Proiect De Atestat - Aparate electrice de joasa tensiune

Grupul ªcolar ,,Petre Poni

Bucuresti

Proiect

De

Atestat

Temã: Aparate electrice de joasa tensiune

Cuprins

Memoriu justificativ.......... ..... ...... .......... ..... ...... ...............3

Capitolul I : Amplificator operaþional

I.1.Parametri.......... ..... ...... .......... ..... ...... .....................6

Capitolul II : Amplificator operaþional proporþional

II.1.Amplificator operaþional invers 16216s1814q or.......... ..... ...... .............8

II.2.Amplificator operaþional neinversor.......... ..... ...... .......10

Capitolul III : Amplificator operaþional integrator, derivativ, PI ºi PD

III.1.Amplificator operaþional integrator.......... ..... ...... ..........13

III.2.Amplificator operaþional derivativ.......... ..... ...... .........14

III.3.Amplificator operaþional proporþional integrator PI..........15

III.4.Amplificator operaþional proporþional derivativ PD..........16

Capitolul IV : Influenþa reacþiei negative asupra parametrilor amplificatorului

IV.1.Influenþa reacþiei negative asupra amplificãrii........................19

IV.2.Influenþa reacþiei negative asupra caracteristicii amplitudine-frecvenþa.......... ..... ...... .......... ..... ...... .....19

IV.3.Influenþa reacþiei negative asupra distorsiunilor neliniare.......... ..... ...... .......... ..... ...... ..................20

IV.4.Influenþa reacþiei negative asupra impedanþelor de intrare ºi ieºire ale amplificatorului.......... ..... ...... .........................20

Capitolul V : Schema practicã.......... ..... ...... ............................22

Capitolul VI : Protecþia muncii.......... ..... ...... .............................23

Bibliografie

Anexe

Memoriu justificativ

ªtiinþa este un ansamblu de cunoºtinþe abstracte ºi generale fixate intr-un sistem coerent obþinut cu ajutorul unor metode adecvate ºi având menirea de explica, prevedea ºi controla un domeniu determinant al realitãþii obiective.

Descoperirea ºi studierea legilor ºi teoremelor electromagnetismului în urmã cu un secol ºi jumãtate în urmã au deschis o erã noua a civilizaþiei omeneºti

Mecanizarea proceselor de producþie a constituit o etapã esenþialã în dezvoltarea tehnicã a proceselor de respective ºi a condus la uriaºe creºteri ale productivitãþii muncii. Datoritã mecanizãrii s-a redus considerabil efortul fizic depus de om în cazul proceselor de producþie, întrucât maºinile motoare asigurã transformarea diferitelor forme de energie din naturã în alte forme de energie direct utilizabile pentru acþionarea maºinilor unelte care executã operaþiile de prelucrare a materialelor prime ºi a semifabricatelor.

Dupã etapa mecanizãrii, omul îndeplineºte în principal funcþia de conducere a proceselor tehnologice de producþie. Operaþiile de conducere nu necesitã decât un efort fizic redus, dar necesitã un efort intelectual important. Pe de altã parte unele procese tehnice se desfãºoarã rapid, încât viteza de reacþie a unui operator uman este insuficientã pentru a transmite o comandã necesarã în timp util.

Se constatã astfel cã la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de producþie devine necesar ca o parte din funcþiile de conducere sã fie transferate unor echipamente ºi aparate destinate special acestui scop, reprezentând echipamente ºi aparate de automatizare. Omul rãmâne însã cu supravegherea generalã a funcþionãrii instalaþiilor automatizate ºi cu adoptarea deciziilor ºi soluþiilor de perfecþionare ºi optimizare.

Prin automatizarea proceselor de producþie se urmãreºte asigurarea tuturor condiþiilor de desfãºurare a acestora fãrã intervenþia nemijlocitã a operatorului uman. Aceastã etapã presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile sã asigure evoluþia proceselor într-un sens prestabilit, asigurându-se producþia de bunuri materiale la parametri doriþi.

Etapa automatizãrii presupune existenþa proceselor de producþie astfel concepute încât sã permitã implementarea lor mijloacelor de automatizare, capabile sã intervinã într-un sens dorit asupra proceselor asigurând condiþiile de evoluþie a acestora în deplinã concordanþã cu cerinþele optime.

Lucrarea de faþã realizatã la sfârºitul perioadei de perfecþionare profesionalã în cadrul liceului, consider cã se încadreazã în contextul celor exprimate mai sus. Doresc sã fac dovada gradului de pregãtire în meseria de ,,tehnician electronist'', cunoºtinþe dobândite în cadrul disciplinelor de învãþãmânt : ,,Bazele automatizãrii'' ,,Electronicã analogicã'' ,,Electronicã digitalã''.

Lucrarea cuprinde patru capitole conform tematicii primite. Pentru realizarea ei am studiat materialul biografic indicat precum ºi alte lucrãri ºtiinþifice cum ar fi: cãrþi ºi reviste de specialitate, STAS-ul.

În acest fel am corelat cunoºtinþele teoretice ºi practice dobândite în timpul ºcolii cu cele întâlnite în documentaþia tehnicã de specialitate parcursã în perioada de elaborare a lucrãrii de diplomã.

Consider cã tema aleasã in vederea obþinerii diplomei de atestare în specialitate de ,,electronist'' dovedeºte capacitatea mea de a sistematiza ºi sintetiza cunoºtinþele, de a rezolva problemele teoretice dar ºi practice folosind procese tehnologice din specializarea în care lucrez.

Capitolul I

Amplificator operaþional. Parametri

Amplificatoarele operaþionale sunt amplificatoare de curent continuu cu reacþie negativã interioarã ºi prevãzute cu o buclã de reacþie negativã externã, care iniþial puteau exercita o diferite operaþii, ca adunarea, scãderea, înmulþirea ºi împãrþirea cu o constantã(in curent continuu) ºi cu extindere (în curent alternativ) precum ºi operaþii mai complexe: derivare, integrare, obþinere de funcþii logaritmice. În prezent domeniul lor de utilizare este mult mai extins. Prevãzute în bucla de reacþie cu reþele mai complexe, amplificatoarele operaþionale actuale pot realiza cele mai diverse funcþii cu performanþe ridicate ºi perfect controlabile. Amplificatoarele operaþionale pot prezenta, în general, douã intrãri ºi douã ieºiri putând lucra astfel:

o intrare ºi o ieºire

douã intrãri ºi douã ieºiri

douã intrãri ºi o ieºire

Figura I.1 Schemã amplificator operaþional elementar

b)

a)

Amplificatoarele operaþionale au un punct de masã(nul) faºã de care se stabilesc atât tensiunea de alimentare() cât ºi tensiunile de intrare() ºi de ieºire().

Tensiunea de ieºire a unui amplificator operaþional este datã sub forma cea mai generalã astfel:

- este amplificarea diferenþialã în bucla deschisã;

- amplificarea pe mod comun în bucla deschisã;

- tensiunea de decalaj(care apare la ieºire când intrãrile sunt nule);

- tensiunea diferenþialã de intrare

- media aritmeticã a tensiunilor de intrare

Parametri

1.Factorul de amplificare(câºtigul) diferenþial în bucla deschisã

reprezintã raportul dintre variaþia tensiunii de ieºire() ºi tensiunea diferenþialã de intrare(figura 1.b)

2.Factorul de amplificare pe mod comun în bucla deschisã

reprezintã raportul între variaþia tensiunii de ieºire ºi media aritmeticã a tensiunilor de intrare

Acest parametru rezultã din faptul cã, chiar în cazul în care cele douã tensiuni de intrare, ,sunt egale însã diferite de zero se produce tensiunea la ieºirea amplificatorului operaþional. În cazul ideal, al amplificatorului operaþional perfect

3.Tensiunea de decalaj(offset) de la intrare

este valoarea tensiunii continue aplicatã la una din intrãrile circuitului pentru care ieºirea este nulã,

4.Curentul de polarizare de intrare -

este valoarea medie a curenþilor de intrare

5.Factorul de rejecþie pe mod comun - CMR

Este raportul dintre factorul de amplificare diferenþial ºi factorul de amplificare pe mod comun .

Conform celor arãtate mai sus, întrucât la un amplificator perfect , rezultã în acest caz

6.Banda de trecere în bucla deschisã

Este domeniul (gama) de frecvenþe în care amplificarea scade la valoarea de faþã de valoarea maximã:

Capitolul II

Amplificator operaþional proporþional

II.1.Amplificator proporþional inversor

Schema de principiu (de curent alternativ) este reprezentatã în figura II.1.Semnalul se aplicã pe borna notatã (-) iar borna notatã (+) este legatã la masã.

Aplicând teorema I a lui Kirchhoff în jurul nodului de intrare se obþine relaþia:

unde este curentul dat de tensiunea aplicatã la intrarea (-)

curentul de reacþie, ce apare prin bucla deschisã formatã de rezistenþa

Figura II.1.Amplificator proporþional inversor

este curentul prin intrarea amplificatorului operaþional.

Deoarece deci dar

deoarece

.Se obþine astfel

ºi deci

Se observã ca semnul (-) indicând cã tensiunea de ieºire este în opoziþie de fazã cu cea de intrare.

Unele proprietãþi ale amplificatoarelor operaþionale se pot deduce din aceastã relaþie. Astfel

Înmulþirea cu o constantã. Punând condiþia

, k>1 se obþine

Împãrþirea cu o constantã. Dacã

, k>1 atunci

deci tensiunea de ieºire este o fracþiune a tensiunilor de intrare.

Circuit repetor. Pentru

avem

Se observã cã prin montarea în cascadã a unui numãr de amplificatoare operaþionale, se pot obþine tensiuni în fazã ce cea de intrare.

Circuit sumator. În cazul când la intrarea inversoare se aplicã mai multe tensiuni, prin intermediul unor rezistenþe, la ieºire se obþine un semnal în antifazã, proporþional cu suma lor. În schema din figura II.2 se pot scrie relaþiile urmãtoare aplicând prima teorema a lui Kirchhoff în jurul nodului A

dar

Figura II.2 Amplificator operaþional inversor sumator

Presupunând, pentru simplificare

rezultã

II.2.Amplificator proporþional neinversor

În acest caz semnalul se aplicã pe borna cu (+) .Schema amplificatorului este reprezentatã în figura II.3. În acest caz, pentru a deduce valoarea amplificãrii se observã cã tensiunea între borna A ºi masã se obþine tensiunea de ieºire astfel

Dar, deoarece , atunci deci ( reprezintã tensiune de intrare). In acest caz .

Notând

se observã cã semnalul de ieºire este în fazã cu cel de intrare.

Proprietãþile acestui amplificator se pot deduce ca ºi în cazul celui inversor din formula amplificãrii. Se observã cã el nu poate diviza deoarece , decât în cazul în care una dintre rezistenþele se înlocuieºte cu un dispozitiv ce prezintã o rezistenþã Figura II.3.Amplificator proporþional neinversor negativã (diodã tunel).

Cu elemente fizice obiºnuite el poate realiza urmãtoarele:

Înmulþirea cu o constantã. Se pune condiþia:

Atunci

Sumator. Pe circuitul din figura II.4 se pot stabili urmãtoarele relaþii

.

În jurul nodului B aplicând prima teoremã a lui Kirchhoff obþinem

Figura II.4.Amplificator proporþional neinversor sumator

în care

Înlocuind, obþinem

Pentru simplificare presupunem cã gãsim

Dar ºi deci

ºi dacã :

Se observã cã la ieºire s-a obþinut suma tensiunilor aplicate la intrare în aceiaºi fazã-

Pentru a funcþiona în curent alternativ, amplificatorul operaþional trebuie sa fie prevãzut cu condensatoare pe circuitele de semnal sau pe cele de reacþie, dupã scopul urmãrit. Obþinerea unei amplificãri liniare impune alegerea judicioasã a valorilor condensatoarelor folosite.

Capitolul III

Amplificator operaþional integrator, derivativ

proporþional integrator ºi proporþional derivativ

III.1.Amplificator operaþional integrator

Obþinerea legii. Pentru obþinerea legii de tip integral(I) se foloseºte schema din figura III.1. cu aplicare semnalului de intrare la borna inversoare, cu o rezistenþã în circuitul de intrare ºi o capacitate în circuitul de reacþie

Pentru curentul prin rezistenþa rezultã relaþia iar pentru curentul prin capacitatea se obþine relaþia unde tensiunea , de la bornele capacitãþii are expresia

.

Din ultimele douã relaþii rezultã cã  Figura III.1.Amplificator operaþional integrator

ªtiind cã , rezultã cã sau ;

Integrând aceastã relaþie se obþine:

Aceastã expresie aratã cã schema din figura III.1 realizeazã o lege TI, tensiunea de ieºire fiind proporþionalã cu integrala tensiunii de intrare . Notând :

expresia capãtã aspectul

Semnul minus al expresiei este determinat de aplicarea semnalului de intrare la borna inversoare.

III.2Amplificator operaþional derivativ

Obþinerea legii. Legea de tip derivativ (D) nu se foloseºte separat , dar componenta derivativã intervine în legile PD ºi PID . Pentru obþinerea legii D se foloseºte schema din

figura III.2, cu folosirea bornei de intrare inversoare, cu capacitatea în circuitul de intrare ºi cu rezistenþa în circuitul de reacþie; datoritã schimbãrii poziþiilor rezistenþei ºi capacitãþii (în raport cu schema din figura III.1. ) în locul unui efect de integrare se obþine un efect de derivare.

Menþinând aproximaþiile anterioare pentru amplificatorul operaþional rezultã relaþia:

; ºi înlocuind aceste

Figura III.2.Amplificator

operaþional derivativ valori în relaþia se obþine

respectiv

Se obþine astfel o lege D, semnalul de ieºire fiind proporþional cu semnalul de intrare ºi notând , relaþia va cãpãta aspectul

III.3.Amplificator operaþional proporþional integrator(PI)

PI inversor

Figura III.3.1 Amplificator proporþional integrator PI

PI neinversor

Figura III-3.2.Amplificator proporþional integrator neinversor

III.4.Amplificator operaþional proporþional derivativ(PD)

PD inversor

 

 

;

Figura III.4.1.Amplificator proporþional derivativ inversor

PD neinversor

Figura III.4.2.Amplificator operaþional proporþional derivator neinversor

Capitolul IV

Influenþa reacþiei negative asupra parametrilor amplificatorului

IV.1.Influenþa reacþiei negative asupra amplificatorului

Reacþia negativã micºoreazã amplificare dar mãreºte stabilitatea ei. În adevãr sã considerãm cã dintr-o cauzã oarecare (de exemplu variaþia temperaturii) s-a produs o variaþie a amplificatorului fãrã reacþie. În acest caz în relaþia , care reprezintã relaþia amplificatorului cu reacþie, A devine ºi devine :

scãzând cele douã relaþii se obþine

Împãrþind prin A' ºi þinând seama ca se obþine

Rapoartele , respectiv dau stabilitate amplificãrii fãrã reacþie, respectiv cu reacþie- În cazul reacþiei negative K>1 deci < deci stabilitatea se îmbunãtãþeºte.

IV.2.Influenþa reacþiei negative asupra caracteristicilor amplitudine-frecvenþã

În cazul aplicãrii unei reacþii negative, caracteristica de frecvenþã se modificã dupã cum se observã din figura IV.1 obþinându-se o lãrgire a benzii de frecvenþe. Se poate demonstra cã frecvenþele limitã superioare ºi inferioare devin:

unde

unde

IV.3.Influenþa reacþiei negative asupra distorsiunilor liniare

Sã presupunem cã la intrarea amplificatorului se aplicã un semnal sinusoidal, iar la ieºire datoritã caracteristicii neliniare a tranzistorului, semnalul apare distorsionat. Prin circuitul de reacþie negativã, este aplicat din nou la intrare în opoziþie de fazã, deci cu o deformare contrarã celei de la ieºire. În consecinþã semnalul rezultat va fi mai puþin deformat prin compensare.

Factorul de distorsiuni în cazul amplificatorului cu reacþie negativã, este dat de formula:

unde

IV.4.Influenþa reacþiei negative asupra impedanþelor de intrare ºi de ieºire ale amplificatorului

În cazul amplificatorului cu reacþie serie, impedanþa de intrare creºte faþã de cazul amplificatorului fãrã reacþie. Într-adevãr plecând de la formulele:

ºi folosind relaþiile ºi

Se poate demonstra ca impedanþa de ieºire scade în cazul folosirii reacþiei negative, dupã formula: unde

În general, dacã se foloseºte o reacþie negativã foarte puternicã înlocuind în relaþia rezultã adicã amplificarea cu reacþie devine independentã de parametri amplificatorului, obþinându-se astfel amplificatoare de mare stabilitate.

Aceste consecinþe ale aplicãrii reacþiei negative în amplificatoare justificã pentru cã este nelipsitã din amplificatoare.

Capitolul V

Schema practicã

Figura V.1.Schema electricã etaj final audio

Figura V.2.Cablaj etaj final audio

Capitolul VI

Norme de protecþia muncii

Fiecare om al muncii este obligat ca, înainte de folosirea mijloacelor individuale de protecþie, sã verifice lipsa defectelor exterioare, curãþenia lor, marcarea tensiunii la care este permisã utilizarea precum ºi dacã nu s-a depãºit termenul de menþinere a caracteristicilor electrice.

