Алекса Вучићевић Ненад Стаменовић УПУТСТВО ЗА ИЗРАДУ ВЕЖБИ КОНСТРУКТОРСКО МОДЕЛОВАЊЕ Техничко и информатичко образовање за осми разред основне школе
УВОД Oбјашњење рада на протоборду Протоборд служи за тестирање електронских кола. Састоји се из унутрашњих металних веза, које омогућавају провођење струје. Неке од тих веза су приказане на слици 1. Све преостале групе тачака од по 5 су, такође, повезане унутар протоборда. На сликама су дати прикази појединих унутрашњих веза. а) б) в) г) сл. 1. Унутрашње металне везе на протоборду Свака рупица на протоборду има своју координату. Уколико као пример узмемо тачку А5, А означава хоризонтални ред, а 5 вертикални. У њиховом пресеку се налази тачка која се дефинише као А5 (сл. 2). 3
сл. 2. Тачка А5 на протоборду На следећим сликама је приказана хоризонтална веза, која постоји унутар протоборда, тако да ако у било коју од ових тачака доведемо напон од 6 V, он ће бити присутан у било којој од преосталих тачака на приказаној хоризонтали. Напон од 6 V се доводи у један од горња два реда (сл. 3.а и сл. 3.б). Напон од 0 V се доводи у један од доња два реда (сл. 3.в и сл. 3.г). а) б) в) г) сл. 3. Хоризонталне везе на протоборду 4
На слици 4.а је приказано како се прикључује батерија од 6 V. Црвеном жицом се доводи +6 V и свака жута тачкица је на напону од 6 V. Такође, плава жица доводи напон од 0 V на хоризонтални ред (сл. 4.б). а) б) сл. 4. Прикључивање батерија на протоборд Приказаћемо како да направите просто струјно коло, које садржи отпорник R1 и диоду, који се прикључују на напон од 6 V. Слика 5. приказује убацивање отпорника R1 = 470 на протоборд. Отпорник заузима хоризонталан положај и утиснут је у тачке H10 и H14. Све жуте тачке приказане на слици 5. су повезане унутар протоборда. На слици 6. је дато упутство како да повежете редно диоду и отпорник. Жуте тачке приказују везу унутар протоборда, тако да су отпорник и диода у овом случају везани редно. сл. 5. Отпорник повезан на протоборд 5
сл. 6. Редна веза диоде и отпорника на протоборду На слици 7. приказано је повезивање отпорника R1 = 470 и диоде LED1 на +6 V и на 0 V, према шеми са слике 8. За повезивање компонената на протоборду користите жице на чијим крајевима се налазе пинови, који се налазе у вашим комплетима. Затим их убаците у одговарајуће позиције на протоборду. сл. 7. Веза диоде и отпорника на +6 V и на 0 V сл. 8. Електронска шема редне везе светлеће диоде и отпорника Вежба је успешно реализована ако се упали светлећа диода. 6 Напомена: За вежбе можете користити и батерију од 9 V осим за вежбу са седмосегментним дисплејем.
ПРОВЕРА ЗНАЊА Следеће вежбе успешно ћете реализовати ако пратите дате шеме, табеле и слике. У табелама се налазe спецификацијe потребних компо не ната за израду вежби. Прво анализирајте дату вежбу, затим одвојте потребне компоненте и након тога приступите изради вежбе. На сликама се јасно види начин повезивања компонената. Помоћу објашњења на крају вежбе можете проверити да ли сте је успешно реализовали. 1. Везивање струјних кола Πомоћу материјала који се налазе у вашим конструкторским комплетима, направите струјно коло према датим шемама и сликама (сл. 9. и 10). Потребне компоненте за реализацију ове вежбе налазе се у датим табелама (сл. 12. и 15). Успешно ћете реализовати вежбе 1 и 2 ако пратите дате шеме и слике. Прво направите редно коло, а затим паралелно коло. + 9V прекидач прекидач сијалица + 9V сијалица батерија сијалица сијалица 0V сијалица сл. 9. Редно коло сијалица 7
+ 9V прекидач сијалица 0V сијалица сијалица прекидач сијалица сијалица сијалица сл. 10. Паралелно коло Вежба 1 Електрична шема струјног кола три диоде са отпором од 470 Ω приказана је на следећој слици. сл. 11. Електронска шема три диоде везане редно са отпорником од 470 Ω Вежба са три сијалице са светлећом нити везане редно може да се реализује помоћу протоборда, три диоде, једног отпорника од 470 Ω и батерије од 6 V (сл. 12). Уместо сијалица са светлећом нити користе се светлеће диоде. 8
Ознакa компонентe LED 1 LED 2 LED 3 Breadboard Компонентa Вредност Изглед Светлећа диода црвена Светлећа диода жута Светлећа диода зелена Подлога за повезивање компоненти VCC1 Батерија 9 V сл. 12. Компоненте за реализацију вежбе 1 сл. 13. Реализација редне везе три диоде на протоборду Вежба 2 Електронска шема струјног кола три диоде, које су везане паралелно, са отпорима од 470 Ω приказана је на следећој слици. 9
