Technická dokumentace 10 typů el. obvodů pro jejich výrobuSchéma obvodu odpovídá...

Kolektiv autorů 2014

Registrační číslo projektu

Název projektu

Produkt č.8

CZ.1.07/1.1.16/02.0119

Automatizace názorně

Technická dokumentace 10 typů el. obvodů

pro jejich výrobu

Str. 2

Obsah

1. Vizuální prvek pracovišť s automatizačními zařízeními .................................................................................... 3

2. Stabilizovaný zdroj s LM 317 ............................................................................................................................. 6

3. Triakový regulátor ........................................................................................................................................... 11

4. Obousměrný regulátor stejnosměrných motorů ............................................................................................ 14

5. Časovač s NE 555 ............................................................................................................................................. 16

6. Dotykový alarm ............................................................................................................................................... 19

7. Úsporný indikátor zapnutého stavu ............................................................................................................... 22

8. Siréna .............................................................................................................................................................. 24

9. Automatizační obvody ze slabo. a silnoproudých prvků................................................................................. 27

10. Závěr ............................................................................................................................................................... 29

Seznam použité literatury: .................................................................................................................................... 30

Str. 3

1. Vizuální prvek pracovišť s automatizačními zařízeními

Úvod

Využití automatizace v praxi si lze představit jako činnost automatizovaných linek, montážních pracovišť a

přepravních manipulátorů. Takovéto prostory se neobejdou bez vizualizačních signálních zařízení a prvků.

Jedním z mnoha používaných symbolů v této oblasti je „šipka“

Následující zapojení „Blikající šipka“ lze použít k označení nebo upozornění na směr pohybu součástek,

průchodu obsluhy nebo může sloužit jako ukazatel směru na nepřehledných místech a pod. Následující

elektronický obvod ji realizuje a blikáním LED diod zvýrazňuje.

Popis činnosti:

V zapojení je použitý IO CD 4049, skládající se ze šesti nezávislých investorů, pracujících s log „1“ a log „0“,

zapojených jako bistabilní klopné obvody a budiče LED diod znázorňujících šipku. U ní dle stavu klopných

obvodů dochází k postupnému rozsvěcování a zhášení LED diod.

IO CD 4049 je v provedení CMOS, proto je nutné nevystavovat ho žádným elektrostatickým výbojům, včetně

dotyku obvodu při montáži, skladování, pájení a provádění manipulace např. vyjmutí z patice pod napětím.

Dále je třeba dávat pozor na správnou polaritu LED diod. Napájení je 6 - 12V stejnosměrných.

Technická dokumentace

Schéma zapojení

Obr.1.1 Schéma zapojení „Blikající šipka“

Str. 4

Seznam součástek

Rezistory

R1 - R5 470R R6 330R R7 - R11 1M

Kondenzátory

C1 - C5 100nF Ostatní

PAD 1 a 2 pájecí kolíky

Polovodiče

IC1 CD4049

D1 – D8 LED ᛰ5 červená

Zadání

Podle schéma zapojení navrhněte desku plošného spoje v programu EAGLE

S využitím poznatků z technologie osazování desek plošných spojů zhotovte výrobek „Blikající šipka“ formou

vývodové montáže.

Příklad návrhu DPS

Obr.1.2 Pohled na DPS ze strany součástek

Str. 5

Technologický postup zhotovení výrobku

Kontrola součástek

Proveďte fyzickou kontrolu součástek podle seznamu

Součástky vyhledejte v katalogu a zjistěte jejich parametry

Změřte hodnoty osazovaných součástek

Hodnoty zaznamenejte do tabulky a porovnejte s hodnotami v katalogu

Zhotovení DPS

Pracujte dle technologického předpisu pro výrobu DPS

DPS ostřihněte a upravte na daný rozměr a vyvrtejte í otvory dle technické dokumentace

V souladu se zadanou technologií vyvrtejte otvory pro vývodovou montáž, včetně očištění od mechanických

otřepů

Před osazením zkontrolujte desku plošného spoje z pohledu celistvosti propojovacích cest a zkratů (kontrolujte

akustickým ohmmetrem)

Osazení součástek

Dle roztečí otvorů natvarujte vývody součástek. Součástky značené jmenovitým kódem tvarujte tak, aby po

osazení do desky bylo značení čitelné a pokud možno orientované ve dvou osách pohledu na celou desku

Vývody součástek zakraťte tak, aby byly umístěny 2 mm nad DPS (jednotnou výšku součástek vymezte

podložkou zadané tloušťky)

DPS osaďte dle technické dokumentace natvarovanými součástkami, tyto zapájejte a. výrobek očistěte od

zbytků tavidla

Oživení

Seznamte se zapojením a základním popisem funkce. Před připojením obvodu na napájecí napětí proveďte

vizuální kontrolu dle technické dokumentace a zda nejsou na DPS viditelné zkraty.

Na napájecím zdroji nastavte proud na minimální hodnotu, aby v případě zkratů v obvodu nedošlo ke zničení

součástek. Na vstupní svorky připojte napájecí stejnosměrné napětí .

