Electronică aplicată. (Curs 2)

1. Curs 2 Electronică aplicată

2. Circuitul electric

• Circuitul electric reprezintă o buclă închisă (care
asigură cale de întoarcere a curentului)
alcătuită, în cele mai multe cazuri, dintr-o sursă
de energie electrică, fire, o siguranţă fuzibilă, o
sarcină şi un comutator:
siguranta
fuzibila
comutator
E
sarcina

3. Circuitul electric

siguranta
fuzibila
Circuitul electric
E
comutator
sarcina
• La închiderea comutatorului curentul va curge
în interiorul circuitului
• Sarcina poate fi un rezistor, o impedanţă sau
orice dispozitiv care consumă energia
electrică ce curge prin circuit şi o transformă
în altă formă de energie.
• Becul este un exemplu de sarcină care
consumă energie electrică şi o converteşte în
căldură (90%) şi lumină (10%). Alt exemplu
este LED-ul (dioda emisivă de lumină).

4. Circuitul electric

comutator
siguranta
fuzibila
• Tipuri de circuite
E
sarcina
– Circuit serie
– Circuit paralel
siguranta
fuzibila 1
siguranta
fuzibila 2
E
– Circuit serie-paralel
comutatorul-1
sarcina-1
siguranta
fuzibila
comutator
comutator
V1
E
sarcina-1
sarcina-2
R1
C1
1k
1n
R2
1k
R3
1k
comutatorul-2
sarcina-2

5. Legea lui Ohm

• Conceptele de curent, tensiune şi
rezistenţă:
– Curentul electric reprezintă curgerea
(deplasarea ordonată a) unor sarcini electrice.
– Tensiunea electrică sau diferenţa de
potenţial electric reprezintă forţa care dirijează
curentul într-un anumit sens.
– Rezistenţa reprezintă proprietatea unui
material (obiect) de a se opune trecerii
curentului electric prin el.

6. Legea lui Ohm

• Conform legii lui Ohm, curentul dintr-un circuit
electric este direct proporţional cu tensiunea şi
invers proporţional cu rezistenţa.
• Astfel, dacă tensiunea creşte, de exemplu,
atunci şi curentul va creşte iar dacă rezistenţa
creşte atunci curentul va scădea.
• Formula legii lui Ohm este V=I x R, unde
V=tensiunea în volţi, I=curentul în amperi iar
R=rezistenţa în ohmi

7. Circuitul electronic

• Este circuitul electric care conţine cel puţin
un element activ de circuit
• Circuitele electronice pot fi:
– Circuite analogice care prelucrează semnale
cu variaţie continuă în timp şi/sau frecvenţă;
– Circuite digitale care prelucrează semnale
care pot lua, uzual, doar 2 valori,
corespunzătoare cifrelor binare 0 şi 1;
– Circuite mixte care prelucrează atât semnale
analogice cât şi semnale digitale.

8. Componente

• Pot fi pasive sau active
• Elementul pasiv de circuit (componenta
pasivă) reprezintă o componentă care
consumă exclusiv energie electrică (fără
să producă energie electrică) sau este
componenta incapabilă să realizeze câștig
în putere.
• Exemple: rezistoare, condensatoare,
bobine, transformatoare, diode.

9. Componente

• Elementul activ de circuit (componenta activă)
reprezintă componenta de circuit care nu este
pasivă. Elementul activ de circuit consumă
energie electrică dar este capabilă să şi producă
energie electrică sau să realizeze câştig de
putere.
• Pentru a funcţiona, componenta activă trebuie
să fie alimentată cu energie electrică.
• Exemple: tranzistoare, circuite integrate,
generatoare de tensiune, generatoare de curent.

10. Rezistorul

• permite controlul curentului în circuite.
• este o componentă cu 2 terminale,
caracterizată prin rezistenţa R.
• Dacă între cele 2 terminale se aplică o diferenţă
de potenţial (o tensiune U) atunci curentul I din
circuit se poate determina aplicând legea lui
Ohm: I=U/R, astfel încât:
U
R
I

11. Rezistorul

• Rol în circuitele electrice
– Limitarea curentului: un exemplu tipic este limitarea
curentului printr-un LED (Light Emitting Diode – dioda
emisivă de lumină)
– Dirijarea controlată a curentului în anumite zone ale
circuitelor
– Polarizarea componentelor active (stabilirea anumitor
potenţiale în diferite puncte ale circuitelor) şi stabilirea
PSF-ului (Punctul Static de Funcţionare) unor
componente active
– Filtre şi circuite de temporizare (împreună cu
condensatoare).

12. Rezistorul

• Rezistoarele sunt componentele pasive cel mai des utilizate în
aparatura electronică, reprezentând aproximativ 30-40% din totalul
componentelor unui aparat.
• Din punct de vedere tehnologic, rezistoarele reprezintă utilizări ale
materialelor conductoare în scopul controlului şi limitării curentului
electric, bazate în general pe relaţia:
unde:
- ρ – rezistivitatea materialului conductor, care este caracteristică de
material [Ωm]
- l – lungimea conductorului [m];
- S – aria secţiunii conductorului [m2].

13. Rezistorul

• a,b – rezistor fix
• c,d – rezistor variabil
• e - fotorezistor

14. Aplicațiile rezistoarelor

• Rezistoarele variabile numite şi potenţiometre sau rezistoare
ajustabile sunt larg folosite în circuitele electronice ca dispozitive de
stabilire şi reglare a unor parametri ai circuitului. Ele se pot realiza în
forme, dimensiuni, valori etc. foarte variate. Principalele
caracteristici ale potenţiometrelor sunt:
- legea de variaţie a rezistenţei (liniară, logaritmică etc.);
- valorile minimă şi maximă de reglaj;
- puterea disipată;
- materialul rezistiv şi proprietăţile acestuia;
- modul de încapsulare şi numărul de rezistoare care pot fi reglate
simultan;
- modul de reglaj şi precizia reglării
(cu ax, cu cursor, cu şurub etc.).

15. Aplicațiile rezistoarelor

Reglarea sau limitarea curentului printr-un dispozitiv electronic
• Montarea în serie a rezistorului cu o altă componentă electronică, de
exemplu o diodă luminiscentă ( LED – Light Emitting Diode ), face
ca prin acest circuit, să poată fi menţinut şi controlat curentul la o
valoare sigură pentru o bună funcţionare a diodei.

16. Aplicațiile rezistoarelor

Reglarea turaţiei unui motor electric
Turaţia unui motor electric de curent continu poate fi controlată prin
intercalarea unei rezistenţe reglabile (reostat) în serie cu indusul
motorului, cum se putea întâlni la controlul vitezei de deplasare ale
tramvaielor electrice sau ale troleibuzelor urbane

17. Aplicațiile rezistoarelor

• O reţea formată din două sau mai multe
rezistoare formează un divizor de tensiune
şi este utilizată pentru reglarea nivelului de
tensiune dorit

18. Aplicațiile rezistoarelor

Rezistoare dependente de temperatură
(termistoare)
Rezistoarele dependente de temperatură au la
baza funcţionării lor variaţia rezistivităţii unor
materiale semiconductoare sau de alt tip, atunci
când se modifică temperatura acestora.
Se utilizează ca senzori de temperatură
(traductoare termice) în sistemele de urmărire a
temperaturii şi de reglare automată a acesteia

19. Termistor

20. Rezistoare dependente de lumină (fotorezistoare)

• Fotorezistoarele au la baza funcţionării lor efectul
fotoelectric, care constă în modificarea conductivităţii
electrice a unui semiconductor în urma recepţiei unui flux
luminos. Absorbţia fotonilor modifică concentraţia de
purtători liberi din semiconductor şi prin aceasta
conductivitatea sa, în sensul reducerii acesteia.

21. Fotorezistorul

• Fotorezistorul în circuit formează un divizor de tensiune,
iar informația dată de fluxul luminos este dată de relația:
•Fotorezistoarele se construiesc după
domeniul de utilizare; astfel pentru spectru
vizibil se utilizează ca material sulfura de
cadmiu, pentru domeniul infraroșu apropiat –
sulfuri de plumb sau compuși de indiuantimoniu, iar pentru domeniul infraroșu
îndepărtat – germaniu dopat cu cupru.
•Fotorezistoarele au o largă arie de aplicații,
începând de la controlul camerelor de luat
vederi, comanda iluminatului, până la
fotospectrometre

22. Kirchhoff

• Legea nodurilor

23. Kirchhoff

• Legea buclelor

24. Exercițiu 1

25. Soluție

26. Exercițiu 2

27. Soluție

28. Rezumat

• Elementul de circuit pe care îl reprezintă rezistorul este
supus unor legi care leagă mărimi tipice de circuit, cum
sunt tensiunea şi curentul.
• Rezistoarele se fabrică într-o largă varietate de
dimensiuni și tipuri; fiecare aplicaţie cere un anumit tip
constructiv, care să corespundă cerinţelor de tensiune şi
putere maxim admisibilă.
• Comportarea lor în circuit este coordonată de legile
specifice circuitului electric.
• Au fost prezentate diverse feluri de conectare a
rezistoarelor, relaţii valabile în circuitele electrice.
• Au fost prezentate rezistoare speciale, care pot fi
utilizate ca senzori pe un autovehicul.