Memoriu justificativ
Stiinta este un ansamblu de cunostinte abstracte si generale fixate intr-un
sistem coerent obtinut cu ajutorul unor metode adecvate si avand menirea
de explica, prevedea si controla un domeniu determinant al realitatii obiective. e4u22un
Descoperirea si studierea legilor si teoremelor electromagnetismului in
urma cu un secol si jumatate in urma au deschis o era noua a civilizatiei
omenesti
Mecanizarea proceselor de productie a constituit o etapa esentiala in
dezvoltarea tehnica a proceselor de respective si a condus la uriase cresteri
ale productivitatii muncii. Datorita mecanizarii s-a redus considerabil efortul
fizic depus de om in cazul proceselor de productie, intrucat
masinile motoare asigura transformarea diferitelor forme de energie din natura
in alte forme de energie direct utilizabile pentru actionarea masinilor
unelte care executa operatiile de prelucrare a materialelor prime si a semifabricatelor.
Dupa etapa mecanizarii, omul indeplineste in principal functia de
conducere a proceselor tehnologice de productie. Operatiile de conducere nu
necesita decat un efort fizic redus, dar necesita un efort intelectual
important. Pe de alta parte unele procese tehnice se desfasoara rapid, incat
viteza de reactie a unui operator uman este insuficienta pentru a transmite
o comanda necesara in timp util.
Se constata astfel ca la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de productie
devine necesar ca o parte din functiile de conducere sa fie transferate unor
echipamente si aparate destinate special acestui scop, reprezentand echipamente
si aparate de automatizare. Omul ramane insa cu supravegherea generala
a functionarii instalatiilor automatizate si cu adoptarea deciziilor si solutiilor
de perfectionare si optimizare.
Prin automatizarea proceselor de productie se urmareste asigurarea tuturor conditiilor
de desfasurare a acestora fara interventia nemijlocita a operatorului uman.
Aceasta etapa presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile sa asigure
evolutia proceselor intr-un sens prestabilit, asigurandu-se productia
de bunuri materiale la parametri doriti.
Etapa automatizarii presupune existenta proceselor de productie astfel concepute
incat sa permita implementarea lor mijloacelor de automatizare,
capabile sa intervina intr-un sens dorit asupra proceselor asigurand
conditiile de evolutie a acestora in deplina concordanta cu cerintele
optime.
Lucrarea de fata realizata la sfarsitul perioadei de perfectionare profesionala
in cadrul liceului, consider ca se incadreaza in contextul
celor exprimate mai sus. Doresc sa fac dovada gradului de pregatire in
meseria de ,,tehnician electronist’’, cunostinte dobandite
in cadrul disciplinelor de invatamant : ,,Bazele automatizarii’’
,,Electronica analogica’’ ,,Electronica digitala’’.
Lucrarea cuprinde patru capitole conform tematicii primite. Pentru realizarea
ei am studiat materialul biografic indicat precum si alte lucrari stiintifice
cum ar fi: carti si reviste de specialitate, STAS-ul.
In acest fel am corelat cunostintele teoretice si practice dobandite
in timpul scolii cu cele intalnite in documentatia tehnica
de specialitate parcursa in perioada de elaborare a lucrarii de diploma.
Consider ca tema aleasa in vederea obtinerii diplomei de atestare in specialitate
de ,,electronist’’ dovedeste capacitatea mea de a sistematiza si
sintetiza cunostintele, de a rezolva problemele teoretice dar si practice folosind
procese tehnologice din specializarea in care lucrez.
Capitolul I
Amplificator operational. Parametri
Amplificatoarele operationale sunt amplificatoare de curent continuu cu reactie
negativa interioara si prevazute cu o bucla de reactie negativa externa, care
initial puteau exercita o diferite operatii, ca adunarea, scaderea, inmultirea
si impartirea cu o constanta(in curent continuu) si cu extindere (in
curent alternativ) precum si operatii mai complexe: derivare, integrare, obtinere
de functii logaritmice. In prezent domeniul lor de utilizare este mult
mai extins. Prevazute in bucla de reactie cu retele mai complexe, amplificatoarele
operationale actuale pot realiza cele mai diverse functii cu performante ridicate
si perfect controlabile. Amplificatoarele operationale pot prezenta, in
general, doua intrari si doua iesiri putand lucra astfel:
§ o intrare si o iesire
§ doua intrari si doua iesiri
§ doua intrari si o iesire
Figura I.1 Schema amplificator operational elementar b)
a)
Amplificatoarele operationale au un punct de masa(nul) fasa de care se stabilesc
atat tensiunea de alimentare( ) cat si tensiunile de intrare( )
si de iesire( ).
Tensiunea de iesire a unui amplificator operational este data sub forma cea
mai generala astfel:
- este amplificarea diferentiala in bucla deschisa;
- amplificarea pe mod comun in bucla deschisa;
- tensiunea de decalaj(care apare la iesire cand intrarile sunt nule);
- tensiunea diferentiala de intrare
- media aritmetica a tensiunilor de intrare
Parametri
1.Factorul de amplificare(castigul) diferential in bucla deschisa reprezinta raportul dintre variatia tensiunii de iesire( ) si tensiunea diferentiala
de intrare(figura 1.b)
2.Factorul de amplificare pe mod comun in bucla deschisa reprezinta raportul intre variatia tensiunii de iesire si media aritmetica
a tensiunilor de intrare
Acest parametru rezulta din faptul ca, chiar in cazul in care cele
doua tensiuni de intrare, ,sunt egale insa diferite de zero se produce
tensiunea la iesirea amplificatorului operational. In cazul ideal, al
amplificatorului operational perfect
3.Tensiunea de decalaj(offset) de la intrare este valoarea tensiunii continue aplicata la una din intrarile circuitului pentru
care iesirea este nula,
4.Curentul de polarizare de intrare - este valoarea medie a curentilor de intrare
5.Factorul de rejectie pe mod comun -; CMR
Este raportul dintre factorul de amplificare diferential si factorul de amplificare
pe mod comun .
Conform celor aratate mai sus, intrucat la un amplificator perfect
, rezulta in acest caz
6.Banda de trecere in bucla deschisa
Este domeniul (gama) de frecvente in care amplificarea scade la valoarea
de fata de valoarea maxima:
Capitolul II
Amplificator operational proportional
II.1.Amplificator proportional inversor
Schema de principiu (de curent alternativ) este reprezentata in figura
II.1.Semnalul se aplica pe borna notata (-) iar borna notata (+) este legata
la masa.
Aplicand teorema I a lui Kirchhoff in jurul nodului de intrare se
obtine relatia:
unde este curentul dat de tensiunea aplicata la intrarea (-) curentul de reactie, ce apare prin bucla deschisa formata de rezistenta
Figura II.1.Amplificator proportional inversor este curentul prin intrarea amplificatorului operational.
Deoarece deci dar deoarece
.Se obtine astfel si deci
Se observa ca semnul (-) indicand ca tensiunea de iesire este in
opozitie de faza cu cea de intrare.
Unele proprietati ale amplificatoarelor operationale se pot deduce din aceasta
relatie. Astfel
§ Inmultirea cu o constanta. Punand conditia , k>1 se obtine
§ Impartirea cu o constanta. Daca , k>1 atunci deci tensiunea de iesire este o fractiune a tensiunilor de intrare.
§ Circuit repetor. Pentru avem
Se observa ca prin montarea in cascada a unui numar de amplificatoare
operationale, se pot obtine tensiuni in faza ce cea de intrare.
§ Circuit sumator. In cazul cand la intrarea inversoare se
aplica mai multe tensiuni, prin intermediul unor rezistente, la iesire se obtine
un semnal in antifaza, proportional cu suma lor. In schema din figura
II.2 se pot scrie relatiile urmatoare aplicand prima teorema a lui Kirchhoff
in jurul nodului A dar
Figura II.2 Amplificator operational inversor sumator
Presupunand, pentru simplificare rezulta
II.2.Amplificator proportional neinversor
In acest caz semnalul se aplica pe borna cu (+) .Schema amplificatorului
este reprezentata in figura II.3. In acest caz, pentru a deduce
valoarea amplificarii se observa ca tensiunea intre borna A si masa se
obtine tensiunea de iesire astfel
Dar, deoarece , atunci deci ( reprezinta tensiune de intrare). In acest caz
.
Notand se observa ca semnalul de iesire este in faza cu cel de intrare.
Proprietatile acestui amplificator se pot deduce ca si in cazul celui
inversor din formula amplificarii. Se observa ca el nu poate diviza deoarece
, decat in cazul in care una dintre rezistentele se inlocuieste
cu un dispozitiv ce prezinta o rezistenta Figura II.3.Amplificator proportional
neinversor negativa (dioda tunel).
Cu elemente fizice obisnuite el poate realiza urmatoarele:
§ Inmultirea cu o constanta. Se pune conditia:
Atunci
§ Sumator. Pe circuitul din figura II.4 se pot stabili urmatoarele relatii
.
In jurul nodului B aplicand prima teorema a lui Kirchhoff obtinem
Figura II.4.Amplificator proportional neinversor sumator
in care
Inlocuind, obtinem
Pentru simplificare presupunem ca gasim
Dar si deci si daca :
Se observa ca la iesire s-a obtinut suma tensiunilor aplicate la intrare in
aceiasi faza Pentru a functiona in curent alternativ, amplificatorul operational trebuie
sa fie prevazut cu condensatoare pe circuitele de semnal sau pe cele de reactie,
dupa scopul urmarit. Obtinerea unei amplificari liniare impune alegerea judicioasa
a valorilor condensatoarelor folosite.
Capitolul III
Amplificator operational integrator, derivativ proportional integrator si proportional derivativ
III.1.Amplificator operational integrator
Obtinerea legii. Pentru obtinerea legii de tip integral(I) se foloseste schema
din figura III.1. cu aplicare semnalului de intrare la borna inversoare, cu
o rezistenta in circuitul de intrare si o capacitate in circuitul
de reactie
Pentru curentul prin rezistenta rezulta relatia iar pentru curentul prin capacitatea
se obtine relatia unde tensiunea , de la bornele capacitatii are expresia
.
Din ultimele doua relatii rezulta ca Figura III.1.Amplificator operational
integrator
Stiind ca , rezulta ca sau ;
Integrand aceasta relatie se obtine:
Aceasta expresie arata ca schema din figura III.1 realizeaza o lege TI, tensiunea
de iesire fiind proportionala cu integrala tensiunii de intrare . Notand
: expresia capata aspectul
Semnul minus al expresiei este determinat de aplicarea semnalului de intrare
la borna inversoare.
III.2Amplificator operational derivativ
Obtinerea legii. Legea de tip derivativ (D) nu se foloseste separat , dar componenta
derivativa intervine in legile PD si PID . Pentru obtinerea legii D se
foloseste schema din figura III.2, cu folosirea bornei de intrare inversoare, cu capacitatea in
circuitul de intrare si cu rezistenta in circuitul de reactie; datorita
schimbarii pozitiilor rezistentei si capacitatii (in raport cu schema
din figura III.1. ) in locul unui efect de integrare se obtine un efect
de derivare.
Mentinand aproximatiile anterioare pentru amplificatorul operational rezulta
relatia:
; si inlocuind aceste
Figura III.2.Amplificator operational derivativ valori in relatia se obtine
respectiv
Se obtine astfel o lege D, semnalul de iesire fiind proportional cu semnalul
de intrare si notand , relatia va capata aspectul
III.3.Amplificator operational proportional integrator(PI)
§ PI inversor
Figura III.3.1 Amplificator proportional integrator PI
§ PI neinversor
Figura III-3.2.Amplificator proportional integrator neinversor
III.4.Amplificator operational proportional derivativ(PD)
§ PD inversor
;
Figura III.4.1.Amplificator proportional derivativ inversor
§ PD neinversor
Figura III.4.2.Amplificator operational proportional derivator neinversor
Capitolul IV
Influenta reactiei negative asupra parametrilor amplificatorului
IV.1.Influenta reactiei negative asupra amplificatorului
Reactia negativa micsoreaza amplificare dar mareste stabilitatea ei. In
adevar sa consideram ca dintr-o cauza oarecare (de exemplu variatia temperaturii)
s-a produs o variatie a amplificatorului fara reactie. In acest caz in
relatia , care reprezinta relatia amplificatorului cu reactie, A devine si devine
: scazand cele doua relatii se obtine
Impartind prin A’ si tinand seama ca se obtine
Rapoartele , respectiv dau stabilitate amplificarii fara reactie, respectiv
cu reactie- In cazul reactiei negative K>1 deci < deci stabilitatea
se imbunatateste.
IV.2.Influenta reactiei negative asupra caracteristicilor amplitudine-frecventa
In cazul aplicarii unei reactii negative, caracteristica de frecventa
se modifica dupa cum se observa din figura IV.1 obtinandu-se o largire
a benzii de frecvente. Se poate demonstra ca frecventele limita superioare si
inferioare devin: unde unde
IV.3.Influenta reactiei negative asupra distorsiunilor liniare
Sa presupunem ca la intrarea amplificatorului se aplica un semnal sinusoidal,
iar la iesire datorita caracteristicii neliniare a tranzistorului, semnalul
apare distorsionat. Prin circuitul de reactie negativa, este aplicat din nou
la intrare in opozitie de faza, deci cu o deformare contrara celei de
la iesire. In consecinta semnalul rezultat va fi mai putin deformat prin
compensare.
Factorul de distorsiuni in cazul amplificatorului cu reactie negativa,
este dat de formula: unde
IV.4.Influenta reactiei negative asupra impedantelor de intrare si de iesire
ale amplificatorului
In cazul amplificatorului cu reactie serie, impedanta de intrare creste
fata de cazul amplificatorului fara reactie. Intr-adevar plecand
de la formulele: si folosind relatiile si
Figura IV.1.Influenta reactiei negative asupra amplificatoarelor operationale
referitoare la coeficientul de reactie si tensiunea de intrare in amplificatorul
cu reactie si faptul ca rezulta
Se poate demonstra ca impedanta de iesire scade in cazul folosirii reactiei
negative, dupa formula: unde
In general, daca se foloseste o reactie negativa foarte puternica inlocuind
in relatia rezulta adica amplificarea cu reactie devine independenta de
parametri amplificatorului, obtinandu-se astfel amplificatoare de mare
stabilitate.
Aceste consecinte ale aplicarii reactiei negative in amplificatoare justifica
pentru ca este nelipsita din amplificatoare.
Capitolul V
Schema practica
Figura V.1.Schema electrica etaj final audio
Lista de piese necesare
Rezistente 1x 3,3W2x 100W1x 1W2x 47k W
Condensatori 1x 470mF/25V*2x 100 mF /16V*1x 47 mF /16V*1x 680 mF /16V*2x 100nF1x
220nF1x 2,2nF1x 470pF
* condensatori electrolitici
Circuit integrat 1x MBA810AS
Figura V.2.Cablaj etaj final audio
Capitolul VI
Norme de protectia muncii
1. Fiecare om al muncii este obligat ca, inainte de folosirea mijloacelor
individuale de protectie, sa verifice lipsa defectelor exterioare, curatenia
lor, marcarea tensiunii la care este permisa utilizarea precum si daca nu s-a
depasit termenul de mentinere a caracteristicilor electrice.