V případě bez-chybného zapojení součástek zareagují LEDky dle stavu BKO. V případě chybné funkce odpojte

výrobek od zdroje a proveďte znovu kontrolu správnosti zapojení, osazení a kvalitu pájení. V případě, kdy se

stav nemění využijte znalosti z Elektroniky a Elektrických měření při analytickém postupu zjišťování chyby a

jejího odstranění.

V případě správné funkce výrobku dokončete očištění a celkovou vizuální úpravu. Výrobek předejte ke

kontrole, klasifikaci nebo k dalším montážním pracem.

Str. 6

2. Stabilizovaný zdroj s LM 317

Úvod

Automatizační zařízení a prvky osazené elektronickými obvody např. zesilovače signálu, převodníky

elektrických i neelektrických veličin, různými typy číslicových obvodů včetně mikroprocesorů a jejich

periferijních obvodů se neobejdou bez zdrojů elektrické energie. Různorodost automatizačních prostředků

vyžaduje výkonové přizpůsobení. Jsou tu specifické požadavky na úroveň a průběh výstupních veličin.

Následující stabilizovaný zdroj je jednou z mnoha možností.

Popis

V moderních stabilizátorech se používají téměř vždy integrované obvody. V tomto zapojení je použit LM 317,

se kterým je možné dosáhnout výstupního napětí 1,25-37V a který má vnitřní proudovou pojistku nastavenou

na proud 1 ampér.

Obvod pracuje tak, že výstupní napětí je přivedeno přes dělič napětí na vývod 1 (ADJ), kde je porovnáváno

s vnitřním referenčním (porovnávacím) napětím (1,25V). Každá případná odchylka výstupního napětí od

požadované hodnoty se automaticky vyrovná.

Rezistor R2 a potenciometr P1 tvoří dělič napětí. Nastavením hodnoty odporu potenciometru P1 určujeme

výstupní napětí U2 = 1,25*(1+P1/R2)

Mezi vývodem 3 (OUT) a vývodem 1 (ADJ) je vždy konstantní napětí 1,25V. Aby výše uvedený vzorec platil,

musí být vstupní napětí U1 alespoň o 2V větší než napětí výstupní. Kondenzátor C3 brání rozkmitání obvodu. Je

vhodné ho umístit co nejblíže integrovanému obvodu.


Schéma zapojení

Obr 2.1 Schéma zapojení regulovatelného stabilizovaného zdroje.

Str. 7

Seznam součástek

Obr.2.2 Seznam součástek – vývodová montáž

Označení Hodnota Součástka Pouzdro Knihovna Počet

C1 100n C-EUC1206 C1206 rcl 1

C2 1000µF CPOL-EUCT6032 CT6032 rcl 1



D1-D6 1N4004 1N4004 DO41-10 diode 6

IC1 LM317T LM317TL 317TL v-reg 1

LED1 LED5MM LED5MM led 1

PAD1-PAD4 3,81/1,4 3,81/1,4 wirepad 4

R1 2k2 R-EU_R1206 R1206 rcl 1

R2 150R R-EU_R1206 R1206 rcl 1

R3 5k TRIM_EU-LI10 LI10 pot 1

Obr.2.3 Seznam součástek – smíšená montáž

Označení Hodnota Součástka Pouzdro Knihovna Počet

C1 100n C-EU075-032X103 C075-032X103 rcl 1

C2 1000µF CPOL-EUE5-10.5 E5-10,5 rcl 1

C3 10µF CPOL-EUE5-10.5 E5-10,5 rcl 1

C4 1µF CPOL-EUE5-10.5 E5-10,5 rcl 1

D1-D6 1N4004 1N4004 DO41-10 diode 6

IC1 LM317T LM317TL 317TL v-reg 1

LED1 LED5MM LED5MM led 1

PAD1-PAD4 3,81/1,4 3,81/1,4 wirepad 4

R1 2k2 R-EU_0207/10 0207/10 rcl 1

R2 150R R-EU_0207/10 0207/10 rcl 1

R3 5k TRIM_EU-LI10 LI10 pot 1

Str. 8

Návrh DPS

Obr.2.4. Vývodová montáž (strana TOP) Obr.2.5 Ssmíšená montáž (strana TOP)

Zadání

Pro zhotovení výrobku zvolte typ DPS a odpovídající kusovník součástek

Při kontrole součástek proveďte měření hodnoty rezistorů, ověřte zda odpovídá toleranci

Na základě poznatků a zkušeností z osazováním plošných spojů proveďte montáž součástek na DPS

Na oživeném výrobku realizujte elektrická měření dle zadání z měření vytvořte protokol


a) Kontrola součástek:

Proveďte fyzickou kontrolu součástek podle seznamu součástí.

Součástky vyhledejte v katalogu a zjistěte jejich parametry.

Změřte hodnoty osazovaných součástek.

Hodnoty zaznamenejte do tabulky a porovnejte s hodnotami v katalogu.

b) Popis mechanických a montážních prací Vyrobte DPS ve smyslu technologického předpisu pro výrobu DPS.

DPS ořízněte na daný rozměr a vyvrtejte upevňovací otvory ve smyslu konstrukční dokumentace.

Podle zadané technologie vyvrtejte otvory pro vývodovou montáž.

DPS očistěte od mechanických otřepů.

