Clever Elektriese Tegnologie Graad 10 Leerderboek

Transcript

1

2 Clever Elektriese Tegnologie Graad 10 Leerderboek J Randewijk R Swart

3 Clever Elektriese Tegnologie Leerdersboek Graad 10 J Randewijk; R Swart Illustrasies en ontwerp Macmillan Suid-Afrika (Edms) Bpk, 2011 Alle regte voorbehou. Geen gedeelte van hierdie publikasie mag sonder skriftelike verlof van die kopiereghouer of in ooreenstemming met die Kopieregwet, 1978 (soos aangepas) gereproduseer word of gestoor word in n ontsluitingstelsel, of in enige vorm of deur enige elektroniese middel weergegee word nie, hetsy fotokopiëring, plaat- of bandopname. Enige persoon wat enige ongemagtigde optrede uitoefen in verband met hierdie publikasie mag onderhewig wees aan kriminele vervolging en siviele eise om skadevergoeding. Eerste uitgawe Uitgegee deur Macmillan Suid-Afrika (Edms) Bpk Privaatsak X19, Northlands 2116 Gauteng Suid-Afrika Illustrasies deur J Randewijk en R Swart Omslagontwerp deur Greg Flaxman ISBN WIP 1736K000 Dit is onwettig om afskrifte te maak van enige bladsy van hierdie boek sonder toestemming van die uitgewers.

4 Inhoud Onderwerp 1 Beroepsgesondheid en -veiligheid... 1 Onderwerp 2 Gereedskap en meetinstrumente Onderwerp 3 Basiese beginsels van elektrisiteit Onderwerp 4 Kragbronne Onderwerp 5 Elektriese komponente Onderwerp 6 Elektriese stroombane Onderwerp 7 Inleiding tot beveiligingstoestelle Onderwerp 8 Beginsels van magnetisme Onderwerp 9 Logika Onderwerp 10 Kommunikasiestelsels

5 Α Alpha (temperatuur koëffisiënt A Ampère ADSL Asimmetriese digitale subskripsielyn Ag Silwer Ah Ampère uur VIGS Verworwe immuniteitsgebreksindroom AM Amplitude modulasie B Basis van n bipolêre ransistor B Vloeddigtheid C Kollektor van n bipolêre transistor C Koolstof C Kapsitor C Grade Celsius CBI Circuit Breaker Industries Cu Koper CW Gelykgolf Continuous Wave DPOS Dubbelpool omskakelaar = DPDS DPNO Dubbelpool normal oop (AF in middel posisie DPDS skakelaar Dubbelpool dubbelslag skakelaar DPES skakelaar Dubbelpool enkelslag skakelaar DP Dubbelpool DMM Digitale multimeter EPDS skakelaar Enkelpool dubbelslag skakelaar EPES skakelar Enkelpool enkelslag skakelaar E Aardgeleier E Emitter van n bipolêre transistor EBE Energie beheereenheid EIA Energy Information Administration Emk Elektromotoriese krag FIFA Fédération Internationale de Football Association FM Frekwensie modulasie Hfe Meevoorspanning kleinseinwins van n bipolêre transistor HOV sekering Hoë onderbrekingsvermoë sekering F Farad gs gelykstroom H Waterstof H Henry I Stroom IS (Ge)ïntegreerde stroombaan IEC International Electrotechnical Commission J Joule JEDEC Joint Electron Device Engineering Council JIS Japanese Industrial Standard kwh meter kilo-watt-uur meter l Lengte in meter L Lewendige geleier L Induktor / Induktansie /self induktansie LCD Liquid crystal display LAW Lig afhanklike weerstand LUD Liguitstraaldiode (Glimdiode) Li Litium LSD Least significant digit M Wedersydse induktansie m meter Maks maksimum MSB Miniatuurstroombreker MSD Most significant digit MIV Menslike immunogebreksvirus Afkortings N N NiCad selle NC kontakte NPN NO contacts N-pool Ntk ρ P P PNP Pb PCB Pv p-n voegvlak Ptk PVC Q R r Neutrale geleier n Aantal n indien dit as voetskrif gebruik word Nikkel-Cadmium selle/batterye Normaal-toe kontakte N-tipe P-tipe N-tipe halfgeleiermateriaal Normaal-oop kontakpunte Noordpool van n magneet Negatiewe Temperatuurkoëffisiënt Rho. Temperatuurkoëffisiënt Drywing Primêre kant, as dit as voetskrif gebuik word P-tipe N-tipe P-tipe halfgeleiermateriaal Lood Gedukte stroombaan Potensiaalverskil Die kontakarea waar positief en negatief behandelde halfgeleiers saamgevoeg word Positiewe Temperatuurkoëffisiënt Poli Viniel Chloried Lading Weerstand Interne weerstand (ons eie simbool) R-C tydkonstante = τ Tau. Die konstante tyd wat dit n spesifieke kapasitor neem om deur n spesifieke weerstand tot 63.2% van die toevoerspanning te laai RF Radio frekwensie S-pool Suidpool van n magneet S Sekondes S Sekondêre kant, as dit as n voetskrif gebruik word SAUK Suid-Afrikaanse Uitsaaikorporasie SANS Kode Suid-Afrikaanse Nasionale Kode SI Systéme International Si Silikon Sin Sinus van n hoek ESB ontvanger Enkelsyband ontvanger SMT Surface mount technology Sn Tin ST Stroomtransformator T Tesla T Temperatuur T Totaal, as dit as n voetskrif gebruik word IRF ontvanger Ingestemde radiofrekwensie ontvanger V Volt v (spoed waarteen geleier beweeg) VA Volt-ampère BHF Baie hoë frekwensie UHF Ultra hoë frekwensie W Watt W Energie Ws Wisselstroom WWS Warmwatersilinder Wh Watt-huur WINA Handelsnaam vir spesifieke plastiese kapasitors vernoem na Wihelm Westermann die stigter van die Duitse maatskappy ΔT Verandering in temperatuur

6 Onderwerp 1: Beroepsgesondheid en -veiligheid In hierdie onderwerp sal jy... algemene reëls van die werkswinkel leer ken noodhulpprosedures leer basiese noodhulp leer. Belangrike woorde huishouding om alles netjies te hou en gereedskap op hulle regte plekke te bêre onveilige optrede aktiwiteite wat die gesondheid en/of veiligheid van ander mense in gevaar stel onveilige toestande toestande in die werkplek wat moontlik skade of beserings kan veroorsaak elektriese skok die uitwerking van n elektriese stroom op die menslike liggaam SANS Kode Suid-Afrikaanse Nasionale Standaarde Kode Algemene reëls van die werkswinkel Alle huishoudings en organisasies het reëls om te verseker dat mense weet wat van hulle verwag word om te help dat daardie huishoudings of organisasies goed funksioneer. In n skoolwerkswinkel moet ons ook basiese reëls hê. Huishouding Huishouding beteken dat alles op hul regte plekke gebêre moet word wanneer dit nie gebruik word nie. Hou jou werksarea so skoon en netjies moontlik. Huishouding is n belangrike deel van n goeie veiligheidsprogram. Dit help om veiligheid, gesondheid en moraal in stand te hou. Netjiese stoor-areas help om 1

7 die risiko van siektes en brande te voorkom en dit verminder ook die risiko dat iemand sal gly, oor iets val of seerkry. Hier is n paar ander huishoudingsbeginsels: Hou gereedskap en toerusting skoon en in goeie werkende orde. Vee gebreekte glas dadelik met n besem en skoppie op, nooit met jou kaal hande nie. Maak seker dat daar genoeg oop spasie rondom elke masjien is sodat die persoon wat dit gebruik, veilig kan werk. Maak seker dat daar ten minste 2,25 m² nuttige, oop vloerspasie beskikbaar is vir elke persoon wat in n binnenshuise werkplek werk. Onveilige optrede Onveilige optrede is wanneer jy iets doen op n manier wat die gesondheid en/of veiligheid van ander mense in gevaar stel. Voorbeelde hiervan is: om sonder magtiging met n masjien of toerusting te werk om na te laat om n masjien af te skakel en die elektrisiteitstoevoer na die masjien af te sluit wanneer die masjien gediens word om veiligheidsmeganismes buite werking te stel of te verwyder om foutiewe toerusting te gebruik om gereedskap vir n ander doel as waarvoor dit gemaak is, te gebruik om in gevaarlike omstandighede te werk sonder behoorlike beskerming of vooraf waarskuwing om die gek te skeer om onveilige klere te dra. Onveilige toestande n Onveilige toestand is n toestand in die werkplek wat moontlik eiendomskade of besering kan veroorsaak. Voorbeelde hiervan is: foutiewe gereedskap of toerusting te veel mense in die werkswinkel onvoldoende veiligheidsondersteuning of veiligheidsskerms brandgevare swak huishouding te veel geraas onvoldoende ventilasie. Loopgange, stoor-areas en ander aangewese areas (kleurkodes) Die loopgange (nie oop roostervloere nie) in werkswinkels moet grasgroen geverf word met n goudgeel rand. Werkswinkelvloere moet liggrys wees en tydelike opstapel-areas wit met n goudgeel rand. 2

8 Alle opleidingswerkswinkels en werksareas moet met die regte kleure gemerk word om gevare, asook uitgange, veilige loopgange en noodhulpstasies aan te dui. Hier is die kleure wat gebruik moet word volgens die Suid-Afrikaanse Nasionale (SANS) Kode Gebruik rooi kleurmerkers om die volgende toerusting of areas aan te dui: Brandalarmtoestelle Houers met vuurbestande komberse Houers met brandblustoerusting Brandblussers n Area op die werkswinkelmuur of bokant die brandblusser om die ligging daarvan aan te dui Ligging van brandslang Brandsirenes Brandbestrydingsproeiers Brandemmers Noodstopknoppies vir elektriese masjienerie Noodstopstawe op gevaarlike masjinerie Gebruik geel kleurmerkers om areas aan te dui waar mense versigtig moet wees, byvoorbeeld: handrelings, skutrelings, die onderste rand van oorhoofse deure, of die boonste en onderste trap van n stel trappe waarskuwingstekens pypstelsels wat vlambare materiaal bevat afvalhouers vir hoogs ontvlambare materiaal laer katrolblokke en hyskrane bedekkings en beskuttings vir ankerdrade pilare of pale wat gevaarlik mag wees vaste toebehore wat van plafonne of mure hang en wat tot in normale werksgebiede strek hoekmerkers vir storingshope oop en onbeskutte rande van platforms, skagte en putte. Gebruik groen kleurmerkers, gewoonlik op n wit agtergrond, vir die volgende toerusting of areas: Noodhulptoerusting Noodhulpmedikasie Draagbare Veiligheidsaansitskakelaars op masjinerie Veiligheidsinstruksietekens Swart en wit is die basiese kleure wat gebruik word vir huishouding en 3

9 binnenshuise verkeersmerkers. Hier volg voorbeelde van waar soliede wit, soliede swart, enkelkleur strepe, afwisselende swart en wit strepe en swart en wit blokke gebruik word: liggings en breedtes van gange in nie-gevaarlike areas waar paaie of gange doodloop aanwysingstekens liggings van vullisblikke oop vloerruimte rondom noodhulp-, brandbestrydings- en noodtoerusting. Gebruik blou kleurmerkers op pyplyne vir drinkwater en op die buitekant van skakelborde of elektriese beheerpanele wat die beginpunt of kragbron is vir gevaarlike elektriese masjinerie of toerusting. Gebruik oranje merkers om gevaarlike onderdele van masjiene of energiebevattende toerusting aan te dui, insluitend elektriese geleidensbuise. Items wat jou kan sny, op jou kan val of jou kan skok of beseer. Veiligheidstekens Die Wet op Beroepsgesondheid en -veiligheid vereis dat inligting oor veiligheid en gesondheid in n kombinasie van vorm, kleur en simbool of piktogram vertoon word. Die beligting moet goed wees sodat die inligting duidelik leesbaar kan wees. Daar kan ook bykomende teks wees. Uithangborde, insluitend borde wat verband hou met veiligheid tydens brande, word as volg ontwerp: Kleur Voorbeeld Betekenis of doel Kenmerke ROOI Nie Rook - teken Verbod of gevaaralarm Ronde vorm; swart piktogram op n wit agtergrond; rooi rand en n diagonale lyn; rooi gedeelte moet ten minste 35% van die oppervlak van die bord uitmaak ROOI (brandbestrydingstekens) Ligging van brandbestrydingstoerusting Brandbestrydingstoerusting Reghoekige of vierkantige vorm; wit piktogram op n rooi agtergrond; rooi gedeelte moet ten minste 50% van die oppervlak van die bord beslaan 4

10 GEEL of AMBER BLOU GROEN Wees versigtig Waarskuwing Driehoekige vorm; swart piktogram op n geel agtergrond, met n swart rand; geel gedeelte moet ten minste 50% van die oppervlakte van die bord beslaan Dra persoonlike, beskermende toerusting bv. veiligheidsbril Deure, uitgange en ontsnaproetes Verpligtend Nooduitgang; noodhulp; geen gevaar Ronde vorm; wit piktogram op n blou agtergrond; blou gedeelte moet ten minste 50% van die oppervlakte van die bord beslaan Reghoekige of vierkantige vorm; wit piktogram op n groen agtergrond; groen gedeelte moet ten minste 50% van die oppervlakte van die bord beslaan Indien jy gevaarlike areas moet merk (deur byvoorbeeld die rand van n verhewe area of beperkte hoogte uit te lig) mag jy geel en swart, of rooi en wit strepe gebruik. Inligtingstekens Reghoekige of vierkantige vorm; wit beelddiagram op groen agtergrond; groen gedeelte moet ten minste 50% van die teken se area wees Veiligheidstekens Driehoekige vorm; swart beelddiagram op geel agtergrond met swart rand; geel gedeelte moet ten minste 50% van die teken se oppervlakte wees Verbodtekens Ronde vorm; swart beelddiagram op wit agtergrond; rooi rand met diagonale lyn; rooi gedeelte moet ten minste 35% van die teken se oppervlakte wees Verpligtende tekens Ronde vorm; wit beelddiagram op blou agtergrond; blou gedeelte moet ten minste 50% van die teken se oppervlakte wees Figuur 1.1 Voorbeelde van veiligheidstekens 5

11 Noodprosedures Posisie van die hoofskakelaar Plaas n isoleerskakelaar aan die elektriesetoevoerkant van die stroombreker. Installeer isoleerskakelaars onderstebo. (Jy word toegelaat om dit horisontaal te monteer.) (SANS wysiging 3 van 2003). Die Wet op Beroepsgesondheid en-veiligheid vereis dat daar onbelemmerde toegang moet wees by die plasing van skakelborde insluitende die hoofskakelaar. Die wet definieer die plek waar die hoofskakelaar geplaas moet word as die punt waar die elektrisiteit voorsien word. In geval waar verskillende gebruikers dieselfde perseel deel, moet die hoofskakelaar by die punt geplaas word waar die elektrisiteit daardie gedeelte binnegaan. Noodstopdrukknoppies moet ook by strategiese plekke geplaas word om die elektriese toevoer te isoleer in geval van n noodtoestand, soos n ongeluk by n masjien. Wanneer die drukknoppie geaktiveer word, moet die elektrisiteit na alle masjienerie op die perseel afgeskakel word. Ontruimingsprosedures Volgens wet moet elke skool n ontruimingsplan hê. Elke onderwyser en leerder moet vertroud wees met die plan. n Skool moet ontruimingsprosedures in stand hou om n wye verskeidenheid noodgevalle, beide noodgevalle wat deur mense veroorsaak is en natuurlike noodgevalle, te kan hanteer. Hierdie noodgevalle sluit in brande, ontploffings, vloede, aardbewings, orkane, tornado s, onluste en geweld in die werkplek. Indien jy n noodaksieplan moet ontwikkel, vind uit oor: n area waar leerders en personeel in n noodgeval bymekaar kan kom pligte van onderwysers in n noodgeval. Gewoonlik sal die onderwyser verantwoordelik wees vir sy/haar registerklas. n Onderwyser kan ook daarvoor verantwoordelik wees om klaskamers, toilette en ander ruimtes na te gaan voordat hy/sy die laaste persoon is om n area te verlaat. Daar kan ook van onderwysers verwag word om na te gaan of branddeure gesluit is voordat hulle die lokaal verlaat. Alle onderwysers en leerders wat gekies is om bystand te verleen in noodontruimingsprosedures, moet die volledige skooluitleg leer ken, sowel as die verskillende ontsnaproetes wat gebruik kan word wanneer n primêre ontruimingsroete geblokkeer word ontruimingsroetes en uitgange. Hierdie roetes moet duidelik gemerk word met goeie beligting. Dit moet wyd genoeg wees om al die ontruimende leerlinge te kan hanteer en moet te alle tye oop en sonder obstruksies wees. Die roetes en uitgange mag nie leerders aan verdere gevare blootstel nie 6

12 n kontrolestelsel om te verseker dat daar van almal rekenskap gegee kan word. Tel die aantal persone teenwoordig na ontruiming. Vind uit wat die name van die persone is wat nie teenwoordig is nie en vind uit waar hulle laaste gesien is. Gee hierdie inligting aan die amptenaar in beheer van die ontruimingsprosedure. Dit is van uiterste belang om rekenskap te kan gee van al die leerders na ontruiming. As daar verwarring heers in die area waar almal bymekaarkom, kan dit lei tot vertragings in reddingspogings van mense wat in die gebou vasgekeer is. Dit kan ook lei tot onnodige en gevaarlike soek-enred-operasies. Beginsels van brandbestryding Verbranding is n chemiese reaksie waartydens n brandstof baie vinnig geoksideer word. n Vuur benodig drie toestande: suurstof (meer akkuraat, n oksideermiddel) brandstof ( n reduseermiddel) hitte. Dus, om n brand te blus, moet jy een van die volgende doen: Isoleer die vuur van suurstof. Verwyder die brandstof wat die vuur voed. Verlaag die temperatuur. Indien jou eie of n ander persoon se klere aan die brand raak, moenie paniekerig raak of hardloop nie. Wanneer jy hardloop, word die vlamme gestook en die moontlikheid van ernstige beserings verhoog. Jy moet stil staan, op die grond neerval en rondrol om die vlamme te blus. Bedek jou gesig met jou hande om jou gesig en longe te beskerm. Tipes brande Brande word, volgens die soort materiaal wat brand, in vier tipes geklassifiseer. Brandblussers moet duidelik gemerk word om aan te dui watter tipes brand dit kan blus. Klas A-brande word van brandstof voorsien deur materiale wat, wanneer dit brand, n afvalproduk in die vorm van as nalaat, byvoorbeeld papier, hout, lap, rubber en sekere soorte plastiek. Klas B-brande behels vlambare vloeistowwe en gasse, byvoorbeeld petrol, verfverdunner, kombuissmeermiddels, propaan en asetileen. Klas C-brande behels elektriese bedrading of bekragtigde toerusting (byvoorbeeld motors, rekenaars en paneelborde). Indien die elektrisiteitstoevoer na die toerusting afgesny word, word n Klas C-brand een van die ander drie tipes brande. Klas D-brande behels eksotiese metale, soos magnesium, natrium, titanium en sekere organometalliese verbindings. 7

13 Basiese noodhulp Wat om te doen in die geval van elektriese skokke Moenie die slagoffer met jou kaal hande aanraak terwyl hy/sy met die lewendige elektriese bron in aanraking is nie. Kry dadelik mediese hulp. Skakel die elektrisiteit by die hoofskakelaar af, indien die elektriese toerusting die bron van die elektriese skok is. Skakel die toerusting af en trek die prop uit, indien jy dit veilig kan doen. Om bloot die toerusting af te skakel, is nie goed genoeg nie. Indien die elektrisiteit nie afgeskakel kan word nie en die slagoffer steeds in kontak is met die energiebron, besluit of jy die slagoffer moet skuif of die draad by die slagoffer moet skuif. Kry mediese hulp as die draad n hoë spanning-energiedraad is. Gebruik n droë stuk hout, besem of ander droë, isolerende voorwerp of materiaal om die draad of energiebron weg te skuif van die slagoffer af, of skuif die slagoffer weg van die lewende elektriese bron. Moenie die slagoffer skuif as dit lyk of die persoon nek- of rugbeserings opgedoen het nie. Pas kunsmatige asemhaling toe as die slagoffer nie asemhaal nie. Verbind brandwonde met n steriele verband. Daar kan n brandwond wees waar die energiebron aan die slagoffer geraak het en in die area waar die elektrisiteit die liggaam verlaat het (na die grond). Dit mag dalk nie op die oppervlak lyk asof elektriese brandwonde ernstig is nie, maar dieper in die weefsel, kan die brandwond baie erger wees. Hou die slagoffer gemaklik, warm en rustig en monitor die persoon se asemhaling gereeld. Baie navorsing is gedoen oor die uitwerking van elektriese strome op die menslike liggaam. Aardlekasiebeskerming, n gebied waarop Suid-Afrika baanbrekerswerk gedoen het, is ontwerp om mense wat elektriese toerusting gebruik, te beskerm. Die ernstigheidsgraad van n elektriese skok hang af van die stroom sterkte, duur van die stroom en die baan wat die stroom volg. 8

14 Die volgende tabel beskryf die verskillende uitwerkings van n elektriese skok. Stroom (ma) 1 Uitwerking op die liggaam (hand-tot-handbaan) Eerste sensasie word opgemerk 2,5 Tinteling op palms 5 Eerste tekens van krampe VEILIGE 7,5 SONE Hande verstyf; dit is nog moontlik om te laat los Krampe word erger, op die grens van te laat los Ernstige krampe, brei uit na borskas; grens van veilige stroom Bloeddruk verhoog; onreëlmatige hartklop GEVAAR- Asemhalingstelsel ervaar probleme; verloor SONE bewussyn Hartfibrillasie (vinnige, onreëlmatige hartklop) Elektriese skokrisiko s Indien jy aan n lewendige geleier raak, kan die stroom deur jou liggaam na die grond vloei en n skok veroorsaak. Indien jy jou elektriese kontak met die grond verhoog, verhoog jou risiko om te skok. Moenie in water of op nat oppervlakke staan nie en moenie met nat hande werk of sweterige klere dra wanneer jy met elektrisiteit werk nie. Klein skokke kan veroorsaak dat jy gly en val, moontlik van n hoë plek af. Figuur 1.2 Tipiese Eerstehulp-plakkaat 9

15 Wat om te doen wanneer iemand bloei Bloeding is n ernstige probleem en die persoon benodig dadelik mediese aandag. Indien jy iemand sien met n ernstige bloeiende besering, ontbied dadelik die paramedici. Wanneer iemand bloei, kan dit baie stresvol wees. Die meeste mense sal in so n geval paniekerig raak. Onthou om in n noodgeval kalm en in beheer te bly. Wanneer jy n persoon help wat bloed verloor, maak seker dat jy jouself nie blootstel aan infeksies soos hepatitis B en C en MIV nie. Dra n paar steriele, weggooibare handskoene. Indien jy nie handskoene byderhand het nie, gebruik n handdoek en draai dit om jou hande. Maak ook seker jy onthou om jou hande te was voor en nadat jy die persoon gehelp het. Jy gebruik noodhulp om die bloeding heeltemal te stop, of om dit te beheer terwyl jy vir hulp wag. Lig die persoon se liggaamsdeel bokant sy/haar hartvlak. As dit dus n arm is wat bloei, maak seker dat jy die arm lig en bokant die hartvlak hou. Jy sal moet probeer om die drukpunt te vind. Dit is waar die bloedvloei begin. Verbind die wond. Die verband moet skoon en verkieslik steriel wees. Draai die lap of verband stewig oor die wond, maar nie so styf dat dit die persoon se sirkulasie stop nie. As die verband vol bloed raak, moenie dit verwyder nie. Draai net nog n verband bo-oor. Indien jy die bloedbevlekte verband verwyder, kan dit veroorsaak dat die wond weer begin bloei en verhoed dat die bloed stol. Onthou om nie met jou kaal hande met die wond te werk nie dit kan infeksie veroorsaak. 10

16 Klaskameraktiwiteit Verduidelik wat bedoel word met die term goeie huishouding in die konteks van n Elektriese Tegnologie-werkswinkel. 2. Verduidelik wat bedoel word met die term onveilige toestand. 3. Verduidelik wat bedoel word met die term onveilige optrede. 4. Gee drie redes waarom n skool n ontruimingsplan moet hê. 5. Watter kleur moet die vloer in n Elektriese Tegnologie-werkswinkel geverf word? 6. Watter kleure moet die loopgange in n Elektriese Tegnologie-werkswinkel geverf word? 7. Wat moet die kleur wees van die uithangbord wat aandui dat n veiligheidsbril by n masjien gedra moet word? 8. Wat moet die kleur wees van die uithangbord wat die nooduitgangdeure in n Elektriese Tegnologie-werkswinkel aandui? 9. Noem die drie toestande wat teenwoordig moet wees om n vuur te laat brand. 10. Wat is die regte ding om te doen wanneer jou klere aan die brand is? 11. Tussen hoeveel tipes brande onderskei ons? 12. Wanneer n persoon n elektriese skok ontvang, bokant watter stroomwaarde gaan die skok die gevaarsone binne? 13. Noem ten minste ses dinge om te doen wanneer n persoon n elektriese skok ontvang. 14. Noem ten minste vier dinge om te doen wanneer n persoon bloei. 11

17 Onderwerp 2: Gereedskap en meetinstrumente In hierdie onderwerp sal jy... onderdele en funksies van verskillende tipes handgereedskap identifiseer leer omtrent die veilige gebruik, instandhouding en versorging van verskillende tipes handgereedskap leer omtrent die korrekte gebruik en versorging van soldeertoerusting blootgestel word aan konstruksiemetodes leer om die werkswinkel skoon en netjies te hou leer hoe om instrumente veilig te gebruik en te versorg. Belangrike woorde elektroniese broodbord eksperimentbord om elektroniese stroombane te bou harskernsoldeersel soldeerdraad wat gebruik kan word om elektroniese komponente in n stroombaan te soldeer Vero-bord (strookbord) n bord met gate en n reeks koperstroke waardeur die gate gaan gedrukte stroombaanbord veselglasplaat met n dun koperlaag bedek is 12

18 Onderdele en funksies van verskillende tipes handgereedskap Broodbord Die maklikste en goedkoopste manier om voltooide ontwerpe te bou en te toets, is om n broodbord te gebruik, omdat die bord weer agterna gebruik kan word. In die verlede was n elektroniese broodbord n houtbord met komponente wat op die bovlak gemonteer is. Vandag is n broodbord n bord met baie stroke metale (gewoonlik koper) wat onder die bord loop. Die metaalstroke word uitgelê soos in Figuur 2.1b aangetoon word. Die stroke vorm n nodus. n Nodus is n punt in n stroombaan waar twee of meer komponente aan mekaar verbind word. Die lang stroke/nodusse/rye aan die bo- en onderkant van die bord word gewoonlik vir die elektriesetoevoer gebruik. Figuur 2.1a Die boonste uitleg van n broodbord Figuur 2.1b Die onderste uitleg van n broodbord Die metaalstroke verbind die gate aan die bokant van die bord. Om die bord te gebruik, plaas die verbindingspunte van die komponente in die gat. Elke gaaitjie is verbind aan een van die metaalstroke wat onder die bord loop. 13

19 Handgereedskap Gereedskap sal doeltreffend wees en lank hou as jy dit goed versorg. Jy moet weet hoe om jou gereedskap te versorg en jy moet goeie gereedskapgewoontes aanleer. Gereedskap moet beskerm word teen stof, vuiligheid en sand. Junior ystersaag n Ystersaaglem word van getemperde gereedskapstaal gemaak, en word bevestig in n staalraam. Die item was gesny moet word moet stewig in n bankskoef gehou word. Begin die snit met die lem feitlik parallel met die oppervlak wat gesny moet word. Die tande van die lem moet altyd na die werkstuk en weg van die werker wys. Figuur 2.2a n Junior ystersaag Figuur 2.2b (A) Junior ystersaag (B) Halfrondvyl (C) Ronde vyl (D) Platvyl (E) Driekantvyl (F) Vierkantvyl Vyle n Vyl is snygereedskap wat van staal gemaak word en in verskillende lengtes, vorms en tandgroottes voorkom. Dit word gebruik om hout, plastiek of metaal te vorm. Die halfrondvyl word gemaak in lengtes wat wissel van 100 mm tot 450 mm. Dit het een plat kant en een geronde kant, en die plat kant en die geronde kant is spits afgewerk (word geleidelik nouer). 14

20 Die ronde vyl word gemaak in lengtes wat wissel van 100 mm tot 450 mm. Dit is regoor die lengte spits afgewerk. Die platvyl word gemaak in lengtes wat wissel van 100 mm tot 450 mm. Dit is reghoekig in dwarssnit en spits afgewerk in lengte en breedte. Die driekantvyl word gemaak in lengtes wat wissel van 75 mm tot 305 mm. Dit is driehoekig in dwarssnit en al die sye is spits afgewerk van die handvatsel na die punt. Die vierkantvyl word gemaak in lengtes wat wissel van 100 mm tot 450 mm. Dit is vierkantig in dwarssnit en die sye is spits afgewerk. Vir veiligheidsredes moet die vyl altyd van n vylhandvatsel voorsien wees. Maak seker dat die werk wat gevyl moet word, veilig in n bankskroef vas is. Die vyl moet met stadige, gelyke bewegings op die vorentoeslag sny. Wanneer jou vyl met vylsels verstop, maak dit met n vylborsel skoon. Tange Tange kom in baie verskillende tipes en groottes voor wat elkeen vir n spesifieke taak ontwerp is. Die tange wat jy die meeste in Elektriese Tegnologie gaan gebruik, is die langbektang, die snyer/draadstroper en die kombinasietang. Gebruik die langbektang om n greep te behou, om plekke te bereik wat jy nie met jou vingers kan bykom nie, om drade vas te hou, lusse te buig en drade aan terminale te verbind. Gebruik die kombinasietang om n greep te behou, drade vas te hou en drade te knip. Gebruik die snyer/draadstroper om die isolasie van elektriese kabels te sny en te verwyder. Figuur 2.3 (A) Sykniptang. (B) Platlemskroewedraaier. (C) Nutsmes. (D) Sterskroewedraaier. (E) Kombinasie snyer/draadstroper. (F) Langbektang. (G) Kombinasietang. (H) Draadstroper 15

21 Skroewedraaiers Skroewedraaiers word gebruik om skroewe in te draai (in te skroef) en te verwyder (uit te skroef). Die lem van die skroewedraaier het n punt wat gevorm is om in die gleuf van die skroef te pas. Die skroewedraaier het ook n handvatsel, wat van isolasiemateriaal gemaak is. Skroewedraaiers se groottes word bepaal deur die lengte van die lem en die wydte van die punt. Die mees algemene tipes skroewedraaiers is die platlemskroewedraaier en die sterskroewedraaier (Phillips), soos aangedui in Figuur 2.3. Nutsmesse Mens kry baie verskillende tipes en groottes nutsmesse. Elke mes is vir n spesifieke doelwit ontwerp. Dit is n goeie idee om die terugtrekbare lemtipe in die skool te gebruik. Gebruik die nutsmes om tou en sagte materiale te sny en ook om isolasie van elektriese kabels te verwyder. Sny altyd weg van jou lyf af wanneer jy n nutsmes gebruik. Stroombaan wat op die broodbord gebou gaan word Die stroombaan wat ons op die broodbord gaan bou, is dié van n kontinuïteitstoetser, met twee meetbestekke, soos aangetoon in Figuur 2.4. R1= 470 Ohms Lig1= 9 Volt + V1 = 9 Volt LED1 CQX35A L Meetgrens Gemeenskaplike punt H Meetgrens Figuur 2.4 Stroombaandiagram van n kontinuïteitstoetser Meetbestek 1 n Lae reeks wat gebruik maak van n gloeilamp vir eksterne stroombane met n weerstandswaarde tot ongeveer 100 ohm. Meetbestek 2 n Hoë reeks wat gebruik maak van n glimdiode vir eksterne stroombane met n weerstandswaarde tot ongeveer ohm. Ons gebruik ook broodborde om n stroombaan te bou wat n geïntegreerde stroombaan (GB) vereis. Die komponent word in die middel van die bord geplaas sodat die helfte van die verbindingspunte op een kant van die middellyn is en die helfte op die ander kant. 16

22 Gebruik langbektange om die verbindingspunte van die komponente te buig en die verbindingspunte aan die verbindingsgate van die broodbord te koppel. Gebruik n sykniptang om die komponentverbindings tot die korrekte lengtes te sny. langbektang sykniptang Figuur 2.5 n Broodbord en gereedskap Figuur 2.5 illustreer hoe n stroombaan op n broodbord gebou word, die onderkantse inlasfoto toon hoe die komponent se verbindingsdraad op die regte lengte geknip word, terwyl die boonste inlasfoto toon hoe die verbindingsdrade gebuig word om in die gaatjies van die broodbord te pas. Afmerk van omhulsel van die projek Gebruik n staalliniaal om die posisie van die onderskeie komponente af te merk. Gebruik n tekendriehoek om die lyne te trek sodat die komponente in lyn is. Boor nou die gate met n draagbare elektriese boor. Wanneer jy deur dun plaatmetaal of plastiek boor, sal jy agterkom dat die vinnig draaiende boor neig om die materiaal vas te gryp, op te trek of te verwring. Wees versigtig dat jy nie ernstig beseer word nie. Om te verhoed dat die materiaal verwring of optrek, maak seker dat die materiaal veilig in n boorskroef geklamp is. Boor altyd eers n voorlopergat ( n gaatjie wat heelwat kleiner is as die gat wat jy benodig) voordat jy die korrekte grootte gat boor. Wanneer jy die uitleg van die uitstaande komponente op die boks (omhulsel) ontwerp, maak seker dat dit netjies is, en dat jy die toetser maklik kan gebruik. 17

23 A C elektriese boor B boorskroef Figuur 2.6 In A (links bo) word getoon hoe mens afmeet. In B (links onder) word getoon hoe mens afmerk. In C (regs) word die boor aangetoon. Klaskameraktiwiteit Waarom gebruik ons n broodbord in Elektriese Tegnologie? 2. Kan ons n stroombaan met geïntegreerde stroombane op n broodbord bou? 3. Noem n veiligheidsvoorsorgmaatreël wat getref moet word wanneer jy deur n dun metaalplaat boor? 4. Gee twee gebruike vir langbektange. 5. As watter tipe gereedskap word n vyl geklassifiseer? 6. Noem die spesifikasie wat die grootte van n skroewedraaier sal bepaal. 7. Kyk na Figuur 2.7 op bladsy 19. Identifiseer, noem en gee een gebruik vir die gereedskap van A tot N in die figuur. 18

24 Figuur 2.7 Verskillende tipes handgereedskap Korrekte gebruik van gereedskap en stroombaanborde Stroombaanborde Ons het die verskillende tipes gereedskap bespreek wat in Elektriese Tegnologie gebruik word. Ons het ook gefokus op beplanning en die maak van die omhulsel vir die projek. Hierdie week gaan ons bespreek hoe om verskillende komponentborde te beplan en te maak. Hoe doeltreffend die gereedskap is en hoe lank dit hou, hang af van die sorg wat dit ontvang. Jy moet weet hoe om jou gereedskap te versorg en dit behoorlik te gebruik. Hoe om die uitleg van n komponentbord (Vero-bord of strookbord) te ontwerp Die komponentbord word nou ontwerp met verwysing na die stroombaandiagram en om ooreen te stem met die posisies van die oppervlakkomponente op die omhulsel. Vir die doel van ons bespreking, gaan ons die uitleg doen van Figuur 2.4 waarvoor ons die omhulsel ontwerp het. n Vero-bord het n reeks gate op middelpunte van 0,1 of 0,15 duim-spasiëring. Verder beskik dit ook oor n reeks koperstroke, waardeur die gaaitjies gaan, wat oor die bord loop. 19