2. Art.3825: Amestecul acizilor se face turnand pe cel mai concentrat
in cel mai diluat 3. Art.3539: La exploatarea bailor cu continut acid se va evita contactul solutiilor
cu pielea
4. Art.3676: Comenzile de pornire si oprire a lucrarilor se vor face de catre
seful de lucrare, si tot el va conduce probele.
5. Art.3689: Cablurile mobile de legatura se vor controla inainte de punerea
sub tensiune
6. Art.3699: Este interzisa modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune.
7. Art.3720: Se interzice atingerea legaturilor neizolate chiar daca acestea
sunt alimentate la tensiuni joase.
In toate atelierele si locurile de munca in care se foloseste energia
electrica se asigura protectia impotriva electrocutarii.
Prin electrocutare se intelege trecerea unui curent electric prin corpul
omenesc. Tensiunea la care este supus omul la atingerea unui obiect sub tensiune
este numita tensiune de atingere.
Gravitatea electrocutarii depinde de o serie de factori:
1. Rezistenta electrica a corpului omenesc. Rezistenta medie a corpului (pielea
este singurul organ izolator) este de 1000 si poate avea valori mai mari pentru
o piele uscate sau valori mult mai mici (200 ) pentru o piele uda sau ranita
2. Frecventa curentului electric. Curentul alternativ cu frecvente intre
10-100Hz este cel mai periculos. La frecvente de circa 500.000Hz excitatiile
nu sunt periculoase chiar pentru intensitati mai mari ale curentului electric.
3. Durata de actiune a curentului electric. Daca durata de actiune a curentului
electric este mai mica de 0,01 efectul nu este periculos;
4. Calea de trecere a curentului prin corp. Cele mai periculoase situatii sunt
cele in care curentul electric trece printr-un circuit in care intra
si inima sau locuri de mare sensibilitate nervoasa (ceafa, tampla etc.)
5. Valorile curentilor care produc electrocutarea. Acestea se pot calcula simplu
cu legea lui Ohm: unde R este suma rezistentelor din circuit. -valoarea limita
a curentilor nepericulosi sunt 10mA curent alternativ si 50mA curent continuu.
Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc se pot grupa in:
Electrosocuri si electrotraumatisme. Cand valoarea intensitatii curentului
electric este mai mica de 1mA, nu se simte efectul socului electric. La valori
mai mari de 10mA curent alternativ se produc comotii nervoase in membre;
contractiile muschilor fac ca desprinderea omului de obiectul aflat sub tensiune
sa se faca greu. Peste valoarea de 10mA se produce fibrilatia inimii si oprirea
respiratiei. Electrotraumatismele se datoreaza efectului termic al curentului
electric si pot provoca orbirea, metalizarea pielii, arsuri.
Cositorirea si lipirea se fac in locuri special amenajate si prevazute
cu sisteme de ventilatie corespunzatoare.
Art.3760: Baile de cositor pot fi izolate termic astfel incat temperatura
elementelor exterioare sa nu depaseasca 35 grade Celsius
Art.3761: Se interzice introducerea in baia de cositor a unor piese umede;
este interzisa introducerea in bai fara sa fi fost in prealabil
sters si uscat.
Art.3762: Locurile de munca la care se executa operatii de lipire vor fi prevazute
cu un sistem de ventilatie locala pentru absorbirea nocivitatilor din zona ciocanului
de lipit.
Art.3764: Toate sculele electrice portabile folosite la lipire vor fi alimentate
la o tensiune de sub 24V, iar in locurile periculoase din punct de vedere
al electrocutarii alimentarea se va face la 12V.
Este interzisa modificarea montajelor electrice sub tensiune
Aparatele electrice si dispozitivele auxiliare sa fie alimentate la o tensiune
corespunzatoare si sa aiba prize cu impamantare.