marți, 16 ianuarie 2018

ELECTRONICA - Rezistorul

Rezistorul este o componentă electronică pasivă (nu produce sau generează putere electrică ) care se opune trecerii curentului electric prin ea. Prin această opunere va rezulta o degajare de căldură prin efect JOULE din partea rezistorului. În consecință rezistorul limitează valoarea curentului electric care trece prin el, principalul rol într-un circuit fiind acela de a controla valoarea curentului electric.

Parametrul principal care caracterizează comportamenul rezistorului la trecerea curentului prin acesta este Rezistența Electrică, notată cu R și având ca unitate de măsură OHM-ul (Ω ).

Rezistorul este construit din carbon sau fire metalice astfel încât să mențină o valoare constantă a rezistenței la diferite condiții de mediu.

Simbolul utilizat pentru rezistor este :
Majoritatea rezistoarelor sunt dispozitive liniare care produc o cădere de tensiune între capetele ( terminalele ) ei când un curent electric circulă prin ea, deoarece rezistorul se supune legii  lui OHM. Diferite valori ale rezistenței produce diferite valori de curent sau tensiune, acest lucru fiind foarte folositor în circuitele electronice deoarece se poate controla curentul sau tensiunea.
Clasificarea rezistoarelor
  1. După variația rezistenței electrice:
    1. Rezistoare fixe : la care valoarea rezistenței nu se poate modifica de către utilizator.
    2. Rezistoare reglabile: la care valoarea rezistenței electrice se poate modifica manual, de către utilizator.
  2. După caracteristica de funcționare tensiune-curent
    1. Rezistoare liniare : la care caracteristica U – I este o dreaptă.
    2. Rezistoare neliniare : la care caracteristica U – I este o curbă.
Rezistoare fixe.

Simbol:
1.Rezistoare de carbon
  • Este cel mai utilizat rezistor, format dintr-o mixtură fină de praf de carbon sau grafit și o pudră ceramică neconductivă
  • Putere joasă spre medie, inductanță joasă fiind ideale pentru aplicații de frecvență ridicată dar pot suferi la capitolul stabilitate și zgomot când devin calde.
  • Plajă de putere : 0,125 ÷ 5W ( Watt )
2. Rezistor din film sau cermat
  • Sunt compuse în general din depozitarea metalelor pure ,ca nichel, pe un substrat ceramic izolator.
  • Stabilitate mare la temperatură, zgomot redus, foarte bune pentru aplicații în înaltă frecvență sau radio frecvență.
  • Valoare precisă, toleranță mică.
  • Putere mică : 0,05 ÷ 0,5 W
3. Rezistor bobinat
  • Sunt compuse din înfășurarea unui fir fin de metal pur pe un strat izolant de ceramică în forma unei spirale
  • Pot controla curenți mari, de aceea unele rezistoare bobinate sunt încapsulate într-un corp de aluminiu crestat fin pentru a mări suprafața de răcire.
  • Din cauza firului din metal care este spiralat și formează o bobină înăuntrul rezistorului, acesta se comportă ca un inductor având astfel rezistență și inductanță. Aceasta afectează comportamentul rezistorului bobinat în circuite de curent alternativ ( AC ) prin producerea unei schimbări de fază la frecvențe înalte
  • Impedanța ( Z ) este efectul combinării rezistenței și inductanței ( X )
Rezistoare reglabile

Spre deosebire de rezistoarele fixe, care au 2 terminale, rezistoarele reglabile au 3 terminale, cel de al 3-lea terminal numindu-se cursor. Cursorul este utilizat pentru modificarea manuală a valorii rezistenței electrice, calculate între oricare 2 terminale și cursor.

Simbolul este:
Folosint imaginea următoare ” masurare potențiometru ” :
putem spune că : valoarea rezistenței electrice măsurată între terminalul din stânga și cursor este egală cu k*R, iar valoarea rezistenței electrice măsurate între terminalul din dreapta și cursor este egală cu  (1-k)*R, unde k este o constantă pozitivă subunitară, care depinde de poziția cursorului.

luni, 15 ianuarie 2018

ELECTRONICA - Analiza Circuitelor folosind metoda Mesh sau Metoda curenților ciclici.

