Gépészet | Biztonságtechnika » Balesetvédelmi ismeretek

BALESETVÉDELMI ISMERETEK 1./ ÁLTALÁNOS a./ Eszközök leesésének veszélye: Első törvény: ha valamely végtagunk az eső műszer alatt van, akkor az 100% biztonsággal valamelyik hegyével érkezik le. Második törvény: de ha nem, akkor viszont az éle felhasítja az utána kapó kezünket! Harmadik törvény: ha egyik sem történik, akkor viszont úgy szakad ki a vezeték a készülékből, hogy az megráz bennünket! Tanulság (teendő): Soha nem szabad eső berendezés után kapni, sőt el kell lépnünk onnan, és békésen meg kell várni, amíg a készülék a padlón megnyugszik, s csak utána döntjük el a teendőket. (Természetesen nem így kell selejtezni a nekünk nem tetsző műszereket: lásd a laborkár és temetési költségek címszónál!) b./ Forró tárgyak veszélye: Első törvény: A forró páka pontosan úgy néz ki, mint a hideg! Második törvény: A leeső pákát mindig a forró végén kapjuk el, és csodálkozva nézzük, hogy miért füstöl

a kezünk! Harmadik törvény: Ellenben forrasztás közben a páka sohasem elég forró! Tanulság (teendő): Meg kell várni, amíg a páka leesik (de ne túl sokáig, mert beleolvad a padlóba), és utána a hidegebb végét (ott, ahol a vezeték van!) megfogva gyorsan felemeljük. 2./ TŰZVÉDELMI ISMERETEK Az égés feltétele, - mint jól tudjuk, - megfelelően magas hőmérséklet, éghető anyag és oxigén (ill.oxidálószer) együttes jelenléte (Egészen rossz májú személyek szerint feltétlen szükség van még egy „megfelelő kvalitású” hallgatóra, vagy oktatóra is!) Bármelyik hiánya az égés megszűnéséhez vezet. Ez a tűzoltás elvi, és természetesen gyakorlati alapja. A tűzoltó készülékek (vízzel oltó, haboltó, poroltó, széndioxid és régebben halon töltésű oltó stb.) a hűtéssel és az oxigén utánpótlás megakadályozásával szüntetik meg (csökkentik) az égést Vigyázat az oxigénhiány az embernek sem igazán „kellemes”

helyzet! A laboratóriumainkban, - mivel dohányozni természetesen itt sem szabad, - tűzveszélyt döntő részben csak az elektromos túlterhelés, zárlat okozhat. Az elektromos berendezések azonban csak akkor képesek felgyulladni, ha „elegendő” mennyiségű éghető anyag is van a környezetben, viszont a korszerű műszerekben, készülékekben már vigyáznak arra (illetve elő is van írva), hogy ilyen anyag csak néhány százalékban lehet bennük. Régebben voltak olyan készülékek, amelyek jelentős mennyiségű éghető komponenst is tartalmaztak és ráadásul a legkritikusabb (legnagyobb teljesítményű és emiatt hőmérsékletű) helyen. Ilyen volt például a Color Stár színes tévé, amelynek kigyulladása több halálesetet is okozott. Ennek a készüléknek a sorkimenője hiba esetén kigyulladt, majd ennek hatására a képcső felrobbant és szétszórta a helyiségben az égő darabkákat és kialakult a tűz. A TTK-n az utóbbi évtizedekben nem

volt ismert tűzeset, (illetve meg kell említeni külföldi diákok sikertelen gyújtogatási kísérletét) de ez nem jelenti azt, hogy nem kell tudnunk,- esetleges tűz esetében, - a teendőket. A laboratóriumban lévő elektromos berendezések relatív elég biztonságosak ahhoz, hogy zárlat esetén sem égjenek lánggal, de lehet magas a hőmérsékletűk, és intenzíven füstölhetnek. (A kis indián SOS füstkarikát ereget a készülék belsejéből!) Tűz (ill. alapos gyanúja) esetén a főkapcsolóval azonnal áramtalanítani kell a helyiséget, így nagy valószínűséggel megszűnhet a tűzveszély, de ha nem, akkor szükség esetén kézi tűzoltó készülékkel kezdjük el az oltást. Veszély estén hívni kell a tűzoltókat, de az eloltott tüzet is jelenteni kell a tűzoltóságnak! Nem mindegy, hogy mivel (ha egyáltalán van választási lehetőségünk!) oltunk, hiszen az oltóanyag esetleg a tűzkárnál is nagyobb károkat okozhat. Például, ha vízzel,