сл. 14. Електронска шема три диоде везане паралелно са отпорницима од 470 Ω Вежба са три сијалице са светлећом нити везане паралелно може да се реализује помоћу протоборда, три диоде, три отпорника од 470 Ω и батерије од 6 V (сл. 15). Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед R1 Отпорник 470 Ω R2 Отпорник 470 Ω R3 Отпорник 470 Ω LED 1 LED 2 LED 3 Breadboard Светлећа диода црвена Светлећа диода жута Светлећа диода зелена Подлога за повезивање компоненти VCC1 Батерија 6 V сл. 15. Компоненте за реализацију вежбе 2 10
сл. 16. Реализација паралелне везе три диоде са отпорницима од 470 Ω на протоборду Уколико извадите једну диоду, шта ће се десити код серијског, а шта код паралелног кола? Шта закључујете? 2. Вежбе из електричних машина Вежба 1 Активирање рада једносмерног мотора помоћу транзистора као прекидача (сл. 17). сл. 17. Електронска шема 11
За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед VCC1 Батерија 6 V R1 Отпорник 470 Ω S1 Тастер M1 Једносмерни мотор Q1 PNP транзистор BD140 сл. 18. Компоненте за реализацију вежбе 1 сл. 19. Практична реализација вежбе на протоборду Вежба је успешно реализована ако се добије обртање ротора једносмерног мотора. 12
Вежба 2 Активирање рада зујалице помоћу интегрисаног кола NЕ555 сл. 20. Електронска шема За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед VCC1 Батерија 6 V R1 Отпорник 10 kω R2 Отпорник 10 kω J1 Бипер U1 C1 Интегрисано коло NE555 Електролитички кондензатор 0,1 µf сл. 21. Компоненте за реализацију вежбе 2 13
сл. 22. Практична реализација вежбе на протоборду Циљ вежбе је да се чује бипер. 3. Вежбе из дигиталне електронике Вежба 1 И коло са тастерима На слици 24. је приказана реализација струјног И кола са два тастера, отпорником и диодом. Диода ће светлети само када су оба тастера притиснута. На слици 23. може се видети функција коју остварује ово коло. Независно променљиве X0 и X1 представљају стања тастера (када је тастер притиснут то се евидентира као логичка 1, а када је тастер отпуштен то се евидентира као логичка 0). Исто важи за излазни сигнал Y0, који је 1 када диода светли или 0 када диода не светли. X0 X1 Y0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 сл. 23. Функције кола 14
сл. 24. Електронска шема струјног И кола За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед R1 Отпорник 470 Ω LED 1 Светлећа диода црвена S1 Тастер S2 Тастер VCC1 Батерија 6 V сл. 25. Компоненте за реализацију вежбе 1 сл. 26. Реализација И логичког кола на протоборду 15
Вежба је успешно реализована када се у исто време притисну тастери S1 и S2, а диода почне да светли. Вежба 2 ИЛИ коло са тастерима На слици 28. је приказана реализација струјног ИЛИ кола са два тастера, отпорником и диодом. Диода ће светлети када је један од два тастера притиснут или када су оба притиснута. Слика 27. приказује начин функционисања ИЛИ кола. На пример, када је X0 = 0 и када је X1 = 1, онда ће диода Y0 светлети. X0 X1 Y0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 сл. 27. Функције кола сл. 28. Електронска шема струјног ИЛИ кола 16
За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед R1 Отпорник 470 Ω LED 1 Светлећа диода црвена S1 Тастер S2 Тастер VCC1 Батерија 6 V сл. 29. Компоненте за реализацију вежбе 2 сл. 30. Реализација ИЛИ логичког кола на протоборду Вежба је успешно реализована када се притисне тастер S1 или S2, а диода засветли. 17
4. Вежбе из електронике Вежба 1 струјно коло диода са отпорницима, тастером и прекидачем На слици 31. приказано је струјно коло са тастером. Неопходно је да уочите функцију коју остварује ово струјно коло. Када се притисне тастер, онда диода светли. Други део струјног кола чини један наизменични прекидач, који наизменично активира прво једну, па другу диоду. сл. 31. Електронска шема кола За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe LED 1 LED 2 LED 3 Компонентa Вредност Изглед Светлећа диода црвена Светлећа диода жута Светлећа диода зелена R1 Отпорник 470 Ω R3 Отпорник 470 Ω R4 Отпорник 470 Ω S1 Тастер S2 Наизменични прекидач VCC1 Батерија 6 V 18 сл. 32. Компоненте за реализацију вежбе 1
сл. 33. Проста струјна кола са тастером и наизменичним прекидачем Вежба је успешно реализована кaда се притисне тастер S1, а црвена диода засветли. У зависности од позиције наизменичног прекидача S2 светлеће жута или зелена диода. Вежба 2 Седмосегментни лед дисплеј Урадићемо вежбу са седмосегментним дисплејем чија је електронска шема дата на следећој слици. сл. 34. Електронска шема седмосегментног дисплеја 19
