Elektronikopgaver

Ideer til videre undersøgelser og projekter

"Elektronikeksperimentarium"

Det vil være fint at lave sig et lille "elektronik-eksperimentarium" - en samling af komponenter, for nogles vedkommende loddet på printplader, samt prøveledninger med små isolerede krokodillenæb i begge ender, en stabiliseret strømforsyning og nogle billige multimetre og lidt værktøj.

Samlingen kan fx bestå af følgende komponenter loddet på printplader

bullet10 NPN transistorer af typen BC547
bullet10 PNP transistorer af typen BC557
bulletet par minirelæer med drivertransistor
bulletlamper
bulletlysdioder

Et par små plader med IC sokler og loddestifter forbundet med soklens ben ville gøre gavn. De kan bruges, hvis man skal eksperimentere med ICere, men de kan også bruges til at sætte andre komponenter som dioder, lysdioder, transistorer og modstande i.

Desuden må man naturligvis have modstande, kondensatorer, dioder, potmetre o.l. Disse dele har gode tilledninger, så de er nemme at eksperimentere med, uden de er loddet fast.

I det store og hele kan man finde alle nødvendige stumper i kasserede radioer, computere og andre apparater. Har man en elektronikvirksomhed i nærheden, kan man måske få kasserede printplader med allehånde nye komponenter, der blot skal loddes af. Det sidste er i øvrigt en god måde for enhver at blive dus med elektronik på. I løbet af en time kan et par folk lodde adskillige anvendelige stumper af.

Det er nødvendigt med en samling af instrumenter: Et par kvalitetsmultimetre og en hel del små billige (under 100 kr.). Glem de gamle U- og I-metre fra fysiksamlingen. De er beregnet til "grov el-lære" og stort set uanvendelige i elektronik.

Værktøj mv.

 
Skævbider, spidstang, miniskruetrækkere, miniskruenøgler, tinsuger, loddekolbe, loddetin, (mini-)boremaskine på stativ (skal kunne klare 1 mm bor), printtus, "rå" printplader, ætsevæske.

Det hele kan laves eller købes meget billigt. Der er ingen grund til at købe superudstyr. Det ovenfor nævnte er fuldt tilstrækkeligt til fysikeksperimenter på folkeskoleniveau. Her skal næppe laves lysshow, forstærkeranlæg og andre store projekter.

Derhjemme kan man naturligvis nøjes med ét multimeter, og en del af værktøjet har man måske i forvejen. Tilsvarende behøver samlingen af stumper heller ikke være så stor.

Spændingskilder til elektronik

Både i skolen og til eksperimenter hjemme vil det være en god ide at have en bærbar strømforsyning. Et ladeapparat kan købes for 100 - 200 kr. Den strøm, der kommer derfra er ensrettet, altså jævnstrøm. Men den er ikke glat, den pulserer med en frekvens på 2 x 50 Hz, fordi det blot er vekselspænding, der "der har fået vippet den negative del af sinuskurven op" ved hjælp af en broensretter (fire dioder).

Ladeapparater giver som regel omkring 18 V, og vil man bare glatte den, kan man forsyne den med en stor "lyt" på fx 10.000 mF, så er det klaret.

Ladeapparat

Kortslutningssikret spændingsregulator

Typisk har man imidlertid brug for 5 V = og fx 9 V =, og det kræver en spændingregulator.

Giver ladeapparatet 18 V, og ønsker man 5 V og max 1 A ud, kan følgende komponenter bruges:

bulletR1 820 W / ¼ W
bulletR2 0,7 W / 1 W (fx 7cm, 0,25 mm konstantantråd viklet på tændstik)
bulletZ 5,6 V / 400mW
bulletT1 BD675 (med køleplade)
bulletT2 BC547
bulletC1 100 mF 16 V
bulletC2 100 mF 16 V
   
Giver ladeapparatet 18 V, og man ønsker 9 V og max 0,5 A, kan disse bruges:
bulletR1 1 kW / ¼ W 1,3 W / 1 W (fx 13 cm 0,25 mm konstantantråd viklet på tændstik)
bulletZ 9,6 V / 400mW
bulletT1 BD675 (med køleplade)
bulletT2 BC547
bulletC1 100 mF 16 V
bulletC2 100 mF 16 V

Print til spændingsregulator

Det er unødvendigt at åbne for ladeapparatet og pille ved noget deri, alt foregår på apparatets udgang. Der er ingen risiko for hverken folk eller ladeapparatet, som for øvrigt stadig er lige godt som lader. Den lille spændingsregulator skal i en æske, som, hvis det er en æske med bliklåg, samtidig kan tjene som køleplade for T1.

Lær stumperne at kende

Øvelser

Måleinstrumenter

Det vil være en god ide at lave nogle småøvelser med at måle strøm, spænding og modstand. Især viserinstrumenter (analog-multimetre) kan være svære at aflæse rigtigt.

Det er vigtigt, at multimeteret er indstillet på det rigtig måleområde, før man begynder at måle. Ikke alle instrumenter er idiotsikret, så de ikke kan tage skade ved forkert tilslutning.