Před osazením zkontrolujte desku plošného spoje z pohledu celistvosti propojovacích cest a zkratů.Kontrolujte

akustickým ohmmetrem.


osazení do desky bylo značení čitelné.

Vývody součástek zakraťte tak, aby byly součástky umístěné 2 mm nad DPS. Pro jednotnou výšku součástek

použijte podložku o tloušťce 2 mm.

DPS osaďte dle technické dokumentace natvarovanými součástkami a zapájejte.

Výrobek očistěte od zbytků tavidel.

c) Oživení Seznamte se s zapojením a základním popisem funkce.

Před připojením jednotlivých obvodů na napájecí napětí proveďte vizuální kontrolu, zda nejsou na DPS

viditelné zkraty.


součástek.

Na vstupní svorky stabilizovaného zdroje PAD1,PAD2 připojte střídavé napětí 32V.

Osciloskopem připojeným na výstupní svorky (PAD3,PAD4) zkontrolujte, zda je na výstupu stejnosměrné

napětí.

Str. 9

Měření na stabilizovaném zdroji

a) Měření na rezistorech

- z kódu určete velikost odporu rezistoru a toleranci - ohmmetrem změřte skutečnou hodnotu - vypočítejte skutečnou hodnotu tolerance - porovnejte hodnotu tolerance vyznačené na rezistoru a vypočítané - všechny měřené a vypočítané hodnoty zaznamenejte do tabulky

Obr. 2.6 Tabulka hodnot měření rezistorů

b) Měření na zdroji

- na měřený předmět připojte střídavé napětí 32V (PAD1, PAD2) - změřte odebíraný proud - napájecí napětí změřte pomocí osciloskopu - určete velikost napětí a vypočítejte kmitočet napájecího napětí - I = ………mA; U =………V;. f =……….Hz - změřte napětí na jednotlivých součástkách viz.tabulka - všechny hodnoty zaznamenejte do tabulky - osciloskopem změřte výstupní signál na svorkách PAD3, PAD4

Uvst. UR1 UR2 UC1 UC2 UC3 UC4 UD5 UD6 UD7 Uvýst.

Obr. 2.7 Tabulka naměřených hodnot

c) Použité měřící přístroje

- vyjmenujte všechny použité měřící přístroje - jednotlivé měřící přístroje stručně popište

Zadaná

hodnota

Naměřená

hodnota Rozdíl hodnot

Tolerance v %

vyznačená

Tolerance v %

vypočítaná

R1

R2

Str. 10

Měřící protokol s naměřenými hodnotami – příklad

Měření na stabilizovaném zdroji

Úvod k měřenému předmětu

Postup měření - popis a blokové schéma

Použité přístroje

Tabulková část

Výpočty

Závěr

Obr. 2.8 Tabulka hodnot měření rezistorů

Veličiny na vstupu

I = 30,9 mA U =32V f =50Hz

Uvst. UR1 UR2 UC1 UC2 UC3 UC4 UD5 UD6 UD7 Uvýst.

32V 40,8V 1,15V 42,5V 42,5V 40V 41V 1,6V 1,4V 1,1V 41V

Obr.2.9 Tabulka naměřených hodnot napětí

Zadaná

hodnota

Naměřená

hodnota

Rozdíl hodnot Tolerance v %

vyznačená

Tolerance v %

vypočítaná

R1 2k2 (2200Ω) 2140Ω 60Ω 5% - 2,7%

R2 150Ω 148,5Ω 1,5Ω 1% - 1%

Str. 11

3. Triakový regulátor

Úvod

Regulace je proces udržující nějakou fyzikální veličinu na žádané úrovni. V regulačním obvodu je snímána

úroveň regulované veličiny. Ta se porovnává s požadovanou hodnotou. Rozdíl obou hodnot se regulačním

členem transformuje na výstup, kde se stává vstupní veličinou pro ovladač a ten nastavovacím členem ovlivní

regulovanou veličinu. Následující zapojení představuje jeden z prvků regulačního obvodu-elektronický triakový

regulátor.

Popis činnosti:

Schéma obvodu odpovídá katalogovému zapojení triaku s RC členem a diakem v regulační větvi. Obvod lze

použít pro regulaci výkonu tepelných spotřebičů, žárovek (i halogenových) a otáček komutátorových motorů.

Není určen pro asynchronní jednofázové motory s kondenzátorem. Trimrem P1 nastavujeme minimum

(ohřevu, svitu,otáček).Potenciometrem ovládáme regulaci od minima po maximum.


Schéma zapojení

Obr.3.1 Schéma triakového regulátoru

Str. 12

Seznam součástek

Rezistory

R1 120k R2 10k R3 100R P1 220k P2 500k/N

Kondenzátory

C1 ,C2 100nF/MKT C3 100n/275AC Ostatní

Pojistkový držák Svorkovnice

Polovodiče

D1 diak ER900 Tr1 triak BT139/800

Zadání


S využitím poznatků z technologie osazování desek plošných spojů zhotovte výrobek „Triakový regulátor“

formou vývodové montáže.


Obr.3.2 Příklad návrhu plošného spoje


Kontrola součástek:





Str. 13

Zhotovení DPS


DPS ostřihněte a upravte na daný rozměr a vyvrtejte í otvory dle technické dokumentace


otřepů









zbytků tavidla

Postup oživení

Seznamte se zapojením a základním popisem funkce. Před připojením obvodu na napájecí napětí proveďte

vizuální kontrolu dle technické dokumentace a zda nejsou na DPS viditelné zkraty.

Při oživování se připojí jako zátěž žárovka do 100W. potenciometr P2 se nastaví do levé krajní polohy, trimr P1

se nastaví do polohy, až vlákno žárovky nesvítí, nebo jen minimálně žhne. Při otáčení potenciometrem P2 se

musí žárovka plynule rozsvěcovat a zhasínat. Pokud při tomto procesu zabliká, je nutno nastavením trimru P1

druhé minimum svitu vlákna a celý proces zopakovat. S malým chladícím křidélkem je možno regulátor

používat ke spotřebičům do příkonu 600W. Při regulaci větších zátěží se triak přišroubuje na chladící duralový

plech nebo žebrový chladič o ploše alespoň 100mm2.

Upozornění.

Při oživování a za provozu je nutno dbát zvýšené opatrnosti, protože pracujete s napětím 230V. Nelze sahat na

součástky, chladič a plošný spoj! Hrozí nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Regulátor musí být zakrytován

nejlépe do plastové krabičky.

Str. 14

4. Obousměrný regulátor stejnosměrných motorů

Úvod

Intenzivním zaváděním automatizačních zařízení do celé řady oborů lidské činnosti, a s rostoucí elektronizací

těchto systémů, vzrůstá podíl použití elektromotorů jako základního prostředku převodu elektrické energie na

mechanický pohyb. Různorodost pohybů např. ve smyslu časové změny (p. rovnoměrný a nerovnoměrný) a

z hlediska trajektorie (p. přímočarý, křivočarý) vzniká potřeba řízení činnosti elektromotorů. Jedná se např. o

změnu rychlosti otáčení, smyslu otáčení (vlevo,vpravo), přesnou regulaci pohybu osy motoru a v neposlední

řadě to může být i úspora el. energie.

Náš následující regulátor umožňuje bezkontaktně měnit smysl otáčení stejnosměrných motorků a zároveň

plynule regulovat otáčky. Regulace je realizována změnou šířky impulsů pracovního kmitočtu.

Popis zapojení

Integrovaný obvod IO1 je zapojen jako astabilní multivibrátor s kmitočtem asi 200Hz. Náběžnou hranou jsou

shodně spouštěny dva monostabilní klopné obvody tvořené integrovaným obvodem IO2. Jejich časová

konstanta je nastavitelná potenciometrem P1. Pokud bude hřídel potenciometru uprostřed dráhy budou

časové konstanty obou klopných obvodů shodné, motorek se neotáčí. Když se ale otočí potenciometrem

k jednomu konci dráhy více, motorek se roztočí. Čím více bude poloha běžce potenciometru ke konci dráhy,

motorek se bude i rychleji otáčet. To samé platí pro otočení hřídele potenciometru do druhé krajní polohy od

středu s tím, že motorek se bude otáčet v opačném směru. Z výstupů klopných obvodů je ovládán výkonový

regulační můstek typu H, který je osazený komplementárními výkonovými tranzistory typu MOSFET. Použití

výkonových tranzistorů MOSFET má velkou výhodu oproti tranzistorům bipolárním v tom, že napěťové úbytky,

které vznikají na tranzistorech při spínání jsou zcela zanedbatelné. Tím se snižují nároky na chlazení

tranzistorů a de-facto na spotřebu elektrického proudu. Regulátor je určen pro 12-15V motory s výkonem do

50W.

Seznam součástek regulátoru

R1 15k IO1 NE555

R2 27k IO2 CMOS 4098

R3,R4 3k9 IO3 78L09

C1 10µF/50V T1,T2 9514

C2 100n/MKT T3,T4 F 540

C 10n Plastová podložka 4ks

C4,C5 220n/MTK Slídová podložka 4ks

C6 100µF/25V Šroubek M3 4ks

D1 1N4148 Matice M3 4ks

P1 25k/N

Str. 15

Schéma zapojení

Obr.4.1 Schéma regulátoru ss motorků


Jako u dřívějších zapojení v tomto sborníku, proveďte kontrolu součástek včetně vytvoření tabulky

naměřených hodnot.

Popis mechanických a montážních prací

Vyrobte DPS v souladu s technologickým předpisem pro výrobu. Jako předlohu pro návrh a osazení desky

použijte níže uvedený obrázek.

Obr.4.2. Osazená deska regulátoru

Str. 16

Při osazování dodržte pozice, polaritu a pořadí osazování součástek takto:

nejprve osaďte tři drátové propojky, pokračujte osazením rezistorů R1-R4, diodou D1, kondenzátory C1-C6.

Dále osaďte IO3 a patice pro integrované obvody IO1 a IO2. Na závěr proveďte napájení tranzistorů T1-T4 a

jako poslední potenciometru P1.

Chladič tranzistorů může být hliníkový plech o ploše cca 1dm2. Pod hlavy upevňovacích šroubků jsou navlečeny

izolační podložky a mezi tranzistory a chladič jsou vloženy slídové podložky tak, aby odizolovaly chladič od

tranzistorů. Izolaci překontrolujte ohmmetrem.

Oživení

Po kontrole předchozích operací proveďte oživení výrobku dle technického postupu s využitím poznatků

z elektroniky a elektrických měření. Budete pracovat se vstupním stejnosměrným napětím 15V. Pozornost

věnujte správnosti připojení z hlediska polarity vstupních pinů (Ucc +15V, GND).

5. Časovač s NE 555

Úvod

Obvody s časovači jsou v automatizaci jedním z nejvíce využívaných prvků. Zpravidla jde o obvod schopný

odměřovat nastavovat případně přerušovat časový úsek. Bez časovače v obecném slova smyslu nelze

realizovat programování procesů. Setkáme se s nimi v průmyslu, zemědělství,při zabezpečení služeb, v

domácnostech, zdravotnictví a dalších oborech lidské činnosti. Následující zapojení nás seznamuje s časovačem

schopným po obdržení impulzu připojit na určitou dobu spotřebič, jiný obvod nebo celý proces. Přivedení

impulsu na vstup spustí časovač, sepne výstup, a po uplynutí nastaveného času opět výstup rozepne.

Popis činnosti:

Vstupní impuls se přivádí na optočlen OK1 přes rezistor R7. Sepnutím tranzistoru T1 se na RC členu R2 C1 R3

vygeneruje impuls, jeho sestupná hrana spustí IO NE555 a výstup IO sepne tranzistor T2.V tom okamžiku se

přes R8 a R4 začne nabíjet C3. Po dosažení 2/3 napájecího napětí na vstupu 6 se IO překlopí a jeho výstup

uzavře T2. Tranzistor na vývodu 7 uvnitř IO 555 se opět otevře a vybije kondenzátor C3. Tím je obvod

připraven na nový cyklus. Pro spínání akčního členu s větším proudovým odběrem se např. na kolektor T2

připojí relé s paralelně připojenou ochrannou diodou v závěrném směru

Str. 17

Schéma zapojení

Obr.5.1 Schéma zapojení časovače NE 555 s optočlenem

Seznam součástek

Rezistory

R1,8 68k R2,3,6 2k2k R4 4k7 R5 8k2 R7 uvedeno v odstavci oživení

Kondenzátory

C1 ,C2 10nF C3 100M Ostatní

Svorkovnice 2ks

Polovodiče

IO1 NE 555 OK1 PC 815 T1,2 BC 337

D1 žlutá ᛰ3mm

Zadání


S využitím poznatků z technologie osazování desek plošných spojů zhotovte výrobek „Časovač s NE 555“


Str. 18


Obr.5.2 Dokumentace k návrhu DPS a osazení součástkami



Proveďte fyzickou kontrolu součástek podle seznamu součástek.




Zhotovení DPS


DPS ostřihněte a upravte na daný rozměr


otřepů









zbytků tavidla

Str. 19

Postup oživení

Seznamte se zapojením a základním popisem funkce. Před připojením obvodu na napájecí napětí proveďte dle

technické dokumentace vizuální kontrolu. Čas sepnutí výstupu je dán časovou konstantou RC článku R4, R8 a

C3. Lze ho vypočítat podle vzorce t=1,1.(R4+R8).C3 S hodnotami uvedenými na schématu se dá nastavit čas

zhruba od 1 do 8s.

Trimr nastavíme na střed. Zařízení připojíme na napájecí napětí =12V a kontrolujeme odběr proudu. Na vstup

přivedeme impulz odpovídající katalogovým hodnotám optočlenu. Správnou funkci zařízení nám idikuje LED.

V jiném případě postupujte při oživení výrobku dle technického postupu pro odstraňování závad s využitím

poznatků z elektroniky a elektrických měření.

6. Dotykový alarm

Úvod

Automatizace se v praxi nevyhýbá ani oblasti zabezpečení budov a objektů. Detektory hlídají otevření

dveří,oken a rozbití jejich výplní, jsou schopny rozpoznat pohyb v objektu, požár, únik plynu a tp. Tato zařízení

jsou schopna různými prvky vyvolat poplach, dát signál na ústřednu, informovat majitele, přivolat hasiče,

variant je celá škála.

Následující zapojení „Dotykový alarm“ je schopen vyvolat poplach po dotyku rukou na kliku dveří, ohlídá

bránu nebo jakýkoliv kovový předmět.

Popis činnosti

Základem obvodu je časový spínač (NE 555) spouštěný napěťovou změnou na jeho vstupu vyvolanou dotykem

člověka. Pin 2 je trvale připojen prostřednictvím R3 na kladné napájecí napětí. Dotykem dojde ke svedení části

napětí a snížení jeho úrovně na pinu 2, což nastartuje časovač. Sepnutý stav IO podrží tranzistor T1 ve vodivém

stavu, čímž je přitažena kotva relé po dobu, jíž odpovídá časová konstanta RC článku složeného z C1,R1 a P1.

Kontakty relé pak mohou ovládat libovolný obvod se samostatným zdrojem a signalizačním zařízením nebo

dát pokyn ústředně případně odeslat SMS majiteli hlídaného objektu.


Schéma zapojení

Obr.6.1 Schéma dotykového alarmu

Str. 20

Seznam součástek

Rezistory

R1 100k R2 4k7 R3 100M

Kondenzátory

C1 47μF/16V Odporivý trimr

P 1 100k

Polovodiče

IO1 NE 555 D1 1N4004-07 Relé 12 V

Zadání

Podle schéma zapojení navrhněte na milimetrový papír jednostranný plošný spoj

S využitím poznatků z technologie osazování desek plošných spojů zhotovte výrobek „Dotykový alarm“



Obr.6.2 DPS ověřovaného výrobku

Obr. 6.3 Ověřovaný výrobek - osazení součástkami

Str. 21





Změřte hodnotu osazovaných součástek, zaznamenejte do tabulky a zkontrolujte zda je v toleranci

Zhotovení DPS



V souladu se zadanou technologií vyvrtejte otvory pro vývodovou montáž, včetně očištění od

mechanických otřepů

Před osazením proveďte optickou kontrolu


Dle roztečí otvorů natvarujte vývody součástek. Součástky značené jmenovitým kódem tvarujte tak, aby

po osazení do desky bylo značení čitelné a pokud možno orientované ve dvou osách pohledu na celou

desku



DPS osaďte dle technické dokumentace natvarovanými součástkami, tyto zapájejte a výrobek očistěte od

zbytků tavidla

Oživení

Seznamte se zapojením a základním popisem funkce. Před připojením obvodu na napájecí napětí

Proveďte vizuální kontrolu dle technické dokumentace. Zařízení musí být pro správnou funkci uzemněno.


součástek. Trimr otočte do polohy max., což odpovídá času cca 5s (změnou hodnot součástek lze dosáhnout až

180s). Na vstupní svorky připojte napájecí stejnosměrné napětí 12 V (zapojení by mělo fungovat i v rozsahu 5-

15V).

V případě bez-chybného zapojení součástek a provedení spoje zareaguje zařízení po dotyku přitažením

kotvy relé. V případě chybné funkce odpojte výrobek od zdroje a proveďte znovu kontrolu správnosti

zapojení, osazení a kvalitu pájení. V případě, kdy se stav nemění využijte znalosti z Elektroniky a

Elektrických měření při analytickém postupu zjišťování chyby a jejího odstranění.

V případě správné funkce výrobku dokončete očištění a celkovou vizuální úpravu. Výrobek předejte ke

kontrole, klasifikaci nebo k dalším montážním pracím.

Str. 22

7. Úsporný indikátor zapnutého stavu

Úvod

Paralelně s rozvojem automatizace se uplatňuje i hledisko na zvýšené úspory elektrické energie. Předmětem zájmu je i sledování odběru signalizačních zařízení zapnutí, signalizujících chod spotřebičů, akčních členů a dalších zařízení vybavených optickým signalizačním zařízením napájenýn elektrickou energií. Například necháme-li LED blikat s opakovací periodou řádu jednotek sekund, spotřeba proudu poklesne až na desítky µA místo původních jednotek mA. Následující elektronický obvod tuto funkci realizuje a blikáním LED diod naopak zvyšuje optické vnímání svitu kontrolky. Popis činnosti:

Indikátor je zapojen jako astabilní multivibrátor s tranzistory T1 a T2. Do série s T2 je zapojena indikační LED D1. Multivibrátor pracuje tak, že tranzistory T1 a T2 jsou buď oba sepnuté, nebo oba vypnuté. Ve vypnutém stavu je LED D1 zhasnutá a kondenzátor C2 se pomalu nabíjí (po dobu asi 4,6s) proudem tekoucím z C1 přes R4, D1, R5, R3 a R2. Doba nabíjení je určována především hodnotami součástek C2 a R3. Když napětí na bázi T1 dostatečně poklesne, T1 a následně i T2 sepnou a C2 se rychle vybije proudem tekoucím z C1 přes přechod E-B T1, R5 a sepnutý T2. Doba vybíjení je asi 4,4ms a je určována především hodnotami součástek C2 a R5. Po vybití C2 se oba tranzistory opět vypnou a celý děj se neustále opakuje. Aby byly záblesky co nejvýraznější, musí být LED D1 supersvítivá. Jak vyplývá z popisu funkce, multivibrátor má v části periody, ve které jsou T1 a T2 vypnuté, téměř nulový odběr (<0,5µA) a během intervalu, kdy svítí LED D1, je multivibrátor napájen přes vyhlazovací článek se součástkami R1 a C1. Díky účinku tohoto článku odebírá indikátor mezi svorkami J1 a J2 téměř konstantní proud asi 45µA. Technická dokumentace

Schéma zapojení

Obr.7.1 Schéma zapojení indikátoru

Seznam součástek

Rezistory

R1 - 47k R2 270k R4 33R R5 1k

Kondenzátory

C1 470M/16V C2 1M/63V

Polovodiče

T1 BC 557 T2 BS 170

D1 LED supravit. ᛰ5 červená

Str. 23

Zadání

Podle schéma zapojení navrhněte na milimetrový papír desku plošného spoje pro idikátor

S využitím poznatků z technologie osazování desek plošných spojů indikátor zhotovte formou vývodové

montáže.







