Instruktion elektronikkrets till vindkraftverk Färdig koppling D1 R2 IC1 R1 D2 R3 D3 R7 R5 T1 T2 R6 T3 R6 Uppgiften innehåller: Namn Värde Utseende Antal R1 11 kω brun, brun, svart, röd, brun 1 st R2 120 kω brun, röd, gul, guld 1 st R3 180 kω brun, grå, gul, guld 1 st 787 Ω lila, grå, lila, svart, brun 3 st R5 4,7 kω gul, lila, svart, brun, brun 1 st R6 34,8 kω orange, gul, grå, röd, brun, röd 2 st R7 91 kω vit, brun, svart, röd, brun, röd 1 st T1-3 C546B NPN Transistor 3 st IC1 LM358 Förstärkare 1 st D1-3 LED lysdiod röd 3 st Generator motor 4,2V 1 st Kablar blå korta 4 st Kabel röd kort 1 st Kabel svart kort 1 st Kabel lila mellan 1 st Kabel grön lång 1 st Kablar gul lång 1 st Batterikontakt Batteri 9V 1 st Kabel 30 cm. Röd och svart 2 st 1 st Instruktion elektronikkrets vindkraftverk KomTek 1(7)
Kopplingsplattans funktion och uppbyggnad Kopplingsplattan som uppgiften utförs på ser ut liknande som den till höger. Denna platta är uppbyggt så att hålen på de övre och nedre raderna är kopplade i sidled (sitter ihop) som lila exemplet. De i mitten är kopplade fem stycken höjdled, så att ABCDE i en rad är alla kopplade samman. Men grön och orange är inte kopplade samman. I mitten är det ett uppehåll och seden fungerar den nedre delen på samma sätt. De små plus- och minustecknen på plattan har inget med plus och minus på kretsen att göra. Kablarna I satsen följer det med kablar i olika längder och färger. Sortera in kablarna efter längd. Tyvärr kommer inte färgerna att stämma överens med packlistan. Färgerna där är till för att identifiera rätt längd på kabeln på ritningen. Plus + på LED Första testet Som första test av hur denna platta fungerar så kan du sätta ner en av lysdioderna i två rader och koppla in ett motstånd på 787 kω (kilo ohm) mellan plus på lysdioden och en av de yttre raderna som går i sidled. På denna rad ska även batteriets plus kopplas in. Andra sidan av lysdioden kopplas till nästa rad, bredvid den förra. Denna rad kopplas till batteriets minus. Dioder släpper bara genom ström åt ett håll. Därför är det viktigt att du sätter den rätt, med minus och plus åt rätt håll. Minus på LED Långa benet plus + ( Anod ) Korta benet minus (Katod) Koppla in batteriet först när alla kompontenter är på plats. När du har fått lysdioden att tändas då kan du ta loss alla delar och börja med uppgiften. Instruktion elektronikkrets vindkraftverk KomTek 2(7)
1. Förberedelser Börja med att sortera alla motstånd efter värde och namn. Leta reda på alla komponenter så att du vet vilka det är. Ett tips är att skriva upp alla komponenter på ett papper och tejpa fast. Låt översta raden på kopplingsplattan vara plus och nedersta vara minus. Ben 8 Ben 5 2. Kopplingar till förstärkaren IC1 Sätt IC1 på valfri plats liknande bild. ( R5) 4,7 kω motstånd kopplas mellan minus och ben 2 på IC1. ( R7) 91 kω motstånd kopplas mellan ben 1 och ben 2 på IC1. Ben 8 till plus Ben 4 till minus Dubbelkolla att du har kopplat plus och minus rätt. 3. Kopplingar till transistorn Sätt en kabel mellan IC1, ben 1 och rad 2 på kopplingsplattan. Lila linje på bilden här till höger. Denna kabel sammanbinder raden med IC1, ben 1. Sätt transistorerna förslags vis bredvid varandra med lite avstånd emellan. De med ett N på, på bilden här till höger. Sätt R1, 11 kω motstånd, IC1 ben 1, rad två på kopplingsplattan och T 1 ben 2 R2, 120 kω motstånd, mellan IC1 ben 1, raden + på kopplingsplattan och T2 ben 2. R 5 Ben 1 Ben 4 IC1 R 7 R 1 R2 R3 T1 T2 T3 R6 R3, 180 kω mellan IC1 ben 1, raden + på kopplingsplattan och T3 ben 2 R6, 34,8 kω motstånd, från T2 ben 2 till minus R6, 34,8 kω motstånd, från T3 ben 2 till minus Alla transistorers ben 1 kopplas till minus, se de blå linjerna på bilden. Ben 1 Ben 2 Ben 3 Instruktion elektronikkrets vindkraftverk KomTek 3(7)
4. Kopplingar till Lysdiod De 3 lysdioderna sätts i samband till transistorerna Lysdiod 1 minus (-) kopplas till transistor 1 ben 3 Lysdiod 2 minus (-) kopplas till transistor 2 ben 3 Lysdiod 3 minus (-) kopplas till transistor 3 ben 3, 787 kω motstånd kopplas mellan plus och plus(+) på lysdiod 1, D1., 787 kω, motstånd kopplas mellan plus och minus (+) på lysdiod 2, D2., 787 kω motstånd kopplas mellan plus och plus (+) på lysdiod 3, D3. 5. Kopplingar till generator och spänning Koppla batterihållarens kablar på plus och minus, röd och svart på rätt ställe. Koppla kablar till generatorn. Det finns ett litet plustecken på generatorn och på den ska du koppla in pluskabeln, gul på bilden. Det andra blecket kopplas till minuskabeln, grön på bilden. Koppla sedan dessa kablar på kopplingsplattan enligt bilden. Minuskabeln, grön på bilden, till minus och pluskabeln, gul på bilden, till ben 3 på IC-kretsen. Sätt fast batterihållaren på batteriet. Snurra på generatorn och se att lysdioderna lyser. Om lysdioderna inte lyser när du snurrar på generatorn. Prova att snurra åt andra hållet. Koppla generatorn åt rätt håll på vindkraftverket. D1 D2 D3 - + IC ben 3 Instruktion elektronikkrets vindkraftverk KomTek 4(7)