Art.3825: Amestecul acizilor se face turnând pe cel mai concentrat în cel mai diluat-

Art.3539: La exploatarea bãilor cu conþinut acid se va evita contactul soluþiilor cu pielea

Art.3676: Comenzile de pornire ºi oprire a lucrãrilor se vor face de cãtre ºeful de lucrare, ºi tot el va conduce probele.

Art.3689: Cablurile mobile de legãturã se vor controla înainte de punerea sub tensiune

Art.3699: Este interzisã modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune.

Art.3720: Se interzice atingerea legãturilor neizolate chiar dacã acestea sunt alimentate la tensiuni joase.

În toate atelierele ºi locurile de muncã în care se foloseºte energia electricã se asigurã protecþia împotriva electrocutãrii.

Prin electrocutare se înþelege trecerea unui curent electric prin corpul omenesc. Tensiunea la care este supus omul la atingerea unui obiect sub tensiune este numitã tensiune de atingere.

Gravitatea electrocutãrii depinde de o serie de factori:

Rezistenþa electricã a corpului omenesc. Rezistenþa medie a corpului (pielea este singurul organ izolator) este de 1000 ºi poate avea valori mai mari pentru o piele uscate sau valori mult mai mici (200) pentru o piele udã sau rãnitã

Frecvenþa curentului electric. Curentul alternativ cu frecvenþe între 10-100Hz este cel mai periculos. La frecvenþe de circa 500.000Hz excitaþiile nu sunt periculoase chiar pentru intensitãþi mai mari ale curentului electric.

Durata de acþiune a curentului electric. Dacã durata de acþiune a curentului electric este mai micã de 0,01 efectul nu este periculos;

Calea de trecere a curentului prin corp. Cele mai periculoase situaþii sunt cele în care curentul electric trece printr-un circuit în care intrã ºi inima sau locuri de mare sensibilitate nervoasã (ceafa, tâmpla etc.)

Valorile curenþilor care produc electrocutarea. Acestea se pot calcula simplu cu legea lui Ohm: unde R este suma rezistenþelor din circuit. -valoarea limitã a curenþilor nepericuloºi sunt 10mA curent alternativ ºi 50mA curent continuu.

Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc se pot grupa în:

Electroºocuri ºi electrotraumatisme. Când valoarea intensitãþii curentului electric este mai micã de 1mA, nu se simte efectul ºocului electric. La valori mai mari de 10mA curent alternativ se produc comoþii nervoase în membre; contracþiile muºchilor fac ca desprinderea omului de obiectul aflat sub tensiune sã se facã greu. Peste valoarea de 10mA se produce fibrilaþia inimii ºi oprirea respiraþiei. Electrotraumatismele se datoreazã efectului termic al curentului electric ºi pot provoca orbirea, metalizarea pielii, arsuri.

Cositorirea ºi lipirea se fac în locuri special amenajate ºi prevãzute cu sisteme de ventilaþie corespunzãtoare.

Art.3760: Bãile de cositor pot fi izolate termic astfel încât temperatura elementelor exterioare sã nu depãºeascã 35 grade Celsius

Art.3761: Se interzice introducerea în baia de cositor a unor piese umede; este interzisã introducerea în bai fãrã sã fi fost în prealabil ºters ºi uscat.

Art.3762: Locurile de muncã la care se executã operaþii de lipire vor fi prevãzute cu un sistem de ventilaþie localã pentru absorbirea nocivitãþilor din zona ciocanului de lipit.

Art.3764: Toate sculele electrice portabile folosite la lipire vor fi alimentate la o tensiune de sub 24V, iar în locurile periculoase din punct de vedere al electrocutãrii alimentarea se va face la 12V.

Este interzisã modificarea montajelor electrice sub tensiune

Aparatele electrice ºi dispozitivele auxiliare sa fie alimentate la o tensiune corespunzãtoare ºi sã aibã prize cu împãmântare.

Bibliografie

.Adrian Biþoiu, Gheorghe Baluþã , Edmond Nicolau

Practica electronistului amator

Editura Didacticã ºi Pedagogicã, Bucureºti 1984

.Edmond Nicoalu, Beliº Mariana

Mãsurãri electrice ºi electronice

Editura Didacticã ºi Pedagogicã, Bucureºti 1984

.Theodor Dãnilã, Monica Ionescu-Vlad

Componente ºi circuite electronice

Editura Didacticã ºi Pedagogicã, Bucureºti 1984

.Ion Cristea, Gheorghe Constantinescu

Manualul muncitorului electronist

Editura Didacticã ºi Pedagogicã, Bucureºti 1984