Listopad 2021 - Elektrické obvody

Na listopadovém setkání jsme si vyrobili jednoduché UV lampičky, antiparalelní LED a kaskádu tranzistorů. Naučili jsme se pájet a ukázali základy výroby elektronické stavebnice třeba pro výrobu přímo ve třídě.

UV lampička je vhodná například pro pozorování ochranných prvků na bankovkách, jízdenkách apod. 

Výroba UV lampičky: Potřebujeme UV LED (5 mm), předřadný odpor (82R), dvě lékařské špachtle, páječku a tavnou pistoli. Specifikace součástek je dole v seznamu součástek.

K LED je nutné připájet ochranný rezistor, takže k jedné z nožiček LED přimotáme rezistor a spoj propájíme cínem. Na obrázku je připojen rezistor k delší nožičce, není to až tak důležité, ale spíš jde o to, abychom při výrobě více lampiček dodržovali jednotný postup. Delší nožička LED se připojuje na kladný pól baterie.  Poté přilepíme kouskem lepidla z tavné pistole na jednu lékařskou špachtli a nakonec přilepíme druhou špachtli, aby LED byla mezi nimi. Lepidlem tavné pistole nemusíme šetřit (lepidlo aplikujeme na začátek a konec špachtle).  Výslednou lampičku popíšeme - použité napětí 4,5 V a polaritu + a -- , na druhou stranu můžeme napsat, k čemu se lampička hodí (UV pro zobrazení ochranných prvků). Lampička je velmi skladná a dá se vyrábět přímo ve třídě klidně na prvním stupni ZŠ. Náklady na jednu lampičku bez baterie jsou méně 5 Kč. Dá se použít pro zkoumání nejen bankovek, ale i mnoha dalších předmětů a materiálů.

Nápady, co vše svítí pod UV světlem: kurkuma, chlorofyl vylouhovaný v lihu, bělené prádlo a další věci, zuby (také je bělíme), jízdenky, bankovky, občanský průkaz a cestovní pas, některé druhy mechu, kofola, tonic, fluorescein. Překvapivě pod UV světlem svítí i větvička kaštanu ponořená do vody (svítí jedna za silic). 

Níže na fotografiích vidíte zleva: kaštan ve vodě, cestovní pas, tonic.

Antiparalelní LED

Použili jsme pájení na mosazné hřebíčky zatlučené do dřevěné destičky (nařezaná smrková plotovka o šířce 5 cm). Červenou a zelenou LED spojíme paralelně opačnou polaritou k sobě (krátkou nožičku zelené ke dlouhé nožičce červené a naopak), připojíme k jednomu z konců předřadný rezistor (220R), propájíme a připájíme k mosazným hřebíčkům. Při zapojení do stejnosměrného proudu (baterie) svítí vždy jen jedna LED - ukážeme, že proud má směr. Při zapojení do střídavého proudu svítí obě LED (rychle střídavě blikají).

Tranzistorová kaskáda

Vyrobíme podobným způsobem dvě destičky s NPN tranzistorem (např. BC 547C), nožičky tranzistorům můžeme pájet shora na hlavičky hřebíčků. Pro pokusy s malými proudy doporučujeme izolovat hřebíček C od dřeva například omotáním špičky hřebíčku izolepou nebo zatlučením do dírky, ve které je kousek plastové izolace sundané třeba ze zvonkového drátu. Dřevo je totiž malinko vodivé a při kaskádě dochází k průtoku malého proudu, který se dále zesiluje. První naše zapojení bude takové, že kolektor C zapojíme na plus baterie, E připojíme na výše uvedenou LED a obvod uzavřeme připojením LED do mínusu.

Na destičku můžeme pro názornost nalepit symbol tranzistoru (v příloze)

Při propojení báze a kolektoru prsty můžeme ukázat vodivost lidského těla - rozsvítí se připojená LED. Tranzistor zde funguje jako spínač, respektive zesilovač malého proudu, který protéká mezi kolektorem (prostřední prst) a bází (ukazovák). I tak malý proud je zesílen a rozsvítí se nám LED.

Pomocí druhého tranzistoru můžeme také názorně ukázat, jak teče proud v obvodu ze všech žáků ve třídě. V tomto případě připojíme další tranzistor tak, abychom do báze původního tranzistoru (v obrázku dole je vpravo) přivedli proud z nově připojeného tranzistoru (vlevo). Takto vytvořená kaskáda je schopna zesílit i velmi malé proudy. Pokud uděláme lidský řetěz, kdy se první žák dotkne kolektoru a poslední se dotkne báze tranzistoru vlevo, rozsvítí se nám LED. Můžeme vyzkoušet vodivost špatně vodivých materiálů - například dřeva oproti izolantům (plastové brčko). Dále můžeme například vyzkoušet, co se stane, pokud se dotkneme prstem volné báze tranzistoru vlevo a budeme šoupat nohama (při tom dochází k přivádění a odvádění malého proudu z lidského těla do báze a LED se bude rozsvěcovat).

Všechny použité součástky jsou popsané v přiloženém seznamu pomůcek.

Těšíme se na další setkání.