vagy poroltóval oltunk el füstölgő műszereket! (Zárlat 1 miatt általában csak a hálózati transzformátor károsodik, „ég le”, de ha vízzel, poroltóval „oltunk”, akkor az egész készülék javíthatatlanná válik). Érdekesebb megtörtént esetek: 1. Egy füstölgő vasaló miatt nagynyomású vízzel teljes antik bútorzatot mostak ki az ablakon keresztül az udvarra. 2 Sikertelen gyújtogatási kísérlet a TTK régi helyén a Puskin utca 3 pincéjében. 3 Forrasztópáka „kísérleti elvitele” műanyag táskába beolvasztva 3./ ELEKTROMOS BALESETVÉDELMI ISMERETEK 1./ Sztatikus feltöltődésből eredő áramütések Ezt a jelenséget sokan, helytelenül „megrázott az áram” kifejezéssel illetik, pedig ez csak egy esetleg kellemetlen (és váratlan), de általában teljesen veszélytelen folyamat, már csak azért is, mert az ekkor folyó áramok (kiegyenlítődő töltések) általában nagyon kicsik, nanó-mikróamper nagyságrendűek, és

ráadásul csak felületi folyamat. A valósághoz tartozik, hogy előfordulhat olyan nagymérvű (más szóval nagyfeszültségű: akár több száz kilóvolt nagyságrendű) feltöltődés is, amikor a szikra átütési távolsága meghaladhatja a tíz centimétert is. Ez akkor következhet be, ha egyrészt vagy a padló, vagy a cipő (esetleg mindkettő), valamint a bútorok (pl. a székek) nagyon jó szigetelők, másrészt megfelelő csúszkáló, dörzsölő jellegű mozgással nagy hatásfokú töltésmegosztást hoztunk létre. Megtörtént eset: Egy jó szigetelt padlójú laboratóriumban egy fémkeretes, de műanyag kupakban végződő lábú székből igen gyorsan fölpattanva, majd a székhez rövid idő múlva visszatérve kis arasz méretű szikrakisülés történt a szék és a szenvedő alany egyik legérzékenyebb szerve között. 2./ „Valódi” áramütések Az elnevezéssel néha félreértés van, hiszen szemben az előzőekben elmondott áram (helyesebben

feszültség) ütéssel, az utóbbi esetben mindig a „megrázta az áram” kifejezés a helyesebb. Amikor valamilyen feszültség(áram)forrás két pontjához hozzáér az ember, akkor tartósan (egyen, vagy váltó) áram folyik át a testén. A tapasztalatok alapján, a szívtájékon átfolyó 15-20 milliamper már akár halálos is lehet. Milyen módon „biztosíthatjuk”, hogy áram folyjék át rajtunk? Például, úgy, hogy az öt „végtag” (félreértés elkerülése miatt ezek a két kéz és láb, valamint a fej, illetve speciális esetben a törzs valamelyik része) közül bármelyik kettő hozzáér a veszélyes (szabvány szerint 48 Volt-nál nagyobb) pontokhoz. Ilyenkor is előfordulhat, hogy nem megy át a szívtájékon az áram, pl. két lábunk, vagy egy kézen lévő ujjaink a két érintkező pont. Ekkor is súlyosan károsodhatnak ezek a testrészek, de nem okozhat közvetlenül szívritmuszavart, vagy leállást. A környezetünkben a legjellemzőbb

elektromos veszélyforrás az egyfázisú (230 Volt effektív), vagy háromfázisú (0-hoz képest 230, egymáshoz képest 400 Volt effektív) hálózat. Ezeknek az egyik pontja valahol (pl az elosztó transzformátor házaknál) le vannak földelve is így, ha mi hozzáérünk a másik ponthoz, miközben valamilyen módon kapcsolatba kerültünk a földdel akkor megrázhat az áram. Ez megtörténhet, úgy, hogy pl jól vezető módon (vizes cipő, mezítláb stb.) állunk a padlón, vagy a kezünk hozzáér, pl a központi fűtéshez, vízvezetékhez, gázvezetékhez vagy bármilyen, de jól földelt és vezető szerkezeti elemhez, illetve esetleg a hálózat másik, nulla (föld) vezetékéhez. Ismerjük meg a hálózati csatlakozók két legjobban elterjedt típusát. Az egyik az ún. védőföldes (más néven: háztartási, süllyesztett) csatlakozó, amelyik felismerhető arról, hogy a két fő érintkező (ún. fázis és nulla) mellett található egy oldalérintkező

(védőföld) is Ez a csatlakozó igen kis ellenállású a földhöz képest, mivel egy nagy, - az épület mellett talajba süllyesztett, - vezetőhöz kötik. A védőföld a készülék házához van kötve, aminek az értelme az, hogy egy esetleges zárlat esetén (pl. a fázis rákerül a dobozra, ami életveszélyes) levezeti a nagy áramot a föld felé, ami azt jelenti a gyakorlatban, hogy biztosíték kiégvén megszűnik a veszélyhelyzet. A másik az ún. kettősszigetelésű rendszer, aminek az a filozófiája, hogy ha a készüléket egy szigetelőanyagú doboz belsejében helyezzük el, akkor zárlat esetén sem kerülhet veszélyes feszültség olyan helyre, amit megérinthetünk. Ezért az ilyen készüknél nem használ(hat)unk védőföldet (két érintkezője van, védőföld nélkül), hiszen nincs hová kötni, viszont az így nem is kerülhet megérinthető közelbe. Ez a rendszer a háztartásban működő készülékekre jellemző, - bár csökkenő az

alkalmazása, - ma is döntő részben ilyenek a rádiók, tévék, magnók, hajszárítók, hálózatról működő gyerekjátékok stb. Régebben, pl a hűtőszekrények, mosógépek, vasalók, porszívók is így működtek. Az igazsághoz tartozik, hogy szinte mindenhol (háztartásban, laboratóriumban is stb) a föld elérhető közelségben van (víz, gáz, központi fűtés, antenna, telefon stb.), így előfordulhat sérült, hibás, vagy 2 átázott készüléknél a baleset. Jellemző példák a súlyos, vagy halálos esetekre a zárlatos vasaló, hajszárító, kenyérpirító vagy hajsütővas használata nedves környezetben. Még tragikusabb esetek történtek, amikor a védőföldes (háromvezetékes) csatlakozó földága megszakad, vagy be sincs kötve! Jellemző esetek: pl. a fúrógépek, betonkeverő gépek stb zárlatánál bekövetkező súlyos (legtöbbszőr halálos) balesetek. Érdekességek: 1./ Az elő szervezet belseje, mint jól tudjuk, igen jó

vezető, hiszen sós testnedvek keringenek benne, és csak a labilis (mindentől: alkati, idegi, egészségi stb. állapottól függő) bőr a „szigetelő”. Ennek értéke kilóohm, megaohm nagyságrendben mozog A hazugság vizsgáló gép, részben ezen az alapon működik. 2./ Erősáramú mérnökhallgatók vizsgálata az „áramrázás” tűrőképességére Első tesztnél a hallgatók néhány milliampernél már jeleztek, hogy fejezzék be a kísérletet, míg a néhány nap múlva megismételt tesztnél már ennek többszörösét (közel életveszélyes szintet) is elviseltek. 3./ Idős férfi abba a tudatba halt bele (ijedség miatt kialakult szívbénulás), hogy megrázta az áram Az illető abnormálisan félt az áramtól, és amikor nagy rábeszélésre mégis ki akarta cserélni a kiégett (mint később kiderült lerobbant az üvegburája) villanykörtét, az megszúrta az ujját, s azt hívén, hogy megrázta az áram, megállt a szíve. 4./ Egy ember, aki egy

tanyasi padláson már hosszú ideje régiségeket keresgélt, elhatározta, hogy nem megy le, hanem fönn végzi el a folyó ügyeit. A művelet közben balszerencséjére az egyik kezével megtámaszkodott a gerendán, amelyen egy fémlemez volt (a villámhárító egyik tartóeleme) de, mivel rendes ember volt, nem akarta, hogy egy helyre kerüljön az összes anyag, ezért pásztázó mozdulatokat végezvén beletalált az egyik villamos elosztó dobozba. Ekkor rendkívül erősen megrázta az áram, hiszen a sós testnedvek igen jól vezetik az áramot. A két áramvezetési pontból az egyik a test elég kényes helyén, míg a másik természetesen a tenyerén volt. Az illető túlélte, hiszen az automata (vízfolyás) megszakítás az áramfolyást is megszüntette, bár később sok évig emlegette, hogy ilyen szexuális élménye még nem volt. Tanulságok: Elektromos munkáknál lehetőleg ne érintsünk, pl. két kezünkkel két külön készüléket, különösen akkor,

ha azok nincsenek összeföldelve. Ne féljünk abnormális módon az áramütéstől, hiszen mint láttuk az áram és az ijedség veszélyes hatása egymást erősíti. Amikor elektromos készülékkel dolgozunk, mindig jól szigetelő legyen a padló, vagy a lábbeli, illetve legjobb, ha mindkettő. 4./ SUGÁRVÉDELMI ISMERETEK 1./ Alapfogalmak A földön mindig volt, van és lesz is természetes radioaktív háttérsugárzás. Az élet kialakulásakor, sőt a magasan fejlett gerincesek megjelenésekor is jelentősen nagyobb volt az értéke, tehát az élet és fejlődés velejárója. A mesterséges radioaktivitás az ember tevékenységéből ered és ma az értéke a természetes 1525%-az és ennek is nagy részét az orvosi vizsgálatok valamint gyógyító terápiák adják A földön a természetes háttérsugárzás nagyon különböző értékű lehet, pl. Svédországban, Skóciában (bazalt, gránit kéreg magas urán, rádium tartalma), vagy Indiában a tengerparti

