Е-21 Елементи промислової електроніки

            Елементи промислової електроніки

1.Історія створення елементів промислової електроніки

2.Постійні резистори

3.Регульовані резистори

4.Пояснення нового матеріалу

1. Електроніка  як  наука займається вивченням електронних явищ і процесів, зв'язаних зі зміною концентрації і переміщенням заряджених часток у різних середовищах (у вакуумі, газах, рідинах, твердих тілах) і умовах (при різній температурі, під впливом електричних і магнітних полів). Мета електроніки як галузі техніки — розробка, виробництво й експлуатація електронних приладів і пристроїв. Сучасні технічні засоби електроніки широко використовуються у всіх галузях народного господарства. Ефективність електронної апаратури обумовлена високою швидкодією, точністю і чутливістю вхідних у неї елементів, найважливішими з який є електронні прилади. За допомогою цих приладів можна просто, з високим к. к. д. перетворювати електричну енергію за формою, величиною і частотою струму чи напруги. Такий процес перетворення енергії здійснюється в багатьох схемах електронної апаратури (випрямлячах, підсилювачах, генераторах). Крім того, за допомогою електронних приладів можна перетворювати неелектричну енергію в електричну і навпаки (наприклад, у фотоелементах, терморезисторах). Різноманітні електронні датчики і вимірювальні прилади дозволяють з високою точністю вимірювати, реєструвати і регулювати зміни неелектричних величин — температури, тиску, пружних деформацій і т.д. Процеси перетворення енергії в приладах електроніки відбуваються з великою швидкістю. Це обумовлено малою інерційністю  електронних приладів, що дозволяє застосовувати їх у широкому діапазоні частот  При цьому досягається висока чутливість, що не може бути отримана в інших  приладах Так, електронними вимірювальними приладами можна вимірювати струми порядку10 А і напругу 10 В. Електронні прилади легко виявляють дрібні, зовсім недоступні для механічних вимірювальних інструментів, неточності у виготовленні виробів аж до розмірів у 1 мкм. Електронний мікроскоп, що збільшує в мільйони разів, відкрив перед людиною можливість глибоко проникнути у світ атома, а спеціальні електронні пристрої радіоастрономії дозволяють людині проникнути в таємниці Всесвіту. Велике, значення електроніки й у біології, де за допомогою електронної апаратури вивчаються процеси вищої нервової діяльності людини, процеси мислення, вивчаються проблеми спадковості, генетичного коду й ін. Електронні прилади знаходять широке застосування й у хімії. Найтонший хімічний аналіз речовини може бути, пророблений за допомогою технічних засобів електроніки протягом декількох секунд. Застосування автоматичних систем програмного керування верстатами, лініями і навіть цілими заводами значно підвищує продуктивність праці і забезпечує підвищення якості продукції, економію матеріалів і енергії. Здатність людини мислити і діяти не може бути цілком замінена ніякими машинами. Проте багато процесів протікають настільки швидко, залежать від настільки великого числа різноманітних факторів, що людина, керуючи ними, має потребу в численних засобах, що допомогли б їй підвищити чутливість і швидкість реагування на явища, що відбуваються. Таку допомогу людині роблять різноманітні пристрої електронної автоматики і, у першу чергу, ЕОМ. 2. Становлення і розвиток електроніки стало можливим завдяки наполегливим зусиллям багатьох учених-фізиків. Ще в древній Греції Фалес із Мілетта вперше виявив, що янтар, потертий об вовну,притягає легкі предмети. Від грецького слова «гехтроу» (янтар) і виникла назва «електрика». В 1891 р. англійський фізик Дж. Стоні, спираючись на дослідження Фарадея, Максвелла і багатьох інших учених, ввів у науку поняття «електрон», розуміючи під цим елементарну кількість електрики. Перші кроки технічної електроніки можна віднести до кінця XIX в., коли російський електротехнік А.Н. Лодигін створив першу електричну лампу накалювання (1872 р.). Відкриття американським ученим Т. А. Едісоном явища термоіонної емісії в 1883 р. і дослідження фотоелектронної емісії в 1888 р. професором Московського університету А.М. Столєтовим послужили початком вивчення електронних явищ. Подією, що зробила величезний вплив у розвитку електроніки, був винахід першого у світі радіоприймача російським вченим А.С. Поповим у 1895 р. Потреби радіотехніки в значній мірі стимулювали створення й удосконалювання різних електронних приладів. Перший ламповий діод винайшов англійський учений Дж. А. Флемінг (1904 р.). Через три роки після цього американський учений Лі де Форест ввів у лампу Флемінга керуючий електрод - сітку і створив тріод, що володіє здатністю генерувати і підсилювати електричні сигнали. В наступні роки розвиток електроніки йшов швидкими темпами, удосконалювались  електронні лампи, розроблялися  інші електронні прилади — електронно-променеві, іонні, фотоелектронні, напівпровідникові. Наприкінці 1948 р. американські вчені У. Браттейн, Дж. Бардін і У. Шоклі  відкрили транзисторний ефект. В 1949 році  з'явилися перші промислові зразки транзисторів.  Після цього почалося інтенсивне дослідження нових фізичних явищ у напівпровідниках, виробництво і застосування багатьох різновидів напівпровідникових приладів. Особливо доцільним виявилося використання напівпровідникових приладів у багатоелементних пристроях,  наприклад в  ЕОМ, де їхнє застосування дозволило в кілька разів зменшити габаритні розміри, підвищити надійність роботи, знизити витрату електроенергії. Сучасний етап розвитку електронної техніки характеризується значним ускладненням електронної апаратури. Звичайні (дискретні) компоненти електронних схем уже не можуть у деякій мірі задовольнити вимоги різкого зменшення габаритних розмірів і підвищення надійності електронних пристроїв. Усе більш широкий розвиток одержує мікроелектроніка — галузь електроніки, що займається мікромініатюризацією електронної апаратури з метою зменшення її обсягу, маси, вартості, підвищення надійності й економічності на основі комплексу конструктивних, технологічних і схемних методів. При цьому необхідно підкреслити, що саме успіхи в створенні і практичному використанні звичайних напівпровідникових приладів, удосконалюванні технології їхнього виготовлення вирішальним чином сприяють мікромініатюризації електронної апаратури на основі широкого застосування плівкових і особливо напівпровідникових інтегральних схем. Таким чином, у розвитку технічної електроніки можна виділиш три основних етапи: 1) лампової електроніки; 2) напівпровідникової електроніки; 3) мікроелектроніки. Кожен наступний етап розвитку, вносячи корінні зміни в елементну базу електронної апаратури, у той же час не означає повного заперечення попередніх етапів, тому що технічні засоби лампової і дискретної напівпровідникової електроніки усе ще широко використовуються. В області обчислювальної техніки три етапи розвитку елементної бази були послідовно реалізовані в трьох так званих поколіннях ЕОМ У 70-х роках були розроблені перші зразки великих інтегральних мікросхем (ВІС), що містять від кількох сотень до декількох тисяч компонентів в одному кристалі напівпровідника і володіючих усілякими функціональними можливостями. Саме на основі ВІС були створені електронні мікрокалькулятори, що одержали широке поширення в різних галузях науки, техніки, виробництва, сфері керування. Але найбільш ефективне застосування ВІС було зв'язано зі створенням у середині 70-х років мікропроцесора — програмно-керованого пристрою, що здійснює процес обробки цифрової інформації і керування ним і побудованого, як правило, на одній чи декількох ВІС Прогрес в області технології виробництва інтегральних мікросхем неухильно продовжується — на черзі перехід мікроелектроніки в наноелектроніку, у якій розмір окремого елемента інтегральної схеми обчислюється вже не мікрометрами, а нанометрами. В 1990—1995 роках були створені промислові зразки зверх великих інтегральних схем (ЗІС) з розмірами окремих деталей 0,2—0,5 мкм (200-500 нм). Число ж їх у схемі — пластинці кремнію площею кілька квадратних міліметрів - досягнуло десятків мільйонів, тобто збільшилось - принаймні на три порядки.

2. Резистор (Англ. resistor від лат. Resisto – опираюся)-один з найпоширеніших радіоелементів. Навіть у простому транзисторному приймальнику число резисторів досягає декількох десятків, а в сучасному теле-іізоре їх не менше двох-трьох сотень. Резистори використовують як навантажувальних і струмообмежувальні елементів, дільників напруги, додаткових опорів і шунтів у вимірювальних ланцюгах і т. д.

Основним параметром резистора є опір, Що характеризує його здатність перешкоджати протіканню електричного струму. Опір вимірюється в омах, кілоомах (тисяча Ом) і мегаомах (1 000000 Ом).

   Постійні резистори. Спочатку резистори зображували на схемах у вигляді лпманой лінії – меандру (рис. 41, а, б), яка позначала високоомний прокол, намотаний на ізоляційний каркас. В міру ускладнення радіоприладів число резисторів в них збільшувалася, і, щоб полегшити накреслення, їх з йшли зображати на схемах у вигляді зубчастої лінії (рис. 41, в). На зміну цьому символу прийшов символ у вигляді прямокутника (рис. 41, г), який стали застосовувати для позначення будь-якого резистора, незалежно від його конструк-i і пі їх особливостей.

Німннальную потужність розсіювання резистора (від 0,05 до 5 Вт) позначають спеціальними знаками, поміщається усередині символу (рис. 42). Зауважимо, мм ні таки не повинні стосуватися контуру умовного позначення резистора.

На принциповій схемі номінальний опір резистора вказують поряд з умовним позначенням (рис. 43). Згідно ГОСТ 2.702-7S опорі від 0 до 999 Ом вказують числом без одиниці вимірювання (2,2, 33, 120 …), від 1 до 999 кОм – числом з бумвой к (47 до, 220 к, 910к і т. д.), понад 1 мегаомах – числом з буквою М (1 М, 3,6 м і т. д.).

На резисторах вітчизняного виробництва номінальний опір, допустиме відхилення від нього, а якщо дозволяють розміри, і номінальну потужність розсіювання вказують у вигляді повного або скороченого (Кодованого) позначення. Згідно ГОСТ 11076-69 одиниці опору в кодованій системі позначають буквами Е (ом), К (килоом) і М (мегаом). Так, резистори опором 47 Ом маркують 47е, 75 Ом-75Е, 12 кОм – 12К, 82 кОм-82К і т. д. Опору від 100 до 1000 Ом і від 100 до 1000 кОм виражають у частках кілоомах і мегаомах відповідно, причому на місці нуля і коми ставлять відповідну одиницю виміру: 180 Ом = 0,18 кОм = К18; 910 Ом = 0,91 кОм = К91, 150 к0м = 0,15 МОм = М15; 680 к0м = 0,68 МОм = = М68 і т. д. Якщо ж номінальний опір виражено цілим числом з дробом, то одиницю виміру ставлять на місці комою: 2,2 Ом – 2Е2; 5,1 кОм-5К1; 3,3 МОм – ЗМЗ і т. д.

Кодовані літерні позначення встановлені і для допустимих відхилень опору від номінального. Допустимим відхиленням ± 1%-відповідає буква Р, ± 2%-Л, ± 5%-І, ± 10%-С, ± 20%-В. Таким чином, напис на корпусі резистора К75І позначає номінальний опір 750 Ом з допустимим відхиленням ± 5%; напис МЗЗВ – 330 кОм ± 20% і т. д.

Постійні резистори можуть мати один або кілька відводів від резистивного елемента. На умовному позначенні такого резіетора додаткові висновки зображують у тому ж порядку, як це має місце в самому резисторі (рис. 44). При великому числі відводів довжину символу допускається збільшувати.

Опір постійного резистора, як говорить сама назва, змінити неможливо. Тому, якщо в ланцюзі потрібно встановити певний струм або напруга, то для цього доводиться підбирати окремі елементи ланцюги, якими часто є резистори. Біля символів цих елементів на схемах ставлять зірочку * – знак, що говорить про необхідність їх підбору при настройці або регулюванні.

 3. Регульовані резистори, Тобто резистори, опір яких можна змінювати в певних межах, застосовують як регуляторів посилення, гучності, тембру і т. д. Загальне позначення такого резистора складається з базового символу і знака регулювання (рис. 45), причому незалежно від положення символу на схемі стрілку, що позначає регулювання, проводять у напрямку знизу вгору під кутом 45 ". – _

   Змінні резистори, Як правило, мають мінімум три висновки: від кінців струмопровідного елемента і від щіткового контакту, який може переміщатися по ньому. З метою зменшення розмірів та спрощення конструкції струмопровідний елемент зазвичай виконують у вигляді незамкнутого кільця, а щітковий контакт закріплюють на валу, вісь якого проходить через його центр. Таким чином, при обертанні валика контакт переміщається по поверхні струмопровідного елемента, в результаті опір між 'ним і крайніми висновками змінюється.

У недротяні змінних резисторах володіє опором то-копроводящій шар нанесений на подковообразную платівку з гетинаксу або текстоліту (резистори СП, СПЗ-4) або впресовано в дугоподібну канавку керамічного підстави (резистори СПО).

У дротяних резисторах опір створюється високоомним проводом, намотаним в один шар на кільцеподібному каркасі. Для надійного з'єднання між обмоткою і рухомим контактом провід зачищають на глибину до чверті його діаметру, а в деяких випадках і полірують.

Існують дві схеми включення змінних резисторів в електричний ланцюг. В одному випадку їх використовують для регулювання струму в колі, і тоді регульований резистор називають реостатом, в іншому – для регулювання напруги, тоді його називають потенціометром. Показане на рис. 45 ус-лонное графічне позначення використовують, коли необхідно зобразити реостат в загальному вигляді.

Для регулювання струму в колі змінний резистор можна включити діумя висновками: від щіткового контакту і одного з кінців струмопровідного • ле мента (рис. 46, а). Однак таке включення не завжди допустимо. Якщо, на-

приклад, в процесі регулювання випадково порушиться з'єднання щіткового контакту з струмопровідним елементом, електричний ланцюг ока-1 жется розімкнутої, а це може стати причиною пошкодження при

бору. Щоб виключити таку можливість, другий висновок струмопровідного елемента з'єднують з висновком щіткового контакту (рис. 46,6). У цьому випадку навіть при порушенні з'єднання електричний ланцюг не буде розімкнути.

Загальне позначення потенціометра (Рис. 46, в) відрізняється від символу реостата без розриву ланцюга тільки відсутністю з'єднання висновків між собою.

До змінних резисторам, застосовуваним в радіоелектронній апаратурі, часто пред'являються вимоги по характеру зміни опору при повороті їх осі. Так, для регулювання гучності в звуковідтворювальної апаратурі необхідно, щоб опір між виводом щіткового контакту і правим (якщо дивитися з боку цього контакту) висновком струмопровідного елемента змінювалося за показовим (зворотному логарифмическому) закону. Тільки в цьому випадку наше вухо сприймає рівномірне збільшення гучності при малих і великих рівнях сигналу. У вимірювальних генераторах сигналів звукової частоти, де як частотозадающіх елементів часто використовують змінні резистори, також бажано, щоб їх опір змінювалося за логарифмічною або показовим законом. Якщо ця умова не виконати, шкала генератора виходить нерівномірною, що ускладнює точну установку частоти.

Промисловість випускає недротяні змінні резистори, в основному, трьох груп: А – з лінійною, Б – з логарифмічною і В – з обернено-логарифмічною залежністю опору між правим і середнім висновками від кута повороту осі ф (рис. 47, а). Резистори групи А використовують в радіотехніці найбільш широко, тому характеристику зміни їх опору на схемах зазвичай не вказують. Якщо ж змінний резистор нелінійний (наприклад, логарифмічний) і це необхідно вказати на схемі, символ

резистора перекреслюють знаком нелінійного регулювання, біля якого (внизу) поміщають відповідну математичну запис закону зміни.

Резистори груп Б і В конструктивно відрізняються від резисторів групи А тільки струмопровідним елементом: на підківку таких резисторів наносять струмопровідний шар з питомою опором, змінним по її довжині. У дротяних резисторах форму каркаса вибирають такий, щоб довжина витка високоомного проводу змінювалася за відповідним законом (рис. 47,6).

   Регульовані резистори мають відносно невисоку надійність і обмежений термін служби. Кому з власників радіо або магнітофона не доводилося після двох-трьох років експлуатації чути шарудіння п треокі з гучномовця при регулюванні гучності. Причина цього неприємного явища – в порушенні контакту щітки з струмопровідним шаром або знос останнього. Тому, якщо основною вимогою до змінного резистору є підвищена надійність, застосовують резистори зі сту-* пенчатой ??регулюванням. Такий резистор може бути виконаний на базі перемикача на кілька положень, до контактів якого підключені ре-, зістора постійного опору. На схемах ці подробиці не показують, обмежуючись зображенням символу регульованого резистора зі знаком ступеневої регулювання, а якщо необхідно, вказують і число ступенів (рис. 48).

Деякі змінні резистори виготовляють з одним, двома і навіть з трьома відводами. Такі резистори застосовують, наприклад, в тонкомпенсіро-ванних регуляторах гучності, використовуваних у високоякісній звуковідтворювальної апаратури. Відводи зображують у вигляді ліній, що відходять від довгої сторони основного символу (рис. 49).

Для регулювання гучності, тембру, рівня запису в стереофонічною апаратурі, частоти в вимірювальних генераторах сигналів і т. д. застосовують здвоєні змінні резистори, опору яких змінюються одночасно при повороті загальної осі (або переміщенні движка). На схемах символи входять до них резисторів намагаються розташувати можливо ближче один до одного, а механічний зв'язок показують або двома суцільними ли-

представляє собою пакет вугільних шайб, змінює свій опір під дією механічного зусилля. Для стиснення шайб зазвичай використовують електромагніт. Змінюючи напругу на його обмйтке, можна у великих межах змінювати ступінь стиснення шайб і, отже, опір вугільного стовпа. Використовують такі резистори у стабілізаторах і регуляторах напруги. Умовне позначення вугільного стовпа складається з ба-зовцго символу резистора і знака нелінійного саморегулювання з буквою Р, яка символізує механічне зусилля – тиск (рис. 53, а)

Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент

Е-1 Газорозрядні джерела світла

                                                         Газорозрядні джерела світла

1. Історія створення газорозрядних джерел світла
2.Штучні джерела світла
3.Порівняльний аналіз джерел світла
4.Типи ламп

1.Газорозрядні джерела світла, прилади, в яких електрична енергія перетвориться в оптичне випромінювання при проходженні електричного струму через гази і ін. речовини (наприклад, ртуть), що знаходяться в пароподібному стані. Досліджуючи дуговий розряд, русявий.(російський) учений В. В. Петров в 1802 звернув увагу на тих, що супроводжували його світлові явища. У 1876 русявий.(російський) інженером П. Н. Яблочковим була винайдена дугова вугільна лампа змінного струму, що поклала почало практичному використанню електричного розряду для освітлення. Створення газосвітних трубок відноситься до 1850—1910. У 30-х рр. 20 ст почалися інтенсивні дослідження по вживанню люмінофорів в газосвітних трубках. Дослідженням, розробкою і виробництвом Р. і. с. в СРСР починаючи з 30-х рр. займалася група учених і інженерів Фізичного інституту АН(Академія наук) СРСР, Московського електролампового заводу, Всесоюзного електротехнічного інституту. Перші зразки ртутних ламп були виготовлені в СРСР в 1927, газосвітних ламп — в 1928, натрієвих ламп — в 1935. Люмінесцентні лампи в СРСР були розроблені в 1938 групою учених і інженерів під керівництвом академіка С. І. Вавілова.

2. До штучних джерел світла можна віднести всі освітлювальні прилади, які ми використовуємо в повсякденному житті, всі ліхтарі і лампи, що оточують нас на вулиці або в приміщенні, а також декоративне освітлення у вигляді світлодіодних гірлянд і світильників всіляких конструкцій.

    У загальній класифікації можна зустріти такі штучні джерела світла: лампа розжарювання, газорозрядна, люмінесцентна, галогенна, енергозберігаюча і світлодіод, він же LED. Кожна з конструкцій випромінює світло, однак принцип дії у них різний. У лампі розжарювання світло виробляється внаслідок нагрівання металевої пружини потоком електричного струму. Газорозрядні лампи працюють на парах ртуті або натрію, практично за таким же принципом працюють люмінесцентні лампи, проте в їх структурі крім парів ртуті присутній шар люмінофора, нанесений на внутрішню поверхню скляної трубки.

    Галогенні лампи по своїй структурі нагадують лампи розжарювання, тільки її балон наповнений парами брому або йоду, це подовжує термін служби і рівень яскравості. Енергозберігаючі лампи, які все частіше можна зустріти як в житлових приміщеннях, так і в офісах або торгових центрах, являють собою зменшену версію люмінесцентної лампи, більш практичну і стійку до пошкоджень. LED-лампи працюють від напівпровідників, що випромінюють світло під впливом електричного струму.

    Сучасні діоди прийнято вважати самим економічним і безпечним для людини і екології варіантом освітлення. У їх виробництві не використовуються небезпечні речовини на зразок парів ртуті, а також все частіше скло замінюють більш безпечними матеріалами. Крім того, діоди практично не нагріваються, а значить не можуть стати причиною пожежі, що особливо важливо в житлових і офісних приміщеннях.

3.Порівняльний аналіз джерел світла

Напевно Ви що-небудь знаєте про лампи різних типів, однак навряд чи вивчали це питання занадто глибоко. В даному огляді ми вирішили розкрити ряд технічних нюансів більш повно, щоб кожен споживач чітко розумів, що являють собою різні типи лампочок та які існують характеристики ефективності їх роботи.

 

Світлова віддача

Щоб розуміти, на що варто звертати основну увагу, проаналізуємо базову характеристику лампи – світлову віддачу. Дана величина вимірюється в Лм/Вт, тобто показує нам, скільки одиниць світлового потоку (люменів) ми можемо отримати від кожної спожитої виробом одиниці енергії (ватта).

Неважко побачити, що цей показник за своєю суттю відображає рівень енергетичної ефективності лампи. Якщо Вам здається, що галузь виробництва лампочок вже повністю усталилася та практично не розвивається – це не так. Навпаки, зараз виробники ламп всіх типів борються саме за те, щоб наблизити реальну світлову віддачу своїх виробів до теоретично досяжних меж. У чому полягають ці межі? Тут все просто: це та величина світлової віддачі, яка може бути досягнута при повному перетворенні електричної енергії у видиме світло необхідної яскравості.

Крім суто технологічних складнощів, є також певні обмеження, що вносяться механізмами сприйняття світла людиною. Рівень чутливості наших очей неоднаковий при різних довжинах хвиль, які випромінюються джерелом світла. Найкраще ми бачимо жовто-зелену частину оптичного спектру (близько 555 нм), але в інших його областях чутливість знижується. Таким чином, в технічну систему координат, сформовану поняттями «світловий потік» та «потужність», включається третій фактор, фізіологічний. Для його позначення застосовують термін «видиме світло», який досить чітко вказує на важливість однієї обставини: в кінцевому підсумку пріоритет має не те, скільки становить співвідношення Лм/Вт, а те, яким чином людське око сприймає результат випромінювання при даній світловий віддачі джерела.

Припустимо, ми використовуємо новітню лампочку, яка здатна видавати максимальний рівень перетворення електроенергії у світло. При цьому будемо також вважати, що необхідний нам відтінок якраз знаходиться в середині оптимального для нас жовто-зеленого діапазону. У цих умовах ми могли б отримати рекордну світлову ефективність – близько 680 Лм/Вт для значення світлової хвилі в 555 нм. Якщо ж ми візьмемо значення для червоного кольору, яке нами розрізняється набагато гірше, то отримаємо 180 Лм/Вт за довжини хвилі в 630 нм. Таким чином, очевидною є колосальна різниця між розривом в діапазоні кольору світіння та зміною величини видимого світла. Тому щоб домогтися білого світла, необхідно провести змішання випромінювань в різних спектрах у правильній пропорції. При цьому сам спектр може бути як суцільним, так і лінійчатим, а часом навіть смугастим.

Колір та світло

Незважаючи на певну мовленнєву спорідненість цих слів, з оптичної точки зору це поняття лише пов'язані, але не мають однозначної взаємної кореляції. Навіть банальний білий світ від люстри, розташованої в приміщенні, визначається колірністю й типом лампочки, що потребує її попереднього аналізу, інакше Ви ризикуєте отримати зовсім не той результат, на який розраховували.

Житлові кімнати прийнято освітлювати теплими тонами на рівні колірної температури 2700-3000К. Такі відтінки сприяють заспокоєнню, допомагають відпочити і розслабитися після трудового дня. Через колір нашої шкіри в такому освітленні ми виглядаємо найприродніше.

Офіс, робочий кабінет або письмовий стіл можна освітлити набагато більш холодним світлом. Він має колірну температуру на рівні 4000-4500К та відмінно підійде для охоплення великої території. Знову ж, зелень на підвіконні кабінету буде виглядати при ньому більш насичено, а це, як відомо, корисно для втомлених від комп'ютера очей. Раніше для офісів нерідко застосовували галогенові лампи з колірною температурою близько 3000К. Хоч даний тип з самого початку й має більш холодний тон світіння, за цих величин він може створювати на предметах «ефект старовини»: сторінки книг і листя рослин будуть виглядати пожовклими, а меблі – вицвілими.

Грамотний розподіл ламп з різним спектром може давати дуже цікаві результати. Наприклад, непогано себе зарекомендувало вуличне двокольорове освітлення, при якому проїжджа частина освітлюється добре розпізнаваним жовто-зеленим світлом, а тротуари – концентруючим увагу прохолодним білим.

 

Передача кольору

У внутрішніх приміщеннях теж можна вдаватися до прийомів комбінування, подібних до описаного раніше, але робити це слід з обережністю. Справа в тому, що у невеликому просторі буде дуже помітна «різношерстість» освітлення, а це не тільки неестетично, а й на підсвідомому рівні викликає у людини дискомфорт.

Незважаючи на важливість однорідності кольору освітлення, в інтер'єрах на перший план виходить саме передача кольору. Щоб люди, речі і предмети меблів виглядали звично і природно, у ламп повинен бути суцільний спектр випромінювання з високим індексом CRI. Орієнтиром при цьому є сонячне світло, чия колірна температура протягом дня змінюється від 1800К до 6000К, але передача кольору залишається незмінно високою.

Зазвичай лампи розжарювання і якісні галогенки не грішать спотвореннями, оскільки мають суцільний спектр, але розрядні лампи можуть досить погано передавати кольори предметів через наявність у їх спектрах смуг та ліній. Не завжди виробники пишуть індекс передачі кольору прямо на упаковці ламп, проте в фірмових каталогах можна знайти більш повну інформацію з цього приводу. Там даний показник наводиться в одиницях Ra або вказується як індекс CRI. Ціна поділки, нульова відмітка і максимум (100 одиниць) в обох шкал однакові, тому можна не боятися переплутати значення при виборі.

У класичному випадку за еталон взяті 8 зразків світла. Лампочки розжарювання наближаються до значення в 100 од., розрядні лампи (наприклад, натрієві) можуть мати діапазон індексу від 20 до 95 од. і т.д. Заради справедливості, хочемо зазначити, що індексом Ra ще потрібно навчитися користуватися. Люмінесцентні лампи та білі світлодіоди з рівнем Ra=80 позиціонуються як вироби з «гарною» передачею кольорів, проте допускається, щоб навіть в них один колір трохи «випадав з обойми». З'ясувати подібні нюанси можна тільки методом спроб та помилок, а тому у досвідчених дизайнерів і архітекторів вже є власна база перевірених освітлювальних приладів.

З кожним роком асортимент лампочок різних типів і форм тільки зростає. Переважну частину споживчого попиту як і раніше становлять лампи розжарювання, проте їх поступово витісняють з ринку галогенові, люмінесцентні, енергозберігаючі (КЛЛ) та світлодіодні лампочки. Останні два типи зараз розташовуються на гребені хвилі, проте з технічної точки зору КЛЛ помітно програють світлодіодним – як у плані економічності, так і з експлуатаційної точки зору. Виробники регулярно вдосконалюють свою продукцію, що дає нам можливість сподіватися на якісно новий виток в сфері освітлювальної техніки, який належить побачити людству в найближче десятиліття.

4.Типи ламп

Далі коротко розглянемо окремі типи ламп з урахуванням вже знайомих нам характеристик. Зараз на ринку можна знайти таку продукцію:

• лампи розжарювання;
• галогенові лампи;
• люмінесцентні лампи;
• енергозберігаючі лампи (КЛЛ);
• світлодіодні лампи;
• модулі на базі світлодіодів.

Лампи розжарювання

Цей різновид лапочек добре відомий усім нам з дитинства. У скляній колбі розташовується вольфрамова нитка, яка нагрівається при проходженні через неї електричного струму. У порівнянні з іншими типами, їхня світлова віддача виглядає сміховинно: близько 10-15 Лм/Вт. З точки зору якості перетворення енергії, вони також помітно програють іншим типам, оскільки більшою мірою витрачаються на отримання тепла, аніж на вироблення світла.

Вони випромінюють дуже теплі тони (колірна температура близько 2600-2700К) і мають найвищий рівень передачі кольору (Ra=100). Проте, ресурс роботи у даних виробів невеликий – близько 1000 годин, що також неймовірно мало для сучасних освітлювальних приладів. Незважаючи на те, що більшість людей знають про це, продажі лампочок розжарювання стабільні як і раніше. Причиною попиту є низька ціна продукції і її традиційність, що укорінена в нашій свідомості.

Галогенові лампи

Галогенки є більш сучасним типом ламп, заснованим на ефекті світіння спіралі в газовому середовищі. Для їх виготовлення використовуються спеціальні сорти кварцового скла, що забезпечує багаторазове віддзеркалення світлотеплового випромінювання всередину колби. Світлова віддача таких ламп тримається на рівні 30 Лм/Вт, а колірна температура коливається від 3000 К для переважної більшості типових моделей – та до 4200 К для лампочок денного світла.

Якщо галогенка виготовлена солідної фірмою, її Ra буде наближатися до 100. Кут розсіювання таких ламп без відбивачів невеликий, тому вони частіше застосовуються для фокусування світла на окремих об'єктах. Термін служби перевищує аналогічний показник попереднього типу в 2-4 рази, тобто становить близько 2000-4000 годин.

