Circuite electronice în tehnica de calcul Material de învăţare – partea I domeniul: Informatică Calificarea: Tehnician echipamente de calcul Nivel 3 avansat

Tema 5. Norme de tehnica şi securitatea muncii

Fişa de documentare 5.1. Norme specifice în laboratorul de electronică

Cele mai frecvente deranjamente în instalaţiile electrice se datoresc regimurilor de supracurenţi, care sunt de scurtcircuit şi de sarcină.

Protecţiile trebuie să fie instantanee la supracurenţi de scurtcircuit şi temporizate la supracurenţi de sarcină.

În toate laboratoarele şi atelierele în care se foloseşte energia electrică se asigură protecţia împotriva electrocutării.

Electrocutarea reprezintă trecerea unui curent electric prin corpul omenesc

Gravitatea electrocutării depinde de:

• 
  rezistenţa electrică a corpului omenesc
  
• 
  frecvenţa curentului electric
  
• 
  durata de acţiune a curentului electric
  
• 
  calea de trecere a curentului electric prin corp
  
• 
  valorile curenţilor care produc electrocutarea
  

Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc:

• 
  electroşocuri ( contracţiile muşchilor, fibrilaţia inimii, oprirea respiraţiei)
  
• 
  electrotraumatisme ( orbire, metalizarea pielii, arsuri)
  

Cunoscând aceste fenomane este obligatoriu să se respecte normele de protecţia muncii:

• 
  echipamentele electronice de calcul şi instalaţiile electrice care le alimentează cu energie electrică trebuie să fie realizate astfel încât să fie asigurată protecţia împotriva electrocutărilor prin atingere directă şi indirectă
  
• 
  tensiunea de alimentare a echipamentelor electronice să fie de maxim 220V
  
• 
  alimentarea echipamentelor trebuie să se facă prin prize de împământare
  
• 
  siguranţele să fie calibrate la valoarea indicată de proiectant
  

- cablurile mobile de legătură se vor controla înainte de punerea sub tensiune

• 
  comenzile de pornire şi oprire a lucrărilor se vor face doar cu acceptul şi sub supravegherea persoanelor abilitate
  

• 
  modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune
  
• 
  atingerea legăturilor neizolate chiar dacă acestea sunt alimentate la tensiuni joase
  
• 
  conectarea aparatelor, echipamentelor, la prize defecte sau fără legătură la priza de pământ
  
• 
  utilizarea aparatelor, echipamentelor la puteri mai mari decât cele nominale
  

- alimentarea echipamentelor prin derivaţii provizorii de la tabloul de distribuţie

ESD = Electrostatic Discharge = Descărcare Electrostatică

Protecţie împotriva descărcărilor electrostatice (ESD) în industria electronică

Descărcarea electrostatică (DES) poate provoca pagube sau defecţiuni funcţionale asupra echipamentelor electronice.

În industrie, DES crează diferite probleme datorită acţiunii sale invizibile şi imperceptibile.

Componentele electrice, inclusiv semiconductorii, ansamblele electronice şi circuitele electronice pot fi distruse irecuperabil de descărcarea electostatică.

Producătorii de componente electronice şi montatorii de sisteme electronice trebuie să controleze descărcările statice din timpul activităţii lor, folosind un program eficient de descărcare electrostatică. Dacă nu se iau măsurile corespunzătoare pentru controlarea electricităţii statice, multe dintre componentele sau sistemele produse nu vor funcţiona, sau vor avea un termen redus de operaţionalitate.
Piesele electronice miniaturale trebuie protejate în timpul transportului, al depozitării şi al manipulării de eventualele descărcări electrostatice accidentale.
Descărcarea directă este fenomenul pe care l-a întâlnit deja toată lumea în momentul dezbrăcării unei haine sau în momentul atingerii unor obiecte. Scânteia care apare, însoţită de un efect luminos şi sonor, ne cauzează mici neplăceri.


Curentul descărcării directe poate "topi" componentele unui circuit miniatural.

Schimbarea câmpului electrostatic poate induce un curent dăunător într-un circuit.

Frecarea dintre două materiale (aparat electronic şi ambalaj) poate genera un câmp electrostatic şi o tensiune care să dăuneze componentelor circuitului.

Firmele folosesc în acest sens diverse tipuri de soluţii tehnice: pungi de polietilenă antistatice, pungi conductoare de polietilenă, pungi protectoare cu protecţie anti-umiditate, produse de protecţie, produse cu proprietăţi conductive, izolatoare şi disipative, produse cu împământare şi echipamente de testare, brăţări şi covoraşe antistatice.

Avantajele protecţiei împotriva descărcării electrostatice:

• 
  Se asigură siguranţa produselor la transport
  
• 
  Fără riscuri şi griji din partea clientului
  
• 
  Soluţii complet adaptabile fiecărei situaţii
  
• 
  Gamă largă de produse
  

Cea mai mare problemă în cazul ESD , este că nu vedem când se întâmplă.

Activitatea de învăţare 5.1. Norme de tehnica şi securitatea muncii

Competenţa: Remediază defectele montajelor cu circuite electronice

Obiectivul/obiective vizate:
Să identifice procedurile de siguranţă şi a potenţialelor pericole pentru utilizatori

50 min

Tipul activităţii: Studiu de caz

Sugestii: activitatea se poate realiza pe grupe de câte 3 - 4 elevi sau individual

Conţinut: Norme de tehnica şi securitatea muncii

Obiectiv: La sfârşitul acestei activităţi vei şti care sunt pericolele ce pot apare datorită curentului electric şi care sunt măsurile de protecţie a muncii ce trebuiesc respectate.

Enunţ:

Folosind surse diferite de informare ( fişa de documentare de la tema 5, Internet, reviste de specialitate, legislaţia în vigoare), realizează o prezentare pe tema: „Accidente de muncă – accidente electrice”.

Alte sugestii şi recomandări:

Materialele pot fi prezentate la sfârşit în faţa clasei sub formă de dezbatere (o altă activitate de învăţare)

Evaluare:

Criteriile de evaluare şi punctajul va fi stabilit de comun acord cu elevii.

Tema 6. Defectele frecvente ale montajelor electronice utilizate în tehnica de calcul

Fişa de documentare 6.1. Întreruperi de circuit, defecte de alimentare, depăşirea parametrilor standard la sursele de alimentare

Defectele specifice ce apar în montajele electronice folosite în tehnica de calcul, sunt de regulă generate de alimentare, chiar dacă la prima vedere se caută defectul în altă parte.

Există multe indicii care sugerează că sursa de alimentare a unui sistem începe să funcţioneze necorespunzător: dacă mesajul care apare din când în când, sau locaţia de memorie semnalată ca defectă este aleatorie.

Probleme generate de sursa de alimentare:

• 
  ratarea încărcării sistemului de operare sau blocarea, la pornirea sistemului
  
• 
  erori de paritate sau alte erori privitoare la memorie, cu manifestare intermitentă
  
• 
  re-ncărcări subite ale sistemului de operare sau blocări în timpul funcţionării
  
• 
  oprirea simultană a hard – discului şi a ventilatorului ( lipsă +12V)
  
• 
  supraîncălzirea datorată defectării ventilatorului
  
• 
  sistemul se reiniţializează la cele mai mici scăderi ale tensiunii de reţea
  
• 
  şocuri electrice la atingerea carcasei sau a conectorilor
  
• 
  sistemul este “mort”( nu apare cursorul, nu se aude ventilatorul)
  
• 
  mici descărcări de electricitate statică
  
• 
  supraîncărcarea circuitelor când se depăşesc parametri nominali şi implicit decuplarea alimentării prin intervenţia protecţiilor
  

Probleme generate de cabluri şi conectori

Cablurile de alimentare sunt utilizate pentru a distribui energia electrică de la sursa de alimentare la placa de bază precum şi de la sursa de alimentare la celelalte componente ale calculatorului. Ele nu trebuie să fie deteriorate, forfetate.

Toate sursele de alimentare indiferent de tipul sursei au conectoare speciale prin care se conectează la placa de bază care alimentează procesorul sistemului, memoria şi toate plăcile de extensie instalate în socluri.

Conectarea greşită poate fi fatală pentru calculator deoarece se poate defecta (“arde”) sursa de alimentare sau chiar şi placa de bază. Urmele de praf sau oxidare pot genera supraîncălzire.

Toate conexiunile se fac uşor fără a folosi forţa. Dacă o conexiune opune rezistenţă înseamnă că nu este corectă.

Dacă este vizibil un pin la oricare capăt al conectoarelor atunci întreg ansamblul nu este instalat corect. Acest lucru poate duce la distrugerea componentelor, în momentul punerii sub tensiune a sistemului de calcul.

La hard-disc şi la unităţile optice, cablul IDE şi cablul de alimentare trebuie să fie cu firul roşu la mijloc.

Dacă sursa are doar conectori cu 6 pini atunci în conectorul de alimentarea a plăcii de bază trebie să se afle conectorul P8 şi P9 cu firul negru la mijloc.

Activitatea de învăţare 6.1. Întreruperi de circuit, defecte de alimentare

Competenţa: Remediază defectele montajelor cu circuite electronice

Obiectivul/obiective vizate:

Să constate defectele de alimentare ale calculatoarelor.

50 min

Tipul activităţii: Exerciţiu practic

Sugestii: activitatea se poate realiza pe grupe de câte 2 -3 elevi sau individual

Conţinut: Întreruperi de circuit, defecte de alimentare

Obiectiv: La sfârşitul acestei activităţi vei fi capabil să realizezi inspecţia vizuală a conectării cablurilor de transmisie de date şi a cablurilor de alimentare a unui sistem de calcul.

Enunţ:

Realizaţi inspecţia vizuală a conectării cablurilor de transmisie de date şi a cablurilor de alimentare după următoarele etape:

1. Verificarea continuităţii cablurilor de transmisie de date şi de alimentare. (cablurile nu sunt deteriorate, forfetate şi sunt bine prinse în conectori).

2. Inspecţia conectoarelor şi contactelor. (conectoarele şi contactele sunt curate adică fără praf sau urme de oxidare).

3 Verificarea modului de conectare. ( conectorii sunt bine introduşi în socluri; la hard-disc şi la unităţile optice cablul IDE şi cablul de alimentare sunt cu firul roşu la mijloc).

Dacă sursa are doar conectori cu 6 pini atunci verificăm dacă în conectorul de alimentarea a plăcii de bază se află conectorul P8 şi P9 cu firul negru la mijloc.

4. Verificarea modului de aranjare a cablurilor utilizate precum şi cele neutilizate. (cablurile de transmisie de date şi cele de alimentare nu lezează ventilatorul adică nu “agaţă” în paletele ventilatorului; cablurile şi conectorii neutilizaţi sunt legaţi şi fixaţi astfel încât să nu lezeze buna funcţionare a componentelor calculatorului).

Orice suspiciune se notează sau se remediază dacă este posibil.

Evaluare:

Pentru parcurgerea corectă a fiecărei etape cerută prin enunţ se acordă câte 5 puncte.

Criteriile de evaluare se pot stabili cu elevii ( în funcţie de eventualele deranjamente)

III. Glosar

Amplificatoare electronice – cuadripoli activi capabili să redea la ieşire semnale electrice de putere mult mai mare decât cea de intrare

Amplificatoare operaţionale – amplificatoare de curent continuu având reacţie negativă interioară şi care sunt prevăzute cu buclă de reacţie negativă externă

Amplificator operaţional inversor – semnalul de intrare este aplicat pe intrarea inversoare

Amplificator operaţional neinversor – semnalul de intrare este aplicat pe intrarea neinversoare

Bialternanţă- două alternanţe

Bobină – conductor electric astfel înfăşurat încât să formeze una sau mai multe spire

Capacitate electrică – proprietatea condensatoarelor de a se încărca cu sarcini electrice egale şi de semne contrare

Circuit basculant – circuit electronic folosit la generarea impulsurilor prevăzute cu o buclă de reacţie pozitivă

CBA – Circuit basculant astabil – nu prezintă nici o stare stabilă

CBB – Circuit basculant bistabil – prezintă două stări stabile

CBM – Circuit basculant monostabil – prezintă o singură stare stabilă

Condensator - componentă pasivă de circuit format din două suprafeţe metalice numite armături, separate printr-un strat izolator numit dielectric

Demodulare – proces prin care sunt puse în evidenţă semnalele utile de audiofrecvenţă

Electrocutare – trecerea curentului electric prin corpul omenesc

ESD = Electrostatic Discharge = Descărcare Electrostatică

Inductivitate – proprietatea bobinei de-a se opune oricărei variaţii de curent ce-o străbate

Joncţiune pn – zonă de contact dintre două regiuni ale aceluiaşi cristal semiconductor, una de tip p şi alta de tip n

Modulaţie – modificarea unuia din parametrii unui semnal sinusoidal, în funcţie de un semnal util

Monoalternanţă – cu o singură alternanţă

Monofazat – cu o singură fază

Purtătoare – semnal sinusoidal de radiofrecvenţă, de înaltă frecvenţă

Redresare – fenomen prin care un semnal alternativ se transformă într-un semnal continuu

Rezistor – element de circuit caracterizat de proprietatea de-a se opune trecerii curentului electric

Semiconductor de tip n – semiconductor a cărui conductivitate electrică se datorează în principal electronilor liberi

Semiconductor de tip p - semiconductor a cărui conductivitate electrică se datorează în principal golurilor

Semnal util – semnal modulator – semnal de audiofrecvenţă, de joasă frecvenţă

Stabilizatoare – circuite electronice cu rol de-a menţine constantă tensiunea pe o sarcină, când se modifică tensiunea de la intrarea circuitului, curentul absorbit de sarcină sau temperatura mediului ambiant.

Stabilizatoare de tensiune integrate – stabilizatoare de tensiune continuă care au în componenţa lor un circuit integrat specializat

Temporizatoare – circuite care generează întârzieri de timp declanşate sau oscilaţii libere

Transformator – două sau mai multe bobine cuplate , amplasate pe acelaşi miez magnetic

Tranzistor – dispozitiv semiconductor capabil să îndeplinească condiţiile necesare amplificării

Tranzistor bipolar- la care, curentul principal este format din ambele feluri de purtători de sarcină electrică

Tranzistor unipolar – la care, curentul principal este format dintr-un singur fel de purtători de sarcină

IV. Bibliografie

1. 
   Chivu, A.,Cosma, D. ( 2005). Electronică analogică. Electronică digitală – Lucrări practice, Craiova: Editura ARVES
   
2. 
   Ardelean, I. ( 1986). Circuite integrate CMOS. Manual de utilizare, Bucureşti: Editura Tehnică
   
3. 
   Constantin, P.( 1976). Tranzistoare unijoncţiune. Aplicaţii, Bucureşti: Editura Tehnică
   
4. 
   Dănilă, Th. ( 1975). Dispozitive şi circuite electronice, Bucureşti: Editura Didactică şi Pedagogică
   
5. 
   Drăgulănescu, N.,Miroiu, C.,Moraru, D. ( 1990). A,B,C…Electronica în imagini. Componente pasive, Bucureşti: Editura Tehnică
   
6. 
   Cosma, D., Cosma, C.D., Chivu, A., Chivu, A.M., ( 2008). Componente şi circuite electronice. Lucrări practice, Craiova: Editura ARVES
   
7. 
   Spânulescu, I., şi colectiv. ( 1983). Electronică. Pentru perfecţionarea profesorilor, Bucureşti: Editura Didactică şi Pedagogică
   
8. 
   *** Cataloage de rezistoare
   
9. 
   *** Cataloage de condensatoare
   
10. 
    *** Cataloage de circuite integrate
    
11. 
    *** Cataloage de tranzistori
    
12. 
    *** şi altele