Până acum am văzut cum circuitele complexe se pot analiza folosindu-ne de legile lui Kirchoff, acestea oferindu-ne baza pentru analiză. Pornind de la aceste legi putem îmbunătăți metodele de analiză a circuitelor. Aceste metode sunt utile atunci când ne confruntăm cu circuite foarte mari.
Să luăm ca exemplu aceiași schemă ca în prezentarea legilor lui kirchoff:

În continuare vom explica Metoda Mesh sau Metoda curenților de ochiuri. Curenții de ochiuri sau curenții ciclici sunt acei curenți ce parcurg toate laturile ce alcătuiesc un ochi independent.

Pas 1: identificarea ochiurilor.
Avem 2 ochiuri: O1 = R1, V1, R2 si O2 = R3, V2, R2

Pasul 2: alegerea sensului curentului ce parcurge fiecare ochi. Alegerea sensului este arbitrară așa că eu prefer ca sensul ce îl aleg să fie același pentru fiecare ochi și bineînțeles să fie și sensul de parcurgere pe care îl voi folosi și la crearea ecuațiilor.

I1 : curentul ce parcurge ochiul O1 în sensul invers acelor de ceas.
I2 : curentul ce parcurge ochiul O2 în sensul invers a acelor de ceas.

Pasul 3: în mod normal ecuațiile ce se vor forma au la bază legile lui Kirchoff, dar noi vom folosi o matrice de impedanță, în care fiecare element de pe diagonala principală va fi pozitiv și reprezintă impedanța totală a fiecărui ochi, iar fiecare element din afara diagonalei principale va fi elementul ( elementele ) de circuit care este pe latura comună ochiurilor ( sau care conectează ochiurile apropiate ) și va avea semnul  ” – ” sau 0 ( zero ) în cazul în care nu există acest element de circuit. O a doua matrice este cea a tensiunilor, matrice de dimensiune 1 x 1, iar tensiunile sunt cele care se află în ochiul respectiv. O a treia matrice este cea a curenților din ochiuri, matrice de dimensiune 1x1.




Folosind legea lui Ohm:

În exemplul nostru:
, unde r1,1 = impedanța totală a ochiului O1
r1,2 = impedanța elementului comun dintre ochiul O1 și ochiul O2 cu semnul ” – ”
r2,1= impedanța elementului  comun dintre ochiul O2 și ochiul O1 cu semnul ” – ”
r2,2= impedanța totală a ochiului O2

, unde  U1 = tensiunea din ochiul O1. Semnul acestuia depinde de sensul de parcurgere pe care l-am ales la Pasul 2.
U2 = tensiunea din ochiul O2.
După cum observați în schemă, prin latura comună circulă ambii curenți I1 și I2 , dar au sensuri diferite la parcurgere. Curentul ce va circula prin această latură va fi diferența dintre I1 și I2 :


Valorile curenților I1 și I2 sunt cu minus, asta înseamnă că sensul lor nu este cel ales de noi ci invers.

Acest exemplu îl puteți vedea și simulat aici



Exemplul 2.

Avem următorul circuit. Folosind metoda Mesh aflați valorile curenților și a căderilor de tensiune pe fiecare rezistor.

Este un circuit destul de cunoscut și ireductibil adică nu se poate simplifica prin analiza serie-paralel.
Pentru al analiza vom folosi metoda Mesh sau metoda curenților ciclici.

Pasul 1 : identificarea ochiurilor

O1 = R1, R2, R3
O2 = R4, R5, R3
O3 = R1, R4, V1

Pasul 2 : alegerea sensului curentului ce parcurge fiecare ochi.
I1 = parcurge ochiul O1 în sensul invers acelor de ceas
I2 = parcurge ochiul O2 în sensul invers acelor de ceas
I3 = parcurge ochiul O3 în sensul invers acelor de ceas.

Pasul 3 : folosim aceiași abordare ca în primul exemplu pentru construirea ecuațiilor.



după efectuarea calculelor avem:
Acum putem afla valoarea curenților ce trec prin fiecare ramură:
Având aceste valori putem calcula si caderea de tensiune pe fiecare rezistor.

vineri, 5 ianuarie 2018

ARDUINO - Proiect Semafor

Ne propunem să creem un semafor care va folosi 3 led-uri ( roșu, galben, verde). Știm că semaforul functionează astfel:

  • -          Lumina roșie aprinsă ( adică stop )
  • -          Stă aprinsă un timp
  • -          Se aprinde lumina galbenă
  • -          Se stinge lumina roșie iar cea galbenă va rămâne aprinsă
  • -          Se stinge lumina galbenă
  • -          Se aprinde lumina verde și va sta aprinsă un timp
  • -          Se aprinde lumina galbenă după un timp
  • -          Se stinge lumina verde în timp ce lumina galbenă va ramâne aprinsă
  • -          Se stinge lumina galbenă
  • -          Se reia ciclul de la aprinderea luminii roșii



În figura următoare este arătată ordinea de aprindere a luminilor semaforului:


Schema electronică este prezentată în următoarele figuri:


Algoritm:
  • 1.        Declarăm pinii folosiți
  • 2.       Aprindem led-ul roșu
  • 3.       Îl ținem aprins un timp t1
  • 4.       Aprindem led-ul galben
  • 5.       Îl ținem aprins un timp t2;t1
  • 6.       Stingem led-ul roșu
  • 7.       Aprindem led-ul verde
  • 8.       Îl tinem aprins un timp t4;t3
  • 9.       Stingem ledul galben
  • 10.   Stingem ledul verde și ne intoarcem la punctul 1.


Programul ce îl scriem în Arduino IDE: 

int TimpAsteptare=10000;
int ledrosu=10;
int ledgalben=9;
int ledverde=8;
void setup()
{
                pinMode(ledrosu,OUTPUT);
                pinMode(ledgalben,OUTPUT);
                pinMode(ledverde,OUTPUT);
}
void loop()
{
            digitalWrite(ledrosu,HIGH);
delay(TimpAsteptare);
digitalWrite(ledgalben,HIGH);
delay(2000);
digitalWrite(ledrosu,LOW);
digitalWrite(ledverde,HIGH);
digitalWrite(ledgalben,LOW);
delay(TimpAsteptare);
digitalWrite(ledverde,LOW);
}


joi, 4 ianuarie 2018

ARDUINO - Clipire LED

În momentul de față știm să aprindem leduri ( 1 led, 2-led-uri,etc..), dar acum vrem să facem ca acest led să clipească; adică: sa se aprindă și să se stingă.

Ideea este următoarea: întâi trebuie aprins led-ul, îl lăsăm să stea  aprins o perioadă de timp, îl stingem, îl lăsăm stins o perioadă de timp. Acest ciclu trebuie repetat la infinit.

Știm cum să aprindem led-ul, să învățăm cum să îl stingem :

                digitalWrite(pin, LOW) = instrucțiunea ce va stinge led-ul.
Ex:
                digitalWrite(9,HIGH);  = aprinde led-ul de la pinul 9
                digitalWrite(9,LOW);   = stinge led-ul de la pinul 9.

Cum lăsăm led-ul să stea aprins sau stins o perioadă de timp:

                delay(ms) = face o pauză din executarea programului de un timp exprimat în ms (milisecunde). Ex: delay(1000) = face o pauză de 1000ms = 1s

Acestea fiind spuse vom scrie următorul program:

void setup()
{
                pinMode(9,OUTPUT);
}
void loop()
{
                digitalWrite(9,HIGH); //aprindem ledul
                delay(1000); // îl ținem aprins 1 s
                digitalWrite(9,LOW); // stingem ledul
                delay(1000); // îl ținem stins 1s
}

Explicații:

În funcția setup () declarăm pinul folosit, la care este conectat ledul.

 În funcția loop() avem :

-          Aprindem ledul ( digitalWrite (9,HIGH); )
-          îl ținem aprins 1s ( delay(1000); )
-          Stingem ledul ( digitalWrite(9,LOW); )
-          îl ținem stins 1s ( delay(1000); )

Acest ciclu se repetă până când deconectam alimentarea plăcii arduino.

Schema folosită este următoarea