Люмінесцентні лампи

Люмінесцентні лампи являють собою довгий циліндр, наповнений парами ртуті, з розташованими усередині електродами. В електричному полі пари починають випромінювати УФ-промені, що провокує люмінофор, нанесений на стінки трубки, світитися в видимому діапазоні. Залежно від класу, такі лампи можуть забезпечувати або середню передачу кольору Ra=80 при світловій віддачі до 104 Лм/Вт, або ж Ra=90-98 при світловіддачі близько 88 Лм/Вт. Особливістю люмінесцентних ламп є необхідність використання пускорегулювальних пристроїв. Проте, їх сильною стороною є довговічність – в офісах такі лампи можуть успішно працювати понад 20 тис. годин.

Енергозберігаючі лампи

Відомі зараз як «енергозберігаючі», такі лампи мають другу, більш правильну назву, КЛЛ – компактні люмінесцентні лампи. За своєю будовою вони є доповненням до попереднього типу, тільки трубка тут закручується в спіраль. Їх світловіддача в середньому становить до 75 Лм/Вт при колірній температурі 2700-6000 К та індексі передачі кольору понад 80 од. В останні п'ять років вони отримали велике поширення як заміна традиційних лампочок у всіх сферах застосування останніх. Незважаючи на достатню простоту ламп цього типу та помірну вартість, їх потенціал переоцінений, і експерти стверджують, що ажіотаж навколо КЛЛ викликаний більшою мірою рекламою, аніж реальною ефективністю виробу.

Світлодіодні лампи

Існує два основних види світлодіодних ламп: SMD і LED filament. Тут ми не будемо заглиблюватися в технологію їх виробництва і порівнювати їх (для цього в нас є окрема стаття), але зазначимо, що в основі їх всіх лежить робота світлодіодів. З технічної точки зору, на нинішній момент даний тип ламп займає лідируючі позиції.

При потужності лампи в п'ять ват, її світлова віддача складає 25Лм/Вт, а рівень передачі кольору – понад 85 од. При цьому світлодіодні джерела мають поки вищу ціну, однак вона повністю компенсується терміном служби: від 50 до 100 тис. годин.

Можна говорити, що даний тип лампочок зробив своєрідну революцію, перевівши ефективне освітлення на твердотільні матеріали. З урахуванням їх високої економічності, найближчим часом ніякі конкуренти світлодіодам не страшні.

Модулі на базі світлодіодів

Світлодіоди потроху починають заповнювати всі сфери життя, а тому багато виробників намагаються адаптувати їх під різні господарські та громадські потреби. Першою на черзі стоїть заміна тих ламп, які потрібні для створення колірних ефектів. У порівнянні з лампою розжарювання, доповненої світлофільтром, кілька діодів виглядають набагато більш зручними і економічними.

Муніципалітети великих закордонних міст передбачають переведення на світлодіоди практично всіх сигнальних об'єктів інфраструктури: світлофорів, вуличних ліхтарів, наземної навігації, стоп-сигналів на комунальній техніці та ін. Такі вироби споживають набагато менше енергії і потребують заміни лише раз в 5-7 років, що робить їх незрівнянно більш вигідними для місцевих бюджетів.

 

Домашнє завдання : підручник В.В.Чорна, С.В.Чорний "Технологія електромонтажних робіт"

 с.159-160

Е-21 Безконтактні логічні елементи

                   Безконтактні логічні елементи

1.Безконтактні логічні елементи

2.Класифікація електронних мереж

1.В схемах комбінаційного типу сигнал на виході залежить тільки від вхідних сигналів. До цього класу функціональних вузлів відносяться логічні ІМС, шифратори, дешифратори, кодоперетворювачі, пристрої порівняння, суматори, мультиплексори. Ці вузли мають мікроелектронне виконання, тобто є мікросхемами, але можуть бути також реалізовані на основі декількох логічних ІМС, тобто простіших за своїм функціональним складом. Наприклад, для виконання функції дешифратора можна вибрати відповідну ІМС, або використати декілька логічних ІМС, з'єднавши їх в схему дешифратора.
ІМС, які належать до однієї серії, можуть відрізнятись навантажувальною здатністю (кількістю входів інших елементів, що можуть одночасно бути під'єднані до виходу). Типове значення вказаного параметру не первищує 10. Але в серії ІМС включають і елементи з підвищеною навантажувальною здатністю, які мають потужніший вихідний каскад і тому здатні керувати не 10, а 30 або 50 елементами. Такі ІМС використовують також для роботи на лінії передачі.
Характерною особливістю деяких ІМС є те, що в їх вихідному каскаді відсутні резистори навантаження. Наприклад, у елементів ЕЗЛ (див.рис.3) можуть бути відсутні вихідні резистори (R4, R5) і емітери вихідних повторювачів виявляються "відкритими". У елементів ТТЛ та ТТЛШ (див.рис.4) можуть бути відсутніми опір і транзистори верхнього плеча складного інвертора. Такі виходи називають "з відкритим колектором". В серіях ІМС на МДП-транзисторах також є мікросхеми з відкритим стоковим виходом. Всі елементи з відкритим виходом (на відміну від інших елементів) можна з'єднювати в схеми "монтажне І". Суть такої схеми полягає в тому, що декілька виходів елементів під'єднані до одного навантаження з підключенням через опір до джерела живлення. Такі ІМС також допускають під'єднання навантажень типу тиристорів, реле, індикаторів та ін., але при умові, що струм навантаження не буде перевищувати допустимий вихідний струм елемента. Деякі ІМС в багатьох серіях мають виходи з трьома станами: лог.1, лог.0 та "відключено" (або так званий стан з високим імпедансом). В стані з високим імпедансом елемент, хоча і електирично під'єднаний до навантаження, але не віддає в нього і не приймає від нього струм.
       Логічні ІМС виконують операції кон'юнкції (І), диз'юнкції (АБО), інверсії (НЕ) та складніші логічні операції І-НЕ, АБО-НЕ і ін. Найзручніше стан входів та виходів логічних елементів задавати у виді таблиць, які називаються таблицями станів (таблицями істинності). Схемотехнічна реалізація логічних елементів у відповідності до вимог Єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД) та їх таблиці істинності наведені в таблиці 6.
Логічна ІМС як функціональний вузол може складатись з кількох логічних елементів, кожен з яких виконує одну-дві операції з числа тих, що вказані раніше. Логічні елементи в функціональному відношенні є автономними і застосовуються в пристрої самостійно, незалежно від інших елементів, що входять до складу даної ІМС. Але необхідно враховувати і те, що всі елементи однієї ІМС зв'язані між собою колами живлення, тому якщо якийсь з елементів не використовується, він все одно споживає потужність від джерела живлення. Тому, для зручності конструювання пристроїв, в серіях ІМС передбачають декілька типів логічних схем, які відрізняються кількістю логічних елементів та кількістю їх входів.
Конструктивно логічні ІМС однієї серії об'єднані єдиною підкладкою і, оскільки кількість виводів обмежена, то і логічних елементів в такому корпусі можна розмістити тим менше, чим більше входів у кожного з них. Наприклад, серія К155, мікросхеми якої випускаються в корпусах з 14 та 16 виводами, містить наступний ряд логічних мікросхем: К155ЛА1 - два чотиривходові логічні елементи; К155ЛА2 - один восмивходовий; К155ЛА3 - чотири двовходові; К155ЛА4 - три тривходові логічні елементи.



Таблиця 1 Основні операції логічних ІМС

 2.Класифікація електронних систем

Вхідними та вихідними сигналами (англ. signal) електронної системи можуть бути аналогові сигнали (англ. аnalog signal), одиничні цифрові сигнали (англ. digital signal), цифрові коди, послідовності цифрових кодів. Відповідно системи можуть бути аналоговими, цифровими або комбінованими, тобто аналого-цифровими.

Якщо система аналого-цифрова, то вхідні аналогові сигнали перетворюються в послідовності кодів вибірок за допомогою аналого-цифрового перетворювача (АЦП), а вихідні аналогові сигнали формуються з послідовності кодів вибірок за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП). Обробка й зберігання інформації виконуються в цифровому вигляді.

За своєю будовою електронні системи поділяють на системи на “жорсткій логіці” та мікропроцесорні системи.

Характерною особливістю традиційної цифрової системи на відміну від мікропроцесорної є те, що алгоритми обробки й зберігання інформації в ній жорстко зв'язані зі схемотехнікою системи. Тобто, зміна цих алгоритмів можлива тільки шляхом зміни структури системи, заміни електронних вузлів, що входять у систему, і/або зв'язків між ними. Саме тому традиційна цифрова система часто називається системою на "жорсткій логіці".

Будь-яка система на "жорсткій логіці" обов'язково є спеціалізованою системою, налаштованою винятково на одну задачу або (рідше) на декілька близьких, заздалегідь відомих задач. Це має свої безперечні переваги.

По-перше, спеціалізована система (на відміну від універсальної) ніколи не має апаратурної надмірності, тобто кожен її елемент обов'язково працює на повну потужність (звичайно, якщо ця система грамотно спроектована).

По-друге, саме спеціалізована система може забезпечити максимально високу швидкодію, тому що швидкість виконання алгоритмів обробки інформації визначається в ній тільки швидкодією окремих логічних елементів й обраною схемою шляхів проходження інформації. А саме, логічні елементи завжди мають максимальну на даний момент швидкодією.

Але в той же час великим недоліком цифрової системи на "жорсткій логіці" є те, що для кожної нової задачі її необхідно проектувати й виготовляти заново. Це процес тривалий, дорогий та потребує високої кваліфікації виконавців. Шлях подолання цього недоліку досить очевидний: необхідно побудувати таку систему, що могла б легко адаптуватися під будь-яку задачу, перебудовуватися з одного алгоритму роботи на інший без зміни апаратури. І задавати той або інший алгоритм шляхом уведення в систему додаткової керуючої інформації, програми роботи системи (рис. 1.2). Тоді система стане універсальною або програмованою, не жорсткою, а гнучкою. Саме це й забезпечує мікропроцесорна система.

Мікропроцесор (англ. microprocessor) – програмно-керований пристрій, призначений для обробки цифрової інформації й керування процесом цієї обробки, виконаний у вигляді однієї (або декількох) інтегральної схеми з високим ступенем інтеграції електронних елементів.

Зменшення вартості, споживаної потужності й габаритних розмірів, підвищення надійності й продуктивності мікропроцесорів сприяли значному розширенню сфери їхнього використання. Поряд із традиційними обчислювальними системами вони все частіше стали використовуватися в задачах керування та обробки. При цьому перед мікропроцесором ставилася задача програмного управління різними периферійними об'єктами в реальному масштабі часу.

Спрощена структурна схема мікропроцесорної системи управління має вигляд (рис.1.2).

На процесор покладається задача виконання всіх програмних дій, необхідних відповідно до алгоритму роботи пристрою. У блоці пам'яті зберігаються команди програми функціонування процесора, а також значення констант і змінних величин, що беруть участь в обчисленнях. Блок введення-виведення виконує функцію з’єднання мікропроцесорної системи з об'єктом керування.

Широке використання мікропроцесорної техніки саме для завдань керування привело до появи на ринку спеціалізованих мікропроцесорних пристроїв, орієнтованих на подібного роду застосування. Особливістю цих мікросхем є те, що крім власне процесора, на цьому ж кристалі розташована й система введення-виведення, що дозволяє знизити функціональну складність і габаритні розміри мікропроцесорної системи керування. Подібні пристрої називаються мікроконтролерами.

Мікроконтролер (англ. microcontroller) – обчислювально-керуючий пристрій, призначений для виконання функцій логічного контролю й керування периферійним устаткуванням, виконаний у вигляді однієї ВІС, що сполучає в собі мікропроцесорне ядро і набір вбудованих пристроїв введення-виведення.

У сучасній перетворювальній техніці мікроконтролери виконують не тільки роль безпосереднього керування напівпровідниковим перетворювачем за рахунок вбудованих спеціалізованих периферійних пристроїв, але й роль цифрового регулятора, системи захисту й діагностики, а також системи зв'язку з технологічною мережею вищого рівня.

 Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент

Е-1 Розширення меж вимірювання

                                             Розширення меж вимірювання

1.Призначення шунтів

2.Додаткові опори

3.Безпека праці при обслуговуванні вимірювальних приладів

1.Призначення шунтів.

2.Додаткові опори

  

3. Безпека праці при обслуговуванні вимірювальних приладів
 Загальні відомості про зону обслуговування і робоче місце.
1.2.1. Зона обслуговування - це група підстанції, ТП, РП, закріплених за бригадою, а в рамках кожної з них - прилади та системи обліку електроенергії.
1.2.2. Робочими місцями слюсаря є:
- приміщення лабораторії СОЕ,
- комірка релейного щита, де розташована панель обліку,
- щит з приладами обліку ЗРУ, КРУН, ОРУ, ТП, ЗТП, РП,
- приміщення де розташовані прилади обліку споживачів.
1.3. Умови допуску працівників до виконання роботи.
1.3.1. До робіт в діючих електроустановках допускаються особи не молодші 18 років, що пройшли медичний огляд, відповідні інструктажі, навчання, перевірку знань нормативних документів з охорони праці, технології робіт (ПТЕ) і пожежній безпеці, які мають іменне посвідчення з записами в ньому про присвоєну групу з електробезпеки та допуску до спеціальних робіт (до самостійних робіт в колах обліку електроенергії).
1.3.2. До самостійної роботи в схемах обліку електроенергії допускаються тільки ті слюсарі , які мають кваліфікаційний розряд не нижче четвертого та стаж роботи в СОЕ не менше 1 року. Такий допуск оформляється в журналі перевірки знань і робиться відповідна відмітка в посвідченні про перевірку знань в розділі "Підтвердження на право виконання спеціальних робіт". Всі інші працівники виконують роботи в складі бригади під наглядом кваліфікованих працівників, що допущені до самостійної роботи в схемах обліку електроенергії.
1.3.3. До робіт на станках (заточний, свердлильний тощо), а також з електрифікованим інструментом допускаються особи не молодші 18 років, що пройшли медогляд, навчання і перевірку знань інструкцій з охорони праці. Біля станка вивішується список осіб, які мають право працювати на ньому.
Слюсар повинен уміти надати першу долікарняну допомогу при ураженні струмом, переломах, травмах, опіках, обмороженнях і т.п.
1.3.5. Слюсар повинен знати і виконувати правила особистої гігієни під час виконання робіт.
1.3.6. Чергова перевірка знань персоналу виконується в такі терміни: нормативних документів і інструкцій по охороні праці -1 раз на рік,
правил пожежної безпеки -1 раз на рік, технології робіт (ПТЕ) -1 раз в три роки.
1.3.7. Повторний інструктаж з охороні праці, пожежної безпеки і технології робіт проводиться згідно затвердженої тематики 1 раз на місяць.
1.3.8. Особи з закінченим терміном перевірки знань або ті, що не отримали у встановлений термін чергового інструктажу до роботи НЕ ДОПУСКАЮТЬСЯ.
1.4. Вимоги правил внутрішнього трудового розпорядку.
1.4.1. Тривалість робочого дня встановлюється правилами внутрішнього трудового розпорядку, затвердженого адміністрацією та погодженого з профспілковим комітетом при умові тривалості робочого часу 40 годин на тиждень.
Виходячи з конкретних умов роботи, робочий день може бути продовжений до закінчення невідкладних робіт, а також вихідні дні оголошені робочими з наступним наданням відгулів чи оплати праці за перепрацьований час у встановленому законодавством порядку.
Якщо робочий час електрослюсарів не заповнений виконанням основних обов'язків, керівництво служби може доручити їм іншу роботу.
1.5. Основні шкідливі виробничі фактори, діючі на працюючого та їх коротка характеристика:
- дія електричного струму,
- дія електричної дуги (дугові опіки та ураження очей ультрафіолетовим випромінюванням),
- трансформаторне масло, бензин, розчинники,
- підвищена чи знижена температура навколишнього середовища (тепловий удар, обмороження),
- рухомі транспортні засоби, машини, механізми, переміщення вантажів, падіння предметів з висоти, дільниці території підстанції поблизу монтажу і демонтажу обладнання,
- застосування інструменту та пристосувань ударної дії.
1.5.1. При виявленні несправної електроустановки чи машин, що застосовуються при роботі, механізмів, застосувань, інструменту і засобів захисту, а також при виникненні загрози людям, необхідно припинити роботу і повідомити про це інженера групи чи керівництво служби обліку електроенергії. ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ виконання розпоряджень і завдань, що суперечать вимогам нормативних документів з охорони праці
1.7. Вимоги санітарних норм і правил особистої гігієни.
1.7.1. Слюсарям КВП і А СОЕ безплатно видається мило в кількості 200 г на місяць.
1.8. Вимоги до застосування інструменту, пристроїв, засобів захисту, підтриманню робочого місця. 1.8.1. Інструмент та пристрої повинні бути в технічно придатному стані і відповідати
вимогам "Правил безпеки при роботі з інструментом і пристроями".
Засоби захисту повинні бути сухими, чистими, не мати механічних пошкоджень і відповідати вимогам" Правила експлуатації електрозахисних засобів".
ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ застосовувати засоби захисту, інструмент і пристрої, що не пройшли випробування, а також непрацюючі чи пошкоджені.
1.8.2. Бригада на робочому місці повинна бути забезпечена засобами захисту, пристроями і інструментом в кількості згідно затвердженого переліку. У випадку недоукомплектації бригади засобами захисту проведення робіт ЗАБОРОНЕНО.
1.8.3. При виконанні робіт необхідно користуватись засобами індивідуального захисту (спецодягом, спецвзуттям), захисною каскою, а при необхідності - електрозахисними засобами.
1.8.4. Палити дозволяється тільки в спеціально обладнаних для цього місцях (на території
бази, електромереж чи ПС).
1.8.5. При виявленні пошкоджень електроустановки чи застосованих при роботі машин, механізмів, пристроїв, інструмента і засобів захисту, а також при виникненні будь - якої небезпеки для людей, необхідно призупинити роботу і повідомити про це інженера чи керівництво служби обліку електроенергії.
ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ виконувати розпорядження чи завдання, що протиречить вимогам нормативних документів з охорони праці.
1.8.6. Працівники, що знаходяться в стані алкогольного чи наркотичного сп'яніння, а також з ознаками захворюваності до роботи НЕ ДОПУСКАЮТЬСЯ.
1.8..7. Недотримання вимог інструкції з охорони праці є порушенням трудової і виробничої дисципліни. Особи, що порушили вимоги інструкції з охорони праці, несуть відповідальність в дисциплінарному порядку в залежності від характеру та наслідків порушень.

Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент