ניסוי 4 מעגל גילוי אור והפעלת נורה מטרות הניסוי שילוב נגד רגיש לאור (LDR) ודפ"א (LED) להפעלתה מתחת לרמת אור מסוימת. שילוב פוטו דיודה לגילוי אור והפעלת

תמליל

1 ניסוי 4 מעגל גילוי אור והפעלת נורה מטרות הניסוי שילוב נגד רגיש לאור (LDR) ודפ"א (LED) להפעלתה מתחת לרמת אור מסוימת. שילוב פוטו דיודה לגילוי אור והפעלת.LED מדידת מתחים וזרמים בטרנזיסטור, וזיהוי מצב הפעולה שלו. חיבור טרנזיסטור כמתג במוצא המעגל, להפעלת נורה. משך הניסוי 6 שיעורים שאלות הכנה 1. במעגל המתואר באיור, הנגד רגיש לאור,,LDR התנגדותו קטנה ככל שעצמת האור גדולה יותר. נתון כי בעבור עצמת אור מסוימת התקבל מתח של 2V על הדקי ה-.LDR חשבו את התנגדות של ה- LDR במצב הפעולה הזה. במעגל המתואר באיור, מתואר מתמר אור למתח באמצעות פוטו-דיודה ומגבר שרת. מגבר השרת הוא מגבר אידאלי, כלומר מתחי הרוויה שווים למתחי ההזנה..2 נתון כי בעבור עצמת אור מסוימת הפוגעת בפוטודיודה, מתקבל זרם I. = 5 µa חשבו את ערכו של הנגד R f הדרוש לקבלת מתח מוצא של 2 V במצב זה. 1

2 קי( במעגל המתואר באיור, מתואר מתמר אור למתח באמצעות פוטו-דיודה ומגבר שרת. מגבר השרת הוא מגבר אידאלי, כלומר מתחי הרוויה שווים למתחי ההזנה. נתון כי בעבור עצמת אור מסוימת הפוגעת בפוטודיודה, מתקבל זרם I. = 4 µa.3 נתוני המעגל: R = 100 kω ; R = 90 kω ; R = 10 kω X 2 1 א) חשבו את מפל המתח על פני הפוטודיודה. ב) ג) ד) חשבו את הגבר המגבר. חשבו את מתח המוצ חשבו את ערכו של הנגד R x הדרוש לקבלת מתח מוצא של 5 V בעבור נתוני השאלה. באיור לשאלה מתואר מעגל חשמלי הכולל טרנזיסטור המחובר למקור.DC נתוני הטרנזיסטור במצב הפעיל: β = 50 ; V = 0.7V BE.4 חשבו את נקודת העבודה של הטרנזיסטור. R C כעת מגדילים את הנגד פי 3, מהו מצב הפעולה של הטרנזיסטור כעת? טעון, רוויה, פעיל) נמקו את תשובתכם. 2

3 במעגל המתואר באיור, מגבר השרת הוא מגבר אידאלי, כלומר מתחי הרוויה שווים למתחי ההזנה. נתון כי זרם החושך של הפוטודיודה כ- 5. na.5 א) ב) חשבו את מתח המוצא במצב של חושך וקבעו אם ה- LED יפעל או ל הציעו שינוי אחד למעגל כך שבמצב של חושך המצב של ה- LED יהיה הפוך למצב שלו בסעיף סרטטו את המעגל לאחר ביצוע השינוי. המעגל שבאיור לשאלה כולל מעגל טרנזיסטורי להדלקת.LED נקודת עבודה הנדרשת של ה- LED היא:. V = 2 V ; I = 15mA F F.6 נתוני הטרנזיסטור: β = 100, V = 0.7 V, V = 0V BE CE, sat הסבירו את תפקידו של הנגד R C במעגל, את השיקול לבחירתו וחשבו את ערכו המרבי לשם פעולה תקינה של המעגל. בהנחה שהטרנזיסטור במצב פעיל, חשבו את ערכו של הנגד R B הדרוש כדי להפעיל את ה- LED אם נתון כי ג. לסעיף זה נתון כי: 3. Vi = 3V. R = 10 kω ; R = 300Ω חשבו את נקודת העבודה של הטרנזיסטור, B C וציינו את מצב הפעולה שלו (קיטעון, פעיל, רוויה).

4 המעגל שבאיור לשאלה, כולל מעגל טרנזיסטורי להדלקת נורת להט. נתוני הטרנזיסטור: β = 100, V = 0.7 V, V = 0.2V BE CE, sat.7 חשבו את ערכו של R B לצורך פעולה תקינה של המעגל, כלומר הטרנזיסטור במצב רוויה והנורה פועלת. הציוד הנדרש ספק כוח מעבדתי, רב-מודד, מד עצמת אור, לוח חיווט (מטריצה). נגדים לפי רשימה, נגד רגיש לאור, דיודה פולטת אור, מגבר שרת,LM358 פוטודיודה,sfh203 טרנזיסטור ביפולרי,2N2219 נורה. 12V / 3W מהלך הניסוי חלק א הפעלה או ניתוק של דיודה פולטת אור מעל רמת אור מסוימת באמצעות LDR בחלק זה של הניסוי, ננצל את תכונתו של ה- LDR שמשנה את ערך ההתנגדות בתלות בעצמת האור הפוגע בו, ונבנה מערכת המפעילה LED כעצמת האור בסביבה נמוכה מערך מסוים ומנתקת את ה- LED כשעצמת האור בסביבה גבוהה מערך מסוים. הרכיבו את המעגל המתואר באיור. 4

5 במצב של תאורת החדר: ג. מדדו את המתח בהדק 3 ובהדק 2 של המגבר שרת. רשמו את התוצאות שהתקבלו. האם, במצב זה, הדיודה פולטת אור (LED) פועלת? הסבירו את מה שרואים באמצעות התוצאות שהתקבלו בסעיף מדדו את עצמת הזרם במוצא מגבר השרת ואת מפל המתח על הדיודה פולטת אור. רשמו את התוצאות שהתקבלו. כעת, כסו את הנגד רגיש לאור (LDR) כך שיהיה מצב של חושך: מדדו את המתח בהדק 3 ובהדק 2 של המגבר שרת. רשמו את התוצאות שהתקבלו. האם, במצב זה, הדיודה פולטת אור (LED) פועלת? הסבירו את מה שרואים באמצעות התוצאות שהתקבלו בסעיף מדדו את עצמת הזרם במוצא מגבר השרת ואת מפל המתח על הדיודה פולטת אור. רשמו את התוצאות שהתקבלו. רכזו את התוצאות שהתקבלו בטבלה, כדוגמת הטבלה שלפניכם. זרם LED מתח LED - מתח הדק 2 V (-) - מתח (+) V הדק 3 תאורת החדר חושך מוצא המשווה (רוויה חיובית/שלילית) מצב LED (כבוי/פועל) אור 5

6 חלק ב הפעלה או ניתוק של דיודה פולטת אור מעל רמת אור מסוימת באמצעות פוטודיודה בחלק זה של הניסוי, ננצל את תכונת הפוטודיודה שבה זרם הזליגה גדל ככל שעצמת האור המוקרן עליו גבוהה יותר, ונבנה מערכת המפעילה, LED כשעצמת האור בסביבה נמוכה מערך מסוים ומנתקת את ה- LED כשעצמת האור בסביבה גבוהה מערך מסוים. הרכיבו את המעגל המתואר באיור. במצב של תאורת החדר / תאורת פנס לכיוון הפוטודיודה: ג. מדדו את המתח בהדק 3 ובהדק 2 של המגבר שרת. רשמו את התוצאות שהתקבלו. האם, במצב זה, הדיודה פולטת אור (LED) פועלת? הסבירו את מה שרואים באמצעות התוצאות שהתקבלו בסעיף מדדו את עצמת הזרם במוצא מגבר השרת ואת מפל המתח על הדיודה פולטת אור. רשמו את התוצאות שהתקבלו. כעת, כסו את הפוטודיודה כך שבעבורה יהיה מצב של חושך: ג. מדדו את המתח בהדק 3 ובהדק 2 של המגבר שרת. רשמו את התוצאות שהתקבלו. האם, במצב זה, הדיודה פולטת אור (LED) פועלת? הסבירו את מה שרואים באמצעות התוצאות שהתקבלו בסעיף מדדו את עצמת הזרם במוצא מגבר השרת ואת מפל המתח על הדיודה פולטת אור. רשמו את התוצאות שהתקבלו. רכזו את התוצאות שהתקבלו בטבלה, כדוגמת הטבלה שלפניכם. 6

7 זרם LED מתח LED - מתח הדק 2 V (-) - מתח (+) V הדק 3 תאורת החדר חושך מוצא המשווה (רוויה חיובית/שלילית) מצב LED (כבוי/פועל) אור מתוך התוצאות שהתקבלו חשבו את זרם החושך ואת זרם האור של הפוטו דיודה. הערה: אנא לא לפרק את מעגל הניסוי של חלק ב - אתם תזדקקו למעגל זה בחלק ד של הניסוי. חלק ג מדידת מתחים וזרמים בטרנזיסטור, וזיהוי מצב הפעולה שלו בחלק זה של הניסוי, נחבר מעגל טרנזיסטורי ונמדוד את נקודת העבודה שלו. בהמשך נשנה את ערכי הנגדים כדי להכניס את הטרנזיסטור למצב של רוויה. וכן נחליף את אחד הנגדים בנורה ונפעיל אותה באמצעות כניסת בקרה בהדק הבסיס. לפני הרכבת המעגל, יש צורך בזיהוי הדקי הטרנזיסטור. הטרנזיסטור שבו אנו שנשתמש לניסוי זה הוא 2N2219 הנה כמה תכונות של הטרנזיסטור הזה: מתוך דפי היצרן של הטרנזיסטור אפשר לראות את מיקומי הרגליים שלו, וכן את העובדה שאפשר לעבוד עם הטרנזיסטור הזה עד זרם מרבי של. 0.8A 7

8 הרכיבו את המעגל הנתון באיור, ערכו של הנגד R B נתון בטבלה. הוסיפו מכשירי מדידה כדי למדוד את זרמי המעגל ואת מתחי המעגל. רכזו את תוצאות המדידה שקיבלתם בטבלה. חזרו על סעיף זה בעבור הערכים הנוספים של הנגד R. B קי( R B R C זרמים מתחים מצב הטרנזיסטור טעון/פעיל/רוויה) 47 kω 510 Ω 22 kω 510 Ω 10 kω 510 Ω 4.7 kω 510 Ω I B = I C = I E = V BE = V CE = I IB מצב פעיל C חישוב = β מתוך התוצאות שקיבלתם, מהו יחס הנגדים R R B C (בערך) שבו הטרנזיסטור נכנס לתחום הרוויה? כעת, ברצוננו לחבר במקום הנגד R, C נורה שערכיה הנקובים הם: 12. V / 3 W חשבו את ערכו המרבי של הנגד R B הנדרש כדי שהטרנזיסטור יימצא בתחום הרוויה. לאחר שבחרתם את ערך הנגד, בקשו ערך זה (או קירוב) ממדריך המעבדה והרכיבו את המעגל המתואר באיור. 8

9 האם הנורה פועלת? האם היא דולקת במצב של תאורה חזקה? הסבירו את התוצאה שקיבלתם לפי מה שלמדתם בשיעורים העיוניים. חלק ד חיבור טרנזיסטור כמתג במוצא המעגל לגילוי אור והפעלת נורה בחלק זה של הניסוי, נחבר את המעגל הטרנזיסטורי שתכננתם בחלק ג של הניסוי, למוצא המעגל שבניתם בחלק א או חלק ב של הניסוי. ונדגים את פעולת המעגל. הרכיבו את המעגל הנתון באיור (אפשר להחליף את הפוטודיודה בנגד רגיש לאור) והפעילו את המעגל. האם הנורה דולקת כשיש אור בסביבה או כששורר חושך בסביבה? הציעו שינוי במעגל כך שהנורה תדלק במצב תאורה הפוך למעגל המקורי. סרטטו את המעגל עם השינוי בדוח הסיכום והפעילו את המערכת. 9