Kurs elektroniki – #9 – elementy stykowe, przekaźniki

[Majtas 1]

Nic w tej kwestii sie nie wyjaśniło. Rozmawialem z moim wykladowca z ukladow elektronicznych co moze byc przyczyna takiego zachowania ukladu, odpowiedzial iz roznice w gabarytach elementow i polecil zebym pozamienilal miejscami tranzystory lub elementy bierne, ewentualnie diody. Ale najgorsze jest to ze efekt byl ten sam - za kazdym razem jako pierwsza w stan wysoki wchodzila dioda lewa. Tak wiec, tak pytania sa aktualne  , Marek dzieki za sprostowanie .

Edytowano Październik 24, 2018 przez Majtas

[marek1707 1820]

Wykładowca miał rację. Układ jest teoretycznie symetryczny, ale ma dwa stany stabilne i któryś musi wybrać. Po włączeniu zasilania, mimo dobrej baterii napięcie (i prąd) nie pojawia się od razu. Gdybyś obejrzał to pod mikroskopem (no dobra, na ekranie oscyloskopu) to zauważysz, że narastanie zachodzi z pewną skończoną prędkością. Całość ma bowiem jakąś pojemność i indukcyjność (przewody, elementy półprzewodnikowe, oporniki, wszystko). Są to nieduże wartości, ale jednak niezerowe a to opóźnia stromość zbocza i to jest właśnie czas w którym następuje podjęcie "decyzji". Ponieważ masz tu silne sprzężenie zwrotne dodatnie, to każda niesymetria jest powielana do ostatecznego zwycięstwa którejś strony. A w tak prostym układzie każdy element się liczy. Na poziomie zasilania rzędu 0.5V, gdy tranzystory są jeszcze oba wyłączone, baza każdego z nich jest zasilana przez "przeciwną" diodę LED i jej opornik. Mamy więc aż cztery elementy wpływające na prąd bazy: dwa rezystory, LED i złącze BE tranzystora. Do tego dochodzi wzmocnienie samego tranzystora czyli to jak dobrze "spożytkuje" on prąd swojej bazy na prąd kolektora. Ponieważ nie jest możliwe, by ten zestaw był identyczny w obu gałęziach, któryś umożliwia przepływ większego prądu i ten tranazystor delikatnie zaczyna przewodzić lepiej. A wystarczy 0.1% różnicy gdzieś przy zasilaniu 1 czy 2V by dany tranzystor "popuścił" trochę prądu kolektora. Ten prąd "wysysa" dopływający z góry prąd z gałęzi LED i przydusza do masy (obniża) napięcie kolektora. To z kolei zmniejsza prąd bazy konkurenta i dalszy proces jest lawinowy - to właśnie jest to dodatnie sprzężenie zwrotne. Gdy raz układ wejdzie w tunel  niesymetrycznego rozpływu prądów, nie ma odwrotu, musi zapaść się w lewy lub prawy dołek.

Nie wiadomo który element jest kluczowy. Typowe oporniki mają tolerancje 1-5%, diody LED w ogóle nie są określane w ten sposób - tam raczej bazujesz na ogólnym wykresie prądu od napięcia, ale nikt nie podaje dokładnych napięć przewodzenia i zachowania się LEDa przy prądach np. 1uA, bo i tak sensownie świecić zaczyna dopiero przy setkach uA. Proces produkcji tranzystorów także ma jakieś rozrzuty: po pierwsze powstały z dwóch różnych kawałków monokryształu krzemu, po drugie domieszkowanie warstw może zachodzić różnie w różnych miejscach płytki, do tego dochodzi cięcie, bonding czyli lutowanie doprowadzeń, różnice w położeniui na elemencie nośnym, Twój montaż czyli kabelki, połączenia, fizyczna geometria układu, itd itp. Gdybyś chciał się dowiedzieć co determinuje zachowanie układu, musiałbyś kolejno zamieniać parami elementy z gałęzi tak jak sugerował prowadzący, ale nie tylko tranzystory - to dotyczy wszystkiego. Niestety być może jest tak, że to dany zestaw jest kluczowy bo tu liczy się suma parametrów jego elementów. Zamienianie części w łańcuszku zasilania bazy w końcu doprowadzi do odwrócenia, ale nie musi to być czarno-białe i możesz mieć sytuację, w której druga strona zacznie przeważać, ale nie w 100% przypadków.

Z punktu widzenia aplikacji - o ile nie robisz generatora szumu - układ zachowujący się losowo jest słaby. A przecież problem stanu początkowego dotyczy wszystkich układów dwustanowych. Przecież z takich 2- lub 4-tranzystorowych modułów zrobione są np. statyczne pamięci RAM czy przerzutniki będące elementami liczników, timerów czy rejestrów mikroprocesorów. Po włączeniu zasilania ich stan jest przypadkowy, ale o ile w pamięci śmieci nie przeszkadzają - program pobierany i wykonywany np. z FLASHa może po starcie RAM wyzerować, o tyle stan wewnętrzny procesora nie może być nieznany bo wszystko się posypie. Dlatego właśnie tak ważna jest generacja sygnału RESET. Wszystkie przerzutniki mają dodatkowe wejście zerowania wymuszające przejście do jednego, określonego stanu. Kiedyś musiałeś sam zadbać, by wygenerować sygnał zerowania procesora po włączeniu. Dziś takie układy nadzoru są wbudowywane w kostki i to własnie te bloczki produkują RESET zaraz po włączeniu Vcc. Dodatkowa nóżka umożliwia restart systemu na żądanie, ale podstawowe wyczyszczenie stanu wszystkich przerzutników i poprawny start programu od adresu zero odbywa się na żądanie jakiegoś niepozornego modułu ukrytego wewnątrz struktury mikrokontrolera. Wykrywa on narastanie zasilania i jego stabilizację na określonym poziomie i wysyła wszystkim wokół impuls/sygnał RESET. Po jego zakończeniu (trwa to zwykle kilka-naście-dziesiąt milisekund) procesor jest w stanie początkowym i może zacząć przewidywalne działanie. Ty możesz to samo wbudować w swój przerzutnik i cieszyć się jego wymuszonym determinizmem, bo to co masz teraz to czysta losowość. I nie polega ona na tym, że po włączeniu masz różne stany ale na tym, że budując układ nie jesteś w stanie przewidzieć która gałąź zwycięży. Zakładając, że konstruujesz np. licznik i chcesz 4 takie przerzutniki to chciałbyś pewnie, by po włączniu licznik był wyzerowany a tego nie zagwarantujesz wprost. Możesz żmudnie dobierać elementy co sprowadza się do wbudowania pewnej niesymetrii (która jest szkodliwa), ale możesz po prostu doprowadzić sygnał RESET z przycisku albo z układu RC i zerować licznik automatycznie bez oglądania się na to który przerzutnik woli który stan startowy.

 

Edytowano Październik 24, 2018 przez marek1707

[Elvis 779]

@Majtas wytłumaczenie podane przez Marka jest jak najbardziej poprawne, ja proponuję nieco uproszczoną wersję którą kiedyś słyszałem - wyobraź sobie że ustawiasz widelec "na sztorc", czyli pionowo, zębami na stole. Kiedy przestaniesz go przytrzymywać wywróci się w lewo lub w prawo, bo to są stabilne stany dla tego układu. To w którą stronę się wywróci zależy od mnóstwa czynników - wyważenia samego widelca, tego jak go trzymasz zanim powolisz działać swobodnie, nawet od kształtu stołu.

Natomiast wracając do "dochodzenia" dlaczego jedna strona jest preferowana, zastanów się jak połączyłeś sam układ. Na schemacie połączenia są idealne, ale w rzeczywistości przewody, czy płytki stykowe mają swoją indukcyjność, pojemność i rezystancję. To minimalne wartości, ale nawet najmniejsze różnice sprawiają że układ traci symetrię.

[Majtas 1]

Wyjasnione, dzieki bardzo

[Polecacz 101]

Szukasz producenta PCB?
Sprawdź przetestowaną firmę JLCPCB. Dlaczego warto?
   • Prototypy PCB za 2$ (gotowe w 24 godziny)
   • Kody zniżkowe dla nowych klientów (po rejestracji)
   • Produkcja w profesjonalnej fabryce (zobacz film)
Sprawdź też » Jak powstaje PCB? Wycieczka po fabryce

[biscoitinho 0]

[zadanie z przekaźnikiem]
Miałem sporo kłopotów ze złożeniem tego w całość... ale w końcu się jakoś udało.
Wrzucam, może innym pomoże i nie będą musieli się tyle męczyć co ja :P

[Treker 1471]

@biscoitinho, witam na forum Widzę, że to Twoje pierwsze kroki na Forbocie, oto najważniejsze informacje na start:

• Chcesz przywitać się z innymi członkami naszej społeczności? Skorzystaj z tematu powitania użytkowników.
• Opis najciekawszych funkcji, które ułatwiają korzystanie z forum znajdziesz w temacie instrukcja korzystania z forum - co warto wiedzieć?
• Poszczególne posty możesz oceniać (pozytywnie i negatywnie) za pomocą reakcji - ikona serca w prawym dolnym rogu każdej wiadomości.

Dnia 8.11.2018 o 22:05, biscoitinho napisał:

Miałem sporo kłopotów ze złożeniem tego w całość... ale w końcu się jakoś udało.
Wrzucam, może innym pomoże i nie będą musieli się tyle męczyć co ja 

Super, że się udało! Faktycznie przekaźniki niezbyt chętnie współpracują z płytkami stykowymi,  ale można sobie z tym poradzić. Powodzenia z dalszymi eksperymentami

[bubu1x 0]

Witam,

Mam pytanie do układu złożonego przez kolegę biscoitinho. Czy on jest skonstruowany poprawnie?

1. Do czego podłączony rezystor?

2. Do wejścia NC podłączone jest napięcie bezpośrednio z zasilania, a nie ze stabilizatora napięcia. Dlatego rodzi się pytanie : 5 V potrzebne jest tylko do zadziałania elektromagnesu przekaźnika, a na złącza NO-C można podać dowolne napięcie?

3. Dlaczego dioda się świeci skoro napięcie podane jest do złącza NC, a nie do NO? Przecież po zadziałania przekaźnika złącze NC się rozwiera.

[biscoitinho 0]

Hej bubu1x

Czy to jest podłączone na 100% dobrze to ja nie wiem, jestem początkujący (tak jak pewnie większość tutaj) tak czy siak mi to jakoś zadziałało (czyt. przekaźnik pstryka dioda świeci :P)
Z dużym prawdopodobieństwem graniczącym z pewnością mogę stwierdzić że na pewno da się to zrobić lepiej i zdecydowanie bardziej elegancko, jednakże chciałem się podzielić swoim sposobem . Jeśli masz to złożone inaczej koniecznie pstryknij fotkę !

[Treker 1471]

@bubu1x, witam na forum Widzę, że to Twoje pierwsze kroki na Forbocie, oto najważniejsze informacje na start:

• Chcesz przywitać się z innymi członkami naszej społeczności? Skorzystaj z tematu powitania użytkowników.
• Opis najciekawszych funkcji, które ułatwiają korzystanie z forum znajdziesz w temacie instrukcja korzystania z forum - co warto wiedzieć?
• Poszczególne posty możesz oceniać (pozytywnie i negatywnie) za pomocą reakcji - ikona serca w prawym dolnym rogu każdej wiadomości.

2 godziny temu, bubu1x napisał:

Mam pytanie do układu złożonego przez kolegę biscoitinho. Czy on jest skonstruowany poprawnie?

Gratuluję czujności - nie zauważyłem, że tam odbyło się takie "oszustwo". @biscoitinho, do czego masz podłączony ten rezystor? A właściwie to gdzie on powinien być? 

[biscoitinho 0]

Kurde teraz spojrzałem jeszcze raz na schemat ja mam podłączone do pierwszych dwóch od lewej a powinno być do 1go i 3go prawda ?

[Treker 1471]

Powiem tak, tam jest kilka rzeczy namieszanych - najlepiej wyciągnij wszystkie połączenia i spróbuj po kolei raz jeszcze. Największe błędy jakie masz w tej chwili to brak rezystora przy diodzie oraz brak diody wpiętej równolegle z przekaźnikiem (w roli zabezpieczenia). Spróbuj jeszcze raz to podłączyć i pokaż co Ci wyjdzie. Zwracaj też uwagę jak podpinasz elementy na schemacie dioda jest podłączona katodą do masy, a u Ciebie do przekaźnika. Lepiej trzymać się już dokładnie schematu

[schadowdrow 0]

Nie wiem czy tylko ja mam taki problem, ale mój przekaźnik nie wchodzi do płytki stycznej. Nie ważne jak go obracam, nie wszystkie odnóża dają się włożyć. Nie wiem czy mam próbować to na siłę wepchnąć, czy jakoś inaczej to rozwiązać

[Treker 1471]

@schadowdrow, witam na forum Widzę, że to Twoje pierwsze kroki na Forbocie, oto najważniejsze informacje na start:

• Chcesz przywitać się z innymi członkami naszej społeczności? Skorzystaj z tematu powitania użytkowników.
• Opis najciekawszych funkcji, które ułatwiają korzystanie z forum znajdziesz w temacie instrukcja korzystania z forum - co warto wiedzieć?
• Poszczególne posty możesz oceniać (pozytywnie i negatywnie) za pomocą reakcji - ikona serca w prawym dolnym rogu każdej wiadomości.

1 godzinę temu, schadowdrow napisał:

Nie wiem czy tylko ja mam taki problem, ale mój przekaźnik nie wchodzi do płytki stycznej. Nie ważne jak go obracam, nie wszystkie odnóża dają się włożyć. Nie wiem czy mam próbować to na siłę wepchnąć, czy jakoś inaczej to rozwiązać

Przekaźniki nie są przystosowane do rozstawu płytek stykowych, ale da się je wsadzić. Gdy się wygnie delikatnie to jedno środkowe wyprowadzenie to wszystko będzie pasowało

[KsD 3]

No i po dłuższej chwili udało mi się złożyć w całość, ale nie obyło się bez problemów. Dlaczego jak podałem obniżone napięcie na wspólny styk nie było napięcia na NC? Na tym styku powinno być bez napięcia na cewce. Dopiero jak zasiliłem cewkę to na NO się pojawiło. Ale po drodze wsadziłem diodę prostowniczą w złą stronę i trochę się przygrzała, ale miernikiem sprawdziłem i ją poprawiłem

Edit: Problem rozwiązany przekaźnik źle siedział i nie miał styku z płytką.

 

Edytowano Grudzień 23, 2018 przez KsD

[Treker 1471]

Dnia 22.12.2018 o 19:52, KsD napisał:

Edit: Problem rozwiązany przekaźnik źle siedział i nie miał styku z płytką.

Przepraszam, za brak odpowiedzi - nie zauważyłem wcześniej Twojego pytania. Cieszę się, że rozwiązałeś jednak sam ten problem  Na marginesie dodam, że właśnie aktualizujemy ten kurs i przy okazji zmienimy trochę to ćwiczenie, aby nie było tak ciężkie w realizacji (pokażemy dokładnie dwie metody połączenia tego na płytce stykowej). Ten artykuł powinien być podmieniony najdalej w najbliższą sobotę.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay