Основы электроники для начинающих: Электроника для начинающих (часть 1) 2-е издание, Набор для изучения основ электротехники, Россия

Основы электроники для чайников, 3-е издание

Организуйте рабочее место радиолюбителя и без промедления приступайте к реализации увлекательных электронных устройств! В этой книге вы найдете сотни схем и фотографий, в также подробнейшие рекомендации по проведению опытов, которые покажут вам, как работают те или иные электронные компоненты. В ней приведены советы по выбору и использованию важнейших инструментов, а также описание увлекательных электронных устройств, каждое из которых можно реализовать буквально за 30 минут (или даже еще быстрее!). Прочитав очередную главу книги вы будете все больше погружаться в восхитительный мир электроники. По мере постепенного перехода от теории к практике вас все больше и больше будет захватывать увлечение, имя которому — радиоэлектроника! Основы теории электрических цепей. Вы узнаете, что такое напряжение, по каким веткам электрических схем может проходить ток, а по каким не может, и как в электрических схемах рассчитывается рассеиваемая мощность. Компоненты электрических схем. Вы узнаете, как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и транзисторы управляют электрическим током и определяют его форму. Универсальные микросхемы. Вы узнаете, как использовать аналоговые и цифровые интегральные микросхемы для реализации сложных устройств, содержащие минимальное количество деталей. Научитесь анализировать электрические цепи. Вы познакомитесь с законами, которые управляют током и напряжением в электрических цепях, и научитесь применять эти законы на практике. Рекомендации по технике безопасности при работе с электрическим током. Научитесь грамотно защищать себя и свои электронные устройства от поражения электрическим током. Узнайте: как с помощью крошечных электронных компонентов управлять током как работают самые распространенные компоненты электронных схем почему так важно знать закон Ома и другие законы, которым подчиняется электрический ток как с помощью транзисторов можно усиливать ток и выполнять его переключение в электрических схемах что умеет делать микросхема таймера 555 (а делать она умеет очень многое!) секреты цифровой электроники подробные советы по сборке электрических схем какие увлекательные устройства вы можете быстро реализовать на практике Научитесь: управлять током с помощью резисторов, конденсаторов и полупроводниковых приборов читать электрические схемы измерять ток, напряжение и сопротивление создавать музыкальную мини-клавиауру, велосипедную мигалку на основе светодиодов, звуковую сирену и многое другое Книга обсуждается в отдельном сообщении в блоге Виктора Штонда. Об авторе Кэтлин Шамие — инженер-электронщик и автор публикаций по новейшим технологиям в области электроники. Она обладает богатым опытом проектирования и консалтинга в области медицинской аппаратуры, обработки речи и телекоммуникаций. Расскажи про книгу своим друзьям и коллегам: Твитнуть Нравится

Пособие для начинающих радиолюбителей. Основы электротехники для начинающих

Электроника для детей. Собираем простые схемы, экспериментируем с электричеством

Год издания: 2017

Эта книга о том, что такое электричество и как использовать его для создания удивительных вещей. Первая часть рассказывает, как получить электричество и как с его помощью привести в движение различные предметы. Вторая часть знакомит с основными компонентами электронных схем и учит собирать постоянные и временные схемы. Третья часть дает основы цифровой электроники на примере умных схем, использующих логику для принятия решений.

Осциллографы. Принципы измерений

Осциллографы – незаменимый инструмент для тех, кто проектирует, производит или ремонтирует электронное оборудование. В современном быстро изменяющемся мире специалистам необходимо иметь самое лучшее оборудование для быстрого и точного решения своих насущных, связанных с измерениями задач. Будучи “глазами” инженеров в мир электроники, осциллографы являются ключевым инструментарием при изучении внутренних процессов в электронных схемах.

Занимательная электроника. 2-е издание

Издательство: БХВ-Петербург
Год: 2009

На практических примерах рассказано о том, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. От физических основ электроники, описания устройства и принципов работы различных радиоэлектронных компонентов, советов по оборудованию домашней лаборатории автор переходит к конкретным аналоговым и цифровым схемам, включая устройства на основе микроконтроллеров. Приведены элементарные сведения по метрологии и теоретическим основам электроники. Дано множество практических рекомендаций: от принципов правильной организации электропитания до получения информации о приборах и приобретении компонентов применительно к российским условиям. Второе издание существенно переработано и дополнено современными сведениями из области электроники. Книгу можно использовать как справочник по некоторым типовым узлам электронной аппаратуры.

Книга создана специально для начинающих радиолюбителей, или, как еще у нас любят говорить, – «чайников». Она рассказывает об азах электроники и электротехники, необходимых радиолюбителю. Теоретические вопросы рассказываются в очень доступной форме и в объеме, необходимом для практической работы. Книга учит правильно паять, проводить измерения, анализ схем. Но, скорее, это книга о занимательной электронике. Ведь основа книги – радиолюбительские самоделки, доступные начинающему радиолюбителю и полезные в быту.

Занимательная электроника. Электронные схемы. Манга
Кэнъити Т.

Электронные схемы основаны на обычных электрических цепях, однако, в отличие от последних, содержат полупроводниковые элементы, такие как диоды, транзисторы, а по мере усложнения превращаются в интегральные схемы. Именно электронные схемы лежат в основе электронных приборов, окружающих нас в быту. Чтобы объяснить принципы работы электронных схем “с нуля”, в этой книге используется транзисторный радиоприёмник – в доступной форме описываются процессы преобразования принимаемых антенной радиоволн, заканчивающиеся воспроизведением звука.

Основы силовой электроники

Издательство: Наука и техника
Год: 2017

Книга позволит начинающему радиолюбителю поэтапно с паяльником в руках пройти сквозь тернии к звездам – от постижения азов силовой электроники к горным вершинам профессионального мастерства.

Язык радиосхем

Цель книги – помочь людям, начинающим заниматься радиотехникой и электроникой, научиться понимать язык современных электрических схем. В книге рассказывается об основных видах и правилах построения электрических схем, используемых в них условных графических обозначениях, приводятся краткие сведения об устройстве и назначении различных радиодеталей и устройств.

Адаменко М. В.

В предлагаемой книге рассматриваются особенности схемотехнических решений, применяемых при создании миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств. В соответствующих главах приводится информация о принципах действия и особенностях функционирования отдельных узлов и каскадов, принципиальные схемы, а также другие сведения, необходимые при самостоятельном конструировании простых радиопередатчиков и радиомикрофонов. Отдельная глава посвящена рассмотрению практических конструкций транзисторных микропередатчиков для систем связи малого радиуса действия.

Первым известным промышленным шпионом можно считать Прометея, осуществившего несанкционированную другими богами передачу людям чрезвычайно ценной технологии получения и использования огня. Правители стремились узнать как можно больше о соседних царях и царствах, банкиры и ростовщики — о конкурентах и клиентах, мужья о женах, жены о мужьях, те и другие о соседях — список, конечно, далеко не полный. Для радиолюбителей будут интересны разделы книг о схемных решениях шпионских и антишпионских штучек. Схемы сопровождаются описаниями, рекомендациями по сборке и настройке.

Электроника для начинающих и не только
В.В. Бессонов

Книга для любителей радио и электроники. Возрастной ценз отсутствует, с 5-го класса и до божьего предела. Книга написана доступно, материал всеобъемлющий. Данной книгой автор намерен вовлечь в интереснейший мир радиоэлектроники новых юных поклонников этого творчества. Подача материала производится от простого к сложному. Использован многолетний опыт преподавания в радиокружке.

Радиоэлектроника для начинающих и не только
Бессонов В. В.

Книга написана педагогом-практиком, по многолетнему опыту знающим как заинтересовать учащихся для появления у них интереса к радиоэлектронике.
Теоретический материал в книге излагается в доступной для начинающих радиолюбителей форме, для понимания физических процессов используются аналогии из механики и гидравлики, с которыми они часто встречаются в жизни.

Лабскир Г. З.

Книга знакомит читателя с историей радиолюбительства в нашей стране. Юные радисты узнают о материальной базе радиокружков, о технике безопасности во время занятий и соревнований. Подробно описаны методика обучения приему и передаче радиограмм телеграфной азбукой, общее устройство радиостанций и работа на них телефоном, работа коротковолновиков и ультракоротковолновиков.

Давайте для начала рассмотрим обычную пальчиковую батарейку. На ее этикетке вы можете прочитать, что она имеет напряжение 1,5 вольта… так ли это на самом деле? Давайте проверим!

Для того чтобы это выяснить нам понадобится цифровой мультиметр. Для начала стоит приобрести недорогую модель, обязательно с ручным выбором диапазона измерения.

• черный провод мультиметра необходимо подключить к разъему „COM”;
• красный провод необходимо подключить к разъему для измерения напряжения „V” (Внимание ! Подключение проводов иным образом может привести к повреждению прибора!)
• мы ожидаем получить значение около 1,5 вольта, поэтому ручку мультиметра устанавливаем на значение «20» в области DCV или V- (буква V с тире, означает постоянный ток) и если это необходимо, включаем прибор (некоторые модели включаются при повороте ручки), при этом мультиметр должен показать 0;
• металлическими наконечниками щупов мультиметра касаемся выводов батарейки… но какой куда? Попробуйте обе комбинации – результат должен быть один и тот же, только в одном случае будет отражаться положительное число, а в другом случае то же число, но только со знаком минус.
• считываем значение – в нашем случае напряжение новой батарейки составляет 1,62 вольт;
• выключаем мультиметр.

ВНИМАНИЕ! Во время проведения измерений, чтобы не повредить мультиметр, всегда выбирайте диапазон измерения большее максимально ожидаемого результата! Если мы не знаем чего ожидать, то безопаснее будет выбрать более высокий диапазон и в дальнейшем уменьшить его для получения максимально точного результата.

Поскольку мы научились измерять напряжение мультиметром, то давайте померим и другие батарейки/аккумуляторы! Мы для тестирования выбрали:

• заряженный аккумулятор 1,2 вольта, размер АА — мультиметр показал 1,34 вольт.
• частично разряженный аккумулятор Ni-Mh (используемый в камере) — мультиметр наш показал 1,25 вольт.

Далее нам понадобятся 4 батарейки формата ААА, кассета для 4 батареек и макетная плата (что такое макетная плата и как ею пользоваться можно узнать ). Установим наши 4 батарейки в кассету. Затем концы проводов кассеты вставим в отверстия макетной платы так, как это показано на следующих фото:

Следующим шагом будет подготовка соединительных проводов (перемычек), их еще называют джамперами. Это такие провода, которые будут объединять отдельные радиодетали между собой на макетной плате.

Конечно же, какое-то количество джамперов входит в комплект вместе с макетной платой. Но если их у вас нет, то не беда, их можно сделать самим.

Для этого нам понадобится: компьютерный кабель, так называемая витая пара, ножницы или острый нож.

Для начала необходимо снять изоляцию с кабеля. Внутри кабеля мы видим скрученные между собой тонкие провода. Следующим шагом будет нарезка проводов необходимой длинны. И последнее что необходимо – это зачистить с обоих концов изоляцию примерно на 1 см.

Теперь мы на макетной плате соберем нашу первую схему. Возьмем резистор 22кОм с цветными полосками (красный-красный-оранжевый-золотой). А какое реальное сопротивление данного резистора? Давайте проверим это мультиметром!

• красный провод подключите к разъему » Ω «
• мы ожидаем получить значение около 22кОм, поэтому установите регулятор на значение 200к в секции Ω и, если это необходимо, включите прибор (некоторые модели включаются при повороте диска), который до измерения должен показать 0;
• металлическими наконечниками щупов мультиметра коснитесь ножек резистора;
• смотрим значение – у нас сопротивление составляет 22,1кОм;
• выключаем мультиметр.

Как и в случае с батарейкой, значение, измеренное мультиметром, отличается от номинального значения тестируемого элемента (резистора). Напомним, что золотая полоска на резисторе (значение цветных полосок смотрите в этой ) означает допуск 5%, то есть 22кОм x 5% = 1,1кОм

Поэтому диапазон отклонения сопротивления для нашего резистора может быть в пределах от 20,9кОм до 23,1кОм.

Теперь соединим на макетной плате кассету с батарейками и резистор так, как показано на картинке ниже:

В электронике чтобы изобразить связи между отдельными элементами используют принципиальные схемы. В нашем случае схема будет выглядеть следующим образом:

Символ обозначенный как B1 — это наши батарейки, обеспечивающие общее напряжение: 4 х 1,5В = 6В. наш резистор на 22кОм обозначен символом R1.
В соответствии с :

I = U / R
I = 6В / 22кОм
I = 6В / 22000 Ом
I = 0,000273 А
I = 273мкА

Теоретически, ток в схеме должен составлять 273мкА. Вспомним, что сопротивление резистора может отличаться в пределах 5% (у нас это 22,1кОм). Напряжение, поступающее от батареек, также может отличаться от номинальных 6 вольт, и оно будет зависеть от степени разряда этих батареек.

Давайте посмотрим, какое реальное напряжения идет от 4 батареек по 1,5 В.

• черный провод подключите к разъему „COM”;
• красный провод подключите к разъему „V”
• мы ожидаем получить значение около 6В, поэтому установите регулятор на значение «20» в секции DCV или V-, если это необходимо, включите прибор, который должен изначально показать 0;
• металлическими наконечниками щупов мультиметра прикоснитесь проводов выходящих из кассеты батареек;
• смотрим результат – у нас напряжение составляет 6,5 В;
• выключаем мультиметр.

Подставим полученные значения в формулу, вытекающую из закона Ома:

I = U / R
I = 6,5 В / 22,1кОм
I = 6,5 В / 22100 Ом
I = 0,000294 А
I = 294мкА

Для подтверждения достоверности наших расчетов, нам не остается ничего другого, кроме как измерить фактический ток мультиметром.

• черный провод подсоедините к разъему „COM”;
• красный провод подключите к разъему „mA”;
• мы ожидаем получить значение 294 мкА, поэтому устанавливаем регулятор на значение 2000µ в секции A-, если это необходимо, включите прибор, который должен изначально показать 0;
• для измерения тока, необходимо мультиметр подключить в разрыв цепи. Металлическими наконечниками щупов мультиметра касаемся, ножки джемпера соединяющий положительный полюс батареи и ножки резистора;
• считываем значение – у нас сила тока составляет 294 мкA;
• выключаем мультиметр.

И под конец данного урока приведем схему, отражающую различия подключения мультиметра при измерении напряжения и силы тока:

Когда в цепи необходимо подавить переменные токи определенного частотного спектра, но при этом эффективно пропустить токи с частотами, находящимися выше или ниже этого спектра, может пригодиться пассивный LC-фильтр на реактивных элементах – фильтр нижних частот ФНЧ (если необходимо эффективно пропустить колебания с частотой ниже заданной) или фильтр верхних частот ФВЧ (при необходимости эффективно пропустить колебания с частотой выше заданной). Принцип построения данных фильтров основывается на свойствах индуктивностей и емкостей…

В одной из предыдущих статей мы рассмотрели общий принцип работы активных корректоров коэффициента мощности (ККМ или PFC). Однако ни одна схема корректора не заработает без контроллера, задача которого – правильно организовать управление полевым транзистором в общей схеме. В качестве яркого примера универсального PFC-контроллера для реализации ККМ можно привести популярную микросхему L6561, которая выпускается в SO-8 и DIP-8 корпусах, и предназначается для построения сетевых блоков коррекции коэффициента мощности номиналом до 400 Вт…

Коэффициент мощности и фактор наличия гармоник сетевой частоты являются важными показателями качества электроэнергии, особенно для электронного оборудования, которое этой электроэнергией питается. Для поставщика переменного тока желательно, чтобы коэффициент мощности потребителей был приближен к единице, а для электронных приборов важно чтобы гармонических искажений было бы как можно меньше. В таких условиях и электронные компоненты устройств проживут дольше, и нагрузке будет более комфортно работать. В реальности же имеет место проблема, которая состоит в том…

В данной статье будет приведен порядок расчета и подбора компонентов, необходимых при проектировании силовой части понижающего импульсного преобразователя постоянного тока без гальванической развязки, топологии buck-converter. Преобразователи данной топологии хорошо подходят для понижения постоянного напряжения в пределах 50 вольт по входу и при мощностях нагрузки не более 100 Вт. Все что касается выбора контроллера и схемы драйвера, а также типа полевого транзистора, оставим за рамками данной статьи, однако подробно разберем схему и особенности рабочих режимов…

Варистором называется полупроводниковый компонент, способный нелинейно изменять свое активное сопротивление в зависимости от величины приложенного к нему напряжения. По сути это – резистор с такой вольт-амперной характеристикой, линейный участок которой ограничен узким диапазоном, к которому приходит сопротивление варистора при приложении к нему напряжения выше определенного порогового. В этот момент сопротивление элемента скачкообразно изменяется на несколько порядков – уменьшается от изначальных десятков МОм до единиц Ом…

Оптрон – оптоэлектронный прибор, главными функциональными частями которого выступают источник света и фотоприемник, гальванически не связанные друг с другом, но расположенные внутри общего герметичного корпуса. Принцип действия оптрона базируется на том, что подаваемый на него электрический сигнал вызывает свечение на передающей стороне, и уже в форме света сигнал принимается фотоприемником, инициируя электрический сигнал на приемной стороне. То есть сигнал передается и принимается посредством оптической связи…

Одной из популярнейших топологий импульсных преобразователей напряжения является двухтактный преобразователь или push-pull (в дословном переводе – тяни-толкай). В отличие от однотактного обратноходового преобразователя (flyback), энергия в сердечнике пуш-пула не запасается, потому что в данном случае это – сердечник трансформатора, а не сердечник дросселя, он служит здесь проводником для переменного магнитного потока, создаваемого по очереди двумя половинами первичной обмотки. Это именно импульсный трансформатор с фиксированным…

Каждый из нас, когда начинает увлекаться чем-то новым, сразу кидается в «пучину страсти» пытаясь выполнить или реализовать непростые проекты самоделок . Так было и со мной, когда я увлекся электроникой. Но как обычно бывает – первые неудачи поубавили запал. Однако отступать я не привык и начал систематически (буквально с азов) постигать таинства мира электроники. Так и родилось «руководство для начинающих технарей»

Шаг 1: Напряжение, ток, сопротивление

Эти понятия являются фундаментальными и без знакомства с ними продолжать обучение основам было бы бессмысленно. Давайте просто вспомним, что каждый материал состоит из атомов, а каждый атом в свою очередь имеет три типа частиц. Электрон — одна из этих частицы, имеет отрицательный заряд. Протоны же имеют положительный заряд. В проводящих материалах (серебро, медь, золото, алюминий и т.д.) есть много свободных электронов, которые перемещаются хаотично. Напряжение является той силой, которая заставляет электроны перемещаться в определенном направлении. Поток электронов, который движется в одном направлении, называется током. Когда электроны перемещаются по проводнику, то они сталкиваются с неким трением. Это трение называют сопротивлением. Сопротивление «ужимает» свободное перемещения электронов, таким образом снижая величину тока.

Более научное определение тока – скорость изменения количество электронов в определенном направлении. Единица измерения тока — Ампер (I). В электронных схемах протекающий ток лежит в диапазоне миллиампера (1 ампер = 1000 миллиампер). Например, свойственный ток для светодиода 20mA.

Единица измерения напряжения – Вольт (В). Батарея – является источником напряжения. Напряжение 3В, 3.3В, 3.7В и 5В является наиболее распространенным в электронных схемах и устройствах.

Напряжение является причиной, а ток – результатом.

Единица измерения сопротивления – Ом (Ω).

Шаг 2: Источник питания

Аккумуляторная батарея — источник напряжения или «правильно» источник электроэнергии. Батарея производит электроэнергию за счет внутренней химической реакции. На внешней стороне у неё присутствуют две клеммы. Одна из них является положительным выводом (+ V), а другая отрицательным (-V), или «землёй». Обычно источники питания бывают двух типов.

• Батареи;
• Аккумуляторы.

Батарейки используются один раз, а затем утилизируются. Аккумуляторы могут быть использованы несколько раз. Батарейки бывают разных форм и размеров, от миниатюрных, используемых для питания слуховых аппаратов и наручных часов до батарей размером с комнату, которые обеспечивают резервное питание для телефонных станций и компьютерных центров. В зависимости от внутреннего состава источники питания могут быть разных типов. Несколько наиболее распространённых типов, используемых в робототехнике и технических проектах:

Батареи 1,5 В

Батарейки с таким напряжением могут иметь различные размеры. Наиболее распространённые размеры АА и ААА. Диапазон ёмкости от 500 до 3000 мАч.

3В литиевая «монетка»

Все эти литиевые элементы рассчитаны номинально на 3 В (при нагрузке) и с напряжением холостого хода около 3,6 вольт. Ёмкость может достигать от 30 до 500мAч. Широко используется в карманных устройствах за счёт их крошечных размеров.

Никель-металлогидридные (NiМГ)

Эти батареи имеют высокую плотность энергии и могут заряжаться почти мгновенно. Другая важная особенность — цена. Такие аккумуляторы дешёвые (в сравнение с их размерами и ёмкостями). Этот тип батареи часто используется в робототехнических самоделках .

3.7 В литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы

Они имеют хорошую разряжающую способность, высокую плотность энергии, отличную производительность и небольшой размер. Литий-полимерный аккумулятор широко используется в робототехнике.

9-вольтовая батарея

Наиболее распространенная форма — прямоугольная призма с округленными краями и клеммами, что расположены сверху. Ёмкость составляет около 600 мАч.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотные аккумуляторы являются рабочей лошадкой всей радио-электронной промышленности. Они невероятно дешёвы, перезаряжаются и их легко купить. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в машиностроении, UPS (источниках бесперебойного питания), робототехнике и других системах, где необходим большой запас энергии, а вес не так важен. Наиболее распространенными являются напряжения 2В, 6В, 12В и 24В.

Последовательно-параллельное соединение батарей

Источник питания может быть подключен последовательно или параллельно. При подключении последовательно величина напряжения увеличивается, а когда подключение параллельное – увеличивается текущая величина тока.

Существует два важных момента относительно батарей:

Емкость является мерой (как правило, в Aмп-ч) заряда, хранящейся в батарее, и определяется массой активного материала, содержащегося в ней. Ёмкость представляет собой максимальное количество энергии, которую можно извлечь при определенно заданных условиях. Тем не менее, фактические возможности хранения энергии аккумулятора могут значительно отличаться от номинального заявленного значения, а ёмкость батареи сильно зависит от возраста и температуры, режимов зарядки или разрядки.

Ёмкость батареи измеряется в ватт-часах (Вт*ч), киловатт-часах (кВт-ч), ампер-часах (А*ч) или миллиампер-час (мА * ч). Ватт-час – это напряжение (В) умноженное на силу тока(I) (получаем мощность – единица измерения Ватты (Вт)), которое может выдавать батарея определенный период времени (как правило, 1 час). Так как напряжение фиксируемое и зависит от типа аккумулятора (щелочные, литиевые, свинцово-кислотные, и т.д.), часто на внешней оболочке отмечают лишь Ач или мАч (1000 мАч = 1Aч). Для более продолжительной работы электронного устройства необходимо брать батареи с низким током утечки. Чтобы определить срок службы аккумулятора, разделите ёмкость на фактический ток нагрузки. Цепь, которая потребляет 10 мА и питается от 9-вольтной батареи будет работать около 50 часов: 500 мАч / 10 мА = 50 часов.

Во многих типах аккумуляторов, вы не можете «забрать» энергию полностью (другими словами, аккумулятор не может быть полностью разряжен), не нанося серьезный, и часто непоправимый ущерб химическим составляющим. Глубина разрядки (DOD) аккумулятора определяет долю тока, которая может быть извлечена. Например, если DOD определено производителем как 25%, то только 25% от ёмкости батареи может быть использовано.

Темпы зарядки/разрядки влияют на номинальную ёмкость батареи. Если источник питания разряжается очень быстро (т.е., ток разряда высокий), то количество энергии, которое может быть извлечено из батареи снижается и ёмкость будет ниже. С другой стороны если батарея разряжается очень медленно (используется низкий ток), то ёмкость будет выше.

Температура батареи также будет влиять на ёмкость. При более высоких температурах ёмкость аккумулятора, как правило, выше, чем при более низких температурах. Тем не менее, намеренное повышение температуры не является эффективным способом повышения ёмкости аккумулятора, так как это также уменьшает срок службы самого источника питания.

С-Ёмкость: Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно её емкости. Большинство батарей, за исключением свинцово-кислотных, оценено в 1C. Например, батарея с ёмкостью 1000mAh, выдает 1000mA в течение одного часа, если уровень – 1C. Та же батарея, с уровнем 0.5C, выдает 500mA в течение двух часов. С уровнем 2C, та же батарея выдает 2000mA в течение 30 минут. 1C часто упоминается как одночасовой разряд; 0.5C – как двухчасовой и 0.1C – как 10-часовой.

Ёмкость батареи обычно измеряется с помощью анализатора. Анализаторы тока отображают информацию в процентах отталкиваясь от значения номинальной ёмкости. Новая батарея иногда выдает больше 100 % тока. В таком случае, батарея просто оценена консервативно и может выдержать более длительное время, чем указанно производителем.

Зарядное устройство может быть подобрано с точки зрения ёмкости батареи или величины C. Например зарядное устройство с номиналом C/10 полностью зарядит батарею через 10 часов, зарядное устройство с номиналом в 4C, зарядило бы аккумулятор через 15 минут. Очень быстрые темпы зарядки (1 час или менее) обычно требуют того, чтобы зарядное устройство тщательно контролировало параметры аккумулятора, такие как предельное напряжение и температура, чтобы предотвратить перезаряд и повреждения батареи.

Напряжение гальванического элемента определяется химическими реакциями, что проходят внутри него. Например, щелочные элементы – 1.5 В, все свинцово- кислотные – 2 В, а литиевые – 3 В. Батареи могут состоять из нескольких ячеек, поэтому вы редко, где сможете увидеть 2-вольтовую свинцово-кислотную батарею. Обычно они соединены вместе внутри, чтобы выдавать 6 В, 12 В или 24 В. Не стоит забывать о том, что номинальное напряжение в «1.5-вольтовой» батарее типа AA фактически начинается с 1.6 В, затем быстро опускается к 1.5, после чего медленно дрейфует вниз к 1.0 В, при котором батарею уже принято считать ‘разряженной’.

Как лучше выбрать батарею для поделки ?

Как вы уже поняли, в свободном доступе, можно найти много типов батарей с разным химическим составом, таким образом, не легко выбрать, какое питание является лучшим для именно вашего проекта. Если проект очень энергозависимый (большие системы звука и моторизованные самоделки ) следует выбирать свинцово-кислотную батарею. Если вы хотите построить переносную поделку , которая будет потреблять небольшой ток, то следует выбрать литиевую батарею. Для любого портативного проекта (легкий вес и умеренное питание) выбираем литиево-ионный аккумулятор. Вы можете выбрать более дешёвый аккумулятор на основе метало-никелевого гидрида (NIMH), хотя они более тяжёлые, но не уступают литиево-ионным в остальных характеристиках. Если вы хотели бы сделать энергоёмкий проект то литиево-ионный щелочной (LiPo) аккумулятор будет лучшим вариантом, потому что он имеет маленькие размеры, лёгок по сравнению с другими типами батарей, перезаряжается очень быстро и выдаёт ток высокого значения.

Хотите, чтобы Ваши аккумуляторы прослужили долгое время? Используйте высококачественное зарядное устройство, которое имеет датчики для поддержания надлежащего уровня заряда и подзарядки малым током. Дешёвое зарядное устройство убьёт ваши аккумуляторы.

Шаг 3: Резисторы

Резистор — очень простой и наиболее распространённый элемент на схемах. Он применяется для того, чтобы управлять или ограничивать ток в электрической цепи.

Резисторы — пассивные компоненты, которые только потребляют энергию (и не могут производить её). Резисторы, как правило, добавляются в цепь, где они дополняют активные компоненты, такие как ОУ, микроконтроллеры и другие интегральные схемы. Обычно они используются, чтобы ограничить ток, разделить напряжения и линии ввода/вывода.

Сопротивление резистора измеряется в Омах. Большие значения могут быть сопоставлены с префиксом кило-, мега-, или гига, чтобы сделать значения легко читаемыми. Часто можно увидеть резисторы с меткой кОм и МОм диапазоне (гораздо реже мОм резисторы). Например, 4,700Ω резистор эквивалентен 4.7kΩ резистору и 5,600,000Ω резистор можно записать в виде 5,600kΩ или (более обычно) 5.6MΩ.

Существуют тысячи различных типов резисторов и множество фирм, что их производят. Если брать грубую градацию то существуют два вида резисторов:

• с чётко заданными характеристиками;
• общего назначения, чьи характеристики могут «гулять» (производитель сам указывает возможное отклонение).

Пример общих характеристик:

• Температурный коэффициент;
• Коэффициент напряжения;
• Частотный диапазон;
• Мощность;
• Физический размер.

По своим свойствам резисторы могут быть классифицированы как:

Линейный резистор — тип резистора, сопротивление которого остается постоянным с увеличением разности потенциалов (напряжения), что прикладываются к нему (сопротивление и ток, что проходит через резистор не изменяется от приложенного напряжения). Особенности вольт-амперной характеристики такого резистора — прямая линия.

Не линейный резистор – это резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от значения прикладываемого напряжения или протекающего через него тока. Это тип имеет нелинейную вольт-амперную характеристику и не строго следует закону Ома.

Есть несколько типов нелинейных резисторов:

• Резисторы ОТК (Отрицательный Температурный Коэффициент) — их сопротивление понижается с повышением температуры.
• Резисторы ПЕК (Положительный Температурный Коэффициент) — их сопротивление увеличивается с повышением температуры.
• Резисторы ЛЗР (Светло-зависимые резисторы) — их сопротивление изменяется с изменением интенсивности светового потока.
• Резисторы VDR (Вольт зависимые резисторы) — их сопротивление критически понижается, когда значение напряжения превышает определенное значение.

Не линейные резисторы используются в различных проектах. ЛЗР используется в качестве датчика в различных робототехнических проектах.

Кроме этого, резисторы бывают с постоянным и переменным значением:

Резисторы постоянного значения — типы резисторов, значение которых уже установлено, при производстве и не может быть изменено во время использования.

Переменный резистор или потенциометр – тип резистора, значение которого может быть изменено во время использования. Этот тип обычно имеет вал, который поворачивается или перемещается вручную для изменения значения сопротивления в фиксированном диапазоне, например, от. 0 кОм до 100 кОм.

Магазин сопротивлений:

Этот тип резистора состоит из «упаковки», в которой содержится два или более резисторов. Он имеет несколько терминалов, благодаря которым может быть выбрано значение сопротивления.

По составу резисторы бывают:

Углеродные:

Сердечник таких резисторов отливается из углерода и связующего вещества, создающих требуемое сопротивление. Сердечник имеет чашеобразные контакты, удерживающие стержень резистора с каждой стороны. Весь сердечник заливается материалом (наподобие бакелита) в изолированном корпусе. Корпус имеет пористую структуру, поэтому углеродные композиционные резисторы чувствительны к относительной влажности окружающей среды.

Эти типы резисторов обычно производит шум в цепи за счёт электронов, проходящих через углеродные частицы, таким образом, эти резисторы, не используются в «важных» схемах, хотя они дешевле.

Осаждения углерода:

Резистор, который сделан путём нанесения тонкого слоя углерода вокруг керамического стержня — называется углеродо-осаждённым резистором. Он изготавливается путем нагревания керамических стержней внутри колбы метана и осаждением углерода вокруг них. Значение резистора определяется количеством углерода, осажденного вокруг керамического стержня.

Пленочный резистор:

Резистор выполнен путем осаждения распыляемого металла в вакууме на керамическую основу прута. Эти типы резисторов очень надежны, имеют высокую устойчивость, а также имеют высокий температурный коэффициент. Хотя они дороже по сравнению с другими, но используются в основных системах.

Проволочный резистор:

Проволочный резистор изготовлен путем намотки металлической проволоки вокруг керамического сердечника. Металлический провод представляет собой сплав различных металлов подобранных согласно заявленным особенностям и сопротивлениям требуемого резистора. Эти тип резистора имеет высокую стабильность, а также выдерживает большие мощности, но, как правило, они более громоздкие по сравнению с другими типами резисторов.

Метало-керамические:

Эти резисторы изготовлены путем обжига некоторых металлов, смешанные с керамикой на керамической подложке. Доля смеси в смешанном метало-керамическом резисторе определяет значение сопротивления. Этот тип очень стабилен, а также имеет точно вымеренное сопротивление. Их в основном используют для поверхностного монтажа на печатных платах.

Прецизионные резисторы:

Резисторы, значение сопротивлений которых лежит в пределах допуска, поэтому они очень точны (номинальная величина находится в узком диапазоне).

Все резисторы имеют допуск, который даётся в процентах. Допуск говорит нам, насколько близко к номинальному значению сопротивления может изменяться. Например, 500Ω резистор, который имеет значение допуска 10%, может иметь сопротивление между 550Ω или 450Ω. Если же резистор имеет допуск 1%, сопротивление будет меняться только на 1%. Таким образом, 500Ω резистор может варьироваться от 495Ω 505Ω.

Прецизионный резистор — резистор, у которого уровень допуска всего 0.005%.

Плавкий резистор:

Проволочный резистор, разработан таким образом, чтобы легко перегореть, когда номинальная мощность превысет граничный порог. Таким образом плавкий резистор имеет две функции. Когда питание не превышено, он служит ограничителем тока. Когда номинальная мощность превышена, оа функционирует как предохранитель, после перегорания цепь становится разорванной, что защищает компоненты от короткого замыкания.

Терморезисторы:

Теплочувствительный резистор, значение сопротивления которого изменяется с изменением рабочей температуры.

Терморезисторы показывают или положительный температурный коэффициент (PTC) или отрицательный температурный коэффициент (NTC).

Насколько изменяется сопротивление с изменениями рабочей температуры зависит от размера и конструкции терморезистора. Всегда лучше проверить справочные данные, чтобы узнать все спецификации терморезисторов.

Фоторезисторы:

Резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от светового потока, что падает на его поверхность. В тёмной среде сопротивление фоторезистора очень высоко, несколько M Ω. Когда интенсивный свет попадает на поверхность, сопротивление фоторезистора существенно падает.

Таким образом фоторезисторы — переменные резисторы, сопротивление которых зависит от количества света, что падает на его поверхность.

Выводные и безвыводные типы резисторов:

Выводные резисторы: Этот тип резисторов использовался в самых первых электронных схемах. Компоненты подключались к выводным клеммам. С течением времени, начали использоваться печатные платы, в монтажные отверстия которых впаивались выводы радиоэлементов.

Резисторы поверхностного монтажа:

Этот тип резистора всё более часто стали использовать начиная с введения технологии поверхностного монтажа. Обычно этот тип резистора создается путём использования тонкоплёночной технологии.

Шаг 4: Стандартные или общие значения резисторов

Система обозначений имеет свои истоки, которые выходят с начала прошлого века, когда большинство резисторов были углеродными с относительно плохими производственными допусками. Объяснение довольно простое – используя 10% допуск можно уменьшить число выпускаемых резисторов. Было бы малоэффективно производить резисторы с сопротивлением 105 Ом, так как 105 находится в пределах 10%-го диапазона допуска резистора на 100 Ом. Следующая рыночная категория составляет 120 Ом, потому что у резистора на 100 Ом с 10%-й терпимостью, будет диапазон между 90 и 110 Ом. У резистора на 120 Ом диапазон лежит между 110 и 130 Ом. По этой логики предпочтительно выпускать резисторы с 10% допуском 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и так далее (соответственно округлены). Это — ряд E12, показанный ниже.

Терпимость 20% E6,

Терпимость 10% E12,

Терпимость 5% E24 (и обычно 2%-я терпимость),

Терпимость 2% E48,

E96 1% терпимости,

E192 0,5, 0,25, 0,1% и выше допуски.

Стандартные значения резисторов:

Е6 серии: (20% допуска) 10, 15, 22, 33, 47, 68

E12 серии: (10% допуска) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82

E24 серии: (5% допуска) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91

E48 серии: (2% допуска) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 215, 226, 237, 249, 261, 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 681, 715, 750, 787, 825, 866, 909, 953

E96 серии: (1% допуска) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 147, 150, 154, 158, 162, 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 261, 267, 274, 280, 287, 294, 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 464, 475, 487, 491, 511, 523, 536, 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 845, 866, 887, 909, 931, 959, 976

E192 серии: (0,5, 0,25, 0,1 и 0,05% допуска) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 165, 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 213, 215, 218, 221, 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 280, 284, 287, 291, 294, 298, 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 374, 379, 383, 388, 392, 397, 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 505, 511, 517, 523, 530, 536, 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 673, 681, 690, 698, 706, 715, 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 909, 920, 931, 942, 953, 965, 976, 988

При разработке оборудования лучше всего придерживаться самого низкого раздела, т.е. лучше использовать E6, а не E12. Таким образом, чтобы число различных групп в любом оборудовании было минимизировано.

Продолжение следует

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…

Теги: Добавить метки

Электроника для начинающих (2-е издание) Чарльз Платт купити в Києві та Україні

Если вы хотите освоить базовую электронику и схемотехнику, ту самую, которая является фундаментальной и не касается микроконтроллеров, Arduino и прочих «новомодных» вещей, эта книга вам необходима!

В ходе практических экспериментов рассмотрены основы электроники и показано, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. Материал излагается последовательно от простого к сложному, начиная с простых опытов с электрическим током и заканчивая созданием сложных устройств с использованием транзисторов и микроконтроллеров. Описаны основные законы электроники, а также принципы функционирования различных электронных компонентов.

Также показано, как изготовить охранную сигнализацию для защиты от проникновения в дом, ёлочные огни, электронные украшения для одежды, устройство преобразования звука, кодовый замок, автономную роботизированную тележку и др. Приведены пошаговые инструкции и более 500 наглядных рисунков и фотографий.

Книга является переводом оригинальной англоязычной «Make: Electronics» от Чарльза Платта (Charles Platt).

• Формат: 84×108/16 (205×290 мм)
• 416 страниц
• Мягкая обложка, ч/б печать
• 8 страниц с цветными иллюстрациями
• ISBN 978-5-9775-3793-3; 2017 г.

Наборы электроники

Чтобы проделать эксперименты из книги, вам понадобится уйма электронных компонентов, которые не так просто достать. Но мы собрали всё необходимое для прохождения 25 экспериментов в двух частях одноимённого набора:

Что нового во втором издании

Изменилось оформление книги. Текст свёрстан в две колонки — его стало удобней читать, иллюстрации расположены точнее по смыслу.

Фотографии макетов устройств заменены на схемы размещения компонентов на макетных платах. Это более наглядно и удобно для повторения экспериментов.

Добавлены новые фотографии инструментов, компонентов и расходников. Мелкие детали сфотографированы на фоне масштабной сетки, что помогает понять их истинные размеры.

Полностью пересмотрен одиннадцатый эксперимент «Свет и звук» (в первом издании он назывался «модульный эксперимент»). Теперь в рамках эксперимента собирается мультивибратор на двух биполярных транзисторах.

В проекте «игральные кости» устаревшие компоненты заменены на более современные.

Добавлена глава об основах работы с платами Arduino.

Оглавление

Глава 1. Основы электроники

• Необходимые инструменты
• Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!
• Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!
• Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь
• Эксперимент 4. Переменное сопротивление
• Эксперимент 5. Давайте изготовим гальванический элемент

Глава 2. Управление электрическим током

• Что потребуется для экспериментов второй главы
• Эксперимент 6. Обычные переключатели
• Эксперимент 7. Исследование реле
• Эксперимент 8. Генератор на основе реле
• Эксперимент 9. Время и конденсаторы
• Эксперимент 10. Транзисторные переключатели
• Эксперимент 11. Свет и звук

Глава 3. Займемся чем-то посерьезнее

• Необходимые комплектующие для экспериментов третьей главы
• Эксперимент 12. Пайка двух проводов
• Эксперимент 13. Перегрев светодиода
• Эксперимент 14. Мигающий брелок
• Эксперимент 15. Охранная сигнализация, часть первая

Глава 4. Микросхемы, вам слово!

• Комплектующие для четвертой главы
• Эксперимент 16. Интегральный таймер
• Эксперимент 17. Генерируем звук
• Эксперимент 18. Охранная сигнализация, (почти) завершенная
• Эксперимент 19. Измеритель скорости реакции
• Эксперимент 20. Изучение логических элементов
• Эксперимент 21. Кодовый замок
• Эксперимент 22. Кто быстрее?
• Эксперимент 23. Переключение и дребезг контактов
• Эксперимент 24. Сыграем в кости

Глава 5. Эксперименты продолжаются

• Инструменты, оборудование, компоненты и расходные материалы
• Оборудование вашего рабочего пространства
• Маркировка компонентов
• Что разместить на рабочем столе
• Справочные материалы из онлайн-источников
• Книги
• Эксперимент 25. Электромагнитные явления
• Эксперимент 26. Настольная электростанция
• Эксперимент 27. Разбираем динамик
• Эксперимент 28. Демонстрируем самоиндукцию катушки
• Эксперимент 29. Фильтрация частот
• Эксперимент 30. Искажение звука
• Эксперимент 31. Радио без пайки и без питания
• Эксперимент 32. Объединение аппаратных средств и программного обеспечения
• Эксперимент 33. Исследуем окружающий мир
• Эксперимент 34. Точные игральные кости
• Что осталось без внимания
• Заключение

Глава 6. Инструменты, оборудование, компоненты и расходные материалы

• Наборы
• Поиск и покупки онлайн
• Расходные материалы и компоненты
• Приобретаемые инструменты и оборудование
• Интернет-магазины
• Приложение. Описание электронного архива
• Предметный указатель

Как самостоятельно изучить электронику с нуля?

Научиться можно только тому, что любишь.
Гёте И.

1. Творчество и результат
2. Типичный подход к обучению
3. Математика в электронике 
4. Книги по электронике
5. Дорого ли заниматься электроникой?
6. Что делать, если не получается?
7. О практике

“Как самостоятельно изучить электронику с нуля?” — один из самых популярных вопросов на радиолюбительских форумах. При этом те ответы, которые я нашел, когда сам его задавал, мне мало помогли. Поэтому я решил дать свой.

_{Это эссе описывает общий подход к самообучению, а так как оно стало ежедневно получать множество просмотров, то я решил его развить и сделать небольшое руководство по самостоятельному изучению электроники и рассказать как это делаю я. Подписывайся на рассылку — будет интересно!}

Творчество и результат

Чтобы что-то изучить надо это полюбить, гореть интересом и регулярно упражняться. Кажется, я только что озвучил прописную истину… Тем не менее. Для того, чтобы с лёгкостью и удовольствием изучать электронику надо её любить и относится к ней с любопытством и восхищением. Сейчас уже для всех привычно иметь возможность отправить видеосообщение на другой конец земли и мгновенно получить ответ. А это одно из достижений электоники. 100 лет труда тысяч ученых и инженеров.

Как нас обычно учат

Классический подход, который проповедуется в школах и университетах всего мира можно назвать подходом снизу-вверх. Сначала тебе рассказывают что такое электрон, атом, заряд, ток, резистор, конденсатор, индуктивность, заставляют решить сотни задач на нахождение токов в резисторных цепях, потом ещё сложней и т.д. Такой подход схож с восхождением на гору. Но лезть в гору сложней, чем спускаться. И многие сдаются так и не добравшись до вершины. Это верно в любом деле. 

А что если спускаться с горы? Главная идея в том, чтобы сначала получить результат, а затем разобрать детально почему работает именно так. Т.е. это классический подход детских радиокружков. Он даёт возможность получить ощущение победы и успеха, которые в свою очередь стимулируют желание изучать электронику дальше. Понимаешь, очень сомнительная польза в изучении одной теории. Надо обязательно практиковаться, так как не все из теории 100% ложится на практику.

Есть такая старая инженерная шутка гласит: “Раз ты хорош в математике, то тебе надо пойти в электронику”. Типичная чушь. Электроника — это творчество, новизна идей, практика. И не обязательно впадать в дебри теоритический расчетов, чтобы создавать электронные устройства. Ты вполне можешь освоить необходимые знания самостоятельно. А математику подтянешь в процессе творчества.

Главное — это понять основной принцип, и только потом тонкости. Такой подход просто переворачивает мир самостоятельного изучения. Он не нов. Так рисуют художники: сначала набросок, затем детализация. Так проектируют различные большие системы и т.д. Такой подход похож на “метод тыка”, но только если не искать ответа, а тупо повторять одно и тоже действие.

Понравилось устройство? Собирай, разбирайся почему оно сделано именно так и какие идеи заложены в его конструкцию: почему именно эти детали используются, почему именно так соединены, какие принципы используются? А можно ли что-нибудь улучшить или просто заменить какую-нибудь деталь?

Конструирование — это творчество, но ему можно научиться. Для это надо только выполнять простые действия: читать, повторять чужие устройства, обдумывать результат, наслаждаться процессом, быть смелым и уверенным в себе. 

 

 

 

Математика в электронике

В радиолюбительском конструировании считать несобственные интегралы вряд ли придётся, но знание закона Ома, правил Кирхгофа, формул делителя тока/напряжения, владение комплексной арифметикой и тригонометрией может пригодиться. Это азы азов. Хочешь уметь больше – люби математику и физику. Это не только полезно, но и чрезвычайно занимательно. Конечно, это не обязательно. Можно делать достаточно крутые устройства вообще ничего этого не зная. Только это будут устройства, придуманные кем-то другим.

Когда я, после очень длительного перерыва, понял, что электроника снова меня зовёт и манит в ряды радиолюбителей, то сразу стало ясно, что мои знания давно уже улетучились, а доступность компонентов и технологий стала шире. Что я стал делать? Путь был только один — признать себя полным нолём и стартовать из ничего: знакомых опытных электронщиков нет, какой-либо программы самообучения тоже нет, форумы я отбросил потому, что они представляют собой свалку информации и отнимают много времени (какой-то вопрос можно там узнать вкратце, но получить цельные знания очень сложно — там все такие важные, что лопнуть можно!)

И тогда япошел самым старым и простым путём: через книги. В хороших книгах тематика обсуждается наиболее полно и нет пустой болтовни. Конечно, в книгах есть и ошибки, и косноязычие. Просто надо знать какие книги читать и в каком порядке. После прочтения хорошо написанных книг и результат будет отличным.

Мой совет прост, но полезен — читайте книги и журналы. Я, к примеру, хочу не только повторять чужие схемы, а уметь конструировать свои. Создавать — это интересно и весело. Именно таким должно быть моё хобби: интересным и занимательным. Да и ваше тоже. 

Какие книги помогут освить электронику

Много времени я провел выискивая подходящие книги. И понял, что надо сказать спасибо СССР. Такой массив полезных книг после него остался! СССР можно ругать, можно хвалить. Смотря за что. Так вот за книги и журналы для радиолюбителей и школьников надо благодарить. Тиражи бешеные, авторы отборные. До сих пор можно найти книги для новичков, которые дадут фору всем современным. Поэтому есть смысл пройтись по букинистам и поспрашивать (да и скачать все можно).

Ниже мой список книг для начинающих изучать электронику:

1. Седов Е.А. – Мир электроники – 1990
2. Борисов. Энциклопедия юного радиолюбителя
3. Сворень. Электроника. Шаг за шагом
4. Сворень. Транзисторы. Шаг за шагом. 1971
5. Айсберг. Радио? Это очень просто!
6. Айсберг. Транзистор? Это очень просто!
7. Климчевский Ч. – Азбука радиолюбителя.
8. Атанас Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике
9. Эймишен. Электроника? Нет ничего проще.
10. Б.С.Иванов. Осциллограф – ваш помощник (как работать с осциллографом)
11. В. Новопольский – Работа с осциллографом
12. Хабловски. И. Электроника в вопросах и ответах
13. Никулин, Повный. Энциклопедия начинающего радиолюбителя
14. Ревич. Занимательная электроника
15. Колдунов. Радиолюбительская азбука
16. Шишков. Первые шаги в радиоэлектронике
17. Радиоэлектроника. Понемногу – обо всём.
18. Колдунов. Радиолюбительская азбука
19. Бессонов В.В. Электроника для начинающих и не только
20. В. Новопольский – Работа с осциллографом
21. Тигранян. Хрестоматия радиолюбителя

Это мой список книг для самых “маленьких”. Обязательно следует пролистывать и журналы Радио с 70х по 90е гг. После этого можно уже читать:

1. Гендин. Советы по конструированию
2. Хоровиц, Хилл. Искусство схемотехники.
3. Кауфман, Сидман. Практическое руководство по расчетам схем в электронике
4. Ленк. Электронные схемы. руководство
5. Волович Г. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств
6. Титце, Шенк. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд.
7. Шустов М. А. Практическая схемотехника.
8. Гаврилов С.А.-Полупроводниковые схемы. Секреты разработчика
9. Барнс. Эллектронное конструирование
10. Миловзоров. Элементы информационных систем
11. Ревич. Практическое программирвоание МК AVR
12. Белов. Самоучитель по Микропроцессорной технике
13. Суэмацу. Микрокомпьютерные системы управления. Первое знакомство
14. Ю.Сато. Обработка сигналов
15. Д.Харрис, С.Харрис. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера
16. Янсен. Курс цифровой электроники

Думаю, эти книги ответят на множество вопросов. Более специальные знания можно почерпнуть из более специальных книг: по аудиоусилителям, по микроконтроллерам и т.д.

И конечно же нужно практиковаться. Без паяльника вся теория в прорубь. Это как водить машину в голове.
Кстати, более подробные обзоры некоторых книг из списка выше можешь прочитать в разделе “Читалка”.

Что еще следует делать?

Учиться читать схемы устройств! Учиться анализировать схему и стараться понять как работает устройство. Этот навык приходит только с тренировкой. Начинать надо с самых простых схем, постепенно наращивая сложность. Благодаря этому ты не только изучишь обозначения радиоэлементов на схемах, но и научишься их анализировать, а также запомнишь ходовые приемы и решения.  

Дорого ли заниматься электроникой

К сожалению, деньги потребуются! Радиолюбительство не самое дешевое хобби и потребуется некоторый минимум фин. вложений. Но начать можно практически без вложений: книги можно доставать буккросингах или брать в библиотеках, читать в электронном виде, приборы можно купить для начала самые простые, а более продвинутые купить тогда, когда будет не хватать возможностей простых приборов.

Сейчас купить можно всё: осциллограф, генератор, источник питания и другие измерительные приборы для домашней лаборатории — всё это следует со временем приобрести (или сделать самому то, что в домашних условиях сделать можно)

Но когда ты маленький и начинающий можно обойтись пальником и деталями из сломанный техники, которую кто-нибудь выкидывает или просто валялась дома давно без дела. Главное иметь желание! А остальное приложится. 

Что делать, если не получается?

Продолжать! Редко что-то получается хорошо с первого раза. А бывает так, что результатов нет и нет — будто упёрся в невидимый барьер. Кто-то этот барьер преодолевает за полгода-год, а другие только через несколько лет.

Если сталкиваешься со сложностями, то не надо рвать волосы и думать о себе, что ты самый тупой на свете, так как Вася понимает, что такое обратный ток коллектора, а вот ты все никак не можешь понять почему он играет роль. Может быть Вася просто надувает щёки, а сам ни бум-бум =)

Качествои и скорость самообучения зависят не только от личных способностей, но и от окружения. Вот тут надо радоваться существованию форумов. На них все таки встречаются (и часто) вежливые профессионалы, готовые с радостью учить новичков. _{(Есть еще всякие грымзы, но считаю таких людей потерянной веткой эволюции. Мне их жаль. загибать пальцы — это понты самого низкого уровня. Лучше просто молчать)}

Полезные программы

Обязательно следует ознакомиться с САПРами: рисовалками принципиальных схем и печатных плат, симуляторами, — полезные и удобные программы (Eagele, SprintLayout и т.д.). Я выделил на сайте целый раздел под них. Время от времени там будут появляться материалы по работе с программами, которые использую сам. 

И самое главное — испытывайте радость творчества от радиолюбительства! На мой взгляд к любому делу следует относится как к игре. Тогда оно будет и занимательным и познавательным.

О практике

Обычно каждый радиолюбитель всегда знает какое устройство хочет сделать. Но если ты еще не определился, то я посоветую собрать источник питания, разобраться для чего нужна и как работает каждая его часть. Затем можно обратить внимание на усилители. И собрать, например, аудиоусилитель.

Можно поэксперементировать с самыми простыми электрическими цепями: делителем напряжения, диодным выпрямителем, фильтрами ВЧ/СЧ/НЧ, транзистором и однотранзисторными каскадами, простейшими цифровыми схемами, конденсаторами, индуктивностями. Всё это пригодится в дальнейшем, а знание таких основных  цепей и компонентов придаст уверенность в своих силах.

Когда шаг за шагом идешь от простейшего к более сложному, тогда знания порционно накладываются друг на друга и легче освоить более сложные темы. Но иногда не ясно из каких кирпичиков и как следует сложить здание. Поэтому иногда следует действовать наоборот: поставить цель собрать какое-нибудь устройство и освоить множество вопросов при его сборке.

Да прибует с тобой Ом, Ампер и Вольт:

Рабочая программа дополнительного образования ” Электроника для начинающих”

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственной бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы

«Московский технологический колледж» (ГБПОУ МТК)

СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА

СМК-РП-01-12-2016

Рабочая программа учебной дисциплины

«Физика»

УТВЕРЖДАЮ

Директор ГБПОУ МТК

__________

«____»__________ 2017 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Дополнительного образования «Электроника для начинающих»

2017 г.

Изменения: 0

Стр. 1 из

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

XXI век стал веком глобальных информационных коммуникаций, интенсивного внедрения электроники в нашу жизнь.

Объединение «Электроника для начинающих» дает возможность подросткам не только заполнить свой досуг, но и развить базовые знания и поднять уровень мотивации к обучению.

Многим сегодняшним воспитанникам в будущем предстоит не только эксплуатировать, но и принимать активное участие в разработке и изготовлении автоматических устройств различного назначения. Поэтому наряду с психологической подготовкой большое внимание следует уделять практической подготовке, отвечающей требованиям сегодняшнего дня.      

Одним из эффективных путей профориентационной и практической подготовки детей являются их занятия в кружках электротехнике и электроники.

В процессе теоретического обучения обучающиеся знакомятся с устройством электрических элементов, их назначением и структурой, с технологическими основами сборки и монтажа радиоаппаратуры, основами полупроводниковой электроники, полупроводниковыми приборами, средствами отображения информации, историей и перспективами развития радиотехники и электроники.

На практических занятиях обучающиеся изучают электрические элементы, документацию, материалы, инструменты, которые используются при сборочных и монтажных работах, технологическую последовательность подготовки и монтажу электрических элементов

Выполняя специальные задания обучающиеся приобретают общетрудовые, специальные и профессиональные умения и навыки, необходимые для конструирования электронных устройств. На занятиях особое внимание обращается на соблюдение правил безопасности труда, противопожарных мероприятий, санитарии и личной гигиены, на выполнение экологических требований.

На занятиях объединения используется специальное оборудование «Знаток», изготовленное для объединений по изучению электроники для среднего возраста
В процессе обучения у ребенка формируются:
– уверенность в достижении поставленной цели;
– положительные эмоции в ходе выполнения работы;
– стремление добиться успеха.
Учащимся даются посильные задания, которые дают им возможность поверить в свои силы и снять чувство боязни и страха.
Психологический климат в группе позволяет каждому ребенку раскрыть свои способности, получить удовлетворение от занятий, почувствовать поддержку и помощь товарищей.
Все это дает возможность почувствовать детям свою успешность и поверить в себя, испытывая удовольствие от деятельности и получая положительные эмоциональные переживания.

Возраст обучающихся, участвующих в реализации программы

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа предназначена для детей и подростков следующих возрастных категорий: 8–17 лет

Формы и режим занятий

Основные формы занятий, предусмотренные программой:

• Коллективная (фронтальная) – первые занятия в творческом объединении;

• Индивидуальная – самостоятельная работа;

• Групповая – итоговые занятия по каждой теме;

• Кооперативная – игры, мини-соревнования и т.п..

• Самостоятельная творческая работа (изготовление поделок по собственному замыслу),

• Коллективная работа (создание коллективных проектов на заключительных занятиях по каждой теме).

Наполняемость группы -25 человек (набор осуществляется без предварительного отбора, по желанию и интересу обучающегося).

Режим занятий: 2 часа х 2 раза в неделю. На занятиях используется индивидуально-личностный подход. При реализации программы соблюдаются условия сохранения психического и психологического здоровья детей. Учащимся даются посильные задания, которые дают им возможность поверить в свои силы и снять чувство боязни и страха.
Психологический климат в группе позволяет каждому ребенку раскрыть свои способности, получить удовлетворение от занятий, почувствовать поддержку и помощь товарищей.
Все это дает возможность почувствовать детям свою успешность и поверить в себя, испытывая удовольствие от деятельности и получая положительные эмоциональные переживания.

По окончании срока реализации программы у обучающихся будут развиты:

• Личностные качества: честность, самостоятельность, ответственность, аккуратность;

• Навыки самостоятельной работы;

• Способности к аналитическому мышлению, умение проводить сравнительный анализ и обобщать;

• Инициативность в творческом исследовательском процессе;

• Навыки поиска эффективных путей организации общественно полезной деятельности учащихся.

Обучающиеся должны

Знать:

 Правила и меры безопасности при работе с электроинструментами; методы налаживания, испытания смонтированных устройств;

 Элементы технической эстетики;

 Основные понятия о системах автоматического регулирования и управления.



Уметь:

• Разрабатывать и изготовлять различные электронные устройства с применением цифровых и аналоговых микросхем;

• Грамотно применять электроизмерительные приборы для наладки изготовленных электронных устройств;

• Анализировать электрические схемы,

• Сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

• Ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами

• Выбирать подходящие детали для собственных проектов.

Проверка знаний и умений участников экспериментальной группы оценивается при помощи контрольных тестов, практических работ, участии в соревнованиях, конкурсах, диспутах, беседах.

1. Цель программы

Развитие интеллектуально-творческих способностей обучающихся на занятиях по изучению основ электроники и радиотехнического конструирования. Формирование умений читать и собирать электрические схемы различной сложности, пользоваться справочной литературой, умений читать и собирать электрические схемы различной сложности. Знакомство с современными достижениями электроники, и ее применениями.

Задачи программы:

1. Образовательные.

Дать представления об истории электротехники; о законах электричества, основных принципах работы различных приборов

Научить учащихся различать электрические компоненты, материалы и различные инструменты, изготавливать простые технические конструкции

сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и

проектирования; ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами

2. Развивающие

Способствовать развитию у детей технического мышления. Побуждать интерес к практическому конструированию конкретных технических устройств. Формировать умение ставить технические задачи и находить методы их решения . Способствовать развитию любознательности. Расширять кругозор обучающихся.. 

3. Воспитательные.

Воспитывать этические нормы в отношении человека к природе. Формировать внутреннюю культуру поведения и нравственности. Содействовать трудовому воспитанию и социализации обучающихся.

II. Механизм реализации программы

Программа рассчитана на обучающихся , желающих изучать основы электротехники и электроники , участвовать в различных конкурсах, в том числе JuniorSkills

Непосредственными исполнителями данной программы являются учащиеся общеобразовательных организаций

III. Ожидаемые результаты

Получение учащимися знаний о проявлении физических законов и использование их в в электротехнике и электронике;

-сознательное самоопределение ученика относительно профиля дальнейшего обучения или профессиональной деятельности;

– приобретение опыта поиска информации по заданной теме,

-накопление опыта самостоятельного приобретения знаний – развитие творческого потенциала; -формирование практических навыков;

-повышение общей технической культуры;

-воспитание любознательности, настойчивости, умения преодолевать трудности и добиваться поставленных целей

Итоговый контроль осуществляется в рамках конкурсов в профессиональном мастерстве JuniorSkills  

Учебно – тематический план

Вводное занятие: Электротехника и ее значение.

2

2

2

Основы безопасности Безопасность труда при проведении электромонтажных работ. Правила поведения в лаборатории.

2

2

3-4

Основы электротехники

Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрический ток. Электрическое напряжение.

4

2

2

5-6

Источники тока.

4

2

2

7-8

Мультиметр.. Измерение силы тока и напряжения

4

2

2

9

Лампы и светодиоды

2

2

10-11

Резисторы и реостаты. Измерение сопротивления методом мультиметра и с помощью цветовой гаммы

4

2

2

12

Последовательное и параллельное соединение проводников. Делитель напряжения.

2

2

13

Фоторезисторы

2

2

14-17

Магнитное действие тока. Электромагнит

Электромагнитное реле

8

4

4

18

Двигатель постоянного тока

2

2

19-20

Полупроводниковые приборы-диод, транзистор

4

2

2

21

Тиристор.

2

2

22-23

Сборка простейших электрических схем. Проведение электротехнических измерений.

4

4

24-27

Сборка сложных электрических схем

8

2

6

28-30

Коммутирующие устройства

6

2

4

31-32

Индикаторы и измерительные приборы

4

2

2

33-35

Конденсаторы.

6

2

4

36-39

Изучение устройства динамика и микрофона

8

4

4

40-42

Радиоприемники

6

2

4

43

Семи сегментный индикатор

2

2

44

Микросхемы

2

2

45-46

Правила размещения и соединения электронных компонентов .

4

2

2

47

Генератор на основе реле

2

2

48

Сборка схемы охранной сигнализации

2

2

49-51

Сборка настольной электростанции

6

2

4

52-54

Основы электромонтажа

8

2

6

55-61

Проектирование и сборка электрической схемы

14

14

62-63

Представление собственного проекта и его защита

4

4

64

Итоговое занятие

2

2

Всего:

128

52

76

Вводное занятие:

1. Электротехника и ее значение Электронная автоматика: характеристика, назначение, сферы применения. Краткий обзор развития электронной автоматики.

Правила поведения в лаборатории. Знакомство с материально-технической базой кружка.

Основы безопасности:

2. Безопасность труда при проведении электромонтажных работ. Виды и технология монтажа электронных схем. Безопасность труда при проведении измерений в электрических цепях.

Основы электротехники и электроники :

3.Строение вещества. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрический ток. Сила тока. Электрическое напряжение.

4. Практическая работа№1 «Измерение силы тока и напряжения»

5. Источники тока

6. Практическая работа№2 «Изготовление химического источника тока».

7. Знакомство с мультиметром. Измерение силы тока и напряжения

8.Практическая работа №3 «Сборка простейших электрических схем»

9. Практическая работа №4 «. Лампы и светодиоды. Сборка электрической цепи.»

10. Резисторы и реостаты.

11.Практическая работа№5 «Измерение сопротивления методом мультиметра и с помощью цветовой гаммы»

12. Практическая работа №6 Последовательное и параллельное соединение проводников. Делитель напряжения

13. Фоторезисторы.

14. Магнитное действие тока. Электромагнит

15.Практическая работа № 7 «Сборка электромагнита»

16. Электромагнитное реле. Герконовое реле

17. Практическая работа № 8 «Сборка электрической схемы для автоматического включения и выключения света с помощью герконового реле»

18. Практическая работа №9 «Знакомство с устройством двигателя постоянного тока. Сборка электрической схемы управления электрическим двигателем»

19. Полупроводниковые приборы-диод, транзистор

20. Практическая работа №10 «Проверка односторонней проводимости диода»

21. Тиристор.

22. Практическая работа №11» включение электрической лампы при помощи тиристора»

23.Практическая работа № 12. «Проверка усилительных свойств транзистора»

24. Практическая работа № 13«Проверка коэффициента усиления по току транзисторов»

25. Практическая работа № 13 «Сборка электрической схемы с использованием транзистора.»

26.Генератор постоянного тока

27.Практическая работа №14 «Сборка электрической схемы управления генератором постоянного тока»

28. Характеристика и свойства коммутирующих устройств

29. Практическая работа №15 «Изучение устройства терморегуляторов, регуляторов»

30. Практическая работа №16 «Изучение устройства дифференциальных автоматов, УЗО»

31. Индикаторы и измерительные приборы

32.  Практическая работа №17 «Сборка схемы индикатора сети на 36 В на двухцветном светодиоде».

33.Конденсаторы

34.Практическая работа № 18 «Схема зарядки и разрядки конденсатора»

35. Практическая работа №19 «Схема плавного включения света»

36.Изучение устройства громкоговорителей

37.Изучение устройства микрофона

38. Практическая работа № 20 «Проверка работоспособности динамика. Воспроизведение различных звуков»

39. Практическая работа № 21 «Сборка электрической схемы с микрофоном, управляющим воспроизведением звука»

40.Радиоприемники

41. Практическая работа № 22 «Сборка простейшего радиоприемника»

42. Практическая работа №23 «Сборка радиоприемника FM- диапазона»

43.Практическая работа №24 «Изучение устройства и принципа действия семи сегментного индикатора»

44. Микросхемы

45. Правила размещения электронных компонентов

46.Практическая работа № 25.» Сборка электрической схемы включения электромагнитного реле»

47.Практическая работа № 26 «Генератор на основе реле»

48. Практическая работа № 27 «Сборка схемы охранной сигнализации»

49.Производство и передача электроэнергии»

50. Практическая работа № 28 «Сборка настольной электростанции»

51. Практическая работа № 28 «Сборка настольной электростанции»

52. Основы электромонтажа

53.Практическая работа №29 «Установка монтажных и распределительных коробок»

54. Практическая работа №30 «Схема подключения люстры и двухклавишного выключателя»

55. Практическая работа №31 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

56. Практическая работа №32 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

57. Практическая работа №33 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

58. Практическая работа №34 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

59. Практическая работа №35 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

60. Практическая работа №36 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

61. Практическая работа №37 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

62. Практическая работа №38 Представление собственного проекта и его защита

63. Представление собственного проекта и его защита

64.Итоговое занятие

Занятия построены на использовании электронного конструктора «Знаток» на 999 схем

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Программа. Творчество учащихся. М.: «Просвещение», 1995.

2. Б.Е.Алгинин Кружок электронной автоматики,1991.

3. Б.С.Иванов Электроника в самоделках,1995.

4. Электроника для начинающих Чарльз Платт2017г

Электроника для начинающих, 2 изд. (Ч. Платт)-Flip eBook Pages 1 – 39| AnyFlip

SECOND EDITION

Make: Electronics

Charles Platt

Чарльз Платт

Санкт-Петербург
«БХВ-Петербург»

2017

УДК 621.3
ББК 32.85

П37

Платт Ч.
П37 Электроника для начинающих: Пер. с англ. — 2-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2017. — 416 с.: ил.

ISBN 978-5-9775-3793-3

В ходе практических экспериментов рассмотрены основы электроники и показано, как проектиро-
вать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. Материал излагается
последовательно от простого к сложному, начиная с простых опытов с электрическим током и заканчивая
созданием сложных устройств с использованием транзисторов и микроконтроллеров. Описаны основ-
ные законы электроники, а также принципы функционирования различных электронных компонентов.
Показано, как изготовить охранную сигнализацию, елочные огни, электронные украшения, устройство
преобразования звука, кодовый замок и др. Приведены пошаговые инструкции и более 500 наглядных
рисунков и фотографий. Во втором издании существенно переработан текст книги, в экспериментах ис-
пользуются более доступные электронные компоненты, добавлены новые проекты, в том числе с кон-
троллером Arduino.

Для начинающих радиолюбителей

УДК 621.3
ББК 32.85

Группа подготовки издания:

Главный редактор Екатерина Кондукова
Зам. главного редактора Игорь Шишигин
Екатерина Капалыгина
Зав. редакцией Михаила Райтмана
Перевод с английского Леонид Кочин
Людмилы Гауль
Редактор Зинаида Дмитриева
Компьютерная верстка Марины Дамбиевой

Корректор
Оформление обложки

© 2017 BHV-St.Petersburg
Authorized Russian translation of the English edition of Make: Electronics, 2nd Edition ISBN 978-1-680-45026-2
©2015 Charles Platt, published by Maker Media Inc.
This translation is published and sold by permission of O’Reilly Media, Inc., which owns or controls all rights to sell the same.

Авторизованный русский перевод английской редакции книги Make: Electronics, 2nd Edition ISBN 978-1-680-45026-2
©2015 Charles Platt, изданной Maker Media, Inc.
Перевод опубликован и продается с разрешения O’Reilly Media, Inc., собственника всех прав на публикацию и продажу издания.

Подписано в печать 31.10.16.
Формат 84×1081/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 43,68.

Тираж 2000 экз. Заказ №
«БХВ-Петербург», 191036, Санкт-Петербург, Гончарная ул., 20.

Первая Академическая типография «Наука»
199034, Санкт-Петербург, 9 линия, 12/28

ISBN 978-1-680-45026-2 (англ.) © 2015 Charles Platt
ISBN 978-5-9775-3793-3 (рус.) © Перевод, оформление, издательство «БХВ-Петербург», 2017

ОБ АВТОРЕ

Чарльз Платт заинтересовался вычислительной техникой, когда в 1979 году приобрел микроком-
пьютер Ohio Scientific C4P. Освоив программирование, он стал самостоятельно разрабатывать про-
граммное обеспечение и продавать его по почте. В дальнейшем он вел курсы по программированию
на языке BASIC, по операционной системе MS-DOS и, в конечном итоге, по приложениям Adobe
Illustrator и Photoshop. На протяжении 80-х годов он написал пять книг компьютерной тематики.
Он также писал научно-фантастические романы, в числе которых The Silicon Man («Кремниевый че-
ловек») (опубликован первоначально издательством Bantam, а позднее издательством Wired Books)
и Protektor («Защитник») (опубликован издательством Avon Books). В 1993 году Чарльз Платт на-
чал сотрудничать с журналом Wired, где пару лет спустя стал одним из ведущих авторов.
С третьего выпуска Make: Magazine началось сотрудничество Чарльза Платта с этим журналом,
и оно успешно продолжается до сих пор.
В настоящее время Чарльз проектирует и собирает опытные образцы медицинского оборудования
в своей мастерской, расположенной на севере штата Аризона.

Об авторе V

ПОСВЯЩАЕТСЯ

Читателям первого издания книги Make:Electronics, которые привнесли много идей и рекоменда-
ций для этого второго издания. В частности: Джереми Франку (Jeremy Frank), Рассу Спраузу (Russ
Sprouse), Дарралу Типлзу (Darral Teeples), Эндрю Шо (Andrew Shaw), Брайану Гуду (Brian Good),
Бэхраму Пейтелю (Behram Patel), Брайану Смиту (Brian Smith), Гэри Уайту (Gary White), Тому
Мэлону (Tom Malone), Джо Эверхарту (Joe Everhart), Дону Гирвину (Don Girvin), Маршаллу Мэги
(Marshall Magee), Альберту Кину (Albert Qin), Виде Джону (Vida John), Марку Джонсу (Mark Jones),
Крису Сильве (Chris Silva) и Уоррену Смиту (Warren Smith). Некоторые из них также оказали до-
бровольную помощь в выявлении ошибок в тексте. Отзывы моих читателей по-прежнему являются
очень ценным источником информации.

ВЫРАЖАЮ ПРИЗНАТЕЛЬНОСТЬ

Я открыл электронику вместе со своими школьными друзьями. Мы были «ботаниками» еще задол-
го до того, как появилось это словцо. Патрик Фагг (Patrick Fagg), Хью Левинсон (Hugh Levinson),
Грехэм Роджерс (Graham Rogers) и Джон Уитти (John Witty) продемонстрировали мне много инте-
ресного в этой сфере.

Марк Фрауэнфельдер (Mark Frauenfelder) убедил меня вернуться к любительскому конструирова-
нию. Гарет Брэнуин (Gareth Branwyn) способствовал появлению книги Make:Electronics, а Брайан
Джепсон (Brian Jepson) сделал возможным выход ее продолжения и этого нового издания. Все они
втроем — самые лучшие редакторы, которых я знаю, и они также мои лучшие приятели. Большинству
авторов повезло не в такой степени.

Я также благодарен Дэйлу Догерти (Dale Dougherty) за поддержку в самом начале пути и за радуш-
ный прием меня в качестве участника.

Расс Спрауз (Russ Sprouse) и Энтони Голин (Anthony Golin) собирали и тестировали схемы. Проверку
технических фактов осуществляли Филипп Марек (Philipp Marek), Фредрик Янссон (Fredrik Jansson)
и Стив Конклин (Steve Conklin). Не ругайте их, если в этой книге еще остались ошибки. Гораздо лег-
че допустить ошибку с моей стороны, чем кому-либо найти ее.

Посвящается VII

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление Об авторе …………………………………………………………………………………………… V

Посвящается…………………………………………………………………………………….. VII

Выражаю признательность……………………………………………………………… VII

Что нового во втором издании ………………………………………………………… XI

Как получать удовольствие от этой книги……………………………………… XIII

Обучение через открытия………………………………………………………………………………… XIII
Как с нами связаться…………………………………………………………………………………………..XVI
Электронный архив……………………………………………………………………………………………XVII

Глава 1. Основы электроники……………………………………………………………..1

Необходимые инструменты …………………………………………………………………………………1
Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус! …………………………………….8
Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!………………………………………………….14
Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь ……………………………………….21
Эксперимент 4. Переменное сопротивление ………………………………………………..25
Эксперимент 5. Давайте изготовим гальванический элемент …………………..40

Глава 2. Управление электрическим током………………………………………47

Что потребуется для экспериментов второй главы ……………………………………..47
Эксперимент 6. Обычные переключатели………………………………………………………58
Эксперимент 7. Исследование реле …………………………………………………………………69
Эксперимент 8. Генератор на основе реле……………………………………………………..75
Эксперимент 9. Время и конденсаторы …………………………………………………………..87
Эксперимент 10. Транзисторные переключатели…………………………………………97
Эксперимент 11. Свет и звук …………………………………………………………………………… 105

Глава 3. Займемся чем-то посерьезнее …………………………………………..115

Необходимые комплектующие
для экспериментов третьей главы ………………………………………………………………… 115
Эксперимент 12. Пайка двух проводов………………………………………………………… 126
Эксперимент 13. Перегрев светодиода ……………………………………………………….. 140
Эксперимент 14. Мигающий брелок……………………………………………………………… 143
Эксперимент 15. Охранная сигнализация, часть первая…………………………. 152

IX

Глава 4. Микросхемы, вам слово!……………………………………………………163

Комплектующие для четвертой главы………………………………………………………….. 163
Эксперимент 16. Интегральный таймер ………………………………………………………. 168
Эксперимент 17. Генерируем звук…………………………………………………………………. 180
Эксперимент 18. Охранная сигнализация, (почти) завершенная ………….. 190
Эксперимент 19. Измеритель скорости реакции ………………………………………. 206
Эксперимент 20. Изучение логических элементов……………………………………. 221
Эксперимент 21. Кодовый замок……………………………………………………………………. 234
Эксперимент 22. Кто быстрее? ……………………………………………………………………….. 245
Эксперимент 23. Переключение и дребезг контактов……………………………… 254
Эксперимент 24. Сыграем в кости …………………………………………………………………. 259

Глава 5. Эксперименты продолжаются……………………………………………275

Инструменты, оборудование, компоненты и расходные материалы…… 275
Оборудование вашего рабочего пространства…………………………………………. 276
Маркировка компонентов ………………………………………………………………………………. 279
Что разместить на рабочем столе …………………………………………………………………. 279
Справочные материалы из онлайн-источников………………………………………… 281
Книги …………………………………………………………………………………………………………………….. 281
Эксперимент 25. Электромагнитные явления ……………………………………………. 284
Эксперимент 26. Настольная электростанция……………………………………………. 288
Эксперимент 27. Разбираем динамик…………………………………………………………… 294
Эксперимент 28. Демонстрируем самоиндукцию катушки…………………….. 298
Эксперимент 29. Фильтрация частот…………………………………………………………….. 301
Эксперимент 30. Искажение звука………………………………………………………………… 311
Эксперимент 31. Радио без пайки и без питания ………………………………………. 316
Эксперимент 32. Объединение аппаратных средств
и программного обеспечения………………………………………………………………………… 323
Эксперимент 33. Исследуем окружающий мир………………………………………….. 339
Эксперимент 34. Точные игральные кости………………………………………………….. 348
Что осталось без внимания …………………………………………………………………………….. 363
Заключение…………………………………………………………………………………………………………. 364

Глава 6. Инструменты, оборудование, компоненты и расходные
материалы ……………………………………………………………………………………… 365

Наборы…………………………………………………………………………………………………………………. 365
Поиск и покупки онлайн ………………………………………………………………………………….. 366
Расходные материалы и компоненты…………………………………………………………… 372
Приобретаемые инструменты и оборудование ………………………………………… 384
Интернет-магазины …………………………………………………………………………………………… 386

Приложение. Описание электронного архива ………………………………. 388
Предметный указатель ………………………………………………………………….. 389

X Оглавление

ЧТО НОВОГО ВО ВТОРОМ ИЗДАНИИ

Все тексты первого издания этой книги были нены на более новые микросхемы 74HCxx,
переписаны, большая часть фотографий и схем как и в остальных устройствах, описанных
заменена. в книге.

В этой книге везде теперь используются макет- ● Вместо генератора на однопереходном тран-
ные платы с одинарными шинами питания для зисторе предложена схема мультивибратора
снижения риска ошибок при монтаже. Это из- на двух биполярных транзисторах.
менение повлекло за собой пересмотр электри-
ческих схем, но я думаю, что оно того стоило. ● В разделе о микроконтроллерах теперь при-
знано, что Arduino стала самой популярной
Вместо фотографий макетов устройств теперь микропроцессорной средой для начинаю-
приводятся схемы размещения компонентов на щих.
макетной плате. Я полагаю, что так понятнее.
Рисунок соединений изнутри макетной платы Кроме того, два устройства, предполагающих
был изменен в соответствии с выбранным ти- изготовление компонентов в мастерской с ис-
пом платы. пользованием АБС-пластика, были изъяты,
поскольку многие читатели не сочли их целесо-
Добавлены новые фотографии инструментов и образными.
расходных материалов. Для указания размера
мелких предметов использована фоновая сетка. Макеты всех страниц были изменены так, чтобы
они могли легко адаптироваться под мобильные
По возможности я заменил компоненты на бо- устройства. Благодаря новому форматированию
лее дешевые. Также я уменьшил количество текста упрощается и ускоряется внесение изме-
комплектующих, которые вам нужно купить. нений в будущем. Мы хотим, чтобы книга мно-
гие годы оставалась актуальной и полезной.

Были полностью пересмотрены три экспери- Чарльз Платт, 2015 г.
мента:

● В проекте «Игральные кости» устаревшие
микросхемы серии LS74хх, которые реко-
мендовались в первом издании, теперь заме-

Что нового во втором издании XI

КАК ПОЛУЧАТЬ УДОВОЛЬСТВИЕ
ОТ ЭТОЙ КНИГИ

Все мы пользуемся различными электронными путем. Я называю подобный метод изучением
устройствами, но большинство из нас даже не с помощью объяснений.
представляет, что происходит внутри.
Эта книга построена несколько иначе. Я хочу,
Вам может показаться, что вы не обязаны это чтобы вы сразу принялись за дело и начали
знать. Вы можете управлять автомобилем, не соединять компоненты, не зная того, что же
понимая, как работает двигатель внутреннего должно произойти. Как только вы увидите, что
сгорания. Так зачем изучать электричество и произошло, то поймете в чем дело. Такой метод
электронику? изучения через открытия, по моему мнению, го-
раздо занятнее, интереснее и эффективнее.
Я думаю, что для этого есть три причины:
Проводя исследования, вы рискуете совершать
● Узнав, как работают технологии, вы сможе- ошибки. Но я не думаю, что это плохо, поскольку
те управлять окружающей средой, вместо ошибки — ценная часть обучения. Я хочу, чтобы
того чтобы приспосабливаться к ней. Если вы сжигали и ломали вещи, чтобы своими гла-
вы столкнетесь с проблемами, то сможете зами увидеть, как ведут себя используемые ком-
их решить, а не ощущать свое бессилие по поненты и какие ограничения они имеют. Очень
этому поводу. низкое напряжение, применяемое во всех про-
ектах этой книги, может повредить чувствитель-
● Изучение электроники — очень увлекатель- ные компоненты, но не причинит вреда вам.
ное занятие, особенно когда процесс обуче-
ния тщательно продуман. Кроме того, это Основное требование метода «обучение через
доступно, т. к. для создания электронных открытия» — проверка на практике. Вы може-
устройств не потребуется дорогостоящего те познакомиться с электроникой, просто читая
оборудования и комплектующих. данную книгу, но вы получите гораздо более
ценный опыт, когда сами будете проводить опи-
● Знание электроники увеличит вашу цен- санные здесь эксперименты.
ность в качестве работника, а возможно да-
же приведет к новой карьере. К счастью, инструменты и компоненты, которые
вам понадобятся, стоят недорого. Увлечение
Обучение через открытия электроникой не должно обходиться дороже
других хобби, например вязания крючком, кро-
В большинстве руководств для начинающих ме того, вам не нужна мастерская. Для всех опы-
много места отведено определениям и изложе- тов будет вполне достаточно поверхности рабо-
нию теоретических сведений. Электрические чего стола.
схемы служат лишь иллюстрацией к сказанно-
му. Изучение наук в школе часто идет тем же

Как получать удовольствие от этой книги XIII

Изучать электронику просто Если что-то не работает

Я исхожу из того, что на начальном этапе у вас Обычно есть только один способ построить
отсутствуют специальные знания. По этой при- работоспособную электрическую схему и су-
чине первые несколько экспериментов будут ществуют сотни способов совершить ошибку,
очень простыми, вам даже не потребуется ма- которая не даст схеме работать. Поэтому если
кетная плата или паяльник. вы не будете выполнять инструкции тщательно
и последовательно, то оплошности обернутся
Я не думаю, что основные понятия будут слож- против вас.
ными для усвоения. Конечно, если вы желаете
изучать электронику по всем правилам и кон- Я знаю, насколько это разочаровывает, когда
струировать собственные схемы, то это может собранное устройство не работает, но если ваша
быть непросто. Но в данной книге я свел теорию схема не функционирует, начните искать неис-
к минимуму, единственные вычисления, кото- правность в соответствии с моими рекоменда-
рые вам придется выполнять, — сложение, вы- циями (см. раздел «Поиск неисправностей» гла-
читание, умножение и деление. Также полезны- вы 2). Я считаю, что для вашей же пользы лучше
ми (но вовсе не обязательными) станут знания попытаться решить проблему самостоятельно.
о том, как переносить десятичную запятую.
Общение «читатель – автор»
Структура книги
Есть три ситуации, когда вы и я захотим пооб-
В книге для начинающих информация обычно щаться друг с другом.
представлена двумя способами: в виде обучаю-
щих материалов или в виде справочных сведе- ● Если выяснится, что книга содержит ошибки,
ний. Я решил комбинировать оба этих метода. которые не позволяют успешно выполнить
проект, или если выявятся проблемы в
В разделах с описанием экспериментов, не- наборе деталей, идущих в комплекте с
обходимых комплектующих, предупреждений книгой, то я уведомлю вас об этом. Это
и советов вы найдете обучающий материал. обратная связь «Связь с читателями».
Эксперименты — это основа книги, они упоря-
дочены таким образом, что полученные на на- ● Вы можете сообщить мне, если нашли
чальном этапе знания могут быть применены ошибку в книге или в наборе деталей. Это
в последующих проектах. Я рекомендую вам обратная связь «Связь с автором».
проводить их по порядку, желательно без про-
пусков. ● У вас могут возникнуть проблемы, когда вы
не знаете, кто из нас сделал ошибку: вы или
В разделах с описанием основных понятий и я. Вам нужна помощь. Это обратная связь
теоретических основ, а также исторических све- «Решение проблем».
дений вы найдете дополнительные справочные
материалы. Объясню теперь, что делать в каждой ситуации.

Я полагаю, что справочные сведения очень важ- Связь с читателями
ны (в противном случае, я не включал бы их),
но если вы хотите без промедления двигаться Я не смогу уведомить вас об ошибках в книге
дальше, то можете знакомиться с ними время от или в наборе деталей, если у меня нет вашей
времени или вовсе пропустить поначалу и вер- контактной информации. Для этого я прошу вас
нуться к ним позже. прислать мне адрес вашей электронной почты.
Этот адрес не будет использован ни в каких дру-
гих целях.

XIV Как получать удовольствие от этой книги

Если вы уже зарегистрировались для связи со ● Просто отправьте пустое письмо (или с ком-
мной по книге Make: More Electronics1, то реги- ментариями, если хотите) по адресу make.
стрироваться снова для получения обновлений [email protected] Пожалуйста, в теме
по книге Make: Electronics не нужно. Но если вы укажите слово REGISTER.
еще не зарегистрировались, то это работает сле-
дующим образом. Связь с автором

● Я сообщу вам, если какие-либо значитель- Если вы всего лишь хотите сообщить мне об об-
ные ошибки были выявлены в этой книге наруженной ошибке, лучше использовать систе-
или в ее продолжении, книге Make: More му «список опечаток» моего издателя. Он учи-
Electronics, и предоставлю решение, позво- тывает информацию об опечатках для исправ-
ляющее обойти проблему. ления ошибок в обновлениях книги2.

● Я сообщу вам, если какие-либо проблемы Если вы уверены, что обнаружили ошибку, по-
были выявлены в наборе деталей, который жалуйста, перейдите по ссылке:
идет в комплекте с этой книгой или книгой
Make: More Electronics. http://shop.oreilly.com/category/customer-
service/faq-errata.do
● Я сообщу вам о выходе полностью новой
редакции этой книги, книги Make: More На странице будет рассказано, как сообщить об
Electronics или других моих книг. Эти уве- опечатке.
домления будут приходить очень редко.

Все мы видели карты регистрации, которые обе- Решение проблем
щают вам розыгрыш призов. Сделаю вам еще
более заманчивое предложение. Если вы остави- Очевидно, что мое время ограничено, но если
те адрес вашей электронной почты, то я пришлю вы прикрепите фотографию проекта, который
вам неопубликованный электронный проект не работает, возможно, у меня появится реше-
и макет устройства на двух страницах в формате ние вашей проблемы. Фото обязательно.
PDF. Это будет невероятно просто и в то же вре-
мя интересно и уникально. Вы не сможете полу- Для этих целей пишите по адресу make.
чить его другим способом. [email protected] Пожалуйста, укажите в
теме сообщения HELP («Помощь»).
Причина, по которой я призываю вас принять в
этом участие, заключается в том, что если будет Публичность
выявлена ошибка, у меня не будет возможности
сообщить вам об этом, и вы обнаружите ее позже Есть масса интернет-форумов, где вы можете
самостоятельно и, вероятно, будете возмущать- обсудить эту книгу и описать любую возник-
ся. Это плохо отразится на моей репутации и ре- шую проблему, однако, пожалуйста, помните о
путации моей работы. В моих интересах — избе- той силе, которой вы обладаете как читатель, и
гать ситуаций, когда у вас появятся жалобы. применяйте ее осторожно. Один негативный от-
зыв может привести к гораздо большему эффек-
1 На русском языке первая книга Ч. Платта «Make: Elec- ту, чем вы предполагали. Он может перевесить
tronics» вышла в издательстве «БХВ-Петербург» под полдюжины положительных отзывов.
названием «Электроника для начинающих» (http://
www.bhv.ru/books/book.php?id=189967). Книга Отзывы, которые я получаю, в основном очень
«Make: More Electronics» вышла в издательстве «БХВ- позитивные, но в паре случаев люди возмущались
Петербург» под названием «Электроника: логические
микросхемы, усилители и датчики для начинающих» 2 Речь здесь идет, разумеется, об исходной, американ-
(http://www.bhv.ru/books/book.php?id=193257). — ской версии книги. — Ред.
Ред.

Как получать удовольствие от этой книги XV

по таким мелким поводам, как невозможность исследования, решения проблем, обучения и
найти деталь в Интернете. Если бы они попро- сертификационных тренингов.
сили меня об этом, то я бы с радостью им помог.
Я каждый месяц читаю отзывы на сайте Amazon Safari Books Online предлагает широкий набор
и, при необходимости, отвечаю. Безусловно, планов и тарифов для предпринимателей, пра-
если вам просто не нравится стиль написания вительственных организаций, учебных заведений
этой книги, то можете тоже сказать об этом. и частных лиц.

Планы на будущее Пользователи сервиса получают доступ к тыся-
чам книг, обучающим видеоматериалам и гото-
После того как вы прочитаете эту книгу и проде- вящимся к публикации рукописям в обширной
лаете эксперименты, вы сможете понять многие базе с возможностью поиска от таких издате-
основные принципы электроники. Меня греет лей, как O’Reilly Media, Prentice Hall Professional,
мысль, что вы захотите узнать больше, и следу- Addison-Wesley Professional, Microsoft Press,
ющим этапом вашего обучения может стать моя Sams, Que, Peachpit Press, Focal Press, Cisco Press,
книга Make: More Electronics. Она немного слож- John Wiley & Sons, Syngress, Morgan Kaufmann,
нее, но использует тот же метод «Обучение через IBM Redbooks, Packt, Adobe Press, FT Press,
открытия», который применяется здесь. Я пред- Apress, Manning, New Riders, McGraw-Hill, Jones
полагаю, что в конечном итоге вы сможете раз- & Bartlett, Course Technology и от сотен других.
бираться в электронике на среднем уровне. Для получения более детальной информации
посетите сайт Safari Books Online.
Я не достаточно компетентен, чтобы написать
руководство «для продвинутых» и, следователь- Как с нами связаться
но, не планирую выпускать третью книгу с на-
званием, например, Make: Even More Electronics. Пожалуйста, отправляйте комментарии и во-
просы, относящиеся к этой книге, издателю4:
Если вы хотите лучше изучить теорию электри-
чества, то я рекомендую вам книгу Пола Шерца ● Make:
(Paul Scherz) Practical Electronics for Inventors3.
Вам не обязательно быть изобретателем, чтобы ● 1160 Battery Street East, Suite 125
почерпнуть из нее полезную информацию.
● San Francisco, CA 94111
Safari® Books Online
● 877-306-6253 (для жителей США и Канады)
Safari Books Online — это электрон-
ная библиотека, которая по запросу ● 707-829-0515 (для международных звонков)
предоставляет книги и видеомате-
риалы от ведущих мировых авторов Сообщество Make объединяет, вдохновляет, ин-
в сфере технологий и бизнеса. формирует и развлекает растущее содружество
изобретателей, которые создают свои уникаль-
Специалисты в области технологий, разработ- ные проекты в подсобных помещениях, подва-
чики ПО, веб-дизайнеры, бизнесмены и люди лах и гаражах. Сообщество Make приветствует
творческих профессий используют библиоте- ваше право изменять, использовать и адаптиро-
ку Safari Books Online как основной ресурс для вать любые технологии. Аудитория Make — это

3 Перевод книги готовится в издательстве «БХВ-Пе- 4 Оставить свои комментарии к русскому переводу
тербург» (www.bhv.ru). — Ред. этой книги можно на посвященной ей странице сайта
издательства «БХВ-Петербург» по адресу www.bhv.
ru. — Ред.

XVI Как получать удовольствие от этой книги

растущая культура и сообщество, которое верит Эта страница доступна по ссылке http://bit.ly/
в возможность улучшить себя, окружающую сре- make_elect_2e.
ду и образовательную систему — весь наш мир.
Это больше, чем просто объединение людей по Для комментариев или технических вопро-
интересам, это всемирное движение, возглавля- сов о книге пишите на электронный адрес
емое Make — мы называем его Maker Movement [email protected]
(«Движение творцов»).

Для более детальной информации о сообществе Электронный архив
Make посетите нас онлайн:
Учитывая, что русское издание книги выходит
● Журнал Make: http://makezine.com/ в черно-белом варианте, в отличие от ориги-
magazine/ нального цветного, что может сказаться на пра-
вильности восприятия цветных компонентов на
● Выставка Maker Faire: http://makerfaire. имеющихся в ней иллюстрациях, издательство
com «БХВ-Петербург» разместило все иллюстрации
книги в электронном архиве, доступном для за-
● Сайт Makezine.com: http://makezine.com качки с FTP-сервера издательства по ссылке
● Магазин Maker Shed: http://makershed. ftp://ftp.bhv.ru/9785977537933.zip или со
страницы книги на сайте www.bhv.ru. Кроме
com/ того, наиболее важные для понимания материа-
ла книги иллюстрации вынесены на цветную
У нас также есть интернет-страница, посвящен- вклейку.
ная этой книге, где мы размещаем опечатки, при-
меры и другую дополнительную информацию.

Как получать удовольствие от этой книги XVII

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ 1

Данная глава этой книги содержит пять экс- наконец, как изготовить источник электроэнер-
периментов. Мне хотелось, чтобы в первом же гии при помощи обычных предметов прямо на
эксперименте вы в буквальном смысле ощутили вашем рабочем столе.
электричество. Вы почувствуете электрический
ток и откроете природу электрического сопро- Даже если вы уже кое-что знаете об электрони-
тивления не внутри проводов и компонентов, ке, я все равно советую вам провести эти экспе-
а в самом мире, который вас окружает. рименты, прежде чем отважиться на последую-
щие части книги. Они не только увлекательны,
Эксперименты 2–5 продемонстрируют, как из- но и познавательны, т. к. проясняют некоторые
мерить напряжение и электрический ток и, основные концепции электротехники.

Необходимые инструменты

Каждая глава этой книги начинается с изобра- Инструменты и оборудование, например ку-
жений и кратких описаний инструментов, обо- сачки или мультиметр, — это те вещи, которые
рудования, комплектующих и расходных мате- будут нужны вам постоянно. Расходные мате-
риалов. Более подробные сведения вы можете риалы, такие как провода и припой, будут посте-
почерпнуть из главы 6, где собрана информация пенно тратиться при изготовлении различных
обо всех необходимых покупках: устройств, но рекомендованного количества
должно быть достаточно для всех эксперимен-
● Для приобретения инструментов и оборудо- тов книги. Комплектующие будут указаны в кон-
вания, смотрите раздел главы 6 «Приобре- кретных разделах и понадобятся при изготовле-
таемые инструменты и оборудование». нии описанных там устройств.

● Для поиска компонентов смотрите раздел Мультиметр
«Компоненты».
Краткий обзор инструментов и оборудования
● Для получения сведений о расходных мате- начнем с мультиметра, поскольку я считаю его
риалах смотрите раздел «Расходные мате- самым нужным прибором. Он покажет вам, ка-
риалы». кова величина напряжения между двумя точками
схемы, или какой ток проходит через цепь. Он
● Если вы предпочитаете купить полностью поможет вам найти ошибку при монтаже компо-
готовый набор комплектующих, которые нентов, а также определить электрическое сопро-
вам понадобятся, то можете предварительно тивление резистора или емкость конденсатора.
его заказать. Для более детальной инфор-
мации смотрите раздел «Наборы».

Основы электроники 1

Необходимые инструменты

Рис. 1.1. Этот аналоговый измерительный прибор не под- Рис. 1.2. Самый дешевый мультиметр, который мне удалось
ходит для наших целей. Вам понадобится цифровой мульти- найти
метр

Если вы пока еще новичок в электронике, ска- Прибор, изображенный на рис. 1.3, обеспечива-
занное может вам показаться непонятным, а ет бол ьшую точность и имеет больше возмож-
мультиметр — сложным и трудным в использо- ностей. Этот мультиметр или аналогичный ему
вании. Однако это не так. Мультиметр облегчает подойдет для тех, кто приступает к более осно-
процесс исследования, поскольку показывает вательному изучению электроники.
то, что вы не можете увидеть своими глазами.
Прибор, показанный на рис. 1.4, более дорогой,
Прежде чем я объясню, какой измерительный но и более качественный. Эта конкретная мо-
прибор лучше выбрать, скажу, чего не следует дель была снята с производства, но вы можете
приобретать. Не стоит покупать старомодный найти множество подобных ей. Стоимость таких
мультиметр со стрелочным индикатором, изо- мультиметров в 2–3 раза выше, чем моделей,
браженный на рис. 1.1. Это аналоговый прибор. типа изображенных на рис. 1.3. Extech — извест-
ная компания, которая старается поддерживать
Для экспериментов вам потребуется цифровой свои стандарты, невзирая на снижение цен кон-
мультиметр с индикатором, отображающим курентами.
значение в виде набора цифр. Чтобы дать пред-
ставление о существующих приборах такого
типа, я приведу четыре примера.

На рис. 1.2 изображен самый дешевый муль-
тиметр, который мне повстречался. Этот изме-
рительный прибор стоит меньше, чем роман в
мягкой обложке или шесть банок содовой. Он
не способен измерить слишком большое сопро-
тивление или очень малое напряжение, его точ-
ность низкая и он не измеряет емкость вообще.
Тем не менее, если ваш бюджет очень ограничен,
даже такой простейший мультиметр подойдет
для экспериментов, описанных в этой книге.

Рис. 1.3. Мультиметр, сходный с показанным на этом рисунке,
является хорошим начальным выбором

2 Глава 1

Необходимые инструменты

дешевый мультиметр имеет ряд недостатков, на-
пример, внутренний плавкий предохранитель,
который очень трудно заменить, или поворот-
ный переключатель с контактами, которые бы-
стро изнашиваются. Поэтому приведу «золотое»
правило на тот счет, если вы хотите приобрести
что-то недорогое, но приемлемое.

Рис. 1.4. Качественный мультиметр по более высокой цене Совет

На рис. 1.5 изображен мультиметр, которым я Найдите в интернет-магазине eBay самую дешевую
лично предпочитаю пользоваться (на момент модель, затем умножьте эту цену на два и пользуй-
написания данной книги). Этот прибор изготов- тесь ею как ориентиром.
лен в особо прочном корпусе и имеет все необ-
ходимые мне функции, измеряет широкий диа- Независимо от того, сколько вы намерены по-
пазон значений с великолепной точностью. Но тратить, приведенные далее параметры и функ-
он стоит в 20 раз больше, чем самый дешевый, циональные возможности прибора являются
уцененный товар. Такое приобретение я считаю важными.
долгосрочной инвестицией.
Диапазон измерений

Мультиметр может измерять так много различ-
ных величин, что он должен иметь возможность
сужения диапазона измерений. Некоторые
мультиметры имеют ручной выбор диапазона,
это означает, что вы вращаете поворотный пе-
реключатель, чтобы указать приблизительное
значение, которое вас интересует. Например,
напряжение в пределах от 2 до 20 вольт.

Рис. 1.5. Высококачественный измерительный прибор Есть мультиметры, которые обеспечивают ав-
томатический выбор диапазона, что более удоб-
Как же решить, какой мультиметр покупать? но, поскольку вам остается только подключить
Если вы только учитесь водить машину, то со- устройство и подождать, пока оно выполнит
всем не обязательно сразу покупать очень до- все необходимые операции. Тем не менее, клю-
рогой автомобиль. Аналогично, пока вы только чевое слово здесь — «подождать». Каждый раз,
изучаете электронику, вам не потребуется доро- когда вы проводите измерение мультиметром с
гостоящий мультиметр. С другой стороны, очень автоматическим выбором диапазона, вы ждете
несколько секунд, пока он осуществит внутрен-
ний анализ. Лично я не люблю ждать и поэтому
предпочитаю мультиметры с ручной установкой
режимов измерения.

Другая проблема с автоматическим выбором
диапазона заключается в том, что вам приходит-
ся присматриваться к маленьким буквам на дис-
плее, где мультиметр сообщает, какие единицы
измерения он решил использовать. Например,

Основы электроники 3

Необходимые инструменты

значения с индексами «K» и «M» при измерении (сокращенно «мВ»). Возможно, вы не сразу рас-
электрического сопротивления различаются в познаете их на шкале мультиметра, но это будет
1000 раз. Это натолкнуло меня на следующую указано в его технических характеристиках.
рекомендацию.
Аббревиатуры «DC/AC» означают постоянный
Совет и переменный ток. Эти параметры могут быть
выбраны кнопкой «DC/AC» или на основной
Для первоначального ознакомления лучше исполь- шкале режимов. Наличие кнопки, возможно,
зовать мультиметр с ручным выбором диапазона из- более удобно.
мерений. У вас будет меньше шансов сделать ошибку,
да и стоит он несколько дешевле. Проверка целостности цепи — полезная функ-
ция, позволяющая проверить электрическую
В техническом описании мультиметра должно цепь на нарушение соединения или наличие
быть объяснено, какой у него способ выбора обрывов. В идеале мультиметр должен подавать
диапазона: ручной или автоматический; если же звуковой сигнал («прозвонка» цепи), в этом слу-
это не указано, то посмотрите на фотографию чае будет изображен символ в виде маленькой
его переключателя режимов. Если вы не видите точки с отходящими от нее дугами (рис. 1.7).
цифр вокруг переключателя, то это автоматиче-
ский мультиметр. Устройство, изображенное на За небольшую дополнительную сумму вы може-
рис. 1.4, выполняет автоматический выбор диа- те приобрести мультиметр, который выполняет
пазона. Другие мультиметры, приведенные на следующие измерения (в порядке значимости):
фотографиях, настраиваются вручную.

Величины Измерение емкости. Конденсаторы — это ком-
поненты, которые необходимы в большинстве
По надписям на шкале мультиметра можно опре- электронных схем. Поскольку обозначение но-
делить виды измерений, обеспечиваемые при- минала на маленьких по габаритам компонен-
бором. По меньшей мере, у вашего мультиметра тах, как правило, отсутствует, возможность из-
должны быть следующие единицы измерений: мерить емкость может быть важной, особенно
вольты, амперы и омы, которые часто сокраща- если конденсаторы перемешались или (хуже)
ют до букв «В», «А» и символа ома — греческой упали на пол. Очень дешевые мультиметры
буквы «омега» (рис. 1.6). Сейчас вы можете и не обычно не способны измерять емкость. Если же
знать, что означают эти символы, но они непре- эта функция присутствует, она обычно отмечена
менно будут у любого мультиметра. буквой «F», обозначающей фарад — единицу из-
мерения емкости. Также может использоваться
Ваш мультиметр должен также быть способ- аббревиатура CAP.
ным измерить ток в миллиамперах (аббре-
виатура «мА») и напряжение в милливольтах Проверка транзисторов, на возможность кото-
рой указывают маленькие отверстия, помечен-

Рис. 1.6. Три варианта написания греческого символа «оме- Рис. 1.7. Этот символ означает очень полезную функцию

га», обозначающего электрическое сопротивление «прозвонки» цепи

4 Глава 1

Необходимые инструменты

ные буквами E, B, C и E. Вы вставляете выводы купить в супермаркетах и круглосуточных ма-
транзистора в эти отверстия. Мультиметр по- газинах. Позже я предложу перейти на сетевой
зволяет определить, как подключать транзистор адаптер, но сейчас он не понадобится.
в схему, и даст ответ на вопрос, не сожгли ли
вы его. Для эксперимента 2 вам потребуется пара ще-
лочных батарей типа AA 1,5 В. Никакие переза-
Определение частоты обозначается символом ряжаемые аккумуляторы для этого эксперимен-
«Hz» (Гц). Эта функция несущественна для экс- та использовать нельзя.
периментов из нашей книги, но может приго-
диться вам в дальнейшем. Для подачи питания на схему вам понадобится
соединительный элемент с разъемом для бата-
Все остальные функции, кроме указанных ра- реи на 9 В (рис. 1.8) и отсек-держатель для одной
нее, несущественные. батареи AA (рис. 1.9).

Если вы так и не определились, какой мульти- Совет
метр приобрести, почитайте описание экспе-
риментов 1, 2, 3 и 4 далее в этой главе и уяс- Одного держателя пока будет достаточно, а для даль-
ните, как пользоваться этим измерительным нейших экспериментов я рекомендую приобрести
прибором. три соединительных элемента. Не покупайте отсеки
для двух (трех или четырех) батарей типа АА.

Защитные очки

Для эксперимента 2 вам могут понадобиться
защитные очки. Для этой небольшой авантю-
ры подойдут недорогие пластиковые очки, по-
скольку риск разрыва батареи практически от-
сутствует, но если это и произойдет, то, скорее
всего, взрыв будет небольшим.

Вместо защитных подойдут и обычные очки. Во Рис. 1.8. Соединительный элемент с разъемом для подачи пи-
время эксперимента можно смотреть через не- тания от 9-вольтовой батареи типа «Крона»
большой кусок прозрачного пластика (отрезан-
ного, например, от пластиковой бутылки).

Батареи
и соединительные элементы

Поскольку батареи и соединительные элемен-
ты являются частью любой схемы, я отнес их к
компонентам. Смотрите раздел «Другие компо-
ненты» главы 6 для более подробной информа-
ции о заказе этих деталей.

Почти для всех экспериментов этой книги по- Рис. 1.9. Отсек-держатель с проводами для одной 1,5-воль-
требуется источник питания на 9 В. Подойдет товой батареи типа AA
обычная 9-вольтовая батарея, которую можно

Основы электроники 5

Необходимые инструменты

Тестовые провода

Для соединения компонентов между собой
в первых нескольких экспериментах вам по-
надобятся специальные тестовые провода.
Подразумеваемые мною провода имеют два
конца. Конечно, любой отрезок провода имеет
два конца, так почему его называют «с двумя
выводами»? Данный термин обычно означа-
ет, что каждый конец оснащен зажимом типа
«крокодил», как показано на рис. 1.10. Каждый
зажим позволяет создать соединение, прихва-
тив что-либо и крепко зажав, что высвобождает
ваши руки.

Рис. 1.11. Потенциометры обычного типа, необходимые для
ваших первых экспериментов

всего подойдет потенциометр диаметром 2,5 см
номиналом 1 кОм. Если вы совершаете покупки
самостоятельно, для получения более подроб-
ной информации смотрите раздел «Другие ком-
поненты» главы 6.

Рис. 1.10. Тестовые провода с двумя выводами с зажимом Плавкий предохранитель
типа «крокодил» на каждом из концов
Предохранитель разрывает цепь, если через
Вам не потребуются провода с разъемом на каж- нее проходит слишком большой ток. Было бы
дом из концов. Иногда они называются мон- идеально купить 3-амперный автомобильный
тажными проводами. предохранитель, изображенный на рис. 1.12,

Замечание

В этой книге провода относятся к оборудованию.
Для получения дополнительной информации смо-
трите раздел «Приобретаемые инструменты и обо-
рудование» главы 6.

Потенциометр Рис. 1.12. Автомобильный предохранитель такого типа под-
ходит для наших экспериментов лучше всего
Потенциометр похож на регулятор громкости
у старомодных стереосистем. Его разновидно-
сти, показанные на рис. 1.11, считаются круп-
ногабаритными по современным стандартам,
но большой размер — это как раз то, что вам
нужно, поскольку вы будете захватывать клем-
мы «крокодилами» тестовых проводов. Лучше

6 Глава 1

Необходимые инструменты

который легко захватить зажимами тестовых Рис. 1.14. Светодиод диаметром около 5 мм
проводов и у которого хорошо видна плавкая
вставка. В продаже есть автомобильные предо- щие свет сравнительно небольшой интенсив-
хранители разных размеров, но размер не имеет ности; они обычно бывают красными, желтыми
значения, главное — номинал предохранителя или зелеными. Они часто продаются оптом и
должен быть 3 А. Купите сразу три предохрани- применяются во многих устройствах, поэто-
теля, чтобы не бояться повредить их, случайно му я рекомендую вам купить минимум десяток
или преднамеренно. Если вы не хотите обра- компонентов каждого цвета.
щаться к поставщикам автозапчастей, то в ма-
газине электронных компонентов можно при-
обрести 3-амперный стеклянный патронный
предохранитель размера 2AG, изображенный на
рис. 1.13, хотя его не так легко захватить зажи-
мом «крокодил».

Рис. 1.13. Патронный стеклянный предохранитель сложнее Некоторые стандартные светодиоды заключены
захватить зажимами «крокодил» в прозрачный пластик или смолу, но при подаче
питания они излучают окрашенный свет. Другие
Светоизлучающие диоды светодиоды заключены в пластик или смолу того
же цвета, который они излучают. Подойдет лю-
Их часто называют светодиодами и они быва- бой из вариантов.
ют разных форм и видов. Светодиоды, которые
мы будем использовать, более известны как све- В нескольких экспериментах лучше использо-
тодиодные индикаторы и в каталогах обычно вать слаботочные светодиоды. Они стоят доро-
упоминаются как стандартные светодиоды для же, но работают при меньшем токе. Например,
установки в монтажные отверстия. Диаметр в эксперименте 5, в котором вы будете получать
светодиода, изображенного на рис. 1.14, состав- слабый электрический ток с помощью само-
ляет 5 мм, однако компонент диаметром 3 мм дельной батареи, вы получите лучший результат
иногда предпочтительнее, особенно если про- со слаботочным светодиодом. Если вы покупае-
странство ограничено. Для наших эксперимен- те компоненты по отдельности, а не в наборе, то
тов подойдет любой вариант. для дополнительных указаний смотрите раздел
«Другие компоненты» главы 6.
На протяжении всей книги я упоминаю стан-
дартные светодиоды, под которыми подразуме- Резисторы
ваются самые дешевые компоненты, излучаю-
Чтобы ограничивать напряжение и ток в раз-
личных участках схемы, вам понадобятся разно-
образные резисторы. Типичные примеры рези-
сторов приведены на рис. 1.15. Цвет корпуса не
имеет значения. Позже я объясню, как по цвет-
ным полосам определить номинал резистора.

Основы электроники 7

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!

Рис. 1.15. Два подходящих резистора мощностью 0,25 Вт Резисторы очень малы по размерам и стоят не-
дорого, поэтому неразумно каждый раз заново
приобретать компоненты только тех номина-
лов, которые указаны в очередном эксперимен-
те. Купите расфасованный стандартный набор
оптом на распродаже остатков, по скидке, или в
интернет-магазине eBay. Чтобы узнать подроб-
ную информацию о резисторах, включая полный
список всех номиналов, используемых в этой
книге, смотрите раздел «Компоненты» главы 6.

Для проведения экспериментов с 1 по 5 другие
компоненты вам не понадобятся. Давайте же
начнем!

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!

Знаете ли вы, каково электричество на вкус? пощипывание? Теперь отложите батарею, вы-
Если решитесь попробовать, то вы почувствуете суньте язык и тщательно высушите его кончик
его. тканью. Снова прикоснитесь кончиком языка к

Что вам понадобится

● 9-вольтовая батарея (1 шт.)
● Мультиметр (1 шт.)

И это все!

Предупреждение: не более 9 вольт

Используйте в этом эксперименте элемент пи-
тания только на 9 В. Не пытайтесь экспери-
ментировать с более высоким напряжением и с
источником, который дает больший ток. Если у
вас металлические брекеты на зубах, не касай-
тесь ими батареи. И самое важное: никогда не
прикладывайте электрический ток от батареи
любого типа к поврежденной коже.

Методика проведения Рис. 1.16. Бесстрашный умелец проверяет щелочную батарею

Смочите язык слюной и коснитесь его кончи-
ком металлических клемм 9-вольтовой бата-
реи, как показано на рис. 1.16. Вы ощущаете

8 Глава 1

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!

батарее, вы должны почувствовать меньшее по- напряжением в экспериментах из этой книги,
щипывание. щупы не причинят вам вреда (если вы только не
уколетесь об их острые концы).
Замечание
В большинстве мультиметров есть три гнезда,
Возможно, у вас не такой большой язык, как на в некоторых — четыре. Примеры смотрите на
рисунке. Мой определенно меньше. Но этот экспе- рис. 1.18−1.20.
римент удастся, независимо от того, большой у вас
язык или маленький.

Что же происходит в данном случае? Мультиметр
поможет выяснить это.

Подготовка мультиметра Рис. 1.18. Обратите внимание на маркировку гнезд этого
мультиметра
Прежде всего проверьте, установлена ли в муль-
тиметре батарея питания. Выберите любую
функцию на шкале и подождите, пока дисплей
не покажет цифры. Если на индикаторе ниче-
го не видно, возможно, вам придется открыть
мультиметр и вставить батарею, прежде чем вы
сможете им пользоваться. Чтобы узнать, как это
сделать, посмотрите инструкцию, которая при-
лагается к мультиметру.

Мультиметры укомплектованы красным и чер- Рис. 1.19. На этом мультиметре функции гнезд разделены
ным проводами. К одному концу провода при-
соединен штекер, к другому — металлический
щуп. Вы вставляете штекеры в мультиметр, за-
тем касаетесь щупами того участка цепи, на ко-
тором проводите измерение (рис. 1.17). Щупы
служат лишь для контроля электрических це-
пей. Когда вы имеете дело с малыми токами и

Рис. 1.17. Провода мультиметра, заканчивающиеся металли- Рис. 1.20. Гнезда на еще одном мультиметре 9
ческими щупами

Основы электроники

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!

Вот основные правила: Для величин выше 999 999 Ом используется
прописная буква «M», означающая мегаом —
● Одно гнездо должно быть обозначено сим- миллион ом. В обиходе мегаом часто называет-
волом COM. Оно является общим для всех ся «мег.» Если кто-то использует резистор «два-
измерений. Вставьте в это гнездо черный точка-два мег», то это номинал в 2,2 MОм.
провод.
Пересчет единиц сопротивления приведен в
● Другое гнездо должно быть обозначено табл. 1.1.
символом Ω (омега) и буквой V (вольты).
Оно служит для измерения либо сопротив- Таблица 1.1
ления, либо напряжения. Вставьте в это
гнездо красный провод. Омы Килоомы Мегаомы
1 Ом 0, 001 кОм 0,000001 MОм
● Гнездо V/Ω обычно служит также для 10 Ом 0,01 кОм 0.00001 MОм
измерения малых токов (в миллиамперах). 0,1 кОм 0,0001 MОм
Иногда для этого предусмотрено отдельное 100 Ом 1 кОм 0,001 MОм
гнездо, и тогда вам придется переключать 1000 Ом 10 кОм 0,01 MОм
красный провод. Мы вернемся к этому 10 000 Ом 100 кОм 0,1 MОм
позже. 100 000 Ом 1000 кОм 1 MОм
1 000 000 Ом
● Еще одно гнездо может быть помечено
символами 2A, 5A, 10A, 20A или подобными, Замечание
обозначающими максимальную силу тока в
амперах. Оно предназначено для измерения В Европе для уменьшения вероятности ошибок вме-
больших токов. Для экспериментов из этой сто десятичного разделителя используют буквы R,
книги оно не понадобится. K или M. Таким образом, 5K6 на европейских элек-
трических схемах означает 5,6 кОм, 6M8 означа-
Единицы измерения ет 6,8 МОм, а 6R8 означает 6,8 Ом. Я не использую
сопротивления здесь европейский вариант, но вы можете встретить
его на некоторых электрических схемах.
Предположим, вы собираетесь измерить со-
противление вашего языка в омах. Но что такое Материал, который имеет очень высокое со-
«ом»? противление к электрическому току, называется
изолятором. Большинство пластиков, включая
Мы измеряем расстояние в милях или кило- цветную оболочку проводов, являются изоли-
метрах, массу в фунтах или килограммах, тем- рующими материалами.
пературу по шкале Фаренгейта или в градусах
Цельсия. А электрическое сопротивление мы Материал с очень низким сопротивлением —
измеряем в омах — это международная единица, это проводник. Такие металлы, как медь, алюми-
названная в честь Георга Симона Ома, перво- ний, серебро и золото, являются превосходны-
проходца в изучении электричества. ми проводниками.

Греческая буква Ω обозначает омы, но для со- Измерение сопротивления языка
противлений выше 999 Ом используется при-
ставка «к», означающая килоом, который равен Внимательно рассмотрите диск на передней
тысяче ом. Например, сопротивление в 1500 Ом части мультиметра. Вы увидите как минимум
будет записываться как 1,5 кОм. одно положение, обозначенное символом Ω. На

10 Глава 1

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!

мультиметрах с автоматическим выбором диа- диапазона, показанные крупным планом на
рис. 1.22 и 1.23.
пазона поверните диск так, чтобы он указывал
на этот символ, как показано на рис. 1.21, акку- Коснитесь щупами вашего языка на расстоянии
ратно коснитесь щупами языка и подождите, около 2,5 см друг от друга. Обратите внимание
на показание мультиметра, которое должно
пока мультиметр автоматически выберет диапа- быть около 50 кОм. Отложите щупы в сторону,
высуньте язык, с помощью ткани тщательно
зон. Ожидайте появления буквы K на цифровом высушите его, как вы это делали ранее. Не до-
дисплее. Не вонзайте щупы в язык! пуская, чтобы язык снова стал влажным, повто-
рите измерение. На этот раз показания должны
быть выше. При использовании мультиметра с
ручной установкой режима измерения вам, воз-
можно, придется выбрать более высокий диапа-
зон, чтобы увидеть значение сопротивления.

Рис. 1.21. На мультиметре с автоматическим выбором диапа- Замечание
зона просто установите указатель на символ Ω (омега)
Когда кожа влажная (например, при потении), ее
На ручном мультиметре вы самостоятельно электрическое сопротивление уменьшается. Этот
должны выбрать диапазон значений. Для из- принцип используется в детекторах лжи, поскольку
мерения сопротивления языка недалеко от ис- тот, кто сознательно лжет, в условиях стресса обычно
тины окажется величина 200 кОм (200 000 Ом). потеет.
Заметьте, что числа рядом с диском — это макси-
мальные значения, и поэтому 200 кОм означает Ваше исследование приводит к следующему вы-
«не более 200 000 Ом», а 20 кОм — «не более воду: меньшее сопротивление позволяет прово-
20 000 Ом». Посмотрите на фотографии пере- дить больший ток, и поэтому в первом экспери-
ключателей мультиметра с ручным выбором менте больший ток создает большее пощипыва-
ние.

Как устроена батарея

Когда вы в первом эксперименте исследовали ба-
тарею с помощью языка, я не стал рассказывать,

Рис. 1.22. Ручной мультиметр подразумевает, что вы само- Рис. 1.23. Другой циферблат мультиметра с ручным выбором

стоятельно выбираете диапазон режима, но принцип тот же

Основы электроники 11

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!

как она работает. Теперь самое время исправить Еще несколько опытов
это упущение. с сопротивлением

Батарея на 9 В содержит химические вещества, Исследование языка с помощью мультимет-
высвобождающие электроны (частицы электри- ра — это плохо контролируемый эксперимент,
ческого тока), которые в результате химической поскольку расстояние между щупами может не-
реакции желают переместиться от одного выво- много отличаться при каждой пробе. Как вы ду-
да к другому. Представьте ячейки внутри бата- маете, существенно ли это? Давайте выясним.
реи в виде двух резервуаров для воды — один из
них полон, второй пуст. Если резервуары соеди- Держите щупы мультиметра так, чтобы их кон-
нить друг с другом трубой с вентилем, то при цы находились друг от друга на расстоянии в
открытии вентиля вода будет перетекать между 5 мм. Коснитесь ими влажного языка. Затем раз-
ними, пока уровень воды в них не станет одина- ведите щупы на 2 см и попробуйте снова. Какие
ковым. Эта картина схематично изображена на показания вы получили?
рис. 1.24. Аналогично, когда вы открываете путь
электрическому току от одного полюса батареи Когда путь протекания электрического тока ко-
к другому, между ними начинают перемещаться роткий, сопротивление меньше. В результате
электроны, даже если проводящий путь пред- сила тока увеличивается.
ставлен только влагой вашего языка.
Попробуйте провести аналогичный экспери-
В некоторых веществах (таких как влажный мент на руке, как показано на рис. 1.25. Вы мо-
язык) электроны передвигаются гораздо сво- жете изменять расстояние между щупами с по-
боднее, чем в других (таких как сухой язык). стоянным шагом, например 5 мм, и отмечать

Рис. 1.24. Электрическую батарею можно представить в виде Рис. 1.25. Изменяйте расстояние между щупами и записывай-

пары сообщающихся сосудов для воды те показания мультиметра

12 Глава 1

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!

сопротивление, которое показывает ваш муль- сопротивление вашего языка. Попробуйте про-
тиметр. Полагаете, что увеличение расстояния верить это.
между щупами в два раза также вдвое увеличи-
вает показание сопротивления на мультиметре? На данный момент это все эксперименты, свя-
Как вы можете это доказать или опровергнуть? занные с сопротивлением, которые я смог при-
думать. Но у меня еще осталось для вас немного
Если сопротивление превысит максимально воз- интересных исторических фактов.
можное значение для вашего измерительного
прибора, то вы увидите ошибку, например, сим- Человек, который
вол «L» вместо цифр. Попробуйте увлажнить открыл сопротивление
кожу и повторите исследование, у вас должен
получиться результат. Единственная проблема Георг Симон Ом, изображенный на рис. 1.26,
заключается в том, что при испарении влаги с родился в Баварии в 1787 году и большую часть
вашей кожи сопротивление изменится. Видите, жизни работал в безызвестности, изучая при-
насколько сложно контролировать в экспери- роду электричества с помощью металлической
менте все факторы. Случайные факторы назы- проволоки, которую смастерил самостоятельно
вают также неконтролируемыми переменными. (в начале XIX в. не было возможности заехать в
строительный магазин за катушкой монтажного
Осталась еще одна переменная, которую я не провода).
упомянул — это величина давления щупа на
кожу. Я полагаю, что если вы надавите сильнее,
то сопротивление уменьшится. Вы можете это
доказать? Подумайте, как можно изменить экс-
перимент, чтобы исключить эту переменную?

Если вам надоело измерять сопротивление
кожи, вы можете попробовать погрузить щупы в
стакан с водой. Затем растворите в воде немного
соли и проведите измерения еще раз. Не сомне-
ваюсь, вы знаете, что вода проводит электриче-
ство, но все не так просто. Важную роль играют
примеси в воде.

Как вы думаете, что произойдет, если вы попро- Рис. 1.26. Георг Симон Ом, после того как его наградили за
новаторскую работу, большую часть которой он проделал
буете измерить сопротивление воды, которая в относительной безызвестности

вообще не содержит примесей? Первым вашим

шагом будет попытка найти чистую воду. Так
называемая очищенная вода обычно содержит

минералы, добавленные после очистки, поэтому
это не то, что вам нужно. Ключевая вода тоже не
совсем чистая. То, что вам нужно, — это дистил-
лированная вода, также известная как деионизи-
рованная вода. Ее можно найти в супермаркетах.

Скорее всего, вы обнаружите, что сопротивление

дистиллированной воды при расстоянии в 2 см

между щупами мультиметра окажется выше, чем

Основы электроники 13

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

Невзирая на ограниченность ресурсов и недо- Уборка рабочего места и повтор-
статочное знание математики, в 1827 году Ом ное использование компонентов
смог показать, что электрическое сопротивле-
ние медного проводника изменяется обратно В предыдущих экспериментах ваша батарея не
пропорционально площади его поперечного должна была повредиться или значительно раз-
сечения, а сила протекающего через него тока рядиться. Вы сможете использовать ее снова.
пропорциональна приложенному напряжению
в условиях постоянной температуры. Четыр- Не забывайте выключить мультиметр перед
надцать лет спустя Королевское общество в тем, как убрать его. Многие устройства будут
Лондоне наконец-то признало значимость его подавать звуковой сигнал как напоминание
работы и наградило медалью Копли. Сегодня о выключении, если вы не пользуетесь ими
его открытие известно как закон Ома. Я объяс- продолжительное время, но некоторые не име-
ню его подробнее в эксперименте 4. ют такой функции. Во включенном состоянии
мультиметр потребляет небольшое количество
электроэнергии, даже если вы не проводите из-
мерений.

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

Теперь, чтобы ближе познакомиться с электри-
чеством, вам предстоит сделать то, что в других
книгах просят не делать. Вам предстоит накорот-
ко замкнуть батарею (короткое замыкание — это
соединение двух полюсов источника питания.)

Используйте низковольтную
батарею

Эксперимент, который я собираюсь вам предло-
жить, безопасен, но иногда короткое замыкание
может быть опасным. Никогда не замыкайте се-
тевую розетку в доме: будет громкий взрыв, яр-
кая вспышка, провода или инструмент, который
вы используете, частично оплавятся, а разлета-
ющиеся частицы расплавленного металла могут
обжечь или ослепить вас.

Если вы замкнете автомобильный аккумулятор, Рис. 1.27. Падение ключа на клеммы автомобильного аккуму-
ток будет настолько сильным, что батарея мо- лятора может привести к печальным последствиям. Короткое
жет даже взорваться, обдав вас кислотой. Чтобы замыкание может быть очень сильным даже при напряжении
убедиться в этом, взгляните на парня, изобра- «всего лишь» 12 В, если аккумулятор достаточно энергоемкий
женного на рис. 1.27.

Литиевые аккумуляторы часто можно встретить
в электроинструментах, ноутбуках и в других

14 Глава 1

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

портативных устройствах. Никогда не замыкай- Получение тепла
те накоротко такой аккумулятор: он может за- с помощью электричества
гореться и обжечь вас. Литиевые аккумуляторы
могут загореться, даже если вы не замыкаете их Внимание!
(рис. 1.28). Некоторые старые модели ноутбу-
ков даже взрывались при работе. Инженерам Экспериментируйте только со щелочной батареей.
пришлось существенно усовершенствовать ли- Не используйте перезаряжаемый аккумулятор!
тиевые аккумуляторы, чтобы предотвратить та-
кой ход событий. Но замыкание их накоротко Вставьте батарею в держатель, с подсоединен-
по-прежнему очень опасно. ными двумя тонкими проводами (см. рис. 1.9).
Скрутите вместе неизолированные концы про-
В описанном далее эксперименте используй- водов, как показано на рис. 1.29. Вначале может
те только одну щелочную батарею типа AA. показаться, что ничего не происходит. Но подо-
Возможно, вам понадобятся защитные очки на ждите минуту и вы обнаружите, что провода на-
тот случай, если батарея окажется дефектной. греются. А еще через минуту вся батарея также
станет горячей.

Что вам понадобится Тепло вырабатывается электрическим током,
протекающим через провода и электролит
● Батарея типа AA на 1,5 В (2 шт.) (проводящую жидкость) внутри батареи. Если
вы когда-либо пользовались ручным насосом
● Держатель для батареи (1 шт.) для нагнетания воздуха в велосипедную шину,
то знаете, что насос нагревается. Электричество
● Плавкий предохранитель на 3 А (2 шт.) ведет себя подобным же образом. Можно пред-
ставить, что электричество состоит из частиц
● Защитные очки (подойдут обычные или (электронов), которые проходя через провод,
солнцезащитные очки) нагревают его. Это не идеальная аналогия, но
она подходит для наших целей.
● Тестовые провода с зажимами типа «кроко-
дил» на концах (2 шт.) Откуда берутся электроны? Их высвобожда-
ют химические реакции, происходящие внутри
батареи, в результате создается электрическое

Рис. 1.28. Никогда не шутите с литиевыми аккумуляторами Рис. 1.29. Замыкание щелочной батареи может быть безопас-
ным, если вы точно следуете указаниям
Основы электроники
15

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

«давление». Правильное название для такого Почему ваш язык
давления — напряжение, которое измеряется в не стал горячим?
вольтах, названных в честь Алессандро Вольта,
еще одного первопроходца в исследованиях Когда вы касались языком 9-вольтовой батареи,
электричества. то чувствовали пощипывание, но не ощущали
тепла. Когда вы замкнули 1,5-вольтовую бата-
Вернемся к нашей аналогии с водой: высота рею, то получили заметное количество тепла,
уровня жидкости в емкости пропорциональна хотя напряжение было гораздо меньше. Как это
давлению воды, это же верно и для напряжения. объяснить?
Рисунок 1.30 может помочь вам это наглядно
представить. Ваш мультиметр показал, что электрическое со-
противление языка очень велико. Это высокое
Но напряжение — это еще не все. Когда электро- сопротивление уменьшает поток электронов.
ны проходят по проводу, величина их потока за
определенный период времени называется си- Сопротивление провода очень низкое, и поэтому
лой тока, она измеряется в амперах, названных когда провода подключены к полюсам батареи,
в честь еще одного первооткрывателя, Андре- то через них проходит больший ток, чем через
Мари Ампера. Этот поток электронов носит ваш язык, и выделяется больше тепла. Если все
название электрического тока. Эксперимент другие факторы оставить постоянными, то:
можно схематично описать так: электрический
ток — сила тока — выделяется тепло. По анало- ● чем меньше сопротивление, тем больше
гии можно сформулировать два правила: электрический ток;

● рассматривайте напряжение, как давление; ● тепло, производимое электричеством, про-
● рассматривайте силу тока, как скорость по- порционально количеству электрического
тока, которое протекает через проводник
тока электронов. за определенный период времени. (Это со-
отношение перестает быть верным, если
сопротивление провода изменяется при на-
гревании.)

Рис. 1.30. Давление в источнике воды аналогично напряже- Сформулируем еще несколько принципов.
нию в источнике электричества
● Электрический поток за секунду измеряется
в амперах, эта единица часто сокращается до
буквы А.

● Электрическое напряжение, которое приво-
дит к появлению данного потока, измеряет-
ся в вольтах.

● Сопротивление электрическому потоку из-
меряется в омах.

● Более высокое сопротивление уменьшает
силу тока.

● Повышенное напряжение способно пре-
одолеть сопротивление и увеличить силу
тока.

16 Глава 1

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

Взаимосвязь между напряжением, сопротивле- как микрофон, выдают напряжение, измеряемое
нием и силой тока (давлением, сопротивлением в милливольтах (сокращенно мВ, один милли-
и потоком) показана на рис. 1.31. вольт — это одна тысячная вольта). Когда элек-
тричество передается на большие расстояния, то
оно измеряется в киловольтах, сокращенно кВ.
В некоторых исключительно протяженных сило-
вых линиях используются мегавольты. Пересчет
единиц напряжения приведен в табл. 1.2.

Рис. 1.31. Сопротивление препятствует давлению и уменьша- Единицы измерения силы тока
ет поток как воды, так и электричества
Ампер — это международная единица измере-
Единицы измерения напряжения ния силы тока, обозначаемая прописной бук-
вой А. Бытовые электроприборы могут пот-
Вольт — это международная единица измере- реблять ток в несколько ампер, а типичные
ния, обозначаемая прописной буквой В или V. автоматические выключатели в США рассчи-
В США и в некоторых странах Европы пере- таны на 20 А. Электронные компоненты часто
менное напряжение в бытовой электросети со- потребляют ток порядка миллиамперов (со-
ставляет 110, 115 или 120 В, в других странах на- кращенно мА, один миллиампер — это одна
пряжение в электрической сети может быть 220, тысячная ампера). Такие устройства, как жид-
230 или 240 В. Полупроводниковые компонен- кокристаллические дисплеи, могут потреблять
ты обычно работают от источника постоянного микроамперы, сокращенно мкА (или μA), один
напряжения в диапазоне от 5 вплоть до 20 В, микроампер — это одна тысячная миллиам-
хотя современные элементы для поверхностно- пера. Перерасчет единиц силы тока приведен
го монтажа могут функционировать при напря- в табл. 1.3.
жении менее 2 В. Некоторые компоненты, такие
Таблица 1.3

Таблица 1.2 Микроамперы Миллиамперы Амперы
1 мкА 0,001 мА 0,000001 А
Милливольты Вольты Киловольты 10 мкА 0,01 мА 0,00001 А
1 мВ 0,001 В 0,000001 кВ 0,1 мА 0,0001 А
10 мВ 0,01 В 0,00001 кВ 100 мкА 1 мА 0,001 А
0,1 В 0,0001 кВ 1000 мкА 0,01 А
100 мВ 1В 0,001 кВ 10 000 мкА 10 мА 0,1 А
1000 мВ 0,01 кВ 100 000 мкА 100 мА 1А
10 000 мВ 10 В 0,1 кВ 1 000 000 мкА 1000 мА
100 000 мВ 100 В 1 кВ
1 000 000 мВ 1000 В Как пережечь предохранитель

Какое в точности количество тока протекло по
проводам держателя батареи, когда вы ее зам-
кнули? Смогли бы мы его измерить?

Это не так просто. Если вы попытаетесь измерить
большой ток мультиметром, то можете сжечь его

Основы электроники 17

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

внутренний предохранитель. Поэтому отложи- переработку. Разъедините два провода, которые
те мультиметр в сторону. Возьмем 3-амперный скручены вместе, а затем соедините держатель
предохранитель, которым можно пожертвовать, для батареи и предохранитель проводниками,
поскольку он стоит недорого. как показано на рис. 1.32 или 1.33. Вставьте
новую батарею в держатель и наблюдайте за
Вначале проверьте предохранитель с помощью предохранителем. Разрыв должен произойти
увеличительного стекла, если оно у вас есть. в центре вставки предохранителя, в месте рас-
В автомобильном предохранителе в прозрач- плавления металла. Сказанное иллюстрируют
ном окошке по центру вы можете увидеть не- рис. 1.34 и 1.35.
большую деталь в виде буквы S, изготовленную
из легкоплавкого металла. В стеклянных па- Некоторые 3-амперные предохранители пере-
тронных предохранителях это тонкий кусочек горают быстрее, чем другие, хотя и обладают
проволоки, который служит для той же цели тем же номиналом. Если ваш предохранитель
(см. рис. 1.12 и 1.13). сразу не перегорел, попробуйте подключить к
нему провода напрямую от батареи, исключив
Вытащите 1,5-вольтовую батарею из держателя. из цепи тестовые провода. Если вы используете
Она теперь пришла в абсолютную негодность, и уже бывшую в употреблении батарею типа AA,
при возможности ее необходимо отправить на то придется подождать несколько секунд, пока

Рис. 1.32. Как закоротить автомобильный предохранитель Рис. 1.34. Обратите внимание на разрыв плавкой вставки

Рис. 1.33. Как прикрепить щупы к маленькому патронному Рис. 1.35. В перегоревшем патронном предохранителе появ-

предохранителю ляется аналогичный разрыв

18 Глава 1

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

предохранитель не перегорит. Если вы так и не можно встретить в Северной и Южной Америке,
добились требуемого результата, то можете по- Японии и в других странах. Европейские розет-
экспериментировать с элементами питания типа ки выглядят иначе, но принцип остается тем же.
C или D, которые имеют такое же напряжение,
но выдают больший ток. Но обычно в этом нет Гнездо А на рис. 1.39 — это «фазный» или «ак-
необходимости. тивный» контакт розетки, подающий напря-
жение, которое изменяется от положительного
Теперь вам понятно, как работает предохра- к отрицательному по отношению к гнезду B, ко-
нитель: плавится, чтобы защитить остальную торое является «нейтральным» контактом. Если
часть схемы. Маленький разрыв внутри предо- в каком-либо устройстве произойдет нарушение
хранителя не позволяет течь слишком большо- изоляции внутреннего силового провода, то та-
му току. кое устройство розетки должно защитить вас
при помощи отвода напряжения через гнездо C,
Постоянный и переменный ток т. е. на заземление.

Поток электричества, который вы получае- В США розетка, показанная на рис. 1.36, рас-
те от батареи, называется постоянным током. считана на напряжение 110–120 В. Другие раз-
Подобно потоку воды из крана, это постоянное новидности розеток предназначены для более
течение в одном направлении. высокого напряжения, но они также имеют ак-
тивный, нейтральный и заземляющий провода
Поток электричества, который вы получаете из (за исключением трехфазных розеток, которые
домашней электрической розетки, совсем дру- применяются в основном в промышленности).
гой. Полярность на «фазном» контакте розетки
меняется с положительной на отрицательную по В этой книге я буду говорить большей частью о
отношению к «нейтральному» контакту с часто- постоянном токе по двум причинам: во-первых,
той 60 раз в секунду (во многих странах, вклю- самые простые электрические схемы питаются
чая Европу, 50 раз в секунду). Это переменный от источника постоянного тока, и во-вторых, его
ток, который больше похож на пульсирующий поведение легче понять.
поток воды, как при мойке автомобиля.
Замечание
Переменный ток очень важен для решения таких
задач, как, например, повышение напряжения Я не стану постоянно упоминать о том, что мы рабо-
для передачи электричества на дальние расстоя- таем с постоянным током. Просто считайте, что речь
ния. Он также используется в электродвигателях идет о постоянном токе, если не указано иное.
и в бытовой технике. Внешний вид электриче-
ской розетки показан на рис. 1.36. Такие розетки Изобретатель гальванического
элемента

Рис. 1.36. Устройство электрической розетки Алессандро Вольта, изображенный на рис. 1.37,
родился в Италии в 1745 году, задолго до того как
наука разделилась по отраслям знаний. После
изучения химии (в 1776 году он открыл метан),
он стал профессором физики и проявил интерес
к так называемому гальваническому рефлек-
су, при котором конечность лягушки дергается
в ответ на разряд статического электричества.

Основы электроники 19

Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!

Рис. 1.37. Алессандро Вольта обнаружил, что химические Рис. 1.38. Андре-Мари Ампер обнаружил, что проходящий
реакции могут производить электричество через провод электрический ток создает вокруг него маг-
нитное поле. Он использовал это свойство, чтобы провести
первые надежные измерения того, что впоследствии назвали
силой тока

С помощью стакана, наполненного соленой во- самая известная работа — созданная в 1820 году
дой, Вольта продемонстрировал, что в резуль- теория электромагнетизма, которая объясня-
тате химической реакции между двумя электро- ет появление магнитного поля при протекании
дами (один сделан из меди, а другой из цинка) электрического тока. Он также сконструировал
возникнет стабильный электрический ток. первый прибор для измерения потока электри-
В 1800 году он улучшил свой аппарат, разместив чества (теперь известного как гальванометр)
пластины меди и цинка в виде стопки и разделив и открыл химический элемент фтор.
их смоченным в соленой воде картоном. Этот
«Вольтов столб» стал первой электрической ба- Повторное использование
тареей в истории Западной цивилизации. компонентов

«Отец» электромагнетизма Батарейка, которую вы привели в негодность
коротким замыканием, больше не понадобится
Родившийся в 1775 году во Франции Андре- вам. Но не стоит выбрасывать ее в мусорное ве-
Мари Ампер (изображен на рис. 1.38) был ге- дро, поскольку она содержит тяжелые металлы,
нием математики, который стал преподавать которые не должны попасть в экосистему. В ва-
науку, несмотря на то, что сам обучался в основ- шем регионе или городе должна быть государ-
ном самостоятельно в библиотеке отца. Его ственная схема утилизации (например, в штате

20 Глава 1

Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь

Калифорния принято, что все батареи должны Вторая батарея, которая была защищена предо-
быть переработаны). Подробности узнавайте в хранителем, должна быть по-прежнему рабочей.
местных нормативных актах. Держатель батареи тоже еще пригодится вам.

Сгоревший предохранитель не подлежит даль-
нейшему использованию, его можно выбросить.

Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь

Теперь пришло время сделать с помощью элек- У вас есть два варианта:
тричества что-нибудь более полезное. Чтобы
достичь этого, поэкспериментируем с компо- ● измерить сопротивление мультиметром, на-
нентами, которые называются резисторами, и строив его соответствующим образом.
со светоизлучающим диодом.
● расшифровать цветовые коды, которые на-
Что вам понадобится несены на большинстве резисторов. Я объ-
ясню это чуть позже.
● Батарея 9 В (1 шт.)
● Резисторы: 470 Ом (1 шт.), 1 кОм (1 шт.), После того как вы определили номиналы рези-
сторов, хорошо бы рассортировать их по мар-
2,2 кОм (1 шт.) кированным отсекам пластиковых коробок для
● Стандартный светодиод (1 шт.) мелких деталей. Лично мне нравится покупать
● Тестовые провода с зажимами «крокодил» эти коробки в сети магазинов Michael’s (в США),
но есть множество других вариантов. Подойдут
на концах (3 шт.) также маленькие полиэтиленовые пакеты, кото-
● Мультиметр (1 шт.) рые сможете найти в онлайн-магазине eBay по
запросу: пластиковые пакеты для деталей.

Первое знакомство с резистором Расшифровка номиналов
резисторов
Пришло время познакомиться с самым основ-
ным компонентом, который мы будем исполь- На некоторых резисторах их номинал указан
зовать в электрических схемах: скромным ре- микроскопической надписью, которую можно
зистором. Как подразумевает его название, он разглядеть с помощью увеличительного стекла
оказывает сопротивление электрическому току. (рис. 1.39).
И как вы, наверное, догадались, номинал рези-
стора измеряется в омах.

Если вы приобрели резисторы в отделе уценен- Рис. 1.39. На некоторых резисторах указан номинал
ных товаров, то надписи на упаковке могут от-
сутствовать. Не беда, определить их номинал
достаточно просто. На самом деле, даже если
упаковка четко промаркирована, рекомендую
вам проверить эти резисторы, прежде чем мы
пойдем дальше, потому что они могут легко пе-
репутаться.

Основы электроники 21

Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь

Большинство резисторов промаркировано цвет- Подытожим правила расшифровки обозначе-
ными полосками. Такая схема кодировки пока- ний резисторов:
зана на рис. ЦВ-1.40.
● Не обращайте внимания на цвет корпуса
Рис. ЦВ-1.40. Цветовая кодировка резисторов. Некоторые резистора. (Исключением из этого правила
резисторы имеют 4 полоски слева, вместо трех, как поясня- является белый резистор, который может
ется в тексте. быть огнестойким или снабжен плавким
предохранителем, его следует заменять
На рис. ЦВ-1.41 изображены некоторые при- точно таким же. Но вы вряд ли столкнетесь
меры цветовой маркировки резисторов. Сверху с таким резистором.)
вниз: 1 500 000 Ом (1,5 МОм) при допуске 10%,
560 Ом при допуске 5%, 4700 Ом (4,7 кОм) при ● Найдите серебристую или золотистую
допуске 10% и 65 500 Ом (65,5 кОм) при допуске полоску. После этого разверните резистор
5%. так, чтобы она оказалась справа. Серебрис-
тая полоска означает, что точностью номи-
нала резистора составляет 10%, золотистая
указывает на точность в 5%. Этот параметр
называется допуском резистора.

● Если вы не обнаружили серебристой или
золотистой полоски, разверните резистор
так, чтобы цветные полоски оказались
сгруппированы слева. Обычно их три или
четыре.

● Цвет двух первых полосок, слева направо,
означает две цифры номинала резистора.
Цвет третьей по счету слева полоски озна-
чает, сколько нулей следует за двумя числа-
ми. Расшифровка значений цветов показа-
на на рис. 1.40.

● Если вам попался резистор, у которого че-
тыре полоски вместо трех, то первые три
полоски — это цифры номинала, а чет-
вертая — количество нулей. Трехзначные
полоски позволяют более точно указать
значение номинала резистора.

Рис. ЦВ-1.41. Четыре примера цветовой маркировки рези- Запутались? Что ж, всегда можно проверить со-
стора противление резистора мультиметром. Учтите
только, что показания мультиметра могут не-
много отличаться от заявленного номинала ре-
зистора. Это может произойти, поскольку ваш
мультиметр обладает погрешностью, номинал
резистора выдержан не совсем точно, или же
действуют оба фактора. Небольшие отклонения
не имеют значения для проектов этой книги.

22 Глава 1

Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь

Зажигание светодиода и 470 Ом (желтая, фиолетовая и коричневая по-
лоски), приготовьте их заранее.
Теперь посмотрите на один из ваших стандарт-
ных светодиодов. Старые лампочки накалива- Подключите резистор 2,2 кОм к цепи, показан-
ния давали мало света и слишком много тепла. ной на рис. 1.42. Убедитесь, что вы правильно
Светодиоды гораздо «умнее»: почти всю энер- поставили батарею, положительная клемма
гию они превращают в свет, а их срок службы должна быть справа.
гораздо больше (если вы правильно с ними об-
ращаетесь). Замечание

Но светодиод очень привередлив к количеству Символ «+» всегда означает «положительный».
поступающей энергии и способу ее подачи. Символ «−» всегда означает «отрицательный».
Всегда следуйте нескольким правилам:
Убедитесь, что длинный вывод светодиода на-
● на длинный вывод светодиода следует по- ходится справа, и следите за тем, чтобы ни один
давать положительное напряжение по отно- из зажимов «крокодилов» не касался другого.
шению к короткому выводу; Правильно соединив детали, вы обнаружите,
что светодиод тускло светится.
● положительная разность потенциалов меж-
ду длинным и коротким выводами не долж- Теперь отключите резистор 2,2 кОм и замени-
на превышать значения, указанного про- те его резистором 1 кОм. Светодиод загорится
изводителем, которое называется прямым ярче.
напряжением;

● сила тока через светодиод не должна пре-
вышать значения, указанного производите-
лем. Оно называется прямым током.

Что произойдет, если вы нарушите эти правила?
Вы узнаете это сами в эксперименте 4.

Убедитесь, что у вас есть свежая батарея на 9 В.
Можно было бы воспользоваться разъемным
соединителем батареи, как показано на рис. 1.8,
но я думаю, что легче прикрепить пару щупов
напрямую к полюсам батареи, как на рис. 1.42.

Возьмите резистор номиналом 2,2 кОм. Вспом-
ните, что 2,2 кОм означает 2200 Ом. Почему же
2200, а не красивое округленное значение, на-
пример, 2000? Я объясню это вскоре. Смотрите
далее в этой главе раздел «Странные числа»,
если вы хотите это узнать прямо сейчас.

Цветные полоски вашего резистора номиналом Рис. 1.42. Ваша первая электрическая схема, включающая
2,2 кОм должны быть такими: красная, красная, светодиод
красная, что означает 2, затем еще 2 и два нуля.
Вам также понадобятся резисторы номиналом
1 кОм (коричневая, черная и красная полоски)

Основы электроники 23

Базовая электроника для начинающих [Краткое руководство 2022]

Эй, там! Хотите изучить основы электроники для начинающих. Тогда эта статья поможет вам и направит вас. Я предполагаю, что вы полный новичок и ничего не знаете об электронике.

Если мое предположение верно, то я приветствую и рекомендую вам прочитать всю статью. Потому что в этой статье я пытаюсь дать вам представление о том, что такое электроника. Я начну с базового определения электроники и проведу вас через все термины и концепции до вашего собственного первого светодиодного проекта.

Вы взволнованы этим приключением для новичков в области электроники?

Начнем с базовой истории электроники.

Современная технологическая эра немыслима без достижений в области электроники. Электроника играет ключевую роль практически во всех сферах жизни, от здравоохранения до военных, от сельского хозяйства до космических станций.

Электроника сейчас повсюду, и ее история началась еще в 1897 году, когда был изобретен вакуумный диод. Вакуумный диод произвел революцию в отрасли в то время, пока не началась Вторая мировая война.

В 1948 году был изобретен транзистор, положивший начало миру, о котором раньше даже не догадывались. И в мире происходят замечательные изменения, которые я сам никогда бы не вообразил, если бы не родился в этот настоящий период. Сама история электроники – удивительная тема для изучения, но мы здесь, чтобы попробовать основы электроники для начинающих.

Изучение основ электроники для начинающих – это не то, на что можно рассчитывать за несколько секунд, часов или даже дней.Это прекрасное путешествие, в котором вы всегда можете узнавать что-то новое. Это океан без конца. Независимо от того, насколько сильно вы жаждете этого, вы никогда не будете удовлетворены своим обучением.

И никогда не следует останавливаться на достигнутом. Как говорится, когда ты чувствуешь удовлетворение, ты прекращаешь учиться новому.

Введение в электронику для начинающих

Давайте начнем наше путешествие по изучению электроники для начинающих.

Чего ожидать

Без сомнения, вы не должны ожидать, что прочитаете эту статью и станете экспертом.Настоящая статья представляет собой основополагающий пост, из которого вы можете рассчитывать получить широкое представление о том, чему вы собираетесь научиться на протяжении своего пути в электронике. Моя цель здесь – познакомить вас с электроникой начального уровня, чтобы любой, кто заинтересован в создании электронных проектов, мог взяться за дело.

В итоге вы сможете:

• Определить электронику
• Имейте краткое представление об основных понятиях электроники, например, о напряжении, токе и сопротивлении
• Закон Ома
• Краткое описание основных компонентов
• Определение схем, основные концепции схем i.е. открытые и короткие, последовательные и параллельные.
• Прочитать принципиальную электрическую схему
• Введение в основные инструменты измерительной электроники
• Сделайте несколько небольших проектов в области базовой электроники.

Определение электроники

Я лично считаю, что прежде чем перейти к определению электроники, нам сначала нужно понять несколько вещей, начиная с того, что такое электричество?

Каждому электронному устройству для начала работы требуется электричество. Ни электричества, ни мощности, ни электроники.

Итак, что такое электричество?

Электричество определяется как движение электронов (электрических зарядов) из одной точки материала в другую. Таким образом, мы можем сказать, что электричество – это не что иное, как поток электрических зарядов, то есть электронов. В зависимости от потока электронов материалы делятся на следующие три типа:

• Проводники: материалы, через которые проходит электричество
• Изолятор: материалы, которые ни в коем случае не пропускают электричество.
• Полупроводники: они находятся посередине как изоляторов, так и проводников.Они частично пропускают поток электронов, электричества, а частично блокируют.

Теперь мне нужно, чтобы вы поняли, что полупроводники – это наша главная задача. Потому что мы определяем электронику как исследование потока электронов через полупроводниковые устройства, устройства, изготовленные из полупроводниковых материалов.

Электроника – исследование потока электронов через полупроводниковые приборы

Что примечательно в полупроводниках, так это то, что мы можем управлять потоком электронов, а значит, и электричеством.Благодаря этому свойству мы можем производить современные высокоскоростные компьютеры и процессоры.

Под контролем я имею в виду, что мы можем позволить некоторой части электричества течь и заблокировать остальную часть, усилить ее или, в некоторых случаях, заблокировать ее прохождение через устройство.

Хорошо!

Итак, электроника – это не что иное, как исследование потока электроники через полупроводниковые устройства. Работа инженера-электронщика состоит в том, чтобы организовать эти полупроводниковые устройства в виде схемы, которая решает проблему на благо человечества.

Основные положения и право в электронике

Следующие важные вещи в понимании и изучении электроники для начинающих – это фундаментальные термины, то есть напряжение и ток. Эти термины будут следовать за вами, как тень, везде, где вы находитесь в области электроники. Я называю их азбукой электроники.

Вы можете представить их как номинальные параметры электроэнергии. Проще говоря, они представляют собой электричество.

Напряжение

Мы определили электричество как поток электронов.Если мы представим поток электронов как поток воды, мы узнаем, что вода течет только из верхней точки в нижнюю.

То же самое и с электричеством, оно перетекает из сильно заряженной точки в более низкую. А напряжение – это не что иное, как разница между этими двумя точками высокого и низкого заряда.

Напряжение часто рассматривается как давление воды, чем выше давление, тем выше поток, чем выше разность потенциалов, тем выше будет течь электричество.

Единица измерения напряжения в системе СИ – «Вольт», названная в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. В уравнениях и схемах это обозначено буквой «V». Иногда мы также называем напряжение сигналом напряжения.

Напряжение – это разность потенциалов между двумя выделенными точками, обозначенная как V

.

Теперь, чтобы иметь доход, нам нужен источник дохода. Итак, чтобы иметь напряжение, нам нужен источник напряжения.Автомобильные аккумуляторы, генераторы и домашние розетки являются примерами источников напряжения. Батарея рассчитана на номинальное напряжение. Возможно, вы видели номинальное напряжение на его корпусе, то есть на батарее 9 В.

Обозначения схем источников напряжения вверху. Мы используем символы схем для графического представления электрического устройства или количества. Например, вместо того, чтобы рисовать автомобильный аккумулятор, мы можем использовать для этого приведенные выше символы. Напряжение может быть переменного и постоянного тока, о чем я расскажу позже в этой статье.Но вы можете думать о электричестве, поступающем из домашней розетки, как о переменном напряжении и токе, а электричество, поступающее от батареи, как о постоянном напряжении и токе.

Текущий

Следующий термин во введении к начинающим электроникам – это электрический ток. Электрический ток – это скорость потока электронов в замкнутой цепи. До сих пор я говорил, что электричество – это поток электронов. Но на самом деле под этим я технически имел в виду настоящий электрический ток.

Итак, теперь вы можете представить себе, что в электронике существует разница напряжений, из-за которой через устройство начинает течь электрический ток, и в результате на устройство включается питание.

В системе СИ единица измерения тока – «Ампер», обозначается буквой A. Для справки, иногда мы также называем ток сигналом тока.

Существует очень известная аналогия для понимания концепции тока, некоторые из которых я уже объяснил в разделе напряжения.

Ток – это скорость потока электронов в полной цепи, обозначенная I

Представьте резервуар для воды, представьте количество воды в резервуаре как количество зарядов в проводящих материалах, представьте, что напряжение – это давление воды, а ток – это поток воды.

Итак, чем больше количество воды в резервуаре, тем выше уровень заряда в проводящем материале.

Чем выше высота резервуара, тем выше давление в конце. Это означает, что чем больше разница между двумя заряженными точками, тем выше напряжение.

Чем выше давление воды, тем выше скорость потока воды, а это означает, что чем выше разница напряжений, тем больше тока будет течь в полной цепи.

Батарея рассчитана на напряжение и ток.Вы могли видеть на обложке, что написано: 9V, 500mAh. (m означает милли, т. е. 10exp-3, а А · ч означает ампер в час, т. е. указанная батарея способна выдавать ток 500 мА в течение часа работы)

Электрическое сопротивление

Другой фундаментальный термин в изучении электроники новичком или любителем – электрическое сопротивление. Когда мы прикладываем напряжение к устройству, ток начинает течь по металлическим проводам, если цепь замкнута. Электрическое сопротивление – это противодействие протеканию электрического тока в металлических проводниках, обозначенное буквой «R».Иногда мы, люди, сопротивляемся изменениям. Именно так обстоит дело с проводниками. Им не нравится, что ток меняет их состояние по умолчанию, поэтому они сопротивляются этому.

Единица измерения электрического сопротивления в системе СИ – Ом, обозначаемая как Ω.

Мы используем тот же символ для резистора, потому что этот парень также препятствует протеканию тока в полной цепи. Чем выше сопротивление материала, тем выше сопротивление, которое он оказывает прохождению электрического тока.

Сопротивление – это сопротивление металлического проводника протеканию электрического тока в замкнутой цепи, обозначаемое R.

Есть несколько факторов, от которых зависит сопротивление материала. Ниже приводится список, который вы можете использовать, чтобы улучшить свое понимание электрического сопротивления.

• Длина (L): сопротивление прямо пропорционально длине металлического проводника, то есть чем больше длина металлического проводника (то есть медного провода), тем выше будет значение сопротивления.
• Площадь (A): сопротивление обратно пропорционально площади металлического проводника, что означает, что большая площадь поперечного сечения медного провода будет низким значением сопротивления.

Таким образом, это зависит от требований вашего проекта, как вы можете найти компромисс между этими значениями, чтобы получить требуемое значение сопротивления. Помните, что в большинстве случаев нам нужно низкое значение сопротивления, если мы хотим передавать максимальную мощность. Высокое сопротивление вызывает потерю мощности, а мы этого не хотим.

Закон Ома

Хорошо!

Мы находимся в той точке, где мы достаточно хорошо разбираемся в электронике, чтобы говорить об основном законе, называемом законом Ома.

Мы получили краткое представление о напряжении, токе и сопротивлении.Они связаны известным законом, называемым законом Ома. Этот закон гласит, что: Ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению в этих двух точках.

Для справки см. Следующее:

Как вы можете видеть выше, для устранения пропорциональности мы вводим сопротивление (R) как константу пропорциональности. Теперь давайте разберемся с конечным уравнением немного подробнее. Чем выше напряжение, тем выше сопротивление и ток.

Теперь мы можем записать то же уравнение закона Ома в терминах тока и ясно видеть, что ток обратно пропорционален сопротивлению.Это означает, что чем выше сопротивление, тем ниже будет напряжение. См. Следующие математические данные для справки.

Если хотите запомнить закон Ома. Есть простой способ сделать это – использовать треугольник, показанный выше. Поместите палец в V и получите значение I и R. Если вы хотите записать закон Ома в терминах I, поставьте палец на I, и вы увидите V и R. Тот же метод применяется для записи закона Ома в R

.

Переменные сигналы

Переходим к следующему этапу изучения основ электроники для начинающих – электрических сигналов.Любой электрический сигнал обычно определяется как функция времени, несущая информацию об определенном электрическом явлении. Информация может быть частотой сигнала, поведением или амплитудами сигнала. Теперь электрическое явление может быть явлением напряжения или тока, и поэтому мы называем упомянутое явление сигналами напряжения и тока соответственно.

Мы специально определяем чередующиеся сигналы как сигналы с изменяющейся полярностью и изменяющейся амплитудой во времени.Под изменением полярности я подразумеваю изменение направления, иногда оно бывает положительным, а иногда отрицательным. Давайте посмотрим на следующий пример.

Вы видите, что полярность вышеупомянутых сигналов меняется со временем, какое-то время она положительная, а какое-то время отрицательная. Кроме того, вы можете четко видеть, что амплитуда сигналов изменяется от нуля до A, от A до нуля и снова от нуля до -A. Мы называем такие сигналы чередующимися сигналами.

Теперь напряжение и ток могут быть переменными:

• Переменное напряжение (AV)
• Переменный ток (AC)

Электричество, которое мы получаем от домашней розетки, имеет переменный (синусоидальный) характер, поэтому мы называем ток от этих розеток переменным током.Типичные значения переменного напряжения в этих розетках находятся в диапазоне от 220 до 240 В (среднеквадратичное).

Переменный ток (AC) вырабатывается генераторами переменного тока, большими hydel dames, и этот список можно продолжить. Мы измеряем сигналы AV и переменного тока в среднеквадратичном значении, потому что мы не можем определить среднее значение этих сигналов, а измерение мгновенного значения не имеет никакого смысла. Мгновенное значение иногда равно нулю, другое время – А, другое время – А, так что это причина, по которой мы не используем эти значения.

Прямые сигналы

Эти сигналы противоположны переменным сигналам.Они не меняют своей полярности со временем, конечно, ее величина может меняться со временем. Когда его амплитуда или величина не меняются, мы называем такой сигнал постоянными сигналами. А при работе с электроникой мы иногда, на самом деле, большую часть времени отдаем предпочтение контактным сигналам.

Рассмотрим пример прямого постоянного сигнала.

Вы видите, что амплитуда сигнала постоянна. Выше было сказано об общих сигналах, теперь, если применить эту концепцию к напряжению и току, мы получим:

• Постоянное напряжение (DV)
• Постоянный ток (DC)

Источниками постоянного тока являются аккумуляторные батареи и генераторы постоянного тока.Мы также можем преобразовать переменный ток в постоянный, так что с другой стороны мы можем сказать, что все, что производит переменный ток, также является источником генерации постоянного тока.

В наших домах мы платим за электричество переменного тока. Но почти все устройства, которые мы используем дома, работают от постоянного тока. Поэтому мы используем преобразование переменного тока в постоянный, чтобы наши устройства работали. Так почему же мы не можем спроектировать все устройства, работающие от переменного тока. Ответ: мы не можем хранить AC. Например, если мы спроектируем наш телефон только для переменного тока, то его не удастся носить с собой повсюду. Постоянный ток можно хранить в батарейках, поэтому в наших телефонах есть батарейки.

Теперь, когда у нас есть концепции как переменного, так и постоянного тока. Было бы хорошо, если бы попробовали разобраться и в другом различии.

• AC не может быть сохранен, но уверен, что мы можем хранить DC
• AC имеет меньше потерь в длинных распределительных проводах, в то время как постоянный ток в таких ситуациях дает очень большие потери. Вот почему электричество (ток), поступающее в наши дома, – это переменный, а не постоянный ток.
Уровни переменного тока
• можно изменить просто с помощью одного трансформатора, в то время как уровни сигнала постоянного тока сложно изменить.

Базовые компоненты электроники

Надеюсь, вы имеете представление об основных терминах, связанных с электроникой. Теперь давайте перейдем к некоторым базовым компонентам в нашем путешествии по изучению базовой электроники для начинающих. В электронике используются различные компоненты, которые используются во всевозможных проектах. Мы постараемся охватить все в моем курсе (ссылка на курс ), но здесь мы попробуем на вкус самые базовые компоненты в электронике.

Компоненты в электронике делятся на две основные категории:

• Активные компоненты: для их работы требуется внешнее питание, способное усиливать сигналы
• Пассивные компоненты: для правильной работы им вообще не требуется внешнее питание, они не могут усиливать сигнал.

Давайте поговорим об этих основных компонентах следующим образом:

Резистор

Это первый компонент, с которым вы столкнетесь при изучении электроники как новичок. Помню, это был мой первый день в инженерном университете, первая лаборатория должна была научиться измерять сопротивление с помощью мультиметра. Я был так взволнован. Так я познакомился с резистором.

Резистор – это компонент с двумя выводами, который используется для ограничения тока в полной цепи.Вы также можете определить его как компонент, который обеспечивает противодействие или сопротивление току в полной цепи.

Резистор – это пассивный компонент с двумя выводами, который препятствует прохождению тока через полную цепь

Резистор – это пассивный компонент, для правильной работы которого не требуется внешнее питание. Вы просто берете резистор требуемого номинала и включаете его в цепь в соответствии с потребностями проекта.

Вы знаете, иногда мы хотим контролировать протекание тока в цепи.Например, есть схема, для которой требуется только ток 1 мА. Значение тока более 1 мА может привести к повреждению цепи.

Мы этого не хотим. А мы?

Итак, как специалист в области электроники, мы должны ограничить ток в этой самой цепи, вставив на ее пути резистор.

Ниже приведено обозначение схемы резистора и группы реальных резисторов.

Резистор рассчитан по сопротивлению (R), способности сопротивляться.

Единицей измерения сопротивления в системе СИ является Ом, поэтому мы измеряем сопротивление в Ом () i.е. 1, 100. Типичные значения резисторов указаны в килограммах и мегаомах, но есть и некоторые низкие значения в зависимости от приложений.

Резистор можно рассматривать как элемент безопасности, поскольку он ограничивает ток. Помимо ограничения тока, резистор также используется в качестве делителя напряжения. Чтобы узнать больше об этом, вы можете прочитать мои сообщения ниже:

Конденсатор

Название каким-то образом говорит вам, о чем идет речь. Конденсатор, вещь, способная что-то хранить.Верно?

Конденсатор – это компонент, способный накапливать электрические заряды. Это похоже на источник питания, который может дать некоторую мощность цепи.

Мы можем заряжать конденсатор электрическими зарядами и разряжать его, то есть его можно представить как перезаряжаемое устройство.

Конденсатор – это пассивное устройство для накопления заряда, которое лучше всего использовать в качестве фильтра в электронных схемах

Ниже приведено обозначение цепи конденсатора и некоторых различных типов реальных конденсаторов.
Конденсатор рассчитан на емкость (C), способность накапливать заряды.

Единица измерения емкости в системе СИ – Фарад (Ф). Типичные значения емкости выражаются в микрофарадах или пикофарадах, но у вас также есть большие емкости.

Помимо блока, есть два типа конденсаторов

Электролитический конденсатор зависит от полярности, в то время как керамический не зависит от полярности.

К сожалению, в реальном мире у нас нет чистого напряжения, с которым можно было бы работать.Нам нужно как можно больше чистого напряжения для работы.

Чтобы приблизиться к идеальному чистому напряжению, конденсаторы используются в качестве фильтра. Конденсатор отфильтровывает примеси из источника питания, и мы получаем чистое напряжение.

Если вы откроете какое-либо электронное устройство, вы можете увидеть несколько больших конденсаторов очень близко к входной линии питания. Они предназначены для фильтрации примесей входного сигнала перед тем, как передать его остальной части устройства.

Индуктор

Катушка индуктивности – это самый простой в изготовлении компонент электроники.Это простая намотанная катушка.

Он имеет две клеммы, такие как конденсатор и резистор, и относится к категории пассивных устройств, то есть не требует дополнительного источника питания.

Катушки индуктивности, как и конденсаторы, также аккумулируют энергию.

Это компонент, который вы нечасто используете в проектах. Причина в том, что он очень громоздкий по размеру. И вы всегда должны избегать использования его в своих схемах из-за его размера.

По моему опыту, мне каждый раз приходится использовать его в своей схеме.Я должен сделать это сам. И мне это не нравилось по неизвестным причинам.

Катушка индуктивности – это устройство, которое накапливает энергию и действует как фильтр для определенного диапазона частот

Ниже приведено обозначение цепи индуктивности и некоторых реальных катушек индуктивности.

Позже, в электронике, вы узнаете, что проектирование фильтров – очень интересная область для исследования. Иногда вам нужно отфильтровать определенные частоты из входного сигнала i.е. в основном шум. И для этой цели вам нужно разработать определенные фильтры.

При разработке фильтра катушка индуктивности будет играть здесь роль. Как хороший разработчик фильтров, ваш первый подход будет заключаться в отказе от использования катушки индуктивности, но иногда у вас не будет другого выбора, кроме как использовать катушки индуктивности.

Итак, катушка индуктивности – это фильтр, который блокирует некоторые частоты и пропускает некоторые в пределах сигнала. Я не хочу здесь слишком много говорить на эту тему, так как эта статья посвящена базовой электронике для начинающих, но мы обязательно поговорим об этом в отдельном классе, который вы можете найти в классе.

Вперед!

Катушка индуктивности оценивается с точки зрения индуктивности (L), способности накапливать энергию.

Единица измерения индуктивности в системе СИ – Генри (Гн). Типичные значения индуктивности указаны в миллигенри, но также доступны некоторые небольшие индуктивности.

Если вы откроете какой-либо электродвигатель, вы увидите кучу катушек. На самом деле они действуют как индукторы.

Очень интересно знать, что индуктор используется для сенсорных целей. Индукторы обладают способностью обнаруживать присутствие любого магнитного поля рядом с ними и преобразовывать его в напряжение.Таким образом, можно использовать индуктор в качестве чувствительного устройства, чтобы узнать наличие магнитного поля в определенной области.

светодиод

Ваш первый проект будет играть со светодиодами при изучении электронных схем. Я просто не могу объяснить, насколько было бы приятно увидеть эти красочные устройства в вашем проекте.

Лично я использовал много цветов светодиодов в своих начинающих проектах. Они потрясающие, и самое лучшее в них то, что они очень недорогие.

Светодиод – это специальный компонент, излучающий разноцветные огни

светодиода в основном используются для индикации.

Лучшим примером является ваш ноутбук, которым вы, возможно, пользуетесь сейчас. Смотрите световой индикатор питания. Это светодиод. Самое главное, что я забыл в начале, слово led означает светодиод. В следующий раз, когда вы увидите индикатор, возможно, он будет светодиодным.

LED – это компонент с двумя выводами, у которых одна ножка немного длиннее. Один вывод называется анодом (+), а другой – катодом (-). Обычно длинный вывод светодиода является анодом, что означает, что вы должны подключить его к положительному выводу источника напряжения.

светодиода – маломощные устройства. Обычно они составляют от 5 до 30 мА. Всегда нужен последовательный резистор, чтобы предотвратить его возгорание.

Диод

Диод ничем не отличается от переключателя, за исключением того, что диод является электронным переключателем, который нельзя включать и выключать руками. Как и выключатель, диод блокирует ток в одном направлении. Это однонаправленный цифровой переключатель.

Имеет два терминала. Один называется анодом (+), а другой катодом (-).Анод должен быть подключен к положительной клемме источника напряжения, а катод – к отрицательной клемме.

Когда вы подключаете диод указанным выше способом, это называется прямым смещением. А когда вы подключаете диод в обратном порядке, это называется обратным смещением.

Диод работает нормально, когда он подключен в прямом смещении и через него начинает течь ток.

Диод – это пассивное электронное устройство с двумя выводами, которое позволяет току течь только в одном направлении, лучше определенное как электронный переключатель

За счет этих миниатюрных диодов возможна цепь питания.Прелесть этих устройств – низкое энергопотребление. Ниже приведен символ схемы диодов и некоторых реальных диодов.

Существует много типов диодов, диодов Зенора и Шоттки. Зеноровый диод лучше всего использовать для регулирования напряжения, в то время как последний предпочтительнее для быстрого переключения. Принцип работы всех типов одинаков, просто они предназначены для специальных применений.

Транзистор

Если бы этот компонент не был изобретен в Bell Labs, у нас не было бы современного мира.Эта передовая технологическая эра возможна только благодаря транзистору.

Транзистор – это электронное устройство с тремя выводами, которое выполняет следующие функции:

• Усиливает слабые сигналы
• Включить-выключить сигналы (напряжения / токи) т.е. это цифровой переключатель

Например, в громкоговорителе используются транзисторы для усиления обычного звука человека, достаточного для того, чтобы его можно было услышать в большой толпе.

Транзистор – это трехконтактное устройство, которое может усиливать слабый сигнал, а также может использоваться в качестве электронного переключателя

Три терминала имеют следующие названия:

• База (B)
• Излучатель (E)
• Коллектор (С)

Ниже приведено обозначение схемы транзистора и некоторых реальных транзисторов.

Транзистор – это пример активного устройства, то есть для него требуется внешний источник питания. Кроме того, он бывает разных размеров и упаковок. Транзисторы на картинке – это мощные и громоздкие транзисторы, хотя вас может шокировать тот факт, что устройства, которые вы используете сейчас для чтения этой статьи, имеют миллионы транзисторов очень маленького размера.

Существуют разные типы транзисторов, но транзисторы с биполярным переходом (BJT) являются фундаментальными и простыми в освоении.Сами BJT делятся на два: NPN и PNP.

Интегральные схемы (ИС)

Интегральные схемы

– это полные схемы, которые можно использовать как часть схемы для более эффективного выполнения работы.

Например, процессор Intel сам по себе представляет собой полную интегральную схему, обычно называемую микросхемой, но в него встроены другие схемы, чтобы сделать рабочий компьютер. Сама по себе интегральная схема может быть бесполезной, но в сочетании с внешней схемой вы создаете очень крутые и забавные проекты базовой электроники.

Интегральная схема – это полная схема, реализованная на небольшой кремниевой пластине

Используется во многих интересных и полезных проектах. Сама микросхема – это просто черный ящик, который ничего не может сделать без внешней схемы.

Но как только вы поместите его прямо в свой проект, вы можете получить классные результаты. Лучший пример – это мигающие светодиодные схемы. Используя 555, вы можете заставить светодиод мигать, что очень круто. 555 – самая популярная микросхема для начинающих.

Большинство схем, с которыми вы встретитесь в пути, будут иметь микросхемы. Они делают схему более профессиональной, компактной и экономичной. Со временем вы научитесь проектировать ИС, если вам интересно, и можете сделать карьеру в проектировании ИС.

Знакомство с основами электронных схем

В электронике есть много других компонентов. Но на данном этапе, я думаю, нам действительно нужно перейти к следующим разделам нашего пути изучения основ электроники для начинающих.

Что такое схема электроники?

Электронную схему можно представить как зеленую плату, присутствующую почти в каждом электронном устройстве.

Каждая электронная схема состоит из основных электронных компонентов. Комбинация этих компонентов определяет поведение и назначение схемы.

Одни и те же резисторы, диоды и конденсаторы, соединенные каким-либо образом, могут составлять цепь питания. Но одни и те же компоненты с разной компоновкой могут заканчиваться в совершенно другой цепи.

Электронная схема представляет собой комбинацию хорошо соединенных электронных компонентов посредством соединительных проводов таким образом, что они образуют полную петлю для протекания тока

Любая цепь должна составлять полный цикл, иначе цепь будет разомкнутой или неполной. Прежде чем говорить о каких-либо схемах, мы должны знать несколько основных концепций схем. Это следующие:

• Обрыв цепи
• Короткое замыкание
• Последовательные и параллельные цепи

Поговорим подробнее по указанным темам.

Обрыв цепи

На простом языке неполная цепь называется разомкнутой. Или, говоря более технически, любые две электрические точки на плате или цепи, которые имеют бесконечное электрическое сопротивление, мы называем это разомкнутой цепью.

Применяя закон Ома, мы можем ясно видеть, что любые точки цепи с очень большим (бесконечным) сопротивлением будут рассматриваться как точки разомкнутой цепи. Интересные факты об открытых цепях:

• В точках i может быть любое значение напряжения.е. например, на изображении выше точки A и B имеют любое значение напряжения.
• Нет тока в разомкнутой цепи.

Короткое замыкание

Напротив обрыва – короткое замыкание. С технической точки зрения, любые две электрические точки на плате или цепи, которые имеют нулевое сопротивление, называются коротким замыканием.

Когда мы применяем закон Ома к короткому замыканию, мы получаем нулевое сопротивление. Ниже приведены основные вещи, которые следует учитывать при коротком замыкании.

• Разница напряжений при коротком замыкании всегда равна нулю
• При коротком замыкании может протекать любой ток. И это причина, по которой мы часто слышим, как здание загорелось из-за короткого замыкания.

Теперь мы объединяем два компонента, закорачивая их клеммы друг к другу, это хорошо, и вот как мы соединяем компоненты. Но если замкнуть соединение двух клемм одного и того же устройства, мы можем повредить это устройство.

Последовательная цепь

Теперь мы переходим к другой концепции схем, которую мы часто используем в электронике, а именно к последовательным и параллельным схемам. Я расскажу о параллельной схеме в следующем разделе. В этом разделе мы просто поговорим о последовательных схемах и соединениях. Проще говоря, последовательная цепь – это устройство, в котором мы соединяем клеммы электронных компонентов друг с другом таким образом, чтобы это выглядело как поезд. Вы знаете, что конечный вывод одного компонента соединен с начальным выводом другого компонента, а конец этого компонента – с начальным выводом следующего компонента, и этот список продолжается до последнего компонента.

Я надеюсь, что вышесказанное имело для вас смысл. Теперь поговорим немного о технических моментах. Когда мы говорим о последовательном соединении, мы имеем в виду, что это может быть соединение любых компонентов, например, вы можете подключить последовательно резисторы, последовательно конденсаторы, а также последовательно соединить катушки индуктивности. Но нужно иметь в виду следующее:

• То же самое количество тока проходит через любой компонент, подключенный последовательно.
• Падение напряжения на каждом компоненте может отличаться.

Параллельная цепь

Как следует из названия, цепь, в которой электронные компоненты соединены параллельно, называется параллельной цепью.Говоря простым языком, компоненты соединяются таким образом, что они выглядят как лестница, называются параллельной цепью или называются компонентами, соединенными параллельно.

Теперь я сказал, что это похоже на лестницу, позвольте мне добавить лестницу, лежащую на земле 😀 Что вы должны помнить о параллельных цепях или параллельно соединенных компонентах:

• На каждом компоненте при параллельном подключении одинаковое значение напряжения.
• Через каждый компонент протекает ток разной величины.

Некоторые фундаментальные устройства в электронике

Изучая основы электроники для начинающих, мы рассмотрели некоторые основные компоненты электроники, термины и некоторые основные схемы. А теперь давайте поговорим о некоторых удивительных устройствах, которые мы используем почти все время в наших проектах.

Сейчас, конечно, много других, но эти два парня – самые простые.

Макет

Это устройство, на котором мы строим наши схемы. Это устройство, которое очень поможет вам в изучении основ электроники как новичку, так и полному новичку.Многие из вас могут приблизительно представить себе, что доска для бисера – это инструмент, который мы используем для создания проектов, и в какой-то мере вы правы. Может быть, для этого парня вообще нет такого правильного определения, но мы дадим его определение по-своему.

Макетная плата – это очень простой инструмент в электронике, используемый для создания прототипов схем, для тестирования наших схем, для сравнения результатов в реальном времени с результатами моделирования, для создания части системы и ее независимого тестирования.

В электронике или вообще в жизни все начинается с идеи.У вас есть идея заняться электроникой, круто! Но когда вы действительно делаете это, есть вероятность, что вы ошибетесь в первый раз, второй раз, в третий раз или, в худшем случае, вы не поймете правильно и сдадитесь.

Вы создали свою схему с помощью программного обеспечения для моделирования, которое, похоже, отлично работает в программном обеспечении. Большой! Теперь пришло время действительно сделать это на чем-нибудь, на макете, и, конечно же, кто сказал, что вы не ошибетесь. Ты будешь и много заработаешь.

Чтобы узнать больше об этом парне, мой следующий пост может помочь:

Я здесь хочу сказать, что на практике есть шансы на совершение хороших ошибок. И макетная плата – единственный парень, который действительно может быть очень полезным, чтобы исправить ваши ошибки.

Мультиметр

Подобно врачу, постоянно пользующемуся стетоскопом, мультиметр – это инструмент, который у вас будет всегда. Разница в том, что вы не можете использовать его на пациентах. Мультиметр – это измерительное устройство, используемое для измерения следующих величин.

• Сопротивление резистора
• Емкость конденсатора
• Напряжение
• Ток переменного и постоянного тока
• Проверка целостности
• Температура компонента

Есть два типа мультиметров. Один называется мультиметром с автоматическим диапазоном, а другой – мультиметром с ручным диапазоном. Разница в том, что мультиметр с автоматическим диапазоном автоматически устанавливает свой диапазон измерения, в то время как в последнем вы должны установить диапазон самостоятельно.По сути, мультиметр с автоматическим диапазоном измерения крутой и очень умный, чем другой.

В каждом мультиметре есть шкала или ручка, называемая селекторным переключателем, с помощью которой вы устанавливаете диапазон. Например, вы хотите измерить напряжение. Все, что вам нужно, это в случае мультиметра с автоматическим выбором диапазона установить шкалу на символ V и поместить щупы поперек потенциалов, и получить результаты на дисплее.

Чтобы узнать больше об этом парне, мой следующий пост может помочь:

Конечный проект: Светодиодная схема

Я так взволнован этим разделом, потому что для многих из вас это разработка вашей собственной первой схемы.

Изготовление светодиодной схемы похоже на написание кода «Hello World» в программировании. Вы набираете простейший код, который выводит указанное сообщение на экран компьютера, и с этого начинается ваша карьера программиста.

Точно так же путешествие вводной электроники начинается со светодиодной схемы, это просто, весело, эмоционально и может стать отправной точкой для многих из вас, читающих эту статью.

Требования:

• Макет
• Соединительные провода
• Резисторы (1кОм)
• Светодиоды
• Аккумулятор (9 В)

Принесите вышеуказанные компоненты, и давайте сделаем схему.

Есть много способов купить эти компоненты, но хорошей практикой является покупка полного комплекта. Зайдите на Amazon и поищите базовые комплекты электроники, и вы найдете их десятки, просто выберите один. Я рекомендую этот комплект от Interstellar Electronic (Amazon Link), но все, что вам нравится, зависит от вас.

Начиная с макета. На макетной плате строки разомкнуты, а строки столбцов замкнуты.

Внимательно посмотрите на картинку выше. Есть ряды от A до J. От A до E – это отдельная группа, а от F до J – отдельно.Это означает, что если я подключу положительное напряжение к любой строке, весь столбец получит одинаковое значение напряжения.

Резистор является пассивным компонентом, не зависящим от полярности. Ставь все равно нормально будет работать. Но со светодиодами дело обстоит иначе.

Светодиод

является компонентом, зависящим от полярности, т.е. его положительный вывод (длинный) необходимо подключить к положительному выводу источника напряжения, а отрицательный вывод – к отрицательному. Если вы забудете это, вы можете убить невинный светодиод.

Теперь давайте сделаем схему немного интереснее, добавив к ней еще один светодиод.

Видите ли, все, что мне нужно сделать, это просто добавить еще один светодиод в точные столбцы предыдущего светодиода. Мы называем эту операцию параллельным сложением.

При желании к нему можно добавить еще один светодиод. Проведите этот эксперимент. И вы узнаете, что при добавлении большего количества светодиодов яркость предыдущих становится немного ниже.

Почему?

Попробуйте и подумайте, вспомните, что делает резистор в цепи.

Хорошо, хорошая попытка.

Резистор – это токоограничивающий элемент. Это пропускает определенное количество тока в нашу цепь. Этот ток постоянный. Когда есть один светодиод, он получает весь ток. Но при добавлении большего количества светодиодов ток начинает делиться между ними поровну, что делает их менее яркими.

Краткое изложение основ электроники для начинающих

Изучение основ электроники для начинающих – это как первый шаг в огромный океан мира электроники.Чтобы действительно знать и понимать концепции, нужны преданность делу и полная сосредоточенность. Как только вы усвоите базовые концепции, все остальное станет для вас понятным. Эта статья, «Основы электроники для начинающих», – это всего лишь небольшое усилие, чтобы дать вам представление о том, как выглядит изучение электроники.

Вы знаете, я стараюсь сделать эту статью настолько простой, насколько это возможно, чтобы вы чувствовали себя расслабленными и не пугающими. Если вас интересует электроника, то рекомендую записаться на курс. Вы можете искать разные курсы электроники.Вы также можете изучить мой собственный базовый электронный курс для начинающих (ссылка). Целый раздел можно посмотреть бесплатно, вы можете пойти туда и посмотреть мои видео, если мой стиль преподавания вам подходит и содержание соответствует тому, что вы ищете. Тогда было бы здорово попробовать полностью. Я продаю его прямо сейчас, так что вы можете купить полный курс за 19 долларов.

Таким образом, основная электроника для начинающих – это знакомство с определением электроники. Чтобы полностью понять определение, нам нужно сначала понять концепцию электричества, а затем, основываясь на электричестве, мы различаем различные материалы, такие как

.

• Материалы, через которые проходит электричество, называются проводниками.
• Материалы, которые не пропускают электричество, в любом случае называются изоляторами.
• Полупроводники: они находятся посередине как изоляторов, так и проводников. Они частично пропускают поток электронов, электричества, а частично блокируют.

И мы определяем электронику как исследование движения электрических зарядов (электроники) через полупроводниковые устройства. Благодаря полупроводникам возможен современный мир.

Как только мы получим представление об электронике, мы поговорим о некоторых основных терминах, которые все время используются в электронике: i.е. напряжение (В), ток (I) и электрическое сопротивление (R). Эти основные термины связаны друг с другом очень известным законом, называемым законом Ома.

Закон

Ома гласит, что напряжение в двух точках цепи прямо пропорционально току, протекающему через это устройство. Мы постоянно используем этот закон при анализе схем и при проектировании различных электронных систем.

Затем мы начинаем говорить об основных компонентах электроники для начинающих, базовых схемах, а затем, в конце, мы пытаемся использовать наши знания и делать очень простой проект – проектирование светодиодных схем.Попутно мы узнаем, что такое макетная плата и мультиметр, и как эти ребята помогают нам в изучении электроники.

Надеюсь, вам понравилась эта статья об основах электроники для начинающих, и мои небольшие усилия вроде как помогли вам.

Спасибо и удачной жизни.

Другие полезные сообщения:

Изучение электроники для начинающих легкими способами

Я собираюсь показать, как научиться электронике для начинающих. Представьте, что вам интересно изучать новые вещи, которые вам не знакомы.Все кажется запутанным.

Раньше я был таким. Поэтому не хочу, чтобы ты нравился мне. Начать следует с простого, маленького. Пока не разовьется сам того не зная.

Разрешите вам объяснить. Пошаговое обучение.

Простое обучение электронике для начинающих

Что? Почему? Кто? изучайте электронику

У меня есть три вопроса, которые помогут вам увидеть более ясно.

.

1 # Что такое электроника?

Электроника что-то рядом с нами.Например, сотовые телефоны, компьютеры, телевизоры и т. Д.

Электричество необходимо всему в качестве энергии при подключении к сети дома или зарядке от адаптера переменного тока.

Внутри этих устройств находятся устройства, называемые электронными компонентами.

Они соединены способом, известным как электронная схема.

При использовании этих устройств нам не нужно изучать работу электронной схемы внутри них.

Но…

2 #

Зачем изучать электронику?

Есть много причин, по которым стоит изучать электронику.Но четыре основных преимущества:

Может создавать электронные схемы

Если у вас есть страсть к электронике, работает. Мы должны изучать электронику, используя электронные схемы для создания забавных проектов. Для решения повседневных проблем это хорошо, свободное время полезно.

Экономьте время и деньги

Кроме того, если у вас есть технические навыки. Вы можете сэкономить деньги. Потому что когда прибор сломался. Вы можете сначала отремонтировать его.

Великое будущее ждет

Изучение электронных схем – это очень хороший навык или способность.

Представьте, что вы строите электронные схемы. Разберитесь в принципе его работы, пока не станете экспертом. Когда есть такая возможность работы. Вы будете выбраны?

Отлично подходит для учебы

Кроме того, он отлично подходит и для учебы. Потому что электроника – это наука по понятным причинам. Мы можем это понять.

Но только изучить принцип его работы – утомительное дело. Поэтому лучше учиться на сборке электронных схем.

3 #

Кому следует изучать электронику?

Изменить старое мышление Электроника не так сложна, как вы думаете, вы хороши для ее изучения.

• Студент или увлекающийся электроникой.
• Родители, которые хотят найти для детей хорошие занятия.
• Даже родитель, обучающийся на дому, хочет научить своих детей изучать электронику не хуже меня.

Сделать электронику легкой для детей очень сложно.Итак, родители должны учиться вместе с детьми.

Еще не поздно.

Некоторым из моих друзей около шестидесяти лет. Играйте с внуками с электроникой. Это веселое занятие.

Электроника – это деятельность, которая создает, трогает, по-настоящему экспериментирует с устройствами, мы перемещаем тело Создаем большой проект. (Иногда).

Иногда для решения задач мы выполняем простые математические вычисления. Итак, наш мозг непрерывно развивался. Или даже тот проект провалился. Мы тоже узнали.И это также может принести пользу другим людям.

А ты?

Как лучше всего учиться?

Вы видите много контента. Так как же начать? Какой метод лучше?
Представьте, что вы сидите в классе и изучаете научную теорию. Многим может быть скучно. И не могу вспомнить весь этот контент.

Давайте учиться через проблемы

Я считаю, что проблемы являются главной причиной обучения во всем, что нас окружает.

Раньше мы были в темноте.Итак, создаем лампочку. Строительный процесс – это отличное обучение. И важным инструментом является время и регулярность эксперимента.

А ты? Позвольте проблеме пройти или устраните ее.

На мой взгляд, нам необязательно знать теорию всех электронных устройств.

Конечно, мы всегда должны думать и развивать это так, чтобы мы могли решить проблему наилучшим образом.

Как научиться электронике простыми способами

Теперь у вас, вероятно, есть мечта.Например, я хочу построить схему, изменить схему. И применяем различные схемы.

Но в нем много оборудования и деталей. Это очень сбивает с толку.

Моя мама учила, что у нас всегда есть много способов достичь цели.

Каждое обучение имеет важное условие: Время и стабильно
Или… Если цель далеко Идите медленно и неуклонно

Как сажать деревья. Требуется время и небольшой полив. Также изучаю электронику, как поливать растения.

Мы не можем принимать много информации за раз, поэтому потратьте некоторое время, чтобы узнать и выяснить, что мы за дерево.

Давайте начнем больше в 3 ШАГА!

Step1 # Понять основы электроники

Закон о соотношении напряжения, тока, мощности, сопротивления и сопротивления

Чтобы так легко изучить взаимосвязь между напряжением и током мощности и сопротивления при протекании воды. Посмотрите на закон Ома, основы электричества, которые вам следует знать.

Подробнее >>

Quick Common Electronics Components

Потому что нам нужно использовать их для создания электронных схем.Если не узнать названия и как они работают.

Не надейтесь на создание Электронной схемы готово!

Подробнее

Все основные символы электронных схем

Это пиктограммы, которые показывают вместо электронных устройств для схемотехники и т. Д.

Подробнее >>

Шаг 2 # Подробное изучение основных компонентов электроники, блок-схемы

Есть много электронных устройств.Но какое оборудование нам следует изучить? Часто используется и важно. Я собрал содержание в 5 частях, как показано ниже.

Резистор: цветовой код и принцип работы

Позвольте мне рассказать вам о цветовом коде резистора и о том, как он работает.

Мы часто видим множество резисторов во многих электронных схемах.

Вы знаете, как его использовать…

Подробнее >>

Принцип работы конденсатора, типы и принцип работы

Мы всегда используем конденсаторы в электронных схемах.

Но достаточно ли вы их понимаете? Просмотрите сейчас!

Вы можете улучшить его работу.

Подробнее >>

Использование конденсаторов | Постоянная времени цепи RC и связь

Изучите основные способы использования конденсаторов, емкость, емкостное реактивное сопротивление Xc. Соединяем их параллельно и последовательно.

Мы можем использовать RC постоянную времени и цепи связи.

Подробнее об этом!

Светодиод: как легко использовать светодиоды – напряжение светодиода с использованием

Первый раз для изучения того, как использовать светодиоды.

Это хороший учитель для изучения ограничения тока.

Подробнее >>

Стабилитрон: как использовать, пример использования схемы

Мы часто используем стабилитрон во многих электронных схемах. Но… Ты достаточно хорошо понимаешь?

Подробнее >>

Как работает транзистор

Узнайте, как работает транзистор, старые детали Но мы часто его используем. Из-за прочного, сильного тока.

Есть ли причина. Давайте узнаем, что они работают просто.

Подробнее >>

SCR: как это работает и базовая схема

Вы когда-нибудь видели SCR? Некоторые могут использовать его вместо переключателей и реле.

Потому что мы видели, что он работает быстро и тихо.

Подробнее >>

Как работает таймер NE555 | Технический паспорт | Распиновка

Узнайте, как работает таймер NE555.Даташит, распиновка, схема внутри.

См. Базовый стабильный мультивибратор (автономный) или схему прямоугольного генератора.

Подробнее >>

И другие

Шаг 3 # Создание схем

Электроника – механик. Хотя вы очень хорошо разбираетесь в принципах электронной работы. Но также необходимо практиковать технические приемы. В этом разделе ваша работа будет завершена гладко. Конечно, чтобы стать квалифицированным, нужна практика, повторяемая много раз.

Как припаять печатную плату и провода

Где купить компоненты электроники

Если вы ищете электронные компоненты для своих проектов.

Хочу порекомендовать вам какой-нибудь магазин электроники.

Подробнее >>

Как заряжать свинцово-кислотный аккумулятор

Вероятно, раньше мы использовали свинцово-кислотные аккумуляторы. Но вы уже понимаете, как его заряжать?

Давайте учиться.

Конечно, нужно адекватно разбираться в принципах электроники. Так что вы можете создать проект именно так, как хотите. См. ниже. Вот что вам следует знать.

Learn Many Электронные схемы

Большинство людей хотят создавать большие проекты. Например, мощные усилители, микроконтроллеры и т. Д.

Знаете ли вы, что эти проекты включают в себя множество малых и малых схем, соединенных вместе?

Итак, мы должны изучать электронику с небольшими, или простыми, или даже крошечными схемами.Я люблю их изучать. Мне нравится проектировать или пробовать схемы самостоятельно.

Потому что я верю, если мы их понимаем. Мы можем сами разрабатывать электронные проекты. У тебя есть такая мечта, как у меня?

Электроника имеет множество схем. Мы не можем узнать об этом вкратце.
Так будет лучше. если мы будем учиться понемногу Регулярно.

Я постепенно представлю вам различные схемотехники. Спасибо за подписку.

Токоограничивающий резистор для светодиодов и нагрузки

Как уменьшить напряжение для светодиодов и других нагрузок.

Мы используем ограничительный резистор для уменьшения тока или напряжения в последовательной цепи.

Так просто сделать.

Подробнее >>

Как работает простая последовательная схема

Давайте разберемся с током и напряжением на устройствах и рассчитаем его с помощью простой формулы.

Подробнее >>

Делитель напряжения работает

Почему мы часто используем их в схемах? Позвольте мне объяснить вам, как они работают, управляют, вычисляют легко.

Подробнее >>

Принцип нерегулируемого питания

Практически все схемы построены на этом принципе.

Конечно, спросите у себя. Стоит ли это читать?

Подробнее >>

Регулятор постоянного напряжения Принцип работы

Хотя я не люблю сложность. Но каждому проекту нужна хорошая стабильность.

Итак, это необходимо.Мы должны это использовать и понимать!

Подробнее >>

Защита от перегрузки и короткого замыкания

Давайте узнаем о транзисторном стабилизаторе напряжения с последовательной защитой от короткого замыкания и перегрузки. И как это уменьшает пульсацию.

Подробнее >>

741 Операционный усилитель Источник питания Схема работает

Смотрите! Как работает датчик напряжения ошибки. Схема на транзисторах.

См. Примеры схем регулятора переменного напряжения с использованием 741 и 2N3055.

Подробнее >>

Схема преобразователя постоянного тока в постоянный работает

Считаете ли вы, что переключение питания сложно? особенно новичок или любитель электроники. Да!

Но подождите, попробуйте это прочитать. Это может изменить ваше мнение.

Можно попробовать поиграть или реально использовать. Нам не нужно использовать дорогие детали или слишком сложные. У вас уже точно есть оборудование.

Подробнее >>

Импульсный источник питания против линейного, как это работает?

Почему люди выбирают импульсный регулятор? высокая эффективность в малом.Итак, следует ли узнать, что это работает и многое другое? Проще, чем ты думаешь.

Подробнее >>

Принципы электронных схем довольно скучны.

Давайте посмотрим на 15 Базовые схемы , которые можно использовать.

Если вы все еще не нашли то, что вам нравится, посмотрите 99+ схем здесь!

Понимание цифровой работы

Сейчас цифровая эпоха, эти статьи являются основными для микропроцессорной системы.Начальное образование с простым образом мышления должно быть действительно полезным и полезным.

Как изучать электронику для начинающих

Как мне начать изучать электронику?

Перед тем, как начать, вам необходимо подумать о том, чего вы хотите достичь, хотите ли вы понять основы электроники и принципы ее работы, или вы хотите узнать, как создать электронный проект, например, спаять комплект. Это две разные вещи, которым нужно научиться.

Конечно, вы можете узнать, как делать и то, и другое. Довольно часто кто-то хочет построить что-то, следуя инструкциям из набора, а затем хочет знать, как это работает, когда он начинает работать. Или вы, возможно, изучили основы электроники и теперь хотите что-нибудь припаять. В любом случае, я надеюсь, что здесь есть некоторые ответы.

Как начать заниматься электроникой?

Для меня это довольно простой ответ. Я разобрал фонарик на части и понял, что металлические части, такие как пружины и контактные биты, были все там, чтобы убедиться, что две стороны батареи, + и – подключены к двум соединениям нити накала лампы.Переключатель сдвинулся, чтобы включить соединение. Я мог вынуть батарею и лампочку и, проведя два провода к батарее и лампочке, зажег. Это была моя первая ручная трасса.

После этого мне попалась книга «Узнайте о простой электронике» из серии «Божья коровка», в которой показано, как можно использовать латунные винты, чашки для винтов и кусок дерева для соединения компонентов. Вскоре я получил аналогичную статью «Узнайте о создании транзисторного радио», также из серии «Божья коровка».

Две книги, которые пробудили мой интерес к электронике.

Эти книги были первыми, которые я когда-либо видел, в которых были описаны электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и транзисторы, и это был первый раз, когда я Видно, что вы можете использовать их для самостоятельного изготовления небольших схем из этих компонентов в домашних условиях.

Я быстро уговорил маму отвезти меня в город на мои карманные деньги, чтобы купить некоторые из этих электронных компонентов. Мне не терпелось вернуться домой и начать что-то строить.Я до сих пор помню волнение, которое меня зацепило, и сорок лет спустя я остаюсь им.

Безопасность прежде всего

Первое, о чем я должен упомянуть, – ни при каких обстоятельствах не экспериментируйте с сетевым электричеством. Он может убить вас, если вам не повезло, и неприятно пнуть или встряхнуть, если вам повезет. Это вызывающе неприятно мягко говоря. Вам следует использовать батарейки, пока вы возитесь с вещами или экспериментируете. В противном случае используйте сетевой адаптер или настольный блок питания.

Это даст вам постоянный ток низкого напряжения, который используется в основных электронных схемах. Вы не нанесете большого ущерба, если будете придерживаться этого. Заметьте, я сказал, что вы мало что сделаете. Все еще можно повредить компоненты и даже взорвать их, но, что важно, это не значит, что вы получите повреждение.

Learn Электронные стартовые комплекты

Если вы сначала хотите попробовать, на Amazon есть несколько отличных стартовых комплектов.

Преимущества стартового набора.

Это дает вам представление о том, что такое базовая электроника, без особых затрат.

Когда у вас есть комплект, у вас обычно есть все необходимое. Нет ничего более разочаровывающего, чем желание завершить проект и не иметь всех компонентов.

Они обычно довольно просты в том, как компоненты связываются вместе, а компоненты и методы соединения могут использоваться повторно.

Обычно вы получаете некоторую форму руководства с простыми начальными проектами.

Большинство проектов будет завершено быстро, и вы не будете тратить слишком много времени, прежде чем что-то заработает.

К недостаткам стартового набора можно отнести.

Некоторые проекты не так уж и впечатляют с самого начала.

Комплект быстро перерастет.

Когда вы полностью исчерпаете набор, вы не сможете его расширить.

Многие из них на самом деле не объясняют, как именно работают схемы, которые вы построили.

Однако они представляют собой захватывающее знакомство и могут стать отличным подарком для ребенка. Я признаю, что я предвзят, но покажите мне что-нибудь еще, что может обеспечить такой же уровень веселья, азарта и познавательной способности одновременно.Это также отличный способ провести время со своими детьми, и вы оба сможете чему-то научиться.

Одним из первых наборов, которые я купил в подарок, был комплект обучающей электроники, в котором все компоненты были прикреплены к основанию. У него были клеммы, которые были в основном пружинами. Вы толкали их в одну сторону и вставляли луженый провод, который затем зажимался пружиной, обеспечивая электрическое соединение с компонентом. Это был очень быстрый и простой способ построить схему, и вы не могли потерять компоненты, поскольку все они были прикреплены к одной базовой плате.

Вы все еще можете получить эти комплекты. Сейчас они производятся Elenco и включают Elenco Electronic Playground и более крупную Elenco Electronic Playground 130.

Еще один особенно хороший ассортимент комплектов – Snap Circuits, и я могу порекомендовать Snap Circuits Arcade. Есть много проектов, которые вы можете построить с помощью этого конкретного набора, и на коробке указано, что они предназначены для детей от 8 до 108 лет. В этих наборах есть компоненты и соединения, установленные на панелях, которые соединяются вместе на базовой плате. Большинство комплектов Snap Circuits можно приобрести на Amazon.

Одна из созданных схем из набора Snap Circuits Extreme

Если у вас есть больше денег, вы можете выбрать Snap Circuits Extreme Plus. Здесь больше компонентов и больше проектов. Мой друг купил для своего сына комплект Snap Circuits, который был великолепен, и он ему очень понравился, но теперь его сын продолжает находить все больше и больше комплектов Snap Circuit, поскольку они создают такие вещи, как создание автомобиля с дистанционным управлением, и у него есть сейчас потратил на них совсем немного.Однако, как он указывает, он предпочел бы, чтобы он занимался сборкой и обучением, а не сидел за компьютером, играя в игру или сидел на своем телефоне.

Изучение электроники Комплекты макетов

Следующим шагом вперед являются комплекты проектных макетов.

Макетная плата для электроники

Это основа для ваших электронных схем, ее пластик с расположением металлических шин. У вас есть полоски, идущие вверх и вниз по бокам для напряжений питания, они обычно отмечены красным и синим.Есть также те, которые проходят через макетную плату горизонтально для компонентов.

На Amazon также есть много таких наборов. Вы получаете макет, электронные компоненты, инструкцию и соединительные провода.

Из-за того, что они вдвигаются в макетную плату, вы не можете использовать обычный многожильный провод, вы можете получить одножильный провод с одной толстой «жилой», однако для использования с макетной платой гораздо лучше использовать эти соединительные кабели. Они дешевые, многоразовые и предназначены только для работы.

Преимущества аналогичны стартовым комплектам, указанным выше. Вы получаете все, что вам нужно, так что вы можете сразу же приступить к созданию чего-нибудь и начать приобщаться к электронике для хобби.

Недостатком является то, что их немного сложнее использовать, чем электронные наборы для базового обучения, которые предназначены для новичков. Хорошая новость заключается в том, что это простой способ освоить базовую электронику без необходимости учиться паять.

Однако после того, как вы создадите различные макетные проекты, все, что у вас есть, все равно будет полезно.Я и большинство моих знакомых энтузиастов электроники все еще использую макетные платы для экспериментов и проектирования схем. Это то, что бесценно для использования электроникой в ​​хобби, даже для опытных любителей, поскольку нет ничего лучше, чем быстро опробовать что-то.

После того, как вы исчерпали все инструкции, появятся другие книги и статьи в Интернете о создании проектов на макетных платах. Как только вы разберетесь в электронике, вы научитесь размещать любую схему на макетной плате. Вы можете легко расширить и купить больше компонентов, а макетные платы скрепить вместе, чтобы построить более крупные схемы.Нет ничего необычного в том, чтобы увидеть три или более скрепленных вместе, а некоторые люди даже прикрепляют макеты на твердую доску для работы.

Стандартный беспаечный электронный макет, известный как MB-102, имеет 830 отверстий для подключения компонентов. Вы также можете соединить их вместе по горизонтали и вертикали, чтобы создать огромные схемы.

Как изучать электронику – стартовые комплекты Arduino

Некоторое время назад увлечения электроникой и компьютерами удивительным образом соединились, что принесло пользу обоим лагерям.Так появились микроконтроллеры, такие как Raspberry и Arduino. Arduino особенно понравился любителям электроники и стал настолько большим, что стал почти отдельным хобби.

Что за шум вокруг Arduino и электроники?

Во-первых, введение. Arduino – это небольшая плата микроконтроллера. Я имею в виду, что это стандарт, позволяющий программировать и взаимодействовать с внешним миром с помощью электроники таким образом, чтобы вы могли легко увлечься!

Для любителей электроники, когда появились интегральные схемы, это означало, что вы действительно могли создавать действительно полезные и впечатляющие проекты с этими строительными блоками.Затем появился Arduino со стандартным строительным блоком, который можно было запрограммировать так, чтобы он делал практически все самостоятельно. В стартовые комплекты Arduino входит все необходимое, от макета и компонентов для электронной части до блока Arduino, программаторов, программного обеспечения и многого другого. Вы можете щелкнуть здесь, чтобы просмотреть комплекты Arduino.

Elegoo – это очень разумный стартовый комплект для Arduino, который включает в себя все, что вам нужно для начала работы. Сюда входят макет, соединительные провода, светодиоды, переключатели, дисплеи и программатор.Вы можете перейти на веб-сайт Elegoo, чтобы загрузить документацию и ознакомиться с ней перед покупкой.

После того, как вы начнете программировать Arduino и использовать электронику, пределом для вас будет небо, и есть множество книг, которые помогут вам продвинуться еще дальше.

Какой стартовый комплект электроники лучше для начала?

Это зависит от того, чем вы хотите заниматься и на каком уровне вы находитесь, когда начинаете. Я знаю многих людей, которые начинали с самых простых детских электронных наборов, а затем попробовали и быстро пошли по пути макета.Вы вряд ли потратите много денег, если это то, что вы делаете, и быстро перерастете первый базовый комплект.

На самом деле я не знаю никого, кто начинал с электроники, покупал комплекты и сожалел об этом. Вы почти наверняка получите ошибку и начнете заниматься фантастически полезным и интересным хобби, и я знаю много людей, которые сделали карьеру в области электроники, и я сам один из них.

Если вы хотите ознакомиться с отличными продуктами для изучения электроники, у меня есть статья.

Наборы для электронной пайки для начинающих

Что если вы просто хотите сначала построить что-то полезное, и вам пока не интересно узнать, как все это работает.

Просто собираю комплект электроники

Один из многих комплектов, которые производит компания Velleman UK.

Ну, конечно, есть множество наборов, предназначенных именно для этого типа любителей. Основное отличие состоит в том, что вам, скорее всего, потребуется знать, как паять. Если это то, чему вы хотите научиться в первую очередь, у меня есть статья «Научитесь паять – руководство для начинающих», в которой вы узнаете все, что вам нужно знать, а также то, что еще вам понадобится, например инструменты и аксессуары.

Недостатки

Вам нужно научиться паять и обзавестись другими инструментами.

После того, как комплекты собраны там, больше нечего делать, вы не можете повторно использовать их для чего-то другого.

Вероятно, вы мало что узнаете о том, как работает построенная вами схема.

Преимущества

Вы можете построить несколько весьма полезных проектов.

Поскольку они припаяны к печатным платам, они довольно доработаны и будут работать годами.

Как только вы научитесь паять, вы приобретете еще один навык на всю жизнь.

Для завершения некоторых из простых проектов потребуется не более нескольких часов.

Когда вы наберетесь опыта, вы сможете изменить их в точном соответствии со своими потребностями. Это то, что я много делал с проектами электронной музыки.

Обозначение основных электронных компонентов

Есть два типа электронных компонентов: пассивные и активные. Пассивные – это резисторы и конденсаторы, и они довольно просты, активные – это такие вещи, как транзисторы и интегральные схемы, и могут быть довольно сложными.

Пассивные электронные компоненты

Обозначение основных электронных компонентов – резистор

Резисторы легко идентифицируются по цветным полосам, указывающим их значение.

Предустановленные резисторы, их значения могут быть изменены, слева многооборотный для точной настройки.

Два разных типа переменных резисторов, также известных как потенциометры.

Это один из наиболее распространенных электронных компонентов, который также один из самых простых для идентификации. Это небольшая трубчатая форма с цветными полосами на ней.Эти цветные полосы указывают номинал резистора. Если вы хотите узнать больше о цветовой кодировке резисторов, нажмите здесь. Резистор можно подключать любым способом, электрически это не имеет значения. Меня всегда учили ставить цветовые коды слева направо, чтобы значения легче читались при поиске неисправностей.

Помимо обычных постоянных резисторов, они также бывают переменного тока. Почти все, что имеет ручку управления в мире электронных технологий, будет иметь на другом конце переменный резистор, который также довольно легко идентифицировать.

Определение основных электронных компонентов – конденсатор

Его также довольно легко идентифицировать, если вы привыкнете к множеству различных типов, которые существуют. Они бывают разных форм и размеров, в отличие от резисторов, которые довольно схожи по размеру, конденсаторы различаются по размеру в зависимости от номинала, более крупные по номиналу могут быть довольно большими и иметь любую форму. Большие значения также обычно поляризованы, что означает, что они должны идти правильным путем в цепи. Значения обычно печатаются сбоку, но меньшие иногда имеют числовой код, например 203.

Электролитический конденсатор, обратите внимание, как у него есть положительные и отрицательные выводы.

Обозначение основных электронных компонентов – диод

Немного похож на резистор, но часто с плоскими концами, часто черными, а на одном конце будет полоса для обозначения полярности.

Обозначение основных электронных компонентов – светоизлучающий диод или светодиод

Прозрачный или полупрозрачный купол выделяет этот компонент, как и тот факт, что он загорается.Первоначально были доступны красный, оранжевый, желтый и зеленый, но затем стали доступны синий и белый. Синие и белые версии могут быть очень яркими, а белые сейчас заменяют лампы во многих осветительных приборах.

Активные электронные компоненты

Идентификация основных электронных компонентов – транзистор

Они бывают двух основных разновидностей: NPN и PNP. Легко узнаваемый благодаря трем ногам. Есть несколько других форм, с которыми вы в конечном итоге столкнетесь, но на данный момент большинство из них черные с тремя выступающими снизу ногами.Три ножки – это база, коллектор и эмиттер, и они должны быть правильно подключены, к сожалению, для разных типов существуют разные выводы, поэтому вы не можете выбрать какой-либо транзистор и знать, где находится его коллектор. Самый простой способ определить вывод и тип – использовать тестер компонентов, подобный тому, который упомянут в конце этой статьи. Он скажет вам не только, работает ли транзистор, но и где он NPN или PNP, какая ножка какая и другие данные, которые вы найдете полезными, когда станете более опытным.

Определение основных электронных компонентов – интегральная схема или IC

Интегральная схема легко идентифицируется как черный пластиковый продолговатый с металлическими серебряными ножками по обеим сторонам корпуса. У маленьких восемь ножек, но четырнадцать и шестнадцать тоже обычны, но их может быть сорок и больше. Раньше их называли кремниевыми чипами.

Они представляют собой законченные схемы транзисторов, конденсаторов, резисторов и диодов, соединенных вместе для выполнения определенной задачи, уменьшенных в размерах и выгравированных на крошечном кусочке кремния.Их буквально тысячи, все они предназначены для определенных вещей, но вы привыкнете к популярным по мере их использования. Они позволили электронике стать такой, какая она есть сегодня, и вы можете использовать их в схемах, для которых потребовались бы сотни транзисторов.

8-контактная интегральная схема.

16-контактная интегральная схема.

Обучающая электроника для начинающих самое необходимое

Мультиметр

Это была одна из первых вещей, которые я купил после того, как увлекся электроникой.Я использовал простые вольтметры в школе во время уроков физики, поэтому я знал, насколько полезно будет измерить напряжение, но мультиметр также позволит вам измерять ток и сопротивление. После того, как вы воспользуетесь одним из них, вы поймете, насколько они бесценны для энтузиастов электроники. Некоторые из более продвинутых также включают тестирование компонентов, однако эта функция даже близко не конкурирует с упомянутым ниже тестером компонентов.

Тестер компонентов

Раньше я получал много компонентов, собирая их из старых телевизоров и радиоприемников.Тестер компонентов был важен для того, чтобы убедиться, что они действительно работают, а также для проверки того, что все еще работает после экспериментов.

К счастью, доступные сегодня тестеры компонентов превосходны по сравнению с теми, что были у меня раньше. Теперь вы можете очень дешево получить небольшое портативное устройство с батарейным питанием, которое не только будет проверять и точно измерять значения почти всех типов компонентов, но вы также можете подключать компоненты, и оно не только будет проверять и измерять, но и сообщать вам, что Компонент есть и распиновка соединений.

Это довольно удивительно по сравнению с тем, на чем я вырос, и отлично подходит даже для повседневного использования для точного согласования и измерения резисторов и конденсаторов, но еще более полезно для транзисторов. Подключите его, и он скажет вам, является ли это PNP или NPN, и какие ножки являются базовым коллектором и эмиттером, он даже определит транзисторы MOSFET и скажет вам, какие соединения являются затвором стока и истоком, на прошлой неделе я тестировал и измерял дроссель . Но здесь мы немного забегаем вперед, поэтому достаточно сказать, что купите один из этих тестеров компонентов, и вы будете использовать его вечно.

С чего начать В хобби-электронике – что дальше?

Как только вы начнете учиться, буквально не будет конца тому, как далеко вы сможете зайти. Я создаю и модифицирую вещи, о которых никогда не мог мечтать, когда начинал. У меня также есть вещи для другого моего хобби, электронной музыки, которые я бы никогда не смог купить из-за чистой цены. Я до сих пор использую несколько электронных проектов, которые создал тридцать лет назад. Я построил аналоговый секвенсор для своих аналоговых синтезаторов. Я хотел, чтобы это было шестнадцать шагов, и подумал, что если я построю два, у меня будет два канала из шестнадцати или соединить их вместе, чтобы получить тридцать два шага.В конце концов я построил четыре блока по шестнадцать ступенек. Все построено на стрипборде или вероборде, как его еще называют. С шестьюдесятью четырьмя переключателями и шестьюдесятью четырьмя потенциометрами с ручками и мигающими светодиодами. Это выглядело потрясающе, я никогда не мог себе позволить купить что-то подобное, и я все еще использую его сейчас. Это электроника для хобби!

Руководство по цифровой электронике для новичков

---

УЗНАЙТЕ, КАК ЦИФРЫ «1» И «0» ИЗМЕНИЛИ МИР

Эта статья написана специально для новичков в области цифровой электроники.Если вы всегда хотели знать, как устроен цифровой мир, продолжайте читать. Чтобы закончить эту статью, вам не нужно знать математику, алгебру или какие-либо сложные формулы. Единственные требования – это интерес к цифровой электронике и желание учиться. Поскольку вы читаете этот абзац, очевидно, что вам хотя бы немного интересно узнать о цифровом мире. К счастью, любопытство – это полдела на пути к просветлению.

Аналоговый и цифровой

Мир электроники намного легче понять, если мы начнем с разделения его на две отдельные категории: «аналоговый» мир и «цифровой» мир.Аналоговый мир обычно относится к любому природному явлению, которое со временем меняет свои свойства. Возьмем, к примеру, температуру наружного воздуха. Мы замечаем, что она довольно медленно меняется в течение дня, и в любой момент мы можем измерить, насколько она горячая или холодная, с помощью простого термометра.

Те же самые изменяющиеся свойства можно наблюдать, измерять и записывать в других природных явлениях, таких как атмосферное давление, скорость ветра, солнечное излучение и т. Д. обратите внимание на одну похожую характеристику: физические свойства каждого явления меняются со временем.

В каждом случае, если вы соедините все точки на графике, результаты всегда будут формировать некоторый тип «аналогового сигнала» (волны), как в следующих примерах:

Работа инженера-электронщика аналогового заключается в том, чтобы иметь дело со многими из этих тепловых, магнитных, оптических, акустических, биологических, химических или электрических “сигналов” путем разработки соответствующих аналоговых датчиков и схем управления.

Цифровой мир

Цифровая электроника – это совсем другой вид животных.Чем цифровой мир отличается от аналогового мира? Что ж, в цифровой сфере (т.е. цифровых электронных схемах) важны только два «состояния»: ВКЛ или ВЫКЛ. Например, когда вы включаете выключатель света в ванной, вы знаете, что есть только два возможных положения, в которых он может находиться (да, ВКЛ или ВЫКЛ). Вас не беспокоит то, что через электрическую проводку, подключенную к переключателю света, может проходить 110, 113, 120 или 125 вольт (т. Е. Колеблющийся аналоговый «сигнал» ).

Важно помнить, что включение света не только выполняет некоторую полезную работу (освещает ванную комнату), но также передает некоторую реальную базовую цифровую информацию – что свет был включен, а не выключен. Этот код включения / выключения – это именно то, как работает мир цифровой электроники. Как вы увидите позже, это переключение ВКЛ / ВЫКЛ – это та же самая логика, которая используется для построения цифровых электронных схем внутри вашего портативного компьютера, устройства GPS и смартфона. Взгляните на Рис. 1 , чтобы вам было ясно различие между аналоговым и цифровым мирами.

РИСУНОК 1.

---

Рисунок 1a – это график, показывающий, как электричество (уровень напряжения) в вашем доме изменяется в течение 12 часов. В какой-то момент в течение 12 часов мы видим, что уровень напряжения в 14:00 составлял 110 вольт. В 16:00 оно изменилось на 120 вольт. С другой стороны, на рис. 1b у нас есть выключатель света, который можно включать или выключать в течение дня. Обратите внимание, что на рис. 1b выключатель света был включен в 14:00, а затем выключен в 16:00.Затем его снова включили в 19:00 и выключили в 21:00.

В этом примере не имеет большого значения, какой уровень напряжения присутствует во всей электрической цепи (105 В, 110 В, 115 В, 120 В). Здесь важна «информация», представленная на рис. 1b – независимо от того, был ли переключатель включен или выключен. Это «мгновенное» электрическое переключение ВКЛ / ВЫКЛ обычно называют «цифровым» сигналом.

[Примечание автора: чтобы не сбить вас с толку, но – и это очень важно – цифровые схемы работают на 1.5-15 вольт постоянного тока ( DC ) – не 110 вольт переменного тока ( AC ), который выходит из сетевой розетки в вашем доме. Уровень переменного напряжения на рис. 1b использовался только для того, чтобы показать, как выглядит цифровой сигнал (прямоугольная волна) по сравнению с аналоговым сигналом (т. Е. Колеблющаяся волна на рис. 1а ).]

Digital – Вкл. Или Выкл.

Чтобы увидеть, как выключатель света может передавать цифровую информацию, предположим, что вы сказали другу по телефону, что, если она случайно проезжает мимо вашего дома и заметит, что свет на вашем крыльце выключен, у вас есть компания – не делайте этого. Присоединяйся.Однако, если свет на крыльце включен, она должна зайти. Как видите, этот небольшой «код» позволяет вам использовать один свет для передачи двух сообщений. А теперь давайте продолжим эту идею и воспользуемся двумя источниками света.

Если вы скажете своей подруге, когда она увидит, что свет в спальне выключен, а на крыльце выключен, это означает, что ваши родители все еще дома – так что, опять же, не приходите. Однако, если свет в спальне включен, а свет на крыльце выключен – остановитесь. Кроме того, если она видит, что свет в спальне выключен, а свет на крыльце включен, это означает, что вы встретите ее в магазине пиццы.

Затем, наконец, если в спальне горит свет и горит свет на крыльце, вы встретитесь с ней позже в доме Сью. Обратите внимание, что на этот раз с помощью только «двух» индикаторов (включенных или выключенных) вы передали «четыре» сообщения (см. , рис. 2, ).

РИСУНОК 2.

---

Здесь возникает вопрос: сколько сообщений вы можете передать своему другу, если вы использовали четыре лампы вместо двух? Посмотрите на Рисунок 3 для ответа.

РИСУНОК 3.

---

Поскольку имеется четыре источника света и только два «состояния» или положения, в которых может находиться переключатель света (ВКЛ или ВЫКЛ), имеется максимум 16 сообщений (от 2 до 4 ^th power или 2 ⁴ = 2x2x2x2) что вы можете передать своему другу. Очевидно, что с 16 сообщениями вам и вашему другу понадобится список инструкций для декодирования каждой последовательности огней.

Обратите внимание в нашем предыдущем примере, как информация передавалась (передавалась) с помощью простого переключателя света, который был ограничен только двумя положениями или «логическими состояниями» (ВКЛ или ВЫКЛ).Опять же, не имело значения, сколько электричества протекает в цепях освещения крыльца, спальни, гаража или гостиной.

Здесь следует помнить два наиболее важных фактора: были ли огни включены или выключены, и в какой последовательности или позиции свет был включен.

Как видите, цифровая электроника основана на «логике переключения» (ВКЛ или ВЫКЛ). С другой стороны, аналоговая электроника больше связана с колебанием (постоянно меняющейся) электрической величиной, такой как напряжение и / или ток.При необходимости снова обратитесь к , рис. 1, , чтобы вам было ясно различие между цифровыми и аналоговыми сигналами. Это очень важная концепция для понимания, поэтому не продолжайте читать, пока не проведете различие между аналоговой и цифровой информацией / сигналами.

Двоичная система

В наших предыдущих примерах мы видели, как мир цифровой электроники ограничивается двумя состояниями. Двоичная (bi = два) система счисления также имеет дело с двумя состояниями или числами: 1 и 0.Как вы увидите, двоичные числа очень важны и полезны в области цифровой электроники.

Теперь предположим, что мы берем наш предыдущий пример с четырьмя источниками света (, рис. 3, ) и вместо использования кода включения или выключения мы заменяем «1» на «ВКЛ» и «0» на «ВЫКЛ». Рисунок 4 показывает, как выглядит наша диаграмма сообщений после этого изменения.

РИСУНОК 4.

---

Вам может показаться, что расположение ВКЛ и ВЫКЛ на рисунке 3 и расположение 1 и 0 на рисунке 4 были выбраны случайным образом.Дело в том, что единицы и нули, которые вы видите на рис. 4 , просто совпадают с тем, как вы считаете в «двоичном формате». ( Помните, двоичная система счисления основана на числе «два»: 2 ⁰ = 1, 2 ¹ = 2, 2 ² = 4, 2 ³ = 8, 2 ⁴ = 16 и т. Д., А наша десятичная система счисления основана на числе «десять»: 10 ⁰ = 1, 10 ¹ = 10, 10 ² = 100, 10 ³ = 1000, 10 ⁴ = 10000 и т. Д.)

Вот как работает двоичная система счисления:

Например, давайте преобразуем двоичное число 1101 из списка в рис. 4 в его десятичный (основание 10) эквивалент:

В этом примере двоичное число 1101 равно десятичному числу 13.

Из этого примера можно усвоить четыре ключевых момента:

1. Обратите внимание, как «десятичные» числа 1 , 2 , 4 и 8 «удваиваются» при каждом увеличении степени в двоичной системе счисления (т.е.е., двоичное 2 ⁰ = десятичное 1 ; Двоичное 2 ¹ = Десятичное 2 ; Двоичное 2 ² = Десятичное 4 ; Двоичное 2 ³ = Десятичное 8 и т. Д.).
2. Обратите внимание, что каждое двоичное число 1 или 0 содержит «позицию» или «вес» в двоичной системе счисления. Другими словами, в цифровом мире 0 так же важен, как и 1.
3. Обратите внимание, что каждая позиция в двоичной системе счисления равна точному десятичному значению числа (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и т. Д.)).
4. Обратите внимание, что вы складываете только значения десятичных чисел вместе, если в двоичном числе стоит 1.

Давайте преобразуем еще одно двоичное число в десятичное, прежде чем двигаться дальше. Преобразуйте 1010110 в десятичное число:

Еще раз обратите внимание, что хотя каждый ноль в двоичном числе 1010110 занимает определенное место и очень важен, его десятичное значение игнорируется, когда мы складываем все десятичные числа вместе (всего = 86).

Эти примеры должны дать вам представление о том, как был создан список двоичных чисел на рис. 4 . Первоначально мы использовали выключатели света ON и OFF для передачи закодированных сообщений (, рис. 3, ). Теперь вместо сообщений мы можем преобразовывать двоичные числа в их десятичный эквивалент.

Если вы спрашиваете себя, какое отношение это имеет к цифровой электронике, вы задали очень важный вопрос. Если вы помните, что мы говорили о цифровой логике (что это логика переключения – ВКЛ или ВЫКЛ), вы, вероятно, увидите, что передача этих двоичных единиц и нулей по электрическому проводу – это просто вопрос «включения» электрического напряжения и ВЫКЛ (пять вольт = 1, ноль вольт = 0).Помните, что с электричеством можно делать только две вещи: можно включить или выключить.

Например, предположим, что мы хотели отправить десятичные числа 72, 69, 76 и 80 с компьютера в одном офисе на компьютер в другом офисе. Все, что нам нужно сделать, это преобразовать каждое десятичное число 72, 69, 76 и 80 в двоичное число, преобразовать эти двоичные единицы и нули в электрический сигнал (пять вольт = 1, ноль вольт = 0), а затем отправить это цифровое код над электрическим проводом (см. Рисунок 5 ).

РИСУНОК 5.

---

Если вы некоторое время изучите рис. 5 , ответ на ваш первоначальный вопрос (какое отношение имеет двоичная система счисления к цифровой электронике?) Станет очевидным. На рисунке 5 показано, как десятичные числа 72, 69, 76 и 80 и их двоичный эквивалент преобразуются компьютером в цифровой сигнал (ноль вольт и пять вольт), а затем передаются по электрическому проводу. Цифровая электронная схема внутри компьютера №2 преобразует уровни напряжения (ноль вольт и пять вольт) в двоичные единицы и нули, а затем отображает (ЖК-монитор) эту информацию в буквенно-цифровых символах, чтобы мы могли понять исходное сообщение.

Как вы могли догадаться, числа 72, 69, 76 и 80 в приведенном выше примере были выбраны не с воздуха. Если вы посмотрите любую таблицу Американского стандартного кода обмена информацией (ASCII), вы увидите, что число 72 = H, 69 = E, 76 = L и 80 = P является кодом для слова HELP.

Что важно в этом примере, так это то, что мы можем преобразовать слово HELP в десятичные числа, затем в двоичный код единиц и нулей и, наконец, в цифровые уровни напряжения, которые могут передаваться по электрическому проводу.Просто подумай об этом. Все началось с того, что включил и выключил свет в ванной!

Теперь, когда вы знаете, что цифровой мир управляется двоичными числами (1 или 0), пришло время использовать эту двоичную систему для создания некоторых цифровых логических вентилей. Вы действительно увидите, насколько важны двоичные числа для цифровых схем, прочитав следующий раздел.

Цифровые логические ворота: строительные блоки всех цифровых электронных схем

Понимание цифровых логических вентилей – важная предпосылка для изучения того, как работают все цифровые электронные схемы.По сути, существует три типа электронных «логических вентилей»: вентиль И, вентиль ИЛИ и вентиль НЕ. (На самом деле существует еще несколько типов вентилей, которые мы рассмотрим позже в этой статье.) Просто помните, логические вентили являются основными строительными блоками всех цифровых логических схем.

Ворота AND

Давайте сначала проанализируем логический элемент И на рис. 6 . Взгляните на логический символ логического элемента И на рис. 6а, , .

РИСУНОК 6.

---

Имеет два входа (A и B) и один выход (X). Элемент И работает (логически) следующим образом: если на входе A есть двоичная 1, а на входе B – двоичная 1, двоичный выход (X) будет равен 1. Если на входе A есть 1, а на входе B – 0, выход (X) равен 0. В свою очередь, если вход B имеет 1, а вход A имеет 0, то выход (X) будет 0. Наконец, если вход A имеет 0, а вход B имеет 0, то output (X) также будет 0.

Хорошо, давайте построим электрическую схему, которая имитирует логику логического элемента И.Взгляните на электрическую схему на рис. 6b . У нас есть батарея на девять вольт, лампочка и два переключателя. Обратите внимание, что если мы замкнем выключатель A, свет НЕ загорится, потому что выключатель B разомкнут (т. Е. Электрический свет не подключен к батарее).

Если переключатель B замкнут, а переключатель A разомкнут, свет остается выключенным. Обратите внимание, что свет загорается только тогда, когда переключатель A «И» B замкнут.

Теперь взгляните на , рис. 7b, , и вы должны увидеть, что наш старый друг логический вентиль И работает так же, как наша электрическая световая цепь на рис. 7а, , .Вы можете увидеть этот очень важный момент, посмотрев на две логические таблицы на рис. 7 , .

Обратите внимание на , рис. 7b, , что единицы (1) в таблице логической истинности совпадают (в том же положении) с «замкнутыми» переключателями в таблице истинности схемы на рис. 7a .

РИСУНОК 7.

---

Важно, чтобы вы понимали, как связаны логический символ логического элемента И на рис. 7b и электрическая схема на рис. 7а .Обратите внимание на Рис. 7b , как двоичная система счисления играет здесь роль. Единственный выходной сигнал времени (X) равен 1 – это когда оба входа A и B также равны 1. Единственный раз, когда свет включается в Рис. 7a , – это когда оба переключателя A и B замкнуты.

Хорошо, вопрос здесь в том, что произойдет, если мы изменим единицы и нули в рис. 7 на цифровые электронные сигналы (1 = пять вольт, 0 = ноль вольт)? Посмотрите на Рисунок 8 , и вы получите ответ на этот вопрос.

РИСУНОК 8.

---

Глядя на , рисунок 8c , вы можете увидеть, что, хотя мы изменили двоичные единицы и нули на пять вольт и ноль вольт, таблицы истинности все те же. Это означает, что электрическая схема с двумя переключателями A и B (, фиг. 8a, ) работает аналогично логической таблице истинности логического элемента И на фиг. , фиг. 8b, и , фиг. 8c, .

Вы, вероятно, спрашиваете себя: «Нужны ли мне все эти таблицы истинности, логические элементы И и логика 1 и 0 для понимания цифровой электроники?» Ответ на этот вопрос – ДА! Весь цифровой мир основан на знании того, какими будут входные и выходные значения для любой цифровой логической схемы.

Например, посмотрите на интегральную схему (ИС) 7400 на рис. 9 . Вы можете приобрести эту ИС в Интернете и убедиться, что она работает точно так же, как построенные нами таблицы истинности.

РИСУНОК 9.

---

В микросхему 7400 встроен тот же логический элемент И, о котором мы говорили в Рисунок 7 и Рисунок 8 .

Если вы подключите 7400 IC, как показано на рис. 9 , вы можете доказать себе, что таблица истинности для пяти и нулевого вольт на рис. 8c верна.Что еще более важно, вы увидите, как цифровые логические вентили и таблицы истинности используются для создания цифровых электронных схем.

Теперь, когда вы понимаете, как работает логический элемент И, давайте воспользуемся этим электронным логическим элементом И в реальном приложении. Допустим, у нас есть лифт с двумя дверями, которые обязательно нужно закрыть, прежде чем лифт начнет подниматься или опускаться. У каждой двери есть электрический выключатель (A и B), который подключен к логическому элементу AND.

Выход (X) логического элемента И подключен к электродвигателю, который перемещает лифт вверх или вниз.

Наша задача – убедиться, что лифт может двигаться только тогда, когда обе двери полностью закрыты. Давайте создадим таблицу истинности того, что мы хотим, чтобы лифт делал (см. , рис. 10, ). Обратите внимание, как мы создали таблицу на рис. 10 . Мы определили, как должен реагировать выход (X) (двигатель включен или двигатель выключен) в зависимости от положения каждой двери (ОТКРЫТА или ЗАКРЫТА).

РИСУНОК 10.

---

Также обратите внимание (, рис. 11, ), что таблица истинности лифта такая же, как таблица истинности логического элемента И и наша логическая (двоичная) таблица истинности.

РИСУНОК 11.

---

К настоящему времени должно быть очевидно, что логический элемент И и его таблица истинности могут использоваться для проектирования и создания цифровых электронных схем, которые имеют практическое применение в реальном мире.

Теперь давайте посмотрим на наши следующие ворота: ворота «ИЛИ».

Ворота OR

Как упоминалось ранее, логический элемент И является одним из трех основных логических элементов (И, ИЛИ, НЕ). Давайте посмотрим, чем вентиль OR отличается от логического элемента AND.

Глядя на электрическую схему в Рис. 12 , вы заметите, что два переключателя (A, B) соединены параллельно.Обратите внимание, что если переключатель A ЗАКРЫТ, он замкнет электрическую цепь и загорится свет (X).

РИСУНОК 12.

---

Теперь, если переключатель A ОТКРЫТ, а переключатель B ЗАКРЫТ, свет также загорится. Если оба переключателя ЗАКРЫТЫ, свет также горит. Обратите внимание, что пока один переключатель (A ИЛИ B) ЗАКРЫТ, свет будет включаться.

Свет гаснет только тогда, когда оба переключателя ОТКРЫТЫ. Изучите рис. 12 , пока не увидите, как таблица истинности ворот OR совпадает с таблицей истинности электрических цепей.

Давайте посмотрим на практическое применение ворот OR. Схема ворот OR может использоваться для защиты дома от грабителя. Рисунок 13 показывает простую систему сигнализации, основанную на вентиле OR.

РИСУНОК 13.

---

На рис. 13b легко увидеть, что если выключатель спальни (A) ЗАКРЫТ (окно открыто) «ИЛИ», выключатель окна подвала (B) закрыт, сработает сигнал тревоги. Обратите внимание в таблице истинности логического элемента ИЛИ (, рис. 13b, ), что переключатель A OR B может включить сигнализацию.

Как видите, таблица истинности логической схемы логического элемента ИЛИ может использоваться для разработки системы охранной сигнализации точно так же, как таблица истинности логической схемы логического элемента И использовалась для запуска и остановки двигателя лифта.

Взгляните теперь на Рис. 14 , чтобы увидеть разницу между логическим элементом И и логическим элементом ИЛИ.

РИСУНОК 14.

---

Обратите внимание на основное различие между логическим элементом ИЛИ и логическим элементом И. Логический элемент ИЛИ будет выводить единицу (1), когда любой из входов A ИЛИ B равен 1, тогда как логический элемент И будет выводить 1 только тогда, когда оба входа A И B равны 1.

НЕ вентиль (инвертор)

Давайте обратим наше внимание на последний из трех основных ворот: ворота НЕ (см. , рис. 15, ).

РИСУНОК 15.

---

Элемент НЕ обычно называют «инвертором». Он имеет один вход (A) и один выход (X). Если вход элемента НЕ (A) равен 1, на выходе будет 0. И наоборот, если вход элемента НЕ (A) равен 0, то на выходе будет 1. Теперь вы можете понять, почему они называют вентиль НЕ инвертором.”

Чтобы лучше понять, как работает вентиль НЕ, взгляните на электрическую схему на рис. 15 . Здесь, если переключатель A ЗАКРЫТ, электрический ток от батареи будет обходить свет; следовательно, свет не будет иметь достаточного тока для включения.

Однако, если переключатель (A) ОТКРЫТ, свет останется включенным, потому что электрический ток проходит мимо переключателя и направляется прямо к свету. Логический элемент НЕ широко используется в цифровых логических схемах.

Далее вы увидите, как он может изменить ворота И и ИЛИ на ворота И-НЕ и НЕ-ИЛИ.

Опись

Пришло время проанализировать, сколько мы уже узнали. Возможно, вы этого не осознавали, но некоторые очень важные концепции были затронуты. Вы начали с простого настенного выключателя в ванной, который включал или выключал свет. Вы преобразовали эти цифровые сигналы включения и выключения в двоичный код 1 и 0. Вы узнали о логических элементах И, ИЛИ и НЕ и связанных с ними таблицах истинности.

Наконец, вы преобразовали все эти единицы и нули в электрические схемы для реальных приложений. Хорошая работа!

Ворота NAND, NOR, EX-OR и EX-NOR

В предыдущем разделе я упоминал, насколько важен вентиль НЕ в цифровых электронных схемах. Теперь вы увидите, как вентиль НЕ используется для создания вентилей И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Кроме того, мы рассмотрим два других специальных входа, используемых во всем мире цифровой электроники: ворота EX-OR и EX-NOR.

Ворота NAND

Начнем с логического элемента И-НЕ.Логический элемент И-НЕ ( N, или И ) в основном представляет собой логический элемент И с логическим элементом НЕ (инвертор), подключенным к его выходу (см. , рисунок 16, ).

РИСУНОК 16.

---

Обратите внимание на кружок на выходе (X) логического элемента И-НЕ в Рис. 16 . Этот кружок является стандартным символом в цифровой электронике для обозначения инверсии (НЕ = ИНВЕРТОР). По логике он равен логическому элементу НЕ с его символами треугольника и круга.

Итак, с этого момента каждый раз, когда вы видите кружок на входе или выходе затвора, это означает, что вы должны инвертировать сигнал или логику (от 1 до 0, от 0 до 1, от нуля вольт до пяти вольт, пяти вольт до нуля. вольт, от высокого до низкого, от низкого до высокого).

Как вы можете видеть на рис. 16 , таблица истинности показывает, что единственный раз, когда выход логического элемента И-НЕ будет 0 (или НИЗКИЙ), – это когда оба входа A и B имеют значение 1 (ВЫСОКИЙ). Также обратите внимание на таблицу истинности, что любой 0 (НИЗКИЙ) на входе A или B сделает выход (X) равным 1. Другими словами, любой 0 (НИЗКИЙ) на входе логического элемента И-НЕ даст 1 (ВЫСОКИЙ). на выходе (X).

Так же, как вентили И и ИЛИ, рассмотренные ранее, давайте использовать вентиль И-НЕ в практическом приложении из реального мира.Предположим, мы построили электрическую схему затвора NAND, которая контролирует два наружных фонаря безопасности, так что, если любой из них погаснет (ВЫКЛ), сработает сигнал тревоги. Еще раз, первое, что мы делаем, это настраиваем таблицу истинности для нашей световой цепи (см. , рис. 17, ).

РИСУНОК 17.

---

Еще раз обратите внимание на таблицу истинности, что если «либо» индикатор A или индикатор B погаснет, включится сигнализация. Вы также должны увидеть, что будильник будет оставаться ВЫКЛЮЧЕННЫМ только до тех пор, пока горят оба индикатора.

Невозможно переоценить важность таблиц истинности при проектировании электронных схем. В любой цифровой электронной схеме, в которой используются логические элементы (И, НЕ, ИЛИ, И-НЕ и т. Д.), Вы должны определить, что должна делать схема. Очевидно, лучший способ увидеть, какой будет логика ввода и вывода вашей схемы, – это создать таблицу истинности.

Давайте перейдем к нашим следующим воротам: воротам NOR.

Ворота NOR

И снова таблица истинности на рис. 18 показывает нам, как именно работает вентиль ИЛИ-НЕ.Единственный раз, когда выход (X) логического элемента ИЛИ-НЕ будет равен 1, – это когда «оба» входа A и B равны 0. Другой способ сказать, что это когда оба входа в вентиль ИЛИ-НЕ равны 0 (НИЗКИЙ), выход ворота NOR будут 1 (ВЫСОКИЙ).

РИСУНОК 18.

---

Конечно, как и другие наши врата, есть еще один способ взглянуть на таблицу истинности. Обратите внимание, что если «любой» вход A или B в вентиль ИЛИ-ИЛИ равен 1, выход (X) равен 0. Мы также можем сказать, что любая 1 на любом входе (A или B) вентиля ИЛИ-НЕ даст 0 (LOW) на его выходе (X).

Давайте перейдем к следующим воротам: EX-OR.

Ворота EX-OR

Посмотрите на , рис. 19c , и вы заметите, что свет загорается, когда переключатель A находится в положении 0, а переключатель B – в положении 1. Обратное также верно.

РИСУНОК 19.

---

Цепь замыкается (горит индикатор), когда переключатель B находится в положении 0, а переключатель A находится в положении 1. Свет никогда не загорится, если переключатель A или переключатель B находятся в одном и том же положении (1, 1 или 0, 0).

Можно сказать по-другому: либо 1, либо 0, но не оба сразу. Теперь поговорим о воротах EX-NOR.

Ворота EX-NOR

Как вы можете видеть на Рис. 20c , свет будет включаться только тогда, когда переключатель A и переключатель B находятся в положении 1 или 0.

РИСУНОК 20.

---

Другими словами, у вас есть выход (свет горит), когда «оба» переключателя A и переключатель B находятся в одном положении, но не когда A и B равны 1, 0 или 0, 1.

Можно сказать так: и то и другое, но не то или иное, или .

Вентили EX-OR и EX-NOR широко используются в цифровых схемах. Одно из применений EX-NOR, которое довольно часто используется в коммуникациях, – это проверка равенства двух двоичных чисел.

Помните, мы можем преобразовать двоичные числа в десятичные и с помощью вентилей EX-NOR сравнивать два десятичных числа, сравнивая их двоичный эквивалент.

Например, если нам нужно сравнить два двоичных числа, таких как 10 и 01, чтобы убедиться, что они равны, мы могли бы использовать схему затвора EX-NOR на рис. 21 .

РИСУНОК 21.

---

Двоичные 1, 0 и 0, 1, представленные на входах обоих вентилей EX-NOR, создают 0 на выходе логического элемента AND. Следовательно, 1, 0 и 0, 1 не равны двоичным числам.

Теперь попробуйте 1, 0 и 1, 0 на входах обоих вентилей EX-NOR. Выходной сигнал логического элемента И будет равен 1, тем самым сигнализируя, что оба двоичных числа равны.

Ну вот и все. Надеюсь, вам понравилось узнавать о цифровом мире. NV

---

Основы электроники – Изучите основы электроники и электричества

Основы электроники – Изучите основы электроники и электричества. Изучение основ электроники обязательно для любого электрика.

Основы электроники – Изучите основы электроники и электричества. Изучение основ электроники обязательно для любого электрика. Электроника в жизни. Узнайте больше здесь.

Электроника

Введение в электронику

Электроника – это наука об управляемом движении свободных электронов в веществе.Первым электронным компонентом был «триод», разработанный в 1906 году. Электроника используется в быту, на заводах, в медицинской науке и в оборонной сфере.

Что такое электроника?

Поток электрического заряда от одной клеммы к другой определяется в электронике. Этот текущий электрический заряд называется текущим электричеством.

Поток электрического заряда невидим для глаз, но его можно почувствовать или увидеть в виде света, энергии или магнитной формы. Поток электрического заряда в любой металлической проволоке означает поток электронов.

Теперь возникает вопрос, как и почему электроны текут по любому проводу. Чтобы узнать ответ, важно разобраться в электроне.

Что такое электрон?

Самая маленькая частица материи, которая обладает всеми свойствами этой материи, называется «молекулой», которая находится в свободном состоянии в природе. Эти молекулы были далее разделены на атомы. Атомы не обладают свойствами этой материи. Атомы состоят из ядра и нескольких электронов, которые вращаются вокруг ядра с очень высокой скоростью.Ядро состоит из протонов и нейтронов. Электроны заряжены отрицательно, протоны заряжены положительно, нейтроны электрически нейтральны. Часть электронов легко отделяется от атома, который называется «свободным электроном». Эта диссоциация электронов вызывает протекание электрического тока в металлической проволоке.

Структура атома

Типы материи?

Поток электрического тока из любого вещества зависит от количества электронов на его внешней орбите (валентность должна), что означает, что скорость протекания тока в разных веществах также будет изменяться, потому что количество электронов в разных веществах меняется.Материю можно разделить на три категории в зависимости от потока электричества и количества свободных электронов. Эти категории:

1. Проводник : Материя, имеющая свободные электроны на внешней орбите, называется «проводником», потому что свободные электроны легко перемещаются от одного атома к другому. Как правило, все металлы являются хорошими проводниками электричества. Например. золото, серебро, медь, алюминий.

   Медь – хороший проводник электричества

2. Изолятор : вещества, через которые не может протекать электрический ток, называются плохими проводниками или изоляторами.Большинство внешних орбит этих атомов полностью насыщены. Итак, свободных электронов нет. Например. резина, пластик, слюда, стекло. Некоторые изоляторы могут накапливать электрический заряд. Эти вещества называются диэлектрическими.

   Пластик – плохой проводник электричества или изолятор

3. Semiconductor : полупроводники более устойчивы к прохождению электрического тока, чем проводники, но менее устойчивы, чем изоляторы. Количество свободных электронов очень мало. В результате через эти вещества проходит слабый поток электричества.Но когда эти вещества смешиваются с другим веществом с некоторыми особыми характеристиками в небольшом количестве, количество свободных электронов значительно увеличивается. В результате там повышается проводимость. Например. – Германий и кремний.

   Кремний – хороший полупроводник

Протекание электрического тока в проводнике

В нормальном состоянии свободные электроны проводящего провода остаются на своей орбите из-за гравитационной силы ядра. Когда электрическое давление прикладывается к выводу провода, проходящего через батарею, электроны с крайних орбит смещаются с орбиты и притягиваются к положительному выводу батареи, потому что электроны содержат отрицательный заряд.Новые электроны постоянно заменяются через отрицательный вывод батареи, и поток электронов по проводам продолжается. Это называется протеканием электрического тока.

Когда электроны перемещаются из своего положения, пространство освобождается. Это свободное пространство называется «ДЫРОЙ», и оно заряжено положительно. Следующий электрон притягивается к этой положительно заряженной «ДЫРЕ» и оставляет на своем месте новую «ДЫРУ». Таким образом ток направляется от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи.Электроны с отрицательной клеммы батареи испускаются за счет силы притяжения положительно заряженной «ДЫРЫ» и заполняют ее. Этот процесс продолжается.

Электронные компоненты

Все электронные компоненты можно разделить на две категории:

1. Активные устройства; и
2. Пассивные устройства.

Активные устройства – это такие электронные компоненты, которые сначала получают электричество, чтобы довести его до рабочего состояния, а затем эти компоненты вырабатывают энергию.Например, – IC или интегральная схема.

Пассивные устройства – это такие электронные компоненты, которые не производят энергию. Они функционируют как вспомогательные устройства. Например. – Конденсатор, резистор.

Виды электрического тока

Существует два вида электрического тока:

1. Постоянный ток (DC) : Это тип тока, при котором направление потока всегда постоянное. Электрический ток, генерируемый элементом и батареей, является постоянным током (DC).Направление потока постоянное, его частота равна нулю. Один вывод постоянного тока положительный (+), а другой – отрицательный (-).

   Символ постоянного тока

2. Переменный ток (AC) : Поток электрического тока, который со временем меняет свое направление и номинал, называется переменным током. Номинальный ток в одном направлении увеличивается от нуля до максимума и снова падает до нуля. Снова с другой стороны рейтинг увеличивается с нуля до максимума и снова падает до нуля.Из-за различий в обоих направлениях поток тока в графическом виде выглядит как волна, которая называется синусоидальной волной. В переменном токе 50 циклов (волн) в секунду. Одна клемма переменного тока является фазной, а другая – нейтральной.

   Символ переменного тока

Основные явления электричества

При прохождении электрического тока по любому проводнику возникают три явления:

1. Электрическое давление : Сила, прикладываемая для перемещения электронов через проводящий провод, называется электрической силой или электродвижущей силой (ЭДС).Электродвижущая сила изменяется от высокой к низкой. Если две заряженные сферы, одна из которых несет больше заряда, чем другая, соединены с помощью проводника, начнется ток, и этот поток будет направлен от более высокого заряда к более низкому заряду. Разница ЭДС между двумя сферами называется «разностью потенциалов». Разница потенциалов измеряется в единицах «Вольт». Для измерения разности потенциалов используется вольтметр, подключенный параллельно к проводу.

   Вольтметр

2. Электрический ток: Поток свободных электронов через проводящий провод из-за электрического давления называется электрическим током.Поскольку вода из резервуара вытекает из-за давления воды у основания, а сила на дне и поток воды – это две разные вещи, точно так же электрическое давление (ЭДС) и поток электричества – разные вещи. Сила тока измеряется в амперах. Для измерения электрического тока используется амперметр, подключенный последовательно к нагрузке.

   Амперметр

3. Электрическое сопротивление: Препятствие на пути прохождения электрического тока называется электрическим сопротивлением.Каждый проводник обладает емкостью сопротивления, которая называется сопротивлением материи. Единица измерения сопротивления называется Ом. Символ Ома – W.

   Омметр

Закон Ома

Закон Ома лежит в основе принципа электричества и электроники. Этот закон связывает ток, напряжение и сопротивление в любой электрической или электронной цепи. Согласно закону Ома, ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.Если сопротивление в какой-либо цепи остается постоянным, а напряжение повышается, номинальный ток в этом случае будет выше. Точно так же, если напряжение остается постоянным, а сопротивление увеличивается, в этом случае номинальный ток ухудшается.

Формула закона Ома

1. V = IR, V = электрическое давление (вольт).
2. I = V / R = электрический ток (амперы).
3. R = V / I, R = электрическое сопротивление (Ом).

Примеры:

1. Измерение тока при подаче напряжения и сопротивления :
   В = 6 и R = 3; тогда
   I = V / R = 6/3 = 2 Ампера.
2. Измерение напряжения при заданных токе и сопротивлении:
   I = 2 А и R 5 Вт; тогда
   В = IR = 2 * 5 = 10 В
3. Измерение сопротивления при заданных напряжении и токе:
   I = 2 А и V = 10 В; тогда
   R = V / I = 10/2 = 5 Ом

Электрическая цепь

Путь прохождения тока, по которому потребляется электричество, называется электрической цепью. Провод необходим для подключения источника напряжения, провода, предохранителя, переключателя ВКЛ / ВЫКЛ и т. Д. К цепи.

Типы электрических цепей

Различают 5 типов электрических цепей:

1. Замкнуть цепь : Когда нагрузка выполняет свою функцию, цепь называется замкнутой цепью. В этом случае скорость протекания тока в цепи зависит от нагрузки.

   Замкнутый контур

2. Обрыв цепи : Когда цепь выключена или какой-либо провод или компонент цепи оборваны, цепь называется разомкнутой цепью. В этой ситуации ток в цепи отсутствует.

   Обрыв цепи

3. Короткое замыкание : Когда клеммы источника напряжения соединены между собой, это называется коротким замыканием. В этой ситуации в цепи протекает максимальный ток. Короткое замыкание в цепи из-за взаимного контакта двух проводов или короткого замыкания провода.

   Короткое замыкание

4. Последовательная цепь : Когда две или более нагрузки подключаются последовательно, это называется последовательным подключением. Суммарное напряжение мощности нагрузки должно быть равно входному питанию.Цепь серии

5. Параллельная цепь : Когда две или более нагрузки соединены между собой на каждой клемме и, наконец, подключены к входному источнику питания, схема называется параллельной схемой. Допустимое напряжение всех нагрузок должно быть равным входному питанию. Грузоподъемность каждой нагрузки может отличаться.

   Параллельная цепь

Заземление

Трехконтактный штекер используется в основном кабеле оборудования, такого как компьютер, ноутбук, зарядное устройство для мобильного телефона, монитор гейзера, кулер, кондиционер и т. Д.Из этих трех контактов два контакта используются для фазы и нейтрали, а третий центральный контакт используется для заземления. Штырь заземления соединен с корпусом оборудования. Существует вероятность утечки тока в оборудовании, потребляющем большое количество электроэнергии. Ток, протекающий в корпусе оборудования, заземляется через заземляющий штифт.

Мощность

Сумма произведения напряжения и тока называется мощностью. Он измеряется в ваттах (Вт).

Как использовать макетную плату

Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript.Если вы оставите отключенным JavaScript, вы получите доступ только к части предоставляемого нами контента. Вот как.

Во многих проектах в области электроники используется так называемая макетная плата . Что такое макетная плата и как ее использовать? Это обучающее видео даст вам базовое введение в макетные платы и объяснит, как использовать их в проектах для начинающих электронщиков; вы также можете прочитать более подробную информацию и увидеть больше примеров в текстовых разделах.

Подробнее о макетных платах

---

Введение

Что такое макетная плата?

Макетная плата – это прямоугольная пластиковая плата с кучей крошечных отверстий.Эти отверстия позволяют легко вставлять электронные компоненты в прототип (что означает создание и тестирование ранней версии) электронной схемы, такой как эта, с батареей, переключателем, резистором и светодиодом (светоизлучающим диодом). Чтобы узнать больше об отдельных электронных компонентах, см. Наши Электроника Праймер.

Соединения не являются постоянными, поэтому можно легко удалить компонент, если вы допустили ошибку, или просто начнете заново и выполните новый проект.Благодаря этому макетные платы отлично подходят для новичков, которые плохо знакомы с электроникой. Вы можете использовать макеты для создания всевозможных забавных проектов в области электроники, от различных типов роботов или электронной барабанной установки до электронного датчика дождя, который помогает экономить воду в саду, и это лишь некоторые из них.

Откуда взялось название «макет»?

Вам может быть интересно, какое отношение все это имеет к хлебу. Термин «макетная плата » появился на заре развития электроники, когда люди буквально вбивали гвозди или шурупы в деревянные доски, на которых они резали хлеб, чтобы соединить свои схемы.К счастью, поскольку вы, вероятно, не хотите портить все свои разделочные доски ради проекта электроники, сегодня есть варианты получше.

Существуют ли разные макеты?

Современные макеты изготавливаются из пластика и бывают разных форм, размеров и даже разных цветов. Хотя доступны большие и меньшие размеры, наиболее распространенными размерами, которые вы, вероятно, увидите, являются «полноразмерные», «половинные» и «мини» макеты. Большинство макетов также имеют выступы и выемки по бокам, которые позволяют соединять несколько плат вместе.Однако для многих проектов начального уровня достаточно одной макетной платы половинного размера.

Что такое “беспаечный” макет?

Технически эти макеты называются беспаечными макетами , потому что они не требуют пайки для соединения. Пайка (произносится как SAW-der-ing) – это метод, при котором электронные компоненты соединяются путем плавления металла особого типа, называемого припоем . Электронные компоненты могут быть спаяны друг с другом напрямую, но чаще они припаяны к печатным платам (PCB).Печатные платы – это то, что вы увидите, если снимете крышку со многих электронных устройств, таких как компьютер или мобильный телефон. Часто инженеры используют макетные платы без пайки для создания прототипа и тестирования схемы перед построением окончательной постоянной конструкции на печатной плате. На этом изображении показана одна и та же схема (батарея, переключатель, резистор и светодиод), построенная тремя разными способами: на макетной плате без пайки (слева), с компонентами, спаянными вместе (в центре), и на печатной плате (справа):

Пайка – отличный способ изучить технику, если вы интересуетесь электроникой, но соединения гораздо более постоянны, и для начала требуется покупка некоторых инструментов.Остальная часть этого руководства будет посвящена беспаечным макетам, но вы можете прочитать наши руководство по пайке чтобы узнать больше о пайке.

Какие электронные компоненты совместимы с макетными платами?

Итак, как электронные компоненты вписываются в макетную плату? Многие электронные компоненты имеют длинные металлические ножки, которые называются проводами (произносится как «светодиоды»). Иногда более короткие металлические ножки обозначаются как штифты . Почти все компоненты с выводами будут работать с макетной платой (чтобы узнать больше об этих компонентах и ​​о том, какие типы работают с макетной платой, см. Расширенный раздел).

Макетные платы

разработаны таким образом, что вы можете вставлять эти выводы в отверстия. Они будут удерживаться на месте достаточно плотно, чтобы не выпадать (даже если вы перевернули макетную плату), но достаточно легко, чтобы вы могли легко потянуть их и снять.

Нужны ли мне инструменты для работы с макетной платой?

Для использования макетной платы без пайки не требуется никаких специальных инструментов. Однако многие электронные компоненты очень крошечные, и вам может быть сложно с ними обращаться.С помощью миниатюрных плоскогубцев или пинцета легче извлекать мелкие детали.

Что внутри макета?

Выводы могут поместиться в макетную плату, потому что внутри макета состоит из рядов крошечных металлических зажимов. Так выглядят зажимы, снятые с макета.

Когда вы вставляете вывод компонента в отверстие на макете, один из этих зажимов захватывает его.

Некоторые макеты на самом деле сделаны из прозрачного пластика, поэтому вы можете видеть зажимы внутри.

Большинство макетных плат имеют защитный слой, предотвращающий выпадение металлических зажимов. Основа обычно представляет собой слой липкой двусторонней ленты, покрытой защитным слоем бумаги. Если вы хотите надолго «приклеить» макет к чему-то (например, к роботу), вам просто нужно снять слой бумаги, чтобы обнажить липкую ленту под ним.На этом изображении у макетной платы справа полностью удалена подложка (так что вы можете видеть все металлические зажимы). Макетная плата слева все еще имеет липкую основу, а один угол бумажного слоя оторван.

Макетные метки: строки, столбцы и шины

Что означают буквы и цифры на макете?

На большинстве макетов написано несколько цифр, букв, а также знаков «плюс» и «минус». Что все это значит? Хотя их внешний вид может отличаться от макета к макету, общее назначение всегда одно и то же.Эти метки помогут вам найти определенные отверстия на макетной плате, чтобы вы могли следовать указаниям при построении схемы. Если вы когда-либо использовали программу для работы с электронными таблицами, такую ​​как Microsoft Excel® или Google Sheets ™, концепция будет точно такой же. Номера строк и буквы столбцов помогают идентифицировать отдельные дыры в макете, как ячейки в электронной таблице. Например, все выделенные отверстия находятся в «столбце C».

Все выделенные отверстия находятся в “строке 12″.”

«Отверстие C12» – это место, где столбец C пересекает строку 12.

Что означают цветные линии и знаки плюс и минус?

А как насчет длинных полос на стороне макета, выделенных здесь желтым цветом?

Эти полосы обычно обозначаются красной и синей (или красной и черной) линиями со знаками плюс (+) и минус (-) соответственно. Они называются шинами , также называемыми шинами , и обычно используются для подачи электроэнергии в вашу схему, когда вы подключаете их к аккумуляторной батарее или другому внешнему источнику питания.Вы можете услышать, что автобусы имеют разные названия; например, шина питания , положительная шина и шина напряжения все относятся к той, которая находится рядом с красной линией со знаком плюс (+). Аналогично, отрицательная шина и заземляющая шина относятся к одной рядом с синей (или черной) линией со знаком минус (-). Это сбивает с толку? Используйте эту таблицу, чтобы помочь вам запомнить – есть разные способы обозначать автобусы, но все они означают одно и то же. Не беспокойтесь, если вы увидите, что они упоминаются разными именами в разных местах (например, в разных проектах Science Buddies или в других местах в Интернете).Иногда вы можете услышать «силовые шины» (или рельсы), используемые для обозначения и автобусов (или рельсов) вместе, а не только положительного.

Положительный	Отрицательный
Питание	Земля
Знак плюс (+)	Знак минус (-)
Синий		Синий или черный Обратите внимание, что между положительной и отрицательной шинами нет физической разницы, и их использование не является обязательным.Этикетки просто упрощают организацию вашей схемы, подобно цветовой кодировке проводов. Как соединяются отверстия? Помните, что внутренняя часть макета состоит из пяти металлических зажимов. Это означает, что каждый набор из пяти отверстий, образующих полустрочку (столбцы A – E или столбцы F – J), электрически соединены. Например, это означает, что отверстие A1 электрически соединено с отверстиями B1, C1, D1 и E1. Это , а не , подключенный к отверстию A2, потому что это отверстие находится в другом ряду с отдельным набором металлических зажимов.Это также , а не , подключенный к отверстиям F1, G1, h2, I1 или J1, потому что они находятся на другой «половине» макета – зажимы не подключаются через зазор посередине (чтобы узнать о зазоре посередине макета см. раздел «Дополнительно»). В отличие от всех основных рядов макета, которые соединены в наборы из пяти отверстий, шины обычно проходят по всей длине макета (но есть некоторые исключения). На этом изображении показано, какие отверстия электрически соединены в типичной макетной плате половинного размера, выделенные желтыми линиями. Автобусы на противоположных сторонах макета не соединены между собой . Обычно, чтобы питание и земля были доступны с обеих сторон макета, вы должны соединять шины с помощью перемычек, как это. Обязательно подключите положительный полюс к положительному, а отрицательный – к отрицательному (см. Раздел о шинах, если вам нужно напоминание о том, какой цвет какой). Все макеты имеют одинаковую маркировку? Обратите внимание, что точные конфигурации могут отличаться от макета к макету.Например, на некоторых макетных платах этикетки напечатаны в «альбомной» ориентации вместо «портретной». На некоторых макетных платах шины разорваны пополам по длине макета (полезно, если вам нужно подать в схему два разных уровня напряжения). На большинстве «мини» макетов вообще нет шин или этикеток. Могут быть небольшие различия в маркировке автобусов от макета к макету. На некоторых макетных платах есть только цветные линии и нет знаков плюса (+) или минуса (-).Некоторые макеты имеют положительные шины слева и отрицательные шины справа, а на других макетах это наоборот. Независимо от того, как они обозначены и их левое / правое положение, функции автобусов остаются прежними. Использование макета Что такое макетная схема? Макетная плата – это компьютерный чертеж схемы на макетной плате. В отличие от принципиальной схемы или схемы (в которых используются символы для представления электронных компонентов; см. Раздел «Дополнительно», чтобы узнать больше), макетные схемы позволяют новичкам легко следовать инструкциям по созданию схемы, поскольку они спроектированы так, чтобы выглядеть так: настоящая вещь.«Например, эта диаграмма (сделанная с помощью бесплатной программы под названием Fritzing) показывает базовую схему с батарейным блоком, светодиодом, резистором и кнопкой, которая очень похожа на физическую схему: Иногда макетные схемы могут сопровождаться (или заменяться) письменными инструкциями, которые говорят вам, где разместить каждый компонент на макетной плате. Например, в инструкциях по этой цепи может быть сказано: Подключите красный провод аккумуляторной батареи к шине питания. Подключите черный провод аккумуляторной батареи к шине заземления. Подключите резистор из отверстия B12 к шине заземления. Вставьте четыре штифта кнопки в отверстия E10, F10, E12 и F12. Вставьте длинный провод светодиода в шину питания, а короткий – в отверстие J10. Эту информацию также можно отформатировать в виде таблицы: Должна ли моя схема точно соответствовать макетной схеме? Короткий ответ: «нет.«Однако, когда вы только начинаете использовать макетные платы, вероятно, лучше всего точно следовать макетным схемам. Чтобы понять это, нужно понять, как электрически соединены отверстия на макетной плате. Существуют различные способы изменить физическую схему схемы на макетной плате без фактического изменения электрических соединений . Например, эти две схемы электрически идентичны; даже несмотря на то, что выводы светодиода переместились, все еще существует полный путь (называемый замкнутой схемой ) для прохождения электричества через светодиод (выделен желтыми стрелками).Таким образом, даже если в инструкциях указано «вставьте длинный вывод светодиода в отверстие F10», схема все равно будет работать, если вы вставите ее в отверстие h20 (но , а не , если вы вставите ее в отверстие F9 или F11, потому что разные строки Нет соединения). Однако вы также можете полностью переставить компоненты на макетной плате. Пока схема соответствует электрически эквиваленту , она все равно будет работать. Несмотря на то, что эта схема «выглядит иначе», чем две предыдущие, потому что компоненты были переставлены, электричество по-прежнему проходит по эквивалентному пути через светодиод и резистор. Что такое перемычки и какой тип я должен использовать? Перемычки – это провода, которые используются для соединения на макетной плате. У них жесткие концы, которые легко вставить в отверстия в макете. При покупке перемычек доступно несколько различных вариантов. Гибкие перемычки изготовлены из гибкой проволоки с жесткими штырями, прикрепленными к обоим концам. Эти провода обычно поставляются в упаковках разного цвета. Это упрощает цветовое кодирование вашей схемы (см. Раздел о цветовом кодировании).Хотя эти провода просты в использовании для схем новичка, они могут сильно запутаться для более сложных схем; поскольку они такие длинные, вы получите запутанное гнездо проводов, которое будет трудно отследить (иногда его называют «крысиным гнездом» или «спагетти»). Комплекты перемычек – это пакеты предварительно отрезанных отрезков проводов, концы которых загнуты вниз под углом 90 градусов, чтобы их можно было вставить в макетную плату. Доступны наборы большего и меньшего размера.Эти комплекты очень удобны, потому что в них есть провода разной длины, предварительно отрезанные. Недостатком является то, что обычно бывает только одна длина каждого цвета. Это может затруднить цветовую кодировку вашей схемы (например, вам может понадобиться длинный черный провод, но в вашем комплекте могут быть только короткие черные провода). Ваша схема по-прежнему будет работать нормально, но цветовое кодирование может помочь вам оставаться более организованным (опять же, см. Раздел о цветовом кодировании для получения дополнительной информации). Обратите внимание на то, что эта схема выглядит менее запутанной, чем предыдущая, поскольку провода короче. Наконец, вы также можете купить катушки с одножильным соединительным проводом и пару приспособлений для зачистки проводов и отрезать свои собственные перемычки. Это лучший долгосрочный вариант, если вы планируете заниматься множеством проектов в области электроники, потому что вы можете отрезать провода до нужной длины и выбрать нужный цвет. Это также намного более экономично в зависимости от длины провода. Для начала стоит купить набор из шести разных цветов. Важно покупать проволоку со сплошным сердечником (которая сделана из цельного куска металла), а не многожильную проволоку (которая состоит из нескольких более мелких жил проволоки, например, каната).Многожильный провод намного более гибкий, поэтому его очень сложно вставить в отверстия макета. Вам также необходимо приобрести подходящий калибр для проволоки , который позволяет измерять диаметр проволоки. 22 AWG (американский калибр проводов) является наиболее распространенным калибром, используемым для макетных плат. Чтобы узнать больше о калибрах и зачистке проводов, см. Учебное пособие по зачистке проводов от Science Buddies. Обратите внимание, как в этой схеме красный и черный используются для всех подключений к шинам (см. Раздел о цветовом кодировании, чтобы узнать больше). Должен ли я кодировать мою схему цветом? Укажите, какой цвет вы используете для своей схемы, во многом зависит от того, какой тип перемычки вы покупаете (см. Вопрос о перемычках). Цветовое кодирование – это вопрос удобства, поскольку оно может помочь вам оставаться более организованным, но использование разноцветных проводов не повлияет на работу вашей схемы. Важно : Это заявление относится только к перемычкам . Некоторые компоненты схемы, такие как аккумуляторные блоки и определенные датчики, поставляются с уже подключенными к ним цветными проводами.Отслеживание этих цветов имеет значение (например, не перепутайте красный и черный провода на батарейном блоке). Однако все перемычки просто металлические внутри с цветной пластиковой изоляцией снаружи. Цвет пластика не влияет на прохождение электричества по проводу. В электронике обычно используется красный провод для положительных (+) соединений и черный провод для отрицательных (-) соединений. Какие другие цвета вы используете, в значительной степени зависит от выбора и зависит от конкретной схемы, которую вы строите.Например, есть несколько разных способов соединить эту схему с красными, зелеными, синими и желтыми светодиодами, но все они будут работать точно так же: Если вы приобрели комплект предварительно обрезанных перемычек, используйте провода любой доступной длины и подходящей длины (изображение слева). Используйте красный и черный провода для положительной и отрицательной сторон каждого светодиода соответственно (центральное изображение). Используйте только красный и черный провода для подключения к шине и используйте красный, зеленый, синий и желтый провода для соответствующих светодиодов (изображение справа). Помните важную часть: цвет проводов не влияет на работу схемы! Три схемы на этом изображении будут работать точно так же (светодиоды загорятся при включении аккумуляторной батареи), даже если у них провода разного цвета. Если на макетной схеме показан синий провод, а вместо него вы используете оранжевый, с вашей схемой все будет в порядке. Как мне построить схему? Для построения цепи: Следуйте макетной схеме цепи, подключая по одному компоненту. Всегда подключайте батареи или источник питания к вашей цепи последний . Это даст вам возможность перепроверить все ваши соединения перед первым включением цепи. Обращайте внимание на типичные ошибки, которые делают многие новички при использовании макета. Как мне проверить мою схему? То, как вы проверяете свою схему, будет зависеть от конкретной схемы, которую вы строите. В общем, вы должны следовать этой процедуре: Дважды проверьте свою схему и макетную схему, чтобы убедиться, что все ваши компоненты находятся в нужном месте. Проверьте, что ваша схема должна делать в соответствии с указаниями по проекту. Должен ли он мигать огнями, издавать шум, как-то реагировать на датчик (например, датчик движения или света) или заставлять робота двигаться? Многие проекты Science Buddies будут содержать письменное описание и / или видео того, как ваша схема должна работать. Включите питание вашей цепи (например, сдвинув переключатель батарейного блока из положения OFF в положение ON). Если вы видите или чувствуете запах дыма, немедленно выключите или отсоедините источник питания .Это означает, что у вас короткое замыкание. Следуйте указаниям проекта, чтобы использовать схему (например, направить фонарик на робота, отслеживающего свет, или помахать рукой перед датчиком движения). Если ваша схема не работает, вам необходимо устранить неполадки (или отладить , что означает поиск проблем или «ошибок» в вашей схеме). См. Раздел “Типичные ошибки”, чтобы узнать, что следует проверить. Типичные ошибки Неправильное отображение номеров строк Можете ли вы заметить разницу между этими двумя схемами? На первый взгляд они могут выглядеть точно так же.Однако, когда мы включаем аккумуляторы, загорается только светодиод слева. Что случилось? Давайте посмотрим на макетную схему цепи, чтобы увидеть, сможем ли мы определить проблему. Схема должна соответствовать этой схеме: Теперь давайте подробнее рассмотрим две схемы. Внимательно сравните две картинки с макетной схемой. Вы можете заметить, что не так? Если вы по-прежнему не можете сказать, нажмите на изображение, чтобы выявить проблему. Вы уже заметили проблему? В схеме слева красная перемычка идет от положительной шины к отверстию J10, что соответствует макетной схеме. На схеме справа он идет от плюсовой шины к отверстию J9 . Помните из раздела о том, как соединяются отверстия, что отверстия в разных рядах электрически не связаны друг с другом. Таким образом, с перемычкой в ​​строке 9 и светодиодом в строке 10 нет возможности для подачи электричества на светодиод. Иногда бывает трудно обнаружить такую ​​крошечную ошибку! Тем не менее, достаточно всего одного неправильно установленного провода или вывода компонента, чтобы цепь перестала работать полностью. Вот почему вы всегда должны тщательно проверять и перепроверять проводку перед тестированием цепи. Если ваша схема не работает, внимательно проверьте все свои соединения и обязательно подсчитайте номера строк. Перемешивание питания и заземления Подобно неправильному вводу номеров строк, перепутывание шин питания и заземления – еще одна распространенная ошибка.Можете ли вы заметить разницу между этими двумя схемами? Горит только светодиод слева. Рассмотрим схемы подробнее. Вы можете заметить, что не так? Щелкните изображение, чтобы выявить проблему. Вы уже заметили проблему? На фото слева красная перемычка идет к плюсовой (+) шине. На фото справа он идет на отрицательную (-) шину. Согласно макетной схеме из предыдущего раздела, он должен подключаться к положительной (+) шине.Помните, что «положительный» и «отрицательный» также могут называться «мощность» и «земля». См. Раздел об автобусах, если вам нужно напоминание. Как насчет разницы между этими двумя схемами? Опять же, горит только светодиод слева. Присмотритесь, можете ли вы определить проблему (щелкните изображение, чтобы раскрыть ее). На этот раз провода аккумуляторной батареи перевернуты. Красный провод подключается к отрицательной (-) шине, а черный провод подключается к положительной (+) шине.Помните, что, в отличие от перемычек, цвета выводов аккумуляторной батареи имеют значение для . Красный используется для положительного, а черный – для отрицательного. Наконец, помните, что на некоторых макетных платах положительная шина находится слева, а отрицательная – справа. На других макетах все наоборот. Будьте осторожны при переключении между макетными платами, поскольку левое-правое положение шин может измениться. Не проталкивать провода до конца Электронные компоненты и перемычки могут иметь выводы разной длины.Иногда учащиеся вставляют провода частично в отверстие в макете вместо того, чтобы полностью протолкнуть их вниз (до тех пор, пока они не смогут пройти дальше). Это может привести к ослаблению соединений, что приведет к странному поведению цепи, например, к миганию светодиода. Взгляните на эти два изображения рядом. На изображении слева показаны выводы, которые не полностью вставлены в макетную плату. На рисунке справа показаны выводы, которые правильно вставлены в макетную плату до упора. Обратите внимание, что некоторые компоненты, например светодиоды, имеют очень длинные выводы, которые не полностью входят в макетную плату. Другие компоненты, такие как предварительно отрезанные перемычки, обычно имеют провода, обрезанные до нужной длины, поэтому они подходят вплотную к макетной плате. Установка компонентов задним ходом Для некоторых электронных компонентов имеет значение направление . Некоторые компоненты имеют полярность , что означает, что у них есть положительная и отрицательная стороны, которые должны быть подключены правильно.Другие компоненты имеют несколько контактов, которые выполняют разные функции. Включение этих компонентов в вашу схему обратной стороной или неправильной стороной может помешать правильной работе вашей схемы. Если ваша схема не работает и в ней задействованы какие-либо из этих компонентов, убедитесь, что они вставлены правильно. Батареи имеют положительную и отрицательную клеммы. Существует много разных типов батарей, но положительный полюс почти всегда отмечен знаком «+».Обычно на держателях батарейки напечатаны символы «+» и «-»; Убедитесь, что символы «+» на батареях совпадают с символами «+» на держателе батареи. Светодиоды имеют положительную сторону (называемую анодом ) и отрицательную сторону (называемую катодом ). Металлический вывод анода длиннее, чем вывод катода. Катодная сторона также обычно имеет плоский край на пластиковой части светодиода. Диоды похожи на односторонние клапаны, которые пропускают электричество только в одном направлении.Обычно они представляют собой небольшие цилиндры с полосой или полосой на одном конце (это направление, в котором может течь электричество). Конденсаторы – это компоненты, которые могут накапливать электрический заряд. Обычные «керамические дисковые» конденсаторы (маленькие оранжевые / желто-коричневые кружки) не поляризованы, но некоторые другие типы конденсаторов поляризованы и обычно имеют стрелки или минусовые знаки, указывающие на отрицательный вывод. Транзисторы похожи на переключатели с электронным управлением, которые можно использовать для включения и выключения таких вещей, как двигатели и освещение.Транзисторы обычно имеют три контакта. Установка транзистора в макет обратной стороной приведет к изменению порядка контактов и предотвратит его работу. Транзисторы выпускаются в нескольких разных «корпусах», обычно в черном пластиковом корпусе с небольшой надписью на одной стороне. Интегральные схемы или IC для краткости (иногда также называемые «микросхемами») – это черные прямоугольные элементы с двумя рядами контактов. Обычно они имеют выемку или отверстие на одном конце, которые говорят вам, какой из них «вверх», поэтому вы не должны вставлять микросхему в макет в перевернутом виде.См. Расширенный раздел об интегральных схемах, чтобы узнать больше. Указания на веб-сайте Science Buddies почти всегда указывают, в какую сторону должен быть обращен компонент; например, «убедитесь, что серая полоса на диоде обращена к положительной шине» или «убедитесь, что надпись на транзисторе обращена влево». Однако некоторые проекты продвинутой электроники могут предполагать, что вы знаете, как правильно подключать определенные компоненты. Для некоторых электронных компонентов направление не имеет значения.Например, перемычки и резисторы работают одинаково в обоих направлениях. Посмотрите внимательно на эти два изображения. Несмотря на то, что на картинке справа перемычка и резистор были перевернуты (на одном конце перемычки есть черная метка, чтобы вы могли определить, какой конец какой, а на резисторе есть цветные полосы), светодиод все равно горит. . В электрическом плане в схеме ничего не изменилось. Короткое замыкание Короткие замыкания возникают, когда на макетной плате выполняются «случайные» соединения между двумя компонентами, которые не должны быть соединены.Это может произойти из-за того, что компоненты вставлены не в те ряды или шины, или из-за того, что открытые металлические части могут столкнуться друг с другом. Например, резисторы и светодиоды имеют длинные металлические выводы; если вы не будете осторожны, эти провода могут столкнуться друг с другом и вызвать короткое замыкание. Если в вашей схеме есть компоненты с длинными оголенными выводами, всегда следите за тем, чтобы выводы не касались друг друга. В зависимости от схемы короткие замыкания могут быть безвредными.Они могут просто помешать правильной работе схемы, пока не будут обнаружены и отремонтированы. Однако иногда короткое замыкание может «сжечь» компоненты и вызвать необратимые повреждения. Особенно важно избегать коротких замыканий между шинами питания и заземления, потому что они могут стать достаточно горячими, чтобы обжечь вас и даже расплавить пластик на макетной плате! На этом рисунке красный и черный провода от аккумуляторной батареи 4xAA были вставлены в шину заземления, а не один в шину заземления и один в шину питания.Это приводит к тому, что макетная плата и изоляция проводов начинают плавиться. Если вы когда-нибудь увидите или почувствуете запах дыма при построении цепи, вероятно, у вас короткое замыкание. Вам следует немедленно отключить аккумулятор. Продвинутый Интегральные схемы (ИС) Интегральные схемы , или для краткости ИС (иногда их называют просто «микросхемы»), представляют собой специализированные схемы, которые служат для самых разных целей, например, для управления двигателями роботов или для того, чтобы светодиоды реагировали на музыку.Многие микросхемы поставляются в так называемом двойном линейном корпусе или DIP, что означает, что они имеют два параллельных ряда контактов. Зазор в середине макета (между столбцами E и F) – это именно та ширина, которая подходит для ИС, перекрывая зазор, с одним набором контактов в столбце E и одним набором контактов в столбце F. Проекты, которые Использование микросхем всегда говорит вам подключить их к макетной плате таким образом. Схема Схемы соединений или схемы – это способ представления схемы с использованием символов для каждого компонента.Принципиальные схемы, в отличие от макетов, используются профессиональными инженерами при проектировании схем, и они намного удобнее для более сложных схем. Вы можете познакомиться с основными принципиальными схемами на уроках физики в средней школе. Например, на этой принципиальной схеме показана базовая схема с батареей, переключателем, светодиодом и резистором. Однако, в отличие от макетных схем, принципиальные схемы показывают только электрических соединений между компонентами.Они не обязательно соответствуют физическому расположению компонентов на макетной плате. Например, хотя эта принципиальная схема выглядит иначе, она идентична предыдущей. Если вам сложно это понять, попробуйте с помощью своей фигуры обвести «провод» (черная линия) в цепи, начиная с верхней части батареи. Обратите внимание, как ваш палец по-прежнему проходит через все компоненты в том же порядке, даже если они были физически переставлены. Чтобы научиться читать и интерпретировать принципиальные схемы, требуется определенная практика. Большинство проектов в области электроники для начинающих, особенно те, что представлены на веб-сайте Science Buddies, содержат макетные схемы, по которым вы можете построить схему. Детали для сквозного монтажа и поверхностного монтажа Макетные платы предназначены для работы с электронными компонентами со сквозным отверстием . Эти компоненты имеют длинные металлические выводы, которые предназначены для вставки через отверстия в печатной плате (PCB), покрытые тонким медным покрытием, которое позволяет припаивать выводы компонентов к плате. Макетные платы не работают с компонентами для поверхностного монтажа . Эти компоненты имеют короткие плоские штыри по бокам, которые предназначены для пайки к поверхности печатной платы, а не через сквозные отверстия. Многие электронные компоненты доступны как для монтажа в сквозное отверстие, так и для поверхностного монтажа. Например, LM3914 – это интегральная схема, которая предназначена для управления 10 светодиодами в виде «гистограммы».Если вы выполните поиск Jameco Electronics по запросу “LM3914”, появятся несколько разных результатов. Глядя на миниатюры, вы можете сказать, что эта часть является сквозным отверстием, а эта часть монтируется на поверхность. Хотя в большинстве проектов Science Buddies есть ссылки на то, какие именно детали вам нужно купить для проекта, будьте осторожны, если вы покупаете детали для своего собственного проекта. Если вы используете макетную плату, покупайте детали для сквозных отверстий, а не для поверхностного монтажа. Видео о нашей науке Качели со свечой – STEM-деятельность Качели со свечой – STEM-деятельность Сделайте термометр – STEM Activity Сделайте термометр – STEM Activity Игрушечная парусная лодка своими руками % PDF-1.4 % 1736 0 объект > эндобдж xref 1736 214 0000000016 00000 н. 0000004636 00000 н. 0000004844 00000 н. 0000005024 00000 н. 0000005319 00000 п. 0000008704 00000 н. 0000030088 00000 п. 0000030175 00000 п. 0000030284 00000 п. 0000030458 00000 п. 0000030621 00000 п. 0000030821 00000 п. 0000031005 00000 п. 0000031355 00000 п. 0000031539 00000 п. 0000031739 00000 п. 0000031920 00000 п. 0000032045 00000 п. 0000032226 00000 п. 0000032351 00000 п. 0000032508 00000 п. 0000032821 00000 п. 0000032987 00000 п. 0000033071 00000 п. 0000033235 00000 п. 0000033437 00000 п. 0000033623 00000 п. 0000033748 00000 п. 0000033902 00000 п. 0000034140 00000 п. 0000034314 00000 п. 0000034477 00000 п. 0000034659 00000 п. 0000034724 00000 п. 0000034909 00000 п. 0000035072 00000 п. 0000035254 00000 п. 0000035529 00000 п. 0000035709 00000 п. 0000035947 00000 п. 0000036151 00000 п. 0000036235 00000 п. 0000036414 00000 п. 0000036574 00000 п. 0000036755 00000 п. 0000036878 00000 п. 0000037039 00000 п. 0000037382 00000 п. 0000037574 00000 п. 0000037767 00000 п. 0000037959 00000 п. 0000038150 00000 п. 0000038350 00000 п. 0000038538 00000 п. 0000038727 00000 п. 0000038973 00000 п. 0000039223 00000 п. 0000039395 00000 п. 0000039639 00000 п. 0000039883 00000 п. 0000040077 00000 п. 0000040321 00000 п. 0000040563 00000 п. 0000040763 00000 п. 0000041012 00000 п. 0000041255 00000 п. 0000041497 00000 п. 0000041741 00000 п. 0000041986 00000 п. 0000042182 00000 п. 0000042375 00000 п. 0000042614 00000 п. 0000042796 00000 н. 0000043038 00000 п. 0000043221 00000 п. 0000043414 00000 п. 0000043600 00000 п. 0000043791 00000 п. 0000044035 00000 п. 0000044280 00000 п. 0000044528 00000 п. 0000044726 00000 п. 0000044872 00000 н. 0000044929 00000 н. 0000044986 00000 п. 0000045043 00000 п. 0000045100 00000 п. 0000045156 00000 п. 0000045213 00000 п. 0000045270 00000 п. 0000045327 00000 п. 0000045384 00000 п. 0000045441 00000 п. 0000045498 00000 п. 0000045555 00000 п. 0000045612 00000 п. 0000045669 00000 п. 0000045726 00000 п. 0000045783 00000 п. 0000047002 00000 п. 0000047032 00000 п. 0000047076 00000 п. 0000047133 00000 п. 0000047338 00000 п. 0000048561 00000 п. 0000048760 00000 п. 0000048817 00000 п. 0000051411 00000 п. 0000051435 00000 п. 0000051543 00000 п. 0000051647 00000 п. 0000051754 00000 п. 0000053847 00000 п. 0000054676 00000 п. 0000054699 00000 н. 0000054722 00000 п. 0000054744 00000 п. 0000055573 00000 п. 0000055596 00000 п. 0000055705 00000 п. 0000056534 00000 п. 0000057363 00000 п. 0000057386 00000 п. 0000058215 00000 п. 0000058238 00000 п. 0000059067 00000 п. 0000059896 00000 н. 0000059919 00000 н. 0000059942 00000 н. 0000060771 00000 п. 0000061600 00000 п. 0000061657 00000 п. 0000061680 00000 п. 0000062509 00000 п. 0000062532 00000 п. 0000063361 00000 п. 0000063383 00000 п. 0000063591 00000 п. 0000063615 00000 п. 0000063652 00000 п. 0000063948 00000 н. 0000063986 00000 п. 0000064206 00000 п. 0000064228 00000 н. 0000064251 00000 п. 0000065080 00000 п. 0000065103 00000 п. 0000065932 00000 п. 0000065955 00000 п. 0000066784 00000 п. 0000066807 00000 п. 0000066830 00000 п. 0000066853 00000 п. 0000067682 00000 п. 0000067705 00000 п. 0000068534 00000 п. 0000068557 00000 п. 0000069002 00000 п. 0000069025 00000 н. 0000069854 00000 п. 0000069877 00000 п. 0000069914 00000 н. 0000070477 00000 п. 0000070501 00000 п. 0000070539 00000 п. 0000073913 00000 п. 0000073936 00000 п. 0000073973 00000 п. 0000074977 00000 п. 0000075001 00000 п. 0000075038 00000 п. 0000077209 00000 п. 0000077231 00000 п. 0000077269 00000 п. 0000077549 00000 п. 0000077572 00000 п. 0000077610 00000 п. 0000078309 00000 п. 0000078332 00000 п. 0000078369 00000 п. 0000078685 00000 п. 0000078709 00000 п. 0000078746 00000 п. 0000079979 00000 п. 0000080002 00000 п. 0000080039 00000 п. 0000080498 00000 п. 0000080521 00000 п. Больше новостей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт