2. ELEKTRONIKA-LABORATEGIKO TEGIKO TRESNERIA Elektronikan adituak bere lana ondo burutzeko behar dituen tresnak honakoak dira:.- Polimetro analogikoa edo digitala..- Elikatze-iturria..- Behe-maiztasuneko sorgailua..- Osziloskopioa. 2.1 POLIMETROA Aparatu honek magnitude ezberdinak neurtzeko balio du, hala nola tentsioa eta korronte elektrikoaren intentsitatea KZ nahiz KA-an, eta osagai elektriko edo elektronikoen erresistentzia. Bestalde, gaur egun, gailu hauek beste magnitude batzuk ere neurtu ahal dituzte: Maiztasuna (seinale elektrikoena) Kapazitatea (kondentsadoreena) Dezibelak db (soinuaren potentzia) Tenperatura Polimetroaz diodo eta transistoreen egoera (ondo dauden ala ez) azter dezakegu, eta transistoreen korronte-irabazpena neurtu ere bai. 2.1.1 Analogikoa Gaur egun gutxi erabiltzen dira, digitalek errendimendu hobea dutelako. Ezaugarri orokorretatik aparte polimetroen kalitatea ematen digutenak hauek dira:.- Sentikortasuna: Eskalaren bukaerara desbideratzeko behar duen seinalerik txikiena. Normalean ohm/volt (Ω/V) erara adierazten da Ω V A 10 V 100mV 200mA 50mA 20mA Ω. 100 Ω. 10 Ω. 1 2.1. irudia. Polimetro analogikoa. OINARRIZKO ELEKTRONIKA 19
.- Barne-erresistentzia: Haril higikorreko hariaren erresistentziaren araberakoa da..- Doitasuna: Zenbat eta handiagoa izan hainbat eta gehiago hurbilduko da balio errealera. 2.1.2 Digitala Irakurterrazak, erabilgarriak, gogorrak, doitasun handikoak eta merkeagoak direnez, analogikoak baino askoz gehiago erabiltzen dira. Kristal likidozko pantailan (LCD) adierazten dituzte neurriak. Gauza asko adierazteko gai dira, hala nola zeinuak, bateriaren egoera,... Bestalde, jarraikortasun elektrikoa adierazteko txistua izaten dute, eta maila logikoak adierazteko ikurrak. 2.1.3 Neurketak polimetroa erabiliz Oro har polimetroak erresistentzia, korrontearen intentsitatea eta potentzial- -diferentzia neurtzeko erabiltzen dira gehienbat, eta magnitude hauek neurtzerakoan kontuan izan behar dugu: Erresistentzia: Zirkuituak elikatu gabe egon behar du eta konektoreak neurtu nahi dugun elementuarekin paraleloan aplikatuko dira. Tentsioa: Zirkuitua elikatu ondoren, konektoreak paraleloan ezarriko dira potentzial-diferentzia dagoen bi puntuetan. Intentsitatea: Zirkuitua elikatua dagoelarik (tentsiopean), pasatzen den korrontea zein puntutan neurtzea erabaki ondoren, puntu horretan zirkuitua eten egingo da eta bi konektoreak seriean tartekatuko dira. Neurketa hau da arriskutsuena polimetroarentzat. Ampereak neurtzeko prestatu ondoren bi konektoreen artean potentzial-diferentzia aplikatzen badugu, barne-zirkuituak (edo fusiblea) hondatu egingo zaizkio. Zenbait modelotan tentsioa neurtzeko konektore aktiboa (gorria), intentsitatea eta erresistentzia neurtzeko bornean ez da konektatzen; beste batean baizik. Oro har, neurtu nahi den magnitudea edo funtzioa aukeratzeko tekla ezberdinak daude (Ω, V, A,...), bestalde eskalaren maila aukeratzeko teklak daudelarik (maila automatikoki aukeratzeko tekla barne). 2.2 ELIKATZE-ITURRIA Zirkuitu elektronikoek funtziona dezaten behar dugun potentzial-diferentzia emango digun gailua dugu. Sarreran sareko korronte alternoa aplikatuz (220V) irteeran korronte zuzena 20 E K U L T U R L K A R T E A
ematen du, balioa 5V-etik 30V-erainokoa izan daitekeelarik. Batzuek irteera aldakorra izaten dute balio minimo eta maximo baten artean. Sarrerako ezaugarri teknikoak: Sarrerako tentsioa: Sareko seinalearen balio efikaza (220V). Sarrerako seinalearen maiztasuna: Europan 50 Hz. Kontsumoa: Irteeran aplikatzen zaion kargaren menpe dago. Maximoa. Irteerako ezaugarri teknikoak: Irteerako tentsioa: Balio finkoa edo minimo eta maximo baten artean alda litekeena. Korronte maximoa: Aplikaturiko kargari eman diezaiokeen handiena. Egonkortasuna: Irteerako tentsioaren gora-beherak sarrerako tentsioa edo aplikaturiko karga aldatzen denean. Elikatze-iturri konbentzionalean honako zirkuituak aurki ditzakegu: Transformadorea, artezgailua, iragazkia eta finkagailua. Bere bloke-diagrama 2.2. irudian ikus daiteke: V i Iragazkia V 0 Transformadorea Artezgailua eta Finkagailua 2.2. irudia. Elikatze-iturriaren bloke-diagrama. 2.3 BEHE-MAIZTASUNEKO SORGAILUA Gailu honek ekoizten ditu zirkuitu elektronikoak doitu eta egiaztatzeko behar ditugun seinaleak. Hauek sinusoidalak, triangeluarrak eta karratuak izan daitezke, anplitudean (0-tik 15 V-eraino) eta maiztasunean (0 Hz-etik hasi eta MHz-etaraino) aldakorrak direlarik. Aginteak: Seinale-mota aukeratzeko teklak. Tentsio-maila doitzeko agintea. Offseta doitzekoa (korronte zuzeneko osagaia doitzekoa). Maiztasuna aukeratzekoak (oro har, doitasun handikoa bat eta txikikoa bestea). OINARRIZKO ELEKTRONIKA 21
Irteerak: TTL mailakoa (5V-eko seinale karratuak zirkuitu logikoentzat). Bestea arrunta, 600 Ω-eko irteera-inpedantzia duena. 2.4 OSZILOSKOPIOA Laborategi edo lantegi elektronikoan dagoen tresnarik erabiliena da. Seinale edo uhin elektrikoen itxura eta magnitudea ikusiz eta neurtuz, hauek oro har aztertu egin ditzakegu. Oro har, honako osagaiak bereiz daitezke: Katodo-izpien hodia (KIH), anplifikadore bertikala, anplifikadore horizontala, denbora-oinarria eta elikadurak. 2.4.1 Katodo-izpien hodia Hau da, dudarik gabe, gailuaren muina. Bertan sortzen da pantailan puntu argitsua agertaraziko duen elektroi-izpia. Puntu honen higidura horizontala eta bertikala (X eta Y norabideetan) kontrolatuz marraztuko da pantailan seinalearen forma. Osatzen duten elementuak hauek dira: harizpia eta katodoa, kontroleko saretxoa, anodo azeleratzaileak eta plaka desbideratzaileak (horizontalak eta bertikalak). Ondoko 2.3. irudian azaltzen dira elementuok: anodo azeleratzaileak saretxoa plaka desbideratzaile horizontalak katodoa harizpia puntu argitsua elektroi-lainoa plaka desbideratzaile bertikalak 2.3. irudia. Katodo-izpien hodia. Katodoa eta harizpia: Elementu hauek sortzen dituzte elektroiak (elektroi-lai- 22 E K U L T U R L K A R T E A
noa). Harizpiari tentsioa aplikatutakoan gori-gori jartzen da katodoa berotuz, eta honek, material termoionikoa denez, elektroiak igortzen ditu. Saretxoa: Potentzial elektriko negatibora (0-50V) konektatuta egoten da. Potentzial horren mailaren arabera elektroi gehiago edo gutxiago pasatzen utziko du. Dakigunez elektroiak karga elektriko negatibodunak dira, eta ondorioz, potentzial negatiboak aldenduarazi egingo ditu. Katodoa inguratzen duen eta erdian zuloa duen zilindroa da. Anodo azeleratzaileak: Bi izaten dira eta beren betebeharra elektroien abiadura handiagotzeaz aparte, elektroi-lainoa puntu zehatz batean kontzentratzea da. Eremu elektriko egokiak sortuz, lente konbergentea osatzen dute. Potentzial positibora konektatzen dira (ehundaka voltetara). Plaka desbideratzaileak: Pantaila guztian zehar puntu argitsua higitzeko erabiltzen dira plaka hauek. Elektroi-izpiaren ibilbidea kontrolatzen dute eta aplikatzen zaien tentsioaren polaritatearen eta magnitudearen arabera elektroi-izpia erakarri edo aldenduarazi egiten dute. 2.4.2 Anplifikadore bertikala Izpi katodikoen hodiaren sentikortasuna oso txikia denez (1 mm aplikaturiko 10V-eko), plaka desbideratzaile bertikalen sarreran ipintzen den seinalea anplifikatu egin behar izaten da, puntu argitsua pantailan nabarmen mugi dadin. Bestalde anplifikadore honek ahalbideratuko digu, anplifikazio-maila aldatuz, oso seinale txikiak (mv-ekoak) eta seinale handiak (100V-ekoak) pantailan zehaztasun berdintsuaz ikusi ahal izatea. Beronen kalitateak mugatuko du ikus daitezkeen seinaleen maiztasun maximoa. 2.4.3 Anplifikadore horizontala Aurrekoaren funtzio berdina betetzen du, baina bere sarreran aplikatzen den seinalea, barneko zirkuitu batek sortzen duen zerra-hortzaren itxurakoa da. Zirkuitu honek sortzen duen seinalearen maiztasuna denbora-oinarriak kontrolatzen du. 2.4.4 Elikadurak Bi motakoak izaten ditu: bata goi-tentsiokoa katodo-izpien hodia elikatzeko (3000 V-ekoa), eta bestea behe-tentsiokoa gainerako zirkuitu elektronikoak elikatzeko. 2.4.5 Denbora-oinarria Zirkuitu honek sortzen duen seinalearen maiztasunak finkatzen du puntu-argitsua pantailaren ardatz horizontalean zein abiaduraz higituko den (lehen esan dugu anplifikadore horizontalari konektatua duela bere irteera). OINARRIZKO ELEKTRONIKA 23
Anplifikadore bertikalari aplikatzen diogun aztertu nahi dugun seinalea ere ezartzen zaio zirkuitu honi, horrela saretxoari aplikatzen zaizkion pultsu negatiboen sorta ere sortzen duelarik. Pultsu hauek ezabatzen dute puntu-argitsuak bere eskuinetik ezkerrerako ibilbidean markatuko lukeen lerroa. 2.4.6. Sinkronismoa 2.4.5.1 Itzulerako marra Alboko irudian ikus daiteke itzulerako ibilbidean puntu argitsuak marraztuko lukeen marra. Itzulera hori aldi bakoitzean (pentsa, segundoan 1000 aldiz) bide desberdinetik gerta litekeela kontuan izanda, garbi dago pantailan marra-multzo ulertezina ikusiko genukeela. Marra hori ezabatzeko tentsio negatiboko pultsua saretxoari aplikatzen zaio, eta honek, tarte labur horretan elektroi-izpia moztu egiten du, elektroien igarotzea galaraziz. 2.4.5.2 Ekorketa horizontala Irudi honetan azaltzen dira anplifikadore horizontalari aplikatzen zaizkion maiztasun desberdineko seinaleak. Horrela puntu-argitsuaren abiadura bere ardatz horizontalarekiko ibilbidean finkatzen dugu. Zenbat eta maiztasun txikiagoa, orduan eta astiroago. Maiztasun horren balioa denbora-oinarriaren aginteaz kontrolatuko dugu. Osziloskopioaren pantailan puntu argitsuaren ibilbide bertikalaren eta horizontalaren koordinazioaz irudikatzen da seinalearen forma, ibilbide konposatu hori behin eta berriz leku beretik doalarik. Hori horrela gerta dadin, ekorketa horizontala hasten den bakoitzean puntu argitsuak, ardatz bertikalarekiko balio berdina izan beharko du, hau da, sarrerako seinalearen balio zehatz batez sinkronizatuta egon beharko du ekorketa horizontalaren hasierak. Ondoko 2.4. irudian azaltzen da grafikoki sinkronizazio hori: 24 E K U L T U R L K A R T E A
Sarreran aplikaturiko seinalea A sinkronizazio-tarteak B Denbora-oinarriak A seinalea ematen duenean pantailan ikusiko litzatekeena 2.4. irudia. Sinkronizazioa. Denbora-oinarriak B seinalea ematen duenean pantailan ikusiko litzatekeena Sinkronizazio-mota (TRIGGER) bat baino gehiago izaten dute osziloskopioek, hala nola AC, DC, LINE, UHF... Ardatz bertikaleko maila finkatzeko agintea izaten dute, potentziometrikoa, edo eta tekla batez automatikoa. Bestalde, osziloskopio gehienak bi kanalekoak direnez beste tekla batez aukeratu ahal izango dugu sarrerako bi seinaleetatik zeinekin sinkronizazioa burutuko dugun. OINARRIZKO ELEKTRONIKA 25
2.4.7 Aginteak AUTO X DISTIRA Desbideratzaile horizontala FOKATZEA Desbideratzaile bertikalak Y A Y B MAILA TRIGGER AC DC VHF LINE VOLT/DIV 0.1 0.01 1m 1 100u 5 10 10u 20 GND AC A kanala DC Sarrerako seinaleak Atenuadoreak 0.1 0.01 1m 1 100u 5 10 20 B kanala 10u GND AC DC 0.1m 50u 0.02s 20u 0.2s 10u 1s 5s 5u Denbora-oinarria 2.5. irudia. Osziloskopioaren aginteak. Irudian agertzen dira aginterik inportanteenak. Bakoitzaren funtzioa honela labur genezake: Diztira eta fokatzea: pantailan agertzen diren marrak nabarmen ikus daitezen. Pantaila graduatua: neurtu ahal izateko. Kanal bakoitzeko kontrolak: - Konmutadorea: AC, DC eta GND. GND marra pantailan doitzeko. AC seinaleen osagai alternoa bakarrik ikusteko (kondentsadore batez korronte zuzeneko osagaia ez da sartzen). DC seinalearen korronte zuzeneko osagaia ere pantailan ager dadin. - Atenuadorea: Anplifikadorearen irabazpena kontrolatzen du. Doituta dago VOLT/DIV adierazpen bakoitzarentzat. Seinale handiak nahiz txikiak pantailan ikusi ahal izateko da. Adib.: Irudiko seinalearen puntatik puntarako balioa 120 V-ekoa izango da atenuadorea 20 VOLT/DIVen kokaturik dagoelako eta 6 DIV neurtzen dituelako. Itxura berdinaz eta atenuadorea 0.1 VOLT/DIVen balego, seinalearen puntatik puntarako balioa 0,6 V-ekoa litzateke. 26 E K U L T U R L K A R T E A
- Desbideratzaile bertikala: (Y shift control). Seinalea gorantz nahiz beherantz desbideratzeko. Trigger-maila: Sinkronizazioa era automatikoan (horretarako tekla sakatuz) edo guk nahi dugun tentsio-mailara doitzeko. Bestalde, aztertzen ari garen seinale- -motaren araberako kontrola izaten dugu (AC, DC, VHF, LINE,...). Denbora-oinarria: Aginte honen bidez elektroi-izpiaren ekorketa horizontala kontrolatzen dugu. Posizio bakoitzaren araberako denbora behar du koadrikula (DIV) bakoitza pasatzeko. Seinaleen maiztasuna neurtzeko aukera ematen digu. 2.5 ARIKETAK 2.1) Kalkulatu seinalearen V max eta maiztasuna, osziloskopioaren atenuadorea eta denbora-oinarria V/DIV = 0,1V eta T/DIV = 1 ms posizioetan doituta 1 2 badaude. 2.2) Berdin, V/DIV = 3V eta T/DIV = 20 μs izanik. 2.3) Marraztu seinalea V/DIV = 2V eta T/DIV = 5 μs izanik, bere maiztasuna 100 Hz-ekoa eta balio efikaza 3,53 V-ekoa bada. 3 4 OINARRIZKO ELEKTRONIKA 27
2.4) Berdin V/DIV = 0,001 V eta T/DIV = 50 μs eta seinalea F= 5 khz, Vmax= 4 mv 5 6 28 E K U L T U R L K A R T E A