Test ELM.02 — zestaw 3

Dlaczego tak

Współczynnik wypełnienia to stosunek czasu stanu wysokiego do całego okresu: 2 ms/8 ms = 0,25, czyli 25%. Wynik 33% powstaje z podzielenia czasu stanu wysokiego przez czas stanu niskiego (2/6). Średnia wartość napięcia takiego sygnału to 25% amplitudy — na tym opiera się sterowanie jasnością LED i prędkością silników sygnałem PWM.

Dlaczego tak

Metalowa wkładka obudowy TO-220 odprowadza ciepło ze struktury półprzewodnika, a otwór pozwala przykręcić ją do radiatora — dlatego w tej obudowie produkuje się stabilizatory, tranzystory mocy i triaki. Wkładka jest zwykle połączona z jedną z końcówek, więc przy wspólnym radiatorze stosuje się podkładkę izolacyjną. Małe elementy SMD mają obudowy typu SOT czy 0805.

Dlaczego tak

Kod wielkości obudów SMD podaje długość i szerokość w setnych częściach cala: 0805 to 0,08 × 0,05 cala, czyli ok. 2,0 × 1,25 mm. Wartość rezystancji jest nadrukowana na samym elemencie (np. „472”), a nie w oznaczeniu obudowy. Uwaga na różnice systemów: ten sam element w kodzie metrycznym oznacza się jako 2012.

Dlaczego tak

Wyprowadzenie wychodzi z korpusu przez uszczelnienie, które pęka przy zginaniu tuż przy nim; pęknięcie otwiera drogę wilgoci albo zrywa połączenie wewnątrz elementu. Dlatego gnie się je w pewnej odległości od korpusu i łagodnie, najlepiej w przyrządzie do formowania, który zapewnia też rozstaw zgodny z otworami płytki. Zginanie po wlutowaniu przenosi naprężenie na lut i pole lutownicze.

Dlaczego tak

Stop SAC305 topi się w ok. 217–220 °C, a eutektyczny Sn63Pb37 — w 183 °C. Wyższa temperatura wymaga wyższej nastawy grota i silniej obciąża termicznie elementy i płytkę, a połączenie wygląda bardziej matowo nawet przy poprawnym wykonaniu. Luty bezołowiowe stosuje się ze względu na przepisy ograniczające ołów w elektronice. Granica 450 °C oddziela lutowanie miękkie od twardego.

Dlaczego tak

Gdy płytkę odwraca się do lutowania, elementy trzymają się dzięki przyłożeniu do blatu. Jeśli najpierw wlutuje się niskie, płytka leży płasko, a kolejne wyższe elementy dociska się tak samo. Wysokie elementy wlutowane na początku podniosłyby płytkę i niskie wypadałyby lub lutowały się krzywo. Elementy wrażliwe na temperaturę i ESD montuje się zwykle na końcu.

Dlaczego tak

Lut zwilża tylko powierzchnie nagrzane do jego temperatury, dlatego grot musi grzać jednocześnie pole i wyprowadzenie, a lut podaje się do punktu — rozpływa się wtedy po obu powierzchniach. Kropla przeniesiona na grocie traci po drodze topnik i ląduje na zimnych powierzchniach, dając połączenie zimne. Zbyt długie grzanie uszkadza element i odkleja pole od płytki.

Dlaczego tak

Mały element SMD przesunie się przy najmniejszym dotyku grota. Pocynowanie jednego pola i przylutowanie do niego jednej końcówki ustala element na miejscu; drugą końcówkę lutuje się już bez przytrzymywania, a na koniec, w razie potrzeby, poprawia pierwszą. Równoczesne grzanie obu końców wymaga specjalnych pęset lutowniczych, a bez ustalenia element zwykle staje na sztorc.

Dlaczego tak

Mostek to nadmiar lutu, który napięcie powierzchniowe utrzymuje między wyprowadzeniami. Świeży topnik zmniejsza to napięcie, a nagrzanie grotem pozwala lutowi rozdzielić się na pola; plecionka miedziana wciąga nadmiar kapilarnie. Cięcie na zimno grozi uszkodzeniem wyprowadzeń i zostawia opiłki. Dodanie lutu czasem pomaga wraz z topnikiem, ale bez niego tylko powiększa mostek.

Dlaczego tak

Stacja hot-air ogrzewa strumieniem powietrza cały obszar pod układem, więc lut na wszystkich wyprowadzeniach topi się jednocześnie i element schodzi bez siły. Podważanie przy mięknącym lucie odrywa pola lutownicze od płytki. Strumień kieruje się na demontowany układ, a sąsiednie elementy osłania się taśmą aluminiową, bo inaczej one też się odlutują lub przegrzeją.

Dlaczego tak

Poprawne połączenie ma wklęsły menisk, a przez cienką warstwę lutu widać kształt wyprowadzenia — to dowód, że lut zwilżył obie powierzchnie. Kula lutu nie pozwala tego ocenić i często oznacza, że lut nie rozpłynął się po polu albo wyprowadzeniu. Więcej lutu nie daje mocniejszego połączenia, a zwiększa ryzyko mostków do sąsiednich pól.

Dlaczego tak

W typowej diodzie LED dłuższe wyprowadzenie to anoda, a krótsze, od strony spłaszczenia na kołnierzu obudowy, to katoda. Dioda LED jest diodą półprzewodnikową i świeci tylko przy polaryzacji w kierunku przewodzenia; odwrotnie wlutowana nie zaświeci, a przy wyższym napięciu wstecznym może się uszkodzić, bo jej dopuszczalne napięcie wsteczne wynosi zwykle tylko kilka woltów.

Dlaczego tak

Mostek lutowniczy, odwrotnie wlutowany kondensator czy zamieniony układ scalony powodują zwykle nadmierny pobór prądu. Zasilacz z ograniczeniem prądu przechodzi wtedy w tryb stałoprądowy i napięcie spada, co sygnalizuje błąd, zanim coś się spali. Dopiero gdy pobór prądu jest zgodny z oczekiwanym, zwiększa się ograniczenie do wartości roboczej.

Dlaczego tak

Stabilizator 7805 ma wewnętrzne ograniczenie prądu i zabezpieczenie termiczne: przy zwarciu na wyjściu napięcie spada do zera, a cała moc z różnicy napięć zamienia się w ciepło, więc obudowa silnie się grzeje. Brak napięcia na wejściu też dałby 0 V, ale stabilizator pozostałby zimny — i to połączenie objawów rozstrzyga diagnozę. Kolejny krok to odłączenie obciążenia i pomiar na samym stabilizatorze.

Dlaczego tak

Tranzystor PNP w miejscu NPN wymaga odwrotnych polaryzacji, więc nie zadziała. Zamiennik musi też wytrzymać napięcia, prądy i moc występujące w układzie (U_CE, I_C, P_tot), a jego parametry dynamiczne muszą odpowiadać zastosowaniu. Taka sama obudowa to za mało, bo ten sam kształt może mieć różny układ wyprowadzeń — źle wlutowany zamiennik uszkodzi się przy pierwszym włączeniu.

Dlaczego tak

Analiza AC oblicza odpowiedź układu na sygnał sinusoidalny o zmieniającej się częstotliwości i daje charakterystyki amplitudową i fazową. Analiza DC wyznacza napięcia i prądy spoczynkowe, a analiza czasowa pokazuje przebiegi w czasie, jak oscyloskop — z niej też da się odczytać amplitudę, ale tylko dla jednej częstotliwości na raz, więc wykreślenie charakterystyki wymagałoby wielu symulacji.

Dlaczego tak

Po wyprostowaniu napięcia sieci kondensator filtra ładuje się do wartości szczytowej, ok. 325 V, i przy uszkodzonym rezystorze rozładowującym może utrzymywać je przez długi czas po odłączeniu zasilacza. Dotknięcie jego wyprowadzeń grozi porażeniem, a zwarcie śrubokrętem — łukiem i odpryskami. Przed demontażem mierzy się napięcie na kondensatorze i rozładowuje go przez rezystor o odpowiedniej mocy.

Dlaczego tak

Symbol przekreślonego kosza oznacza, że sprzętu nie wolno wyrzucać razem z odpadami komunalnymi, bo zawiera substancje niebezpieczne — np. ołów, rtęć, elektrolity — oraz surowce do odzysku. Przekazuje się go do punktu zbierania lub sprzedawcy przy zakupie nowego. Rozbieranie go i wyrzucanie części osobno nie jest przetwarzaniem, tylko przeniesieniem problemu do innego pojemnika.

Dlaczego tak

Pierwsza cyfra kodu IP określa ochronę przed ciałami stałymi i pyłem (6 — pyłoszczelna), a druga — przed wodą (5 — strugi wody z dowolnego kierunku). IP65 wytrzyma więc deszcz niesiony wiatrem i mycie. IP20 i IP40 nie dają żadnej ochrony przed wodą i nadają się tylko do pomieszczeń. Przy montażu trzeba też uszczelnić wejścia przewodów, bo to przez nie najczęściej wnika woda.

Dlaczego tak

PoE przesyła dane i zasilanie tym samym przewodem skrętkowym; standard Ethernet ogranicza długość jednego odcinka do 100 m, a przy dłuższym dodatkowo rośnie spadek napięcia zasilania. Przewód koncentryczny stosuje się w monitoringu analogowym i HD-TVI/AHD, a nie do kamer IP. Przewód YDY to przewód instalacji elektrycznej 230 V, który nie przeniesie sygnału sieciowego.

Dlaczego tak

Tłumienie kabla w decybelach jest proporcjonalne do długości: 20 dB · 30/100 = 6 dB. Jest to dokładnie połowa napięcia sygnału, bo 6 dB odpowiada dwukrotnemu spadkowi napięcia. Tłumienność kabla rośnie z częstotliwością, więc przy doborze przewodu sprawdza się ją dla najwyższego przesyłanego kanału, np. w pasmie satelitarnym po konwerterze.

Dlaczego tak

Antena kierunkowa ma największy zysk w jednym kierunku, więc kieruje się ją na nadajnik; elementy ustawia się poziomo lub pionowo zgodnie z polaryzacją stosowaną przez nadajnik, bo przy niezgodnej polaryzacji sygnał słabnie wielokrotnie. Sygnał cyfrowy nie znosi zbyt słabego odbioru inaczej niż analogowy — zamiast szumów obraz po prostu zamarza lub znika.

Dlaczego tak

Konwerter typu quattro dostarcza cztery sygnały: dwie polaryzacje w dwóch pasmach. Multiswitch doprowadza je do wielu wyjść i na każdym przełącza ten, którego zażąda odbiornik przez napięcie i sygnał 22 kHz. Dzięki temu dziesiątki odbiorników w bloku korzystają z jednej anteny, a każdy ogląda co innego. Sam multiswitch nie przetwarza sygnału cyfrowego na analogowy ani nie zastępuje konwertera.

Dlaczego tak

Sygnał satelitarny w paśmie Ku (ok. 10,7–12,75 GHz) byłby w kablu tłumiony tak silnie, że nie dotarłby do odbiornika. Konwerter wzmacnia go przy samej antenie i przemienia na pasmo pośrednie ok. 950–2150 MHz, które kabel koncentryczny przenosi na dziesiątki metrów. Zasilanie konwerter dostaje z odbiornika przez ten sam kabel, a dekodowanie programów odbywa się w odbiorniku.

Dlaczego tak

Czujka PIR nie emituje niczego — „pasywna” oznacza, że tylko odbiera promieniowanie cieplne. Soczewka dzieli pole widzenia na strefy i czujka reaguje na zmianę, gdy ciepły obiekt przechodzi między nimi; nieruchome źródło ciepła jej nie wzbudzi. Dlatego nie montuje się jej naprzeciw grzejnika czy okna, gdzie szybkie zmiany temperatury wywołują fałszywe alarmy. Otwarcie drzwi wykrywa czujka magnetyczna (kontaktron).

Dlaczego tak

W linii bez rezystorów centrala widzi tylko dwa stany: zwartą i rozwartą. Włączenie rezystorów końca linii sprawia, że każdy stan — normalny, naruszenie czujki, zwarcie linii i jej przerwa — daje inną rezystancję. Włamywacz, który zewrze przewody, by „uciszyć” czujkę, wywoła wtedy alarm sabotażowy zamiast go ominąć.

Dlaczego tak

Pojemność akumulatora to iloczyn prądu i czasu: 0,25 A · 12 h = 3 Ah. W praktyce dobiera się akumulator z zapasem, bo jego rzeczywista pojemność maleje z wiekiem i temperaturą, a w czasie alarmu sygnalizatory pobierają dodatkowy prąd. Wynik 12 Ah powstaje po pomyleniu czasu z pojemnością, a 0,25 Ah — po pominięciu czasu podtrzymania.

Dlaczego tak

Zwora elektromagnetyczna działa jak elektromagnes: trzyma drzwi, dopóki płynie prąd, a po jego zaniku — np. przy awarii zasilania lub sygnale z systemu pożarowego — drzwi da się otworzyć. To rozwiązanie typu fail-safe, wymagane na drogach ewakuacyjnych. Elektrozaczep typu rewers zachowuje się odwrotnie — pozostaje zamknięty bez zasilania — i dlatego nie nadaje się na drzwi ewakuacyjne.

Dlaczego tak

NVR (Network Video Recorder) odbiera przez sieć strumienie już zakodowane w kamerach IP i zapisuje je na dysku. Kamery analogowe i HD po koncentryku obsługuje rejestrator DVR, który sam przetwarza sygnał z kamer na postać cyfrową — obie nazwy różnią się jedną literą, stąd częsta pomyłka. Wiele rejestratorów NVR ma wbudowany przełącznik PoE, który zasila kamery, ale napięciem bezpiecznym, a nie 230 V.

Dlaczego tak

Sygnał cyfrowy może mieć wystarczający poziom, a mimo to być nieodbieralny z powodu zakłóceń, odbić lub przesterowania. MER mówi, jak czysta jest modulacja, a BER — ile bitów przychodzi z błędami przed korekcją. Sam poziom sygnału jest warunkiem koniecznym, ale nie wystarczającym, i to dlatego ocena „jest mocny sygnał” bywa myląca.

