Базовая Электроника

Начало работы с базовой электроникой проще, чем вы думаете. Эта инструкция, мы надеемся, демистифицирует основы электроники, чтобы любой, кто заинтересован в создании схем, мог ударить по земле. Это краткий обзор практической электроники,и это не моя цель, чтобы углубиться в науку электротехники. Если вы заинтересованы в получении дополнительной информации о науке базовой электроники, Википедия является хорошим местом для начала поиска.

А-КОНТРАКТ осуществляет весь спектр услуг по контрактному производству изделий электроники.

Контрактное производство электронных блоков обеспечивает выполнение одним подрядчиком всех этапов по изготовлению изделий электроники, начиная с проектирования платы и заканчивая установкой изделия в корпус. Производство печатных плат в России и за рубежом — подробнее на «А-КОНТРАКТ»

К концу этого инструктажа любой, кто заинтересован в изучении базовой электроники, должен иметь возможность читать схему и строить схему с использованием стандартных электронных компонентов.

Цепь полный и закрытый путь через который электрический ток может пропустить.Другими словами, замкнутая цепь позволит протекать электричеству между энергией и землей. Разомкнутая цепь разорвала бы поток электричества между энергией и землей.

Все, что является частью этой замкнутой системы и позволяет электричеству течь между энергией и землей, считается частью цепи.

Следующее Очень важное соображение, которое следует иметь в виду, заключается в том, что электричество в цепи должно использоваться.

Например, в схеме выше, двигатель, через который протекает электричество, добавляет сопротивление потоку электричества. Таким образом, все электричество проходя через цепь положено для использования.

Другими словами, должно быть что-то проводное между позитивом и землей, что добавляет сопротивление потоку электричества и использует его. Если положительное напряжение подключено непосредственно к земле и сначала не проходит через то, что добавляет сопротивление, например, двигатель, это приведет к короткому замыканию. Это означает, что положительное напряжение подключено непосредственно к Земле.

Аналогично, если электричество проходит через компонент (или группу компонентов), который не добавляет достаточного сопротивления цепи, также произойдет короткое замыкание (см. видео закона Ома ).

Шорты плохие, потому что они приведут к перегреву батареи и/или цепи, поломке, возгоранию и/или взрыву.

Очень важно предотвратить короткие замыкания, убедившись, что положительное напряжение никогда не подключается непосредственно к Земле.

Тем не менее, всегда имейте в виду, что электричество всегда следует по пути наименьшего сопротивления земле. Это означает, что если вы даете положительное напряжение на выбор, чтобы пройти через двигатель на землю или следовать за проводом прямо на землю, он будет следовать за проводом, потому что провод обеспечивает наименьшее сопротивление. Это также означает, что с помощью провода, чтобы обойти источник сопротивления прямо на землю, вы создали короткое замыкание. Всегда следите за тем, чтобы вы никогда случайно не подключали положительное напряжение к земле при параллельной проводке.

Также обратите внимание, что переключатель не добавляет никакого сопротивления цепи и просто добавление переключателя между питанием и землей создаст короткое замыкание.

Есть два различных способа, которыми можно соединить вещи, называемые последовательностью и параллелью.

Когда вещи соединены последовательно, вещи соединены один за другим, так что электричество должно пройти через одно, затем через следующее, затем через следующее и так далее.

В первом примере двигатель, выключатель и аккумулятор подключены последовательно, потому что единственный путь для протекания электричества-от одного к другому и к следующему.

Когда вещи подключены параллельно, они подключены бок о бок, так что электричество проходит через все из них одновременно, от одной общей точки к другой общей точке

В следующем примере двигатели подключены параллельно, потому что электричество проходит через оба двигателя от одной общей точки к другой общей точке.

в последнем примере двигатели подключены параллельно, но пара параллельных двигателей, коммутатор и батареи подключены последовательно. Таким образом, ток разделяется между двигателями параллельно, но все равно должен проходить последовательно от одной части цепи к другой.

Если это еще не имеет смысла, не волнуйтесь. Когда вы начнете строить свои собственные схемы, все это начнет проясняться.

Для того, чтобы построить схемы, вам нужно будет ознакомиться с несколькими основными компонентами. Эти компоненты могут показаться простыми, но являются хлебом и маслом большинства электронных проектов. Таким образом, узнав об этих нескольких основных частях, вы сможете пройти долгий путь.

Потерпите меня, пока я буду уточнять, что это за шаги.

Как следует из названия, резисторы добавляют сопротивление цепи и уменьшают поток электрического тока. Он представлен на принципиальной схеме в виде заостренной закорючки со значением рядом с ней.

Различные маркировки на резисторе представляют различные значения сопротивления. Эти значения измеряются в Омах.

Резисторы также приходят с различными номинальностями ваттности. Для большинства низковольтных цепей постоянного тока должны подходить резисторы 1/4 Вт.

Вы читаете значения слева направо к (обычно) золотой полосе. Первые два цвета представляют значение резистора, третий представляет множитель, а четвертый (золотая полоса) представляет допуск или точность компонента. Вы можете определить значение каждого цвета, посмотрев на диаграмму значений цвета резистора.

Или… чтобы сделать вашу жизнь проще, вы можете просто посмотреть значения с помощью графического калькулятора сопротивления .

Как угодно… резистор с маркировками коричневый, черный, оранжевый, золотой будет переводить следующим образом:

1 (коричневый) 0 (черный) x 1,000 = 10,000 с допуском + / — 5%

Любой резистор более 1000 Ом, как правило, закорочен с использованием буквы K. например, 1,000 будет 1K; 3,900, будет переводиться на 3,9 K; и 470,000 ом станет 470K. 

Значения ом более миллиона представлены с помощью буквы М. в этом случае 1 000 000 Ом станет 1 м.

Конденсатор является компонентом, который хранит электричество, а затем разряжает его в цепь, когда есть падение электричества. Вы можете думать об этом как о резервуаре для хранения воды, который выпускает воду, когда есть засуха, чтобы обеспечить устойчивый поток.

Конденсаторы измеряются в Фарадах. Значения, которые обычно встречаются в большинстве конденсаторов, измеряются в picofarad (pF), nanofarad (NF) и microfarad (uF). Они часто используются взаимозаменяемо, и это помогает иметь диаграмму преобразования под рукой.

Наиболее часто встречающиеся типы конденсаторов-это керамические дисковые конденсаторы, которые выглядят как крошечные M&Ms с двумя проводами, торчащими из них, и электролитические конденсаторы, которые больше похожи на небольшие цилиндрические трубки с двумя проводами, выходящими снизу (или иногда каждый конец).

Керамические дисковые конденсаторы неполяризованы, что означает, что электричество может проходить через них независимо от того, как они вставлены в цепь. Они, как правило, помечены числовым кодом, который должен быть декодирован. Инструкции по чтению керамических конденсаторов можно найти здесь. Этот тип конденсатора обычно представлен в схеме в виде двух параллельных линий.

Электролитические конденсаторы обычно поляризованы. Это означает, что одна нога должна быть подключена к заземленной стороне цепи, а другая нога должна быть подключена к источнику питания. Если он подключен назад, он не будет работать правильно. Электролитические конденсаторы имеют значение, записанное на них, обычно представленное в УФ. Они также отмечают ногу, которая соединяется с землей с символом минус ( -). Этот конденсатор представлен в схеме как бок о бок прямая и изогнутая линия. Прямая линия представляет конец, который соединяется с силой и кривой, соединенной с землей.

Диоды являются компонентами, которые поляризованы. Они только позволяют электрическому току проходить через них в одном направлении. Это полезно в том, что его можно поместить в цепь для предотвращения протекания электричества в неправильном направлении.

Еще одна вещь, чтобы иметь в виду, что она требует энергии, чтобы пройти через диод, и это приводит к падению напряжения. Это, как правило, потеря около 0,7 В. Это важно иметь в виду позже, когда мы говорим о специальной форме диодов, называемых светодиодами.

Кольцо, найденное на одном конце диода, указывает на сторону диода, которая соединяется с землей. Это катод. Из этого следует, что другая сторона подключается к власти. Эта сторона является анодом.

Номер детали диода обычно записывается на нем, и вы можете узнать его различные электрические свойства, просмотрев его техническое описание.

Они схематически представлены в виде линии с треугольником, направленным на нее. Линия-это та сторона, которая соединена с землей, а нижняя часть треугольника соединяется с силой.

Транзистор принимает в малом электрическом токе на свой низкопробный штырь и усиливает его так, что гораздо большле течение сможет пройти между своими штырями сборника и эмиттера. Величина тока, проходящего между этими двумя выводами, пропорциональна напряжению, прикладываемому к основному выводу.

Существует два основных типа транзисторов: NPN и PNP. Эти транзисторы имеют противоположную полярность между коллектором и эмиттером. Для очень полного введения транзисторов проверить эту страницу .

Транзисторы NPN позволяют электричеству проходить от Штыря коллектора к Штырю эмиттера. Они представлены в схеме с линией для основания, диагональной линией, соединяющейся с основанием, и диагональной стрелкой, указывающей от основания.

Транзисторы PNP позволяют электричеству проходить от Штыря эмиттера к Штырю коллектора. Они представлены в схеме с линией для основания, диагональной линией, соединяющейся с основанием, и диагональной стрелкой, указывающей на основание.

На транзисторах напечатан их номер детали, и вы можете посмотреть их спецификации в интернете, чтобы узнать об их макетах контактов и их конкретных свойствах. Обязательно обратите внимание на номинальное напряжение и ток транзистора.

Интегральная схема-это целая специализированная схема, которая была миниатюризирована и помещена на один маленький чип с каждой ногой чипа, соединяющейся с точкой внутри схемы. Эти миниатюрные схемы обычно состоят из таких компонентов, как транзисторы, резисторы и диоды.

Например, внутренняя схема чипа таймера 555 содержит более 40 компонентов.

Как и транзисторы, вы можете узнать все об интегральных схемах, просмотрев их спецификации. На листе данных вы узнаете функциональность каждого pin-кода. Он также должен указывать номинальное напряжение и ток как самого чипа, так и каждого отдельного Штыря.

Интегральные схемаы приходят в разнообразие различные формы и размеры. Как новичок, вы будете в основном работать с чипами DIP. Эти имеют штыри для установки через-отверстия. По мере того как вы получаете более предварительным, вы можете рассматривать обломоки SMT которые поверхностное крепление припаянное к одной стороне монтажной платы.

Круглая зазубрина на одном крае обломока IC показывает верхнюю часть обломока. Вывод в левом верхнем углу чипа считается выводом 1. От Штыря 1, Вы читаете последовательно вниз по стороне до тех пор пока вы не достигнете дно (т. е. штырь 1, штырь 2, штырь 3..). Оказавшись внизу, вы переходите на противоположную сторону чипа, а затем начинаете читать цифры до тех пор, пока не достигнете вершины снова.

Имейте в виду, что некоторые более мелкие чипы имеют небольшую точку рядом с выводом 1 вместо выреза в верхней части чипа.

Там нет стандартного способа, что все ИС включены в принципиальные схемы, но они часто представлены в виде коробок с номерами в них (номера, представляющие контактный номер).

Потенциометры представляют собой переменные резисторы. На простом английском языке у них есть какая-то ручка или ползунок, которые вы поворачиваете или нажимаете, чтобы изменить сопротивление в цепи. Если вы когда-либо использовали регулятор громкости на стерео или скользящий свет диммер, то вы использовали потенциометр.

Потенциометры измеряются в Омах, как резисторы, но вместо того, чтобы иметь цветные полосы, у них есть оценка их значения, написанная непосредственно на них (т. е. «1M»). Они также отмечены «А» или «в», что указывает на тип кривой отклика.

Потенциометры, помеченные буквой «B», имеют линейную кривую отклика. Это означает, что при повороте ручки сопротивление увеличивается равномерно (10, 20, 30, 40, 50, и т.д.). Потенциометры, отмеченные буквой «А», имеют логарифмическую кривую отклика. Это означает, что при повороте ручки числа логарифмически возрастают (1, 10, 100, 10,000 и т.д.).)

Потенциометры имеют три ноги, чтобы создать делитель напряжения, который в основном два резистора последовательно. Когда два резистора расположены последовательно, точкой между ними является напряжение, которое является значением где-то между значением источника и землей.

Например, если у вас есть два резистора 10k последовательно между мощностью (5V) и землей (0V), точка, где эти два резистора встречаются, будет половиной источника питания (2.5 V), потому что оба резистора имеют одинаковые значения. Предполагая, что эта средняя точка на самом деле является центральным выводом потенциометра, когда вы поворачиваете ручку, напряжение на среднем выводе будет фактически увеличиваться до 5V или уменьшаться до 0V (в зависимости от того, в каком направлении вы его поворачиваете). Это полезно для регулировать интенсивность электрического сигнала внутри цепь (следовательно свою пользу как ручка Тома).

Это представлено в схеме как резистор со стрелкой, указывающей на середину.

Если вы подключаете только один из внешних контактов и центральный контакт к цепи, вы изменяете только сопротивление в цепи, а не уровень напряжения на среднем выводе. Это тоже полезный инструмент для построения цепи, потому что часто вы просто хотите изменить сопротивление в определенной точке, а не создать регулируемый делитель напряжения.

Эта конфигурация часто представлена в цепи как резистор с стрелкой, выходящей из одной стороны и зацикливающейся назад, чтобы указать к середине.

Светодиодные подставки для светодиодов. Это в основном особый тип диода, который загорается, когда электричество проходит через него. Как все диоды, Сид поляризовывано и электричество только предназначено пройти до конца в одном направлении.

Типично 2 индикатора для того чтобы препятствовать вам знать какое электричество направления пройдет до конца и водить. Первый индикатор того, что светодиод будет иметь более длинный положительный вывод (анод) и более короткий провод заземления (катод). Другой индикатор представляет собой плоскую выемку на боковой стороне светодиода для индикации положительного (анодного) свинца. Имейте в виду, что не все светодиоды имеют эту метку индикации (или что это иногда неправильно).

Как и все диоды, светодиоды создают падение напряжения в цепи, но обычно не добавляют большого сопротивления. Чтобы предотвратить замыкание цепи, необходимо добавить резистор последовательно. Чтобы выяснить, насколько большой резистор вам нужен для оптимальной интенсивности, вы можете использовать этот онлайн светодиодный калькулятор, чтобы выяснить, сколько сопротивления необходимо для одного светодиода. Часто хорошей практикой является использование резистора, который немного больше по значению, чем то, что возвращается калькулятором.

У вас может возникнуть соблазн подключить светодиоды последовательно, но имейте в виду, что каждый последующий светодиод приведет к падению напряжения, Пока, наконец, не останется достаточно энергии, чтобы они горели. Как таковой, идеально осветить вверх по множественному Сид путем связывать проволокой их параллельно. Тем не менее, вы должны убедиться, что все светодиоды имеют одинаковую мощность, прежде чем сделать это (различные цвета часто оцениваются по-разному).

Светодиоды будут отображаться в схеме как символ диода с молниями, выходящими из него, чтобы указать, что это светящийся диод.

Переключатель в основном механическое устройство, которое создает разрыв в цепи. Когда вы активируете переключатель, он открывает или закрывает цепь. Это зависит от типа коммутатора.

Нормально открытые (N. O.) переключатели закрывают цепь активированный.

Нормально закрытые (N. C.) переключатели раскрывают цепь активированный.

По мере усложнения коммутаторов они могут как открывать одно соединение, так и закрывать другое при активации. Этот тип переключателя однополюсный переключатель двойн-хода (SPDT).

Если бы вы объединили два переключателя SPDT в один переключатель, он был бы назван двухполюсным двухполюсным переключателем (DPDT). Это разорвало бы две отдельные цепи и открыло бы две другие цепи, каждый раз, когда выключатель был активирован.

Батарея представляет собой контейнер, который преобразует химическую энергию в электричество. Чтобы чрезмерно упростить дело, можно сказать, что оно «накапливает силу».»

Путем устанавливать батареи последовательно вы добавляете напряжение тока каждой последовательной батареи, но течение остается этим же. Например, AA-батарея 1.5 V. Если вы кладете 3 последовательно, то она добавила бы до 4.5 V. Если вы добавить четвертое в серии, то она после этого стала бы 6V.

При параллельном размещении аккумуляторов напряжение остается прежним, но количество доступного тока удваивается. Это делается гораздо реже, чем последовательное размещение батарей, и обычно необходимо только тогда, когда цепь требует большего тока, чем может предложить одна серия батарей.

Рекомендуется, что вы получаете ряд держателей батареи АА. Например, я бы получил ассортимент, который содержит 1, 2, 3, 4 и 8 батареек АА.

Батареи представлены в цепи серией чередующихся линий различной длины. Также дополнительная маркировка для силы, земли и номинальности напряжения тока.

Макеты-это специальные платы для прототипирования электроники. Они покрыты сеткой отверстий, которые разделены на электрически непрерывные ряды.

В центральной части есть два столбца строк, которые находятся бок о бок. Это конструировано для того чтобы позволить вам мочь ввести интегральную схемау в центр. После того, как он вставлен, каждый вывод интегральной схемы будет иметь ряд электрически непрерывных отверстий, Соединенных с ним.

Таким образом, вы можете быстро построить схему без необходимости паять или скручивать провода вместе. Просто соедините части которые связаны проволокой совместно в один из электрически непрерывных рядов.

На каждом краю макета обычно проходят две непрерывные автобусные линии. Одно предназначено как шина силы и другое предназначено как земная шина. Путем затыкать силу и землю соответственно в каждое из этих, Вы можете легко достигнуть их от везде на макете.

Для того, чтобы соединить вещи вместе с помощью макета, необходимо либо использовать компонент или провод.

Провода хороши, потому что они позволяют подключать вещи, не добавляя практически никакого сопротивления цепи. Это позволяет вам быть гибким относительно того, где вы размещаете детали, потому что вы можете соединить их вместе позже с проводом. Он также позволяет подключать деталь к нескольким другим деталям.

рекомендуется использовать изолированный провод с твердым сердечником 22awg (22 калибра). Вы можете получить это в Radioshack . Красный провод обычно указывает на подключение питания, а черный-на заземление.

Для того чтобы использовать провод в вашей цепи, просто отрежьте часть к размеру, обнажайте 1/4″ изоляции от каждого конца провода и используйте его для того чтобы соединить пункты совместно на макете.

Список Деталей:
1K ом — 1/4 Вт резистор
Сид красного цвета 5мм
Тумблер SPST
Разъем батареи 9V

Если вы посмотрите на схему, вы увидите, что резистор 1K, светодиод и переключатель подключены последовательно с батареей 9V. Когда вы строите цепь, вы будете повернуть Сид время от времени с переключателем.

Вы можете найти цветовой код для резистора 1K с помощью графического калькулятора сопротивления . Кроме того, помните, что светодиод должен быть подключен правильно (подсказка — длинная нога идет к положительной стороне схемы).

Мне нужно было припаять твердый провод к каждой ноге переключателя. Для получения инструкций о том, как это сделать, ознакомьтесь с инструкцией «как припаять». Если это слишком большая боль для вас, чтобы сделать, просто оставьте переключатель из схемы.

Если вы решите использовать переключатель, откройте и закройте его, чтобы увидеть, что происходит, когда вы делаете и разорвать цепь.

Список Деталей:
2n3904 PNP транзистор
2n3906 NPN транзистор
47 ом-1/4 Вт резистор
1K ом — 1/4 Вт резистор
470k ом — 1/4 Вт резистор
10uf электролитический конденсатор
0,01 МКФ керамический дисковый конденсатор
Сид красного цвета 5мм
Держатель батареи 3V AA 

опционный:
10k ом — 1/4 Вт резистор
Потенциометр 1М

Эта следующая схема может показаться сложной, но на самом деле она довольно прямолинейна. Он использует все части, которые мы только что перешли, чтобы автоматически мигать светодиодом.

Любые транзисторы общего назначения NPN или PNP должны делать для схемы, но если вы хотите следовать дома, я использую транзисторы 293904 (NPN) и 2N3906 (PNP). Я изучил их макеты контактов, просмотрев их спецификации. Хорошим источником для быстрого поиска данных является Octopart.com … Просто найдите номер детали, и вы должны найти изображение детали и ссылку на техническое описание.

Например, из таблицы данных для транзистора 2N3904 я быстро смог увидеть, что вывод 1 был эмиттером, вывод 2 был базой, а вывод 3 был коллектором.

Помимо транзисторов, все резисторы, конденсаторы и светодиоды должны быть прямолинейными для подключения. Однако в схеме есть один хитрый бит. Обратите внимание на полудугу возле транзистора. Эта дуга указывает, что конденсатор перепрыгивает через след от батареи и соединяется с базой транзистора PNP вместо этого.

Кроме того, при построении схемы не забудьте иметь в виду, что электролитические конденсаторы и светодиод поляризованы и будут работать только в одном направлении.

После того как вы закончите строить цепь и затыкаете внутри силу, она должна моргнуть. Если он не мигает, тщательно проверьте все соединения и ориентацию всех деталей.

Трюк для быстрой отладки схемы-подсчет компонентов в схеме по сравнению с компонентами на макете. Если они не совпадают, вы что-то упустили. Вы также можете сделать тот же трюк подсчета для количества вещей, которые подключаются к определенной точке в цепи.

После того, как он работает, попробуйте изменить значение резистора 470K. Обратите внимание, что при увеличении значения этого резистора светодиод мигает медленнее, а при уменьшении-быстрее.

Причина этого заключается в том, что резистор контролирует скорость, с которой конденсатор 10uF заполняется и разряжается. Это напрямую связано с миганием светодиода.

Замените этот резистор с потенциометром 1M, который последовательно с резистором 10K. Проводите его таким образом, что одна сторона резистора подключается к внешнему контакту на потенциометре, а другая сторона подключается к базе транзистора PNP. Центральный штифт потенциометра должен соединяться с землей. Скорость мигания теперь изменяется, когда вы поворачиваете ручку и проходите через сопротивление.

Список Деталей:
555 таймер IC
1K ом — 1/4 Вт резистор
10k ом — 1/4 Вт резистор
1M ом — 1/4 Вт резистор
10uf электролитический конденсатор
0,01 МКФ керамический дисковый конденсатор
Маленький Динамик
Разъем батареи 9V

Эта последняя схема использует чип таймера 555 для создания шума с помощью динамика.

Что происходит, так это то, что конфигурация компонентов и соединений на чипе 555 вызывает быстрое колебание контакта 3 между высоким и низким. Если бы вы построили график этих колебаний, он выглядел бы как прямоугольная волна (волна чередуется между двумя уровнями мощности). Эта волна тогда быстро пульсирует спикер, который перемещает воздух на такой высокой частоте, что мы слышим это как устойчивый тон той частоты.

Убедитесь, что микросхема 555 находится по центру макета, так что ни один из контактов не может быть случайно подключен. Кроме того, просто выполните соединения, как указано на схеме.

Также обратите внимание на символ» NC » на схеме. Это означает «Нет подключения», что, очевидно, означает, что ничего не подключается к этому контакту в этой схеме.

Вы можете прочитать все о 555 фишек на этой странице и смотрите большой выбор дополнительных 555 схем на этой странице .

Что касается динамика, используйте небольшой динамик, как вы можете найти внутри музыкальной поздравительной открытки. Эта конфигурация не может управлять большим динамиком, чем меньше динамик вы можете найти, тем лучше, что вы будете. Большинство динамиков поляризованы, поэтому убедитесь, что у вас есть отрицательная сторона динамика, подключенная к Земле (если это необходимо).

Если вы хотите сделать шаг дальше, вы можете создать регулятор громкости, подключив один внешний штырь потенциометра 100K к контакту 3, средний штырь к громкоговорителю и оставшийся внешний штырь к Земле.

Окей… Вы не совсем одиноки. Интернет полон людей, которые знают, как это сделать, и задокументировали свою работу так, что вы можете узнать, как это сделать. Идите и ищите то, что вы хотите сделать. Если схема еще не существует, скорее всего, есть документация о чем-то подобном уже в интернете.

Отличным местом для начала поиска схем является сайт Discover Circuits. У них есть полный список забавных схем для экспериментов.

Если у вас есть дополнительные советы по базовой электронике для начинающих, пожалуйста, поделитесь ими в комментариях ниже.