LUCRARE DE SPECIALITATE PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A

COMPETENŢELOR PROFESIONALE

ÎNDRUMĂTOR CANDIDAT

MAI 2007

GENERATOARE DE SEMNAL. CIRCUITE BASCULANTE

CUPRINS

1

Argument............................................................................................................................4

Capitolul I Oscilatoare

- Generalităţi...............................................................................................................5 - Parametri oscilatoarelor...........................................................................................5- Clasificarea oscilatoarelor........................................................................................5

Generatoare comandate

- Impulsuri..................................................................................................................6- Circuite pentru formarea impulsurilor (limitare, derivare, integrare)......................7- Circuite pentru generarea impulsurilor (circuite basculante astabile, bistabile,

monostabile)...........................................................................................................11 Capitolul II

Proiectarea schemelor electronice în Capture CIS din Orcad Family Release 9.2............17

Capitolul III

Proiectarea cablajelor imprimate în Layout Plus din Orcad Family Release 9.2..............37Norme de protecţie a muncii..............................................................................................52Bibliografie........................................................................................................................54

2

ARGUMENT

Descoperirea şi studierea legilor şi teoremelor electromagnetismului în urmă

cu un secol şi jumătate au deschis o eră noua a civilizaţiei omeneşti

Mecanizarea proceselor de producţie a constituit o etapă esenţială în

dezvoltarea tehnică a proceselor de respective şi a condus la uriaşe creşteri ale

productivităţii muncii. Datorită mecanizării s-a redus considerabil efortul fizic depus

de om în cazul proceselor de producţie, întrucât maşinile asigură transformarea

diferitelor forme de energie din natură în alte forme de energie direct utilizabile

pentru acţionarea maşinilor, uneltelor care execută operaţiile de prelucrare a

materialelor prime şi a semifabricatelor.

După etapa mecanizării, omul îndeplineşte în principal funcţia de conducere

a proceselor tehnologice de producţie. Operaţiile de conducere nu necesită decât un

efort fizic redus, dar necesită un efort intelectual important. Pe de altă parte unele

procese tehnice se desfăşoară rapid, încât viteza de reacţie a unui operator uman este

insuficientă pentru a transmite o comandă necesară în timp util.

Astfel eu consider că tema aleasă de mine pentru a susţine examenul de

certificare a competenţelor profesionale joacă un rol foarte important în procesele

tehnologice ale erei noastre.

Prin această lucrare vreau să demonstrez gradul de pregătire în meseria de

‚tehnician în telecomunicaţii’, cunoştinţe dobândite în cadrul disciplinelor de

învăţământ de-a lungul perioadei de perfecţionare profesională în cadrul liceului.

3

CAPITOLUL I

GENERATOARE DE SEMNAL

Circuitele electronice care, în anumite condiţii specifice, generează semnale se numesc generatoare de semnal. În funcţie de condiţiile fundamentale de producere a semnalului, generatoarele se pot împărţi în două categorii: oscilatoare şi generatoare comandate.

A. OSCILATOARE

1. GENERALITĂŢI

Oscilatoarele sunt generatoare de oscilaţii electrice întreţinute cu frecvenţă proprie (care deci funcţionează fără semnalul de intrare). Faţă de amplificatoare, oscilatoarele prezintă asemănări şi deosebiri.Asemănarea constă în proprietatea comună de transforma energia de curent continuu a sursei de alimentare în energie de curent alternativ a semnalului generat. Deosebirea constă, în primul rând, în faptul că pentru executarea acestei operaţii amplificatoarele necesită un semnal de comandă, pe când oscilatoarele lucrează fără semnalul exterior de comandă. În al doilea rând, semnalul de ieşire al unui amplificator are frecvenţă determinaţă de semnalul de intrare, pe când semnalul generat de oscilator are frecvenţă dată de parametri circuitelor care îl compun.

2. PARAMETRI OSCILATOARELOR

Ca generatoare de semnal, oscilatoarele trebuie să îndeplinească anumite condiţii privind principalii săi parametri şi anume:

- forma semnalului general;- domeniul de frecvenţă în care lucrează;- stabilitatea frecvenţei semnalului de ieşire;- mărimea şi stabilitatea amplitudinii semnalului de ieşire;- coeficientul de distorsiuni neliniare impus.

3. CLASIFICAREA OSCILATOARELOR

Oscilatoarele se pot clasifica după următoarele criterii:

• după forma semnalului pe care îl generează:- oscilatoare sinusoidale;- oscilatoare nesinusoidale;

• după domeniul de frecvenţă în care lucrează:- oscilatoare de joasă frecvenţă (de audiofrecvenţă);- oscilatoare de înaltă frecvenţă (de radiofrecvenţă);

4

- oscilatoare de foarte înaltă frecvenţă;

• după principiul de funcţionare:- oscilatoare cu rezistenţă negativă;- oscilatoare cu reacţie;

• după natura circuitelor care imtervin în structura lor:- oscilatoare RC;- oscilatoare LC;- oscilatoare cu cuarţ;

B. GENERATOARE COMANDATE

Această categorie de generatoare furnizează semnal de ieşire, atunci când la intrare se aplică un anumit semnal de comandă. Majoritatea acestor tipuri de generatoare lucrează cu comandă în impulsuri. Circuitele care generează impulsuri sau care acţionează asupra impulsurilor, schimbându-le forma, durata, perioada, poziţia sau alţi parametri, se numesc circuite pentru impulsuri.

1. IMPULSURI

Prin impuls se înţelege o variaţie rapidă de tensiune sau de curent, care durează un timp scurt în comparaţie cu perioada de succesiune a acestor variaţii, precum şi cu procesele tranzitorii pe care ele le produc în circuite. • Există o mare varietate de impulsuri: dreptiunghiulare, trapezoidale, în dinte de ferăstrău, triunghiulare, de tip clopot. În multe aplicaţii se folosesc impulsuri de formă aproximativ dreptiunghiulare. • Atunci când la intrarea unui circuit se aplică un impuls dreptiunghiular ideal, la ieşire se obţine un impuls deformat, datorită acţiunii elementelor reactive (bobine, condensatoare) din circuit. Acest impuls poate fi caracterizat cu ajutorul unor parametri, dintre care cei mai importanţi sunt: amplitudinea impulsului (A), durata impulsului ( i ), durata frontului anterior (tc), durata frontului posterior (td), descreşterea palierului ( A) şi, dacă este cazul supracreşterea impulsului ( ). Astfel:

- amplitudinea impulsurilor (A) reprezintă valoarea mărimii corespunzătoare regiunii palierului (valoare de regim);

- durata impulsului ( i ) reprezintă intervalul de timp dintre momentele corespunzătoare atingerii valorii de 0,5 din amplitudinea impulsurilor;

- durata frontului anterior (de creştere) (tc) reprezintă intervalul de timp necesar mărimii pentru a creşte de la 0,1 la 0,9 din valoarea de regim;

- durata frontului posterior (de descreştere) (td) reprezintă intervalul de timp necesar mărimii pentru a descreşte de la 0,9 la 0,1 din valoarea de regim;

- descreşterea palierului ( A) reprezintă diferenţa dintre valoarea maximă şi cea minimă a palierului;

5

- supracreşterea ( )reprezintă diferenţa între valoarea maximă înregistrată de mărime şi valoarea de regim.

În cazul unei succesiuni de impulsuri dreptunghiulare periodice, care se repetă la intervale de timp egale, parametrii caracteristici sunt durata impulsului i , perioada de

succesiune T sau frecvenţa şi coeficientul de umplere Q = .

• Impulsurile pot fi obţinute prin două metode: prin generare sau prin formare.

2. CIRCUITE PENTRU FORMAREA IMPULSURILOR

Metoda formării impulsurilor se bazează pe obţinerea unei succesiuni periodice de impulsuri, plecând de la semnale periodice de altă formă, de obicei sinusoidale. Se folosesc mai multe tipuri de circuite de formare a impulsurilor, dintre care cele mai importante sunt: circuite de limitare, derivare şi de integrare.

a. Circuite de limitare

Circuitul de limitare este circuitul care furnizează la ieşire o mărime (tensiune sau curent) proporţională cu mărimea de la intrare, numai atunci când aceasta se află cuprinsă între anumite limit, numite praguri de limitare. Cand mărimea de la intrare depăşeşte pragurile de limitare, mărimea corespunzătoare de la ieşire se păstrează constantă. Limitarea se poate aplica semnalelor de orice formă. În cele mai dese cazuri, se utilizează limitarea unor semnale de formă sinusoidale pentru a obţine impulsuri dreptiunghiulare sau trapezoidale. Limitarea oscilaţiei sinusoidale se poate face: cu un prag (superior sau inferior) sau cu două praguri de limitare. Pentru realizarea circuitelor în limitare se folosesc elemente neliniare: diode semiconductoare sau tranzistoare. Cel mai simplu mod de realizare a limitatoarelor este prin folosirea diodelor şi rezistenţelor. În cazul diodelor semiconductoare, limitarea se obţine prin trecerea acestora din stare de conducţie în stare de blocare şi invers, atunci când semnalul atinge valoarea de prag a limitatorului. • Clasificarea limitatoarelor se poate face după următoarele criterii:

- după modul de montare a diodei în circuit: limitatoare serie şi limitatoare derivaţie;- după alternanţa obţinută la ieşire (tipul pragului): limitatoare cu prag inferior şi

limitatoare cu prag superior;- după mărimea semnalului limitat în comparaţie cu valoarea amplitudinii

semnalului: limitatoare cu prag zero sau limitatoare având o anumită valoare a pragului, acesta depinzând de polaritatea diodei dată de sursele continue din circuit.

• Limitatoare de tip serie. Circuitul de limitare din figura 1 a este un limitator serie, cu prag de limitare zero. Funcţionarea este următoarea: la aplicarea alternanţei pozitive, dioda conduce şi întreaga tensiune aplicată se obţine la ieşire. La aplicarea alternanţei negative, dioda este blocată şi tensiunea de ieşire este zero. La ieşire se obţine astfel

6

CAPITOLUL II

7

Proiectarea schemelor electronice în Capture CIS din Orcad Family Release 9.2.

Orcad Family Release 9.2 permite realizarea schemelor electronice cu tot cu simulare dar şi a cablajului imprimat. Pentru a realiza cablajul imprimat al unui circuit electronic vom accesa subprogramul Capture CIS după cum urmează:

După cum se observă a apărut o fereastră Orcad Capture cu ajutorul căreia vom da un nume şi o locaţie circuitului pe care vrem să îl realizăm.

Numele şi locaţia circuitului o vom da după cum urmează:

- Mi-am propus să realizez un circuit basculant astabil deci dăm numele Basculant astabil 1.

- Bifăm Analog or Mixed A/D.- Setăm locaţia C:/Program Files/ Orcad dacă merge.- Ok

În fereastra ce tocmai a apărut vom bifa:

- Create a blank project - Ok.

8

Ne apare foaia de lucru pe care vom realiza circuitul electronic, pentru a selecta o componentă electronică vom accesa:

- Place – Part.

9

Ne apare fereastra de unde vom alege componentele din librăriile corespunzătoare fiecăreia. Pentru a accesa o librărie apăsăm click pe:

- Add Library.

În fereastra ce tocmai a apărut vom deschide toate librăriile în acelaşi timp:

- Add Library - Ctrl + A pentru a selecta toate librăriile - Open.

10

Noi ne-am propus să realizăm un circuit basculant astabil deci avem nevoie de:

- două tranzistoare.- patru rezistoare, două de 330 şi celelalte două de 10k .

11

- două diode.- două condensatoare de 22 F şi Ic = 3V.- o sursă de alimentare de tensiune continuă de 10 V. - masă.

În fereastra de mai jos ne este ilustrat cum se selectează un tranzistor din librăria BIPOLAR.

Acum ne este ilustrat cum se selectează un rezistor din librăria sa, şi anume ANALOG.

- sursa din librăria SOURCE.- condensatorul din librăria ANALOG.- dioda din librăria DIODE.

Pentru a selecta semnul de masă trebuie dăm click pe bara din dreptul paginii delucru în dreptul butonului GND cu semnul corespunzător semnului de masă, după care alegem 0/SOURCE şi Ok.

12

După ce am selectat componentele necesare, le aranjăm conform schemei şi opoi realizăm conexiunile cu fire pe care le luăm din:

- Place - Wire sau Shift + W.

13

În figura de mai jos ne este prezentată dispunerea pieselor conform schemei şi modul în care se realizează conexiunile.

14

Pentru a vizualiza simularea (graficul) acestui circuit acem nevoie de marcări pe care îi luăm din:

15

- Pspice – Markers - Voltage Level.

După ce am pus marcării unde dorim să vizualizăm unsemnal mergem pe:

- Pspice – New Simulation Profile.

16

A apărut o fereastră în care trebuie să punem un nume, noi o să punem numele care l-am dat proiectului la începutul realizării acestuia şi anume:

- Basculant astabil 1 – apoi click pe Create.

17

În fereastra ce a apărut vom alege timpii de simulare:- Run to time – 500ms.- Maximum step size – 10ns.- Ok.

Acum vom porni simularea acestui circuit:

18

- Pspice – Run sau F11. În acest moment a apărut un grafic care are coordonatele: pe axa Y, V (volţi) iar pe axa X unitatea de timp în cazul nostru ms. Se poate observa că dacă tranzistorul 1 conduce celălalt este blocat.

19

Am văzut circuitul electronic cu tot cu simulare acum vom încerca să realizăm cablajul imprimat al acestuia. Pentru aceasta avem nevoie de mai mulţi paşi:

- Închidem Pspice A/D.- Salvăm schema care am făcut-o.

20

- Minimizăm ferestrele existente in Orcad Capture şi ne apare o imagine ca cea de mai jos.

Dăm click pe PAGE1 apoi Tools – Design Rules Check. Verific eventualele eroări.

21

Dăm click pe PAGE1 – Tools – Create Netlist... – aleg Layout şi selectez unitatea de măsură în inches (bifez User Properties are in inches) – Ok. Apare o fereastră şi dăm Ok.

CAPITOLUL III

Proiectarea cablajelor imprimate în Layout Plus din Orcad Family Release 9.2

Partea de proiectare a schemei a luat sfârşit, acum ne vom ocupa de partea de proiectare a cablajului imprimat, pentru aceasta avem nevoie de subprogramul Layout Plus din programul Orcad Family Release 9.2.

Pentru a începe operaţiunile vom urma următorii paşi:

- File – New-

22

Cer să încarc un şablon de circuit şi aleg un fişier tehnologic: default.tch, el se află în Load Temple File.

23

Cu ajutorul acestui pas mergem către acel fişier tehnologic.

24

Alegem fişierul pe care ni l-am propus să îl alegem şi dăm Open.

25

În acest moment a apărut numele pe care noi l-am dat circuitului nostru, dăm click pe el şi dăm Open.

26

Salvăm acest fişier tot cu acest nume.

27

În acest moment a apărut o dispunere automată a pieselor realizată de calculator. Cu ajutorul Component Tool putem dispune piesele după cum dorim.

28

După ce am dispus componentele cum dorim trasăm marginile plăcuţei:

- Tool – Obstacle – New.

După ce am trasat marginile plăcuţei vom alege numărul de straturi al cablajului după cum se observă în imaginea de mai jos.

29

Pentru a activa un strat dăm dublu click pe el şi bifăm Routing Layer, iar pentru a îl dezactiva dăm dublu click pe el şi Unused Layer apoi Ok.

30

După ce am setat numărul de straturi vom accesa:

- Auto – Autoroute – Board pentru a realiza calculatorul cablajul automat

În figura de mai jos a apărut cablajul imprimat plasat automat de calculator.

31

Am dat un zoom pentru a observa mai bine legăturile dintre componente şi numărul de straturi. Se poate observa că este un cablaj pe două straturi.

32

În imaginea de mai jos ne este prezentat un cablaj cu patru straturi. Pentru a vizualiza numai primul strat apăsăm:

33

- Backspace – 1 deoarece când am ales numărul de straturi al acestui cablaj am observat că primului strat îi corespunde cifra 1 – 0 pentru a vizualiza marginile plăcuţei şi Shift+1 pentru a vizualiza piesele.

34

Norme de protecţie a muncii

Normele generale de protecţie a muncii cuprind reguli şi măsuri aplicate în întreaga economie naţională. Protecţia muncii se transpune practic în aplicarea unor criterii ergonamice pentru îmbunătăţirea condiţiilor de muncă şi pentru reducerea efortului fizic. Normele de protecţie a muncii se aplică salariaţilor, membrilor cooperatori, persoanelor angajate cu convenţii civile (cu excepţia celor care au drept obiect activităţi casnice) precum şi ucenicilor, elevilor şi studenţilor în perioada efectuării practicii profesionale. În accepţia cea mai generală, protecţia muncii este un ansamblu de acţiuni având ca obiect drept cunoaşterea şi înlăturarea tuturor elementelor care pot apărea în procesul de muncă, susceptibile de a provoca accidente şi îmbolnăviri profesionale. Pentru a-şi atinge scopul securitatea omului în procesul de muncă, respectiv asigurarea integrităţii anatomo-funcţionale şi sănătăţii lucrătorilor în procesul productiv - protecţia muncii implică existenţa şi funcţionarea unui sistem multidisciplinar fundamentat, de concepte teoretice, acte legislative, măsuri şi mijloace tehnice, social – economice, organizatorice, de igienă şi medicina muncii. Pentru evitarea oricăror accidente se impune respectarea cu stricteţe a normelor de protecţie a muncii, stipulate în anumite legi instrucţiuni sau normative. Nerespectarea normelor de proteţie a muncii se sancţionează în conformitate cu legislaţia în vigoare. Cunoaşterea tuturor cauzelor care pot produce accidentarea este obligatorie pentru a le putea evita, prin luarea de măsuri de protecţie corespunzătoare. Cauzele posibile de pericol datorate locului de muncă sunt următoarele:

- Existenţa unui grad de umiditate ridicat;- Lipsa unor covoare de cauciuc sau material de plastic pe care operatorul să-şi

sprijine picioarele;- Existenţa unei instalaţii de alimentare de la reţea într-un grad ridicat de degradare;- Lipsa unor prize legate la pământ.

Cauzele datorate sculelor sau dispozitivelor folosite sunt următoarele:

- Folosirea unor ciocane de lipit supraîncălzite sau cu o izolaţie electrică deteriorată;

- Lipsa suporturilor pentru ciocanele de lipit;- Folosirea unor scule şi dispozitive improvizate, neadecvate operaţiilor care

trebuiesc efectuate;- Folosirea unor aparate de măsurare fără izolarea carcasei exterioare faţă de

tensiunea de reţea;- Lipsa izolaţiei la conductoarele de alimentare de la reţea cât şi a cordoanelor de

legătură cu montajele supuse operaţiei de depanare;- Existenţa unor componente electrice sau electronice foarte fierbinţi, capabile să

producă arsuri.

35

Dintre măsurile generale care trebuie luate pentru fiecare om se amintesc următoarele:

- Efectuarea instructajului de protecţia muncii, precum şi constatarea acestuia într-o fişă de instructaj individual;

- Interzicerea desfăşurării activităţii într-un loc de muncă organizat dacă nu are instructajul consemnat în fişe;

Măsurile de protecţie ce trebuie respectate cu ocazia desfăşurării operaţiei de depanare sunt următoarele:

- Verificarea conectării şi deconectării cablului de alimentare;- Verificarea conexiunilor instrumentelor de măsurare;- Conectarea la una sau mai multe prize de pământ a carcaselor exterioare a

aparatelor de măsurare şi a învelişului metalic al ciocanului de lipit;- La efectuarea oricăror operaţii se recomandă ca operatorul să aibă mâinile uscate,

sau să poarte mănuşi de cauciuc.

Prevenirea şi stingerea incendiilor şi exploziilor este o problemă strâns legată de protecţia muncii, deoarece atât incendiile cât şi exploziile constituie cauza unor accidente grave de muncă.

Cauzele generale ale incendiilor se grupează în trei categorii:

- Cauze interne legate de procesul tehnologic;- Întreţinerea necorespunzătoare a instalaţiilor şi greşeli ale personalului;- Cauze exterioare.

36

BIBLIOGRAFIE

1. Componente şi circuite electronice clasa a XI a şi a XII a, Editura Didactica şi Pedagocică, Bucureşti 1994.

2. Componente şi circuite electronice, Ing. Theodor Dănilă şi Ing. Monica Ionescu-Vaida.

3. www.google.com4. Cărţi de electronică şi diverse reviste.5. Programul Orcad Family Release 9.2.

37