Szykujemy nowy konkurs! Jaka powinna być nagroda? Wypełnij krótką ankietę (3 pytania) »

Kurs lutowania – #7 – przerzutnik bistabilny, tranzystory

Kurs lutowania – #7 – przerzutnik bistabilny, tranzystory

Za nami lutowanie prostych elementów takich jak diody, czy rezystory. Tym razem pójdziemy o krok dalej, czyli zajmiemy się tranzystorami.

Tak samo, jak poprzednio artykuł ten jest również przypomnieniem pewnych podstaw. Konkretnie mowa o wykorzystaniu tranzystorów do budowy układów, które potrafią zapamiętać swój stan!

Cel 7 części kursu lutowania

Podczas tego ćwiczenia zajmiemy się wykorzystaniem tranzystorów. Od strony lutowania zadanie to jest bardzo proste. Stworzony układ - przerzutnik bistabilny - jest jednak niezwykle ciekawy.

Pierwszy raz wykorzystując dosłownie garstkę elementów będziemy mogli otrzymać układ, który pamięta i podtrzymuje swój stan. Po wciśnięciu przycisku jedna z diod będzie świecić, natomiast druga zgaśnie. Kolejna zmiana nastąpi dopiero po wciśnięciu drugiego przycisku.

Płytka wykorzystywana podczas ćwiczenia

Tym razem potrzebna będzie płytka oznaczona jako 4/5. Jej elementem charakterystycznym są dwa miejsca czekające na wlutowanie tranzystorów (T1 oraz T2):

Przerzutnik bistabilny - schemat układu

Schemat tego układu jest niezwykle popularny, znaleźć można go praktycznie w każdej publikacji związanej z nauką elektroniki. Na dobrą sprawę mamy tutaj dwa identyczne bloki składające się z tranzystora bipolarnego, przycisku, diody i rezystora.

Dodatkowe połączenie "na krzyż" przez rezystory (R2, R3) o wartości 56k wprowadza delikatne zamieszanie - jednak to właśnie dzięki niemu układ zyskuje tak niesamowite właściwości.

Schemat układu z przerzutnikiem bistabilnym.

Schemat układu z przerzutnikiem bistabilnym.

Schemat montażowy, czyli wzór płytki PCB wygląda natomiast następująco:

Schemat montażowy płytki 4/5.

Schemat montażowy płytki 4/5.

Pora przejść do praktyki - czyli do uruchomienia układu!

Zestaw elementów do kursu

 999+ pozytywnych opinii  Gwarancja pomocy  Wysyłka w 24h

Zestaw elementów zawiera 5 płytek PCB oraz części elektroniczne do kursu lutowania m.in: diody, tranzystory, złącza, przełączniki!

Zamów w Botland.com.pl »

Krok 1. Lutowanie rezystorów

Zaczynamy od najniższych elementów, czyli rezystorów. Dwa z nich (R1, R4) o oporze równym 1k służą do ograniczania prądu płynącego przez diody świecące. Pozostałe, o wartości 56k, sprawiają, że mały prąd "płynący na krzyż" (co widać na schemacie) pozwala układowi pamiętać dwa stany.

lutowK_bistab_7

Lutowanie rezystorów.

Krok 2. Przyciski

Małe przyciski nazywane potocznie tact switchami lub microswitchami, to elementy z 4 nóżkami (dwie przeciwległe pary). W momencie przyciśnięcia sprężysta blaszka zwiera wewnętrzne styki dzięki czemu sygnał może swobodnie przepływać od jednej do drugiej pary nóżek.

Blaszki umieszczone wewnątrz przycisku.

Blaszki umieszczone wewnątrz przycisku.

Więcej informacji na temat tych elementów znaleźć można w artykułach:

Wyprowadzenia przycisków umieszczone są w taki sposób, że pasują do płytki tylko w jednym ułożeniu. Co ważne ich nóżki nie są proste. Małe zagięcia sprawiają, że przyciski zdecydowanie pewniej "trzymają się" w PCB.

Zagięcia na wyprowadzeniach przycisków.