На слици 35. дат је приказ седмосегментног дисплеја са везом између пинова и сегмената који се активирају када се на одговарајући пин доведе напон. Бројеви пинова на које доводимо напон да бисмо добили слово F на дисплеју 1 (а) 2 (d) 4 (c) 5 (h) 6 (b) 7 (e) 9 (f) 10 (g) 1 0 0 0 0 1 1 1 сл. 35. Приказ седмостепеног дисплеја Колона 1 (а) има уписану јединицу. То значи да се на пин 1 (слика дисплеја лево) доводи напон који пали сегмент а. Колона 7 (е) има уписану јединицу. То значи да се на пин 7 доводи напон који пали сегмент е. Колона 9 (f) има уписану јединицу. То значи да се на пин 9 доводи напон који пали сегмент f. Колона 10 (g) има уписану јединицу. То значи да се на пин 10 доводи напон који пали сегмент g. Према претходном примеру може се уписати било који број или слово на дисплеју помоћу следеће табеле (сл. 36). Активација сегмената Прикључак 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Активирана диода f g а d заједничка катода (везује се на минус) c h b е заједничка катода (везује се на минус) сл. 36. Активација сегмената 20
За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Иглед R1 Отпорник 470 Ω R2 Отпорник 470 Ω R3 Отпорник 470 Ω R4 Отпорник 470 Ω 7 Segment 1 Седмосегментни дисплеј VCC1 Батерија 6 V сл. 37. Компоненте за реализацију вежбе 2 сл. 38. Реализација струјног кола са седмосегментним дисплејем Вежба је успешно реализована када се повеже коло као на претходној слици, а на дисплеју се види латинично слово F. 21
Вежба 3 Осцилатор Циљ ове вежбе је да направимо осцилатор који може да осцилује са различитим фреквенцијама осциловања у зависности од избора пасивнe компонентe тј. oтпорника R2. сл. 39. Електронска шема осцилатора За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед VCC1 Батерија 6 V R1 Отпорник 10 kω R2 Отпорник 10 kω R3 Отпорник 470 Ω LED1 U1 C1 Светлећа диода црвена Интегрисано коло NE555 Електролитички кондензатор 47 µf сл. 40. Компоненте за реализацију вежбе 3 22
Реализација овог кола дата је на следећој слици: сл. 41. Реализација струјног кола са осцилатором Вежба је успешно реализована када се повеже коло као на слици, а добије се трептање диоде (њено паљење и гашење у једнаким временским интервалима). Вежба 4 Индикатор позитивног напона батерије Направићемо електронско коло за тестирање позитивног прикључка батерије (сл. 42). На изведене жице ћемо при кљу чити батерију. Уколико диода светли, на левом прикључку је плус батерије. сл. 42. Електронска шема индикатора позитивног напона батерије 23
За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед Q1 NPN транзистор BC546 LED 1 Светлећа диода црвена R3 Отпорник 470 Ω R4 Отпорник 10 kω VCC1 Батерија 6 V VCC2 Батерија 3 V сл. 43. Компоненте за реализацију вежбе 4 сл. 44. Електронска шема струјног кола детектора позитивног напона батерије реализована протоборду 24 Реализација вежбе је успешна када се плус батерије VCC чији поларитет одређујемо прикључи на базу транзистора (сл. 44), a диода засветли, што значи да је то плус крај батеријe. Уколико диода не светли то значи да смо прикључили негативни крај батерије и да је други крај позитиван.
Вежба 5 Транзистор као прекидач Направићемо струјно коло са транзистором, где транзистор има улогу прекидача (сл. 45). сл. 45. Електронска шема транзистора као прекидача За ову вежбу су нам потребне следеће компоненте: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед S1 Тастер R3 Отпорник 470 Ω R4 Отпорник 10 kω LED 1 Светлећа диода црвена Q1 PNP транзистор BC556 VCC1 Батерија 6 V сл. 46. Компоненте за реализацију вежбе 5 25
сл. 47. Електронска шема транзистора као прекидача реализована на протоборду Вежба је успешно реализована када се притисне тастер S1, а диода засветли. Вежба 6 Седмосегментни дисплеј са тастером Електронска шема овог кола дата је на следећој слици: сл. 48. Електронска шема седмосегментног дисплеја са тастером 26
Компоненте за реализацију ове вежбе дате су у следећој табели: Ознакa компонентe Компонентa Вредност Изглед R1 Отпорник 470 Ω R2 Отпорник 470 Ω R3 Отпорник 470 Ω R4 Отпорник 470 Ω 7 Сегмент 1 Седмосегментни дисплеј VCC1 Батерија 6 V S1 Тастер сл. 49. Компоненте за реализацију вежбе 6 сл. 50. Електронска шема дисплеја са тастером реализована на протоборду Вежба је успешно реализована када се притисне тастер S1, а на дисплеју засветли латинично слово F. 27
28 Простор за рад