Elektrotechnika i elektronika — opis ogólny (VW Golf 1)

Niestety, elektryczności nie można zobaczyć, dlatego niektórym ludziom trudno jest zrozumieć zachodzące przy niej procesy. Chcielibyśmy to wyjaśnić na podstawie jednego przykładu.

Inżynieria elektryczna jest prosta

Procesy zachodzące pod wpływem prądu elektrycznego można najłatwiej wyjaśnić na przykładzie rury wodnej. Przez taką rurę przepływa pod ciśnieniem określona ilość wody.

• Ciśnienie wody można porównać do napięcia mierzonego w woltach (V)
• Ilość wody przepływającej w danym czasie można porównać do natężenia prądu elektrycznego mierzonego w amperach (A)
• Jeżeli pomnożymy napięcie przez natężenie prądu, otrzymamy moc elektryczną mierzoną w watach (W)
• A gdy podzielimy napięcie przez natężenie prądu, otrzymamy zupełnie inną wartość. Wynikiem podziału jest rezystancja mierzona w omach (Ω).

Opór można porównać do zaworu odcinającego w rurze wodnej. Gdy kran jest otwarty, opór wynosi zero, a woda płynie swobodnie. Po zamknięciu kranu opór wzrasta do nieskończoności (∞) i przepływ ustaje.

Każdy odbiorca energii elektrycznej jest pewnego rodzaju opornikiem, który dla prawidłowego funkcjonowania musi otrzymywać odpowiednią ilość prądu elektrycznego. Dlatego do podłączenia małej lampki kontrolnej wystarczy cienki przewód; mocny rozrusznik wymaga natomiast szczególnie grubego przewodu.

Pomiar napięcia. Lampka kontrolna

Lampa probiercza posiada styk igłowy, dzięki któremu igła może z łatwością przebić izolację testowanego kabla. Końcówkę kabla żarówki należy zacisnąć gdzieś w pobliżu nieizolowanego metalu, w pobliżu tzw. "masy" samochodu. Po pierwsze, żarówka wskazuje, czy w ogóle jest napięcie. Jasność światła żarówki może posłużyć do oceny wielkości napięcia.

Przyrząd pomiarowy z diodami

Z pomocą zazwyczaj!! Lampy próbnej nie należy używać do pomiarów podzespołów elektronicznych. Tego typu lampa testowa pobiera zbyt duży prąd i może uszkodzić części elektroniczne. Jeśli ktoś chce dokonywać pomiarów urządzeń elektronicznych, powinien zakupić urządzenie pomiarowe z diodami LED.

Woltomierz

Za pomocą woltomierza lub urządzenia wielofunkcyjnego o odpowiednim zakresie pomiarowym można na przykład zmierzyć napięcie akumulatora. Jeżeli urządzenie wskazuje jedynie 10,4 V, oznacza to, że jedno z ogniw akumulatora jest zwarte. Interesujące jest również zmierzenie napięcia akumulatora. gdy rozrusznik pracuje. Jeżeli w tym przypadku napięcie jest niższe niż 8 V, oznacza to, że akumulator jest w złym stanie.

Aby dokonać pomiaru, przewód oznaczony znakiem "-" należy podłączyć do ujemnego bieguna akumulatora lub do "uziemienia". Przewód oznaczony znakiem "+" urządzenia pomiarowego należy podłączyć do przewodu poddawanego testowi lub do bieguna dodatniego akumulatora.

Pomiar wartości prądu

Używając amperomierza lub urządzenia wielofunkcyjnego o odpowiednim zakresie pomiarowym, możesz określić, czy prąd płynie do odbiornika, czy nie. Aby tego dokonać, obwód prądowy musi być otwarty, a urządzenie pomiarowe musi być włączone w przerwie. W samochodzie w tym celu można zdemontować jeden ze złączy i podłączyć urządzenie pomiarowe pomiędzy złącze a języczek kontaktowy.