Změřte hodnoty osazovaných součástek

Hodnoty zaznamenejte do tabulky a porovnejte s hodnotami v katalogu

Zhotovení DPS




otřepů






DPS osazujte dle technické dokumentace natvarovanými součástkami od nejnižších po nejvyšší, přičemž

nejvýše položenou bude signalizační LED dioda. Součástky zapájejte a výrobek očistěte od zbytků tavidla.

Str. 24

Oživení

Seznamte se s popisem funkce zapojení. Před připojením na napájení proveďte vizuální kontrolu. Na napájecím

zdroji nastavte proud na minimální hodnotu. Na vstupní svorky připojte napájecí stejnosměrné napětí 6V.

V případě bez-chybného postupu při zhotovování indikátoru bude tento pracovat při prvním zapojení. Změřte

napájecí proud. Dokončete očištění a celkovou vizuální úpravu. Výrobek předejte ke kontrole, klasifikaci nebo

k dalším montážním pracím.

8. Siréna

Úvod

Akustické zařízení siréna je prostředkem pro varování obsluhy, občana, zaměstnanců nebo personálu před

hrozícím nebezpečím. Její použití jako akustického varovného zařízení se nevyhýbá ani automatizovanému

prostředí. Především tam, kde jsme svědky velké hlučnosti (lomy, doly, doprava strojové parky) a potřeby

oznámení nebezpečí nebo vyhlášení poplachu (záchranný systém, ochrana budov a objektů) se setkáváme

s těmito zařízeními. Navíc v posledně jmenované oblasti, kdy se sirénky montují i do interiérů, vzniká

požadavek na velikost zařízení. Následující elektronické zařízení v provedení plošné montáže splňuje i tato

zadání.

Popis činnosti:

Zapojení využívá integrovaného obvodu 556, který sdružuje dvojici časovačů 555. Oba časovače jsou zapojeny jako astabilní klopné obvody přičemž IO1a pracuje s poměrně nízkým kmitočtem (f = 1,44/((R1+2R2)*C1) => f = 1,27Hz) a ovládá IO1b který s uvedenými hodnotami součástek R5, R6 a C2 pracuje jako generátor signálu na frekvenci asi 700Hz. K řízení generátoru,aby vznikl kolísavý tón je třeba pilovitý průběh, který se generuje při nabíjení a vybíjení kondenzátoru C1. Odsud se pilovité napětí odvádí na bázi tranzistoru T1. Dioda D1 paralelně připojená k rezistoru R2 způsobuje rychlejší nabíjení a pomalejší vybíjení C1, to způsobí, že výsledný tón pomaleji stoupá a rychleji klesá, konečný zvuk se pak více podobá skutečným sirénám. Proměnné napětí z emitoru T1 přivádíme přes R4 na vstup IO1b (pin 11, řídící napětí) čímž posouváme referenční napětí komparátorů uvnitř IO. Kmitočet je odvozen od překlápěcí úrovně vnitřního komparátoru (překlápí pří 1/3 a 2/3Ucc na C2). Díky napětí přiváděného na vstup IO1b se referenční napětí posunuje, oscilátor mění frekvenci podle vstupního pilovitého napětí, čímž vzniká klouzavý tón (frekvenční modulace) na výstupu IO1b (pin 9). Signál z výstupu IO1b je veden přes rezistor R7 na bázi tranzistoru T2, v jehož kolektorovém obvodu je zapojen elektroakustický měnič. Diody D2 a D3 chrání T2 před napěťovými špičkami, D4 a C4 slouží k zamezení ovlivňování IO případnými proudovými rázy. Zároveň D4 brání přepólování IO. Kondenzátor C3 slouží pouze jako ochrana nezapojeného vstupu a jeho kapacita není kritická (10-100nF). Jelikož maximální kolektorový proud použitého tranzistoru T2 je 0,5A a maximální kolektorová ztráta 0,25W lze při R7 = 47k a impedanci reproduktoru 8Ω provozovat sirénu bez poškození T2 při napájecím napětí 5 - 6V. Při vyšším napájecím napětí je třeba zvětšit hodnotu odporu rezistoru R7.

Str. 25


Schéma zapojení

Obr.8.1 Schéma sirény

Seznam součástek

Rezistory

R1 470k R2 330k R3 6k8 R4,R6 2k2 R5,R7 47k

Kondenzátory

C1 1M C2,C3 22n C4 100M

Ostatní

SP1 piezo KSS1201

Polovodiče

D1 – D4 1N4148 T1 BC 857TA T2 BC 817 IO NE 556

Zadání


S využitím poznatků z technologie osazování desek plošných spojů zhotovte výrobek „

Str. 26



Obr.8.3 Klišé DPS plošné montáže




Specifické označení součástek SMD vyhledejte v katalogu

Osazení součástek a oživení výrobku

Všechny součástky kromě elektroakustického měniče jsou umístěny na jednostranné „profi“ desce plošných spojů. Celé zařízení je realizováno v provedení SMD. Desku osazujeme směrem od středu k vnějším okrajům, aby nám nepřekážely již osazené součástky. Integrovaný obvod IO1 má pin č.1 na straně se zkoseným pouzdrem, kondenzátory C1 a C4 mají kladný pól označen proužkem. Značení tranzistorů T1 a T2 v pouzdře SOT23, je provedeno kódem . T1 – BC857A je na pouzdře označen kódem 3Ep, tranzistor T2 BC817-25 potom 6Bp Diodu D1 zatím neosazujeme. Přívodní vodiče přímo zapájejte k ploškám. Rezistory R8 – R11 slouží pouze jako propojky a nejsou zakresleny ve schématu. Po osazení všech součástek kromě D1 a vizuální kontrole celé desky (musíme dávat dobrý pozor, aby při pájení nedošlo ke vzniku cínových můstků, především v oblasti IO1) připojíme elektroakustický měnič a napájecí napětí 5V. Měl by se ozvat kolísavý tón, pokud je vše v pořádku můžeme zkusit zapojit diodu D1 a tím ovlivnit výsledný charakter zvuku. Pokud bychom požadovali změnu frekvence a kolísání zvuku, můžeme změnit časové konstanty IO1a (R1, R2, C1) a IO1b (R5, R6, C2). Pokud siréna funguje podle našich představ desku očistíme lihem a nastříkáme ochranným lakem.

Str. 27

9. Automatizační obvody ze slabo. a silnoproudých prvků

Úvod

Obecný pojem automatizační prostředky se používá pro veškeré nástroje, konstrukční prvky a vybavení, které se používá při automatizaci v praxi. Postavení automatizace z hlediska vývoje společnosti a ekonomičnosti výroby, služeb a obsluhy přinesl značný rozvoj celého sortimentu automatizačních prostředků. Současný konstruktér automatických soustav má při jejich přípravě širokou nabídku nejrůznějších konstrukčních prvků slabo i silnoproudého charakteru, které může při projektování soustav a systémů využít. Náš zájem bude nyní soustředěn na realizaci zapojení, která v sobě „snoubí“ slabo a silnoproudé komponenty za účelem zhotovení obvodů zabezpečující automatické funkce.

Zadání

- Prostudujte schémata zapojení a obrázky ověřovacích realizací obvodů s regulátorem a dálkovým ovládáním zásuvek

- Vytvořte seznamy součástí a prvků pro zapojení v jednofázové síti TN-S 230V - Při využití technické dokumentace a znalostí z předmětů Elektrické stroje a přístroje, a Elektronika

vytvořte prováděcí schémata zapojení - Proveďte montáž zapojení obvodů na panelu DIAMETRAL za použití poznatků z předmětu Technologie - Za přítomnosti učitele odborného výcviku proveďte praktické odzkoušení kompletních zapojení - Při odzkoušení otestujte funkce a proveďte nastavení dálkového ovládání zásuvek takto: 1 světelný

kabel, 2 žárovkové svítidlo, 3 reflektor

Schéma 1

Obr. 9.1 Přehledné schéma zapojení regulátoru

Str. 28

Schéma 2

Obr. 9.2 Přehledné schéma zapojení dálkového ovládání zásuvek

Praktické provedení na panelu DIAMETRAL

Obr. 9.3 Realizace zapojení regulátoru

Str. 29

Obr. 9.4 Realizace zapojení dálkového ovládání zásuvek

10. Závěr

Produkt „Technická dokumentace 10 typů el. obvodů pro jejich výrobu“ byl vytvořen v rámci osnov

Odborného výcviku pro obory Elektrikář – silnoproud, Elektrikář (slaboproud) 3.ročník a Mechanik

elektrotechnik 2-4.ročník. Materiál je řešen formou modifikovatelné dokumentace, kdy lze měnit jednotlivé

technologie přípravy i vlastní výroby za účelem rozšíření znalostí a dovedností žáků při tvorbě automatizačních

obvodů.

Str. 30

11. Seznam použité literatury:

[1] Úsporný indikátor zapnutí[online]. [cit. 2014-02-02]. Dostupné z:

http://www.elektronovinky.cz/konstrukce

[2] Regulátor [online]. [cit. 2014-02-25]. Dostupné z:

http://www.bastleni.eu/elektronicka-zapojeni

[3] Siréna-s-kolísavým-tonem-pro-modelare [online]. [cit. 2014-01-15]. Dostupné z:

http://www.hw.cz/teorie-a-praxe/konstrukce

[4] Časovac_555 [online]. [cit. 2014-01-07]. Dostupné z

http://jirky.webz.cz/index

[5]Hájek J., 2x časovač 555 BEN - technická literatura, Praha 1998

[6]Štěpán Berka a kol.- Elektrotechnická schémata a zapojení BEN - technická literatura, Praha 2010

[7]Z archívu autorů

Zpracoval kolektiv autorů SŠ TEGA Blansko

Miroslav Opletal

František Kitner

http://www.hw.cz/teorie-a-praxe/konstrukce

http://jirky.webz.cz/indexcasovac_555

Date post:	03-Mar-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	5 times
Download:	0 times

Technická dokumentace 10 typů el. obvodů pro jejich výrobuSchéma obvodu odpovídá...

Documents