiljci od bakra ali im je površinski sloj načinjen od legure bakra i aluminija. Karakteristika im je da ne stvaraju ogorine. Cijena im je negdje na sredini između cijene šiljaka od čistog bakra i onih za trajna lemljenja. Najtrajniji su šiljci od čelika koji omogućuju oko 2,5 milijuna lemljenja bez dorade šiljaka. Takvi se šiljci upotrebljavaju pri profesionalnim radovima pa za hobiste nemaju značenja.

Lem (žica za lemljenje) Za elektroničke radove lemljenjem upotrebljavaju se u pravilu tzv. meki lemovi, legure na bazi kositra (kalaja) popularno zvane ,,cin“, ali i „tinol“. Prvi popularni naziv nije naš, a drugi nije točan, jer je tinol zaštićeni trgovački naziv legure za lemljenje jednog inozemnog proizvođača. U leguri kositra za lemljenja u elektronici nalazi se 60 dijelova kositra i 40 dijelova olova. Za lemljenje na tiskanim pločicama upotrebljava se i legura s 60 dijelova kositra, 1,6 do 2 dijela bakra, dok je ostatak do 100 olovo. Oba spomenuta lema potpuno su rastopljena na temperaturi od 190°C. Postoji još i niz drugih legura za fina lemljenja u elektronici koje osim glavnih sastojaka: kositra i olova sadrže i male postotke antimona, srebra, kadmija, cinka, pa i bakra kako je bilo spomenuto. Za hobiste i elektroničare najznačajniji je meki lem sa 60% kositra i 40% olova u obliku šuplje žice čija je jezgra ispunjena sredstvom za lemljenje tzv. pastom. Ta se žica izrađuje s promjerima od 0,75 mm, 1 mm, 1,5 mm, te prodaje ili na metre ili pak na kolutima težine 100 g, 250 g, 500 g i 1000 g. Takve žice za lemljenje mogu umjesto jedne jezgre ispunjene sredstvom za čišćenje lemnog mjesta imati i više takvih jezgri. Žica za lemljenje se izrađuje i u nas, no dobava nije redovita, ali je inače posve dobra ako nemamo druge. Za fine radove i lemljenja na integriranim sklopovima preporučili bismo nabavku žice za lemljenje marke „Fluitin“, „Chemet“, ,,Sixtyflux“ i si. Te kvalitetne žice za lemljenje imaju deklariran sastav na naljepnici (u što se može vjerovati), a predviđene su upravo za fine elektroničke radove. Za spajanje u elektronici treba isključivo upotrebljavati žice za lemljenje, a klonuti se upotrebe običnih lemova za električarske i vodoinstalaterske radove u kombinaciji s kojekakvim pastama i vodicama za lemljenje, makar na njima izričito pisalo da ne sadrže kiselinu. Jedino salmijak možemo iznimno koristiti za čišćenje šiljaka lemila. 169

Lemljenje Pri sastavljanju elektroničkih sklopova, jedna od najvažnijih radnji jeste lemljenje. Ako ne znamo lemiti, onda nam neće pomoći ni dobro lemilo niti dobar lem. Iako je u biti lemljenje vrlo jednostavan postupak, mnogi koji se time bave ne znaju lemiti unatoč višegodišnjem iskustvu, možda čak samo zato što su mu već ispočetka krivo pristupili. Međutim ako znademo kako se lemljenje ispravno provodi, ubrzo ćemo steći potrebnu praksu, pa rezultati neće izostati. Najveća se pogreška čini onda kada se na šiljak za lemljenje izravno prisloni žica za lemljenje, slika 14-27 lijevo, pa onda rastopljena kapljica lema „donese“ na mjesto gdje treba ostvariti spoj. Tako načinjeni spoj obično nije dobar jer je sredstvo za čišćenje - pasta u žici za lemljenje, isparila već na šiljku lemila. Možda će načinjeni spoj naoko izgledati u redu, ali ipak će postojati vjerojat­ nost da je to tzv. h l a d n i s p o j , o kojem će još biti govora.

NEISPRAVNO LEMLJENJE

ISPRAVNO LEMLJENJE

SI. 14-27. Ispravno lemljenje (desno) kod kojeg se šiljkom lemila zagrijava spojno mjesto, a ne žica za lemljenje što je neispravno (lijevo) Ispravan je postupak lemljenja prikazan na slici 14-27 desno, gdje se dobro pocinčanim šiljkom lemila zagrijava priključak elektroničkog elementa, a ne žica za lemljenje. Zagrijani priključak elementa prvo otopi pastu za lemljenje koja zalije čitavo mjesto spoja, te se u nastavku po očišćenom mjestu razlije rastopljeni lem. Šiljak lemila se ne smije odmaknuti odmah, već treba pričekati dok se kositar ne formira, te poprimi jednoličnu srebrnu boju. Dobar lemni spoj je, nakon što se ohladi, gladak, a boja mu je srebrna. Jako matirana površina ukazuje na prenisku temperaturu lemljenja. Važno je i ispravno doziranje lema. Ne smije ga se upotrijebiti niti previše niti premalo, nego upravo toliko koliko je potrebno, što reguliramo primicanjem žice za lemljenje. Ako nakon stvaranja kapljice, željene (i potrebne) veličine, šiljak lemila držimo na mjestu spoja toliko da ishlapi suvišna pasta, lem poprimi pravu boju, a kapljica oblik, onda ćemo dobiti p r a v i l e m n i s p o j . U tome je u stvari tajna dobrog lemljenja. 170

Uz pojam lemljenja ide i pojam spomenutih tzv. hladnih spojeva. Takvi spojevi izgledaju sasvim u redu iako to nisu, najčešće ni električki, a koji puta niti mehanički. Oni su rezultat lošeg postupka lemljenja, bilo da je sredstva za čišćenje bilo premalo, bilo da je temperatura lemljenja bila preniska, pa se je lijepa kapljica formirala samo površinski, a žicama unutar kapljice nije se rastopljeni lem zavukao u površinu. Kod takvih spojeva možemo koji puta čak i utvrditi da se žice unutar stvrdnute kapljice dadu pomicati. Hladni spojevi mogu nastati odmah, ali i nakon nekog vremena. Najgore je kad povremeno imaju dobar spoj, a povremeno ga izgube, jer ih je onda vrlo teško pronaći. Najbrže ćemo s njima izaći na kraj ako sve lemne točke prelemimo nanovo. Stvaranje hladnih spojeva sprečava se tako da se pri lemljenju šiljak drži dovoljno dugo na mjestu koje se lemi, no pri tome ne treba pretjerati da se zbog prekomjerne topline ne oštete osjetljivi poluvodički sastavni elementi. Smatrajmo primjernim vrijeme od 2 sekunde. Također je veoma važno da za vrijeme dok lem prelazi iz tekućeg u kruto stanje ne diraju žice koje se leme, jer i to dovodi do hladnih spojeva.