Zagięcia na wyprowadzeniach przycisków.

Z tego samego powodu zdecydowanie ciężej wcisnąć je w płytkę. W tym wypadku użycie większej siły jest konieczne - należy jednak robić to rozważnie, tak aby nie uszkodzić przycisku.

Po wciśnięciu przycisku w płytkę, powinien pewnie się w niej zamocować, a jego plastikowy spód dotykać będzie laminatu. Odpowiednio włożone tact switche widoczne są na poniższym zdjęciu:

lutowK_bistab_6

Lutowanie przycisków.

Tak samo jak podczas lutowania innych elementów z plastikowymi fragmentami, tutaj też trzeba pamiętać, że zbyt długie rozgrzewanie wyprowadzenia może doprowadzić do mechanicznego uszkodzenia przycisku.

Krok 3. Lutowanie kondensatora

Trzymając się odpowiedniej kolejności pora na element C2, czyli mały kondensator ceramiczny o pojemności 100nF. Jego zadaniem jest filtrowanie napięcia zasilającego. Więcej informacji o tych elementach znaleźć można w 4 części kursu elektroniki. Przypominam, że kondensatory tego typu nie są elementami biegunowymi, więc można umieścić je w płytce dowolnie.

lutowK_bistab_5

Lutowanie kondensatora ceramicznego.

Krok 4. Lutowanie tranzystorów

Pierwszy raz w kursie lutowanie zajmiemy się tranzystorami. W tym przykładzie mamy akurat do zamontowania dwa małe, bipolarne BC546. Informacje na temat działania tych elementów znaleźć można w 7 części kursu elektroniki.

W przypadku tranzystorów nie mamy dowolności, co do ich ułożenia. Wszystkie nóżki muszą trafić dokładnie na swoje miejsca. Tak samo, jak przy diodach świecących, tutaj pomocny będzie opis na płytce. Jak widać kontury tranzystorów na PCB są ścięte po jednej stronie - dokładnie tak samo jak obudowy tych elementów.

Nóżki tranzystorów należy rozgiąć, inaczej nie będą pasowały do przygotowanych otworów. To nie jest błąd na płytce! Tranzystory w małych obudowach mają zbyt wąski rozstaw, aby możliwe było wygodne wlutowanie ich w płytkę, dlatego w 99% przypadków należy je delikatnie rozgiąć.

lutowK_bistab_4

Lutowanie tranzystorów.

Krok 5. Lutowanie diod świecących (LED)

Standardowa operacja opisana we wcześniejszych częściach kursu. Przypominam o odpowiedniej polaryzacji! Dla lepszego efektu końcowego warto wykorzystać diody tego samego koloru.

lutowK_bistab_3

Lutowanie diod świecących (LED).

Krok 6. Złącze typu ARK

Przedostatnim krokiem jest wlutowanie złącza, przez które podłączymy zasilanie. Standardowo, jak podczas poprzednich części kursu jest to złącze śrubowe typu ARK.

lutowK_bistab_2

Lutowanie złącza zasilającego ARK.

Krok 7. Kondensator elektrolityczny

Na sam koniec pozostaje nam wlutowanie kondensatora C1 o pojemności 220uF. Tak samo, jak C2 odpowiada on za filtrowanie napięcia zasilającego.

lutowK_bistab_1

Wlutowanie ostatniego kondensatora.

Zlutowany układ przerzutnika bistabilnego

Przed uruchomieniem warto sprawdzić całą płytkę. Czy wszystkie elementy zostały poprawnie wlutowane, czy ucięte są ich wyprowadzenia? W moim przypadku płytka wyglądała, tak jak poniżej:

lutowK_bistab_9

Gotowy, zlutowany układ.

Przerzutnik bistabilny w praktyce

Gdy wszystko złożone jest poprawnie można przystąpić do ostatecznego sprawdzenia układu. Podłączamy zasilanie (pamiętając o biegunowości). Następnie wciskamy przyciski. Widoczna będzie pewna zależność - ewidentnie układ "zapamiętuje" swój ostatni stan.

Dlaczego (i jak) ten układ działa?

Kurs lutowania nie jest odpowiednim miejscem do rozpisywania się na temat elektroniki, dlatego sprawę tę opisuję krótko i prosto. Na początek dla przypomnienia schemat układu:

Schemat układu z przerzutnikiem bistabilnym.

Schemat układu z przerzutnikiem bistabilnym.

Wyobraźmy sobie sytuację po włączeniu, gdy świeci tylko jedna z diod (załóżmy, że LED1). Co oczywiste, oznacza to jednocześnie, że tranzystor T1 przewodzi. W momencie wciśnięcia przycisku S1 zwieramy bazę T1 do masy - tym samym zatykamy go (przestaje przewodzić).

Jeśli prąd nie płynie przez tranzystor T1, to przy jego kolektorze napięcie podskoczy* do takiego poziomu, że prąd płynący przez R2 do bazy T2 wysteruje go i otworzy - zaświeci się dioda LED2. Jednocześnie napięcie przy kolektorze T2 będzie tak małe, że prąd płynący przez R3 nie otworzy już tranzystora T1. Przełączanie w drugą stronę wygląda dokładnie analogicznie.


*Dlaczego napięcie przy kolektorze zwiększa się, gdy tranzystor nie przewodzi?
Przyjmijmy uproszczenie - tranzystor, który nie przewodzi można przyrównać do rezystora o bardzo dużej rezystancji (np. 100MΩ) - po prostu stawia na tyle duży opór między kolektorem, a emiterem, że prąd nie może popłynąć. Analogicznie przewodzący tranzystor można porównać do rezystora stawiającego mały opór (np. 1kΩ) między kolektorem, a emiterem.

Czyli na fragmencie naszego schematu przerzutnika wyglądałoby to tak:

Wygląda znajomo? Oczywiście jest to dzielnik napięcia dokładnie opisany w kursie elektroniki. Mam nadzieję, że to dokładnie wyjaśnia skąd w miejscu gdzie jest R2 pojawia się napięcie wyższe, gdy tranzystor nie przewodzi oraz niższe, gdy przewodzi.

Dlaczego po włączeniu zasilania świeci jedna dioda?

Jak już zostało powiedziane układ jest symetryczny - składa się z dwóch identycznych kawałków. Dlaczego po włączeniu zasilania świeci więc tylko jedna dioda, a nie obie (lub żadna)? Odpowiedź jest bardzo prosta.

Każdy element elektroniczny jest inny. Dwa rezystory tej samej wartości, czy dwa takie same tranzystory w praktyce różnią się faktycznymi parametrami. Jeden wzmacnia odrobię lepiej, a drugi trochę gorzej. Jeden rezystor stawia trochę większy opór, a drugi mniejszy.

Gdybyśmy mieli dostęp do idealnych elementów, to układ mógłby nie zadziałać tak jak tego w tej chwili chcemy. Na szczęście w praktyce jeden tranzystor zacznie przewodzić trochę szybciej, co zgodnie z działaniem tego układu doprowadzi do zatkania drugiego tranzystora. W efekcie świecić będzie tylko jedna dioda.

Podsumowanie

W tej części kursu zajęliśmy się nowymi elementami - tranzystorami. Ćwiczenia było bardzo proste, jednak warto poświęcić dłuższą chwilę na zrozumienie zasady działania tego układu. Przerzutnik bistabilny, to pierwszy zbudowany przez nas układ, który zapamiętuje swój stan i potrafi go samemu podtrzymać!

W następnej części stworzymy migający, gadżet świecący, który wykorzystuje popularny układ NE555. Przed przejściem dalej warto przyswoić informacje z 8 oraz 9 części kursu elektroniki.

Czy artykuł był pomocny? Oceń go:

Średnia ocena / 5. Głosów łącznie:

Nawigacja kursu

Autor kursu: Damian (Treker) Szymański
Autor projektu płytek z kursu: Michał (Futrzaczek) Kurzela

bistabilny, kurs, kursLutowania, lutowanie, przerzutnik, tranzystory

Trwa ładowanie komentarzy...