Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Радиоэлектроника, или как я начал её постигать / Хабр

Добрый день, уважаемое сообщество.

Меня все время удивляли люди, которые понимают в радиоэлектронике. Я всегда их считал своего рода шаманами: как можно разобраться в этом обилии элементов, дорожек и документации? Как можно только взглянуть на плату, пару раз «тыкнуть» осциллографом в только одному ему понятные места и со словами «а, понятно» взять паяльник в руки и воскресить, вроде как почившую любимую игрушку. Иначе как волшебством это не назовёшь.

Расцвет радиоэлектроники в нашей стране пришёлся на 80-е годы, когда ничего не было и все приходилось делать своими руками. С той поры прошло много лет. Сейчас у меня складывается впечатление, что вместе с поколением 70-х уходят и знания с умением. Мне не повезло: половину эпохи расцвета меня планировали родители, а вторую половину я провёл играя в кубики и прочие машинки. Когда в 12 лет я пошёл в кружок «Юный техник» — это были не самые благополучные времена, и ввиду обстоятельств через полгода пришлось с кружком «завязать», но мечта осталась.

По текущей деятельности я программист. Я осознаю, что найти ошибку в большом коде ровно тоже самое, что найти «плохой» конденсатор на плате. Сказано — сделано. Так как по натуре я люблю учиться самостоятельно — пошёл искать литературу. Попыток начать было несколько, но каждый раз при начале чтения книг я упирался в то, что не мог разобраться в базовых вещах, например, «что есть напряжение и сила тока». Запросы к великому и ужасному Гуглу также давали шаблонные ответы, скопированные из учебников. Попробовал найти место в Москве, где можно поучиться этому мастерству — поиски не закончились результатом.

Итак, добро пожаловать в кружок начинающего радиолюбителя.

Я люблю учиться и узнавать что-то новое, но просто знания мне мало. В школе мне привили навык «теорему нельзя выучить — её можно только понять» и теперь я несу это правило по жизни. Окружающие, конечно, смотрят с недоумением, когда вместо того, чтобы взять готовые решения и сложить по-быстрому их воедино я начинаю изобретать свои велосипеды.

Второй довод для написания статьи — это мысль «если ты понимаешь предмет — ты можешь его с лёгкостью объяснить другому». Ну что ж, попробую сам понять и другим объяснить.

Первая моя цель, прямо как по книгам — аналоговый радиоприёмник, а там пойдем и в цифру.

Сразу хочу предупредить — статья написана дилетантом в радиоэлектронике и физике и является скорее рассуждением. Все поправки буду рад выслушать в комментариях.

Итак, чем что такое напряжение, ток и прочее сопротивление? В большинстве случаев для понимания электрических процессов приводят аналогию с водой. Мы не будем отходить от этого правила, правда с небольшими отклонениями.
Представим трубу. Для контроля некоторых показателей мы включим в неё несколько счётчиков расхода воды, манометров для измерения давления, и элементы, которые мешают току воды.

В электрическом эквиваленте схема будет выглядеть примерно так:

Напряжение

Курс физики нам говорит, что напряжение — это разность потенциалов между двумя точками. Если перекладывать определение на нашу трубу с водой, то потенциал — это давление, т. е. напряжение — это разница давлений между двумя точках. Этим и объясняется принцип его измерения вольтметром. Получается, что если попытаться измерить напряжение в двух соседних точках трубы, где нет никаких сопротивлений движению воды (отсутствуют краны и сужения, внутренним трением воды о стенки трубы мы пока пренебрежём) и давление не меняется — то разница давлений в этих двух точках будет равна нулю. Если же сопротивление присутствует, происходит снижение давления (в электрическом эквиваленте падение напряжения), то мы получим величину напряжения. Сумма напряжений на всех элементах равна напряжению на источнике. Т.е. если сложить показания всех вольтметров на нашей схеме, мы получим напряжение батареи.

Например, будем считать, что наша батарея даёт напряжение 5 вольт и резисторы имеют сопротивление 100 и 150 Ом. Тогда по закону Ома U=IR, или I=U/R, получаем, что по цепи течёт ток с силой I=5/250=20мА. Так как сила тока во всей цепи одинакова (пояснения чуть дальше), из того же закона Ома следует, что первый вольтметр покажет U=0,02*100=2В, а второй U=0,02*150=3В.

Сила тока

Из того же курса физики известно, что это количество заряда за единицу времени. В водяном эквиваленте — это сама вода, а её измеритель, амперметр — есть счётчик воды. Опять таки становится понятно, почему амперметр подключается в разрыв цепи. Если его подключить на место, например, вольтметра V1, то образуется новая цепь, из которой будет исключено сопротивление R1, а значит как минимум мы получим некорректные значения (что будет «как максимум»станет понятно чуть позже). Вернёмся к нашей водичке — подключение амперметра параллельно любому из элементов означает, что часть воды пойдёт по основной трубе, а другая часть пойдёт через счётчик — и как раз этот счётчик будет врать.

Ах, да, о цепи. В большинстве литературы что мне попадалось фраза о том, что батарейки являются лишь источником напряжения, и только сопротивления являются источником тока. 2)Rt (формула действительна при постоянной силе тока и сопротивления).

Ещё одно важное замечание — при рассмотрении расчёта напряжения и силы тока я не нашёл уточнений, что в замкнутой цепи на всех участках сила тока будет одинаковой. Т.е. все счётчики будут крутиться с одной скоростью и показывать одни и те же значения. По сути, количество тока, который прошёл по цепи аналогичен количеству «воды», вышедшей из трубы.

Сопротивление

Пожалуй, самое простое явление для объяснения. Вернувшись к нашей трубе, сопротивление — это есть все возможные сужения и краны. Согласно тому, что мы разобрали выше — при повышении сопротивления уменьшается ток во всей цепи и понижает напряжение на концах сопротивления. Или снова в водяных реалиях — закрытие нашего крана на пол оборота вызовет уменьшение расхода воды на всех счётчиках и пропорциональное (в зависимости от сопротивления) снижение давления на манометрах.

Так куда же все падает и уменьшается? Вот здесь аналогия с водой неоднозначна, так как в случае с электричеством «излишки» превращаются в тепло и рассеиваются. 2)R.

Курить не круто!

Когда я ходил в кружок Юный техник более старшие товарищи проводили «эксперименты» с прикуриванием от электричества. Для этого они брали блок питания, подключали к нему резисторы малой мощности и повышали напряжение. Повышали до тех пор, пока он не раскалялся до красна, как автомобильный прикуриватель. После этого, практически через мгновение резистор «перегорал» и отправлялся в мусорное ведро.


С постоянным током все понятно, а переменный?

Переменный ток, как таковой в радиоэлектронике используется редко. Его как минимум делают постоянным и в большинстве случаев снижают. Видимо по этому в попадавшейся мне литературе про него практически не говорится.

В чем же его отличие? C обывательской точки зрения, в малом — направление тока в нем меняется. Здесь аналогия с трубой не совсем уместна, первое что приходит в голову — шейкер для коктейлей (жидкость при смешивании в нем гуляет туда-сюда). Нам в радиоэлектронике нужно знать, как идёт ток в нашей цепи, чтобы получить от него то, что мы хотим.

Следующее, с чем я пошёл разбираться — полупроводники. Дырки? Электроны? Ключевой режим? Каскады? Полевой транзистор, то тот, который нашли в поле? Пока ничего не понятно…

Электроника для начинающих радиолюбителей. Теория, практика, схемы, уроки.

Свежие записи

Из этой заметки вы узнаете о том, как паять компоненты без их перегрева. Какие бывают паяльники, а также, что такое жала Т12 и каких видов они бывают.

Еще 5-6 лет назад большинство радиолюбителей (а некоторые и по сей день) пользовались приборами, которые остались ещё от СССР. В свое время это были замечательные приборы со своими плюсами и минусами. Но СССР уже нет более четверти века, а технологии продолжали развиваться, совершенствоваться и дешеветь. Теперь у нас есть возможность пользоваться современными цифровыми приборами с превосходными характеристиками.

Существует множество способов общения между устройствами. Я расскажу об одном из таких способов общения между устройствами: последовательном интерфейсе или просто UART

Сегодня в обзор попали несколько технических и научно-популярных книг: про транзисторы, про мозг, по кибернетике

Я считаю, что люди, занимающиеся ВТ и программированием должны знать хотя бы в общих чертах историю развития этих отраслей в родной стране. Вам это даст не просто плюс к эрудиции, но и даст понимание как шло развитие ВТ, а также добавит немного гордости за своих предшественников.

Сегодня в обзоре книги по истории информационных технологий в СССР и, внезапно, по правильному питанию.

Я много читаю и решил поделиться мнением о некоторых прочитанных книгах.

Ты познакомишься с механизмом взаимодействия процессора с памятью и устройствами ввода-вывода. Узнаешь, что такое разрядность процессора и на что она влияет.

Как определять и выбирать SMD (Surface Mounted Device)? Я расскажу о типах SMD-корпусов, о маркировке SMD-компонентов, о том какие есть подводные камни при попытке определить SMD-компонент на готовой печатной плате

Научись рисовать профессиональные печатные платы самостоятельно с помощью Sprint Layout. Это самая популярная программа для создания ПП среди радиолюбителей всех возрастов и навыков.

В промышленности каждая радиодеталь принадлежит определенному ряду номиналов: E3, E6, E12, E24, E48, E96, E192. Но что это означает? Читай в этой статье!

Книга французского писателя Айсберга одна из лучших книг по радиоэлектронике для начинающих и детей. В форме разговора между старыми друзьями она познакомит тебя с транзисторами и основами работы с ними.

Небольшой алгоритм-лайфхак для радиолюбителей о том, как следует искать поломку в электронных приборах. С чего начинать и как производить поиск неисправности.

Советский союз выпускал много хорошей измерительной техники. Одним из интересных экземпляров того времени был портативный осциллограф С1-112. О нём и пойдёт речь.

В этом рассказе первые шаги в мир электроники делаются с необычного направления. Своё путешествие по электронике ты начинаешь с мира цифровой схемотехники, с микроконтроллеров

Айсберг в занимательной форме дружеских бесед между Любознайкиным и Незнайкиным рассказывает о том, как устроен радиоприёмник . В книге множество полезных тематических рисунков и схем! Полезная книга!

Ещё одна книга талантливого популяризатора науки и техники Рудольфа Свореня. Хочешь разобраться с транзисторами? Читай её!

Эта книга по электронике составлена слегка необычно. Начинающий радиолюбитель входит в мир электроники с самой её вершины и постепенно спускается к подножию горы, к основаниям электроники.

Книга-легенда. Она дала старт тысячам начинающих радиолюбителей. Рудольф Сворень шаг за шагом вводить читателя в мир электроники, последовательно излагая теорию и практику для её применения.

Дж. Ленк известен несколькими своими книгами: “Справочник по проектирование эл. схем” и “Электронные схемы. руководство”. Обе книги сильно пригодятся хорошему радиолюбителю.

Сайт радиолюбителей.радиоэлектроника для начинающих, основы электроники.самостоятельный ремонт

Сайт радиолюбителей.радиоэлектроника для начинающих, основы электроники.самостоятельный ремонт

Радиоэлектроника плотно вошла в нашу жизнь. Невозможно представить себе современный дом без таких нужных (а порою и необходимых!) вещей как телевизор, микроволновка, стиральная машина и т.п.

Но, сожалению, любая техника не вечна и со временем выходит из строя. .. Можно, конечно-же, обратиться в сервисную службу, однако гораздо интереснее (и выгоднее) ремонтировать все своими руками!

Но ведь для того чтобы иметь возможность отремонтировать такую сложную технику как, скажем, телевизор, требуется предварительная подготовка: знания в электронике, наличие необходимого измерительного оборудования и инструментов.

Конечно-же первые шаги в радиолюбительство начинаются с малого- с первой прочитанной книги по радиоэлектронике, с первой самостоятельно собранной цветомузыки или простенького усилителя, с первого отремонтированного старенького магнитофона, ну и, конечно-же, не без помощи более опытного товарища, у которого можно всегда что-то спросить…

Именно таким опытным товарищем и станет наш сайт для тех, кто решил посвятить себя такому интересному и полезному увлечению как радиолюбительство: здесь Вы найдете информацию для начинающих радиолюбителей, сможете задать вопросы на нашем ФОРУМЕ, сможете скачать книги в нашей библиотеке, найдете множество различных схем разной степени сложности и многое, многое другое. ..

Сайт наш предназначен для радиолюбителей разного уровня подготовки- не только для начинающих, но и для тех кому радиолюбительство давно уже стало профессией- у нас Вы найдете подборку схем бытовой электроники (телевизоры, инверторы, ноутбуки, телефония и так далее), справочные данные на различные электронные компоненты, и, конечно-же, приглашаем Вас к нам на ФОРУМ!

Разделы нашего сайта

Сайт ежедневно наполняется новой информацией!

Мы в социальных сетях

 

 

Чарльз Платт. Электроника для начинающих

Чарльз Платт. Электроника для начинающих

Глава 1. Основы электроники

Данная глава этой книги содержит пять экспериментов. Мне хотелось, чтобы в первом же эксперименте вы в буквальном смысле ощутили электричество. Вы почувствуете электрический ток и откроете природу электрического сопротивления не внутри проводов и компонентов, а в самом мире, который вас окружает.

Эксперименты 2-5 продемонстрируют, как измерить напряжение и электрический ток и, наконец, как изготовить источник электроэнергии при помощи обычных предметов прямо на вашем рабочем столе.

Даже если вы уже кое-что знаете об электронике, я все равно советую вам провести эти эксперименты, прежде чем отважиться на последующие части книги. Они не только увлекательны, но и познавательны, т.к. проясняют некоторые основные концепции электротехники.

Необходимые инструменты

Каждая глава этой книги начинается с изображений и кратких описаний инструментов, оборудования, комплектующих и расходных материалов. Более подробные сведения вы можете почерпнуть из главы 6, где собрана информация обо всех необходимых покупках:

  • Для приобретения инструментов и оборудования, смотрите раздел главы 6 «Приобретаемые инструменты и оборудование».
  • Для поиска компонентов смотрите раздел «Компоненты».
  • Для получения сведений о расходных материалах смотрите раздел «Расходные материалы».
  • Если вы предпочитаете купить полностью готовый набор комплектующих, которые вам понадобятся, то можете предварительно его заказать. Для более детальной информации смотрите раздел «Наборы».

Инструменты и оборудование, например кусачки или мультиметр, — это те вещи, которые будут нужны вам постоянно. Расходные материалы, такие как провода и припой, будут постепенно тратиться при изготовлении различных устройств, но рекомендованного количества должно быть достаточно для всех экспериментов книги. Комплектующие будут указаны в конкретных разделах и понадобятся при изготовлении описанных там устройств.