homok nagy tórium tartalma stb. miatt, a magyarországi értékek sokszorosa. Mégis Magyarországon van, világviszonylatban is, sajnos a legtöbb rákos megbetegedés! Aktivitás: 1 Becquerel (Bq) az egy bomlást jelent másodpercenként. Régebbi, de ma is használatos egység az 1 Curie (Ci) = 3.7 x1010 bomlás/sec Felezési idő: Ennyi idő alatt bomlik el a radioaktív atomok fele. Jellemző idők a pikó szekundumtól a több százmillió évig tartanak. DÓZISFOGALMAK: Elnyelt dózis (D): 1 Gray (Gy)= 1 J/kg, régi egységben = 100 rad. A besugárzási dózisnak természetesen ugyanez a dimenziója, de nyilván csak 100% elnyelési hatásfoknál azonosak számérték szerint. Amikor ezt időegység alatt vizsgáljuk, akkor dózisteljesítménynek nevezzük 3 Egyenérték dózis (H): A tapasztalat szerint károsító hatás az alábbi módon függ az elnyelt dózistól és sugárzás típusától: H = WxD. Egysége a sievert (Sv) Itt a W (régebben Q quality faktor) a

sugárzás fajtájára jellemző minőségi tényező. Effektív dózis (E): Figyelembe veszi, hogy nem minden szerv egyformán érzékeny a sugárzásra. Egysége szintén Sv. Érzékeny szervek az ivar, a vérképző szervek, a szem, a tüdő, a gyomor és bélrendszer. A legkevésbé érzékenyek az idegrendszer, a bőr és csontfelszín Kollektív dózis: Egy népesség (vagy egy része) által összesen kapott dózismennyiség. Egysége: személyxSv. KÁROSÍTÓ HATÁS: Az élő szervezetet érő károsító tényezőket lehetséges három külön tartományra osztani. Az első és legerősebb rész az ún. szomatikus egyéni közvetlen megjelenő egészségkárosodás, amelynek van alsó küszöbszintje (ez 1-1.5 Sv ) Ezen érték felett egészen 5-6 Sv-ig, az ún halálos dózisig, a sugárbetegség súlyossága növekszik. Ebben a tartományban a betegség jellege a mérgezési tünetekkel megegyezik, hiszen ami történik (testidegen és roncsolt fehérjék keletkezése a

sugárzás által) az pontosan egy erős mérgezésnek felel meg. A második tartomány, amelyik a 0-tól tart az előbb említett 1-1.5 Sv-ig Erre a skálára az jellemző, hogy a betegség bekövetkezésének valószínűsége (kockázata) növekszik a növekvő dózissal. Az alsó (háttérsugárzás néhányszorosáig) van egy vitatott tartományban, amelyre vannak, akik azt mondják, hogy inkább javítja az egészség paramétereit (lásd a magasabb természetes sugárzási szintben élők, vagy kis mesterséges sugárzást kapók egészségi állapotát). Vannak, viszont akik vitatják ezt és a károsító hatást lineárisnak (vagy inkább konstans értéknek) tételezik fel. A harmadik rész az ún. esetleges genetikus károsodás, amelyre sokan mondják, hogy nincs alsó határ, de ennek ellentmond egyrészt az a tény, hogy midig volt és van háttérsugárzás, ami, - mint már tudjuk, - régen jóval magasabb volt, másrészt többek között a hirosimai-nagaszaki orvosi

vizsgálatok, valamint a magasabb sugárzási háttérben élők genetikus állapota is. SUGÁRVÉDELEM: A radioaktív sugárzás felfedezése (Röntgen 1895, Becquerel 1896, Curie házaspár 1898 stb.) után nem sokkal, amikor még nem tudtak a károsító hatásról és így minden elővigyázatosság nélkül, igen nagy dózisokat szedtek össze, már baljós tünetek jelentek meg. Ilyenek voltak, pl a röntgen orvosok kézfej deformációja, a Curie házaspár egészségi állapota, a svájci óragyár világító számlap festő hölgyeinek rejtélyes halála stb. Az átlagos természetes radioaktív háttérsugárzás kb. 18 mSv/év Ehhez az emberi tevékenység, döntő részben az orvosi röntgen átvilágítás és terápia, - még átlagosan hozzáad 04 mSv/év értéket A háttérsugárzás legjelentősebb komponensei: a helyiségben jelenlévő radon (kb. 05 mSv/év), az épületek sugárzása (kb. 04 mSv/év), kozmikus sugárzás, ami felfelé haladva erősen növekszik

(0.3 mSv/év), valamint a bennünk lévő kálium 40 izotóp sugárzása (kb 02 mSv/év) stb A kiválasztott egyedek (a hivatásszerűen izotópokkal foglalkozók: orvosok, kutatók stb.) a háttérsugárzásnak kb. a 25-szörösét (maximum 50 mSv -et) kaphatják meg évente Ezt nevezzük dóziskorlátnak. (A lakosságra ez az érték kb kétszeres háttérsugárzás, vagyis maximum 5 mSv/év!) A sugárvédelem három alapelve: 1./ Csak akkor használjunk izotópot, ha a társadalmi haszna nagyobb az esetleges károknál. 2./ ALARA (As Low As Reasonably Achievable) Minden sugárterhelést a lehető (gazdasági és társadalmi szempontokat figyelembe véve) legkisebb értékre kell csökkenteni. 3./ A dóziskorlátokat soha nem szabad túllépni A sugárzás elleni védekezésnél általában alkalmazzuk „a minimális ideig, maximális távolságból” való munka elvét is. SUGÁRZÁSOK TIPUSAI: 1./ Alfasugárzás, ami elektronjaitól megfosztott hélium atom Nagy a tömege és a

töltése, emiatt a szervezetbe kerülve rendkívül erősen roncsoló, károsító hatású. Szennyezéssel (pl dohányfüsttel) így tudjuk „legjobban” begyűjteni a tüdőnkbe a radioaktív radont. A levegőben a hatótávolsága csak 4-5 cm, ez a zárt izotóp sugárzása ellen könnyű védekezni, egyébként is bármilyen (papír, műanyag, üveg, fém stb.) vékony fólia már leárnyékolja a hatását 4 2./ Béta (illetve pozitron) sugárzás tk egy negatív, vagy pozitív töltésű, és tömegű elektron Szervezetbe kerülve igen roncsoló hatású, de mivel a szabad levegőn a hatótávolsága 70-80 cm, és bármilyen (papír, műanyag, üveg, fém stb.) vékony fólia már leárnyékolja a hatását, ezért a zárt izotóp külső károsító hatását aránylag könnyű kivédeni. 3./ A gamma, röntgen (és kozmikus) sugárzás igen nagyfrekvenciájú (rövid hullámhosszú) elektromágneses hullám, emiatt nem beszélhetünk valódi hatótávolságról (az

intenzitásváltozás 1/R2 –el csökken), de amikor ez az intenzitás eléri a háttérsugárzás mértékét, akkor mondhatjuk, hogy már nincs számottevő hatása. A külső és belső károsító hatása azonos nagyságrendű, csak a térszög és távolság faktor miatt nagyobb a belső hatás, mint a külső. Védekezés ellene nagy tömegszámú (ólom, vas, vasbeton stb.) és vastag anyagokkal lehetséges 4./ Neutron sugárzás atommagok hasadásánál keletkezik, ezért természetes körülmények között nagyon kevés kóborol az ember környezetében. Nagy intenzitással atomreaktorokban, gyorsítókban és atombombában fordul elő. Rendkívüli veszélyes, mert fel tudja aktiválni az atomokat Amikor egy anyagot neutronsugárzás ér, akkor az többé, kevésbé (a neutron intenzitásától, energiájától és a besugárzási idejétől függően) radioaktív izotóppá válik! Védekezni ellene kis atomsúlyú anyagokkal, pl. vízzel, parafinnal, bórral stb lehet 5./

Nehéz, hasadvány részecskék, amelyek neutron besugárzás után szétbomlott atomok maradványai. Rendkívül nagy tömegűek, töltésűek és aktívak, emiatt a lebomlásuk idején mindent kibocsáthatnak, ami az előző négy pontban szerepelt! Szerencsére ezek is csak atomreaktorokban, gyorsítókban és atombombában fordulnak elő. Védekezés ellenük a már felsoroltak valamelyike, értelem szerint. Megtörtént tanulságos esetek: 1./ Los Alamos-i kritikus tömeg (neutronsugárzásos) baleset 2./ Jugoszláviai kísérleti reaktor balesete(gyerekvállalás) 3./ Three Mile Island-i zónaolvadás tanulságai 4./ Csernobili (grafitmoderátoros) reaktor felrobbanásának körülményei, és tanulságai ALAPVETŐ MÉRÉSTECHNIKA A legtöbb mennyiség mérésénél a szakemberek igyekeznek elektromos jellé alakítani a mérendő fizikai jellemzőt, mert legkényelmesebben ezek a jelek (főleg a számítógépek korszakában) regisztrálhatók, tárolhatók és tovább

feldolgozhatók. Ezért az elektromos jelek mérésének kiemelt jelentősége van Az alapmennyiségek: a feszültség és az áram (hányadosukból az ohm törvény alapján ellenállásra is következtethetünk). Ezek közül az áramot mérhetjük elsősorban a hatásai alapján Az első „komoly” áram - feszültségmérő az ú.n Deprez műszer, az áram mágneses hatásán alapult Ezzel egy állandó mágnes terében elhelyezett – tengellyel rögzített – tekercs elfordulásával mérhetjük az áramot. Ha a tekerccsel párhuzamosan egy kicsi ellenállású shunt-öt kötünk, - árammérőként, vagy sorba kötve vele egy nagy ú.n előtét-ellenállást – feszültségmérőként használhatjuk. Ma már egyre ritkábban találkozhatunk vele (Csak emlékeztetőül: az ideális árammérő zérus, az ideális feszültségmérő végtelen belső-ellenállású) Mostanában egyre inkább terjednek a digitális multiméterek, mi is leggyakrabban ezeket fogjuk használni az

alapmennyiségek mérésénél a laboratóriumi gyakorlatokon, mivel ezekkel gyorsan - egyszerűen mérhetünk áramot, feszültséget ill. ellenállást Működési elvét csak nagyon vázlatosan ismertetjük Ez alapvetően egy feszültségmérő, amely azért tudja jól közelíteni az ideálist, mert a bemenetén egy műveleti erősítőt alkalmaznak, és ezeknél a bemenő áram nA (nanoamper = 10-9 A) nagyságrendű. A nagy erősítés miatt az érzékenység nagy, így kis jelek mérésére is alkalmas. Ha árammérőként alkalmazzuk, akkor emiatt nagyon kis shuntot használhatunk, tehát ilyenkor kicsi lesz a belsőellenállás. A mért feszültséget egy D-A átalakító digitális mennyiséggé alakítja, és ilyen számjegyes formában jelenik meg a kijelzőn. A digitális kijelzés gyors, egyszerű és pontos leolvasást tesz lehetővé Az ilyen formában megjelenő információ ezen kívül alkalmas számítógépes feldolgozásra. A kívánt pontossággal összhangban

kell megválasztani az A-D konverter felbontását, és a kijelzőn megjelenő számjegyek számát. 5 A legegyszerűbb kis kézi digitális multiméterek közül való a laboratóriumainkban használatos ú.n 3 és ½ digites kijelzőüek, ami azt jelenti, hogy a négy tizedes számjegyből az első – (az ú.n ½ digit) csak 0 vagy 1 lehet A bemenőellenállás tipikus értéke 107 ohm, és a méréshatárral nem változik. A mérhető feszültségek tartománya a mVtól 1000 V-ig terjed Létezik automata és kézi méréshatárváltós változatban is Ellenállást az ohm törvény alapján a két pont között mérhető feszültség és átfolyó áram hányadosaként értelmezhetünk. A digitális multiméterekkel ezt úgy oldják meg, hogy egy áramgenerátorral konstans áramot küldenek át a mérendő ellenálláson, és az így létrejövő feszültséget méri a digitális voltmérő. Az eddig elmondottak az egyenáramú mérésekre vonatkoztak. Váltakozó

feszültséget (áramot) úgy mérhetünk, ha előbb egyenirányítjuk, és az így előállított egyenfeszültséget mérjük meg a műszerünkkel. Váltakozó feszültség nagyságát többféleképpen jellemezhetjük. Effektív értéket, amplitúdót ill csúcstól-csúcsig mérhető értéket adhatunk meg. Ezek magyarázatára az előadásokon már sor került, itt most nem részletezzük A jól ismert effektív érték csak szinuszos feszültség esetén egyezik meg az amplitúdó √2-ed részével. Ezért ha a jelalakot nem ismerjük, a kijelzőn effektív értékben megjelenő váltófeszültségnek nincs szinte semmilyen információtartalma. (Csak egy példa, amin érdemes elgondolkodni: 1000V-os impulzusok jelennek meg a mért áramköri ponton, sec-onként 1db, az impulzus hossza 1ms. Vajon mit mérhetek egy előzőleg ismertetett effektív érték mérővel, amely a szinuszos jelalakból kapott egyenfeszültségből ellenállásosztóval állítja elő a megfelelő

nagyságú feszültséget a voltmérő számára. Ha ez kb egy voltot jelez, megfoghatom-e kézzel ezt a pontot?) Másik probléma az egyenirányítás kis amplitúdójú feszültség esetén, ismerve a diódák néhány tized voltos nyitófeszültségét. Ennél kisebb feszültségeket a dióda egyáltalán nem tud egyenirányítani, és a kis feszültségeknél nem hanyagolható el a diódán „elvesző” feszültség. Ezért az egyenirányítást a műveleti erősítő visszacsatoló ágában elhelyezett ú.n ideális egyenirányítóval oldhatjuk meg, amelynél a nyitófeszültség a mikrovoltos tartományba esik Ez természetesen feltételezi, hogy a műveleti erősítő az adott frekvencián közel végtelen erősítésű, így az egyszerűbb multiméterekkel csak kis frekvenciájú (tipikusan 50 Hz) váltakozó feszültségeket (áramokat) mérhetünk helyesen (természetesen szinuszos jelalak esetén). Készülnek magasabb frekvencián is működő váltófeszültség

mérők, ezeken mindig fel van tüntetve a határfrekvencia (pl. 100 kHz) Ki kell még térnünk néhány alapvető kérdésre a gyakorlati mérések esetében. Bár mindenki előtt jól ismert a feszültség és árammérés közti különbség, a tapasztalataink azt mutatják, nem árt megismételni az ismereteket. Feszültséget (két pont közötti potenciálkülönbséget) a közel végtelen ellenállású voltmérővel mérve, - mivel ezen az ágon keresztül áram nem folyik, - az áramkörben lévő viszonyokat nem változtatja meg, minden úgy marad, mint a mérés előtt. Ha áramot mérünk, a mérendő ágat megszakítjuk, közbeiktatjuk a közel zérus ellenállású árammérőt a két megszakítási pont közé, és így az áram továbbá a műszeren folyik át. Mivel az árammérőn (rövidzárnak tekinthető) feszültség nem esik, újra csak azt mondhatjuk, hogy a mérés előtti viszonyokat nem változtatja meg: azt az áramot mérjük, amelyik a műszer

közbeiktatása előtt folyt az áramkörben. Probléma csak akkor jelentkezik, ha az árammérőnket úgy használjuk, mintha feszültségmérő lenne, azaz két különböző potenciálú pont közé kötjük. Ekkor tulajdonképpen rövidrezárjuk ezeket a pontokat, és azt láthatjuk, mekkora áramot képes az áramkör produkálni e két pont között. Ez sajnos sokszor több mint a generátorok, vagy a közbeiktatott áramköri elemek megengedett terhelése, és úgy járnak, mint akit urnás temetésre ítélnek (elhamvadnak). Példa: egy földelt emitteres tranzisztoros erősítő kollektoráramát kell mérnem. Helyes mérés: Megszakítom a kollektor és a munkaellenállás közt az áramkört, közbeiktatom az árammérőt, így azon keresztül folyik újra az áram, ez a mért kollektoráram. Helytelen: a kollektorellenállás két végére csatlakoztatom az árammérőt, így azt mérem, hogy a munkaellenállást megkerülve, azzal párhuzamosan kötött közel zérus

ellenállású műszeren mekkora áramot enged át a tranzisztor, amely ilyenkor az egyetlen áramot korlátozó elem a körben. Sajnos sok esetben nem korlátoz annyira, hogy túlélje. Ellenállásmérésnél a műszerbe épített áramgenerátor áramot küld át a két mérési pont között lévő áramköri elemeken (pl. ellenálláson), és a feszültséget méri eközben Ez a feszültség az ohm törvény értelmében egyenesen arányos az ellenállással (az arányossági tényező az áram reciproka). Természetesen a méréskor feltételezzük, hogy csak az áramgenerátor árama folyik a körben, és más feszültség nincs jelen, csak amit ez az áram hozott létre. Ezért alapvetően fontos, hogy ellenállást csak úgy mérhetünk, hogy biztosítjuk, ne folyhasson más áram, és ne alakulhasson ki más feszültség a mérendő elemen, mint amit a műszerünkkel létrehozunk. Ennek egyik módja, hogy kikapcsolt áramkörön mérünk. Ez sem oldja meg azt a problémát,

hogy egy felépített áramkörben a mérendő elemmel párhuzamosan más ellenállások is kapcsolódhatnak, így egy eredő ellenállásértéket mérünk. Ezt azzal küszöbölhetjük ki, ha a mérendő ellenállás egyik sarkát kiemeljük a körből, és így biztosan csak ezt mérjük a műszerrel. 6 Generátorok Egy áramkörben generátorok (telepek) hatására jönnek létre áramok, feszültségek. Ezek időben állandóak, vagy változóak lehetnek. A konstans feszültséget létrehozó generátorok általában a telepek, vagy a tápegységek. Feladatuk az elektronikus áramkörök működéséhez szükséges tápfeszültségek szolgáltatása. A kémiai energiát felhasználók a telepek (galvánelem, akkumulátor), a hálózati energiával működők az elektronikus tápegységek. Ezek általában félvezetőket tartalmaznak, és nagyon stabil feszültséget állítanak elő kis kimenő-ellenállást biztosítva. Legtöbbször rövidzárás elleni védelemmel ill.

terhelőáram korlátozással vannak ellátva (Sokszor a maximális áram külön beállítható rajtuk.) A sok védelem ellenére egy dolgot tilos tenni velük: a kimenetükön beadni valamilyen feszültséget, (főleg ha az nagyobb, mint a kimeneté). Ez ellen általában nincsenek megvédve Az időben változó jelek keltésére az ú.n függvénygenerátorokat (jelalak generátorokat) használjuk Ezek közül a legegyszerűbbek legalább három alapvető jelalakot képesek előállítani: szinuszt, háromszöget és négyszöget. A jeleknek az amplitúdója és frekvenciája korlátozott. Az egyszerűbb kivitelűek 10 Vpp (azaz 5 V-os amplitúdójú) jeleket képesek kiadni 10 Hz és 100 kHz közötti frekvenciatartományban 10-100 ohm nagyságrendű kimeneti ellenálláson. A „komolyabb” kivitelűek ezeket a jeleket mind amplitúdóban, mind frekvenciában képesek modulálni Előállíthatók velük 50%-ostól eltérő kitöltési tényezőjű (nem szimmetrikus) impulzusok

