Gémkapocs áramkörök

2013-03-31

 

Eegy marék gémkapcsot hívtam segítségül, hogy az áramköröket ne csak elvont valaminek, nyomtatott áramkörnek, vagy éppen egy marék gyári alkatrésznek tekintsünk. Persze nemcsak gémkapcsokat, hanem van itt egy fehér fényű LED, egy 1 kOhm-os ellenállás, egy 9V-os elem (akku), vezeték, krokodil csipesz és egy karton papír. A papír elektromos szempontból, ha nem is a legjobb, de szigetelő anyag, vagyis nem vezeti az áramot. A gémkapocs fémből készül, a fémek vezetik az áramot. Érdekes, hogy az elektromosan szigetelő anyagok általában a hőt is kevésbé vezetik, míg a vezetők a hőt is jobban vezetik. Szigetelő anyagok között vannak jobbak, rosszabbak, akárcsak a vezető anyagok között is. Általában réz vezetékeket használunk, de a réznél még jobb vezető az arany, csak sajnos elég drága :(. Ezért általában csak vékony galvanizálás formájában találkozhatunk vele az alkatrészeken. Az integrált áramkörökben is használják, a tokozáson belűl a chip lábakhoz való kikötéséhez. Persze rövidke, a hajszálnál vékonyabb huzal formájában, vagyis elenyésző mennyiségben.

A LED egy olyan alakatrész, amely áram hatására világít. Furcsa a világ, 20-30 évvel ezelőtt zseblámpaizzóval példálóztam volna. A LED-et nem szabad közvetlenül egy elemhez kapcsolni, szükség van hozzá egy áramkorlátozó ellenállásra. A későbbiek során majd meglátjuk miért, és hogyan lehet az értékét számítással meghatározni.

A LED-nek van egy másik tulajdonsága is, mégpedig, hogy csak az egyik irányban engedi át magán az áramot. Ha fordítva kapcsoljuk hozzá az elemet, nem világít. A LED neve kiírva Light Emitting Diode, vagyis fény kibocsájtó dióda. Azokat az alkatrszeket, amelyek csak az egyik irányban engedik át az áramot, diódának nevezzük.

Az áramköröket szimbólikus jelekkel szoktuk lerajzolni. Alább látható a nagy bonyolultságú áramkörünk rajza. Ezt a rajzot elvi, sematikus, vagy egyszerűen kapcsolási rajznak nevezzük. Egy nyíllal jeleztem az áramkörünkben folyó áramot.

Egy lépéssel bonyolítunk az áramkörünkön, és beépítünk egy kapcsolót, pontosabban két gémkapcsot kinevezünk a kapcsolónk érintkezőinek.

Egy gémkapoccsal zárjhatjuk a két érintkezőt, vagyis az áramkörünket, bekapcsoljuk a kapcsolót, kigyullad a fény.

Ennek így néz ki a sematikus rajza:

Ebben a variációban valójában azt modelleztem, hogy két párhuzamos kapcsolót építünk az áramkörbe.

Ennek a kapcsolásnak az az érdekessége, hogy bármelyik kapcsolót bekapcsoljuk, a LED világítani fog. Ilyen kapcsolást használunk mondjuk a gépkocsikban, bármelyik ajtót kinyitva, felkapcsolódik bent a lámpa.

Itt látható a kapcsolási rajza. Új elem, ha több vezetéket kötünk össze egy csomópontba, akkor azt egy pöttyel jelöljük.

Most a két kapcsolót egymás után, sorba kötöttem.

Ennek a kapcsolásnak az az érdkessége, hogy csak akkor világít a LED, ha mindkét kapcsoló be van kapcsolva.

Kipróbáltam, ha bármelyik kapcsoló nincs bekapcsolva, akkor nem világít a LED :). Ilyen kapcsolású biztonsági áramkör működik például a kávédarálónkban. Hibába nyomjuk a bekapcsoló gombját, ha nincs rátéve a kupakja, nem érzékeli a kupakot a biztosító kapcsoló.

Ez itt az áramkör kapcsolási rajza:

Azt gondolom, az első áramköreink nem voltak bonyolultak, de csak aki már tanulta, az tudja, hogy ezek alapozzák meg a számítógépek működését is! Később majd fogok beszélni az úgynevezett logikai kapu áramkörökről. Annyit mindenesetre jegyezzünk meg, hogy a párhuzamosan kapcsolt kapcsoló a logikai VAGY (angolul OR) kapcsolatot valósítják meg, a sorba kapcsolt kapcsolók pedig a logikai ÉS (anglul AND) kapcsolatot valósítják meg.