Ovan ser du ett exempel på hur kopplingen kommer att se ut på plattan. Kom ihåg att färgerna på kablarna är olika, det är bara längden som är viktig. För att fästa plattan på vindkraftverket finns längre kabla med i elektronikkittet. Viktigt att generatorn sitter så att det går lätt att mäta utspänningen från den. Kom ihåg Att för att delta i tävlingen måste elektronikdelen sitta på vindkraftverket så att det går att se när lysdioderna tänds. Lycka till Instruktion elektronikkrets vindkraftverk KomTek 5(7)
De olika komponenterna IC-kretsen IC-kretsen är en förstärkare som förstärker spänningen som vi får från generatorn (motorn). Detta är ett kopplingsschema över IC1. Siffrorna motsvarar benen. Varje ben har en viss funktion så det är viktigt att man kopplar rätt. Markeringen, den lilla halvmånen och pricken, ska vändas mot batteriet. Transistorn Transistorn är som damluckor i ett vatten som styrs av en signal på basen, så när signalen kommer så forsar vattnet från resasoravet (kollektor) och detta vatten far till utloppet emitter. Dvs. om ingen spänning ligger över basen går det ingen ström genom transistorn. Får man en spänning över basen går strömmen lätt igenom transistorn, dammluckorna är öppna. Benen benämns med sifforna 1 3 där 1 är emitter, 2 bas och 3 kollektor, se bild. Det är viktigt att man kopplar till rätt ben. Lysdioden Lysdioden, även känd som LED, Light Emitting Diode, är en typ av halvledare som utsöndrar ett ljus när man skickar ström genom den. Lysdioden är till skillnad från glödlampan polär, det vill säga att den inte lyser om man kopplar fel på plus och minus. Diodens anod (+) är sidan med det långa benet, medan katoden (-) är det korta benet. Därför är det viktigt att man monterar lysdioderna rätt vända. Resistorn motståndet För att kunna reglera spänning och ström använder man sig av ett eller flera motstånd som i elektroniken kallas resistorer. En resistors värde mäts i Ohm Ω. För att lätt kunna veta vilket motstånd en resistor har är de märkta med ringar i olika färger. Varje färg motsvarar en siffra och därigenom kan man utläsa värdet på motståndet. Motorn/generatorn Den lilla elmotorn som följer med kommer att användas som generator. Det betyder att i stället för att snurra med hjälp av ström så alstrar den ström när den snurrar med hjälp av vindsnurran. Tänk på att anpassa kablarna till generatorn så att de räcker till att fästa på vindsnurran. Det ska dessutom finnas tillräckligt med plats på generatorn för att kunna mäta den spänning som generatorn alstrar. Instruktion elektronikkrets vindkraftverk KomTek 6(7)
Förklaring till elektronikuppgiften Det är minivindkraftverk eleverna bygger. Strömmen som generator (M) ger, räcker inte till att driva tre lysdioder. Strömmen förstärks i operationsförstärkaren (LM 358). Den förstärkta strömmen går från förstärkaren vidare via olika stora motstånd R1, R2, R3 till transistorerna T1, T2,T3. En transistor fungerar på det viset att med en liten ström in på, basen, (B) styrs det så att en större ström kan komma genom transistorn från, kollektor (C) till, emitter, (E). Man kan jämföra transistorns funktion med en dammlucka. Med en förhållandevis liten kraft kan man öppna luckan (B) som då släpper förbi stora mängder vatten från (C till E). R1 har ett lägre motstånd än R2, vilket gör att T1 kommer att öppna passagen för ström (från C till E) vid ett lägre varvtal på generatorn än T2 och D1 börjar lysa före D2. R3 i sin tur är större än R2 vilket gör att det kommer att krävas ett ännu högre varvtal (= större ström) för D3 att börja lysa än D2 D1-3 är lysdioder. De kräver betydligt mindre ström än en glödlampa för att börja lysa. -R6 begränsar strömmen genom lysdioderna så att de inte går sönder. Dioder och lysdioder leder bara ström åt ena hållet vilket gör att man måste vända dem rätt. Simon Wiklund, Sanmina har hjälpt oss att konstruera kopplingen. Instruktion elektronikkrets vindkraftverk KomTek 7(7)