25 Figuur 2.8 n Vero-bord het n gladde kant (bo) en n koperkant (middel en onder). Gebruik n klein boor om die koper rondom n gat te verwyder om n koperstrook te breek (middel) Wanneer die Vero-bord gebruik word, is die komponente gewoonlik op die gladde kant van die bord (verwys na Figuur 2.8 bo). Hul verbindingspunte gaan deur die gate en word aan die koperstroke gesoldeer. Die koperstroke is deurlopend, maar kan gebreek word deur die gebruik van n klein boor om die koper rondom die gat te verwyder, soos getoon in Figuur 2.8. Klein stukkies van die stroke kan op hierdie wyse geïsoleer word om n nodus te vorm waar verbindingspunte en/of drade aan mekaar verbind word. Die koperstroke kan ook aan mekaar verbind word om n groter nodus te vorm, deur die gebruik van vertinde draadskakels wat loodreg of 90 met die stroke loop, oor die bokant van die bord en aan die koperkant van die bord gesoldeer is, soos getoon in Figuur 2.8. Vero-bord is baie nuttig omdat die koperstroke reeds in plek is. Maar jy moet seker maak dat jy die stroke op die regte plekke breek. Vero-bord is duur as gevolg van die koste van die koperstroke. Soldeer Soldeer is n proses waar n smeltbare metaal gebruik word om elektriese/ elektroniese komponente te las sodat die verbinding meganies sterk is met n lae elektriese weerstand. Wanneer jy elektriese en elektroniese stroombane bou, moet alle verbindings van komponente en kabels reg gedoen word, beide meganies en elektries. Verbindings op Vero-bord en gedrukte stroombaanborde word gesoldeer. Jy moet oefen en die tegniek van soldering bemeester voordat jy enige projek aanpak. 20

26 Figuur 2.9 (A) Harssoldeersel (B) Soldeerbout (C) Soldeerboutstaander (D) Helpende hand (E) Soldeersuier Voorbereiding en vertin van soldeerboudpunt Die soldeerboutpunt moet te alle tye skoongemaak en getin word. Gebruik n fyn vyl om die werksvlak van die punt tot n gladde en blink oppervlak voor te berei. Verhit die soldeerbout totdat die punt bruinerig verkleur. Raak aan die punt van die harskern (nie suurkern)-soldeersel en laat n bietjie toe om te smelt. Smeer dit vinnig oor die oppervlak deur flink met n skoon, droë lap daaroor te vryf. Smelt nog n bietjie soldeersel op die werkvlak van die punt en vryf flink totdat die punt n eenvormige, heldersilwer kleur het. Die soldeerbout is nou getin en gereed vir gebruik. Vryf die punt gereeld met n skoon lap om die tinsel te behou. Oorverhitting sal die getinde oppervlakte wegbrand. Hoe om die verbinding voor te berei en te soldeer Maak beide onderdele deeglik skoon en maak n stewige, meganiese lasplek. (Moenie suur in die skoonmaakproses gebruik nie.) Verhit die lasplek deur die warm punt van die soldeerbout teen die skoon lasplek wat soldeer moet word, te druk. Terwyl die lasplek warm is, hou die soldeerbout steeds in kontak daarmee en raak dan met die punt van n stukkie harskern-soldeersel aan die lasplek. As die lasplek warm genoeg is, sal die soldeersel smelt en soos water in al die openinge van die lasplek vloei en dit bedek. Verwyder die soldeerbout en laat die lasplek volkome afkoel sonder om dit te versteur. 21

27 Veiligheidsmaatreëls vir halfgeleiers Diodes en transistors kan beskadig word deur die hitte van soldering. Wanneer hul verbindingsdrade in n stroombaan gesoldeer moet word, moet elke verbindingsdraad stewig met n langbektang of n krokodilklem vasgehou word. Die tang se punt moet naby die liggaam van die diode of transistor wees. Die groot metaalmassa van die tang gelei hitte weg van die komponent, en verhoed dat die hitte binnetoe gaan, waar dit skade kan doen. Hou die verbindingsdraad steeds met die tang vas totdat jy seker is dat die lasplek volkome afgekoel het. Veiligheid en gesondheid is baie belangrik vir werkers in die bedryf, sowel as vir leerders in die Elektriese Tegnologie-werkswinkel. Warm soldeerboute en warm soldeersel kan vir jou n ernstige brandwond gee. Dit kan ook jou klere en boeke brand. n Warm soldeerbout lyk nooit warm nie, dus moet jy altyd n soldeerbout hanteer asof dit warm is. Lood (Pb) word nou internasionaal verban in die meeste elektroniese produkte. Hierdie veiligheidsmaatreël het verreikende gevolge. Die soldeersel wat in die verlede gebruik is, was n allooi van 60% tin en 40% lood, algemeen bekend as 60/40-soldeersel. Dit het n smeltpunt van 188 C gehad. Die wetgewing wat lood verban het, het nie slegs verwys na die loodinhoud nie, maar dit bedreig selfs die gebruik van harpuis (hars), n gewilde vloeimiddel. Die nuwe soldeersel tree anders op en verskeie produkte verskyn op die mark. n Paar voorbeelde is tin/silwer (Sn/Ag), tin/silwer/koper (Sn/Ag/Cu) en goud/nikkel (Au/Ni). Loodvrye soldeersel smelt by n temperatuur van ongeveer 40 C hoër as tin/ lood-soldeersel en kan langer neem om n lasplek goed te soldeer. Sommige soldeerboutvervaardigers het by hierdie veiligheidsvereiste aangepas en het soldeerboute met n punt-temperatuur na aan 400 C ontwikkel. Hulle het ook n nuwe puntplateringsproses ontwikkel as gevolg van die hoër korrosiefaktor van loodvrye soldeersel. Gedrukte stroombaanborde Die mees algemene manier om elektroniese stroombane te verbind, is deur middel van gedrukte stroombaanborde. Jy soldeer komponente tussen dun koperlyne of geleidingsbane op n bord in plaas daarvan om dit met drade aan mekaar te verbind. Ontwerp van n gedruktestroombaan uitleg Indien jy nie n rekenaar vir die ontwerp kan gebruik nie, gebruik grafiekpapier en deurslagpapier. Beplan en teken die komponent-uitleg op die voorkant van die grafiekpapier om die bokant van die gedrukte stroombaanbord te verteenwoordig. (Die gebruik van grafiekpapier vereenvoudig die teken van komponente.) 22

28 Wanneer jy al die komponente geteken het, plaas die deurslagpapier onder die grafiekpapier met die koolstofkant na bo gedraai. Teken nou die interkomponentverbindings bo-op die grafiekpapier. Wanneer dit voltooi is, sal die kunswerk duidelik op die agterkant van die grafiekpapier sigbaar wees. Hier is n paar nuttige riglyne: Vermy kruisverbindings. Posisioneer die eindverbinding so na as moontlik aan een kant van die bord. Lê die komponente vierkantig en parallel met mekaar uit. Dui die polariteit en identifikasiemerke duidelik aan op die ontwerp, waar van toepassing. Om n gedrukte stroombaanbord te maak, benodig jy die volgende: n bord wat met koper oorgetrek is ( n sintetiese, plastiese bord met n baie dun koperplaat wat daaraan vasgegom is) n medium, alkoholbasis viltpen n ets-middel ( n ysterchloriedoplossing). Voorbereiding van die bord: Maak eers die bord deeglik skoon deur van n skuurblokkie gebruik te maak. Spoel die bord af en laat dit droog word. Moenie met jou vingers aan die bord raak nie, dan word die bord olierig. Merk nou die spoorbane op die koperkant van die bord met n potlood en dan met die viltpen. Die spoorbane moet 2 3 mm wyd wees en breër, ronde punte hê, omdat die komponente aan hierdie punte gesoldeer gaan word. Doop die bord in n warm ysterchloriedoplossing. Al die koper wat nie deur die ink bedek is nie, sal weggeëts word. Wanneer die bord gereed is, was dit en verwyder die ink met n oplosmiddel of staalwol. Boor die gate vir die verbindingspunte (0,8 mm). Laastens, buig die verbindingspunte en plaas dit bo-op die bord met die verbindingspunte wat verby die kant van die spoorbane strek. Tin en soldeer die verbindingspunte en die geleidingsbane. Gebruik n snykniptang om die verbindingspunte na aan die bord af te knip. Wees veral versigtig wanneer jy veerkragtige draad met snykniptang knip, want die stukkies kan wegspring en in iemand se oog beland. Auto-positiewe film Hierdie film maak dit moontlik om n ontwerp van n tydskrif te kopieer, of van n ontwerp wat jy in swart ink op papier geteken het. Die materiaal wat vir hierdie proses benodig word, word in n stel verskaf, saam met die instruksies. Dit is n duurder tegniek, maar dit lewer goeie resultate en is veral nuttig as jy n paar borde met dieselfde ontwerp moet maak. 23