Przykładowo, natężenie prądu elektrycznego mierzy się, jeśli istnieje podejrzenie, że jakiś odbiornik prądu w sieci pokładowej "rozładował" akumulator w ciągu nocy. Aby znaleźć to miejsce, należy odłączyć przewód uziemiający akumulatora i podłączyć amperomierz pomiędzy biegun akumulatora a przewód uziemiający. Jeżeli urządzenie wykryje przepływ prądu, tworzy się określony obwód prądowy. Aby to zrobić, należy wyjąć kolejno bezpieczniki w komorze bezpieczników i podłączyć zaciski amperomierza do styków w ich miejscu. W ten sposób można określić, w którym obwodzie występują upływy prądu. Tabela bezpieczników ustala następnie, które odbiorniki są włączone do danego obwodu prądowego; następnie sprawdź je po kolei.

Pomiar rezystancji

Pomiar rezystancji pozwala na przykład dowiedzieć się, czy przez dany przewód płynie prąd (wówczas zmierzona wartość rezystancji wynosi zero) lub obwód prądowy jest gdzieś przerwany (wtedy opór jest równy nieskończoności). Aby zmierzyć rezystancję, przyrząd pomiarowy musi mieć własne źródło zasilania.

Podstawowe pojęcia z zakresu elektroniki

Samo słowo "elektronika" oznacza, że branża ta opiera się na wykorzystaniu elektronów. Elektrony to niezwykle małe cząsteczki, które stanowią część małego atomu. We wszystkich materiałach przewodzących prąd elektryczny (termin specjalny: dyrygenci) elektrony zapewniają przepływ prądu. W tym przypadku elektrony w przewodniku przemieszczają się od atomu do atomu. Materiały nieprzewodzące również mają elektrony. Są one jednak silnie związane z jądrem atomu i nie mogą się dalej przemieszczać. Dlatego prąd nie płynie.

Trzecią grupę materiałów stanowią tzw. półprzewodniki. Czy to są kryształy (w większości przypadków german lub krzem), które są przetworzone w taki sposób, że ich struktura albo nie zawiera elektronów, albo zawiera ich w nadmiarze. To właśnie powoduje pożądany efekt: prąd elektryczny może przepływać przez płytki kryształu tylko w określonych warunkach. Jeżeli warunki nie są spełnione, przepływ prądu zostaje zatrzymany. Następnie tworzy się warstwa blokująca. Właściwość ta znajduje zastosowanie w diodach i tranzystorach. W wyposażeniu elektrycznym samochodów elementy konstrukcyjne półprzewodnikowe rzadko występują w pojedynczych ilościach. Z reguły są one dostępne w dużych ilościach w kompletnych układach, np. w regulatorze generatora.

Półprzewodniki

Tranzystor pozwala na przepływ prądu tylko wtedy, gdy na złączu trzeciego tranzystora występuje napięcie. Jeżeli to napięcie jest duże, płynie duży prąd. Przy niskim napięciu natężenie prądu jest odpowiednio niższe. Można to porównać do kranu. Im bardziej zawór jest otwarty, tym więcej wody przepływa.

Dioda przewodzi prąd elektryczny tylko w jednym kierunku. Jeżeli prąd elektryczny płynie w przeciwnym kierunku, dioda blokuje jego przepływ. To jak zawór w oponie, dzięki któremu możesz pompować powietrze, ale ono już nie wypłynie.

Dioda elektroluminescencyjna: Półprzewodnikowy kryształ emituje światło tak długo, jak długo jest przyłożone napięcie. Zasadniczo jest to coś podobnego do żarówki żarowej, ale nie ma w niej żarnika.

Inne elementy konstrukcyjne

Funkcją rezystancji (reostatu) jest zatrzymanie przepływu prądu elektrycznego i zmniejszenie jego natężenia.

Kondensator działa jak mała bateria; może magazynować energię elektryczną przez pewien okres czasu. Kondensator służy do wygładzania wahań napięcia i tłumienia pików napięcia.

Jeżeli w obwodzie pożądane jest uzyskanie opóźnienia czasowego, do układu regulacji czasu podłącza się kondensator z rezystancją.