Modstande

Lod modestande af gamle eller kasserede printplader og gem dem i æsker: En æske med der begynder med 10 (brun, sort, altså 100, 1k, 10k, 100k 1M 10M), og æsker med 22, 33, 47, 5, 6, 8 og måske en æske med blandede (trådviklede, effektmodstande osv). Det er på én gang en god loddeøvelse og øvelse i at aflæse modstandskoder, samtidig med at man får en fremragende samlig af modstande uden at det koster noget.

Lav opstillinger og målinger med multimeteret på enkelte modstande og på serie- og parallelforbundne.

Kondensatorer

Lav målinger af kondensatorens opladningstid (hvor lang tid, der går, før lampen slukker) ved forskellige værdier af R og C og notér resultaterne i et skema.

Lav nogle målinger, der viser, hvad der sker, når to kondensatorer serieforbindes og når de parallelforbindes.

Opladning af kondensator

Kondensatorer ved vekselspænding (herunder forskellig frekvenser).  

Bremsning af vekselstrøm

Prøv med forskellige værdier af kondensatoren C at måle, hvor stor strøm, der går i kredsen. Husk: Du må ikke bruge en elektrolytkondensator, for den må kun tilsluttes jævnspænding. En særlig type bipolære elektrolytter kan bruges. Du behøver nok kun at prøve med værdier på 1 mF til 100 mF.

I stedet for at slutte opstillingen til 6 V ~ fra en transformer, kan du tilslutte den en tonegenerator og lave målinger på strømmen ved forskellige frekvenser.

Hvilken sammenhæng er der?

   

Dioder

Lav eksperimenter og målinger på denne opstilling:

Måling på diode

Slut skiftevis + og - til henholdsvis A og B og prøv bagefter med vekselstrøm. Brug 5-10 V (afhængig af lampen). Skriv iagttagelser og konklusioner ned.

Spændingsforhold i kreds med diode

Mål spændingsforskellen de tre viste steder, når + er til A. Lav måleserier ved forskellige spændinger fx 1V, 3V og 6V. Hvad får I ud af resultaterne?

Verdens simpleste radiomodtager

Verdens simpleste radio

Radiomodtageren på diagrammet her under tager 10 minutter at lave og koster stort set ingenting, hvis man har en krystaløretelefon (5-10 kr.).

I denne opstilling ensretter dioden D den vekselspænding, der opstår i antenne A, når den "opfanger" radiobølgerne. Man kan så ganske svagt høre tale, musik eller en blanding af begge dele fra de stærkeste lang- eller mellembølgesendere. Den simple modtager kan ikke skille stationerne ad, den opfanger og gengiver, hvad der rammer antennen, hvis signalerne ellers er kraftige nok til at sætte øretelefonens krystal i svingninger.

Antennen A er et 3-4 m langt stykke ledning liggende vandret, fx en forlængerledning, jordledningen J udgøres af et krokodillenæb på vandhanen, dioden D er en germaniumdiode (fx AA119) og H er en lille krystal-øreproptelefon.

   

Spoler

Transformere

Få fat i gamle transformere fra kasserede apparater og undersøg, hvor meget, de transformerer op og ned. Kan I fx få 3V ~ til at blive til 40V ~?

Hvis de er taget fra apparaternes netdel (strømforsyningen), er de formentlig beregnet til at slutte til 220V ~ MEN HUSK: KUN LÆREREN MÅ EKSPERIMENTERE MED NETSPÆNDING. ELEVER MÅ HOLDE SIG TIL SPÆNDINGER UNDER 40 V!

Relæer

Pil relæer ud af gamle biler, båndoptagere osv. og undersøg, hvordan de virker. Mål også hvor mange volt og ampere (mA), de kræver for at blive aktiveret.

Selvinduktionsspole

Lav et "krystalapparat" efter tegningen:
bulletD: germaniumdiode (fx AA119)
bulletC: kondensator på 4000 pF
bulletH: en krystal-øreproptelefon
bulletL: spole af 0,25 mm lakisoleret kobbertråd viklet på WC-rulle eller blot en skydemodstand fra skolens samling
bulletA: antennen, en 3-10 m lang ledning, placeret vandret højt oppe
bulletJ: jordforbindelse, forbindelse med vandhane som regel nok
Spolen og kondensatoren udgøre en afstemningskreds eller svingningskreds, så man kan stille modtageren ind på bestemte stationer ved hjælp af skyderen på spolen.

Svingningskreds

En spole og en kondensator koblet parallelt (en svingningskreds) forstærker vekselspænding med den bestemte frekvens, der passer til kredsen, og dermed udelukker den nærmest alle de andre toner. Det svarer til, at du blæser hen over en flaskehals. Blæselyden indeholder lyde med mange forskellige frekvenser, men flasken forstærker den frekvens, der passer med flaskens hulrum - den, hvor flasken giver resonans. De andre blæselyde bliver ikke væk men overdøves af resonansfrekvensen. En god fløjte er bedre end en flaske. Tilsvarende kan svingningskredse laves i forskellige kvaliteter.