– impulzussorozatok is, és ezek oszcilloszkópon való megjelenítését elősegítő szinkronjelek is kivehetők a „profibb” jelalak generátorokból. Oszcilloszkópok Az időben változó jelek megjelenítésére – mérésére leggyakrabban a katódsugár oszcilloszkópot használjuk. Működési vázlata röviden a következő. A (középiskolai tanulmányokból már jól ismert) katódsugárcső katódjából kilépő elektronok fókuszálás, ill. párhuzamos nyalábbá – sugárrá alakítás után két - vízszintesen ill függőlegesen elhelyezett -lemezpár között haladnak át. Ezekre potenciálkülönbséget adva – a kialakuló elektromos tér hatására – az elektronsugár eltérül. A függőleges síkban elhelyezett lemezek terétől vízszintes irányban, míg a vízszintesen elhelyezett lemezek hatására függőleges irányban téríthető el az elektronsugár ill. a sugár hatására a képernyőn megjelenő világító pont. Ez a két eltérítés

megfelel egy X-Y koordinátarendszer két tengelye irányának Ha a vízszintes irányú eltérítést egy – az időben lineárisan változó - ú.n fűrészfeszültséggel végezzük, a sugár vízszintes (X irányú) mozgása az idővel egyenesen arányos lesz, az X tengely így időtengelyként működik. Ha eközben a függőleges irányért felelős lemezpárra a vizsgálni kívánt feszültséget kapcsoljuk, a képernyőn megjelenik a jel időbeli lefutása (változása), az U(t) függvény. Természetesen a fűrészjel hossza, a képernyőn vizsgált jel időbeni lefutása sokkal rövidebb lehet (és általában így is van), mint amit az emberi szem követni képes. Ezért az egyszer lejátszódó (egyszer végigfutó) jelek vizsgálatához ú.n tárolószkóp szükséges A katódsugár oszcilloszkóp periodikus jelek vizsgálatára alkalmas, így ha sokszor egymásután ugyanazon a helyen fut végig az elektronsugár, álló képet kapunk. Ahhoz azonban, hogy a fűrészjel

(a vízszintes eltérítés) a periodikus jelnek mindig ugyanazon a helyén induljon, szinkronizálni kell a fűrészjel generátort. Egy komparátor figyeli a mért jelet, hogy mindig ugyanakkor, a periódus azonos helyén indítsa a vízszintes eltérítő jelet, így kerül fedésbe az előzővel a képernyőn megjelenő újabb jelalak. A komparálási szintet a szinkron beállító potenciométerrel szabályozhatjuk Szükség van arra is, hogy a vízszintes eltérítés időtartama olyan hosszú legyen, hogy a vizsgált jelből mindent lássunk, ami szükséges, de ne sok periódust rajzoljunk fel, mert ilyenkor a részletek elveszhetnek. Ezt az eltérítési időtartam megfelelő megválasztásával érhetjük el. A képernyő előtt egy négyzetrács beosztás van elhelyezve, amely 1 cm-es rasztert tartalmaz. Ezért az időtartamot a TIME kezelőgombbal időtartam[sec] / cm (ill osztás) –ban választhatjuk ki. Pl a 2ms/cm-t választva a képernyőn vízszintesen végigfutó

elektronsugár a teljes képernyő szélességet (a 10 cm-t) 5 ms alatt teszi meg. Ha egy 200 Hz frekvenciájú jelet vizsgálunk, akkor a képernyőn 1 teljes periódus jelenik meg. Lehetőség van az időtartam folyamatos változtatására is a két egymásutáni időtartam között (pl 5 ms és 10 ms közt). de ilyenkor nem tudjuk pontosan meghatározni az időt, csak becsülni Ezért, ha valami miatt nem szükséges, 7 hagyjuk a folyamatos változtatást lehetővé tévő potenciométert a végállásában, az ú.n kalibrált állásban (cal jelzéshez tekerve), mert így igaz csak a beállított idő/cm skála. A vizsgált jelek nagysága (amplitúdója) is különböző lehet, ezt az amplitúdó erősítést beállító gombbal állíthatjuk megfelelő állásba, kiválasztva, hogy a raszternek megfelelően hány voltos feszültség feleljen meg 1 cmnek. (Pl 0,5 V/cm-re állítva, a 2 V amplitúdójú jel csúcstól csúcsig 8 cm nagyságú lesz a képernyőn) Ha a jel

csúcsa kilógna a képernyőről, lehetőség van az erősítést folyamatosan csökkenteni az előző állásnak megfelelő (pl. 1 V/cm) értékig. Ilyenkor természetesen csak becsülni lehet az amplitúdó értékét, ezért ha nem szükséges, ezt a potenciométert is hagyjuk a kalibrált állásban. 8