Dlaczego tak

Wzmacniacz ma ograniczony poziom wyjściowy; silny sygnał bliskiego nadajnika, dodatkowo wzmocniony, wprowadza go w zakres nieliniowy i powstają zniekształcenia intermodulacyjne, które pogarszają MER aż do utraty odbioru. Przed zamontowaniem wzmacniacza należało zmierzyć sygnał — przy silnym odbiorze wystarczy sama antena, a czasem trzeba wręcz dodać tłumik. Wzmacniacz nie jest uniwersalnym „ulepszeniem” instalacji.

Dlaczego tak

„Absolute maximum ratings” to wartości bezwzględnie maksymalne: napięcia, prądy, temperatury, których nie wolno przekroczyć nawet chwilowo. Producent nie gwarantuje przy nich poprawnego działania — układ po prostu nie powinien się zniszczyć. Warunki pracy podaje osobna tabela „Recommended Operating Conditions”, a typowe wartości parametrów — tabela charakterystyk elektrycznych.

Dlaczego tak

Reaktancja kondensatora maleje z częstotliwością: dla wysokich częstotliwości kondensator prawie nie stawia oporu i sygnał przechodzi na rezystor wyjściowy, dla niskich — większość napięcia odkłada się na kondensatorze, a dla prądu stałego kondensator jest przerwą. Zamiana miejscami kondensatora i rezystora daje filtr dolnoprzepustowy, więc łatwo pomylić oba układy.

Dlaczego tak

Przy normalnym napięciu warystor ma bardzo dużą rezystancję i praktycznie nie przewodzi. Gdy pojawi się przepięcie, np. od wyładowania czy przełączeń w sieci, jego rezystancja gwałtownie spada, a energia przepięcia wydziela się w nim zamiast w elektronice. Wielokrotne przepięcia go degradują, a przy dużym przepięciu może się rozerwać — dlatego zwykle współpracuje z bezpiecznikiem.

Dlaczego tak

Bity podawane kolejno na wejście przesuwają się w rejestrze z każdym impulsem zegara; po zapełnieniu rejestru są dostępne jednocześnie na wszystkich wyjściach. Dzięki temu mikrokontroler, używając dwóch–trzech linii, steruje ośmioma lub — łącząc rejestry kaskadowo — dziesiątkami wyjść. Zamianę analogowo-cyfrową wykonuje przetwornik A/C, a podział częstotliwości — licznik.

Dlaczego tak

Henr jest jednostką indukcyjności, czyli właściwości cewki, która przy zmianie prądu o 1 A w ciągu 1 s wytwarza napięcie samoindukcji 1 V. Farad to jednostka pojemności — w obwodach często razem z henrem, stąd łatwo o pomyłkę — tesla to jednostka indukcji magnetycznej, a simens — przewodności, odwrotności rezystancji.

Dlaczego tak

Prąd w przewodach zasilających, zwłaszcza pobierany przez odbiorniki impulsowe, wytwarza pole elektromagnetyczne indukujące zakłócenia w długich przewodach sygnałowych — słychać je w domofonie jako brum, a w systemie alarmowym mogą wywołać fałszywe alarmy. Rozdzielenie tras zmniejsza też ryzyko, że uszkodzona izolacja przewodu 230 V przeniesie napięcie sieci na urządzenia niskonapięciowe.

Dlaczego tak

Odstępstwo od projektu może mieć skutki, których monter nie widzi — kolizję z inną instalacją, przekroczenie dopuszczalnej długości przewodu czy zmianę kosztów — dlatego uzgadnia się je z osobą odpowiedzialną za projekt. Dokumentacja powykonawcza musi pokazywać faktyczny przebieg przewodów, bo na jej podstawie ktoś kiedyś będzie szukał usterki lub wiercił w ścianie.

Dlaczego tak

Centrala ma dwa źródła zasilania: sieć i akumulator; odłączenie tylko sieci pozostawia układ pod napięciem, a zwarcie przewodów akumulatora może spowodować duży prąd i uszkodzenia. Otwarcie obudowy i odłączenie linii wywoła alarm sabotażowy, więc stację monitorowania uprzedza się, by nie wysłała patrolu. Dopiero potem odłącza się linie i demontuje obudowę.

Dlaczego tak

Najczęstsze błędy montażu — odwrotnie wlutowany element spolaryzowany, zamiana wyprowadzeń, mostek lutowniczy — da się wykryć bez zasilania: przez porównanie ze schematem i pomiar rezystancji między zasilaniem a masą. Zwarcie wykryte omomierzem nie niszczy niczego, zwarcie wykryte po włączeniu zasilania może spalić ścieżki i elementy. Mycie płytki wodą grozi pozostawieniem wilgoci i osadów.