Zawartość 1 Elementy.................................................................................................. 3 2 Pierwsze światło LED........................................................................... 5 3 Więcej światła!........................................................................................ 8 4 Regulowanie jasności........................................................................10 5 Połączenie z dwoma diodami LED................................................
22 Automat zmieniający kolory LED...............................................41 23 Białe migoczące światło ................................................................44 24 Zielone migoczące światło...........................................................45 25 Miganie i błyskanie za pomocą sześciu diod LED.................
1 Elementy W tym pakiecie znajdą Państwo informacje dotyczące fascynujących eksperymentów z diodami LED i innymi elementami elektronicznymi. Ponadto informacje w ramkach wyjaśniają proces działania przeprowadzanego eksperymentu. Oczywiście możliwe jest również przeprowadzenie najpierw tylko rzeczywistych prób.
Kabel akumulatora musi być umocowany tak stabilnie jak to tylko możliwe, aby nie poluzował się podczas wielu kolejnych prób. Nieosłonięte końce czarnych i czerwonych kabli należy podłączyć do właściwych otworów stykowych w płytce prototypowej. Najpierw igłą należy nakłuć małe otwory w folii ochronnej z tyłu płytki i włożyć kable od dołu co uniemożliwi ich zsuwanie się. Przełącznik i bezpiecznik należy umieścić dokładnie w przedstawionej pozycji.
2 Pierwsze światło LED Do pierwszej próby potrzebna jest wtyczka, zacisk akumulatora, przełącznik, bezpiecznik, dioda elektroluminescencyjna i opornik. Efektem końcowym jest prosty obwód z diodą LED. Pomimo, że nie jest zbyt jasny, posiada przełącznik i wszystkie ważne elementy, które będą używane w kolejnych doświadczeniach. Na rysunku widać dokładnie, w których otworach płytki muszą znaleźć się poszczególne elementy.
dy. Złącze K również ma małe spłaszczenie na obudowie. Dotyczy to również kolorowych diod LED. Biała dioda LED ma również żółtawy, luminescencyjny kolor, który pokrywa kryształ LED. Istnieją diody LED, które wyglądają niemal identycznie na zewnątrz. Spojrzenie przez soczewkę z przodu pomaga rozpoznać białą diodę LED, nawet gdy jest wyłączona. Opornik może być zamocowany w dowolnym kierunku. Znajdują się na nim kolorowe pierścienie (żółty, fioletowy, czerwony i złoty), które reprezentują wartości liczbowe.
Schematy Schemat pokazuje złącza elementów w uproszczonej formie. Na początku może to być mylące ze względu na rzeczywisty wygląd podzespołów. Wraz z praktyką schemat pozwoli na dokładniejsze zrozumienie funkcjonowania całości. Bateria składa się z sześciu ogniw-każde 1,5 V. Dłuższa kreska wskazuje biegun dodatni. Bezpiecznik jest przedstawiony jako kratka z przewodem. Przełącznik pokazuje otwarte połączenie, znajdujące się w pozycji wyłączonej.
3 Więcej światła! W pierwszej próbie dioda LED nie była zbyt jasna. Tutaj został zainstalowany inny opornik. Pierwszy opornik miał 4,7 kΩ (4700 Ω, żółty, fioletowy, czerwony), ten ma tylko 0,47 kΩ (470 Ω, żółty, fioletowy, brązowy). Pozwala więc na zwiększony przepływ energii elektrycznej. Dzięki temu dioda LED jest znacznie jaśniejsza. Oporniki i ich kolorowe pierścienie Kolorowe pierścienie na opornikach oznaczają liczby, które odczytuje się zaczynając od pierścienia bliżej krawędzi opornika.
Kody kolorów opornikó Kolor Czarny Pierścień 1 Pierścień 2 Pierścień 3 Pierścień 4 1. Cyfra 2.
4 Regulowanie jasności Większa jasność jest czasami zaletą, ale ma także wadę. Bateria zużywa się szybciej. Praktyczne jest, jeśli można wybrać intensywność światła. Drugi przełącznik jest podłączony za pomocą kabla z dwoma cienkimi złączami, jeśli jest włączony, moc jest zwiększona, a dioda LED jest jaśniejsza. Niezależnie od tego, przełącznik 1 nadal służy do zmniejszania jasności. W rezultacie dostępne jest specjalne światło LED z dwoma poziomami jasności.
W rzeczywistości istnieją nawet trzy poziomy jasności. Przełącznik 1 odpowiada za podstawową jasność, a przełącznik 2 za jej dziesięciokrotne zwiększenie.
przełączniki są włączone, jasność będzie jedenaście razy większa. Można to łatwo przetestować: przełącznik 2 jest włączony, a przełącznik 1 włącza się i wyłącza. Różnica jest jednak bardzo mała i ledwo zauważalna. Napięcie, opór i prąd Jak wiadomo, napięcie elektryczne jest mierzone w woltach (V). Akumulator ma 9 V. Opór mierzony jest w omach (Ω) lub kiloomach (kΩ = 1000 Ω).
godzin. Oznacza to, że przy 1,3 mA lampa będzie świecić przez około 400 godzin, czyli przez ponad dwa tygodnie. Dla uzyskania zwiększonej jasności, podwyższa się dziesięciokrotnie natężenie prądu (13 mA), co zbliża do dozwolonego limitu 20 mA. W tym przypadku bateria będzie działać tylko przez około 40 godzin, czyli niecałe dwa dni. 5 Połączenie z dwoma diodami LED Tutaj w obwodzie znajduje się druga biała dioda LED. Dlatego światło będzie nieco jaśniejsze. Jasność wystarcza do czytania w nocy.
Połączenie szeregowe Przy połączeniu szeregowym prąd płynie do dwóch lub więcej odbiorców. Jest to „nierozgałęziony obwód”, ponieważ płynie on tylko jedną drogą. Oznacza to, że natężenie prądu jest takie samo w każdym punkcie. Uproszczony schemat połączeń szeregowych Napięcie jest dzielone między odbiorców w obwodzie. W tym przypadku są to dwie diody LED i opornik. Każda biała dioda LED potrzebuje około 3 V. Tak więc dwie diody LED mają spadek napięcia o wartości 6 V.
6 Równoległe połączenie W tym przypadku diody LED powinny być połączone równolegle. W tym celu stosuje się drugi kabel. Na pierwszy rzut oka obie diody LED zapalają się tak jak przy ostatniej próbie. W rzeczywistości są one jednak nieco jaśniejsze. Połączenie równoległe Połączenie równoległe jest również nazywane „obwodem rozgałęzionym“. Prąd jest dzielony na dwie diody LED poprzez opornik. Połowa prądu przepływa przez jedną diodę LED, a druga przez drugą diodę LED.
Połączenie równoległe z dwoma diodami LED 7 Urządzenie do kodu Morse’a W tej próbie przycisk włącza i wyłącza diodę sygnalizacyjną. Tworzy to proste urządzenie Morse’a. Dioda sygnalizacyjna LED świeci bardzo jasno. Dodatkowo za pomocą przełącznika 1 można włączyć diodę LED z mniejszym światłem stałym.
Tabela informacyjna-alfabet Morse’a 17
8 Zielone Sygnały Tutaj zamiast białej diody LED jest zainstalowana zielona dioda LED. Światło tej diody LED można dostrzec z jeszcze większych odległości. Pozwala to na wymianę wiadomości z przyjaciółmi, którzy są w zasięgu wzroku.
9 Tester elektryczny W tej próbie zbudowano urządzenie testowe, aby sprawdzić, które przedmioty przewodzą prąd. Opornik z 10 kΩ (brązowy, czarny, pomarańczowy) ma na celu dalsze zmniejszenie natężenia prądu przez diodę LED, ponieważ w tym przypadku nie jest potrzebna jej duża jasność. Dzięki dwóm kablom z końcówkami testowymi można dotknąć dowolnego obiektu. Gdy zapali się dioda LED wiadomo, że przepływa przez nią prąd. Wszystkie metale przewodzą prąd, ale także rzeczy takie jak np. grafit w ołówku.
różnicy, ponieważ wszystkie metale są dobrymi przewodnikami.
Dodatkowy test Urządzenie testowe nadaje się również do badania elementów elektrycznych. Oporniki w pakiecie przewodzą prąd w różny sposób. Dioda LED będzie przewodzić tylko w jednym kierunku. Dzięki temu można sprawdzić czy żarówka nadal działa lub już się wypaliła. 10 Czerwone i zielone światło Celem tej próby jest porównanie jasności różnych kolorowych diod LED. Czerwona dioda LED powinna być połączona szeregowo z zieloną diodą LED.
22
11 Przełącznik kolorów Przy oporze 2,2 kΩ (czerwony, czerwony, czerwony) i dwóch diodach LED należy zbudować osobny obwód, zielono-czerwony przełącznik. Za każdym naciśnięciem przycisku czerwona dioda LED świeci się, a zielona dioda LED gaśnie. Kiedy styk przełącznika jest zamknięty, w rzeczywistości jest to zwykły obwód równoległy, podobnie jak w próbie 6. W tamtym doświadczeniu zastosowano dwie identyczne diody LED, tym razem są to jednak dwie różne.
Bezpiecznik PTC Przy wszystkich próbach używa się bezpiecznika, który zaczyna działać po wystąpieniu błędu. Jeśli przez przypadek wystąpi zwarcie przewód może być gorący, akumulator może się przegrzać, a w najgorszym przypadku nawet eksplodować. Bezpiecznik może temu zapobiec. Wiele bezpieczników łatwo wypala się podczas powstania zwarcia. Jednakże ten specjalny bezpiecznik jest inny.
nikiem PTC. Gdy w przypadku zwarcia przepływa przez niego zbyt dużo prądu, bezpiecznik PTC staje się gorący i przepuszcza bardzo mało prądu, ponieważ jego opór gwałtownie rośnie. Stąd pochodzi nazwa. PTC oznacza “dodatni współczynnik temperaturowy” i oznacza, że opór wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Przy napięciu 9 V osiąga się temperaturę około 60 stopni. W takim przypadku należy wyłączyć zasilanie i wyeliminować błąd, a także schłodzić bezpiecznik, który znowu będzie jak nowy.
13 Regulowanie jasności Potencjometr (skrót Poti) to opornik nastawny z trzema zaciskami. Taki element jest również używany jako kontrola głośności w radiach. Tutaj jest to regulacja jasności zielonej diody LED. Im dalej pokrętło zostanie obrócone w prawo, tym jaśniejsza będzie dioda LED. Do tej pory stosowano różne opory od 0,47 kΩ do 10 kΩ. Potencjometr można ustawić w zakresie od 0 kΩ do 10 kΩ.
Otwarty potencjometr 27
14 Czerwony - Zielony - Biały Do podłączenia trzeciego portu potencjometru można użyć innego kabla. Umożliwia to regulację napięcia elektrycznego w obwodzie. Do suwaka potencjometru podłączone są trzy diody LED. Czerwona i zielona dioda LED mają własny opornik. Biała dioda LED jest podłączona bezpośrednio, a przy jej pełnej jasności opór wynosi 470 Ω. Jeśli pokrętło zostanie przekręcone całkowicie w lewo, wszystkie diody LED zostaną wyłączone.
Dodatkowe próby: kolory spektralne Płyta CD może być używana jak lustro, aby zobaczyć trzy diody LED. Przy odpowiedniej zmianie kąta widać białą diodę LED jako paski we wszystkich kolorach tęczy. Spektrum światła jest rozproszone, ponieważ CD ma wąskie linie, które powodują interferencję fal świetlnych. Linie czerwonych i zielonych diod LED również są lekko zniekształcone, ale zawierają tylko niewielką część spektrum światła. Biała dioda LED to właściwie niebieska dioda LED.
15 Ustawienie z zielonego na czerwony W tej próbie powstaje lampa LED o regulowanym kolorze. Świeci na czerwono lub zielono lub w obu kolorach. Za pomocą potencjometru można regulować jasność obydwu diod LED. Gdy po przekręceniu w lewo zielona dioda LED staje się jaśniejsza, czerwone światło osłabnie. Jeśli obróci się potencjometr bardziej w prawo, czerwona dioda LED stanie się jaśniejsza, a kolor zielony osłabnie.
pomocą potencjometru można regulować wszystkie kolory i wszystkie pośrednie w zakresie czerwony - żółty - zielony.
16 Automatyczne miganie światła Czerwona migająca dioda LED to specjalna dioda LED z dodatkową wewnętrzną elektroniką. Jeśli zostanie zainstalowana jako normalna dioda LED z opornikiem szeregowym, będzie się ona włączać i wyłączać. Dla porównania czerwona dioda LED z regulowaną jasnością powinna być umieszczona obok niej.
Migająca dioda LED Migająca dioda LED zawiera tranzystor jako przełącznik elektroniczny. Ponadto potrzebne są inne tranzystory i inne elementy, które razem tworzą złożony obwód i mają za zadanie kontrolować dokładny czas. Wszystko razem jest zbudowane na małym kawałku krzemu, który jest zainstalowany obok kryształu LED. 17 Wskaźnik czerwony i zielony Należy obrócić przełącznik, aby dwie diody LED migały jednocześnie. Zielona dioda LED jest połączona szeregowo z czerwoną migającą diodą LED.
Zasada połączenia szeregowego 18 Wskaźnik zmian Zmiana koloru została już przetestowana w próbie 11. Tam jednak był używany przycisk do włączania czerwonej diody LED. Tym razem jest to automatyczny przełącznik wbudowany w migającą diodę LED, kontroler LED.
równolegle. A ponieważ zielona dioda LED potrzebuje więcej napięcia niż czerwona dioda LED, nie świeci stałym światłem. Ponadto zastosowano teraz diodę LED w kolorze różowym. Najpierw jednak powinna ona zostać przetestowana z regulacją jasności. Jeśli zielone i różowe diody LED zostaną zamienione, zacznie pulsować różowa dioda LED, a zielona będzie pokazywać równomierną jasność z regulacją jasności. Dowodzi to, że nawet różowa dioda LED potrzebuje więcej napięcia niż czerwona dioda LED.
Budowa różowej diody LED Różowa dioda LED jest podobna do białej diody LED. Rzeczywisty kryształ LED emituje niebieskie światło. Jest pokryty fluorescencyjnym materiałem, który wychwytuje część niebieskiego światła i emituje je jako czerwone światło. Tak się składa, że różowa dioda LED ma faktycznie dwa kolory: czerwony i niebieski.
19 Wskaźnik zmian z czterema diodami LED Teraz należy zbudować wskaźnik zmiany z czterema kolorami. Żółta dioda LED jest zgodna z migającą diodą LED i dlatego miga w tym samym cyklu. Równolegle do tego jest szeregowe połączenie zielonej i różowej diody LED. Te dwie diody LED potrzebują więcej mocy i blasku, gdy czerwona i żółta są wyłączone.
Dodatkowe próby: W obwodzie testowane są różne oporniki szeregowe. Im mniejszy opór, tym większa jasność. Czy przełącznik jednak nadal działa przy najmniejszym oporze? 20 System alarmowy z migającym wskaźnikiem Dzięki dwóm diodom LED można zbudować prosty system alarmowy. Zielona dioda LED zaświeci się na stałe, a czerwona nie, ponieważ kabel spowoduje zwarcie. Zielony oznacza: Wszystko w porządku! Można przywiązać nitkę do linki i przymocować ją do drzwi.
21 Gra zręcznościowa W tej grze należy spróbować nacisnąć przycisk dokładnie w czasie włączania się czerwonej migającej diody LED. Jeśli zostanie naciśnięty przycisk, zielona dioda LED pozostanie wyłączona. Po zwolnieniu miga w tym samym tempie co czerwona migająca dioda LED.
pozwala na przepływ tylko niewielkiej ilości prądu. Jest to ważne, ponieważ w tej grze należy dokładnie przyjrzeć się diodom LED nie uszkadzając wzroku. Przycisk powinien być teraz naciśnięty i zwolniony tylko, gdy migająca dioda LED jest wyłączona. Jeśli stracisz czas zielona dioda LED zacznie migać.
Układ mostkowy Obwód mostka składa się z dwóch szeregowych połączeń i jednego elementu między nimi. Po lewej stronie połączenie szeregowe zawiera opornik i migającą diodę LED. Po prawej stronie znajduje się opornik i przełącznik. Między obydwoma leży dioda LED i tworzy most.
Uwaga, nigdy nie należy patrzeć bezpośrednio na diodę LED gdy jest włączona. Szczególnie niebezpieczne jest niebieskie światło, które może uszkodzić siatkówkę. Ponieważ oko jest mniej wrażliwe na niebieskie światło, niebieska dioda LED wydaje się mniej jasna, jednak nadal jest szczególnie niebezpieczna dla oczu. Kolejna próba to zmiana koloru diody LED z regulacją jasności. Potencjometr jest podłączony jako regulator napięcia, dzięki czemu można ustawić bardzo małe napięcia od 0 V.
43
Modulacja szerokości impulsu Poszczególne diody LED są nie tylko włączane i wyłączane, ale także stają się jaśniejsze lub ciemniejsze. Czasami jasność zwiększa się równomiernie. Można podejrzewać, że potencjometr jest zainstalowany, w celu zmiany prądu. Faktycznie jednak diody LED są włączane i wyłączane w krótkim odstępie czasu. Jeśli szybko przesunie się całą strukturę w przód i w tył, można zobaczyć lekkie pociągnięcia o różnych długościach. Zmienia się długość impulsów, a tym samym średni cykl.
24 Zielone migoczące światło Tym razem zielona dioda LED powinna świecić w kierunku przeciwnym do diody LED zmiany koloru. Musi to być przełączane równolegle. Odpowiedni opór wynosi 1,5 kΩ (brązowy, zielony, czerwony).
gaśnie. Stwarza to interesujące miganie zielonej diody LED. Nawet na zielonej diodzie LED można czasami zobaczyć bezstopniową zmianę jasności. Dodatkowy test W tym obwodzie można testować wiele różnych oporników w zakresie od 470 Ω do 22 kΩ. Umożliwia to ustawienie różnych poziomów jasności. Celem może być większa jasność (niższy opór) lub dłuższa żywotność baterii (większy opór).
25 Miganie i błyskanie za pomocą sześciu diod LED Łącznie z sześcioma diodami LED i dwoma równymi opornikami 1 kΩ (brązowy, czarny, czerwony), na końcu ma zostać zbudowane kolorowe i różnorodne światło LED, w którym wszystkie diody LED migoczą lub błyskają. W rzeczywistości pakiet zawiera tylko dwie diody LED z wbudowanym regulatorem. Istnieją jednak sztuczki obwodowe, za pomocą których inne diody LED mogą migać lub błyskać.
Zostało zainstalowane sześć diod LED, ale dwie białe diody LED nadal nie działają. Dodanie ich może być kuszącym zadaniem. Istnieje wiele różnych możliwości. Sugestie dotyczą prezentowanych eksperymentów. Ogólnie rzecz biorąc, z istniejącymi elementami można opracować liczne nowe obwody.
Impressum Drodzy klienci! Ten produkt został wyprodukowany zgodnie z obowiązującymi dyrektywami europejskimi i dlatego nosi znak CE. Zamierzone zastosowanie znajduje się w załączonych instrukcjach. W przypadku jakiegokolwiek innego użycia lub modyfikacji produktu, drogi kliencie, sam jesteś odpowiedzialny za zgodność z obowiązującymi przepisami. Dlatego zainstaluj obwody dokładnie w sposób opisany w instrukcji. Produkt może być dystrybuowany tylko z tą instrukcją.