Projekt MŠMTEU peníze středním školám Název projektu školyICT do života školy Registrační číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ ŠablonaIII/2 Sada 36 AnotaceFiltry Klíčová slovaUsměrňovač, dioda, kondenzátor, proud, napětí, zvlnění, filtr PředmětElektronika Autor, spoluautorIng. Josef Sýkora JazykČeština Druh učebního materiáluPrezentace, výklad Potřebné pomůckyPC, dataprojektor Druh interaktivityVýklad pomocí prezentace, vyhledávání informací Stupeň a typ vzděláváníStřední škola, učiliště Cílová skupina2. a 3. ročník, žáci 17 – 18 let, obory elektro a Mechatronik Speciální vzdělávací potřebyNe ZdrojeVlastní zdroje - viz poslední strana Filtry 1 STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁSTŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁ Ústí nad Labem, Čelakovského 5, příspěvková organizace Páteřní škola Ústeckého kraje VY_32_INOVACE_36_730

ELEKTRONIKA Filtry

FILTRY Filtry se používají v síťových zdrojích, kde odstraňují zvlnění napětí za usměrňovačem, nebo ho zmenší na přijatelnou hodnotu. Činitel filtrace F Udává schopnost filtru potlačit zvlnění. Má být co největší. Filtry

Činitel zvlnění Udává velikost zvlnění stejnosměrného proudu (informaci o „kvalitě“ napětí). Čím je menší, tím je napětí vyhlazenější, kvalitnější. Filtry

Vhodný filtr volíme podle velikosti odebíraného proudu a podle toho, jak chceme napětí vyhladit. Schopnost filtru potlačit zvlnění, jeho kvalitu, udává činitel filtrace Má být co největší. Filtry

PASIVNÍ FILTRY Skládají se z pasivních součástek (C, RC, RL, LC). Velikost zvlnění (činitel filtrace) a hodnota výstupního napětí jsou závislé na velikosti zátěže R Z, tzn. na velikosti odebíraného proudu. Nejčastěji se používají: vyhlazovací kondenzátor nárazová tlumivka (u větších proudů - omezuje proudové nárazy na kondenzátoru) filtry RC a LC (jednoduché nebo vícenásobné) Filtry

jednoduchý filtr RC jednoduchý filtr LC vícenásobné filtry RC vícenásobný filtr LC Vícenásobné filtry mají velký činitel filtrace. Nevýhodou je, že proud tekoucí do zátěže prochází rezistorem nebo cívkou a na nich vzniká úbytek napětí. Při kolísavém odběru tak kolísá výstupní napětí. Použití: Pro zařízení s malým odběrem proudu, který se příliš nemění. Filtry

Vyhlazovací kondenzátor (nárazový, sběrací, filtrační) V praxi se nejčastěji používá. Je to elektrolytický nebo tantalový kondenzátor s kapacitou řádově stovky až tisíce µF, zapojený paralelně k zátěži (mezi výstupní svorky). Pro výpočet potřebné kapacity, která závisí na velikosti odebíraného proudu, platí přibližný vztah: 10 µF na 1 mA odebíraného proudu. Velikost výstupního napětí a velikost jeho zvlnění závisí na kapacitě kondenzátoru a na velikosti odebíraného proudu: –větší kapacita  menší zvlnění výstupního napětí a větší výstupní napětí a naopak –větší proud  větší zvlnění výstupního napětí a menší výstupní napětí a naopak Výstupní napětí naprázdno U 20 = U 1max = 1,4 · U 1ef (kondenzátor se nabije na maximální hodnotu usměrňovaného napětí) Filtry

Vyhlazovací kondenzátor Maximální použitelnou kapacitu udává výrobce usměrňovacích diod v katalogu s ohledem na proudový náraz v okamžiku připojení usměrňovače k napětí, je-li kondenzátor vybit. Jednocestný usměrňovač s filtrem Zapojení filtračního kondenzátoru Průběh výstupního napětí Filtry

Vyhlazovací kondenzátor – činnost filtru Při průchodu proudu zátěží se kondenzátor působením napětí na výstupních svorkách nabijí na maximální hodnotu U 1max, při poklesu napětí na sekundéru transformátoru (a tedy i na výst. svorkách) se kondenzátor přes zátěž vybijí a napětí na něm pozvolna klesá  nedojde tak k poklesu proudu na nulu - napětí tedy kolísá podstatně méně. Při následující půlvlně se kondenzátor opět dobije. Dvoucestný usměrňovač s filtrem Zapojení filtračního kondenzátoru Průběh výstupního napětí Filtry

Aktivní filtr Dosahuje mnohonásobně většího činitele filtrace než pasivní filtry (až 1000). Nejčastěji se skládají z výkonového tranzistoru s velkým proudovým zesilovacím činitelem h 21 a z pasivního RC filtru, eventuálně ze Zenerovy diody a dalších tranzistorů. Činnost filtru Zapojení filtru Filtry Při kladné změně napětí U 1 se zvětšuje nepatrně i napětí na emitoru tranzistoru, to způsobí přivření tranzistoru a zvětšení jeho vnitřního odporu (odpor mezi C a E). Průtokem odebíraného proudu se zvětší úbytek napětí na tranzistoru a U 2 klesne na původní hodnotu. Záporná změna způsobí zvětšení napětí U BE a větší otevření tranzistoru, čímž se zmenší jeho vnitřní odpor a tím i napětí U CE. Větší část napětí, které je na vstupu filtru se tím přenese na výstup filtru (na R Z ) a tím se zmenší kolísání na zátěži R Z. Výstupní napětí je vyhlazenější.

Souhrn učiva Kontrolní otázky: 1.Co to je činitel zvlnění, jak se vypočítá a jaká by měla být jeho velikost? 2. Co to je činitel filtrace, jak se vypočítá a jaká by měla být jeho velikost? 3.Pasivní filtry – z čeho jsou vytvořeny, jejich výhody a nevýhody, kde se používají? 4.Vysvětli činnost filtračního kondenzátoru – nakresli průběh výstupního napětí! Jaká by měla být jeho kapacita? 5.Aktivní filtry – z čeho jsou vytvořeny, jejich výhody a nevýhody, kde se používají?

13 STŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁSTŘEDNÍ ŠKOLA STAVEBNÍ A TECHNICKÁ Ústí nad Labem, Čelakovského 5, příspěvková organizace Páteřní škola Ústeckého kraje Použité zdroje Text vlastní Obrázky z knih: KESL, Jan. Elektronika I. Praha: BEN, 2004 ING. UHLÍŘ, CSC, Jan; DOC. ING. KŘEČAN, Zdeněk. Elektronika pro 2. a 3. ročník SOU. Praha: SNTL, 1985