29 Press-n-peel -oordragfilm vir gedrukte stroombaanbord Jy kan ook hierdie film gebruik om stroombaandiagramme van tydskrifte te kopieer. Maak n kopie van die diagram van n tydskrif op die dowwe kant van die press-n-peel -film. Maak die gedrukte stroombaanbord deeglik skoon. Knip die ontwerp op die press-n-peel -film uit en laat n rand van 6 mm rondom die stroombaandiagram. Plaas die press-n-peel -film met die diagram wat ondertoe wys op die skoon koperbord. Gebruik n strykyster met n temperatuur van C vir 1 4 minute om die diagram oor te dra. Moenie stoom gebruik nie. Laat die bord/film-kombinasie onder koue, lopende water afkoel. Trek die film af. Maak dit netjies waar nodig. Figuur 2.10a Figuur 2.10b Figuur 2.10c Figuur 2.10d Links bo is n foto van die press-n-peel film wat die stroombaanuitleg toon. Regs bo is n foto wat die die koperbeslagbord toon waarop die stroombaanuitleg van die press-n-peel film oorgedra is. Links onder is die ge-etste stroombaanbord. Regs onder word die komponentbord getoon met die komponente wat daarop geplaas en soldeer is. 24

30 Praktiese aktiwiteit 2.1 Projek (Ontwerp en Maak) Ons gaan in die volgende afdeling van Elektriese Tegnologie met toetsingstoerusting werk. n Projek wat n kontinuïteitstoetser behels, sal dus n gepaste inleiding wees. No. Projekstadium Leerder se take Tydsduur 1 Leerders word aan die projek bekendgestel en materiaal word uitgedeel. 2 Bewyse wat die ontwerpstadium van die projek aandui. 3 Bewyse wat die boustadium van die projek aandui Raak vertroud met gereedskap en komponente Prototipe van stroombaan op broodbord Teken ontwerp van finale stroombaan Ontwerp Vero-bord/gedrukte stroombaanbord, bv. syskerm en koperuitleg Teken finale ontwerp van omhulsel Teken finale bedradingsdiagram van bord en randkomponente Beplanning van die vervaardigingsproses Komponentlys en pryse van komponente Gereedskaplys Meet en merk af Sny en boor Etikettering en logo Vervaardig Vero-bord/gedrukte stroombaanbord; monteer komponente en soldeer Soldeer en monteer randkomponente Kwartaal 1 Week 2 10 Kwartaal 2 Week 1 7 Kwartaal 3 Week

31 Moontlike Ontwerp en maak-projek Ontwerp en maak n kontinuïteitstoetser. Jy kan die ontwerp in Figuur 2.4 op bladsy 16 gebruik. n Kontinuïteitstoetser is n eenvoudige instrument wat kan aandui of n draad gebreek is en of dit kontinuïteit het. Die toetser wat in Figuur 2.4 getoon word, het twee meetbestekke. Meetbestek L n Lae meetbestek wat n gloeilamp gebruik vir kontinuïteit van eksterne stroombane met n weerstand van tot ongeveer 100 ohm. Meetbestek H n Relatief hoë meetbestek wat n liguitstralingsdiode (LUD)- stroombaan gebruik vir kontinuïteit van eksterne stroombane met n weerstand van tot ongeveer ohm. Jou voltooide projek moet in een of ander omhulsel pas wat prakties is om te gebruik en netjies lyk. Die stroombaan moet op Vero-bord gebou word. Die ontwerpuitleg van die stroombaan op die Vero-bord moet ten minste een stroombreekpunt en een brug insluit. Die koperstroke is deurlopend, maar jy kan dit breek deur gebruik te maak van n klein boor om die koper rondom die gat te verwyder. Die koperstroke kan ook aan mekaar verbind word om n groter nodus te vorm, deur die gebruik van vertinde draadskakels wat loodreg of 90 met die stroke loop, oor die bokant van die bord en gesoldeer is aan die koperkant van die bord. Klaskameraktiwiteit Beskryf die korrekte metode wat gebruik moet word om n soldeerboutpunt voor te berei en te tin. 2. Watter voorsorgmaatreëls moet jy tref wanneer jy halfgeleiers soldeer? 3. Wat is die handelsnaam van die stroombaanbord met gate en stroke aan die agterkant? 4. Noem twee metodes wat gebruik word om n stroombaandiagram van n tydskrif na n gedrukte stroombaanbord oor te dra. 26

32 Veilige gebruik en versorging van toetsinstrumente Jy moet instrumente en gereedskap gebruik om enige aktiwiteit in Elektriese Tegnologie uit te voer. Dit is daarom baie belangrik dat jy dit goed versorg en reg gebruik. Instrumente is die verlenging van jou hande en veiligheid is ook van toepassing op hulle. Kontinuïteitstoetser n Kontinuïteitstoetser is n eenvoudige instrument wat kan aandui of n draad gebreek is en of dit kontinuïteit het. Die toetser wat in Figuur 2.11 getoon word, het twee meetbestek. Meetbestek 1 n Lae meetbestek wat n gloeilamp gebruik vir kontinuïteit van eksterne stroombane met n weerstand van tot ongeveer 100 ohm. Meetbestek 2 n Relatief hoë meetbestek wat n liguitstralingsdiode (LUD)-stroombaan gebruik vir kontinuïteit van eksterne stroombane met n weerstand van tot ongeveer ohm. Om te bepaal of n geleier in n buigsame koord of kabel wel gelei (m.a.w. nie gebreek is nie) koppel die rooi geleidingsdraad aan die lae meetbestekkontakpunt. Koppel nou die ander kant van die rooi geleidingsdraad aan die een kant van die geleier wat getoets moet word. Koppel die swart geleidingsdraad aan die ander kant van dieselfde geleier. Die lamp sal gloei as die geleier kontinuïteit het. Jy kan ook n diode met die kontinuïteitstoetser toets. In hierdie geval is dit n goeie idee om die rooi geleidingsdraad aan die hoë meetbestekkontakpunt te koppel om die stroom deur die komponent te beperk. Koppel die rooi geleidingsdraad aan die een kant van die diode en die swart geleidingsdraad aan die ander kant. Sonder om bekommerd te wees of die LUD gloei of nie, ruil die geleiers en herhaal die toets. Indien die LUD van die toetser verlig word met die geleidingsdrade wat op albei maniere gekoppel is, is daar n kortsluiting in die diode en is die diode dus foutief. Indien die LUD van die toetser nie verlig word met geleidingsdrade wat op enige manier gekoppel is nie, het die diode n oop stroombaan en is dus foutief. 27

33 Indien die LUD van die toetser verlig word met geleidingsdrade wat op slegs een manier gekoppel is, is die kant waar die rooi geleidingsdraad gekoppel is, die anode van die diode wat getoets word en die diode is in n werkende toestand. Die stroombaandiagram van n kontinuïteitstoetser word in Figuur 2.4 getoon. rooi geleidingsdraad swart geleidingsdraad krokodil clip LUD gloeilamp Figuur 2.11 n Eenvoudige kontinuïteitstoetser wat maklik is om te maak en te gebruik Multimeter Die meeste multimeters (selfs die laekoste multimeters) gee ten minste vier verskillende metingsopsies: GS volt (gelykstroom-volt) GS ampère (gelykstroom-ampère) WS volt (wisselstroom-volt) ohm. Hierdie metingsopsies word verder in verskillende meetbesteke met n kiesskakelaar verdeel, om meer buigsaamheid te verleen. Die duurder meters kan ook WS-stroom, sowel as moontlike ander funksies bied. 28

34 Figuur 2.12 Analoog- en digitale multimeter Analoog-multimeter en digitale multimeter (DMM) Aan die linkerkant in Figuur 2.12 kan jy n analoog-multimeter sien. Duurder analoogmeters het n spieël onder die skaal om parallaksfoute te help voorkom. ( n Parallaksfout kom voor wanneer jou aansig na die skaal effens na een kant van die presiese voorkant is.) n Digitale multimeter (DMM) Jy kan n digitale multimeter aan die regterkant in Figuur 2.12 sien. Digitale multimeters is relatief goedkoop en gewild. Die basiese koppeling om n waarde in n stroombaan te meet, bly dieselfde. n Multimeter het gewoonlik spesiale verbindingsdrade om die meter aan die stroombaan te koppel. Aan die een punt het hierdie penne om dit aan die kontaksokke op die meter te koppel. Aan die ander kant het hulle krokodilklemme of naaldvormige punte. Metersensitiwiteit Alle meters belas die stroombaan wat gemeet word. Dit beteken dat die stroom wat van die stroombaan geneem word om die meter se beweging aan te dryf, die stroombaan of komponent beïnvloed. Vir minimum las, moet die sensitiwiteit van die meter so hoog moontlik wees. Sensitiwiteit word aangedui in ohm per volt. n Moderne multimeter het n sensitiwiteit van meer as ohm per volt GS. Dus, op die 1 volt-meetbestek, sal die las-effek van die meter ohm wees. Op die 100 volt-meetbestek sal dit ohm wees. Digitale multimeters het goeie sensitiwiteit, want hul impedansie is gewoonlik meer as 10 MΩ. 29

35 + AM1 A + V1= 5 Volt R1 = 1 Meting van n 'n elektriese stroom I I R3 = 1 V3 = 5 Volt R4 = V2 = 5 Volt R2 = 1 + V VM1 Meting van 'n n elektriese stroom I I ZM1 1k Meting van potensiaalverskil V V Figuur 2.13 Verbindingsdiagramme om I, V en ohm te meet Gebruik van n digitale multimeter as voltmeter Koppel die rooi toetsverbindingsdraad aan die VΩ ma -terminaal en die swart toetsverbindingsdraad aan die COM -terminaal. Verstel die funksie-kiesskakelaar na GS of WS -meetbestek op jou multimeter, volgens jou behoefte. Verstel die meetbestek-selektor na die V. Indien jy n onbekende spanning meet, begin by die hoogste meetbestek, en verstel dit dan na n gepaste laer meetbestek vir die beste resolusie. Koppel die ander punte van die toetsverbindingsdraad parallel oor die deel van die stroombaan waar die spanning gemeet moet word. (Rooi toetsverbindingsdraad na + en swart toetsgeleidingsdraad na.) Die spanninglesing kan dan van die skerm gelees word. Gebruik van n analoogmultimeter as ammeter Koppel die rooi toetsverbindingsdrade aan die VΩ ma -terminaal. (As die stroom wat gemeet moet word tussen 200 ma en 10 A is, koppel die rooi toetsverbindingsdraad aan die 10 A -terminaal en die swart toetsverbindingsdraad aan die COM -terminaal.) Verstel die meetbestek-selektor na die A -streek. Indien jy n onbekende stroom meet, begin by die hoogste meetbestek, en verstel dit dan na n gepaste laer meetbestek vir die beste resolusie. Koppel die ander punte van die toetsverbindingsdraad in serie met die deel van die stroombaan waar die stroom gemeet moet word. (Ontkoppel die stroombaan en plaas die meter in serie.) Die huidige waarde kan dan van die skerm gelees word. 30

36 Gebruik van n multimeter as n ohm-meter Koppel die rooi toetsgeleidingsdraad aan die VΩ ma -terminaal, en die swart toetsgeleidingsdraad aan die COM -terminaal. Identifiseer die afdeling wat Ω gemerk is op die multimeter. Verstel die funksie-kiesskakelaar na Ω. Indien jy n onbekende weerstand meet, begin by die hoogste meetbestek, en verstel dit dan na n gepaste laer meetbestek vir die beste resolusie. Indien jy n analoogmeter gebruik, neem die lesing tussen die middel van die skaal en die laer kant, omdat n analoogmeter oor n nie-lineêre ohm-skaal beskik en die lesings aan die hoër kant van die skaal n swak resolusie het. Koppel die ander punte van die toetsgeleidingsdrade parallel oor die onbekende resistor. (Maak seker dat die resistor geïsoleer is van enige ander komponent en elektriesetoevoer.) Lees die waarde van die resistor op die skerm. Gebruik van n DMM as n diode/lud-toetser Verstel die funksie-kiesskakelaar na simbool van diode -afdeling. Koppel die rooi toetsgeleidingsdraad aan die VΩ ma -terminaal en die swart toetsgeleidingsdraad aan die COM -terminaal. Koppel die ander punt van die rooi toetsgeleidingsdraad aan die anode van die diode en die ander punt van die swart toetsgeleidingsdraad aan die katode van die diode. Lees die waarde op die skerm. (As die verbindings aan die diode omgeruil is, sal die skerm 1 in die hoogste getalposisie vertoon.) Gebruik van n DMM as n transistor-toetser (hfe-meting) Verwys na die datastaat oor transistors vir die identifisering van geleidingsdrade en tipe (PNP of NPN). Verstel die funksie-kiesskakelaar na hfe. Plaas transistor in die NPN- of PNP-gebiedsok, volgens die E.B.K. geleidingsdraad-uitleg. Lees die waarde op die skerm. (Vergelyk die lesing met die waarde op die datastaat.) Isolasie-/kontinuïteitstoetser Ons toets draagbare elektriese toerusting met n isolasie-/kontinuïteitstoetser. Hierdie toetsinstrument het gewoonlik twee skale, n ohm-skaal en n megaohm-skaal. Sekere toetsers/instrumente kan tot slegs 20 ohm meet en ander tot 100 ohm op die ohm-skaal. Op die mega-ohm-skaal, is die laagste waarde wat gewoonlik akkuraat gemeet kan word, 100 kilo-ohm ohm k-ohm oneindig 31

37 Op n kontinuum van nul tot oneindig, kan ons dus verwag om isolasiewaardes tussen oneindigheid en 100 kilo-ohm te kry, en kontinuïteitswaardes tussen 0 en 20/100 ohm. Elektriese installasies word getoets volgens die gebruikskode vir die bedrading van persele (SANS ). Die persoon wat die toets doen, moet die rede vir elke toets verstaan, hoe dit uitgevoer moet word en hy/sy moet in staat wees om die lesings te interpreteer. Figuur 2.14 n Isolasie-/ kontinuïteitstoetser Toets vir polariteit van enkelpoolskakelaars Die toets moet ook met n lae-meetbestek ohm-meter (kontinuïteitstoetser) uitgevoer word. Voordat jy die meter gebruik, verstel dit na die weerstand (Ω)-meetbestek. Isoleer die toevoer (skakel die hoofskakelaar af). Verwyder alle lampe. Maak seker dat die stroombrekers aan is. Koppel die een toetsverbindingsdraad aan die laskant van die stroombreker. Koppel die ander toetsverbindingsdraad aan die lewendige terminaal op n lamphouer (middelste terminaal op Edison-skroeflamphouers). Skakel alle enkelpoolskakelaars (vir tweerigtingskakeling moet twee lesings geneem word) om vas te stel of die lewendige draad deur die skakelaars onderbreek word. Aardskontinuïteitstoets (SANS ) Die meeste van die isolasietoetsers is eintlik isolasie-/kontinuïteitstoetsers, want hulle beskik ook oor n skaal wat baie lae weerstandswaardes kan meet, laer as die meeste gewone multimeters. Die tabel hieronder is geneem van die gebruikskode, Afdeling en beskryf die maksimum weerstand van die aardskontinuïteitsbaan. Voordat jy die meter gebruik, verstel dit na die weerstand (Ω)-meetbestek. Koppel die een toetsverbindingsdraad aan die aarddraad waar dit aan die verdeelbord gekoppel is. Koppel die ander toetsverbindingsdraad aan die eindpunt van n leipyploop en neem n lesing. Jy moet lesings neem vir elke leipyploop-eindpunt, sowel as al die aardpenne van die sokuitgange. 32

38 Interpreteer die lesing met verwysing na die tabel hieronder. Gespesifiseerde stroom van beskermende toestelle, amps 6,3 1,7 10 1,1 16 0,7 20 0, , , , , , , , , , ,077 Weerstand van aardkontinuïteitsbaan, Ω maks In die geval van metaalagtige dakke, geute, afvoerpype en dreinpype hoef die weerstand van die aardskontinuïteitsbaan nie minder as 0,2 Ω te wees nie. Afdeling van die gebruikskode meld dat die isolasietoets uitgevoer moet word met n GS-spanning van ten minste twee maal die waarde van die werkspanning, en dat die isolasieweerstand nie onder 1,0 MΩ moet wees nie. Die isolasietoetser bestaan uit n ohmmeter wat aangedryf word deur n hoë spanningsbron. Daar word gewoonlik na die isolasietoetser verwys as n Megger, alhoewel Megger n geregistreerde handelsnaam is. Die elektriesetoevoer van die isolasietoetser genereer gewoonlik 500 volt GS. Teen hierdie spanning kan die instrument lesings tussen 0 10 mega-ohm neem. 33