NEISPRAVNO LEMLJENJE

SI. 14-28. Izgled loše lemne točke (lijevo) koja može uzrokovati kratak spoj sa susjednim vodom na tiskanoj pločici (desno)

Lemljenje na vodovima tiskanih pločica treba također obaviti pažljivo, ali također što brže. Treba se kloniti višestrukog zalemljivanja i odlemljivanja sastavnih dijelova jer nam se može dogoditi da će se od prekomjerne topline odljuštiti bakrena folija. Tada obično nema druge nego vodove pokrpati mostovima od žica što, iako je praktično, kvari estetski izgled i „profesionalni“ izgled tiskane pločice. Pri lemljenju na vodovima tiskanih pločica treba paziti da na susjednim vodovima malog međusobnog razmaka ne dođe do dodirivanja lemnih točaka, si. 14-28, ili pak da u izoliranom prostoru između vodova ne zaostanu sićušne kapljice lema ili nekakvi opiljci. Provjeru na dodir susjednih

171

lemnih točaka možemo obaviti provlačenjem listića papira između njih, a opiljaka ćemo se riješiti na taj način da tiskanu pločicu sa strane vodova isčetkamo žičanom mjedenom četkicom. Na slici 1 4 — 2 9 prikazana su dobro izvedena lemna mjesta po izgledu stvrdnutog kositra. Kod ispupčenog lemnog mjesta opasnost hladnog spoja je veća jer ukazuje na to da nije došlo do pravilnog razlijevanja lema. Mogli bismo reći da su loša mjesta većinom lagano ispupčena, a dobra lagano udubljena.

Odlemljivanje Često puta spojeve moramo i odlemiti npr. onda kada želimo zamijeniti neki poluvodički ili drugi sastavni elemenat. Redovito je odlemljivanje mukotrpniji posao nego li zalemljivanje, osobito ako se radi o integriranim sklopovima: Opširne upute koje se odnose na njih dane su u knjizi SPOJEVI S INTEGRI-

Sl. 14-30. Prikaz postupka odstranjivanja suvišnog lema bakrenom pletenicom RANIM SKLOPOVIMA — knjiga prva. Ovdje ćemo se osvrnuti samo općenito na postupke odlemljivanja. Kao prvo morat ćemo se pobrinuti da to vrijeme bude što kraće da ne bismo pregrijali poluvodičke elemente ukoliko su nam oni još potrebni. Najprije odstranit ćemo lem. Obično to i nije jednostavno, ako nemamo za to posebna pomagala, a lema je upotrebljeno mnogo. Možemo si pomoći npr. tako da četkom isčetkamo lem dok je još u tekućem stanju, no onda se ostaci lema mogu naći svagdje. Tekući lem možemo međutim pokupiti posebnom, ali i najobičnijom pletenicom od žice na način prikazan na slici 14 -30. To se radi tako da se vrućim šiljkom lemila pletenica čvrsto pritisne na lemno mjesto, pa se nakon topljenja lema podigne zajedno s lemilom. Praktičan a jeftin dodatak za skupljanje suvišnog lema, svakom lemilu može se načiniti od neizolirane bakrene žice promjera 1 , 5 . . . 2 mm. Žica se omota oko šiljka lemila i ostavi da viri 1 5 . . .20 mm izvan vrha. Taj kraj žice se tankom

172

pilicom razreže na dužini od 6 . . . 8 mm (si. 14 - 31). Pri odlemljivanju se prorez na žici utisne na lemno mjesto, pa će radi kapilarnog efekta tekući lem preći na žicu. Lem se poslije toga istrese sa žice. Onima koji se često bave odlemljivanjem, preporuča se upotreba posebnih sisaljki za lem koje rade na bazi vakuuma - kroz malu sapnicu se usiše rastaljeni lem (si. 14—32).

SI. 14-31. Skupljanje suvišnog rastopljenog lema u rascjep dodatka lemilu koji možemo sami napraviti

SI. 14-32. Vakuumska sisaljka za skupljanje lema (lijevo); Skupljanje rastopljenog lema pri odlemljivanju vakuumskom sisaljkom bez grijača sapnice (desno) Najbolja su usisna pomagala za odlemljivanje koja imaju grijanu sapnicu, pa pomalo liče na lemila. Često su to izvedbe koje se zaista lako mogu prepraviti u lemila. Način rada takvih sisaljki za lem prikazan je na slici 1 4 - 3 3 . Pritisne se gumena loptica te ugrijana sapnica prisloni na spoj koji želimo odlemiti (a). Loptica se naglo oslobodi, usiše lem, i brzo podigne sisaljka (b). Ponovnim pritiskom na gumenu lopticu, usisani se lem ispuše u za to priređenu posudicu (c). 173

SI. 14-33. Redosljcd skupljanja rastopljenog lema pri odlemtjivanju vakuumskom sisatjkom i grijanom sapnicom (Lotring) Onima koji se često bave radovima na tiskanim pločicama preporučamo da nabave posebni držač pločica sa pripadajućim stalkom koji će ubrzati radove lemljenja (si. 1 4 - 3 4 ) , jer će nam poslužiti kao treća ruka. Osim toga pločica se može lako okrenuti na drugu stranu, pa tako omogućiti provjeravanje lemljenja s obje strane tiskanih pločica. Ima ih u raznim izvedbama i kvalitetima pa im o tome i ovisi cijena.

SI. 14-34. Držač tiskanih pločica sa stalkom zbog lakšeg lemljenja te mogućnosti zakretanja pločice na drugu stranu Nekoć, u prvim danima radio-tehnike, spojevi se nisu ostvarivali lemljenjem, već stezaljkama i sukanjem žica. Takvi su spojevi bili nepouzdani pa su zato nadomješteni lemljenjem. Međutim, oko 1950. g., osobito u profesionalnoj tehnici spajanja, djelomično se je vratila stara tehnika spajanja pomoću sukanih žica. Ta je stara tehnika u novom izdanju nazvana WW-tehnika od engleskog 174

Wire-Wrap, što otprilike znači zavijati žice. Kod tog se postupka masivna žica ručno ili strojem omotava oko jednog zatika s oštrim bridovima. Elektronički dijelovi izrađuju se posebno za sastavljanje WW-tehnikom, a lako ih se može prepoznati po tome što su im priključci na koje se inače leme žice, tri do četiri puta dulji nego normalno i što imaju oštre bridove. Na slici 1 4 — 3 5 prikazana su zbog usporedbe podnožja za integrirane sklopove za normalno lemljenje na tiskane pločice, i ona za spajanje WW-tehnikom.

SI. 14-35. Izvedba podnožja za integrirane sklopove za normalna spajanja lemljenjem (lijevo) i za spajanje Wire-Wrap postupkom (desno) - Fischer Elektronik

‘SHUT; SI. 14-36. Način spajanja elektroničkih sastavnih elemenata tehnikom Wire-Wrap (WW-tehnika) Ožičenje omatanjem može se obaviti posebnim ručnim strojevima na električni pogon, sličnim električnim ručnim bušilicama, no za to postoje i alati u raznim izvedbama na ručni pogon. WW-tehnikom ne dolazi do „hladnih spojeva“ i do nekih drugih pogrešaka koje nastaju pri lemljenju. Postiže se metalni kontakt između zatika na koji se 175

namota žica i same žice, zatim se izbjegnu oštećenja dijelova koji se spajaju a do kojih bi moglo doći zbog topline, što je osobito važno kod poluvodiča. Pouzdanost takvih spojeva je velika. Načinjeni spoj se dade prema potrebi lako odstraniti, rukom ili strojem, te provesti modifikacija. Za WW-spajanje potrebna je posebna žica kojoj je dimenzija izražena u AWG-mjerama (američki standardi za žice). Uobičajene su vrijednosti AWG 18 do AWG 30, što odgovara promjerima od 1,0 do 0,25 mm. Tipično WW-spajanje prikazano je na slici 1 4 - 3 6 .

176

Izrada tiskanih pločica u praksi hobista Streloviti razvoj elektronike posljednjih četrdesetak godina ne bi bio zamisliv, a kamoli ostvariv, bez poluvodičkih elemenata, ali gotovo isto tako ni bez tiskanih spojeva. Danas teško da možemo ostvariti neki složeniji sklop bez tehnike tiskanih spojeva, no praktičnost mu se ne može osporiti čak niti kod najjednostavnijih spojeva. U industrijski proizvedenim uređajima nije rijetkost da se već samo za serijski spoj jednog otpornika i kondenzatora pravi tiskana pločica. Tehnika tiskanih spojeva donijela je prema ranije upotrebljavanoj tehnici spajanja ožičavanjem niz prednosti: smanjenje obujma i težine, veću preglednost spojnih vodova te znatno skraćenje vremena potrebno za izradu nekog uređaja, ne samo u serijskoj već i maloscrijskoj proizvodnji, pa čak i pri izradi prototipova ili unikata. 1 hobisti se danas sve više služe tiskanim spojevima, jer zahvaljujući raznim pomagalima, tehnika izrade postala je pristupačna gotovo svakome. Ima hobista čije je iskustvo u izradi tiskanih pločica toliko veliko da im izgled ne zaostaje za onima što ga imaju tvorničke izrađevine. Međutim ima i hobista koji se nećkaju pozabaviti se time, možda čak samo zato jer nemaju potrebnih uputa i savjeta. Pretežno takvima namijenjene su ove upute u kojima će uglavnom naći sve što je potrebno da tiskanu pločicu izrade sami, mada će možda imati poteškoće s nabavkom potrebnog materijala i kemikalija.

MATERIJAL ZA TISKANE PLOČICE Za tiskane pločice kao polazni materijal može poslužiti bilo koji izolacijski materijal prevučen bakrom. Taj sloj bakra naravno ne nanosimo sami, već koristimo tvornički izrađene pločice. Dobava tih pločica je u nas kronično nepouzdana, no snalažljivim hobistima to neće predstavljati veće poteškoće, jer otpadaka se uvijek nađe, a konačno u susjednim zemljama moći ćemo ih nabaviti bez problema. 12 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

177

Osnovni materijal na koji je nanesen bakreni sloj (s jedne ili s obje strane) obično je pertinaks, super-pertinaks, te razne vrste tvrdog papira ili drugih umjetnih materijala. Najkvalitetnija je epoksidna tvrda staklena tkanina, poznata u nas pod trgovačkim nazivom Cu-VITROPLAST. Budući da je poluprozirna, na izrađenoj pločici tiskanih spojeva lako se može prosvjetljavanjem otkriti mogući prekid vodova. Uobičajeni naziv za pločice oslojene bakrom je b a k r o m k a s i r a n e p l o č i c e . Debljina bakrenog sloja najčešće je 35 tisućinki milimetara (pm) tj. 0,035 mm. Rjeđe se upotrebljava dvostruko deblji sloj od 70 pm. Ovaj sloj bakra je visoke čistoće od 99,5°0 (elektrolitski bakar;. Osnovni laminat (izolacijska pločica) obično je debljine 1,0, 1,5 ili 2 mm. U domaćoj neprozirnoj izvedbi postoje tri tipa jednostrano i dvostrano kaširanih pločica: Cu-CART IV, Cu-CART FR 2 i Cu-CART FR 3. Bakreni sloj je svagdje istih električkih i mehaničkih osobina, razlika je među njima u električkim i mehaničkim svojstvima osnovnog laminata, ali i u boji. U električkim osobinama razlika je npr. u površinskom otporu, specifičnom volumnom otporu, dielektričkom faktoru gubitaka te dielektričkoj konstanti. Cu-VITROPLAST-a ima u četiri izvedbe i to Cu-VITROPLAST G 10, FR 4, G 11 i FR 5. Električke osobine su im približno iste, razlika je u toplinskim razredima i gorivosti, tj. ima ih za temperature do 135 CC ili 155 °C, te onih koji gore (pa i izgore), koji se mogu zapaliti ali i sami ugasiti, te onih koji uopće ne gore. Boja svih VITROPLAST pločica je blijedo zelena. Budući da nećemo izrađivati elektroniku za svemirske letjelice, bit ćemo sretni ako uspijemo dobiti bilo koju vrstu nabrojenih pločica. Za one kojima i brojevi nešto znače, eto nekoliko podataka o bakrom kaširanim pločicama Cu-CART i Cu-VITROPLAST.

Debljina pločice (mm)

Približne težine bakrom kaširanih pločica u kg m*

1,0 1,5 2,0

Debljina bakrenog sloja u mm Jednostrano kaširano Dvostrano kaširano 0,035 0,070 0,035 0,070 CuCuCuCu* Cu-Cart Vitropl. Cu-Cart Vitropl. Cu-Cart Vitropl. Cu-Cart Vitropl. 1,615 2,049 1,879 1,879 2,361 2,361 2,409 2,985 2,290 2,949 2,555 2,555 3,261 3,261 3,048 3,885 2,965 3,849 3,230 4,161 4,161 3,230 3,759 4,785

Podaci se odnose na proizvođača „DONIT". Ako imate priliku birati, nabavite za vaše radove bilo koji Cu-VITRO­ PLAST debljine l , 5 m m . 178

GOTOVE TISKANE PLOČICE U svijetu ima niz tvrtki kojima je osnovna ili sporedna djelatnost raspačavanje slogova za samogradnju raznih elektroničkih uređaja. Takvi slogovi obično sadrže i gotove tiskane pločice, na kojima je vrlo često na onoj strani na koju se stavljaju elementi otisnut i montažni nacrt za opremanje s elektroničkim komponentama koji put i u više boja, te s oznakama elemenata, što je za primjer prikazano na slici 15-1. Osobito je simpatično to, što se takve pločice mogu naba­ viti i pojedinačno, bez prisile uzimanja čitavog sloga sastavnih elemenata.

SI. 15-1. Prikaz industrijski izrađene tiskane pločice koja ima otisnut i raspored sastavnih elemenata 12'

179

Ako takve pločice možemo nabaviti, onda nemamo što razmišljati, to su ujedno i najjeftinije pločice, jer nam je prišteđen trud za izradu predložaka, a i trčkaranje za osnovnim materijalom i kemikalijama. A da o utrošku vremena za izradu same pločice s vodovima ni ne govorimo. Trebamo li međutim tiskane pločice za neke naše vlastite konstrukcije onda ćemo ipak biti prisiljeni izraditi ih sami, izuzev ako se ne odlučimo za međurješenje s tzv. univerzalnim tiskanim pločicama čija je mogućnost nabavke, a i izbora uzorka, u nas izrazito slaba. Međutim u susjednim zemljama naći ćemo velik izbor s različitim uzorcima. Univerzalne pločice mogu imati samo paralelne vodove raznih širina i međusobnog razmaka s već izbušenim rupama. Te rupe mogu biti većeg ili manjeg promjera, također s različito velikim međusobnim razmacima. Međutim umjesto paralelnih metal-

SI. 15-2. Prikaz univerzalnih tiskanih pločica formata 100 x 160mm

nih vodova univerzalne pločice mogu imati samo kružiće, takoaer različite veličine, s različito velikim provrtima i različitim razmacima između centara. Mogu također biti kombinirani i trake i kružići. Najčešći format takvih pločica je 160 x 100 mm tzv. Europa-format, no ima ih i u raznim drugim uobičajenim dimenzijama počam od 28 x 62 mm na više, čak do 150 x 1070 mm. Na slici 15-2 prikazan je primjer univerzalnih pločica s kružićima i trakama. Sastavni elementi 180

povezani su trakama koji se onda prema potrebi jedni s drugima, povezuju dalje s mostićima od žice (si. 15-3 dolje).

