Árambefőtt

2014-04-13

 

A kompóthoz, vagy befőtthöz szükséges befőttes üveg. Mivel áramot, pontosabban töltéseket kívánunk befőzni, eltárolni, ehhez speciális üvegekre, úgynevezett kondenzátorokra lesz szükségünk. Annak idején a nagyobb kondenzátorokat tényleg uborkásüvegnek becéztük. Kondenzátor is van sokféle, most elektrolit kondenzátortorokkal, röviden elkókkal fogunk dolgozni. Lefényképeztem néhányat. Láthatjuk, hogy van kisebb, nagyobb. A kondikra fel van írva, legfeljebb mekkora feszültséget szabad rákapcsolni. Ez minnél nagyobb, a kondenzátor is annál nagyobb lesz. Eddig a uF (igazából ez nem u, hanem görök mü, vagyis a mikro jelzés akar lenni) jelzéssel nem találkoztunk még. Egy befőttes üveg befegadó képességét, kapacitását literben szokás megadni, a kondenzátorokét meg F-ban (Farad). Ez a F olyan nagyra sikerült mértékegység, hogy a gyakorlatban a töredékét használjuk, elkók esetében a uF-t, ami a F egymilliomod része. A kondenzátor mérete, a kapacitással is nő.

Rögtön próbáljuk is ki a fentieket! Én egy 2200uF kondenzátort vettem elő. Vele párhuzamosan kötöttem egy LED-et, és természetesen vele sorban egy 470 Ohm-os áramkorlátozó ellenálást. Ügyeljünk a polaritásra! A kapcsolót megint egyszerűen egy darab drót képezte. Tehát kiindulási helyzetben a LED nem világít. Korábbi kísérleteinkből tudjuk, ha a LED-re áramot kapcsolunk, mindaddig világít, amíg az áram átfolyik rajta. Ha az áramot lekapcsoljuk, elalszik. Most akkor kapcsoljuk be a kapcsolónkat. A LED kigyullad. Kikapcsoljuk a kapcsolónkat. A LED tovább világit, majd elkezd halványodni, végül lassan elalszik. A magyarázat az, hogy a kondenzátorba töltést tároltunk el, ami az elem kikapcsolása után is biztosította az áramot a LED-nek.

Hogyan lehet megoldani, hogy a LED-ünk tovább világítson? Az egyik megoldás, hogy nagyobb kapacitású elkót használunk. A másik megoldás, hogy nagyobb ellenállást kötünk sorba a LED-del, így kisebb áram fog folyni, vagyis tovább táplálja a LED-et, de az csak halványan fog világítani. De mi már ismerjük a tranzisztort, amivel felerősíthetjük az áramot! Így néz ki a kapcsolás. A 4,7 kOhm-os ellenállás tízszer nagyobb, tízszer kisebb áram fog a kondenzátorból kifolyni, vagyis a LED tízszer hoszabb ideig fog világítani. Ezzel az áramkörrel nagyjából fel is fedeztük a monostabil multivibrátor nevű kapcsolást!

Ha nem akarjuk mindig kivárni, amíg a LED elalszik, egy darab drót segítségével rövidre zárhatjuk az elkó lábait, lemeríthetjük, kisüthetjük azt. Teljes töltésnél kis szikrákat is megfigyelhetünk/hallhatunk. Ezen az elven működnek a pontheggesztő gépek. Persze nagyobb feszültség, nagyobb kondi, nagyobb szikra, amelyik a két anyagot összeolvasztja. Elektronikus eszközökben a táprészek környékén található nagyobb kondenzátorok, amelyek kikapcsolás után is feltöltődve maradhatnak, adott esetben életveszélyesek lehetnek! A kondik energiát tárolnak hasonlóan az elemekhez és az akkumulátorokhoz. Az elemeket ugye nem tudjuk újra tölteni. Az akkukat többször fel lehet tölteni, típustól függően akár ezerszer is, feltöltési idejük néhány óra. A kondenzátorok jóval kevesebb energiát képesek tárolni, de pillanatok alatt képesek feltöltődni és kisülni, és ezt gyakorlatilag végtelenszer meg lehet ismételni. Elemeket és akkukat nem szabad rövidre zárni! Az elem felmelegedhet és ennek következtében kidurran, kigyullad... Az akkumulátor hasonló produkcióra képes. Nagyobb akksik, mint amik kocsikban is vannak, akár egy csavarkulcsot is képesek megolvasztani, mielőtt megolvadna és kifolyna a forró sav, és kigyulladna, és felrobanna, és maró savgőzők terjednének szét...

Lehet ezt tovább fokozni? Igen lehet! Módosítsuk az áramkörünket! Na de mire jó ez? Az emiterbe kötött ellenállás a negatív visszacsatolás egy esete. Most nem vesézzük ki, mi az a visszacsatolás. Annyit érekes tudnunk, hogy a tranzisztor áramerősítése következtében a bázis elektródája felöl akkora elenállás fog látszódni, mint az emitter ellenállás szorozva a tranzisztor áramerősítésével. Néhány BC337-t megmértem, a bétájuk 600x körüli volt. Tehát a 600 x 470 Ohm = 282 kOhm. Azért ez nem rossz! A kondit is csökkentettem, de így is jó hosszú ideig világít a LED.

Hogy összement az az uborkásüveg!

Ha egyszer már belecsaptunk a lecsóba, fokozzuk tovább a helyzetet még egy tranzisztor hozzáadásával! 600 x 4,7 kOhm = 2,82 MOhm - még durvább! És valóság nem is ez. Azzal a 4,7 kOhm-mal sorba kapcsolódik a második tranzisztorunk bázisa felöl a látszólagos 282 kOhm. Én ilyen nagy számokra már nem is vagyok hitelesítve.

A 4,7 kOhm viszont elhanyagolható a 282 kOhm-hoz képest. Tényleg? Igen! Íme az egyszerűsített kapcsolás. Van szerencsém közölni, hogy ezzel feltaláltuk a tranzisztorok darlington kapcsolását. Ezt akkor alkalmazzuk, ha nagy erősítésű tranzisztorra van szükségünk. Ebben a kapcsolásban a tranzisztorok erősítése összeszorzódik, hozzávetőleg 600 x 600 = 360000 lesz. Látszólagos ellenállásunk 169,2 MOhm. Kicsit azért szálljun vissza a földre. A tranzisztoraink bétája nem pont ekkora, és változik hőmérsékletre is, az elenállásunk sem túl pontos, a kondenzátorunk az még pontatlanabb. Ilyen kis terhelő áram melett olyan hatások is fellépnek (elkó sziváró árama), amiről egyenlőre még nem beszéltünk. Ez az áramkör csak hozzávetőleges időzítésre alkalmas.