39 Isolasietoets tussen geleiers (L & N) Voordat jy die meter gebruik, verstel dit na die isolasie (MΩ)-meetbestek. Isoleer die toevoer (skakel die hoofskakelaar af). Verwyder alle lampe. Maak seker dat die stroombrekers aan is. Maak seker dat alle enkelpoolskakelaars aan is. (Vir tweerigtingskakeling, moet jy twee lesings neem. Neem een met beide skakelaars in die AAN - posisie en die ander met beide skakelaars in die alternatiewe AAN -posisie.) Koppel die een toetsverbindingsdraad aan die lewendige geleier en die ander toetsverbindingsdraad aan die neutrale geleier. Neem die lesing. Isolasietoets tussen geleiers (LN saam & E) Voordat jy die meter gebruik, verstel dit na die isolasie (MΩ)-meetbestek. Isoleer die toevoer (skakel die hoofskakelaar af). Verwyder alle lampe. Maak seker dat die stroombrekers aan is. Maak seker dat alle enkelpoolskakelaars aan is. (Vir tweerigtingskakeling, moet jy twee lesings neem. Neem een met beide skakelaars in die AAN - posisie en die ander met beide skakelaars in die alternatiewe AAN -posisie.) Verbind die lewendige en neutrale geleiers. Koppel die een toetsverbindingsdraad aan die lewendige en neutrale geleiers en die ander toetsverbindingsdraad aan die aardgeleier. Neem die lesing. Ondersoeke Praktiese aktiwiteit Gebruik n isolasie-/kontinuïteitstoetser om die isolasie-weerstand tussen die lewendig en neutraal van n elektriese boor te meet. a) Teken die waardes wat jy gemeet het in die tabel hieronder aan. Toets tussen Posisie van boorskakelaar Lesing in ohm (kontinuïteit) Lesing in M-ohm (isolasie) Lewendig (L) en neutraal (N) Skakelaar AF Lewendig (L) en neutraal (N) Skakelaar AAN 34

40 b) Wat is die minimum waarde vir die isolasietoets? c) Wanneer sal dit n geldige isolasietoets wees? Met die boorskakelaar AF, of AAN? d) Wat is gemeet toe die skakelaar in die posisie was waar isolasie nie getoets is nie? 2. Gebruik n kontinuïteitstoetser om te bepaal watter terminaal die anode van 1N4007-diode is. Klaskameraktiwiteit Wanneer jy stroom (I) deur n komponent meet, is die meter in serie of in parallel gekoppel? 2. Wanneer jy potensiaalverskil meet (V), is die meter in serie of in parallel gekoppel? 3. Watter voorsorgmaatreëls moet jy tref voordat jy die waarde van n resistor in n stroombaan kan meet? 4. Watter ontwerpkenmerk word in die duurder analoogmeters ingesluit om vir n parallaksfout te kompenseer? 5. n Huishoudelike installasie het n hoof-stroombreker van 50 ampère. Wat moet die maksimum weerstand van die aardkontinuïteitsbaan wees? 35

41 Onderwerp 3: Basiese beginsels van elektrisiteit In hierdie onderwerp sal jy... leer van die atoomteorie die teorie van stroombaanvloei leer Ohm se wet leer leer wat n seriebaan is leer wat n parallelbaan is Kirchhoff se wette leer ken berekeninge uitvoer op elektriese stroombane leer omtrent elektriese drywing en berekeninge doen serie- en parallelbane kombineer leer wat spesifieke weerstand is uitvind wat temperatuurkoëffisiënt beteken. 36

42 Belangrike woorde potensiaalverskil die spanning oor die terminale van n komponent of toestel elektronstroomvloei die beweging van elektrone in n koperdraad van die negatiewe potensiaal na die positiewe potensiaal konvensionele stroomvloei die vloei van holtes in n koperdraad van die positiewe potensiaal na die negatiewe potensiaal resistor n komponent wat die vloei van elektriese stroom weerstaan seriestroombaan resistors wat in n ketting aan mekaar gekoppel is binne n stroombaan parallelstroombaan een terminaal van elke resistor gekoppel aan een terminaal van die battery en die ander terminaal van elke resistor gekoppel aan die ander terminaal van die battery temperatuurkoëffisiënt die verandering in weerstand as gevolg van n verandering in temperatuur van die resistor Atoomteorie Alles in die wêreld bestaan uit materie in die vorm van n vaste stof, n vloeistof of n gas. Materie bestaan uit atome van een element of n kombinasie van elemente. Alle bekende elemente word in die periodieke tabel volgens hul atomiese struktuur gelys. Die atoom is die kleinste bousteen van n element. Omdat die atoom so klein is, kan dit nie eens met n mikroskoop gesien word nie. Niemand weet regtig hoe n atoom lyk nie. Om die atoom te beskryf, gebruik ons die model wat in 1913 deur die Deense fisikus Niels Bohr aangebied is. Volgens hierdie model, kan die atomiese struktuur met ons sterrestelsel vergelyk word, met die son as die nukleus en die planete wat in vaste bane rondom die son wentel. Die nukleus van die atoom bestaan uit twee tipes partikels, n gelyke aantal protone en neutrone. Die protone het n positiewe lading en die neutrone het geen lading nie. Rondom die nukleus van die atoom is elektrone wat op vaste afstande van die nukleus wentel. Elektrone het n negatiewe lading wat net so groot is soos die positiewe lading van die protone. Elke atoom het n gelyke aantal protone en elektrone en is daarom elektries neutraal, want die positiewe en negatiewe ladings kanselleer mekaar uit. 37

43 Die lading van n proton of elektron is baie klein, naamlik 1, coulomb, en word die elementêre lading genoem. Die gewig van die elektron is 9, kg. Dit is keer kleiner as die gewig van n proton. Jy kan dus sien dat dit die protone in die nukleus is wat gewoonlik die gewig van n atoom bepaal. Soos voorheen genoem, wentel die elektrone op vaste afstande van die nukleus in sekere orbitale/skille. Elke orbitaal kan slegs n sekere aantal elektrone huisves. Wanneer die orbitaal vol is, beweeg die elektrone na die volgende, buitenste orbitaal of energievlak, die sogenaamde valens-orbitaal. Hierdie elektrone word valens-elektrone genoem en hulle help om die elektriese en chemiese kenmerke van n atoom te bepaal. Omdat die elektrone in sekere orbitale rondom die nukleus wentel, bepaal hulle die volume van die atoom. Positiewe en negatiewe ladings trek mekaar aan. Hierdie elektrostatiese krag trek die elektrone na die nukleus. Hierdie aantrekkingskrag word gebalanseer deur die middelpuntvlietende krag van die elektrone wat rondom die nukleus beweeg. In die periodieke tabel word elemente volgens die aantal protone in die nukleus en die aantal elektrone gerangskik. Dit word deur die atoomgetal aangedui. Waterstof (H 1 ) het die kleinste atoom met slegs een proton, een neutron en een elektron. Koolstof (C 6 ) het ses protone en ses elektrone. Omdat die eerste orbitaal slegs twee elektrone kan huisves, beweeg vier elektrone na die tweede orbitaal. Silikon (Si 14 ) het veertien elektrone, twee in die eerste, ag in die tweede en vier in die buitenste orbitaal. protone neutrone elektrone Figuur 3.1 n Atoom van silikon 38

44 Teorie van stroomvloei In die vorige afdeling het jy geleer dat valens-elektrone die elektrone in die buitenste orbitaal van n atoom is. Omdat hierdie elektrone die verste van die nukleus is, word hulle die minste aangetrek. Dit is soms moontlik om die elektrone van die valens-orbitaal te verwyder. Gewoonlik het die atoom n gelyke aantal elektrone en protone en is daarom elektries neutraal. Indien jy n elektron verwyder, word die atoom meer positief as negatief en word dit n positiewe ioon. Indien n atoom n ekstra elektron kry, word dit n negatiewe ioon. Ione kan in vaste materie, vloeistowwe en gasse bestaan. Wanneer n glasstaaf met sy gevryf word, word die glas se elektrone aan die sy oorgedra en word dit positief gelaai. Wanneer eboniet met pels gevryf word, kry dit elektrone van die pels en word negatief gelaai. n Potensiaalverskil ontstaan tussen die glas met sy positiewe potensiaal en die eboniet met sy negatiewe potensiaal. Omdat positiewe en negatiewe ladings mekaar aantrek, sal elektrone van die negatief gelaaide eboniet na die positief gelaaide glas vloei, indien die materiale met mekaar in kontak kom of verbind word deur middel van n geleidende metaaldraad. Die elektrone sal voortgaan om te vloei totdat die negatiewe eboniet-ione die positiewe glas-ione gekanselleer het en geen potensiaalverskil meer bestaan nie. Afhangende van die aantal valens-elektrone, verwerf sommige materiale makliker elektrone, terwyl ander elektrone makliker verloor. In sommige materiale is die elektrone so stewig gebind binne hul atome dat hulle moeilik is om te verwyder en die vloei van ladings vind dus nie plaas nie. Materiale word geklassifiseer as geleiers, semi-geleiers en isolators (nie-geleiers), afhangende van hul vermoë om elektrone van een atoom na n ander te laat vloei, m.a.w. om ladings te laat vloei. Oor die algemeen is metale goeie geleiers, want die valens-elektrone kan maklik van die metaalatome verwyder word. Hierdie atome vorm maklik positiewe ione, met valens-elektrone wat van een atoom na n ander beweeg as vry elektrone binne die metaalstruktuur. In n isolator is daar geen vry elektrone nie, daarom is hulle slegte geleiers. Voorbeelde van goeie geleiers: goud, silwer, koper, aluminium, lood. Voorbeelde van semi-geleiers: silikon, germanium, wolfram. Voorbeelde van isolators: porselein, glas, veselglas, mika, rubber, PVC, plastiek, katoen. Figuur 3.2 Kopergeleiers met PVC-isolasie 39