SI. 15-3. Shema spoja jednostavnog elektroničkog sklopa (gore) i njegovo ostvarenje na univerzalnoj tiskanoj pločici (dolje)

IZRADA PREDLOŠKA ZA TISKANU PLOČICU Trebamo li samo jedan primjerak tiskane pločice, a postupak ne smije biti skup ni dugotrajan, onda je najbolje da se poslužimo najizravnijim postupkom tj. da na samoj kaširanoj pločici nacrtamo prostoručno ili pak pomagalima željeni 181

St 15-4. Prijedlog za predložak tiskane Dločice za spoj prema slici 9-8

SI. 15-5. Raspored elektroničkih sastavnih dijelova na tiskanoj pločici sa slike 15-4 182

spoj. Poželjno je da se prethodno na papiru olovkom načini skica kako bismo na kasirani sloj mogli prenositi već zrele, definitivne kombinacije. Skicu je najbolje crtati na milimetarskom papiru ili pak trgovačkom papiru s kvadratičnom petmilimetarskom mrežom. Na bakrenom sloju prekrit ćemo sva ona mjesta na kojima želimo da nam kasnije nakon jetkanja ostane bakar, dakle vodovi i spojne ili uporišne točke. Stručno se takav postupak naziva maskiranje.

Primjer: raspored vodova i lemnih točaka za spoj sa slike 9-8 prikazan je na slici 15-4, dok ćemo kasnije na gotovu pločicu elemente rasporediti prema slici 15-5. Prije nego što započnemo s maskiranjem bakrenog sloja, uklonit ćemo s njega nečistoću i masnoću nekim otapalom, kao što je čisti benzin, špirit, alkohol, aceton ili nitrorazređivač. Za tu svrhu može međutim poslužiti i pijesak s deterdžentom za pranje posuđa, VIM, ATA ili slično. Nanijet ćemo ga na vlažnu krpu, njome dobro istrljati pločicu te je dobro isprati tekućom vodom. Zatim ćemo je posušiti električnim sušilom za kosu ili pak stavljanjem između dva papira. Pokušajmo se naviknuti na to da pločicu poslije čišćenja više ne dodirujemo prstima, osim na bridovima. Osim čišćenja s vodom kaširane pločice se mogu čistiti i suhim postupkom s posebno za to predviđenim pomagalima. Jedno od takvih je npr. SENO-Polifix (si. 15-6) koje se sastoji od posebnog veznog sredstva koje služi kao nosač veoma sitnozrnastog brusnog sredstva koje čisti vrlo jednolično i stalno se obnavlja. U odnosu na ranije spomenuta sredstva za čišćenje posuđa ono ima tu prednost da prilikom čišćenja ne dolazi do udifundiranja klora u površinu koja se čisti.

SI. 15-6. Čišćenje bakrenog sloja kaširanih pločica (npr. posebnim pomagalom SENO-Polifixom) Maskiranje je umjesto opisanim primitivnim načinom bolje provesti s tzv. preslikačima kojih u prikladnim oblicima proizvodi dosta proizvođača u svijetu, slika 15-7. Trake, kružići i ostali simboli se trljanjem prenose na bakreni sloj, pa 183

kombiniranjem dobivamo željene tiskane veze (si. 15-8). Umjesto preslikača koji se pretrljavaju posebnim štapićem ili nečim sličnim, npr. olovkom, a koji se mogu upotrijebiti samo jedanput, postoje još i specijalne samoljepive trake, kružići i ostali simboli koji se nanose pojedinačno, ali se mogu ponovno skinuti i premjestiti ukoliko smo ih stavili na krivo mjesto. Možemo ih dakle upotrijebiti više puta, ali su zato znatno skuplji od preslikača. Međurješenje predstavlja izvedba samoljepivih simbola koji se ne prenose svaki za sebe već u određenim unaprijed načinjenim rasporedima. Simboli su odštampani na prozirnoj samo-

SI. 15-7. Preslikači za izradu predložaka tiskanih spojeva. Prikazan je samo dio asortimana što ga izrađuju proizvođači

SI. 15-8. Prikaz izrade predložaka tiskanih spojeva pomoću preslikača (Alfac) ljepivoj foliji koja je već narezana na male pravokutnike koji se skidaju pincetom i nalijepe na foliju na kojoj slažemo naš predložak. Trebamo li npr. gotov predložak za podnožje IS -a DIL-16, onda čitavo to podnožje prenesemo odjednom. Ovi simboli međutim nisu prikladni za izravno maskiranje bakrenog sloja tiskane pločice, jer i prozirni međuprostori između simbola maskiraju pločicu, doduše ne optički, ali zato za jetkalo. Ove simbole dakle možemo

184

upotrijebiti jedino za daljnje presnimavanje, bilo na sito bilo na fotopozitivno oslojenu bakrom kasiranu pločicu. Takve simbole na poliesterskoj foliji proizvodi npr. tvrtka Leymann (si. 15-9).

SI. 15-9. Simboli za tiskane pločice izvedeni u definitivnom rasporedu na samoljepivoj poliesterskoj foliji (Leymann)

a) b) c) SI. 15-10. Rad s preslikačima: a) odstranjivanje zaštitnog sloja, b) za prijenos simbola dovoljan je lagan pritisak prsta, c) simboli se na predlošku povezuju samoljepivim trakama (Mecanorma) Ima još i drugih vrsta preslikača kod kojih za prenošenje simbola nije potrebno trljanje, jer prelaze na predložak već pritiskom prsta si. 15-10a i b. Međusobno se povezuju s pomoću samoljepivih traka raznih širina smještenih na kolutu, koje se na potrebnu duljinu odrežu posebnim nožićem ili žiletom (si. 15-10c). 185

Na slici 1 5 - i 1 prikazan je prediožak jednog potpunog elektroničkog spoja, izrađenog isključivo pomoću preslikača. Ako nemamo preslikače za izravno prenošenje elemenata tiskanog spoja na kasiranu pločicu, onda ih možemo uz dovoljno strpljivosti izraditi sami, npr. od selotejpa. Pri tome vrijedi isto što i pri radu s preslikačima, treba ih dobro pritisnuti da ispod njih izađe sav zrak kako nam kasnije otopina za jetkanje ne bi izjetkala i onaj bakar koji je trebao ostati zaštićen.

SI. 15-11. Prikaz predloška tiskanog spoja izrađenog pomoću preslikača (Mecanorma)

Ako nemamo niti preslikače niti strpljivosti da se igramo selotejpom, onda se možemo poslužiti posebno za to predviđenim pisaljkama, flomasterima s posebnom bojom otpornom na kemikalije (jetkanje). Pokušajmo međutim prvo s najobičnijim flomasterom ili marker-pisaljkom, često su i njihove boje otporne na jetkanje. Možemo se međutim poslužiti i nekom drugom bojom otpornom na jetkanje, koja se dade lako odstraniti razređivačem. Nakon nekoliko pokusa nemalo će nas začuditi kako možemo jeftino proći. 186

Kada smo čitav željeni spoj prenijeli na kasiranu pločicu, onda možemo pristupiti jetkanju, koje je jednako za sve postupke maskiranja pločice pa zato upućujemo na podnaslov JETKANJE PLOČICA KAŠIRANIH BAKROM.

FOTO-POSTUPAK Trebamo li više istih pločica, a želimo ih izraditi sami, onda ćemo se poslužiti foto-postupkom. Za to nam je potreban predložak u pozitivu koji možemo izraditi na razne načine: 1. Preslikavanjem simbola ili lijepljenjem simbola na prozirnu foliju. 2. Crtanjem spojnih vodova i lemnih kružića tušem na paus-papir ili prozirnu foliju u mjerilu 1 : 1 . 3. Fotografiranjem predloška s neke neprozirne podloge na fotografski film, npr. iz nekog časopisa. Nakon razvijanja filma dobit ćemo negativ (si. 15-12) od kojeg treba još jednom načiniti kopiju da bi dobili pozitiv koji nam je potreban.

SI. 15-12. Negativ predloška tiskane pločice sa slike 15-4 4. Crtanjem spojnih vodova i lemnih kružića tušem na paus-papir ili prozirnu foliju u mjerilu 2:1 ili čak 3:1. To je potrebno onda ako se radi o velikoj gustoći linija (vodova) i zahtjevu vrlo precizne izrade. Fotografskim presnimavanjem i smanjivanjem na 1/2 odnosno 1/3 dobiva se negativ, a zatim željeni pozitiv. 187

5. Sve što je rečeno pod s i jedi i za postupak pod 1 ako se predložak pravi s preslikačima mjerila 2:1 ili _■>. Kada smo načinili željeni predložak, možemo pristupiti njegovom kopi­ ranju na fotooslojene kasirane pločice, Ima ih pozitivno i negativno oslojenih. Za pozitivno oslojene potreban nam je predložak u p o z i t i v u , a za negativno oslojene u n e g a t i v u . Jedne i druge mogu se nabaviti u trgovinama s elektroničkim dijelovima, u inozemstvu. Prednost je pozitivno oslojenih pločica u tome što su jeftinije od negativno oslojenih, veći im je izbor po formatu, počam od 75 x 100 mm pa sve do 500 x 5 3 0 mm. Pozitivno oslojene pločice možemo načiniti i sami pa su one onda upola jeftinije od onih u trgovinama. Za vlastito oslojavanje pločica potreban nam je tzv. fotosprej, zvan još i fotorezist. Jedan od najpoznatijih je npr. „Fotokopicrlack Positiv 20“ tvrtke Kontakt-Chemie; a odličan je za amatersku upotrebu. Za profesionalnu upotre­ bu takve fotolakove za kopiranje izrađuju još i tvrtka Agfa-Gevaert, Kodak i Kallc. Kod nas fotorezista nema u prodavaonicama, ali se zato mogu nabaviti u susjednim zapadnim zemljama. Postupak oslojavanja fotorezistom možemo provesti na način opisan u nastavku, jer su originalne upute na sprej-dozi dosta „mršave".

SI. 15-13. Fotosprej treba nanijeti na bakreni sloj jednoličnim štrcanjem u vijugama, bez prekidanja mlaza Prvo je potrebno pločicu očistiti i odmastiti na ranije opisani način. Mlaz iz sprej-doze pušta se na pločicu s udaljenosti od oko 20 cm pri prigušenom danjem svjetlu, nikako na suncu, pri sobnoj temperaturi. Spreja se s dozom malo nagnutom iz uspravnog položaja pri čemu je najvažnije jednolično štrcanje u vijugama, najprije u jednom, a onda u drugom smjeru pod pravim kutem bez p r e k i d a n j a mlaza, slika 1 5 - 1 3 . Sprej-dozu se nc smije previše nagnuti, da ne dođe do „pljuvanja“. Treba paziti i na to da ne dođe do nakupljanja tekućine na pločici, a time i do oslojavanja u raznim debljinama slojeva. Pravilna je debljina sloja ona od 4 do 6 stotinki milimetra ( = 4 do 6 pm), što dakako ne možemo izmjeriti, ali nam informaciju o debljini sloja može dati njegova boja. Ako je sloj pretanak, njegova je boja svijetlosiva, plavkasta; ispravni sloj ima tamnosivo188

plavu boju, do plave boje. Tamnoplava boja ukazuje na predebeli sloj. Međutim ako već pogriješimo pri oslojavanju, onda je bolje da nam sloj bude predcbeo nego li pretanak. Sprejati treba u prostoriji bez prašine, što vrijedi i za sušenje. Sloj treba međutim sušiti u mraku. Nažalost, fotosloj se pri sobnim temperaturama suši vrlo sporo, više od 24 sata. Sušenje bismo veoma ubrzali na suncu, ali se to ne smije. Preostaje nam dakle jedino sušenje u nekoj pećnici zagrijanoj na maksimalno 70 C, pa će se onda vrijeme sušenja skratiti na svega 30 do 35 minuta. Želimo li zaista kvalitetno os lojen je, onda sušenje nećemo provesti čitavo vrijeme na 70 C, nego prvo 1 0 . . . 1 5 minuta na temperaturi 3 0 . . . 40 C, a na 70 :;C (maksimalno 80 ,JC) preostalo vrijeme do 35 minuta. Eventualno prekratko sušenje ima za posljedicu smanjeno prianjanje sloja, a predugo smanjenje fotoosjetljivosti, pa će u tom slučaju vrijeme osvjetljavanja trebati produljiti. Oslojena pločica dobivena opisanim postupkom jednako je vrijedna kao one koje se u inozemstvu nabavljaju gotove, uz uvjet da je fotosloj nanesen uredno. Možemo, dakle, pristupiti kopiranju predloška na fotosloj, što je pored postupka oslojavanja najosjetljiviji dio posla. Prvenstveno je potrebno pobrinuti se za izvor svjetla, koji je bogat s ultraljubičastim (ultravioletnim) zrakama, jer je fotosloj na njih najosjetljiviji. Pri izboru prikladnog izvora svjetla treba voditi računa o tome da je najpovoljniji onaj koji ima dovoljni udio UV-zraka u području valne duljine svjetla od 360 do 440 nm. Proizvođač fotospreja preporuča upotrebu jednog od izvora svjetla, nabrojenih u donjoj tablici, za koja vrijede navedena vremena osvjetljavanja pri naznačenoj udaljenosti pločice od izvora.

Izvor svjetla Žarulja sa živinim parama, 500 W Žarulja.« živinim parama, 1000 w Kvarc-svjetiljka za kućnu upotrebu, 300 W (visinsko sunce) Žarulja sa živinim parama Philips HPR 125 Žarulja OSRAM-VITALUX, 300 W Sunčano svjetlo

Vrijeme osvjetljavanja (minuta)

Udaljenost izvora (cm)

2,5

50

1,5

50

3...4

30

3

30

4...8 5... 10

40 —

Napomena: Pri upotrebi UV-žarulja treba paziti na zaštitu očiju.

189

Ako nemamo niti jedan od nabrojenih izvora svjetla, a nema čak niti sunca, morat ćemo se zadovoljiti o b i č n o m žaruljom od 200 W. Za orijentaciju navodimo da će pločicu biti potrebno osvijetliti 1 5 . . . 25 minuta na udaljenosti od žarulje oko 15 cm. Bliže se ne smije prići, da ne bi toplina koju razvija žarulja oštetila predložak i fotosloj. Kod osvjetljavanja običnom žaruljom treba nastojati da nacrtan sloj predloška prijanja neposredno na fotosloj pločice, tj. da bude s d o n j e strane filma. Pri stavljanju predloška treba paziti da ga ne stavimo naopako, jer ćemo dobiti o b r n u t u kopiju koju nećemo moći upotrijebiti. Dobro je stoga prilikom izrade filma staviti na prazna mjesta neka karakteristična slova, npr. B, D, E ili P, a nikako A, H, M, O itd. Oslojenu pločicu preporučljivo je staviti na crnu podlogu da se spriječe eventualne refleksije. Na nju se onda stavi predložak, te ga se pritisne debelom staklenom pločom. Po mogućnosti neka to bude tzv. kristalno staklo (ili pleksistaklo), a tek za nuždu obično staklo. Debljina stakla neka u oba slučaja bude 5 mm. Ako je staklo obično, onda osvjetljavanje treba produžiti za 50 do 100%, a takvo produženje potrebno je i onda ako nam je fotosloj pri nanašanju ispao predebeo, ili je deblji na rubovima. Ako je lak „odležao“ dulje vremena, onda je također potrebno osvjetljavati duže. Fotosprej ima ograničen rok trajanja koji je označen na dozi. Taj se rok dade produljiti ako se doza drži u hladnjaku, ali ne u pretincu za smrzavanje već na mjestu gdje je temperatura + 8 . . . + 1 2 °C. Važno je da se ovako pohranjeni sprej izvadi iz hladnjaka barem 4 sata prije upotrebe i onda drži na sobnoj temperaturi.

SI. 15-14. U pomanjkanju boljeg izvora za osvjetljavanje fotosloja možemo upotrijebiti lučnu svjetiljku koju možemo izvesti u samogradnji Za dobro oslojavanje bakrenih pločica fotoslojem, potrebna je naravno i neka praksa; eventualni neuspjeh pri prvim pokušajima ne bi nas trebao obeshrabriti. Ubrzo ćemo uvidjeti da sve skupa i nije tako teško, uz uvjet da se poštuje sve ono na što je ukazano. 190

U pomanjkanju boljeg izvora svjetla možemo pristupiti samogradnji jednog jednostavnog, ali djelotvornog izvora — pomalo zaboravljene lučne svjetiljke, (slika 15-14). Za to su nam potrebna dva ugljena štapića koje ćemo izvaditi iz neke stare baterije, načiniti im prikladan jednostavan stalak te priključiti ih na gradsku mrežu preko vodenog otpornika. Taj vodeni otpornik izvesti ćemo tako da uzmemo praznu bocu od ukiseljenih krastavaca volumena oko 4—5 litara i unutra stavimo oko 3 litre obične vode u koju ćemo usuti 4 velike žlice kuhinjske soli. U bocu je potrebno uroniti i dvije elektrode - bakrene pločice - čije izvode treba napraviti od žice promjera oko 2,5 mm. Električni luk među elektrodama dobit ćemo tako da prvo sastavimo ugljene elektrode, a onda ih razmaknemo toliko da dobijemo stabilan luk. Pri radu s lučnom svjetiljkom treba biti osobito na oprezu jer su svi njeni sastavni dijelovi pod naponom mreže od 220 V. Sve manipulacije treba dakle obavljati izoliranim kliještima.

RAZVIJANJE POZITIVNOG FOTOSLOJA Nakon što je pločica osvijetljena, možemo je razviti odmah ili to ostaviti za neku drugu priliku, pa je zamotati u crni papir u kojemu se čuvaju fotopapiri, ili pak je staviti na neko drugo tamno mjesto. Za razvijanje pločice, kao jeftin razvijao, može poslužiti otopina natrijeve lužine (iskvareni naziv „laugenštajn“) koji ćemo dobiti tako da u jednoj litri

SI. 15-15. Osvijetljenu pločicu razvit ćemo u razvijaču pri čemu je treba stalno gibati hladne vode otopimo t o č n o 7 grama natrijevog hidroksida (NaOH), poznatog i pod nazivom kaustična soda. Osvijetljene pločice treba razvijati pri prigušenom danjem svjetlu, u lužini temperature 2 0 . . . 25 C. Više ili niže temperature imaju iste učinke kao pri

191

normalnim foto-radovima, pri nižim razvijanje traje dulje, a pri višim kraće, no pri kraćem razvijanju mogu se izgubiti fini detalji. Vrijeme razvijanja je pri svježem razvijaču za pločice s normalnim oslojenjem od 1 /2 do 1 minute, a pri debelim slojevima do maksimalno 2 minute.

SI. 15-16. Poslije svakog boravka tiskane pločice u nekoj od kemikalija treba provesti temeljito ispiranje tekućom vodom

Pločicu treba pri razvijanju stalno lagano gibati. Za gibanje pločice možemo upotrijebiti fotografsku štipaljku ili pak načiniti držač od žice (si. 15-15). Razvijenu pločicu treba dobro isprati tekućom vodom (si. 15-16). Upotrijebljeni razvijač ne smije se miješati sa svježim.

SITOTISAK Ako smo osobito ambiciozni i uredni, a nije nam važno koliko stoji jedna pločica ili nam pak treba više primjeraka jednakih tiskanih pločica, onda ćemo s našim uredno izrađenim predloškom na paus-papiru ili prozirnoj foliji poći nekom majstoru za sitotisak koji će ga preslikati na tzv. sito (posebnu svilu) i onda ga bojom otisnuti na pločice. Pri tome ćemo vjerojatno platiti istu cijenu za jednu ili više pločica jer najveći je posao prenijeti predložak na sito (to se radi foto-

192

postupkom) dok tiskanje bojom s tzv. r a k l o m ide brzo. U tehnici sitotiska, na svakom mjestu koje je na predlošku crno dobit ćemo na bakru boju, a nakon odstranjenja boje iza jetkanja na tom će mjestu ostati bakar. Za dobivanje tiskane pločice sitotiskom potreban nam je dakle predložak u p o z i t i v u . Nakon što se je boja nanijeta sitom na bakar osušila, možemo pristup’iti jetkanju koje je opisano u nastavku.

JETKANJE PLOČICA KAŠIRANIH BAKROM Nakon što smo jednim od opisanih postupaka prenijeli željeni spoj na bakreni sloj, pristupit ćemo jetkanju (nagrizanju) sloja u odgovarajućoj otopini. Takvih otopina ima i gotovih, jedino je pitanje mogu li se uvijek nabaviti.

Otopina željezo (III) klorida FeCl, To je iskušano sredstvo za jetkanje koje se dobavlja kao otopina ali i kao granulat. Otopina je i u već trošenom stanju praktički neograničeno vremenski upotrebiva; boja joj je zlatno-tamnosmeđa. Jetkanje traje od nekoliko minuta pa čak do desetak minuta, ovisno o koncentraciji otopine, njenoj istrošenosti i njenoj temperaturi. Vrijeme jetkanja je kraće ako je koncentracija otopine veća, a temperatura viša od normalne (do 50 °C) a uz to gibanje dobro. Međutim preporuča se raditi pri temperaturi otopine koja nije viša od 30 C da se na tiskanoj pločici ne izgube fini detalji. Pri višim temperaturama je i isparavanje jače. Otopina željezo klorida je vrlo agresivna, pa je pri radu potreban osobiti oprez; treba spriječiti da dođe u dodir sa kožom. Ako otopina slučajno dospije u oko, potrebno ga je ispirati s mnogo mlačne vode i blagim sapunom. Prema potrebi zatražiti liječničku pomoć. Neki smatraju da je jetkanje u otopini željezo klorida zastarjelo, prvenstveno zbog dugog vremena jetkanja. Međutim, u nas se jedino željezo klorid može nabaviti gotov za upotrebu. Pri završenom jetkanju pločicu treba ispirati oko 2 minute tekućom vodom (si. 15-16). Preporučljivo je obaviti i neutralizaciju u kupki od sapuna, a i ispiranje u toploj tekućoj vodi.

Proces s amonijevim persulfatom (NH4)2S2Og Amonijev persulfat je bijela kristalinična tvar koja se otopi u vodi. Uzima se 35 grama (NH4)2S208 na 65 cm3 vode. Pri jetkanju treba otopinu zagrijati na 40 °C, gibanje pločice u otopini je obavezno. Uz navedene uvjete vrijeme jetkanja je približno 10 minuta. Poslije jetkanja slijedi ispiranje tekućom vodom (si. 15-16). 13 Židan-Milobar: Spojevi s tranzistorima II

193

Mješavina solne kiseline U modernoj tehnici jetkanja najznačajnija je mješavina solne kiseline, kako pri obimnim, tako i pojedinačnim radovima. Mješavina se pravi od: 200 cm3 (0,2 1) približno 35%-tne solne kiseline (HC1) 30 cm3 (0,3 del) 30%-tnog vodikovog peroksida (superoksida H202) 770 cm3 (0,77 1) vode (H20). Vrijeme jetkanja ovisi o temperaturi, o gibanju pločice i istrošenosti mješavine. Kada je temperatura mješavine viša od temperature prostorije, što je poželjno (50 °C), vrijeme jetkanja iznosi oko 10 minuta. Ako ta vremena ispadaju dulja, onda treba dodati vodikovog peroksida čime se otopina regenerira. Ispravna je koncentracija vodikovog peroksida onda, kada je bakar uronjen u otopinu ne samo crvenkast već crven do tamnosmeđ. Stvaranje mjehura u otopini ukazuje na suvišak peroksida koji prekida reakciju. U tom slučaju treba dodati još peroksida zajedno sa solnom kiselinom. Jedna litra mješavine dovoljno je za jetkanje bakrenog sloja površine oko 10m2. Otopina se čuva u tamnim bocama koje ne s m i j u biti hermetički zatvorene. S ovom mješavinom potrebno je raditi u prostoriji s dobrim provjetra­ vanjem, jer ona razvija lagane pare i napada odjeću. Treba čuvati oči, a pri dodiru s kožom treba je odmah isprati vodom.

Otopina bakar (II) klorida CuCl2 Bakar ( I I ) klorid se dobiva u kristaliničnom obliku. Otapa se u vodi, i to 200g po litri, zagrijanoj na 40°C u koju se poslije toga po litri tekućine doda još oko 1 del koncentrirane solne kiseline. Jetka se na sobnoj temperaturi i to samo 10 minuta pri intenzivnom gibanju pločice. Ako se otopina zagrije na temperaturu višu od 50°C, vrijeme jetkanja se kod svježe otopine skraćuje na svega 2 minute. Ova otopina ima to dobro svojstvo da se dade regenerirati. Potrebno je samo nadodati malo solne kiseline. Ako pri jetkanju otopina promijeni boju na crnosmeđu, onda treba dodati nešto vodikovog superoksida. • Pri jetkanju se općenito treba pobrinuti zato da se pločica s tiskanim spojevima giba stalno amo-tamo, pri čemu je držimo plastičnom ili drvenom štipašljkom, pincetom ili držačem napravljenim od izolirane žice (si. 15-15). Nakon što se odjetka sav suvišan bakar, pločicu treba dobro isprati tekućom vodom i osušiti toplim zrakom, npr. električnim sušilom za kosu („fen“) ili pak stavljanjem između papira. Iza toga potrebno je prikladnim otapalom (razređivačem) skinuti zaštitni sloj ili preslikače (si. 15-17). To je npr., 194

nitrorazredivač za nitro-lakove, aceton, trikloretilen ili benzol za lakove, benzin za preslikače i si. S obzirom da sva ta otapala nisu uvijek dobavljiva, možemo pokusom utvrditi i prikladnost nekih drugih nespomenutih otapala. Za nuždu može se zaštitni sloj odstraniti i pomoću sredstva za čišćenje (npr. vimom) ili pak natrijevom lužinom (NaOH) s koncentracijom većom od 15 g NaOH po litri vode. Tiskanu pločicu na kojoj se sada jasno vidi čisti bakreni sloj potrebno je odmah nasprejati posebnim lakom koji će sloj zaštititi od oksidacije. To ne smije biti kakav god lak, jer bi kasnije lemljenje moglo biti otežano ili čak onemogućeno. Lakovi predviđeni upravo za tu svrhu su, npr. Lotlack SK 10, Lot-Spray Teslanol 12, A-film i slični (si. 15-18). Takva nasprejana pločica, jednoliko zaštićena lakom može stajati dulje vremena prije upotrebe, pod uvjetom da prije zaštićivanja nije bila oksidirana.

SI. 15-17. Poslije jetkanja potreb­ no je zaštitni lak ili preslikače SI. 15-18. Gotovu tiskanu pločicu potrebno je zaštitiodstraniti prikladnim otapalom ti od oksidacije posebnim sprejom na koji se može (Alfac) lemiti (Alfac) Radi preglednosti, na kraju je, na slici 15-19 prikazan kompletan postupak izrade tiskanih pločica foto-postupkom, uz pretpostavku da već imamo gotov predložak u pozitivu dobiven crtanjem na prozirnoj foliji tušem, posebnim flomasterima, preslikačima ili na neki sličan način, što je sve bilo već ranije objašnjeno.

IZRADA TISKANIH PLOČICA POSTUPKOM „COLOR-KEY“ Poznata tvrtka 3M primjenjuje vlastiti postupak i materijale za izradu tiskanih pločica, odnosno točno rečeno, za izradu predložaka koji će poslužiti za izradu tiskanih pločica. Tehnika se naziva „Color-Key“, a prvenstveno se služi

13'

195

SI. 15-19. Slikovni prikaz čitavog postupka izrade tiskanih pločica foto-postupkom 196

predloškom dobivenim iz časopisa u kojem je objavljen original tiskane pločice u pozitivu, u mjerilu 1 : 1 . Prvo je potrebno načiniti fotokopiju koja se posebnim sprejem za dobivanje transparencije papira načini prozirnom (si. 15-20). To je nepotrebno ako imamo predložak tiskanog spoja na prozirnoj podlozi. Onda se

SI. 15-20. Fotokopiju tiskanog spoja možemo načiniti prozirnom pomoću transparent-spreja

SI. 15-21. Kopiranje predloška na foliju Color-Key 197

uzme „Color-Key“ folija iste veličine i na nju položi fotokopija te sve skupa stavi između dvije staklene ploče. Osvjetljava se izvorom svjetla s bogatim udjelom UV-zraka (si. 15-21), jednako kao i kod kopiranja predloška na fotopozitivni sloj, vidi tablicu na str. 189. Eksponirana folija razvija se posebnim razvijačem „Color-Key“ na taj način da se folija pretrlja vatom namočenom u razvijač. Već nakon nekoliko sekundi pojavit će se na filmu tiskani spoj, u negativu. Foliju je

SI. 15-22. Color-Key folija razvija se vatom natopljenom u Color-Key/Scotchcal razvijač, trljanjem po osvijetljenom fotosloju potrebno isprati vodom i osušiti. Ako imamo fotonegativ oslojene bakrom kaširane pločice, onda možemo pristupiti kopiranju na nju, ranije opisanim postupkom. Trebamo li pozitiv, uzet ćemo još jednu „Color-Key“ foliju te negativ iskopirati na isti način kao ranije predložak s fotokopije, pa dobiti pozitivni predložak (si. 15-22).

BUŠENJE TISKANIH PLOČICA Tiskane pločice treba bušiti pažljivo da ne bi oštetili fine tiskane vodove. Za to treba imati prikladnu bušilicu, a i svrdla. Svrdla se osim toga moraju okretati i pravilnom brzinom. Rupe možemo doduše izbušiti bilo kakvom bušilicom i bilo kakvim svrdlom, no razlika će postojati u izgledu izbušene rupe, u brzini rada, a konačno što je jako važno u broju rupa što ćemo ih uspjeti izbušiti istim svrdlom. 198

Osobito brzo će nam svrdla otupiti pri bušenju pločica od tvrde epoksidne staklene tkanine, pogotovo ako nisu od brzoreznog čelika. Bolja su ona od tvrdog metala, odnosno posve tvrdog metala. Ipak i sa njima bez brušenja možemo dobiti svega 2500 do 5000 provrta. Važna je i brzina vrtnje, za bušenje pločica od tvrdog papira povoljne su brzine od 8000 do 18000 1/min, a za epoksidne dvostruko toliko. Važan je i rezni kut svrdla no detaljne analize svega toga predaleko bi nas odvele, pa čak i obeshrabrile. Da ne kompliciramo, upotrijebite svrdlo kakvo imate ili možete dobiti, ali se pomirite s činjenicom da ćete ga trebati brusiti češće nego li kada bušite metal. Za normalne sastavne elemente rupe treba bušiti svrdlima promjera 0,8 i 0,9, a prema potrebi i 1,0,1,1 i 1,2 mm, što ovisi o promjeru njihovih priključaka.

SI. 15-23. Ako kružići na tiskanoj pločici nemaju označen centar, onda ga treba načiniti naknadno točkalom

SI. 15-24. Fina bušenja najbolje je provesti uz pomoć savitljivog produžetka za bušilice Kad izrađujemo predloške za tiskane pločice, važno je da upotrijebimo kružiće-preslikače koji imaju u sredini rupu inače će nam bušenje na kasnije izrađenoj tiskanoj pločici biti mukotrpno, a možda neće čak niti uspjeti ako ne provedemo točkanje uz pomoć točkala („kirnera“), si. 15-23. U protivnom, svrdlo će nam „bježati“ s kružića, pa klizati preko vodova na kojima može zbog tankog bakrenog sloja vrlo lako doći do oštećenja. Neke sitne prekide nećemo čak niti moći zamijetiti, što će nam kasnije uzrokovati velike poteškoće. Svrdla nabrojenih promjera neće se najvjerojatnije dati pritegnuti u glavu normalne ručne bušilice, jer je ona redovito predviđena za promjere svrdla od 1 mm naviše. Pokušajmo se snaći tako da oko stabla svrdla omotamo par zavoja tankog papira te onda centriramo svrdlo. Bolje rješenje je upotreba savitljivog produžetka za bušilice (fleksibilna osovina) u čiju se glavu mogu pritegnuti i svrdla promjera ispod 1 mm (si. 15-24). Hobisti-elektroničari se najčešće snalaze

199

tako da si od nekakvih brzohodnih motorića sami sagrade lagane bušilice posebno za rad na tiskanim pločicama. Postoje i tvorničke izvedbe bušilica predviđenih prvenstveno za takve radove. Za pogon im obično služi istosmjerni napon od 9 do 18 V, lagane su (oko 150 grama), brzina vrtnje im je od 8.000 pa do 20.000 1/min, a predviđene su za svrdla od 0,2 do 3 mm.

SI. 15-25. Prikaz minibušilice predviđene prvenstveno za bušenje rupa na tiskanim pločicama (Minicraft) Jedna takva bušilica tvrtke Minicraft — model Mini-Buly prikazana je na slici 15-25. Broj okretaja joj je oko 20.000 u minuti, pri punom opterećenju troši do 2 A, a u praznom hodu oko 0,4 A. Pogonski joj je napon 1 2 . . . 1 8 V, a težina oko 300 g.

200

Dodatak ZAMJENA OSNOVNIH TRANZISTORA DRUGIM TIPOVIMA U većini spojeva u ovoj knjizi upotrebljeni su tranzistori BC 108 ili BC 177 no umjesto njih moguće je upotrijebiti niz drugih tipova koji se od BC 108 razlikuju najčešće samo po vanjskom izgledu (kućištu), a rjeđe po električkim podacima. Moguće je međutim bez daljnjega upotrijebiti i tipove BC 107 i BC 109 kao i sve njihove paralelne tipove. Nabrojimo neke od njih.

Zamjena za BC 108 (NPN univerzalni tranzistor) BC 107, BC BC 183, BC BC 318, BC BC 548, BC

109, BC 184, BC 319, BC 549, BC

147, BC 148, BC 207, BC 208, BC 347, BC 348, BC 582, BC 583, BC

149, BC 171, BC 172, BC 173, BC 182, 209, BC 237, BC 238, BC 239, BC 317, 349, BC 407, BC 408, BC 409, BC 547, 584 itd.

Zamjena za BC 177 (PNP univerzalni tranzistor) BC 157, BC 158, BC 159, BC 178, BC 179, BC 204, BC 205, BC 206, BC 212, BC 213, BC 214, BC 251, BC 252, BC 253, BC 261, BC 262, BC 263, BC 307, BC 308, BC 309, BC 320, BC 321, BC 322, BC 350, BC 351, BC 353, BC 415, BC 416, BC 417, BC 418, BC 419, BC 512, BC 513, BC 514, BC 557, BC 558, BC 559. Navedene zamjene su komplementarni tipovi prema svim zamjenama nabrojenim za BC 108. Neki od gore nabrojenih tipova razlikuju se prema osnovnom tipu BC 108 odn. BC 177 neznatno po opteretivosti i maks. struji kolektora, no to pri spojevima u ovoj knjizi ne igra ulogu.

Važna napomena: Nabrojeni tipovi tranzistora mogu zamijeniti tranzistor BC 108, što međutim ne znači da BC 108 može uvijek zamijeniti njih. Tako npr. tranzistorom BC 109 možemo zamijeniti BC 108, ali ako je u nekom NF spoju naveden BC 109 onda ga nije preporučljivo zamijeniti s BC 108 jer on jače šumi. Tranzistor BC 109 može se zamijeniti s njegovim paralelnim tipovima kao što su: BC 149, BC 209, BC 239, BC 263, BC 319, BC 349, BC 409, BC 415, BC 416, BC 439, BC 514, BC 549.

201

N**knjige

USKORO IZLAZI

A. Zidan — B. Milobar SPOJEVI S TRANZISTORIMA III

(treća knjiga) Također je u pripremi iste izdavačke kuće izdanje SPOJEVI S TRANZISTORIMA III (treća knjiga) s nizom novih spojeva s poluvodičkim elementima. Kao prve dvije tako je i treća knjiga SPOJEVI S TRANZISTORIMA III namijenjena praktičarima, hobistima i amaterima. Preporučujemo zainteresi­ ranima da kompletiraju sve tri knjige.

USKORO IZLAZI

IZAŠLO IZ TISKA B. Milobar — A. Zidan: SPOJEVI S INTEGRIRANIM SKLOPOVIMA

knjiga druga U izdanju IRO Tehnička knjiga izašla je iz tiska knjiga "Spojevi s integriranim sklopovima" II pa sa već postojećom prvom knjigom, pod istim naslovom, čini jednu potpuniju cjelinu. Obje su knjige logički nastavak knjiga istih autora: "Spojevi s tranzistorima" I i II u izdanju naše kuće. Integrirani sklopovi uzrokovali su pravu revoluciju u kon­ strukcijama elektroničkih uređaja, jer su mogućnosti što ih pružaju tranzistori višestruko povećane. I naši proizvođači izrađuju integrirane sklopove, ali se na žalost nisu pobrinuli da određenom krugu svojih potrošača — hobistima, dadu osim šturih podataka i neke zgodne prijedloge za samogradnju. Ta je činjenica potakla autora Božu Milobara i Alfreda Zidana da pripreme zbirku spojeva s integriranim sklopovima. Svi u njoj opisani spojevi ispitani su u praksi. U drugoj knjizi su spojevi s novijim integriranim sklopo­ vima koji su se međuvremeno pojavili na tržištu, te s novim spojevima za ranije objavljene sheme u prvoj knjizi. Posebno je zanimljivo posljednje 20. poglavlje u kojem je naveden pregled integriranih sklopova porodice TTL zaje­ dno s prikazom priključaka na njihovim kućištima.

IZAŠLO IZ TISKA