Уроки электроники для начинающих: бесплатные видео для домашнего обучения

Уроки электроники для начинающих: бесплатные видео для домашнего обучения

Все больше людей начинают относиться к электронике как к интересному дополнительному занятию или навыку, который всегда пригодится. Начинать стоит со знакомства с основными концепциями и принципами, которые управляют миром электрических цепей. Лучше сразу приобрести набор необходимых элементов и приступать к обучению на практике.

 

Мы подобрали бесплатные видео уроки по основам электроники, которые помогут разобраться с ключевыми понятиями схемотехники и научат использовать полученные знания в простых экспериментах.

Напряжение

 

Мера силы, с которой носители электрического заряда хотят приблизиться друг к другу. Упрощенно, но отражает суть. Выше значение — больше сила притяжения зарядов. Когда показатель равен нулю — притяжения нет. Величина измеряется между двумя точками (как измеряется высота гор относительно уровня моря). Всегда нужно иметь две точки для сравнения.

Для наглядности часто используют аналогию с более осязаемой проточной водой. Например, водный поток, собранный перед плотиной. Уровень измеряется между двумя условными точками. Больше жидкости  быстрее будет вытекать через шлюз в плотине.

Стоит помнить: величина устойчива и может долго «существовать». Не используемая долгое время батарейка AA будет сохранять заряд в течение нескольких лет, как река перед плотиной при закрытом шлюзе.

 

 

Постоянный и переменный токи

 

Батареи и аккумуляторы являются постоянными источниками, в основном используются для DIY, играя с Arduino и Raspberry Pi.  Второй тип имеет более сложную природу и менее актуален. Новичкам не рекомендуется экспериментировать со вторым типом самостоятельно, например, в розетке. Возможная ошибка может привести к потере здоровья или жизни. Лучше сосредоточиться на полностью безопасных экспериментах.

Как измерить напряжение

 

Единицей измерения является вольт, который обозначается буквой V. В первых экспериментах лучше работать с безопасным для здоровья диапазоном от 0 до 9 В. Чтобы проверить, действительно ли батарея, входящая в комплект, составляет 9 В, нужно установить ручку измерителя и выбрать диапазон 20 В. Батарея 9 В измеряется в диапазоне 20 В, но источник питания 21 В относится уже к диапазону 200 В.

 

Не забудьте подключить испытательные щупы (цветные кабели с острыми кончиками) в соответствующие гнезда: черный провод к разъему COM, красный провод к розетке. Затем приложите к батарее два тестовых стержня. Красный – к плюсу, черный – к минусу. 

Щупы держат за пластмассовые части корпуса. Касание металлических наконечников может исказить результаты и, в некоторых случаях, к электро-удару. 

Если читаем со счетчика 9,71 В, все хорошо. Существует большая разница между теоретическими и фактическими значениями и результаты могут отличаться. Новый аккумулятор часто будет иметь более 9 В, но со временем показатель будет падать.

 

 

Электричество

 

Если между двумя точками есть напряжение, ток начнет течь, как только носителям будет разрешено течь из одной точки в другую. Он будет тем больше, чем больше носителей будет проходить через соединение в единицу времени, являясь мерой скорости. В случае аналогии с плотиной течение можно сравнить с тем, как быстро вода выходит через шлюз. Чем быстрее выйдет вода, тем дальше она будет «выброшена» за пределы.

Единицей измерения является ампер, который обозначается буквой A. Двигатель может потреблять 2 А, а светодиод — 0,002 А (или 2 мА). 

Как измерить ток

 

  1. Установите измеритель на измерение максимального значения сопротивления. Слева на датчике будет 1 (т.е. сопротивление слишком велико для измерения датчиком). Затем коснитесь двух щупов – на экране должно появиться ~ 0 (т.е. измеритель практически не обнаружил сопротивления).
  2. Крепко возьмитесь за датчики пальцами. Сожмите черный зонд левой рукой, а красный зонд – правой. Можно смело касаться обоих концов счетчика (потому что они ни к чему другому не подключены). Подобным образом вы измерите собственное сопротивление. Если установлен максимальный диапазон измерения, должно появиться какое-то большое число на экране измерителя, которое будет уменьшаться по мере разжимания щупов.

 

Параметры источника питания

 

Для работы электронная система должна быть подключена к зарядке. Важно отметить: напряжение, подаваемое на клеммы, должно быть в пределах диапазона, приемлемого для системы. Подключение к системе со значением, выше рекомендованного, может привести к необратимой поломке. В случае слишком низкого показателя система будет работать некорректно (или не работать совсем).

 

После подключения потребуется ток, значение которого следует знать (хотя бы приблизительно) перед присоединением. Отдаваемое источником значение должно быть больше потребляемого устройством. Даже если во много раз превышены потребности, при правильном напряжении будет использовано ровно столько, сколько нужно. 

Как обеспечить питание систем

 

Начинающим рекомендуется питать устройства от различных батареек или аккумуляторов из-за низкого напряжения на клеммах и ограниченной допустимой нагрузке по току, а значит, безопасности и минимальному риску поражения. Главное – 

осторожность, чтобы не замкнуть провода. Короткое замыкание следует устранить как можно скорее, желательно разомкнув цепь. Иначе аккумулятор нагревается, и могут вытечь вредные вещества.

Другой вариант питания устройств – регулируемый магазинный источник питания, изготовленный в соответствии со стандартами безопасности. Использование различных дешевых, неопробованных изобретений может нести большую опасность. Поэтому для обучения лучше выбрать маленькую батарейку на 9 В.

 

 

Поломка электронных компонентов

 

Основной «строительный материал»,можно разделить на две группы: активные и пассивные. Первые вырабатывают электричество или могут изменять параметры в зависимости от приложенного тока (аккумуляторы, транзисторы и интегральные схемы). Вторые имеют единственной задачей сохранить энергию (катушка, конденсатор) или просто «потерять» (резистор).

 

Как читать и понимать электрические схемы

 

 

Стабилитроны

Транзисторы 

 

 

 

Ключ на биполярном транзисторе

 

Операционные усилители

 

Каскады транзисторов

 

 

 

Первые схемы

Помните: для понимания электроники необходима практика. Невозможно использовать полученные теоретические знания, без параллельного выполнения упражнений, даже самых очевидных на первый взгляд. 

Радиоэлектроника для начинающих – статьи и советы

Начинающие радиолюбители – это особенный класс любителей радиоэлектроники, которые делают первые шаги в изучении принципов радио и электроники.

В разделе собраны статьи для начинающих радиолюбителей по радиоэлектронике. Здесь вы найдете ответы на вопросы: Что такое электромагнитные волны, электрический ток? Как работает радиолампа, транзистор, диод, трансформатор? Как читать радио схемы? Как изготовить трансформатор и катушку своими руками? Что такое аккумулятор и как его использовать? А также много других ответов на вопросы по радиоэлектронике…

Об антеннах для любительских КВ приемопередатчиков и радиостанций

Антенны по своему назначению разделяются на передающие и приемные. Принципиальной разницы между ними нет – почти все типы приемных антенн можно использовать как передающие и все передающие антенны могут работать в качестве приемных. Для коротковолнового приемника антенна может быть любой …

2

0

980

Как стать коротковолновиком, основы радиосвязи на КВ

Работа на коротких волнах требует от радиолюбителя довольно широкого комплекса радиотехнических знаний. Естественно, что прежде всего радиолюбитель-коротковолновик должен научиться принимать на слух и передавать на ключе телеграфную азбуку и изучить радиокоды, применяемые при любительском …

2

0

1089

Проведение дальних связей на КВ, полезная информация

CQ, CQ, CQ DX DE и другие часто можно услышать на любительских диапазонах, сколько интересных связей, знакомств и бесед проводят радиолюбители-коротковолновики разных стран и континентов между собой. И какие бы цели ни ставили любители перед собой, каких бы успехов ни достигали они в …

1

0

1426

Телевидение как все начиналось и принципы работы

Последние два столетия характеризуются бурным прогрессом различных областей техники. Изобретение и развитие паровых двигателей, электрических машин, двигателей внутреннего сгорания, электроники позволили осуществить внедрение машин во все отрасли промышленности и сельского хозяйства. Новую эру…

1

0

1144

Число строк и полоса частот в телевидении

Четкость телевизионного изображения принято характеризовать числом строк, на которое оно делится. Это число часто называют стандартом четкости.В начале 30-х годов у нас было 30-строчное телевидение. В конце 30-х годов, после перехода с механического телевидения на электронное …

0

0

1392

Принципы работы и параметры электронно-лучевой трубки (ЭЛТ)

Электронно-лучевая трубка, изобретенная еще в 1897 г., является электронно-вакуумным прибором, который имеет много общего с обычной электронной лампой. Внешне трубка представляет собой стеклянную колбу с удлиненной горловиной и плоской торцовой частью— экраном.Внутри колбы и горловины, так. ..

2

0

3587

Проверка монтажа радиоэлектронной аппаратуры

По окончании монтажа приемника необходимо произвести его проверку. Обычно такая проверка производится по той же принципиальной схеме, по которой производился и монтаж. Однако опыт показывает, что когда проверку производит то же лицо, которое монтировало приемник, то ошибки, допущенные в монтаже …

0

0

954

Принципи монтажа радиоэлектронной аппаратуры на лампах и не только

Как выполнять монтаж радиоэлектронной аппаратуры, особенности размещения электронных компонентов, инструмент для монтажа, полезные рекомендации. Специфической особенностью радиоаппаратуры является наличие в ней цепей с токами повышенных частот и большого усиления. Эти моменты предопределяют возможность появления существенных паразитных связей, не предусматриваемых принципиальной схемой, которые могут приводить к резкому ухудшению работы …

2

0

2818

Катушки индуктивности с ферритовыми сердечниками

Радиотехническая промышленность выпускает миниатюрные катушки с ферритовыми сердечниками, намотанные на секционированные каркасы (рис. 6) для приемников с переключателями клавишного типа.Каркас для контуров промежуточной частоты (рис. 6,г) сверху и снизу имеет ферритовые кольца, увеличивающие…

0

3

1530

Малогабаритные катушки в броневых сердечниках

В последнее время в любительских конструкциях стали применять «катушки индуктивности в броневых сердечниках (табл. 1). Такие катушки по сравнению с описанными выше имеют неоспоримые преимущества: их качество (добротность) выше, а габариты меньше.Броневые сердечники выпускаются нескольких…

0

0

1558

термины и приборы, используемые в электротехнике

Люди начинают интересоваться электроникой в любом возрасте и по разным причинам. Кому-то наука необходима для работы или учёбы, а у кого-то она просто вызывает интерес. Чтобы получить полное представление об этой теме и разобраться в основных ее терминах, потребуется изучить основы электроники и электротехники.

Основные понятия

В школьные годы всем приходилось изучать азы электроники на уроках физики. Но из-за сложных терминов, обилия формул и разных единиц измерения усвоить информацию смогли далеко не все. В жизни случаются разные ситуации, когда человеку необходимы эти знания. Сегодня существует множество пособий, изданий и журналов, в которых описываются основы электроники. Для начинающих такие пособия являются хорошими помощниками, поскольку все основные понятия и процессы в них излагаются доступным языком.

Самыми частыми терминами из области электроники, которые люди слышат в обычной жизни, являются слова ток, напряжение и сопротивление. Чтобы понять их суть, требуется вспомнить, что любое вещество представляет собой совокупность положительно и отрицательно заряженных частиц (протонов и электронов).

Направлено движущийся поток электронов образует ток. Силу, перемещающую их в одном направлении, называют напряжением. Движение отрицательных частиц не происходит беспрепятственно, ему мешает трение, называемое в физике сопротивлением. Эти величины имеют взаимную связь, поэтому зная две из них, можно легко рассчитать третью, воспользовавшись соответствующей формулой.

Каждая величина в электронике имеет собственное обозначение и измеряется в конкретных единицах. Ток А — в амперах, сопротивление R — в омах, напряжение U — в вольтах.

Применение электричества

Так называемая электроника для «чайников» не только разъясняет новичкам природу возникновения электрического тока, но и приводит примеры его применения. Ассортимент источников напряжения очень широк. Все они имеют разные размеры и технические характеристики:

  1. Литиевая батарея. Рассчитана на номинальную нагрузку 3 В. Благодаря маленькому размеру хорошо подходит для использования в карманных устройствах (часах, фонариках). Может иметь ёмкость 30—500 мАч.
  2. Никель-металлогидридный элемент. Характеризуется высокой плотностью энергии и быстрой способностью накапливать заряд. Часто используется для электропитания различной робототехники.

Свинцово-кислотный аккумулятор также является разновидностью питающей батареи и занимает отдельное место в ряду известных источников питания. Его конструкция состоит из следующих элементов:

  • положительного и отрицательного контакта;
  • набора электродов с разными зарядами;
  • предохранительного и разделительного клапана.

Все детали заключены в прочный корпус. Такой аккумулятор является основным источником напряжения для большинства радиоэлектронных устройств. Легко и быстро перезаряжается, хорошо подходит для систем, в которых главную роль играет не вес прибора, а его энергозапас.

Технические характеристики

На эффективность работы батареи оказывает влияние способ её подключения. Последовательная схема соединения ведёт к увеличению напряжения, параллельная — к увеличению текущего тока.

Основной характеристикой энергоисточника в электронике считается ёмкость. Эта величина служит мерой хранящегося в нём заряда и напрямую зависит от массы активного вещества. Указывая номинальную ёмкость, производители подразумевают максимальное количество электроэнергии, которое может быть извлечено при конкретных условиях. Но поскольку условия использования батарей далеки от идеальных, на практике уровень ёмкости оказывается ниже заявленного. Основные факторы, влияющие на её снижение — длительность эксплуатации, температурный режим, количество зарядок и разрядок.

В качестве единицы измерения этого параметра принято использовать ватт-часы (Вт*ч), киловатт-часы (кВт*ч), ампер-часы (А*ч) или миллиампер-часы (мА*ч). Ватт-час определяется как произведение силы тока и напряжения, выданного устройством за один час. Уровень напряжения является величиной постоянной и зависит от того, к какому типу принадлежит энергоисточник (литиевому, щелочному, свинцово-кислотному).

В случае полной разрядки большинство источников напряжения выходит из строя. Чтобы не допустить поломки, производители определяют долю тока, которая может быть извлечена из него. Её называют глубиной разрядки и измеряют в процентах от максимальной ёмкости.

Ограничители электрического тока

В некоторых электронных устройствах требуется ограничение электрического тока. Чтобы этого добиться, в цепь встраивают специальный ограничивающий прибор — резистор. Являясь потребителем, а не производителем тока, он эффективно справляется с функцией разделения напряжения и линий входа (выхода). Применяется как дополнение активных элементов интегральных схем.

Разновидностей резисторов очень много. В зависимости от конструкции, технических показателей и состава они бывают:

  1. Линейными. Сопротивление остаётся постоянным вне зависимости от разницы потенциалов, прикладываемых к таким резисторам. Характеризуются прямой вольт-амперной линией.
  2. Нелинейными. Сопротивление зависит от разницы прикладываемого напряжения или проходящего тока. Резисторы такого типа работают в нестрогом соответствии с законом Ома, имеют нелинейную характеристику. Используются в робототехнических проектах в роли датчиков.
  3. Переменными. Оснащаются специальным валом, позволяющим изменять параметры сопротивления в процессе эксплуатации.
  4. Постоянными. Заданные в них показатели изменить нельзя.
  5. Углеродными. Сердечники внутри таких резисторов изготавливаются из углерода, имеют чашеобразные контакты. Из-за пористого корпуса чувствительны к влажности окружающей среды.
  6. Плёночными. Производятся путём осаждения распылённого металла на керамическую основу. Отличаются высокой надёжностью, поэтому успешно применяются в основных электронных системах.
  7. Проволочными. Их конструкция состоит из керамического сердечника и проволочной обмотки, изготовленной из разных металлических сплавов. Состав сплавов зависит от требующегося сопротивления. Показывают стабильную работу при большой мощности.
  8. Металлокерамическими. Для их изготовления используется смесь керамики и обожжённых металлов. Процентное соотношение тех или иных компонентов определяет уровень сопротивления.
  9. Плавкими. В нормальном режиме работы они выполняют роль ограничителей. При возрастании номинальной мощности функционируют как предохранители, защищая электрическую цепь от короткого замыкания.
  10. Теплочувствительными. Могут выдавать как положительный, так и отрицательный коэффициент в зависимости от колебаний температуры.
  11. Светочувствительными. Главным фактором, влияющим на их работу, является интенсивность падающего светового потока. Чем ярче свет, тем меньше сопротивление резистора.

В отношении резисторов, меняющих сопротивление в процессе работы, используется такой термин, как допуск, измеряемый в процентах. Он показывает, насколько изменяющиеся показатели близки к номинальным значениям. К примеру, устройство с номинальным электрическим сопротивлением 500Ω и допуском 10% на практике может выдавать значения в диапазоне от 550 до 450Ω.

Электроника

для начинающих – учебные пособия, проекты, статьи, инструменты, Arduino для начинающих в базовой электронике

Эта область для новичков предназначена для всех, кто только начинает заниматься электроникой. Узнайте, какие инструменты и детали вам понадобятся для запуска электроники. Прочтите статьи для начинающих о том, как паять, как пользоваться мультиметром и многое другое.

Хорошее место для начала – прочитать Start Electronics Now! статья, которая представляет собой введение в электронику с двадцатью учебными пособиями.

Узнайте об электронике и о том, как начать создавать схемы

Учебное пособие «Начать электронику» знакомит новичков в области электроники с основными электронными инструментами и компонентами, необходимыми для начала изучения электроники и построения схем.

За введением в электронику следуют двадцать учебных пособий, в которых используются электронные макеты для построения различных схем. В некоторых руководствах используется очень популярная плата микроконтроллера Arduino.

24-светодиодный дисплей Arduino MEGA 2560 Knight Rider

Создайте светодиодный дисплей охотника Knight Rider с помощью Arduino Mega 2560. В этой макетной плате для дисплея используются 24 светодиода.

Схема для начинающих

В этой области есть набор простых в сборке схем для начинающих, которые можно построить на макетной плате.

Первые шаги в использовании мультиметра

Мультиметр – это измерительный прибор, который на определенном этапе потребуется использовать любому, кто занимается электроникой. Мультиметр можно использовать для измерения напряжения, тока, сопротивления, целостности цепи и других параметров.

Это учебное пособие знакомит новичков с использованием мультиметра для базовых измерений.

Пайка для начинающих в электронике

Базовая пайка для новичков в электронике.В этой статье к ЖК-дисплею припаивается контактный разъем, который демонстрирует, как припаять компонент к печатной плате.

Как построить схему стрипборда

В этом видео и статье показано, как построить схему на монтажной плате. Для демонстрации на плате построена схема светодиодного мигающего индикатора с таймером 555.

С чего начать? – learn.sparkfun.com

Добро пожаловать в Электронику!

Мы живем в удивительно высокотехнологичном мире, окруженном электронными штуковинами и гаджетами.Поскольку наша жизнь так наполнена электроникой, каждый, – инженеры, преподаватели, предприниматели, студенты и художники – могут извлечь большую пользу, узнав о них больше. Понимание того, как читать схемы, паять, программировать и строить схемы, дает уникальное понимание мира, в котором мы живем; не говоря уже о том, что взлом и создание электроники – это просто развлечение!

С помощью наших руководств и комплектов мы хотим помочь сделать мир электроники максимально доступным.Каждый может (и должен!) Изучать электронику. Просто нужно найти с чего начать.

Руководства для начинающих

Наши руководства объясняют, обучают и вдохновляют энтузиастов электроники и новичков. У нас есть широкий спектр руководств, охватывающих как основы теории электроники, так и примеры сборки проектов. Учебники написаны экспертами, и они наполнены высококачественными изображениями, которые помогут вам в этом. Если вы не знаете, с какого урока начать, ознакомьтесь с разделом «Уроки для начинающих» этого руководства.

Стартовые комплекты

В нашем розничном интернет-магазине мы продаем все, от наборов для пайки для начинающих до платформ для продвинутых разработчиков. Что может быть лучше, чем начать обучение с , сделав ? Наши наборы помогают объяснить основные концепции электроники, а также позволяют создать что-то интересное и функциональное. Найдите наши рекомендуемые наборы для начинающих в разделе «Наборы для начинающих» этого руководства и приступайте к созданию!

Учебные пособия для начинающих

Наши учебные пособия разделены на несколько категорий: концепции, технологии, навыки, руководства по подключению и проекты.Каждая учебная категория основана на последней.

Концепт

Наши концептуальные руководства охватывают действительно мелкие и мелкие области электроники. Это то, чему вы можете научиться на уроках электроники.

Технологии

В обучающих материалах

Technology конкретно рассказывается о компонентах, стандартах и ​​технологиях, которые делают все это возможным. Вы можете узнать, как работает GPS и как вы можете добавить его в свой проект. Или вы можете прочитать все о резисторах, диодах и других основных электронных компонентах.

Навыки

Electronics – это не только вычисление токов, напряжений и сопротивлений. Вы должны научиться некоторым (сладким) навыкам, чтобы создавать вещи! Вот несколько отличных мест для начала в разделе навыков:

крючки

Вы ищете краткое руководство по использованию нового щита или коммутационной платы Arduino? Это то, на что ориентированы наши руководства по подключению. Эти учебные пособия обычно включают объяснение конкретного продукта, а также примеры схем и кода для его быстрого запуска и работы.Ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по подключению:

Проектов

Если вы ищете вдохновения для собственных проектов, посмотрите, что мы сделали. Эти руководства достаточно подробны, чтобы вы могли следовать им и строить точную копию. Или вы можете рифовать наш проект, улучшать его и делать своим собственным. Они должны послужить несколькими отличными руководствами по стартовым проектам:

Статьи

Если мы напишем учебное пособие, которое не соответствует ни одной из вышеперечисленных категорий, мы разместим его в разделе статей.Здесь вы найдете информацию о том, как ориентироваться в требованиях FCC или как мы собираем наши продукты. Это хорошие чтения и содержат важную информацию для кого-то …

Стартовые комплекты

Мы хотим, чтобы все были такими же увлеченными электроникой, как и мы. Наши стартовые наборы хорошо документированы, просты для понимания и забавны!

Можно взять набор для пайки и сделать классическую игру на память Саймона или часы Big-Time.

Если вы пока не хотите использовать паяльник, обратите внимание на SparkFun Inventor’s Kit. Это набор для начинающих электроники , в котором есть микроконтроллер Arduino. Вы будете быстро мигать светодиодами, вращать моторы и прокручивать сообщения на ЖК-дисплеях. Он включает хорошо иллюстрированное справочное руководство, которое проведет вас через все эксперименты.

Электроника не всегда означает пайку, электромонтаж и макетирование. Мы также занимаемся носимой электроникой (электронный текстиль), удивительным сочетанием шитья и электроники.Используя токопроводящую нить, мы можем вшивать аккумуляторные батареи, светодиоды и микроконтроллеры в ткань, чтобы освещать рюкзаки, платья, куртки и т. Д. Наш LilyPad ProtoSnap идеально подходит для быстрого создания прототипа и тестирования цепи электронного текстиля, прежде чем разобрать ее и вшить на место.


Дополнительные стартовые комплекты можно найти в категории комплектов в нашем магазине!

Стартовые классы

Наша страсть к обучению электронике выходит за рамки экрана компьютера.У нас есть класс в нашей штаб-квартире (в Боулдере, штат Колорадо, США) для проведения нескольких семинаров, и мы также, как известно, проводим шоу в дороге.

Летом 2013 года мы отправляемся в тур по стране, распространяя нашу проповедь электроники по всей стране. Для каждой остановки в туре мы будем проводить один из трех семинаров:

Введение в Arduino

Перейдите от мигания светодиода к виртуальному прототипированию за семь часов и еще успейте пообедать! Этот класс предназначен для всех, кто никогда раньше не играл с Arduino, и для тех, кто немного поигрался, но не совсем уверен в том, как работают основы.Это проще, чем вы думаете! Мы соберем основные однокомпонентные электрические схемы, узнаем об аналоговом и цифровом, вводе и выводе, основных концепциях программирования, попрактикуемся в базовой последовательной связи и кратко рассмотрим базовое виртуальное прототипирование. Если вы не заметили, ключевое слово здесь простое.

Программирование PicoBoard и Scratch

Сочетая Scratch – бесплатную среду блочного программирования с перетаскиванием и перетаскиванием – и PicoBoard, студенты в возрасте пяти лет могут научиться интегрировать датчики в проекты.Они узнают, как использовать датчик освещенности для управления фоном своей анимации, использовать ползунок для управления скоростью своего персонажа и как создавать свои собственные датчики. Попутно они также изучат фундаментальные концепции, такие как функционирование электричества в этих датчиках.

Электронный текстиль и Arduino

Носимая электроника (иногда называемая электронным текстилем) – одна из последних тенденций в мире встраиваемой электроники. С ProtoSnap LilyPad Development Board вы познакомитесь со сшиваемой электроникой с помощью системы LilyPad, технологии, разработанной в результате партнерства между SparkFun и профессором Массачусетского технологического института Лией Бьючли.Этот семинар включает в себя все необходимое, чтобы научить студентов программировать и шить свои собственные творения LilyPad.


Посетите нашу страницу классов для получения информации о предстоящих мероприятиях. Мы обучаем всему, от гибких схем (обучение электронике с проводящим пластилином) до проектирования печатной платы.

8 обязательных к просмотру видео для обучения электронике для начинающих

Видеоуроки могут быть невероятно полезными при обучении электронике в классе или подготовке к предстоящему уроку.Но иногда поиск подходящего видео может быть непосильным. Не беспокоиться! Мы сделали за вас грязную работу и просмотрели море бесконечных вариантов, чтобы выбрать то, что мы считали лучшим, возможно, недооцененным, а также порекомендовали несколько собственных.

Как работает электричество

Это видео с сайта The Engineering Mindset показывает нам, как работает электричество. Несложный сценарий и забавная графика начинаются с основ свободного электрона в атоме и продолжаются через проводники, напряжение, ток, резисторы, светодиоды, конденсаторы и трансформаторы.

Конкретные концепции электричества

Если вы предпочитаете заниматься одной концепцией электричества за раз, мы собрали серию под названием «Основы электричества». Креативный инженер Шон Хаймел просто и наглядно объясняет напряжение, батареи, электрический ток, последовательные и параллельные схемы и многое другое. Выберите любую концепцию, которую вы освещаете в проекте или уроке; вот один из законов Ома, который определенно не усыпит ваших учеников.

Электронные компоненты

В этом видео пользователь Make it mech предоставляет наглядные пособия для демонстрации основ полезных электронных компонентов. Объясняется, что, почему и как резисторы, потенциометры и переключатели. В этом видео нет закадрового голоса, но подписи к нему легко читаются и понятны.

Введение в кнопки и переключатели

Созданный при финансовой поддержке Национального научного фонда, музыкальный журнал NYU Science of Music устраняет путаницу при использовании кнопок и переключателей в ваших проектах.Основной принцип использования этих компонентов для замыкания цепи путем манипулирования механическим объектом изложен просто и эффективно.

Введение в макетные платы

Макетные платы без пайки – один из самых полезных инструментов при обучении базовой электронике и схемам в классе. ScienceOnline просто проиллюстрировал, как макетная плата используется при проектировании схем и их тестировании. Еще один замечательный ресурс можно найти в нашем руководстве «Как использовать макетную плату».

Базовая пайка

Планируете ли вы обучать пайке в классе? В этом коротком видео iFixit предоставляет простые инструкции по настройке паяльной станции и началу работы с навыками, необходимыми для профессиональной пайки. Чтобы упростить групповое обучение пайке, попробуйте создать свои собственные гигантские инструменты для пайки с помощью этого руководства.

Введение в генераторы LC около 1974 г.Учебный фильм S. Air Force

Когда я впервые наткнулся на это видео, опубликованное Джеффом Куитни, я подумал, что это забавный взгляд в прошлое, но это больше, чем просто классное винтажное обучающее видео. Представленный контент на самом деле невероятно информативен:

  • Введение в генераторы LC
  • Закадровый голос с четкими изображениями
  • Возможное применение в классе – используйте то же визуальное представление
  • Определение частоты

Как пользоваться мультиметром

Мы можем быть предвзятыми, но некоторые из наиболее полезных видеороликов для начала работы можно найти на SparkFunEducation.com. В одном из самых популярных видеороликов из нашей коллекции «Полезные инструменты для создания» Шон демонстрирует различные функции мультиметра и то, как правильно проводить измерения в ваших схемах. Узнайте, как использовать этот незаменимый инструмент, который позволяет молодым производителям анализировать схемы и диагностировать проблемы в их электрическом дизайне.

Мы надеемся, что вы узнали что-то такое, что сможете включить в свои планы уроков. Есть ли у вас какие-нибудь видео по электронике? Если да, поделитесь ссылками в комментариях ниже!

Введение в электронику: базовая терминология

Этот пост также доступен на следующих языках: 日本語 (японский) Deutsch (немецкий)

Понимание основ электроники может быть сложной задачей для некоторых людей, в то время как другим очень легко понять концепции тока и напряжения.Это руководство проведет вас по каждой из основных концепций электроники по отдельности и поможет вам понять и получить представление о каждой из тем, не скучая. Итак, приступим!

Основная терминология

Прежде чем углубляться в основную терминологию, вы должны знать, что такое сборы. Есть два типа обвинений; положительный и отрицательный. Подобные заряды отталкивают, а непохожие – притягивают. У каждого атома есть положительный и отрицательный заряды. Положительные заряды находятся внутри ядра и называются протонами, а отрицательные заряды, называемые электронами, находятся на орбитах, окружающих ядро.

Эти электроны либо остаются внутри орбит, либо движутся как свободные / подвижные электроны, в зависимости от типа элемента, к которому они принадлежат. Если вы посмотрите на таблицу Менделеева, обратите внимание, что элементы делятся на три категории; металлы, полупроводники и неметаллы. Металлические элементы имеют подвижные электроны, поэтому их называют проводниками, в то время как неметаллы крепко держатся за свои электроны, что делает их плохими проводниками.

Текущий

Что же тогда ток? Это скорость потока зарядов, что означает, что если вы подсчитаете количество зарядов, проходящих через точку внутри провода за одну секунду, вы получите количество тока, протекающего через него.

Какое направление тока в цепи? Путь, по которому текут электроны, называется электрическим током, тогда как обычный путь проходит в противоположном направлении. Вы можете сказать, что это поток положительных зарядов. Внутри цепи обычный путь тока проходит от положительного конца батареи к отрицательному, как показано на схеме ниже.

Напряжение

Разница в заряде между двумя точками определяется как напряжение. Чтобы лучше понять это, рассмотрим энергетическую аналогию.Если мяч находится на вершине холма, он имеет большое количество потенциальной энергии по сравнению с тем, что остается после того, как он скатится вниз и достигнет дна. Попутно мяч теряет силу в обмен на проделанную работу. Точно так же электроны испытывают изменение энергии при движении по цепи. Разница в их энергии между двумя точками называется напряжением.

Закон

Ома связывает напряжение и ток в цепи. Вот что в нем говорится:

В = ИК

Где В, – напряжение в вольтах, I – ток в амперах, а R – сопротивление в Ом.

Мы подробно рассмотрим резисторы в следующем разделе. Схема ниже демонстрирует, как измеряется напряжение между двумя точками на резисторе.

Мощность

Обычно мощность определяется как скорость передачи энергии. Все мы знаем, что энергию нельзя уничтожить, но ее можно преобразовать из одной формы в другую. Например, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, когда рок катится с холма; то, как быстро происходит эта передача, – еще один способ измерить мощность.

В электронике электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии и наоборот. Например, когда батарея обеспечивает питание, химическая энергия преобразуется в электрическую. Точно так же лампочка загорается в результате преобразования электрической энергии в световую.

Подводя итог, можно сказать, что электрическая мощность – это скорость передачи электрической энергии. С математической точки зрения мощность – это произведение напряжения и тока, и она представлена ​​как:

.

P = VI

Где P – мощность в ваттах, В, – напряжение в вольтах, а I – ток в амперах.

Рассмотрим схему, показанную выше. Мы можем рассчитать мощность, потребляемую нагрузкой, используя указанное выше уравнение. Нам нужно знать значения напряжения и тока. Для вычисления тока воспользуемся законом Ома. Преобразуя уравнение закона Ома, получаем:

I = V / R

= 9 В / 10 Ом = 0,9 А

Теперь мы можем вычислить мощность, рассеиваемую резистором:

P = VI

= (9) (0.9)

P = 8,1 Вт

Мощность, рассеиваемая резистором 10 Ом, составляет 8,1 Вт, что соответствует скорости передачи электроэнергии в этой цепи.

переменного и постоянного тока

Вы, должно быть, слышали, что существует два типа цепей; AC и DC. Что такое переменный и постоянный ток? Как можно различить эти термины?

AC означает «переменный ток», а DC означает «постоянный ток». В цепях постоянного тока ток течет только в одном направлении, в то время как в цепях переменного тока он меняет свое направление через фиксированный промежуток времени.Это позволяет обеим схемам проявлять разные свойства и служить различным приложениям.

DC в основном используется в цифровых и логических цепях, в то время как переменный ток присутствует в электрической системе нашего дома. Поскольку переменный ток периодически меняет свое направление, он представляется как синусоидальная волна с определенной частотой и амплитудой. Постоянный ток описывается как постоянный уровень, прямая линия, поскольку он не меняется.

Общие элементы схемы

Теперь, когда вы поняли базовый словарь электроники, давайте взглянем на некоторые общие элементы схемы и посмотрим, как они работают.

Резисторы

Резистор – важный элемент электронной схемы. Он предлагает противодействие потоку тока, который регулируется законом Ома, и эта противодействующая сила помогает разработчикам устанавливать значения тока в цепи в соответствии со своими требованиями. Например, если вы работаете в цепи, которая требует меньшего тока, вам придется ввести в схему высокое значение сопротивления.

Условные обозначения на схемах

Типы резисторных блоков

Резисторы SMD различного типа в корпусе

Резисторы

поставляются в разных типах корпусов.Их можно разделить на SMD (устройства для поверхностного монтажа) и аксиальные резисторы. Резисторы SMD обычно используются в печатных платах и ​​при разработке электронного оборудования. Эти резисторы различаются числовым кодом, называемым имперским кодом, который относится к размерам резистора SMD.

Некоторыми распространенными примерами резисторов SMD являются 0603 и 0805. 0603 преобразуется в длину 0,06 дюйма и ширину 0,03 дюйма. Точно так же код 0805 соответствует длине 0,08 дюйма и ширине 0.05 дюймов. Размеры резисторов SMD преобразуются в разные номинальные мощности, например, резистор 0603 имеет номинальную мощность 0,10 Вт, а 0805 – 0,125 Вт. Другие британские коды включают 0201, 0402, 1206, 1210, 1812, 2010 и 2512.

С другой стороны, резисторы цилиндрической формы, обычно используемые студентами и любителями, являются осевыми резисторами. У них есть схема цветовой кодировки, которая позволяет нам определять значение сопротивления, не измеряя его мультиметром.Осевые резисторы бывают разных типов, включая углеродную пленку, металлическую пленку, проволоку круглого сечения и углеродную композицию.

Различные электронные компоненты, резисторы крупным планом на белом фоне.

Цветовое кодирование

Схема цветовой кодировки резистора поначалу может показаться вам немного сложной, но если вы углубитесь в электронику, вы обнаружите, что ее очень легко интерпретировать. Каждый осевой резистор имеет четыре цветных полосы, три из которых указывают значение сопротивления, а четвертая указывает значение допуска резистора и имеет серебристый или золотистый цвет.

При считывании значения сопротивления всегда держите полосу допуска с правой стороны и считывайте цвета с левой стороны. В таблице ниже показано значение, которое представляет каждый цвет.

Цвет Цифра

Множитель

Допуск (%)
Черный 0 100
Коричневый 1 101 1
Красный 2 102 2
Оранжевый 3 103
Желтый 4 104
Зеленый 5 105 0.5
Синий 6 106 0,25
Фиолетовый 7 107 0,1
Серый 8 108
Белый 9 109
Золото 10-1 5
Серебро 10-2 10
Нет 20

Рассмотрим резистор с коричневыми, черными, оранжевыми и золотыми полосами.Чтобы расшифровать значение сопротивления, давайте взглянем на таблицу выше. Коричневый соответствует первой цифре, то есть 1, черный соответствует 0, который является второй цифрой. Это составляет 10. Затем оранжевый представляет множитель; 103, а золото представляет собой допуск 5%. Это создает значение сопротивления 10 кОм с допуском 5%.

Параллельное и последовательное соединение

Вы можете подключить два или более резистора двумя основными способами; последовательные и параллельные. Последовательное соединение – это когда вы подключаете два резистора один за другим, а параллельное соединение – это когда вы подключаете концы резистора к концам другого резистора.На схемах ниже показано, как можно подключить два резистора последовательно и параллельно.

При параллельном соединении ток I, идущий от батареи, делится на два тока I1 и I2. После прохождения через параллельные резисторы эти отдельные токи снова соединяются, образуя ток I, который возвращается обратно в батарею. Напряжение на обоих резисторах остается неизменным. Итак, следует помнить, что при параллельном соединении резисторов ток делится, а напряжение остается прежним.-1

R (всего) = (10 000/11 000)

R (всего) = 0,9 кОм

Однако при последовательном соединении ток, протекающий через резисторы, остается неизменным, а напряжение делится. Общее значение сопротивления в серии можно рассчитать, просто сложив отдельные значения сопротивления.

R (всего) = R1 + R2

Используя значения, представленные на принципиальной схеме, мы можем рассчитать общее сопротивление как:

R (всего) = 10 тыс. + 1 тыс.

R (всего) = 11 кОм

Конденсаторы

Второй по распространенности элемент в электронных схемах – конденсатор.Это устройство накопления заряда, состоящее из двух параллельных металлических пластин, разделенных диэлектрическим слоем. Металлические пластины имеют противоположный заряд и способны накапливать заряды. Конденсаторы обычно используются для соединения и развязки, в качестве резервуара заряда и для обеспечения эффекта сглаживания форм колебаний напряжения.

Есть два типа конденсаторов: поляризованные и неполяризованные. Поляризованные конденсаторы необходимо подключать с соблюдением их полярности. Одна из их ног отмечена знаком «+», а другая – знаком «-».Положительный вывод конденсатора всегда должен подключаться к положительному полюсу источника питания. Отрицательная ножка должна соединиться с отрицательной клеммой источника питания.

Параллельное и последовательное соединение

Как и резисторы, вы также можете подключать конденсаторы последовательно или параллельно, в зависимости от вашего приложения. Емкость измеряется в фарадах, и общее значение емкости изменяется по-разному в обеих конфигурациях. Давайте рассмотрим каждую из настроек по очереди.

Чтобы рассчитать общую емкость конденсаторов, подключенных параллельно, мы просто складываем значения.

C (всего) = C1 + C2

C (всего) = 100 мкФ + 10 мкФ

C (всего) = 110 мкФ

Однако предположим, что конденсаторы соединены последовательно. В этом случае их значения емкости сначала инвертируются, затем складываются, а затем снова возвращаются, точно так же, как мы вычисляем сопротивление резисторов параллельно.

C (всего) = (1 / C1 + 1 / C2) ^ – 1

C (всего) = (1/100 мкФ + 1/10 мкФ) ^ – 1

C (всего) = (11μ / 100μ) ^ – 1

C (всего) = 100/11

C (всего) = 9.09 мкФ

Сравнение сквозного отверстия и SMD

Электронные компоненты выпускаются в разных типах корпусов, основные из которых сквозные и SMD. Вы можете закрепить детали со сквозными отверстиями на макетных и макетных платах, поскольку они имеют длинные токопроводящие ножки, которые можно легко вставить. Вот почему их называют сквозными устройствами. С другой стороны, устройства поверхностного монтажа (SMD) используются на печатных платах и ​​электронных устройствах, таких как платы микроконтроллеров. Компоненты SMD обычно намного меньше, чем компоненты со сквозными отверстиями, и занимают только одну сторону печатной платы.Следовательно, используя компоненты SMD, вы можете создавать конструкции меньшего размера.

Что такое цепь?

Когда вы соединяете несколько электронных компонентов и подключаете их к источнику переменного или постоянного тока, вы получаете цепь. Это не означает, что вы начинаете подключать элементы схемы, не зная их номинальной мощности, потому что в этом случае вы, вероятно, окажетесь во взрывоопасной ситуации. Формально говоря, схема – это комбинация электронных компонентов, соединенных проводящими проводами, по которым может течь электрический ток.

Построение цепи

Что нужно для создания простой электронной схемы? Вам для этого нужна степень инженера? Конечно, нет! Вы можете узнать, как построить простую схему, выполнив несколько простых шагов.

Во-первых, вам нужно решить, какой источник питания вы будете использовать. После этого вам нужно выбрать компоненты схемы и выяснить, как вы будете их соединять.

Например, мы создаем схему усилителя, в которой используется микросхема LM386, а также некоторые резисторы и конденсаторы.Батарея 9 В постоянного тока питает цепь. Выходной сигнал поступает на динамик, который представляет собой усиленную версию входного сигнала. Конденсаторы в этой схеме используются для различных целей. В некоторых местах они блокируют постоянный ток и передают сигнал от входа к выходу, в других они подают дополнительный ток, чтобы напряжение питания не проседало, сохраняя плавность 9 В при больших нагрузках. В некоторых случаях они используются для фильтрации нежелательных частот.

Попробуйте сами. Используйте Fusion 360, чтобы создать эту схему и поразить своих друзей и коллег своими новыми знаниями в области дизайна электроники.Вы еще не используете Fusion 360? Скачать сегодня.

Простые электронные схемы для начинающих и студентов инженерных специальностей

Как правило, успех первых проектов играет жизненно важную роль в области электроники для карьеры студентов-инженеров. Многие студенты бросают электронику из-за неудачной первой попытки. После нескольких неудач у ученика остается неправильное представление о том, что эти проекты, работающие сегодня, могут не сработать завтра. Таким образом, мы предлагаем новичкам начать со следующих проектов, которые дадут результат с первой попытки и дадут мотивацию для вашей собственной работы.Прежде чем продолжить, вы должны знать, как работает и используется макетная плата. В этой статье приведены 10 лучших простых электронных схем для начинающих и мини-проекты для студентов инженерных специальностей, но не для проектов последнего года обучения. Следующие схемы относятся к основным и малым категориям.


Что такое простые электронные схемы?

Соединение различных электрических и электронных компонентов с помощью соединительных проводов на макетной плате или путем пайки на печатной плате с образованием цепей, которые называются электрическими и электронными цепями.В этой статье давайте обсудим несколько простых проектов электроники для начинающих, которые построены на простых электронных схемах.

Простые электронные схемы для начинающих

Список из 10 простых электронных схем, обсуждаемых ниже, очень полезен для новичков при выполнении практики, проектирование этих схем помогает справиться со сложными схемами.


Схема освещения постоянного тока

Источник постоянного тока используется для небольшого светодиода с двумя выводами, а именно анодом и катодом.Анод – + ve, катод – –ve. Здесь в качестве нагрузки используется лампа с двумя выводами, положительным и отрицательным. Клеммы + ve лампы подключаются к анодной клемме батареи, а клемма –ve батареи подключается к клемме –ve батареи. Переключатель подключен между проводами, чтобы подавать постоянное напряжение на светодиодную лампу.

Освещение постоянного тока Простая электронная схема
Сигнализация дождя

Следующая схема защиты от дождя используется для подачи сигнала тревоги, когда идет дождь.Эта схема используется в домах для защиты их выстиранной одежды и других вещей, которые уязвимы для дождя, когда они остаются дома большую часть времени на работе. Необходимыми компонентами для построения этой схемы являются датчики. Резисторы 10K и 330K, транзисторы BC548 и BC 558, батарея 3V, конденсатор 01mf и динамик.

Цепь аварийной сигнализации о дожде

Всякий раз, когда дождевая вода соприкасается с датчиком в указанной выше цепи, через цепь протекает ток, чтобы активировать транзистор Q1 (NPN), а также транзистор Q1 делает активным транзистор Q2 (PNP).Таким образом, транзистор Q2 проводит, а затем ток через динамик генерирует звук зуммера. Пока зонд не соприкоснется с водой, эта процедура повторяется снова и снова. В приведенной выше схеме построен колебательный контур, который изменяет частоту тона, и, таким образом, тон может быть изменен.


Простой монитор температуры

Эта схема выдает индикацию с помощью светодиода, когда напряжение батареи падает ниже 9 вольт. Эта схема идеальна для контроля уровня заряда батарейки на 12 В.Эти батареи используются в системах охранной сигнализации и портативных устройствах. Работа этой схемы зависит от смещения клеммы базы транзистора T1.

Простая электронная схема монитора температуры

Когда напряжение батареи превышает 9 вольт, то напряжение на клеммах база-эмиттер будет таким же. Это отключает как транзисторы, так и светодиоды. Когда напряжение батареи падает ниже 9 В из-за использования, базовое напряжение транзистора T1 падает, в то время как напряжение его эмиттера остается неизменным, поскольку конденсатор C1 полностью заряжен.На этом этапе клемма базы транзистора T1 становится + ve и включается. Конденсатор C1 разряжается через светодиодный индикатор

Схема датчика касания

Схема датчика касания состоит из трех компонентов, таких как резистор, транзистор и светодиод. Здесь и резистор, и светодиод подключены последовательно с положительным питанием к клемме коллектора транзистора.

Простая электронная схема сенсорного датчика

Выберите резистор, чтобы установить ток светодиода примерно на 20 мА.Теперь подключите соединения на двух открытых концах: одно соединение идет к плюсовому проводу, а другое – к клемме базы транзистора. Теперь коснитесь этих двух проводов пальцем. Коснитесь этих проводов пальцем, тогда загорится светодиод!

Схема мультиметра

Мультиметр – это важная, простая и базовая электрическая схема, которая используется для измерения напряжения, сопротивления и тока. Он также используется для измерения параметров постоянного и переменного тока. Мультиметр включает в себя гальванометр, подключенный последовательно с сопротивлением.Напряжение в цепи можно измерить, поместив щупы мультиметра в цепь. Мультиметр в основном используется для проверки целостности обмоток двигателя.

Мультиметр Простая электронная схема
Схема светодиодной мигалки

Конфигурация схемы светодиодной мигалки показана ниже. Следующая схема построена с использованием одного из самых популярных компонентов, таких как таймер 555 и интегральные схемы. Эта цепь будет мигать светодиодом ON и OFF через равные промежутки времени.

LED Flasher Простая электронная схема

Слева направо в схеме конденсатор и два транзистора устанавливают время, необходимое для включения или выключения светодиода. Изменяя время, необходимое для зарядки конденсатора, чтобы активировать таймер. Таймер IC 555 используется для определения времени, в течение которого светодиод остается включенным и выключенным.

Включает в себя сложную схему внутри, но поскольку она заключена в интегральную схему. Два конденсатора расположены с правой стороны таймера, и они необходимы для правильной работы таймера.Последняя часть – это светодиод и резистор. Резистор используется для ограничения тока светодиода. Значит, он не повредит

Невидимая охранная сигнализация

Схема невидимой охранной сигнализации построена на фототранзисторе и ИК-светодиоде. Если на пути инфракрасных лучей нет препятствий, сигнал тревоги не будет издавать звуковой сигнал. Когда кто-то пересекает инфракрасный луч, возникает звуковой сигнал тревоги. Если фототранзистор и инфракрасный светодиод заключены в черные трубки и правильно соединены, дальность действия цепи составляет 1 метр.

Простая электронная схема охранной сигнализации

Когда инфракрасный луч падает на фототранзистор L14F1, он защищает BC557 (PNP) от проводимости, и в этом состоянии зуммер не генерирует звук. Когда инфракрасный луч прерывается, фототранзистор выключается, позволяя транзистору PNP работать, и звучит зуммер. Закрепите фототранзистор и инфракрасный светодиод на обратной стороне в правильном положении, чтобы зуммер не работал. Отрегулируйте переменный резистор, чтобы установить смещение транзистора PNP.Здесь можно использовать и другие типы фототранзисторов вместо LI4F1, но L14F1 более чувствителен.

Светодиодная схема

Светоизлучающий диод – это небольшой компонент, излучающий свет. Использование светодиода дает много преимуществ, потому что оно очень дешевое, простое в использовании, и мы можем легко понять, работает схема или нет, по ее индикации.

LED Простая электронная схема

При прямом смещении дырки и электроны через переход перемещаются вперед и назад.В этом процессе они будут объединяться или иным образом устранять друг друга. Через некоторое время, если электрон перейдет из кремния n-типа в кремний p-типа, то этот электрон объединится с дыркой и исчезнет. Он делает один полный атом, и он более стабилен, поэтому он будет генерировать небольшое количество энергии в виде фотонов света.

В условиях обратного смещения положительный источник питания будет отводить все электроны, присутствующие в переходе. И все отверстия будут тянуться к отрицательной клемме.Таким образом, переход обеднен носителями заряда, и ток через него не течет.

Анод – длинный штифт. Это контакт, который вы подключаете к наиболее положительному напряжению. Катодный вывод должен подключаться к наиболее отрицательному напряжению. Для работы светодиода они должны быть правильно подключены.

Простой метроном светочувствительности с использованием транзисторов

Любое устройство, производящее регулярные метрические тики (удары, щелчки), мы можем назвать его метрономом (устанавливаемое количество ударов в минуту).Здесь галочки означают фиксированный регулярный слуховой пульс. Синхронизированное визуальное движение, такое как качание маятника, также включено в некоторые метрономы.

Простая электронная схема метронома светочувствительности

Это простая схема метронома светочувствительности, использующая транзисторы. В этой схеме используются два типа транзисторов, а именно транзисторы с номерами 2N3904 и 2N3906, составляющие цепь исходной частоты. Звук из громкоговорителя будет увеличиваться и уменьшаться на частоту звука. LDR используется в этой схеме LDR означает светозависимый резистор, также мы можем назвать его фоторезистором или фотоэлементом.LDR – это регулируемый светорезистор.

Если интенсивность падающего света увеличивается, сопротивление LDR будет уменьшаться. Это явление называется фотопроводимостью. Когда ведущий световой проблесковый маячок приближается к LDR в темной комнате, он получает свет, тогда сопротивление LDR падает. Это усилит или повлияет на частоту источника, частоту звукового контура. Дерево непрерывно ласкает музыку из-за изменения частоты в цепи. Просто посмотрите на приведенную выше схему для получения других подробностей.

Схема сенсорного сенсорного переключателя

Принципиальная схема сенсорного сенсорного переключателя показана ниже. Эта схема может быть построена на IC 555 в режиме моностабильного мультивибратора. В этом режиме эта ИС может быть активирована путем создания высокого логического уровня в ответ на вывод 2. Время, необходимое для генерации выходного сигнала, в основном зависит от номиналов конденсатора (C1) и переменного резистора (VR1).

Чувствительный переключатель на основе касания

После касания сенсорной панели контакт 2 микросхемы будет перемещен к менее логическому потенциалу, например, ниже 1/3 Vcc.Состояние выхода может быть возвращено с низкого на высокий по времени, чтобы активировать ступень срабатывания реле. Как только конденсатор C1 разряжен, активируются нагрузки. Здесь нагрузки подключаются к контактам реле, и управление им может осуществляться через контакты реле.

Электронный глаз

Электронный глаз в основном используется для наблюдения за гостями у основания входной двери. Вместо звонка он подключается к двери с помощью LDR. Каждый раз, когда посторонний человек пытается открыть дверь, тень этого человека падает на LDR.Затем немедленно активируется схема для генерации звука с помощью зуммера.

Electronic Eye

Проектирование этой схемы может быть выполнено с использованием логического элемента, например, НЕ с использованием D4049 CMOS IC. Эта ИС имеет шесть отдельных вентилей НЕ, но в этой схеме используется только один вентиль НЕ. Как только выход логического элемента НЕ высокий, а вход pin3 меньше по сравнению с 1/3 ступени источника напряжения. Точно так же, когда уровень напряжения питания увеличивается выше 1/3, выход становится низким.

Выход этой схемы имеет два состояния, например 0 и 1, и в этой схеме используется батарея 9 В.Контакт 1 в схеме может быть подключен к источнику положительного напряжения, тогда как контакт 8 подключен к клемме заземления. В этой схеме LDR играет основную роль в обнаружении тени человека, и его значение в основном зависит от яркости падающей на него тени.

Схема делителя потенциала построена через резистор 220 кОм и LDR, подключенные последовательно. Как только LDR получает меньше напряжения в темноте, он получает больше напряжения от делителя напряжения. Это разделенное напряжение можно использовать как вход затвора НЕ.Как только: LDR становится темным и входное напряжение этого затвора уменьшается до 1/3 напряжения, тогда на контакте 2 появляется высокое напряжение. Наконец, будет активирован зуммер для генерации звука.

FM-передатчик с использованием UPC1651

Ниже показана схема FM-передатчика, работающего от 5 В постоянного тока. Эта схема может быть построена с кремниевым усилителем, например ICUPC1651. Коэффициент усиления этой схемы находится в широком диапазоне, например 19 дБ, тогда как частотная характеристика составляет 1200 МГц. В этой схеме аудиосигналы можно принимать с помощью микрофона.Эти звуковые сигналы поступают на второй вход микросхемы через конденсатор С1. Здесь конденсатор действует как фильтр шума.

FM-передатчик

FM-модулированный сигнал допустим на контакте 4. Здесь этот контакт 4 является выходным контактом. В приведенной выше схеме LC-цепь может быть сформирована с использованием катушки индуктивности и конденсатора, таких как L1 и C3, так что могут возникать колебания. Таким образом, изменяя конденсатор C3, можно изменять частоту передатчика.

Автоматическое освещение для уборной

Вы когда-нибудь думали о какой-либо системе, которая способна включать свет в вашей уборной в тот момент, когда вы входите в нее, и выключать свет, когда вы выходите из ванной?

Действительно ли возможно включить свет в ванной, просто войдя в ванную, и выключить, просто выйдя из ванной? Да! С автоматической домашней системой вам вообще не нужно нажимать какой-либо переключатель, наоборот, все, что вам нужно сделать, это открыть или закрыть дверь – вот и все.Чтобы получить такую ​​систему, все, что вам нужно, – это нормально замкнутый переключатель, OPAMP, таймер и лампа на 12 В.

Необходимые компоненты

Подключение цепи

OPAMP IC 741 – это одиночная микросхема OPAMP, состоящая из 8 контактов. Контакты 2 и 3 являются входными контактами, контакт 3 – неинвертирующим контактом, а контакт 2 – инвертирующим контактом. Фиксированное напряжение через устройство делителя потенциала подается на контакт 3, а входное напряжение через переключатель подается на контакт 2.

Используемый переключатель представляет собой нормально замкнутый переключатель SPST. Выходной сигнал OPAMP IC подается на микросхему таймера 555, которая при срабатывании (при низком напряжении на входном контакте 2) генерирует высокий логический импульс (с напряжением, равным его источнику питания 12 В) на своем выходном контакте. 3. Этот выходной контакт подключен к лампе 12 В.

Принципиальная схема

Автоматическое освещение для уборной

Работа контура

Переключатель размещается на стене таким образом, что, когда дверь открывается, толкая ее полностью к стене, нормально закрытый переключатель открывается когда дверь касается стены.Используемый здесь OPAMP работает как компаратор. Когда переключатель разомкнут, инвертирующий терминал подключается к источнику питания 12 В, и напряжение приблизительно 4 В подается на неинвертирующий терминал.

Теперь, когда напряжение на неинвертирующей клемме меньше, чем на инвертирующей клемме, на выходе OPAMP генерируется низкий логический импульс. Он поступает на вход таймера IC через схему делителя потенциала. ИС таймера запускается при низком логическом сигнале на своем входе и генерирует высокий логический импульс на своем выходе.Здесь таймер работает в моностабильном режиме. Когда лампа получает этот сигнал 12 В, она светится.

Точно так же, когда человек выходит из туалета и закрывает дверь, переключатель возвращается в свое нормальное положение и закрывается. Поскольку неинвертирующий вывод OPAMP находится под более высоким напряжением по сравнению с инвертирующим выводом, на выходе OPAMP высокий логический уровень. Это не срабатывает таймер; поскольку таймер не выводит сигнал, лампа выключается.

Автоматический дверной звонок.

Вы когда-нибудь задумывались? как легко было бы, если бы вы пошли к себе домой из офиса, очень уставший и подошел к двери, чтобы ее закрыть.Внезапно внутри звонит звонок, затем кто-то открывает дверь, не нажимая.

Вы могли подумать, что это похоже на сон или иллюзию, но это не так; это реальность, которой можно достичь с помощью нескольких основных электронных схем. Все, что требуется, – это расположение датчиков и схема управления для срабатывания сигнализации на основе входного сигнала датчика.

Необходимые компоненты

Схема подключения

Используемый датчик – это ИК-светодиод и фототранзистор, расположенные рядом друг с другом.Выходной сигнал сенсорного блока подается на микросхему таймера 555 через транзистор и резистор. Вход на таймер поступает на вывод 2.

На сенсорный блок подается напряжение 5 В, а на вывод 8 микросхемы таймера подается напряжение Vcc напряжением 9 В. К выходному выводу 3 таймера подключен зуммер. Другие контакты таймера IC подключаются аналогичным образом, так что таймер работает в моностабильном режиме.

Принципиальная схема

Автоматический дверной звонок

Работа схемы

Инфракрасный светодиод и фототранзистор расположены рядом, так что при нормальной работе фототранзистор не получает свет и не проводит ток.Таким образом, транзистор (поскольку он не получает никакого входного напряжения) не проводит.

Поскольку входной контакт 2 таймера находится на высоком логическом уровне, он не срабатывает, и зуммер не звонит, так как он не получает никакого входного сигнала. Если человек приближается к двери, свет, излучаемый светодиодом, принимается этим человеком и отражается обратно. Фототранзистор принимает этот отраженный свет и затем начинает проводить.

Когда этот фототранзистор проводит, транзистор смещается и тоже начинает проводить.На вывод 2 таймера поступает низкий логический сигнал, и таймер срабатывает. Когда этот таймер запускается, на выходе генерируется высокий логический импульс 9 В, и когда зуммер получает этот импульс, он срабатывает и начинает звонить.

Простая сигнализация о дождевой воде

Хотя дождь необходим для всех, особенно для сельскохозяйственных секторов, временами его последствия разрушительны, и даже многие из нас часто избегают дождя, опасаясь промокнуть, особенно когда идет дождь тяжело.Даже если мы заперты в машине, внезапный сильный ливень ограничивает нас и застревает под сильным дождем. Лобовое стекло работающего автомобиля в таких условиях становится делом довольно хлопотным.

Следовательно, час должен иметь систему индикаторов, которая может указывать на возможность дождя. Компоненты такой простой схемы включают OPAMP, таймер, зуммер, два датчика и, конечно же, несколько основных электронных компонентов. Разместив эту схему внутри вашего автомобиля, дома или в любом другом месте, а датчики снаружи, вы можете разработать простую систему для обнаружения дождя.

Необходимые компоненты

Схема подключения

В качестве компаратора используется OPAMP IC LM741. Два датчика предусмотрены в качестве входа для инвертирующего терминала OPAMP таким образом, что, когда дождевая вода попадает на датчики, они соединяются вместе. На неинвертирующий вывод подается фиксированное напряжение через устройство делителя потенциала.

Выходной сигнал OPAMP на выводе 6 подается на вывод 2 таймера через подтягивающий резистор.Контакт 2 таймера 555 является контактом срабатывания. Здесь таймер 555 подключен в моностабильном режиме, так что, когда он запускается на выводе 2, выходной сигнал генерируется на выводе 3 таймера. Конденсатор емкостью 470 мкФ подключается между выводом 6 и землей, а конденсатор емкостью 0,01 мкФ подключается между выводом 5 и землей. Резистор на 10 кОм подключен между контактами 7 и питанием Vcc.

Принципиальная схема

Простая система сигнализации о дождевой воде

Работа схемы

Когда нет дождя, датчики не соединяются между собой (здесь вместо датчиков используется кнопка с ключом), и, следовательно, нет подачи напряжения на инвертирующий вход OPAMP.Поскольку на неинвертирующий терминал подается фиксированное напряжение, на выходе OPAMP высокий логический уровень. Когда этот сигнал подается на входной контакт таймера, он не срабатывает, и выход отсутствует.

Когда начинается дождь, датчики соединяются между собой каплями воды, поскольку вода является хорошим проводником тока, и, следовательно, ток начинает течь через датчики, и на инвертирующий вывод OPAMP подается напряжение. Это напряжение больше, чем фиксированное напряжение на неинвертирующем выводе, и в результате выход OPAMP находится на низком логическом уровне.

Когда это напряжение подается на вход таймера, таймер запускается и генерируется высокий логический уровень на выходе, который затем передается на зуммер. Таким образом, при обнаружении дождевой воды зуммер начинает звонить, указывая на дождь.

Мигающие лампы с таймером 555

Мы все любим фестивали, и поэтому, будь то Рождество, Дивали или любой другой праздник, первое, что приходит в голову, – это украшение. Что может быть в таком случае лучше, чем применить свои знания в области электроники для украшения вашего дома, офиса или любого другого места? Хотя существует много типов сложных и эффективных систем освещения, здесь мы сосредоточимся на простой схеме мигающей лампы.

Основная идея здесь состоит в том, чтобы изменять интенсивность ламп с интервалом в одну минуту, и для этого мы должны обеспечить колебательный вход на переключатель или реле, управляющее лампами.

Необходимые компоненты

Подключение цепи

В этой системе таймер 555 используется в качестве генератора, способного генерировать импульсы с интервалом максимум 10 минут. Частоту этого временного интервала можно регулировать с помощью переменного резистора, подключенного между разрядным выводом 7 и выводом 8 Vcc таймера IC.Значение другого резистора установлено на 1 кОм, а конденсатор между контактами 6 и 1 установлен на 1 мкФ.

Выход таймера на выводе 3 подается на параллельную комбинацию диода и реле. В системе используется реле с нормально замкнутыми контактами. В системе используются 4 лампы: две из которых соединены последовательно, а две другие пары последовательно соединенных ламп соединены параллельно друг другу. Переключатель DPST используется для управления переключением каждой пары ламп.

Принципиальная схема

Мигающие лампы с использованием таймера 555

Работа контура

Когда эта схема получает питание 9 В (также может быть 12 или 15 В), таймер 555 генерирует колебания на своем выходе.Диод на выходе используется для защиты. Когда на катушку реле поступают импульсы, на нее подается питание.

Предположим, общий контакт переключателя DPST подключен таким образом, что верхняя пара ламп получает питание 230 В переменного тока. Поскольку переключение реле изменяется из-за колебаний, яркость ламп также меняется, и они кажутся мигающими. То же самое происходит и с другой парой ламп.

Зарядное устройство с SCR и таймером 555

В настоящее время все электронные устройства, которые вы используете, зависят от источника питания постоянного тока для своей работы.Обычно они получают этот источник питания от источника переменного тока в доме и используют схему преобразователя для преобразования этого переменного тока в постоянный.

Однако в случае сбоя питания можно использовать аккумулятор. Но главная проблема батарей – их ограниченный срок службы. Тогда что делать дальше? Есть способ, как можно использовать аккумуляторные батареи. Далее самая большая проблема – это эффективная зарядка аккумуляторов.

Чтобы преодолеть такую ​​проблему, простая схема с использованием SCR и таймера 555 разработана для обеспечения контролируемой зарядки и разрядки аккумулятора с индикацией.

Компоненты цепи

Подключение цепи

Питание 230 В подается на первичную обмотку трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора подключена к катоду кремниевого управляющего выпрямителя (SCR). Затем анод SCR подключается к лампе, а затем параллельно подключается аккумулятор. Затем комбинация из двух резисторов (R5 и R4) подключается последовательно с потенциометром 100 Ом на батарее. Используется таймер 555 в моностабильном режиме, который запускается последовательной комбинацией диода и транзистора PNP.

Принципиальная схема

Зарядное устройство с тиристором и таймером 555

Работа схемы

Понижающий трансформатор снижает напряжение переменного тока на первичной обмотке, и это пониженное напряжение переменного тока подается на вторичную обмотку. Используемый здесь SCR действует как выпрямитель. В нормальном режиме работы, когда SCR проводит, он позволяет постоянному току течь к батарее. Всякий раз, когда батарея заряжается, небольшой ток проходит через схему делителя потенциала R4, R5 и потенциометр.

Поскольку на диод поступает очень малый ток, он проводит незначительно. Когда это небольшое смещение применяется к транзистору PNP, он становится проводящим. В результате транзистор заземлен, и на входной вывод таймера подается низкий логический сигнал, который запускает таймер. Затем выходной сигнал таймера подается на вывод затвора SCR, который запускается на проводимость.

Если аккумулятор полностью заряжен, он начинает разряжаться, и ток через устройство делителя потенциала увеличивается, и диод также начинает сильно проводить, а затем транзистор оказывается в зоне отсечки.При этом не запускается таймер, и в результате SCR не срабатывает, и это прекращает подачу тока на батарею. Индикация заряда батареи отображается при помощи светящейся лампы.

Простые электронные схемы для студентов инженерных специальностей

Существует несколько простых электронных проектов для начинающих, которые включают проекты «сделай сам» («Сделай сам»), проекты без пайки и так далее. Беспаечные проекты можно рассматривать как проекты электроники для начинающих, поскольку это очень простые электронные схемы.Эти беспаечные проекты могут быть реализованы на макетной плате без какой-либо пайки, следовательно, называются беспаечными проектами.

Проекты: датчик ночного освещения, индикатор уровня верхнего резервуара для воды, светодиодный диммер, полицейская сирена, звонок на основе сенсорной точки, автоматическое освещение задержки туалета, система пожарной сигнализации, полицейские огни, умный вентилятор, кухонный таймер и т. Д. примеры простых электронных схем для начинающих.

Простые электронные схемы для начинающих
Smart Fan

Вентиляторы часто используются в электронных устройствах в жилых домах, офисах и т. Д., для вентиляции и предотвращения удушья. Этот проект предназначен для сокращения потерь электроэнергии за счет автоматического переключения.

Схема интеллектуального вентилятора

Проект интеллектуального вентилятора представляет собой простую электронную схему, которая включается, когда человек находится в комнате, и вентилятор выключается, когда человек выходит из комнаты. Таким образом можно уменьшить количество потребляемой электроэнергии. Блок-схема интеллектуального вентилятора

Электронная схема интеллектуального вентилятора состоит из ИК-светодиода и фотодиода, используемого для обнаружения человека.Таймер 555 используется для приведения в движение вентилятора, если пара ИК-светодиода и фотодиода обнаруживает кого-либо, тогда срабатывает таймер 555.

Ночной светильник
Ночной светильник www.edgefxkits.com

Ночной светильник – это одна из самых простых в разработке электронных схем, а также самая мощная схема для экономии электроэнергии за счет автоматического переключения источников света. Самыми распространенными электронными приборами являются фонари, но всегда сложно управлять ими, запоминая.

Блок-схема ночного света

Схема ночного освещения будет управлять светом в зависимости от интенсивности света, падающего на датчик, используемый в цепи. Светозависимый резистор (LDR) используется в качестве светового датчика в цепи, которая автоматически включает и выключает свет без какой-либо поддержки человека.

Светодиодный диммер
Светодиодный диммер

Светодиодные лампы предпочтительнее, поскольку они наиболее эффективны, долговечны и потребляют очень мало энергии. Функция затемнения светодиодов используется для различных целей, таких как запугивание, украшение и т. Д.Несмотря на то, что светодиоды проектируются для диммирования, для повышения производительности можно использовать схемы диммеров.

Блок-схема светодиодного диммера

Светодиодный диммер представляет собой простые электронные схемы, разработанные с использованием микросхемы таймера 555, полевого МОП-транзистора, регулируемого предварительно установленного резистора и мощного светодиода. Схема подключена, как показано на рисунке выше, и яркость можно регулировать от 10 до 100 процентов.

Звонок вызова на основе точки касания
Звонок вызова на основе точки касания от

В нашей повседневной жизни мы обычно используем множество простых электронных схем, таких как звонок для вызова, ИК-пульт дистанционного управления для телевизора, переменного тока и т. Д., и так далее. Обычная система звонка состоит из переключателя, который управляет и издает звук зуммера или загорается индикатор.

Блок-схема звонка на основе точки касания

Звонок вызова на основе точки касания – это инновационная и простая электронная схема, разработанная для замены обычного звонка. Схема состоит из сенсорного датчика, микросхемы таймера 555, транзистора и зуммера. Если человеческое тело касается сенсорного датчика цепи, то напряжение, возникающее на сенсорной пластине, используется для запуска таймера.Таким образом, выходной сигнал таймера 555 становится высоким в течение фиксированного интервала времени (на основе постоянной времени RC). Этот выход используется для управления транзистором, который, в свою очередь, включает зуммер на этот промежуток времени и автоматически выключается после этого.

Система пожарной сигнализации
Система пожарной сигнализации

Самая важная электронная схема для дома, офиса, любого места, где есть вероятность пожара, – это система пожарной сигнализации. Всегда сложно даже представить пожарную аварию, поэтому система пожарной сигнализации помогает потушить пожар или спастись от пожара, уменьшить человеческие жертвы и материальный ущерб.

Блок-схема системы пожарной сигнализации

Простой электронный проект, построенный с использованием светодиодного индикатора, транзистора и термистора, может быть использован в качестве системы пожарной сигнализации. Этот проект можно использовать даже для индикации высоких температур (пожар вызывает высокие температуры), чтобы система охлаждения могла быть включена для снижения температуры до ограниченного диапазона. Термистор (датчик температуры) используется для определения изменений температуры и, таким образом, изменяет вход транзистора. Таким образом, если диапазон температур превышает ограниченное значение, тогда транзистор включит светодиодный индикатор, чтобы указать высокую температуру.

Это все о 10 лучших простых электронных схемах для начинающих, которые заинтересованы в разработке своих простых электронных схем. Мы надеемся, что эти типы схем будут полезны для начинающих, а также студентов-инженеров. Кроме того, любые вопросы, касающиеся проектов по электрике и электронике для студентов-инженеров, оставляйте свои отзывы, комментируя их в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, что такое активные и пассивные компоненты?

Фото:

Введение в базовую электронику

Если вы разрабатываете электронику, но не инженер-электрик, эта статья для вас.В нем представлен обзор всех основных электронных принципов, которые вам необходимо понять, чтобы эффективно управлять запуском вашего оборудования.

Многим предпринимателям, запускающим новый электронный аппаратный продукт, не хватает инженерных навыков для разработки собственного продукта. Поэтому они вместо этого предпочитают отдавать на аутсорсинг большую часть или всю разработку.

Это, конечно, нормально, а аутсорсинг – отличный способ восполнить пробелы в ваших собственных навыках. Тем не менее, я считаю, что базовое понимание электроники по-прежнему важно для любого, кто выводит на рынок электронный продукт.

Как основатель стартапа по производству оборудования, вам не нужно знать, как все делать самому, но для достижения успеха вы должны иметь фундаментальное представление обо всех различных задачах, которыми вы должны управлять.

Как основатель стартапа по производству оборудования, вам не нужно знать, как все делать самому, но для достижения успеха вы должны иметь фундаментальное представление обо всех различных задачах, которыми вы должны управлять. Независимо от того, являетесь ли вы полным нетехнологом, новичком в производстве электроники, разработчиком программного обеспечения или каким-либо другим инженером, эта статья окажется для вас полезной.Я не буду вдаваться в подробности какой-либо отдельной подтемы, вместо этого я дам вам обзор основных электронных принципов.

Напряжение / ток / мощность

Все начинается с напряжения и тока. Наиболее распространенная аналогия для понимания напряжения и тока – это вода, текущая из приподнятого резервуара вниз по трубе.

Напряжение представляет собой давление воды, которое определяется высотой резервуара для воды. Чем выше бак, тем выше давление. Однако произвольная высота танка не имеет значения.Вместо этого важна разница в между высотой резервуара и высотой земли для труб.

То же самое и с электрическим напряжением, которое измеряется в вольтах (В). Напряжение измеряется как разница между двумя точками. Например, когда вы говорите, что что-то составляет 5 вольт, на самом деле это означает 5 вольт по отношению к напряжению заземления (что составляет 0 вольт).

Электрический ток, с другой стороны, эквивалентен количеству воды, протекающей по трубе, и измеряется в амперах (A).Для создания этого потока тока требуется напряжение. Чем больше приложено напряжение, тем больше будет производиться ток.

Мощность – это скорость выполнения работы, измеряемая в ваттах. Существуют различные уравнения для расчета электрической мощности, но самое простое для понимания состоит в том, что мощность просто умножается на напряжение, умноженное на ток.


Иллюстрация напряжения, тока и сопротивления – предоставлена ​​компанией Build-Electronic-Circuits.com

Резистор

Как следует из названия, резистор препятствует прохождению электрического тока. Величина сопротивления измеряется в Ом. Резистор считается пассивным компонентом , который потребляет мощность, которая рассеивается в виде тепла.


Обозначение резистора с фиксированным значением

Номинальная мощность резистора определяет, сколько энергии он может потреблять без перегрева.


Примеры различных типов постоянных резисторов

Резистор, несомненно, является самым простым и наиболее часто используемым электрическим компонентом. Хотя они в основном сопротивляются только прохождению тока, резисторы имеют множество применений.

Резисторы

можно использовать для точного деления напряжения или ограничения допустимого тока. Их также можно использовать для синхронизации и фильтрации в сочетании с конденсатором или катушкой индуктивности.

Самым фундаментальным, основным уравнением, используемым в электрическом проектировании, является закон Ома, который определяет взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Этот закон можно записать с помощью следующего уравнения:

Ток = напряжение / сопротивление

Если существует только одно электрическое уравнение, вы должны помнить о законе Ома. В качестве примера закона Ома давайте рассмотрим простейшую возможную схему, состоящую из источника напряжения (V) и резистора (R).


Простая принципиальная схема, показывающая источник напряжения и резистор

Предположим, что источник напряжения составляет 3 В, а сопротивление резистора составляет 100 Ом. Какая сила тока (I) будет протекать в этой цепи?

Ток = напряжение / сопротивление = 3 В / 100 Ом = 0,03 A = 30 мА (мА = миллиампер = тысячные доли ампер)

Большинство сопротивлений имеют фиксированное постоянное значение, но также доступны переменные резисторы.Эти переменные резисторы называются потенциометрами .

Существуют также специальные резисторы, такие как термистор , сопротивление которого зависит от температуры. Для измерения температуры можно использовать термистор.

Конденсатор

Конденсатор в основном накапливает электрическую энергию. Во многих отношениях вы можете рассматривать конденсатор как аккумуляторную батарею. Конденсаторы и резисторы – два наиболее часто используемых электрических компонента.


Обозначение конденсатора

Емкость – это количество энергии, которое может хранить конденсатор, и измеряется в единицах, называемых фарадами (Ф).


Примеры различных конденсаторов

Конденсаторы

используются для различных целей, включая накопление энергии, фильтрацию, синхронизацию и развязку.

Одной из основных характеристик конденсаторов, которые делают их полезными для фильтрации, является их сопротивление (технически называемое импедансом) уменьшается с увеличением частоты.

Например, для не колеблющегося сигнала постоянного тока конденсатор выглядит как разомкнутый переключатель с очень высоким сопротивлением.В то время как для высокочастотного колебательного сигнала конденсатор эквивалентен замкнутому переключателю с очень низким сопротивлением.

Развязка – одно из наиболее распространенных применений конденсаторов. Разделительные конденсаторы размещаются рядом с выводом питания интегральных схем (IC), чтобы подавить связь с другими частями схемы через соединение источника питания. Эти конденсаторы служат в качестве небольшого локализованного резервуара энергии для снабжения ИС током во время быстрых переходных нагрузок.

Индуктор

Катушка индуктивности – это просто катушка с проволокой, которую обычно называют катушками.Подобно конденсатору, индуктор накапливает электрическую энергию. Однако конденсатор накапливает эту энергию электрически, а катушка индуктивности – магнитно.


Обозначение индуктора

Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности – это три типа пассивных электрических компонентов. Однако индукторы не так распространены, как резисторы и конденсаторы. Чаще всего индукторы используются в схеме, называемой импульсным стабилизатором (см. Ниже).Индукторы также обычно используются для фильтрации.


Примеры различных индукторов

Сопротивление (опять же, на самом деле импеданс) катушки индуктивности изменяется с частотой противоположным образом, как у конденсатора. Индуктор выглядит как замкнутый переключатель для сигнала постоянного тока и открытый переключатель для высокочастотного колебательного сигнала.

Полупроводник

Полупроводник – это материал, который находится на пороге между тем, чтобы быть проводником и быть изолятором.Самым распространенным полупроводниковым материалом на сегодняшний день является кремний. Используя полупроводниковые материалы, можно создавать электрические устройства, которые могут работать как проводник, так и как изолятор, как выключатель.

Диоды и транзисторы – два самых важных компонента, созданных из полупроводниковых материалов.

Диод

Диод – это полупроводниковый прибор. Наиболее распространенная функция диода – он позволяет току течь только в одном направлении.


Обозначение диода

Например, если вам нужно преобразовать переменный ток (AC), который меняет направление тока, в постоянный ток (DC), вы должны использовать диод.

Особый тип диодов, называемых светодиодами (LED), также очень распространен. В светодиоде, когда электрический ток проходит через полупроводниковый диод, он излучает фотоны света. Этот процесс во много раз более эффективен, чем свет, производимый лампами накаливания, которые расходуют энергию в виде тепла.

Транзистор

Пожалуй, самым важным технологическим достижением прошлого века стал транзистор. Транзисторы – это фундаментальный компонент любого современного компьютера.Транзистор – это не что иное, как электрический переключатель.


Обозначение транзистора

В цифровых приложениях они могут быть выключены (0) или включены (1). Соедините вместе достаточное количество этих переключателей, и они смогут хранить данные и выполнять сложные вычисления. Современный микропроцессор может содержать миллиарды транзисторных ключей.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Транзисторы также могут использоваться в аналоговых приложениях, где вместо того, чтобы быть полностью включенными или выключенными, они могут использоваться для контроля количества тока, проходящего через них. Например, обычное аналоговое использование транзисторов – для усиления сигнала.

Интегральная схема (ИС)

Хотя транзисторы являются основными строительными блоками для сложных компьютерных микросхем, на самом деле изобретение интегральной схемы (также обычно называемой микрочипом или просто микросхемой) делает все это возможным.


Примеры интегральных схем (ИС), которые также обычно называют микрочипами

Интегральная схема – это цельный кусок полупроводникового материала (опять же, обычно кремния), который содержит различные электрические компоненты (транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы).

Вместо схемы, состоящей из дискретных компонентов, IC объединяет их все вместе. Это позволяет сигналам между компонентами перемещаться намного быстрее без потери мощности.

Вы можете быть удивлены, узнав, что мой бывший работодатель, Texas Instruments, – это компания, которая действительно изобрела интегральную схему много лет назад. Джек Килби был инженером TI, который изобрел эту технологию, изменившую мир.

Трансформатор

Трансформатор состоит из двух или более катушек индуктивности. Энергия передается от одной катушки к другой через магнитное поле. Чаще всего трансформатор используется для повышения или понижения напряжения. Чаще всего они используются в преобразователях переменного тока в постоянный.


Обозначение трансформатора

Линейный регулятор

Регулятор обычно относится к цепи, которая регулирует напряжение. Так, например, если у вас есть входное напряжение, которое может варьироваться от 6 до 20 В, вы можете использовать регулятор для получения постоянного выходного напряжения 5 В постоянного тока.

Существует два основных типа регуляторов: линейный и импульсный. Линейный регулятор, безусловно, является более простым для понимания и использования.

В линейном регуляторе используется транзистор, подобный крану, для управления величиной тока, передаваемого на выход, и, таким образом, он может регулировать напряжение на выходе.

Преимущество линейного регулятора в том, что он дешев, прост в использовании и обеспечивает самое чистое и бесшумное напряжение питания. Их основной недостаток заключается в том, что в некоторых приложениях они расходуют неприемлемое количество энергии, которая рассеивается в виде тепла.

Импульсный регулятор

По сравнению с линейными регуляторами импульсные регуляторы намного сложнее, требуют большего количества компонентов, производят больше электрических шумов и стоят дороже.

Импульсные регуляторы

существуют в основном по двум причинам: они тратят меньше энергии в большинстве приложений и позволяют делать изящные вещи, например повышать напряжение питания с более низким напряжением до более высокого.

Например, предположим, что ваш продукт питается от литий-ионной батареи 3,7 В, но для компонента требуется источник питания 12 В.

Вы можете сложить четыре батареи вместе, чтобы получить 4 x 3,7 В = 14,8 В, а затем снизить их до 12 В с помощью линейного регулятора. Однако в большинстве случаев лучшим решением является повышение напряжения с 3,7 В до 12 В с помощью импульсного регулятора напряжения.


Схема понижающего импульсного регулятора

В импульсных регуляторах

используются катушки индуктивности и конденсаторы для хранения и выделения энергии с определенной скоростью.Изменяя коэффициент заполнения (процент времени включения по сравнению со временем выключения), они могут регулировать выходное напряжение.

Условия, при которых их энергоэффективность вступает в игру по сравнению с линейными регуляторами, – это когда входное напряжение значительно выше, чем выходное напряжение.

В этом сценарии линейный регулятор может тратить впустую более половины мощности, которая идет в него, тогда как импульсный регулятор может тратить только несколько процентов подаваемой мощности.

Кристалл

Кристалл – это кусок кварца, работающий на физическом принципе, известном как пьезоэлектрический эффект.Когда вы сжимаете кусок кварца, он электрически колеблется с очень точной частотой, зависящей от приложенного механического давления.


Символ для кристалла

И микроконтроллеры, и микропроцессоры требуют очень точного времени для работы. Это цель кристалла кварца.

Когда точная синхронизация не так важна, некоторые микроконтроллеры предлагают возможность вместо этого использовать менее точный внутренний генератор, состоящий из резистора и конденсатора (так называемый RC-генератор).

Блок микроконтроллера (MCU)

Для современных электронных продуктов микроконтроллер может быть наиболее важным компонентом, поскольку он служит «мозгом» продукта.

Микроконтроллер содержит центральный процессор (ЦП), память и несколько периферийных устройств, интегрированных в один кремниевый кристалл. Это высокоинтегрированный компьютерный чип, предназначенный для самостоятельной работы без необходимости использования внешних поддерживающих микросхем.

Микроконтроллер отлично взаимодействует с внешним миром через датчики, переключатели, свет, преобразователи, реле, двигатели и т. Д.В то время как микропроцессоры отлично справляются с очень быстрой обработкой огромных объемов данных.

Arduino – это семейство средств разработки на базе 8-битных микроконтроллеров от Atmel. 8-битного микроконтроллера достаточно для довольно простых приложений.

Но для более сложных приложений, требующих более высокой скорости обработки и большего объема памяти, следует использовать 32-разрядный микроконтроллер. Самые популярные 32-битные микроконтроллеры основаны на архитектуре Arm Cortex-M.

Микропроцессорный блок (MPU)

Микропроцессор необходим для приложений, требующих быстрой обработки больших объемов данных.На фундаментальном уровне микропроцессор ничем не отличается от микроконтроллера, он просто быстрее, сложнее, дороже и потребляет больше энергии.

В отличие от микроконтроллера, в котором и процессор, и память интегрированы в один и тот же чип, микропроцессору обычно требуется отдельный чип для памяти. Это дает вам возможность использовать столько памяти, сколько требуется для вашего приложения.

Но процессору необходим высокоскоростной интерфейс с любой оперативной памятью, и это значительно усложняет конструкцию печатной платы.

Еще одно большое различие между микропроцессором и микроконтроллером состоит в том, что микропроцессор почти всегда работает в операционной системе (Linux, Android, Windows и т. Д.). С другой стороны, микроконтроллер просто выполняет код прошивки без использования операционной системы.

Принципиальная схема

Схема – это концептуальная инженерная схема, которая показывает, как все электронные компоненты соединяются вместе. Различные компоненты представлены с помощью символов, показанных в этой статье.


Пример принципиальной схемы

Печатная плата (PCB)

Схема – это всего лишь абстрактная диаграмма. Чтобы превратить его в реальный дизайн, теперь его нужно «преобразовать» в макет печатной платы (PCB).

Тот же программный пакет, который используется для создания принципиальной схемы, также используется для разработки компоновки печатной платы. Затем это программное обеспечение выполняет все необходимые проверки, чтобы убедиться, что компоновка печатной платы точно соответствует схематической диаграмме.


Пример печатной платы (PCB)

Электронный модуль

Электронный модуль – это автономная схема, предназначенная для выполнения определенной функции и встраиваемой в существующую систему. Один из самых распространенных типов электронных модулей – это беспроводной модуль.


Пример электронного модуля

Например, если вы хотите добавить Wi-Fi в свой дизайн, у вас есть два маршрута.Вы можете разработать схему, необходимую для реализации Wi-Fi. Эта схема будет построена на микрочипе с Wi-Fi-радио. Другой вариант – вместо этого вы можете использовать модуль Wi-Fi, который уже является полностью работающей схемой.

Модули

используются в основном потому, что они упрощают конструкцию. Это означает меньше времени для вывода на рынок и более низкие затраты на разработку. Кроме того, для беспроводных функций можно использовать модули, чтобы снизить стоимость сертификации, такой как сертификация FCC.

Макет

Макетная плата – это макетная плата без пайки, которая позволяет быстро и легко подключать различные электронные компоненты, включая даже некоторые довольно простые микрочипы.


Пример схемы, построенной с использованием макета

Макетные платы

отлично подходят для простых проектов, которые не работают на значительной скорости. Например, если вы хотите создать простую схему для мигания светодиода при нажатии кнопки, вы можете использовать макетную плату.

Но если вы хотите спроектировать сложную микропроцессорную схему, то макетная плата не подходит.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

Мы живем в аналоговом мире, а компьютеры работают в цифровом.Аналоговые относятся к сигналам и информации, которые представлены непрерывно изменяемыми величинами.

Например, в нашем аналоговом мире вы можете сказать, что это 13:00, 14:00 или любое другое значение между этими двумя временами. С другой стороны, в цифровой области есть только два состояния: 0 (выключено) или 1 (включено).

Чтобы компьютерный чип мог обрабатывать любую аналоговую величину, он должен сначала быть преобразован в серию цифровых данных. Это назначение аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Многие микроконтроллеры включают встроенные аналого-цифровые преобразователи или их можно добавить в качестве внешнего чипа.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Противоположностью аналого-цифрового преобразователя, как вы уже догадались, является цифро-аналоговый преобразователь. Многие микроконтроллеры также имеют встроенные ЦАП, хотя и не так часто, как АЦП.

Типичный пример ЦАП предназначен для аудио. Например, когда вы говорите на своем смартфоне, ваш голос преобразуется из аналогового в цифровой, а затем передается по беспроводной сети в цифровом формате на принимающий телефон. Затем принимающий телефон преобразует цифровые данные обратно в аналоговый звук, который подается в динамик.

Основным преимуществом передачи данных в цифровом формате по сравнению с аналоговыми данными является то, что цифровые данные гораздо менее чувствительны к помехам и шумам.

UART / I2C / SPI

Вообще говоря, цифровые чипы связываются друг с другом двумя способами: последовательным или параллельным. Последовательная связь означает, что все данные передаются последовательно по проводам, в отличие от параллельной связи . передает данные по нескольким проводам одновременно.

Большинство микросхем взаимодействуют с использованием последовательных методов из-за необходимости меньшего количества проводов, что упрощает конструкцию.Обратной стороной последовательной связи является то, что она обычно не такая быстрая, как параллельная.

Например, соединение между микропроцессором и любой оперативной памятью должно быть очень быстрым, поэтому обычно требуется параллельный интерфейс.

Универсальный асинхронный прием-транзит (UART) – один из старейших и наиболее распространенных последовательных протоколов. Асинхронный просто означает, что тактовый сигнал не используется для целей синхронизации.

Интерфейс UART требует как минимум двух линий: приема и передачи.Таким образом, данные передаются только в одном направлении по каждой из двух строк данных.

I2C – это популярный последовательный протокол, в котором используются два провода: тактовый сигнал и двунаправленная линия передачи данных. I2C считается синхронным, поскольку он использует часы для измерения времени. I2C обычно используется для сопряжения всех типов датчиков с микроконтроллером.

SPI – еще один очень распространенный протокол последовательной связи. Как и в случае с UART, SPI использует две однонаправленные линии данных, но вместо этого синхронизируется с тактовым сигналом.

SPI обычно является предпочтительным выбором, когда скорость передачи данных более важна. Например, вы можете использовать SPI при подключении цветного дисплея к микроконтроллеру. Но вы, вероятно, будете использовать I2C для подключения датчика температуры к микроконтроллеру.

Заключение

Эта статья была разработана, чтобы дать вам очень краткое введение в самые фундаментальные основы электроники, включая обзор многих доступных электронных компонентов.

Однако, чтобы использовать эти электронные компоненты, они должны быть соединены вместе, чтобы образовать электронные схемы.Так что не забудьте сейчас прочитать мой блог Introduction to Basic Electronic Circuits.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Окончательное руководство по разработке и продаже вашего нового электронного оборудования . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

4.5 2 голоса

Рейтинг статьи

Basic Electronics 01 – Руководство для начинающих по созданию лаборатории электроники

В современную эпоху электроника широко распространена.Изучение электроники – это бесконечное увлекательное путешествие. Это не только карьера, но и увлекательное хобби. Однако большинство энтузиастов электроники не знают, с чего начать. Обычно у них случайное начало, и требуется много времени и усилий, чтобы добиться немедленного результата. Если вы собираетесь заняться электроникой, это подходящее место для получения дорожной карты.

Чему учиться в электронике
К счастью, электроника не ограничивается чем-то и ничем.Он постоянно меняется и постоянно расширяется. То, что можно сделать в электронике, ограничивается только вашим собственным творчеством. На самом деле электроника – это не предмет, это ремесло. Тем не менее, новички должны обладать некоторыми базовыми навыками в электронике, чтобы стать волонтером в этом мастерстве. Базовые навыки, которые должен включать любой новичок в электронике, следующие –

.
  • Понимание основных электронных компонентов и их работы.
  • Понимание и ноу-хау электронных инструментов и оборудования.
  • Способность выполнять анализ схемы и находить / прогнозировать ожидаемые требования и электрические выходы схемы.
  • Знание правил техники безопасности, позволяющих избежать повреждения компонентов, инструментов, себя и других.
  • Способность собирать схему на макетной плате, тестировать и устранять неисправности в схемах прототипов.
  • Знание о проектировании и изготовлении печатных плат, чтобы прототипы схем выглядели и ощущались в реальной жизни.

Продвинутые навыки, которыми может обладать любитель электроники, включают одно или несколько из следующих:

  • Способность программировать и проектировать встроенные системы на основе микроконтроллеров.
  • Способность программировать и разрабатывать встроенные системы на дочерних платах.
  • Способность конструировать и изготавливать роботов и другие электромеханические системы.
  • Анализ сигналов для электронных схем и систем связи.
  • Способность работать и кодировать для встроенных операционных систем.
  • Способность работать и кодировать для операционных систем реального времени (RTOS).
  • Проектирование и производство профессиональных печатных плат.
  • Способность разрабатывать цифровые схемы на ПЛИС и аналогичных технологиях с использованием Verilog или VHDL.
  • Умение работать с инструментами CAD и CAM для 3D-печати.

Имея достаточный опыт работы в электронике и несколько продвинутых навыков работы с оболочкой, вы можете сосредоточиться на конкретных приложениях в электронике. Вот некоторые из наиболее популярных электронных приложений:

.
  • Встроенные системы
  • Робототехника
  • Автоматика
  • Носимая и мобильная электроника
  • Интернет вещей (IoT)
  • Искусственный интеллект
  • Бытовая электроника
  • Медицинская и спортивная электроника
  • Системы связи
  • Компьютерные сети
  • Компьютерно-человеческие интерфейсы
  • Мехатроника
  • Проектирование СБИС
  • Электроника и приборы

Но прежде чем изучать эти навыки и приступить к конкретному применению электроники, первым делом необходимо настроить рабочее место для электроники.При правильном рабочем месте электроники хорошее начало – это половина дела. Итак, давайте узнаем, как создать лабораторию электроники у вас дома или в гараже!

Инструменты и программное обеспечение, необходимые для настройки рабочего места
Создание полноценной лаборатории электроники может занять время. Вам не нужно покупать сразу все инструменты и компоненты. Вам просто нужно купить некоторые необходимые инструменты и электронные компоненты и приступить к работе. Продвинутые инструменты, оборудование и компоненты можно будет дополнительно приобрести по мере вашего обучения.

Еще до совершения покупки вам необходимо сначала сделать эти две вещи –

1) Зарезервируйте место для своей лаборатории. Вы можете разместить свою лабораторию электроники в любом месте дома, в гараже или другом месте по своему усмотрению. Рядом с вашим рабочим столом должны быть розетки переменного тока для подключения электрических инструментов. Должно быть достаточно освещения и места для размещения инструментов, стоек и компонентов. Вам понадобится ПК или ноутбук, когда вы перейдете к программированию микроконтроллеров и плат для разработки.По мере вашего продвижения может возникнуть необходимость сохранить больше инструментов и компонентов. Таким образом, должно быть достаточно места для размещения любых будущих установок.

2) Выберите курс, которым следует следовать – Самая большая ошибка, которую делают новые любители, – это их случайное начало. К электронике нужно подходить как к искусству, которое нужно изучать дисциплинированно. Итак, прежде всего, вернемся к книгам. Возьмите хотя бы по одному учебнику по каждому разделу «Анализ схем», «Электронные устройства и схемы» и «Цифровая электроника».Курс по анализу схем можно продолжать параллельно, в то время как курсы по «электронным устройствам и схемам» и «цифровой электронике» можно продолжить с практическими схемами. Двигайтесь шаг за шагом со схемами, основанными на работе диодов, транзисторов, операционных усилителей, микросхем таймера, аналоговых компонентов, а затем и цифровых схем. Затем первая фаза может быть завершена схемами с использованием различных аналоговых и цифровых компонентов. Между тем, можно использовать учебник «Сигналы и системы», чтобы укрепить саму основу.Затем можно выбрать курс по любому микроконтроллеру или плате для разработки с практическим программированием и проектированием схем на основе встроенной электроники. С этого момента путь бесконечен, вы можете продолжить работу в любом электронном приложении или навыках, таких как робототехника, встроенные операционные системы, проектирование печатных плат или 3D-печать.

А теперь вернемся к настройке нашей лаборатории. Ниже приведен список основных электрических компонентов для беспроблемного запуска –

  • Макетные платы – Макетные платы используются для создания прототипов и тестирования схем.Нет ничего важнее этого. У вас должно быть достаточно макетов для тестирования различных схем.

Типичное изображение макета

  • Резисторы – резисторы используются почти во всех электронных схемах. Лучше всего заранее приобрести ассортиментный набор резисторов Вт. В комплект входят резисторы общепринятого номинала.

I

Изображение ассортиментного набора резисторов на 1/4 Вт.

  • Конденсаторы – Очевидно, конденсаторы – это другие часто используемые компоненты в электронных схемах.Желательно заранее приобрести ассортиментные наборы электролитных и керамических конденсаторов. Также можно приобрести ассортиментный набор керамических конденсаторов высокого напряжения для использования в будущем.

Изображение ассортиментного комплекта керамических конденсаторов.

Изображение ассортиментного комплекта электролитных конденсаторов.

  • Потенциометры и переменные резисторы – Переменные резисторы и потенциометр – другие часто используемые компоненты в электронике. Лучше покупать ассортиментный набор переменных резисторов.Также купите ассортиментный набор потенциометров.

Изображение ассортиментного комплекта переменных резисторов.

Изображение ассортимента потенциометров

  • Кнопки – кнопки обычно используются в цепях, которые управляются человеком. Перед изучением электроники рекомендуется приобрести ассортиментный набор тактильных кнопок.

Изображение ассортиментного набора тактильных кнопок.

  • Светодиод – светодиоды обычно используются для проверки выхода цепей.Желательно покупать как ассортиментный комплект светодиодов.

Изображение ассортиментного комплекта светодиодов.

  • Диоды – Диод – это первый электронный компонент, который изучается в любом курсе электроники. Итак, для начала приобретите ассортиментный комплект диодов.

Изображение ассортиментного набора часто используемых диодов.

  • Транзисторы – Транзисторы (BJT и FET) – следующие электронные компоненты, которые изучаются в любом курсе электроники. Итак, вам необходимо приобрести ассортиментный набор транзисторов общего назначения.Также можно приобрести ассортиментный комплект полевых транзисторов.

Изображение ассортиментного комплекта транзисторов

  • ИС регулятора напряжения – Обычно используются ИС регулятора напряжения, поскольку для всех цепей требуется стабилизированный источник питания. Итак, вам необходимо приобрести ассортиментный набор микросхем стабилизаторов напряжения.

Изображение ассортиментного комплекта микросхем стабилизаторов напряжения.

  • Ассортиментные комплекты часто используемых ИС – Лучше приобрести ассортиментные наборы из часто используемых ИС, таких как ИС 555, OPAMP, ИС серии 4000 и ИС серии 74x.

Изображение ассортиментного комплекта микросхем серии 4000.

  • Провода-перемычки и гнезда для микросхем – Провода-перемычки и гнезда для микросхем наиболее удобны при соединении компонентов над макетными платами. Настоятельно рекомендуется подключать перемычки «мама-женщина», «мужчина-мужчина» и «мужчина-женщина». Также приобретите ассортиментный набор разъемов DIP Dual Row IC.

Изображение ассортиментного комплекта двухрядных разъемов для микросхем DIP.

Типовое изображение перемычек.

Для первоначальной настройки лаборатории потребуются следующие основные инструменты –

  • Мультиметр – Мультиметр – самый важный инструмент в любой лаборатории электроники.Он используется всегда и везде при проверке электронных схем. Желательно иметь набор из двух мультиметров, чтобы можно было одновременно измерять напряжение и ток. Обычные мультиметры очень недорогие, и их можно легко купить поблизости. Если у вас немного больший бюджет, выберите мультиметр с автоматическим выбором диапазона. Мультиметр с автоматическим диапазоном измерений упрощает поиск и устранение неисправностей.

Изображение типичного мультиметра.

  • Настольный источник питания – всем схемам, которые вы создадите на макетных платах, потребуется источник питания.Блок питания может быть спроектирован на самой макетной плате с использованием аккумуляторов и микросхем стабилизаторов напряжения. Но это потребует каждый раз оценивать требования к напряжению и току схемы. Поэтому рекомендуется иметь настольный источник питания для освещения ваших цепей. В настоящее время настольные принадлежности не так дороги и имеют регулируемый выход по напряжению и току. Комплект скамейки наверняка ускорит выполнение домашних заданий с электроникой.

Изображение типичного настольного блока питания.

  • Инструмент для зачистки проводов и резак. Самая распространенная подсознательная вещь, которую вы будете делать в электронике, – это соединение компонентов на макетной плате.Итак, вам, по сути, понадобятся кусачки и инструмент для зачистки проводов. Рекомендуется приобрести саморегулирующийся инструмент для зачистки проводов и резак.

Изображение типичного устройства для зачистки проводов.

  • Игольчатые плоскогубцы – Игольчатые плоскогубцы удобны при использовании кабелей и проводов. Так что, по крайней мере, один или два из них являются обязательными.

Изображение типичных плоскогубцев.

  • Пинцет – Пинцет очень полезен при работе с небольшими электронными компонентами. Настоятельно рекомендуется приобрести набор пинцетов с маленькими заостренными кончиками.

Изображение набора пинцетов.

  • Набор прецизионных отверток – винты обычно используются в коммерческих печатных платах и ​​многих электронных платах. Так что набор прецизионных отверток с насадками практически необходим.

Изображение типичного набора прецизионных отверток.

  • Вращающиеся инструменты и принадлежности – Вращающиеся инструменты необходимы для работы с пластиком, деревом, акрилом и другими отделочными материалами. Эти инструменты будут действительно полезны для придания электронным проектам прекрасного и законченного вида.

Изображение набора вращающихся инструментов.

  • Паяльная станция – Рано или поздно вы начнете переносить прототипы схем с макетов на печатные платы. Итак, паяльная станция необходима. Практически необходима простая паяльная станция. Если не стеснения по бюджету, лучше купите паяльную станцию ​​большой мощности с регулируемой температурой. Это будет инвестиция в электронику на всю жизнь.

Изображение типовой паяльной станции.

  • Принадлежности для пайки – вместе с паяльной станцией вам понадобится припой, фитиль для припоя, диагональные кусачки или кусачки для ногтей, тонировщик для наконечников, чистящая губка, вакуумный насос для припоя и флюсовая ручка.

Изображение типичных принадлежностей для пайки.

  • Пистолет для горячего клея – Пистолет для горячего клея широко используется для прикрепления проводов или цепей к поверхностям. Клей состоит из изоляционного материала, поэтому он также защищает электрические цепи.

Изображение типичного пистолета для горячего клея.

  • Органайзер шкафа – Органайзер шкафа действительно полезен для систематической организации компонентов в вашей лаборатории электроники. Лучше получить его как можно раньше. Это также придаст вашей лаборатории профессиональный вид.

Изображение типичного органайзера шкафа для электронных компонентов.

Пройдя курс по основным электронным компонентам, вы можете переходить к любому микроконтроллеру. К наиболее популярным платам микроконтроллеров относятся Arduino, AVR, PIC, 8051 и т.д. , так далее.Другой вариант – работать на дочерних платах. Самый популярный выбор среди дочерних плат – Raspberry Pi. Дочерние платы используются для проектирования программируемых схем со сложным программным обеспечением. После того, как вы поработали над одним или несколькими микроконтроллерами или дочерними платами, вы можете перейти к конкретным электронным дополнительным продуктам, таким как робототехника, IoT, программирование Matlab, обработка, платы FPGA, 3D-печать и многие другие. После перехода на продвинутый уровень практической электроники могут потребоваться следующие инструменты и аксессуары –

  • Осциллограф
  • Логический анализатор
  • Генератор функций
  • 3D-принтер

Могут потребоваться дополнительные инструменты и оборудование в зависимости от технологии, над которой вы работаете.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.