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.
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
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
Набор электроника для начинающих – как увлечь ребёнка электроникой?
Пройдя все уроки, изложенные в учебном пособии стартового набора серии конструкторов ЭВОЛЬВЕКТОР, практически каждый ребенок и взрослый человек на вопрос «проста ли электроника?» решительно ответит «да».
Конструктор является образовательным и направлен на развитие навыков детей и взрослых по работе с настоящей электроникой. В прилагаемой к конструктору брошюре последовательно рассказывается про электронику, про законы физики, которые лежат в основе ее функционирования, рассматриваются электронные компоненты и особенности их использования в электронных цепях. Материал написан простым языком с использованием метода аналогий при объяснении электрических явлений, лежащих в основе современной электроники. Течение тока в цепях сравнивается с течением жидкости, а напряжение с давлением в трубе, которые интуитивно понимает, пожалуй, каждый человек без исключения. Уроки из учебного пособия, как строго укладывается в школьный курс физики, так и существенным образом расширяет его для ребенка.
Разбираться в электронике действительно просто, когда обладаешь достаточным количеством информации. Это сможет доказать даже ребенок старше 12 лет, на которого ориентирован данный набор. Ведь, в конструкторе помимо книжки, направленной на формирование понимания что такое электроника и из чего она состоит, присутствуют электронные компоненты и инструменты для проведения всего цикла увлекательных и полностью безопасных экспериментов, предусмотренных в рамках учебного курса. Ничто так не способствует усвоению теории, как подтверждающая ее практическая часть.
В учебном пособии стартового набора доступны первые 14 уроков с экспериментами из общего учебного курса:
Урок №1. Основные понятия электричества.
Напряжение, сопротивление, мощность, сила тока, закон Ома.
Урок №2. Светодиод.
Особенности применения и подключения
Урок №3. Тактовая кнопка.
Использование в электрической цепи
Урок №4. Работа с мультиметром.
Методика измерения электрических характеристик
Урок №5. Переменное сопротивление.
Реостат и потенциометр, их назначение и применение.
Урок №6. Транзисторы.
Описание и разновидности. Построение цепи на основе биполярного транзистора
Урок №7. Последовательное соединение проводников.
Характеристики и особенности. Расчет электрической цепи.
Урок №8. Терморезистор и фоторезистор.
Описание и особенности использования.
Урок №9. Делитель напряжения.
Принцип деления напряжения. Расчет параметров цепи.
Урок №10. Вольт-амперная характеристика.
Определение и функциональное предназначение.
Урок №11. RGB-светодиод.
Особенности подключения полноцветного светодиода.
Урок №12. Параллельное соединение проводников.
Характеристики и особенности. Расчет электрической цепи.
Урок №13. Конденсатор.
Разновидности, характеристики и применение.
Урок №14. Однопереходный транзистор.
Принцип работы и практическое использование в схемах.
Состав набора:
Конструктор красочно, привлекательно, оформлен и станет желанным подарком для каждого любителя техники и электроники.
Размер коробки: 28,5х18,5х8 см Вес: 0,9 кг.
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»
УТВЕРЖДАЮДиректор 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.
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:
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
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..
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.
Программа. Творчество учащихся. М.: «Просвещение», 1995.
Б.Е.Алгинин Кружок электронной автоматики,1991.
Б.С.Иванов Электроника в самоделках,1995.
Электроника для начинающих Чарльз Платт2017г
Электроника для начинающих (2-е издание)
Если вы хотите освоить базовую электронику и схемотехнику, ту самую, которая является фундаментальной и как от этого перейти к Arduino, 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. 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.
Это перевод второй редакции оригинальной англоязычной «Make: Electronics» от Чарльза Платта (Charles Platt) и издаётся «БХВ-Петербург».
- 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.
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
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 Analog состоит 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
С другой стороны,Цифровая электроника — это совершенно 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 волнует, что может быть 110, 113, 120 или 125 вольт (т.е.е., колеблющийся аналог «сигнал»), проходящий через электрическую проводку, подключенную к переключателю света.
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 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, в 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 цифровых работают от 1,5-15 вольт постоянного тока ( DC, ), а не 110 вольт переменного тока ( AC ) который выходит из розетки в вашем доме. Уровень переменного напряжения на рис. 1b использовался только для того, чтобы показать, как цифровой сигнал выглядит (прямоугольная волна) по сравнению с аналоговым сигналом (т. Е. Колеблющаяся волна на рис. 1а , ).]
Цифровой — 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 замечает, 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 пиццерии.
И, наконец, если свет в спальне включен, а на крыльце — свет, вы встретитесь с ней позже в доме Сью. Обратите внимание, что на этот раз при наличии 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 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 (2 для 4 -й мощности 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 на то, как в нашем предыдущем примере 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 в позиции находились огни.
Как видите, цифровая электроника основана на «логике переключения» (ВКЛ или ВЫКЛ). С другой стороны, аналоговая электроника больше связана с колеблющимся (постоянно меняющимся) электрическим значением , таким 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 = two) 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 рис. 3 и расположение 1 и 0 на рис. 4 было выбрано случайным образом.Дело в том, что единицы и нули, которые вы видите на рис. 4 , — это просто способ, которым 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 = 10 000 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 следует усвоить четыре ключевых момента:
- Обратите внимание, как «десятичные» числа 1 , 2 , 4 и 8 «удваиваются» по значению для каждого увеличения степени в двоичной системе счисления (т.е.е., двоичный 2 0 = десятичный 1 ; Двоичное 2 1 = Десятичное 2 ; Двоичное 2 2 = Десятичное 4 ; Двоичное 2 3 = Десятичное 8 и т. Д.).
- 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.
- Обратите внимание, что каждая позиция в двоичной системе счисления соответствует точному десятичному значению числа (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и т. Д.).
- 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 кодированных 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, о которых мы поговорим позже в этой статье.) Просто помните, что логические вентили являются основными строительными блоками всех цифровых логических схем.
Ворота И
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 имеется 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 загорится 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 , рис. 7a, .
РИСУНОК 7.
Важно, чтобы вы понимали, как связаны между собой логический символ логического элемента И на рис. 7b, и электрическая цепь на рис. 7а, , схема .Обратите внимание на Рис. 7b , как здесь используется двоичная система счисления. Единственное время на выходе (X), равное 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 (, рис. 8a, ) работает аналогично логической таблице истинности логического элемента И на рис. 8b, и , рис. 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 в 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 рис. 7 и рис. 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 включен. 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) замкнут, то сработает сигнал тревоги. Обратите внимание в таблице истинности логического элемента ИЛИ (, рис. 13b, ), что переключатель A ИЛИ B может включить сигнализацию.
Как видите, логическая таблица истинности логического элемента ИЛИ может использоваться для разработки системы охранной сигнализации точно так же, как логическая таблица истинности логического элемента И использовалась для запуска и остановки двигателя лифта.
Взгляните теперь на Рисунок 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.
Ворота НЕ (инвертор)
Давайте обратим наше внимание на последний из трех основных ворот: ворота НЕ (см. Рисунок 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 Рисунок 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 равны 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, что лучший способ увидеть, какой будет логика ввода и вывода вашей схемы, — это составить 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 элемента ИЛИ-ИЛИ 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 Рисунок 19c , и вы заметите, что свет загорится, 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. А 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 (светится), 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 и другое, 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
10 навыков, которые необходимо знать
Многие из нас никогда даже не касались паяльника, но создание вещей может быть невероятно полезным. При работе над проектами в области электроники вам понадобятся некоторые ключевые навыки — планируете ли вы ремонтировать сломанные устройства или собирать Arduinos (наше руководство по Arduino), правильные навыки определяют разницу между яростью и восторгом. Вот краткое изложение десяти самых элементарных навыков самостоятельной работы с электроникой, которые помогут вам начать работу:
Макетная платаМакетная плата позволяет построить схему, но без пайки.Почему? Потому что вы не захотите собирать с использованием припоя, если какая-либо отдельная деталь неисправна или если вы неправильно поняли схему. Он также может научить начинающих студентов электроники и схемотехники различным компонентам, которые входят во многие устройства.
Макетная плата позволяет вводить постоянный ток через каналы с левой и правой сторон платы. Ток по этим каналам проходит вертикально. Ряды на внутренней стороне макета позволяют току следовать по горизонтали.Вот как выглядит задняя часть макета — помните, что каждая металлическая часть функционирует как проволока:
Я просмотрел несколько руководств YouTube, в которых рассказывалось об основах макета, и видео ниже, написанное Яном Бакли, является одним из моих любимых:
Soldering
Паяльники варьируются от дорогих до дешевых — я рекомендую этот паяльник. Хотя вы можете создавать прототипы схем на макетной плате, вам потребуются некоторые навыки пайки, чтобы делать многое другое.
Один конкретный метод из этого руководства, который я не рекомендую: Плавный припой . Щелчок припоя разбрасывает жидкий металл и может оказаться опасным. Вместо этого я рекомендую пользователям использовать металлическую площадку и тереть ее нагретым паяльником, чтобы удалить припой. На кончике паяльника останутся загрязнения, но для основных работ это не имеет большого значения.
Вот пример использования металлической контактной площадки «Brillo» (на самом деле это не контактная площадка Brillo) для очистки жала паяльника:
http: // www.youtube.com/watch?v=1y1xQ0Xefac
Использование мультиметра
Мультиметры выполняют ряд задач. Чаще всего используется для измерения тока, сопротивления и напряжения. Они также относительно недороги: дешевый стоит около 6 долларов, а более популярные модели стоят от 20 долларов. Профессиональные модели стоят сотни долларов.
Помните, мультиметры могут повредить — или быть повреждены — электроникой, с которой вы работаете.Посмотрите хотя бы одно руководство, если вы никогда раньше не пользовались мультиметром. На YouTube довольно много клипов. Я выбрал довольно обширную, разбитую на серию из четырех частей. Он четко и ясно описывает безопасность и диагностику.
Тестирование батарей
Мультиметры могут выполнять множество практических задач, а также устранять неисправности печатных плат.Например, вы также можете проверить батареи:
Сверление отверстий в ящиках проектов
В какой-то момент вам понадобится просверлить отверстия в ящиках проектов. Коробка для проекта хранит все ваши провода в одном месте — они удобны, просты в сборке и позволяют удерживать печатные платы.
Я не буду здесь вдаваться в подробности — просто имейте в виду, что существует несколько методов сверления отверстий в пластике.Я рекомендую использовать роторную дрель с регулируемой скоростью (в просторечии именуемую «Dremel», что на самом деле является торговой маркой). Dremels предлагает ряд различных бит для разных задач. В то время как другие методы работают, они требуют большего труда и меньшей точности.
Использование пистолета для горячего клея
Пистолеты для горячего клея не стоят больших затрат. Я нашел один за ~ 6 долларов на Amazon и , он включает в себя несколько клеевых стержней.Хотя вы можете использовать любой непроводящий клей (изолятор) для закрепления различных компонентов на месте, пистолеты для горячего клея предлагают хорошее сочетание удобства, низкой стоимости и простоты использования.
Клей, используемый в клеевых пистолетах, на самом деле является пластиком, а не клеем. Пластик действует как изолятор, то есть не вызывает короткого замыкания. Это свойство делает его идеальным клеем для работы с электроникой. Нет никаких шансов вызвать короткое замыкание.
http: // www.youtube.com/watch?v=ig4plBi7eqY
Использование Liquid Electrical Tape
Открытые провода и точки пайки могут вызвать короткое замыкание. Наклеивание изоленты или термоусадочной ленты в тесных корпусах иногда не подходит. Жидкая изолента устраняет обе проблемы. Хотя он стоит больше, чем обычная изолента, он прост в использовании, а также предлагает некоторые дополнительные функции, такие как водонепроницаемость, изоляция и повышение прочности паяных соединений.
http: // www.youtube.com/watch?v=3HTa3QGc4FQ
Безопасность электроники
При работе с электроникой следует помнить о множестве опасностей. Конденсаторы могут убить вас (никогда не разбирайте блок питания, как это сделал Джеймс Брюс, плохой Джеймс! ), электростатический разряд может испортить чувствительную электронику и всегда отключать ваши устройства, прежде чем работать с ними.
Вот клип об электростатическом разряде:
http: // www.youtube.com/watch?v=RtlYi1yLTVQ
Очистка печатной платы или паяного соединения
Вот отличный способ удалить органические остатки от пайки или если вы просто хотите очистить печатную плату (PCB):
http://www.youtube.com/watch?v=cwN7oUt2kig
Зачистка проводов
Я предпочитаю более толстые неоплетенные провода для использования с устройством для зачистки проводов. Я не рекомендую использовать более дешевые (регулируемые инструменты для снятия изоляции), которые поставляются с техническими наборами — они, как правило, прорезают плетеные провода.Лучшими являются автоматические устройства для зачистки проводов (или автоматические устройства для зачистки проводов с подогревом), но они, как правило, стоят довольно дорого. Измерительные устройства для зачистки проводов предлагают лучшее среднее между ценой и производительностью.
Вот руководство, которое охватывает несколько стратегий зачистки проводов:
Использование присоски для припоя
Присоски для припоя позволяют без особых усилий снимать расплавленный припой с материнской платы.Существуют различные виды присосок для припоя, но наиболее экономичным решением является присоска помпового типа. Вот видео паяльника в действии:
Есть ли у вас какие-нибудь советы по электронике?
Обладая этими навыками, вы готовы взяться за несколько проектов в области электроники для начинающих и начать создавать вещи! Какие навыки вы бы добавили в список?
Кредиты изображений: Исправление микросхем через Shutterstock
20 лучших приложений для Android TV, которые стоит установить как можно скорееТолько что купили устройство Android TV? Вот обязательные приложения для Android TV, которые вы можете установить на свое устройство уже сегодня!
Читать далее
Об авторе Каннон Ямада (Опубликовано 343 статей)Каннон — технический журналист (BA) с опытом работы в области международных отношений (MA) с акцентом на экономическое развитие и международную торговлю.Его страсть — гаджеты китайского производства, информационные технологии (например, RSS), а также советы и рекомендации по повышению продуктивности.
Более Каннон ЯмадаПодпишитесь на нашу рассылку новостей
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!
Нажмите здесь, чтобы подписаться
Основы электроники — Изучите основы электроники и электричества
Основы электроники — Изучите основы электроники и электричества.Изучение основ электроники является обязательным для любого электрика.
Основы электроники — Изучите основы электроники и электричества. Изучение основ электроники является обязательным для любого электрика. Электроника в жизни. Узнайте больше здесь.
ЭлектроникаВведение 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 оборонном секторе.
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?
Наименьшая 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:
- 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
- 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
- Полупроводник : 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 увеличивается проводимость. Например. — Германий и кремний.
Кремний — хороший полупроводник
Протекание электрического тока в проводящем проводе
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 со своего места, 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:
- Активные устройства; и
- Пассивные устройства.
Активные устройства — это такие типы электронных компонентов, 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:
- Постоянный ток (DC) : это тип тока, при котором направление потока всегда постоянно. 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
- 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:
- 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 поток тока, 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
- 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
- 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 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
- V = IR, V = электрическое давление (вольт).
- I = V / R = электрический ток (амперы).
- R = V / I, R = электрическое сопротивление (Ом).
Примеры:
- Измерение тока при заданных напряжении и сопротивлении :
В = 6 и R = 3; тогда
I = V / R = 6/3 = 2 Ампера. - Измерение напряжения при заданных токе и сопротивлении:
I = 2 А и R 5 Вт; тогда
В = IR = 2 * 5 = 10 Вольт - 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. Проводящий провод необходим для подключения источника напряжения, провода, предохранителя, переключателя ВКЛ / ВЫКЛ и т. Д. К цепи.
Типы электрических цепей
Различают 5 типов электрических цепей:
- Замкнуть цепь : Когда нагрузка выполняет свою функцию, цепь называется замкнутой цепью. В этом случае скорость протекания тока в цепи зависит от нагрузки.
Замкнутый контур
- Разрыв 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
- 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
- Последовательная цепь : Когда две или более нагрузки подключаются последовательно, это называется последовательным подключением. Суммарное напряжение мощности нагрузки должно быть равно входному питанию.Цепь серии
- 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).
Основные инструменты и методы — Руководство по электронике для новичков
Основные инструменты и методы — Руководство по электронике для начинающихElliott Sound Products | Руководство по электронике для начинающих — Инструменты |
© 2001 — Эндрю Уолмсли
(отредактировал Род Эллиотт — ESP)
Страница обновлена 21 марта 2001 г.
Основной индекс Указатель статей
Содержание — Часть 1
Введение
От редактора (Rod E) — Я вставил несколько собственных комментариев, которые отмечены прикрепленными к концу.В остальном статья почти не тронута. Большое спасибо, Энди — Прекрасная работа.
Действительно преследование …
Хвала электронике. Для человека, у которого есть время и хоть немного денег, не может быть лучшего и более благородного занятия.
Теоретически это недорогое, безопасное и увлекательное хобби, по крайней мере, с потенциалом для изучения того, что собой представляют все симпатичные маленькие цветные трубки и банки различных форм и размеров на задней панели телевизора.Помимо этого, вы можете удивить мужчин и женщин своими мудрыми разговорами о линейных источниках питания, усилителях напряжения и тока, пи-фильтрах, силовых транзисторах и эффективности теплоотвода. Такой разговор в конечном итоге гарантирует, по крайней мере, одно, а возможно, и больше из следующих …
- Место в пабе, когда все остальные загадочным образом исчезают через две минуты разговора.
- Пощечина по голове.
- Мастерская, полная стареющего и ветхого электрического оборудования, большая часть которого представляет действительно серьезную опасность для здоровья населения, которое вы обещали отремонтировать. бесплатно для вашей семьи и друзей, как только у вас появится время.
Особо следует остерегаться сбора сломанного электрического оборудования. Было высказано предположение, что недавнее необъяснимое исчезновение ряда энтузиастов электроники могло быть вызвано нестабильностью размеров в их мастерских. Теория состоит в том, что накопление такого огромного количества полумертвого снаряжения может создать временный проход в мир, где в качестве атмосферы используются пары свинца. Эту теорию еще предстоит доказать, и, возможно, это уже куча старых сапожников.Однако всегда стоит быть осторожным.
1. Помогает иметь цель
Сделав (немного) более серьезное замечание, в оставшейся части этой статьи будут рассмотрены некоторые проблемы, о которых вам нужно знать, если вы входите в сферу электроники как абсолютный новичок. Как и в случае с любой другой деятельностью, здесь есть определенные опасности, но риск причинения вреда в любой форме можно свести практически к нулю путем принятия нескольких простых рабочих приемов и тщательного и методичного подхода к выполняемой работе.
С другой стороны, награды, которые вы получите, когда вы научитесь достаточно, чтобы считать себя компетентным любителем, многочисленны и разнообразны. Составить исчерпывающий список невозможно, так как каждый получает от своего хобби что-то свое. Однако есть некоторые общие преимущества, в том числе …
Более глубокое понимание и оценка технологии, которая является неизменной в современной жизни.
Возможность диагностировать и устранять простые неисправности в вашем собственном оборудовании, которые в противном случае пришлось бы отремонтировать профессионально или полностью заменить.Например, мой стареющий Hi-Fi усилитель недавно умер во время использования. Пять минут с мультиметром помогли мне подтвердить, что мостовой выпрямитель в блоке питания вышел из строя. В этом случае ремонт мне ничего не стоил, так как у меня в ящике с запчастями был эквивалентный мост. Даже если бы мне пришлось купить один, это стоило бы мне не больше двух-трех фунтов стерлингов. Неплохо, если учесть, что сбор всего усилителя и замена его на новый такого же качества обошлись бы мне примерно в сто раз дороже, чем новый выпрямитель.
Удовлетворение от правильного конструирования комплектов, проектирования и создания собственных схем.
Возможность приобрести неисправные электрические элементы за небольшую плату или бесплатно и восстановить работоспособность устройства в удобное для вас время. Я большой поклонник старого аудио / видео оборудования, и вы были бы поражены, если бы я рассказал вам обо всех прекрасных деталях оборудования, которые я видел, предназначенных для пропуска, когда неисправность была не более серьезной, чем изношенный транзистор. или даже перегоревший предохранитель. Хорошим примером этого является моя собственная пластинка — Bang and Olufsen Beogram 4000 1974 года, которую собирались выбросить после того, как три «профессиональных» ремонтника не смогли вернуть ее к жизни.Я купил устройство за десять фунтов стерлингов, потратил полчаса на замену предохранителей сетевого питания в корпусе и широко ухмыльнулся, когда подключил его и смотрел, как он оживает. Он используется каждый день в течение трех лет и надежно работает во всех случаях. Более того, он дает все признаки того, что он вполне доволен перспективой безупречной работы в течение еще 26 лет, при условии, что время от времени он получает немного TLC. В качестве дополнительного бонуса, когда я хочу вернуться и поговорить с парнем в магазине, где я его купил, он был так рад услышать, как работает звукозаписывающая дека, что дал мне за бесценок прилагаемый усилитель.
В следующем разделе мы откажемся от нашего традиционно беззаботного подхода и обсудим очень серьезную проблему электробезопасности. Если вы вообще ничего в своей жизни не читали, то прочтите это.
2. Как избежать травм от испарения
В последнем разделе я стремился убедить вас в том, как весело, что вы можете получить, будучи любителем. Если вы обнаружите, что вам это совсем не нравится, я предлагаю вам уйти сейчас, прежде чем вы начнете покупать кучу относительно дорогого снаряжения, которое вам будет совершенно бесполезно.
Электроника обычно доставляет много удовольствия, и я стараюсь отразить это в беззаботном характере этих статей. Однако в этой части серии я боюсь, что мне придется серьезно отнестись к чему-то.
Ага, вы уже догадались — электричество .
Проще говоря, электричество — это поток электронов вдоль проводящего материала, такого как медь. Чтобы использовать электричество в гневе, этому потоку электронов должна препятствовать какая-то резистивная или емкостная нагрузка.Это может быть электрическая цепь различной сложности, катушка, например, в электродвигателе, или нить накаливания, например, в обычной лампочке накаливания. Я согласен с тем, что это граничит с грубым упрощением истины, но в настоящее время это более чем адекватно служит нашей цели.
Одной из характеристик этого потока электронов является то, что он всегда будет следовать по пути наименьшего сопротивления до точки наименьшего потенциала. Поскольку человеческое тело примерно на 98% состоит из воды, и учитывая, что подходящая вода, насыщенная минеральными солями (это мы!), Является отличным проводником электричества, вероятность того, что вы непроизвольно и неожиданно станете проводником большого количества электричества, значительна. .Для энтузиастов электроники этот риск увеличивается стократно, поскольку выбранное вами хобби неизбежно приведет вас к потенциально близкому контакту с электричеством на регулярной основе.
Многие считают, что чем ниже электрическое напряжение, тем меньше потенциальная опасность при работе вблизи него. Это полная чушь, если учесть, что разряд статического электричества, который вы можете получить, прикоснувшись к кузову автомобиля в жаркий и сухой день, может составлять порядка 30-50 000 вольт.Хотя такие удары могут вызывать раздражение, крайне маловероятно, что вы столкнетесь с другими неудобствами из-за очень, очень низких электрических токов и мгновенного характера разряда от кузова автомобиля к вашему собственному. Однако при работе с источниками постоянного (DC) или переменного (AC) тока при гораздо более низких напряжениях физический контакт с токоведущим проводом может привести к почти мгновенной смерти.
Действительно, тока в 50 мА (едва достаточного для того, чтобы лампа с низкой мощностью даже светилась) достаточно, чтобы отправить ваше сердце в состояние, называемое «фибрилляция желудочков», когда все сердечные мышцы работают синхронно друг с другом.Кровь перекачивается мало или совсем не перекачивается, и вы умрете в течение примерно 3 минут, если не окажут немедленную помощь.
Иногда (но реже) сердце просто останавливается. Если это произойдет, возможно, что при внешнем массаже сердца он может возобновиться, а иногда даже может возобновиться сам по себе — редко, но это может случиться.
Однако не волнуйтесь. Как я уже сказал, этот риск можно значительно снизить, применяя несколько простых рабочих приемов, осторожный и методичный подход к работе и большую помощь простого здравого смысла.Приведенный ниже список предназначен для того, чтобы указать, какими должны быть правильные рабочие стандарты. Это не стандарт де-факто по электробезопасности. Ожидается, что вы будете использовать приведенные ниже рекомендации в сочетании с абсолютно основными принципами, такими как не перегружать точки подключения, не смешивать электричество с водой и не оставлять оголенные провода под напряжением в досягаемости для кого-либо.
Если вы все еще в неведении после прочтения списка, я настоятельно рекомендую вам даже не рассматривать электронику в качестве хобби, пока вы не найдете и не пройдете утвержденный курс по всем аспектам электробезопасности, и вы более чем удовлетворены что вы правильно и полностью понимаете предмет.Многие учебные заведения, такие как колледжи и университеты, проводят такие курсы в вечернее время. В них, как правило, довольно дешево записаться, и они обычно проводятся один или два вечера в неделю в течение пяти-шести недель.
Относитесь к электричеству постоянного и переменного тока при напряжении ВСЕ с максимальным уважением и осторожностью. Сюда входят все бытовые электроприборы и аккумуляторные батареи, независимо от размера батареи. Статистика показывает, что выживаемость людей с огнестрельными ранениями намного выше, чем у тех, кто получил серьезное поражение электрическим током.
Если вы АБСОЛЮТНО не уверены в том, что делаете, НИКОГДА не работает с на работающем шасси ни при каких обстоятельствах. Даже опытные инженеры не хотят работать с живым оборудованием, если в этом нет крайней необходимости. Перед работой с любым оборудованием убедитесь, что оно отключено от сети, физически отключив вилку от розетки. Если сетевая розетка включена, убедитесь, что вы выключили розетку. Если вы должны работать в непосредственной близости от любой электрической розетки, наклейте изоленту на переднюю часть розетки, чтобы предотвратить поражение электрическим током из-за случайного контакта инструментов или пальцев.Кроме того, обратите внимание на то, что я говорю здесь во всех разделах, прежде чем вы даже подумаете о о выламывании отверток.
Никогда ни при каких обстоятельствах не поддавайтесь искушению подключить свое последнее творение к электросети, используя оголенные провода и спички (или аналогичные), вставленные в розетку. Вы можете смеяться, но я не раз видел такую самоубийственную глупость. Это невероятно глупый поступок! При подключении любого устройства к сети используйте вилку хорошего качества от известного производителя и перед подключением убедитесь, что вилка установлена правильно, а все соединения и крышки надежно закреплены.Для вилок со встроенными предохранителями, например, поставляемых в Великобритании, убедитесь, что номинал предохранителя соответствует устройству.
Конечно, есть редкие ситуации, когда необходимо работать с оборудованием под напряжением — например, установка тока смещения на усилителе мощности. Перед началом работ этого типа ОБЯЗАТЕЛЬНО необходимо убедиться, что все электрические соединения ВСЕ должным образом изолированы, чтобы предотвратить случайный контакт. Это особенно важно для оборудования, которое вы построили сами, хотя я видел проводку в довольно дорогих коммерческих продуктах, что не иначе как предосудительно.При выполнении изолированных соединений я использую термоусадочные трубки трех размеров. Убедившись, что соединение выполнено правильно и не имеет острых краев, которые могут проколоть муфту, я поочередно накладываю и сжимаю муфты каждого размера, заканчивая самым большим. Таким образом, я уверен, что случайного контакта быть не может.
В дополнение к другим пунктам, поднятым выше, НИКОГДА НИКОГДА не носите часы, кольца, ожерелья или любые другие токопроводящие украшения во время работы с электрическими устройствами, независимо от того, находятся они под напряжением или нет.
Если, как и я, вы установили сетевые розетки на своем рабочем месте, НИКОГДА не предполагайте, что прибор, с которым вы работаете, полностью изолирован от сети, когда вы выключаете розетку. В целях безопасности всегда полностью вынимайте вилку сетевого шнура из розетки и кладите его подальше от любых токоведущих контактов в месте на столе, где по нему нельзя будет постучать. Кроме того, серьезно подумайте о том, чтобы квалифицированный электрик установил устройство защитного отключения (УЗО) на источнике питания вашего рабочего помещения.Эти устройства работают по принципу: если по одному проводу питания течет больше тока, чем по другому, то некоторые должны идти туда, куда не предназначены. В этих условиях устройство очень быстро отключит подачу электроэнергии. Я был свидетелем ситуации, когда кто-то случайно контактировал с сетевым кабелем сразу после того, как случайно разрезал его пополам парой кусторезов. К счастью, кабель был подключен к распределительному щиту через УЗО, которое тут же отключилось, и несчастный садовник не пострадал.Если бы цепь была защищена более традиционным патронным предохранителем, ситуация могла бы быть совсем другой. Даже если предохранитель действительно перегорит в ситуации, когда кого-то ударили током (а это вовсе не гарантировано), это может занять до трех секунд, что более чем достаточно для того, чтобы несчастный человек был убит сразу.
Имейте в виду, что любое оборудование, в конструкции которого используются резервуары питания, такие как конденсаторы, вполне может работать в течение многих часов или дней после последнего включения.Отличный пример — блок питания для любого усилителя. Почти все источники питания для этих устройств используют сглаживание емкости после выпрямителя, а в некоторых случаях используемые конденсаторы могут сохранять большую мощность в течение периода после того, как устройство было выключено и отключено от сети. Это особенно верно для клапанного (вакуумного) оборудования. При работе с оборудованием этого типа, если у вас есть какие-либо сомнения, гораздо безопаснее предположить, что в конденсаторах есть энергия, и действовать соответствующим образом.
В дополнение к вышеизложенному, имейте в виду, что ВСЕ катодно-лучевые трубки в старых телевизорах, компьютерных мониторах и осциллографах могут сохранять смертельные уровни заряда на многих, многих тысячах вольт в течение нескольких недель после того, как они были отключены. и отключен от сети. Проектирование, изготовление, ремонт и обслуживание любого устройства с электронно-лучевой трубкой — это очень специализированная и опасная задача, если вы точно не знаете, что делаете. Действительно, я знаю многих чрезвычайно компетентных энтузиастов электроники, которые даже не рассматривают возможность прикоснуться к устройствам, в состав которых входят эти компоненты.На всякий случай предлагаю и вам не делать этого.
Микроволновые печи, вероятно, убили больше технических специалистов, чем любое другое электронное устройство. Конденсатор может накапливать огромный электрический заряд, и этот заряд может оставаться готовым наброситься на любого ничего не подозревающего техника в течение нескольких недель. Эти животные серьезно опасны, и к ним следует относиться с величайшим уважением или вообще избегать их.
В некоторых случаях можно использовать изолирующий трансформатор, и они необходимы при работе с оборудованием, имеющим «горячее шасси».Это тип редуктора, в котором не используется сетевой трансформатор. К счастью, сейчас они редкость, но старинные радиоприемники и некоторые старые телевизоры делались именно таким образом. Они смертельны, а изолирующий трансформатор позволяет работать с ними, не будучи мгновенно поджаренными. Однако (и это чрезвычайно важно) никогда не используйте изолирующий трансформатор, если в этом нет крайней необходимости, и всегда проверяйте продукт после ремонта без трансформатора в цепи. Могут существовать неисправности, которые не проявляются при использовании трансформатора, и ваше устройство УЗО не может защитить вас, когда трансформатор включен! Часто утверждается, что это «безопасный» способ работы, на самом деле, как правило, бывает наоборот.
* УЗО также известны как ELCB (прерыватели утечки на землю) или GFI (прерыватели замыкания на землю — американская терминология).
Это может показаться обширным списком, но я не хочу извиняться, даже если вы чувствуете, что я, возможно, переоценил этот момент. Хотя я нахожу, что большинство людей ведут себя разумно и руководствуются здравым смыслом при работе с электричеством, в свое время я видел несколько непростительных примеров абсолютной глупости, и это, как правило, было результатом того, что люди не думали о том, что они делают. .Ошибки с электричеством в лучшем случае обходятся дорого, а в худшем — со смертельным исходом.
В следующем разделе мы с благодарностью вернемся к чуть более беззаботным вопросам и обсудим, как собрать приличный инструментарий без необходимости повторно закладывать детей.
3. Инструменты и их место в мире
Всегда говорят, что плохой рабочий всегда винит свои инструменты. Следствием этого является то, что хороший рабочий может быть настолько хорош, насколько хорош инструменты, которые он использует. В этом разделе мы рассмотрим набор инструментов, который вам нужно будет собрать, чтобы начать заниматься электроникой, увлеченной своим хобби.
Во-первых, несколько слов о покупке инструментов в целом.
Я уверен, что каждый, кто читает это, в течение своей жизни гулял по странному воскресному рынку и сталкивался с мифическим набором инструментов из 50 000 предметов сомнительного географического происхождения, который стоил немногим больше, чем приличный набор отверток, и который, кажется, удовлетворить все ваши потребности одним махом, не нарушая при этом денег. Хотя эти комплекты могут показаться отличной ценой на первый взгляд, а инструменты, которые они содержат, могут немного отличаться от своих гораздо более дорогих аналогов, имеющихся в наличии у хорошо зарекомендовавших себя розничных продавцов, они, как правило, не справляются с повседневными задачами. использование, которое вы будете использовать в своем хобби.
В случае с такими инструментами, как молотки, гаечные ключи, отвертки и сверла, очень дешевые инструменты — это не только пустая трата денег, поскольку они не прослужат две минуты, они могут даже быть совершенно опасными. Даже при выполнении очень легких задач в мастерской вы будете удивлены напряжениям и деформациям такого простого инструмента, как гаечный ключ или отвертка. Чтобы правильно работать в этих условиях, инструменты хорошего качества хорошо разработаны для выполняемой работы, а металл, из которого они изготовлены, правильно закален и подвергнут термообработке, так что инструмент прослужит долгие годы без проблем перед заменой. требуется для.Более дешевые инструменты, как правило, являются копиями более низкого качества по сравнению с лучшими конструкциями, и нет никакой гарантии, что металл вообще был правильно обработан. По крайней мере, такой инструмент может выскользнуть во время использования и повредить заготовку. В худшем случае инструмент может погнуться, сломаться или даже расколоться во время использования, что приведет к травме.
Как правило, при покупке инструментов вам следует обращаться к хорошо зарекомендовавшим себя розничным продавцам и покупать инструменты только известных производителей. Гораздо лучше потратить некоторое время на то, чтобы купить лучшие инструменты, которые вы можете себе позволить, чем идти на компромисс с более дешевыми, которые не прослужат так долго и которые могут быть не такими удобными в использовании.Это особенно касается инструментов, которые будут интенсивно использоваться, таких как молотки, гаечные ключи, плоскогубцы, отвертки, резаки и съемники.
Когда дело доходит до электроинструментов, то, что я сказал о покупке качественных товаров, особенно уместно. Важно, чтобы инструменты, такие как электродрели, лобзики, циркулярные пилы, фрезерные и строгальные станки, были хорошего качества, и это распространяется не только на сам инструмент, но и на любые аксессуары или лезвия, которые к нему подходят. С особой осторожностью относитесь к сверхдешевым электроинструментам, которые, кажется, предлагают миру за небольшие деньги.Они не прослужат долго, они наверняка не справятся с поставленной задачей, и вы можете в конечном итоге полностью испортить то, над чем работаете, из-за отсутствия чего-то приличного.
Прежде чем мы начнем с нашего списка желаний, стоит упомянуть, что очень и очень мало травм получают, когда хорошо спроектированный инструмент хорошего качества правильно используется по назначению. Хорошо известные удары головой, потертости на локтях, ободранные суставы и колотые раны, которые дают нам ходячие ранения в войнах DIY, возникают только тогда, когда правильный инструмент используется для неправильной работы или инструмент выходит за пределы его проектных ограничений.Использование правильного инструмента обычно означает, что работа будет завершена быстрее, вы не получите травм, не сломаете и не испортите что-либо еще во время работы.
Отвертки — Отвертки лучшего качества имеют закаленные стержни и закаленные наконечники, чтобы они не соскользнули по головке винта и не повредили винт, заготовку или, что наиболее важно, вас. Постарайтесь иметь как минимум четыре размера отвертки с плоской головкой и четыре размера отвертки с плоской головкой, а также приличный набор ювелирных отверток с плоской и плоской головкой для разборки или сборки более мелких компонентов.Для простоты использования ручки с более мягкими контурами намного лучше, чем ручки с пластиковыми или деревянными ручками традиционной формы, и, как правило, они обеспечивают гораздо лучшую изоляцию — это необходимо при работе с электрическим оборудованием. Вы будете удивлены, насколько часто будут использоваться ваши отвертки и насколько будет больно, если одна из них поскользнется, поэтому покупайте лучшее, что вы можете себе позволить.
При использовании важно помнить, что отвертка предназначена только для фиксации и удаления винтов.Это не долото, молоток, лом, противовес, крюк или что-то еще, что предлагают многие импровизированные способы использования. Годы опыта научили меня, что отвертки — сами по себе живые существа. Если вы неправильно их используете, они БУДУТ кусать. Когда-нибудь я опубликую свою обширную коллекцию шрамов, чтобы укрепить эту точку зрения — нет такого учителя, как боль
Гаечные ключи — В лиге гаечных ключей вам ничего не понадобится для работы с электроникой.Для вашей цели идеально подойдет качественный набор гаечных ключей с открытым зевом и накидных гаечных ключей от 3 до 13 мм с шагом 1 мм. Если вы собираетесь восстанавливать старое оборудование, возможно, стоит обзавестись набором гаечных ключей аналогичного размера, хотя в противном случае они не обязательно должны быть где-то в верхней части вашего списка. Как обычно, убедитесь, что вы покупаете лучшее, что вы можете себе позволить. Кованые хромованадиевые ключи от таких известных производителей, как Draper (в U.K.) или Snap On (во всем мире) изготавливаются в соответствии со строгими стандартами из высококачественных материалов. Хотя первоначальные затраты на покупку набора могут заставить вас некоторое время сидеть в прохладной комнате, чтобы прийти в себя, они действительно обеспечат вам безупречную службу на всю жизнь. В Великобритании дешевые и мерзкие гаечные ключи известны как «костяшки пальцев» — никому не нужны руки, как стареющий призовой боец, когда вы пытаетесь повесить эту 2-миллиметровую гайку в пространстве, которое отняло у вас лучшую роль. двух месяцев, чтобы попасть в.
Плоскогубцы и кусачки — Опять же, нет необходимости в паре клещей для водяных насосов с 40-дюймовыми тисками с накаткой.Постарайтесь приобрести набор плоскогубцев хорошего качества, который состоит из плоскогубцев двух или трех размеров, пары плоскогубцев разных размеров и пары кусачков различной конфигурации. Как обычно, ищите качественные, хорошо сделанные образцы с удобными формованными ручками, обеспечивающими высокое электрическое сопротивление — это очень важно. Дешевые и опасные плоскогубцы особенно склонны к поломке при использовании с энтузиазмом. Когда они действительно уступают дорогу, кусочки острого, как бритва, металла летают повсюду с невероятной скоростью, так что вы даже не в безопасности, когда стоите позади кого-то, кто использует пару специальных предложений по выгодной цене.
Knives — Некоторые энтузиасты не одобряют этого, но, на мой взгляд, бесценны. У меня есть набор скальпелей для тонкой работы, пара швейцарских армейских ножей для общего пользования и пара больших стопорных ножей для снятия изоляции с тяжелых кабелей, которые не подходят для моих устройств для зачистки проводов. Даже не думайте об использовании чего-то другого, кроме стопорного ножа хорошего качества, когда вы собираетесь приложить некоторое давление к заготовке, чтобы разрезать ее — лезвия перьевого ножа могут просто прижаться к вашим пальцам во время использования.Думаю, в дальнейшем описании не требуется.
Вездесущий нож Stanley ™ — хорошее вложение — избегайте множества дешевых копий, поскольку они часто имеют далеко не идеальный запорный механизм. Обыскивать пол в мастерской в поисках недостающей части (перед тем, как спешить на микрохирургию) — не лучший способ провести воскресенье после обеда.
Молотки — Нечего стыдиться — даже самым опытным из нас иногда приходится прибегать к грубым вещам, чтобы завершить работу.Честно говоря, вам редко понадобится молоток при работе с электроникой, они просто несовместимы. Тем не менее, небольшой молоток ириски, спрятанный в углу вашего набора инструментов, может быть неоценимым, например, при работе со стеллажами или креплениями для оборудования. Честно говоря, я так давно не купил молоток, что понятия не имею, как выбрать правильный. Раньше они продавались по весу головы, и у меня в наборе есть два с отметками в шесть унций и один фунт соответственно (примерно 170 и 220 граммов).Если возможно, попробуйте достать молоток с шариковой ударной головкой с весом головы около 150 грамм и деревянной ручкой хорошего качества. Для использования, которое, как я подозреваю, он получит, разориться при его покупке не обязательно, но не забывайте держаться подальше от действительно дешевых и неприятных вещей.
Что касается ударов по предметам, то набор кернеров необходим, если вы собираетесь сверлить отверстия (чего трудно избежать в большинстве случаев). Кернер позволяет аккуратно отметить небольшое углубление на заготовке перед началом сверления, и он не даст сверлу блуждать повсюду, пока оно, наконец, не решит проделать отверстие не в том месте.Также доступны «автоматические» центральные кернеры — они делают то же самое, но вам нужно только надавить на инструмент — пружина обеспечивает натяжение, а чувствительный к давлению спусковой механизм « отпускает » при заданном давлении и делает приятный небольшой отступ для вас.
Лампа для чтения — Что? Ничего, чтобы кусать, хватать, сгибать или стучать? Нет, просто старая лампа для чтения. В настоящее время лампы для чтения бывают всех форм и размеров, от стандартных старых угловых до устаревших галогенных низковольтных конструкций с трансформаторами, спрятанными внутри цоколя в стиле ар-деко.Я бы избегал действительно дорогих моделей, поскольку подозреваю, что вы платите много денег за дизайн и стиль, которые никогда не будут оценены в мастерской. Простая лампа для чтения с гибким горлышком, с красивым тяжелым основанием и установленной на ней светодиодной лампой мощностью 10-15 Вт будет более чем адекватна вашим потребностям. В наши дни я предлагаю вам использовать светодиодные лампы, так как они очень эффективны и не нагревают все вокруг. Убедитесь, что корпус лампы хорошо вентилируется, чтобы предотвратить перегрев и преждевременный выход лампы из строя.
Пока вы этим занимаетесь (особенно для тонкой работы, и тем более, если вы стареете, как я, хорошая лампа с лупой или лупа на оголовье стоит своего веса в испорченных печатных платах.
Сверла и сверла — Хорошая идея — иметь большую дрель с питанием от сети для более тяжелых работ, таких как сверление металлических корпусов, и меньшую дрель с батарейным питанием для более легких задач, таких как работа с пластиком или сверление очень маленьких отверстий использовать биты, которые могут сломаться при использовании в дрели.В случае как аккумуляторной дрели, так и блока с питанием от сети, тем лучше, если вы можете купить те, которые имеют электромеханические устройства, которые определяют давление на спусковой крючок дрели и соответственно изменяют скорость двигателя. Это особенно полезная функция дрели с батарейным питанием, которая означает, что вы можете работать с очень деликатными предметами на чрезвычайно низкой скорости, чтобы свести к минимуму риск повреждения заготовки. Как обычно, покупайте лучшее устройство, которое вы можете себе позволить, у известного производителя.
То же верно и для сверл. Часто более экономично покупать их в комплекте, и вы должны стремиться к качеству предметов, сделанных из быстрорежущей стали. Если вы можете купить набор сверл, в который также входят одно-, двухручные или механические расширители, то это идеальный вариант. Хотя все сверла со временем затупятся и потребуют замены, более качественные сверла действительно служат гораздо дольше, чем более дешевые. При сверлении любого материала между сверлом и заготовкой возникает значительное трение.Важно не позволять биту слишком нагреться, так как иногда это может привести к его размягчению и потере эффективности.
Во время сверления не прилагайте слишком большое давление к сверлу, так как вы почти наверняка сломаете сверло. Со временем вы почувствуете, что сверло почти вошло в дно отверстия, и вы будете знать, когда ослабить давление на сверло, чтобы избежать контакта кулачков патрона с заготовкой и повреждение поверхности.
Чтобы продлить срок службы сетевой дрели, вы также захотите приобрести качественную стойку для сверления и пресс. Вероятно, стоит купить сверло, изготовленное производителем вашей дрели, так как тогда вы можете быть уверены, что все будет правильно соответствовать друг другу. Если сверлильный станок поставляется с дополнительными тисками, которые крепятся к станине агрегата и позволяют жестко удерживать заготовки во время сверления, то тем лучше.
Taps and Dies — Нет, не те, что у тебя в ванне, приятель.После того, как отверстие подходящего размера просверлено в куске металла, метчик используется для нарезания резьбы на краях отверстия, чтобы впустить и удерживать резьбовое крепление. Матрица — полная противоположность метчику в том смысле, что она навинчивается на металлический вал (обычно называемый «заготовкой») для обрезки резьбы и изготовления болта. В мире существует огромное количество стандартов для определения и нарезания резьбы с разным шагом в отверстиях или заготовках разного размера, и на эту тему написаны целые тома.Я не собираюсь здесь вдаваться в подробности (хотя страдающий бессонницей может найти на своих страницах отличное лекарство от своего недуга). В ответ на это множество стандартов многие поставщики инструментов продают комплекты метчиков и штампов, охватывающих размеры резьбы и шаг, которые чаще всего встречаются при работе с обычным оборудованием.
Метчикибывают разных типов, но нас действительно интересуют только конические метчики, которые обычно используются для нарезания резьбы в панелях, и так называемые «слепые» метчики, которые используются для нарезания резьбы в отверстиях, которые не проходят через на всю глубину материала.Хорошим примером последнего могут быть отверстия, просверленные на одной стороне радиатора для болтов крепления транзисторов. При покупке комплекта убедитесь, что он содержит все необходимые размеры конических, промежуточных и глухих метчиков. Использование метчиков и плашек далеко не так просто, как кажется на первый взгляд.
Подробное обсуждение действительно выходит за рамки этого документа, и было бы гораздо лучше найти кого-нибудь, кто имеет опыт в их использовании, и попросить его показать вам. Убедившись, что освоили основы, потренируйтесь на металлоломе, пока не будете уверены в том, что делаете.В ходе этого процесса обучения не расстраивайтесь, если вы обнаружите ужасные примеры. Как я уже намекнул, в использовании этих инструментов есть определенная сноровка, и время — лучший учитель. При нарезании резьбы всегда используйте смазку и никогда не вставляйте метчик в слишком маленькое отверстие. Удаление сломанного крана с передней панели или корпуса — дело неинтересное, а конечный результат в лучшем случае неприглядный.
Устройства для зачистки проводов — Каждый раз они будут отделять профессиональных любителей от профессионалов-любителей.Если вы не работаете с толстым армированным кабелем или очень прочным кабелем с твердым сердечником, вы обнаружите себя, если попытаетесь удалить изоляцию с провода большим пальцем и лезвием ножа. Мало того, что вы в конечном итоге отрежете кусок от себя, но и требуется невероятно легкое прикосновение и почти целая жизнь практики, чтобы почувствовать, когда лезвие прошло через изоляцию и вот-вот повредит проводники. В многожильном кабеле, таком как сетевой, вы можете разрезать внешний изолятор и повредить внутреннюю оболочку кабеля одним плавным движением.Предполагая, что вы даже заметили эту потенциально опасную ошибку, единственное, что нужно сделать, — это отрезать всю партию и начать заново. Я уверен, что если весь кабель, который тратит впустую этот всплеск каждый год, будет положен конец до конца, то мы будем на пути к Луне в кратчайшие сроки.
Если вы все сделаете правильно, вы будете чертовски часто использовать инструменты для зачистки проводов в электронике. Если вы не тратите деньги на какой-либо другой инструмент в своем наборе, вы будете благодарить себя годами, если проявите немного расточительности при покупке этого.Лучшие устройства для зачистки проводов хорошо сбалансированы с мягкими ручками, хорошо обработанными подпружиненными механизмами и сменными лезвиями. Стандарт для размеров проводов называется (что неудивительно) Standard Wire Gauge (SWG). Новые кабели будут в миллиметрах. Все хорошие устройства для зачистки проводов имеют определенную маркировку, чтобы указать, как следует настроить инструмент, чтобы снять изоляцию с провода определенного калибра. Если калибр инструмента слишком велик для провода, с которым вы работаете, он просто повредит и растянет изоляцию, не снимая ее.Если установлено слишком низкое значение, то и изоляция, и некоторые или все проводники (в случае многожильного провода) будут удалены. Если вы работаете с кабелем с твердым сердечником, может показаться, что проводник не поврежден, пока вы не попытаетесь припаять его к фитингу, после чего он сломается. Во всех случаях поврежденный участок провода необходимо отрезать от длины, правильно настроить инструмент и повторить операцию. Если у вас есть серьезный располагаемый доход, который можно потратить на пару инструментов для зачистки проводов (и я предлагаю, чтобы они у вас были, вы должны), вы можете купить их с « умным » подпружиненным механизмом, который « чувствует », когда лезвия имеют прорезать изоляцию и остановить их, прежде чем они достигнут проводов.Затем лезвия перемещаются назад в челюсти, чтобы оторвать только что разрезанную изоляцию одним плавным движением. Нет необходимости устанавливать калибр для используемого вами провода, и они будут снимать что-либо с первого раза, каждый раз. Несколько лет назад я целый месяц обходился без пива, чтобы купить пару таких — в то время это было (чертовски) сложно, но я ценю свою силу воли каждый раз, когда использую их.
Паяльник и инструмент для удаления припоя — Вы будете использовать паяльник почти так же часто, как и инструменты для зачистки проводов, так что стоит приобрести хороший.Сходите в магазин, где помощник позволит вам подобрать несколько похожих утюгов и выберет тот, который вам удобен и хорошо сбалансирован. Нагревательный элемент должен иметь керамическую сердцевину, а утюг должен быть сконструирован таким образом, чтобы вы могли менять наконечники по мере необходимости. Тем лучше, если вы можете выбрать модель с низким током утечки на наконечнике. Помимо самого утюга, вам понадобится хорошая тяжелая подставка, в идеале со встроенной губкой. Также неплохо купить несколько разных насадок разного размера для разных видов работ.Более продвинутые (и дорогие) паяльники и паяльные станции с регулируемой температурой — излишек для новичка, хотя вы можете подумать об этом, если вы много работаете или если вы серьезно относитесь к своему хобби.
Инструменты для демонтажабывают самых разных форм и размеров. Для любителя подпружиненный поршень более чем подходит. Имейте в виду, что эти инструменты необходимо разбирать и чистить практически после каждого сеанса, а наконечники и уплотнительные кольца необходимо периодически заменять.Если вы можете купить комплект уплотнительных колец и наконечников вместе с самим инструментом для удаления припоя, тогда тем лучше.
Что касается самого припоя, покупайте припой 60/40 достойного качества, а НИКОГДА НИКОГДА не пользуйтесь водопроводным флюсом при работе с электроникой. В этом нет необходимости, он наводит ужас и вызывает сильную коррозию.
Напильники — Купите качественный набор надфилей для тесной работы и набор надфилей большего размера для общей металлообработки. Привычное ныне предостережение о покупке хорошего качества по-прежнему актуально даже для файлов.У дешевых и неприятных файлов неудобные ручки, которые не будут делать ничего, кроме волдырей и трещин, когда вы ими пользуетесь. Зубы плохо обработаны, и они испортят вам всю вашу тяжелую работу. Кусок металла, обработанный должным образом с помощью файла хорошего качества, иногда невозможно отличить от обработанного. Пара плоских (желательно «сволоченных»), круглых и квадратных напильников разных размеров позволит сделать отверстия нестандартной формы для разъемов и переключателей.
Ножовка (и) — Полноразмерная ножовка хорошего качества и «детская» версия — но не с пластиковым корпусом — они бесполезны.Обрезка кастрюли и переключающих валов, уменьшение винтов до разумной длины и множество других важных задач по резке будут намного сложнее, если вам придется прогрызать их зубами.
Steel Rule — Абсолютно бесценная вещь. Купите хороший с метрическим и британским делением. Также пригодятся парочка дешевых пластиковых правил. Для разметки панелей перед сверлением хорошим вложением будет точный квадрат 90 градусов.
Тиски (aka Vice) — Свободные женщины? Играть в азартные игры? Пьете слишком много? Если вы уже хорошо разбираетесь в каком-либо из них, вам не нужно, чтобы я рассказывал вам, как делать их лучше, и если у вас уже есть такая дикая жизнь, когда вы найдете время для электроники?
Я имею в виду скромные старые настольные тиски.Для нормальной работы электроники вам не нужны огромные инженерные тиски, вам подойдут маленькие столярные тиски. Если вы можете получить тот, который оснащен механизмом быстрого освобождения, чтобы вы могли переместить его в любой угол верстака, который вам нравится, тогда это отлично. Тот, который позволит вам изготовить и установить крышки челюстей из дерева или пластика, также является хорошей идеей, так как стандартные чугунные или кованые челюсти почти наверняка повредят многие компоненты, с которыми вы будете работать, независимо от того, насколько осторожны Ты.
Что касается удержания предметов на месте, я также обнаружил, что набор артериальных щипцов (также известных как haeomstats) и спазмы G разных размеров часто — это именно то, что вы ищете, когда просто не хватает пальцев или руки обойти. (Также см. «Разное» ниже.) Прищепки тоже очень удобны!
Наконец, всего за несколько с трудом заработанных долларов (фунтов, шекелей …) вы можете получить инструмент с тяжелым основанием, бесконечно гибкими рычагами длиной около 150-200 мм, заканчивающимися парой зажимов типа «крокодил», и со встроенным увеличительным стеклом.Более того, они не жалуются и роняют провод, когда он начинает нагреваться. Я не знаю, как их еще называют, но в Великобритании они широко известны как « руки помощи », и они лучше всего со времен нарезанного хлеба, когда дело доходит до подключения кабелей к маленьким вилкам или розеткам. Вы можете расположить кабель и розетку так, как хотите, а затем приложить паяльник, не опасаясь, что что-нибудь вылетит в дальние углы верстака. Например, если вы решили много работать со старым Hi-Fi оборудованием, как я, вы часто встретите старые пяти- и семиконтактные вилки и розетки стандарта DIN.Даже не пытайтесь припаять один из них без помощи пары.
Пистолет для заклепок — Хотя один из них не является жизненно важным для новичка, он полезен. Фактически устанавливая заклепку в заготовку, вы просите много оружия, поэтому купите приличный пистолет и не забудьте сохранить свой запас заклепок и шайб. Случаев, когда я приходил к ящику с заклепками, чтобы обнаружить, что я израсходовал необходимый мне размер, не имеет числа, и это всегда, кажется, происходит в воскресенье днем, когда все закрыто.
Я не могу удержаться от дальнейшего слова о феномене воскресного полудня. Хотя у меня нет доказательств этого (чего вы ожидаете?), У меня есть ощущение, что силы физики и естественная мстительность маленьких неодушевленных объектов находятся в особом состоянии гармонии примерно после 14:00 воскресным днем. Если это влажный и холодный воскресный день, эта гармония особенно хороша. Если идет снег, и вам отчаянно нужно то, над чем вы работаете на следующий день, тогда гармония практически ангельская.Дорогие и труднодоступные компоненты, к которым вы могли бы прикрепить гаечный ключ и от которых с радостью покачивались (в любой другой день недели), будут легко ломаться, сгибаться, убегать после падения и волшебным образом превращаться во что-то неправильного размера после 14:00 на машине. Воскресный день, и с этим ничего не поделать, потому что все закрыто. Чтобы добавить оскорбления к травме, вы просто знаете , что у вас нет запасного — вам даже не нужно смотреть оба, вы просто знаете .Я разговаривал со многими любителями и механиками, которые построили вокруг этого феномена целую систему убеждений сверхъестественной внутренней согласованности до такой степени, что они будут сильно напиваться в субботу вечером из-за единственной цели — предотвратить искушение. Сделайте что-нибудь в воскресенье днем - это не имеет ничего общего с буйным питьем или хорошо провести время, все дело в том, чтобы избежать ощущения погружения в воскресенье днем - честный
Вышеуказанное немного отличается в других странах, где распространен несколько более либеральный подход к регулируемым часам покупок — в результате просто выполняется соответствующий временной сдвиг, чтобы обеспечить максимальное раздражение и / или разочарование.
Разное — Захватывающие «штуки» — пружинные зажимы, прищепки, скобы и крошечные (как в на самом деле маленький) тиски для скамьи будут использоваться один раз в синюю луну или каждый день. Почти гарантировано, что если у вас нет хорошего набора этих предметов первой необходимости, их немедленная потребность, позволяющая вам выполнить работу, увеличится в десять раз. Включите также малярную ленту и резиновые ленты (первая удерживает что-либо на месте временно, а вторая отлично подходит для удержания плоскогубцев на заготовке
Подумайте о том, чтобы найти в местном магазине медицинских товаров пару (или два) щипцов для артерий.Раньше они считались «необычными», но теперь их можно приобрести у многих розничных продавцов электроники, которые наконец осознали полезность этих маленьких устройств. Их можно использовать как крошечные плоскогубцы, зажимать на выводах чувствительных компонентов, чтобы действовать как радиатор, или использовать для извлечения этого (благословенного) винтика из нижних областей корпуса, где он пустил корни. Это, наверное, мой самый часто используемый маленький «захватный инструмент».
Большая пластиковая кухонная разделочная доска также может быть очень полезна для вырезания бумажных этикеток (которые нужно наклеивать на передние панели и покрывать прозрачным пластиком), а также для других целей, которые вы заметите, когда увидите все следы от ножей на своем верстаке.Даже разрезание открытых пластиковых пакетов с резисторами или конденсаторами станет проще и безопаснее, если у вас есть подходящая поверхность для этого. О да, добавьте в список пару ножниц, пока вы занимаетесь этим.
Всегда будет использоваться набор карандашей, стальной карандаш, несколько перманентных и непостоянных фломастеров, а также блокнот. Я знаю, что констатирую очевидное, но вы будете удивлены, как часто эти самые важные вещи нигде не видны.
Энди хорошо замечает все свои предложения об инструментах хорошего качества, но иногда набор из 50 000 штук за 29 долларов.99 действительно имеет смысл. Некоторые инструменты выйдут из строя, но тем временем у вас есть огромный набор вещей, которые вы можете использовать, пока не выясните, что вам действительно нужно — затем вы заменяете сломанную дешевку на эквивалент хорошего качества, заранее зная, что вы будете использовать это (вы должны, иначе вы бы его не сломали, верно?). Не доверяйте ни одному из дешевых наборов для чего-либо, кроме « легких задач » — и иногда некоторые другие части набора могут быть изменены во что-то, что вам действительно нужно, даже для одноразовой работы — паяльная лампа, угловая шлифовальная машина и Молоток может модифицировать практически любой инструмент, и если вы его испортите, вы не потеряете серьезных денег.Эту технику я использовал много раз, и в результате получил очень широкий спектр «интересных» инструментов (первоначальная цель которых теперь во многих случаях теряется во времени).
Заземленный браслет и заземленный коврик для работы с устройствами, чувствительными к статическому электричеству (например, полевые МОП-транзисторы и логика КМОП).
Изоляционные защитные перчатки для работы с клапанами и источниками питания. — Не всем по вкусу, но полезно, если вы достаточно параноик (неплохая черта, когда задействовано электричество).
Проволочная вата и мелкая наждачная бумага для очистки выводов компонентов и т. Д.
Аптечка, особенно если мастерская находится вдали от дома.
Автономный датчик дыма на случай аварии с паяльником и т. Д.
Кирпичная стена, подходящая для использования в случаях, когда что-то идет не так
(с дополнительным вкладом Джеффа Мосса, моего неоплачиваемого, но очень уважаемого редактора)
4.«Большие» инструменты — приятно иметь Vs. Нужно иметь
Мы исчерпали список небольших инструментов, которые вам понадобятся для начала работы в электронике. По мере вашего продвижения вы, несомненно, соберете для себя широкий и разнообразный выбор полезных инструментов, помимо того, что я упомянул в этом разделе, и вы будете поражены тем, что вы можете купить. Например, я недавно увидел инструмент, который можно установить на конец вашей дрели, который сделает четырехдюймовый вырез любого размера в любом материале, кроме твердой стали! Не надо больше натягивать ремни из холодного долота только для того, чтобы вставить розетку в стене, как мне кажется!
Прежде чем мы перейдем к созданию мастерской, стоит вкратце упомянуть о ряде инструментов, которые могут не иметь непосредственного применения в электронике, но которые часто стоят на вес золота при выполнении сопутствующих работ.Пожалуйста, не забывайте всегда носить подходящие средства защиты при использовании электроинструментов. По крайней мере, всегда имейте под рукой пару спецификаций безопасности.
Drill Press — Небольшой дешевый сверлильный станок будет более точным, чем дорогая ручная дрель, независимо от того, насколько вы хороши в последнем. В сверлении радиаторов и даже печатных плат им нет равных. Большинство из них сейчас производится в Китае, и это немного сомнительно, но при правильной настройке их будет более чем достаточно для большинства работ, где необходимы небольшие или идеально вертикальные отверстия.Это особенно актуально, если вы сверляете отверстия, в которые нужно нарезать резьбу.
Высокоскоростной роторный гравер — Они изготавливаются различными производителями и неоценимы для небольших модификаций корпусов, печатных плат и всего остального, форма которого не соответствует вашим пожеланиям. Для небольшого инструмента они дороги, но добавив к базовому набору несколько шлифовальных барабанов и дисков, вы получите инструмент, который можно использовать в самых разных целях для тонкой работы.
Угловая шлифовальная машина — Идите куда угодно, делайте что угодно, что угодно точите и режьте что угодно.Остерегайтесь искр и пыли и ВСЕГДА носите хорошие защитные костюмы. У меня взорвался странный шлифовальный диск, и это НЕ смешно!
Циркулярная пила — Добавляет бесконечную привлекательность мачо, но при ношении используйте специальные требования безопасности и, пожалуйста, держите пальцы подальше.
Электрический самолет — Я не могу представить ничего лучше, когда дерево не подходит!
Лобзик — Только помните, что по дереву и по металлу делают разные пилы. При резке алюминия всегда следите за тем, чтобы заготовка была хорошо смазана легким машинным маслом.
Тепловой пистолет — Отлично подходит для снятия краски без беспорядка, и нет ничего лучше для термоусадочных рукавов. Помните, что их нельзя использовать в качестве фенов!
Power Sander — Для тех случаев, когда у вас есть дела поважнее, чем постоянно протирать вещи руками. Орбитальные шлифовальные машины отлично подходят для чистовой обработки. Ленточные шлифовальные машины особенно эффективны (и вредны).
Ленточная пила — Отлично подходит для корпусных работ и является гораздо лучшей альтернативой лобзику при выполнении длинных пропилов в листовом металле.
Маршрутизатор — Может использоваться для вырезания идеальных (в том числе утопленных) отверстий для крепления динамиков, а также вырезов нестандартной формы для клеммных панелей и т.п. Закругляющие насадки позволяют убрать все острые края на корпусе динамика, что отлично подходит для уменьшения преломления и защиты маленьких людей от травм, когда они врезаются головой в ваши шкафы. Из других фрез можно сделать причудливые планки или просто прорези для полок или усиленного монтажа шкафа.
Пробойники для листового металла — Набор этих полезных мелочей, хотя и не дешев, гарантирует, что вы никогда больше ничего не согнете и не сломаете, пытаясь протолкнуть его через сверло из быстрорежущей стали диаметром 12 мм с самоубийственной скоростью.
Сварщик — Из всех электродуговых сварщиков ничто не может сравниться с MIG (инертным газом для металла), установленным на мой взгляд. Они универсальны, просты в использовании, дешевы в эксплуатации, и вы можете получить отличные результаты с ними после небольшой практики. Если вы действительно к этому стремитесь, подумайте о приобретении небольшого сварочного аппарата для кислородной и ацетиленовой сварки для резки металла, пайки и действительно тонких сварочных работ. При работе с аппаратами для электродуговой сварки ВСЕГДА используйте одобренную сварочную маску (исключений нет) и помните, что от недавно сваренной заготовки гарантированно будет шипение, если вы дотронетесь до нее, даже когда яркое красное свечение исчезло!
При использовании кислородно-ацетиленового оборудования имейте в виду, что эти два газа ОЧЕНЬ взрывоопасны при правильном (или даже неправильном) смешивании, но , а не , воспламеняется.Вы не просто уберете себя и свою мастерскую, вы, скорее всего, также уберете всю улицу (я не шучу).
Токарный станок — Правильное использование одного из них требует большого мастерства, но как только вы это сделаете, вы можете сделать практически все, что вам нужно — при условии, что он по существу круглый. Многие любители и домашние механики считают, что токарный станок обладает почти тотемной силой против синдрома воскресного полудня, упомянутого выше.
Воздушный компрессор — Сам по себе инструмент мало полезен, если только вам не нужен необычный источник шума и тепла.С помощью подходящих насадок вы можете распылять краску, выдувать стружку и пыль из самых труднодоступных мест и управлять целым рядом пневматических инструментов. Не специально для среднего домашнего любителя, но один из них действительно имеет некоторую позирующую ценность. Они обычно доступны по глупо низким ценам. Всего за 89 австралийских долларов в Австралии (на момент написания статьи) вы удивитесь, как вы вообще обходились без него.
4. Мастерская
Ладно, ты кожа как кремень (т.е. полностью сломан!), но изобилует инструментами, и вам не терпится приступить к работе. Все, что вам сейчас нужно, это мастерская.
В этом разделе я дам несколько советов о том, как создать мастерскую, как построить верстак и как хранить компоненты и инструменты, чтобы все, что вам нужно, всегда было под рукой, без особых поисков и переворачивания камней. Я также кратко упомяну о том, как поддерживать ваши инструменты после того, как они установлены и сложены в мастерской, и как правильно подойти к своей работе, когда мастерская будет создана и будет использоваться по назначению.
Первая задача — выбрать место в вашем доме, гараже, хозяйственной постройке, сарае, лачуге или пещере, которое станет вашей мастерской. Я знаю, что ваш выбор будет ограничен доступными зданиями, пространством, не предназначенным для других целей, и общим размером вашего дома и хозяйственных построек, поэтому рассмотрите следующее исключительно в качестве рекомендаций.
Постарайтесь разместить свою мастерскую на площади не менее 6 на 12 метров (плюс-минус 20 на 40 футов). В этой зоне можно разместить несколько верстаков, но при этом еще будет много места.К сожалению, большинству людей придется обходиться немного меньшим, но вы, безусловно, можете создать довольно хорошую мастерскую в стандартном гараже на одну машину.
Естественно, ваша личная ситуация (или того, кому следует подчиняться) будет диктовать выполнимость этого — в крайних случаях (то есть каждый раз) может потребоваться тонкая сила.
В идеале, пространство должно быть таким, которое можно постоянно использовать под мастерскую. Нет ничего хуже, чем убирать все инструменты и оборудование посреди наполовину завершенной работы.Кроме того, лучший способ избежать раздражения, связанного с работой, — это знать, что вы можете уйти, закрыть за ней дверь и вернуться, когда захотите. Всегда помните, что это будет ваше хобби и что это всегда должно быть развлечением и формой расслабления и отдыха, а не рутинной работой. В некоторых случаях я заканчивал проекты на выходных, когда был в хорошем настроении. В других случаях мне требовалось от шести месяцев до года, чтобы выполнить часть работы, и у меня все еще есть проекты, которые я начал много лет назад.Наличие специального семинара позволяет мне заниматься своим хобби именно таким образом.
Идеальным напольным покрытием для этого помещения будет гладкий бетон с покрытием пола краской или половицы, покрытые ДВП и линолеумом, в зависимости от типа здания. Ковер неизбежно испачкается, протравится, обожжется и испачкается, а упавшие компоненты могут исчезнуть в нем навсегда.
Убедитесь, что в помещении имеется достаточный источник окружающего освещения, в идеале как естественного, так и искусственного, которое вы затем можете дополнить настольной лампой для работы в тесноте.
Убедитесь, что в мастерскую есть безопасное и надежное электроснабжение. Я настоятельно рекомендую, если это возможно, вы берете плавкий ответвитель прямо с распределительного щита на плату мастерской и питаете каждую розетку мастерской от отдельного УЗО. Существуют различные типы УЗО, некоторые из них выдерживают немного большую утечку или импульсный ток и требуют немного больше времени для срабатывания, другие чрезвычайно чувствительны и срабатывают при первых признаках любой формы дисбаланса тока на активном и нейтральном полюсах.Учитывая использование мастерской, всегда выбирайте второй тип УЗО. Хорошо, это может показаться слишком осторожным и почти наверняка не будет дешевым, но мы говорим о комнате, в которой электричество будет играть почти постоянно.
По сравнению с ценой человеческой жизни, немного сетевой проводки и пара УЗО — очень небольшая цена. Моя собственная мастерская устроена именно так. У меня, конечно, были странные неудачи за эти годы, и большинство из них было связано с неожиданным отказом компонентов, а один или два были из-за работы слишком поздно ночью и усталости или просто из-за того, что я был чертовски глуп.Во всех случаях мои УЗО защищали меня от любого вреда, мгновенно срабатывая, и я выжил, чтобы рассказать эту историю.
Там, где у вас должно быть временное рабочее место, доступны переносные «линейные» УЗО, и одно из них должно использоваться как само собой разумеющееся. Также убедитесь, что вы регулярно используете средство тестирования, которое предоставляется на этих устройствах, чтобы убедиться, что оно работает должным образом — ложное чувство безопасности может убить вас. Постарайтесь не стать статистикой!
В заключение, как и в случае со всеми электрическими установками, если вы не абсолютно уверены в том, что делаете, тогда поручите работу компетентному и правильно квалифицированному электрику.У вас могут быть все защитные устройства в мире, но если сама проводка представляет опасность для здоровья, вы также можете заменить свои УЗО и предохранители отрезанными гвоздями длиной в шесть дюймов, и они принесут вам пользу. Даже если вы, как и я, относительно компетентный любитель, попросите квалифицированного электрика хотя бы осмотреть всю вашу проводку, прежде чем вы впервые включите выключатель. По крайней мере, тогда у вас есть душевное спокойствие.
Если мастерская будет находиться в пристройке, такой как сарай или отдельно стоящий гараж, имейте в виду, что в конечном итоге в ней будет храниться изрядное количество дорогостоящего оборудования, и соответствующим образом обезопасьте помещения.Местное полицейское подразделение по предупреждению преступности обычно может посоветовать вам, как обеспечить безопасность вашей мастерской, но здравый смысл и небольшая низкопробная паранойя не менее хороши. Само собой разумеется, что если в мастерскую есть окно, то оно должно быть закрыто сеткой, а ценные вещи не должны выставляться на обозрение.
Если вы живете в Великобритании или стране с похожим климатом (трудно себе представить, но вот оно что), вам нужно подумать о том, чтобы мастерская оставалась сухой и теплой.Если мастерская находится у вас дома, это не проблема. Если вы работаете в надворной постройке, убедитесь, что в ней нет утечек и сквозняков, а также чтобы круглый год была минимальной конденсация. Электричество и влажные условия — не очень хорошие помощники, и хранение ваших инструментов, компонентов и другого электронного оборудования во влажной и холодной среде никак не продлит их жизнь. В качестве второстепенной заботы о хорошем состоянии ваших инструментов рекомендуется, чтобы вам было тепло и комфортно во время работы, и для этого следует организовать подходящее отопление / охлаждение.
The Workbench — Место, где все это произойдет. Я провел много-много счастливых часов перед своим верстаком, и многие из них я приписываю той мысли, которую вложил в его создание. Хороший способ начать — взять выбранный вами стул для мастерской, сесть на него и решить, на какой высоте вам будет комфортно работать. Убедитесь, что выбранный вами рост позволит вам держать спину и шею относительно прямыми и работать предплечьями под углом около девяноста градусов по отношению к вашим предплечьям.Принимая во внимание приблизительные размеры комнаты, упомянутые в разделе 1, и наличие окна в выбранном вами пространстве, попробуйте провести верстак по всей длине одной из длинных стен как можно ближе к окну и расположить его между полтора и два метра в ширину, чтобы дать вам достаточно места для ваших инструментов, испытательного оборудования и текущего проекта. По возможности поддерживайте верстак на прочных кронштейнах, прикрепленных к несущей стене с помощью дюбелей или к каркасу стены, а не к облицовке, если мастерская будет находиться в здании с деревянным каркасом.
Дополните кронштейны несколькими ножками вдоль передней части скамейки, которые должны быть надежно прикреплены к полу. Верхняя часть скамейки может быть покрыта тонким алюминиевым листом или термостойкой пластмассой Formica, или вы можете выполнить всю работу одним махом, взявшись за кусок кухонной столешницы подходящего размера. Это отличный вариант, если вы не хотите возиться с Formica и контактным клеем, или если алюминиевая пленка не вписывается в существующий декор комнаты.Инструменты, которые будут постоянно прикреплены к верстаку, такие как ленточная пила или сверлильный станок, должны быть установлены в пределах досягаемости, но вдали от секции, которая будет вашей постоянной рабочей зоной. Хорошей идеей будет прикрепить около восьми сетевых розеток с двухполюсными выключателями и встроенными неоновыми контрольными сигналами к верхней части скамейки и питать их от платы УЗО, которую вы можете прикрепить к стене рядом со скамейкой.
Поскольку вы сейчас полностью разорены (как мы установили ранее), хорошие рабочие столы стоят дорого! Альтернативой, которую я использовал (на самом деле все еще использую), является внутренняя дверь с полым сердечником.Обычно они недорогие и удивительно прочные из-за картонной матрицы внутри. Требуются минимальные распорки (или их нет вообще), и они с радостью поддержат усилители мощности мощностью 1 кВт без каких-либо претензий. Обработка поверхности не является обязательной, так как большинство из них предварительно окрашено грунтовкой, и они выглядят неплохо, а также являются самой дешевой столешницей, которую вы когда-либо получали. Только не роняйте на них тяжелые предметы, иначе ДВП сломается. Обычно это не проблема — мое помещение несколько раз переезжало и постоянно использовалось уже более 15 лет без какого-либо защитного покрытия! Они не подходят для тяжелых настольных инструментов, таких как сверлильные станки, шлифовальные станки или тиски, поэтому даже не думайте об этом.
Хранение инструментов — довольно простая работа, и вы можете сделать отличную стойку из листа МДФ приличного размера и набора саморезов. Здесь есть дополнительный бонус: вы можете расположить все так, как хотите, без необходимости идти на компромисс, как в случае с магазинной стойкой для инструментов. После того, как вы решили, что будет куда идти, карандашом обведите контур инструмента на щите из МДФ. Все это может показаться очевидным, когда инструменты находятся в стойке, но когда они все на верстаке и приходит время их убирать, все, что вы увидите, — это неправильная матрица саморезов произвольного размера.Если вы думаете, что это голос опыта, то вы абсолютно правы 🙂
Хранение компонентов — Я пробовал много — картонные коробки для маргарина, пустые банки из-под сиропа, самодельные коробки, тщательно разделенные ящики стола, картонные коробки. Вы называете это. В конце концов, мне пришлось укусить пулю и купить большую металлическую стойку, в которой было много-много-много маленьких прозрачных пластиковых ящиков. В конце концов я расширил эту установку, включив в нее пару рельсов и около десяти ящиков для деталей для более крупных предметов, таких как двигатели, трансмиссии и большие конденсаторы.Вся партия стоила мне около сорока фунтов, так что это было недешево, но теперь все правильно маркировано, и я могу найти то, что хочу, когда захочу. Если вы можете найти более дешевый и эффективный способ хранения компонентов, то непременно сделайте это — этот вариант работает для меня.
Уход за своими инструментами и за собой — Это далеко не так сложно, как может показаться. Убедитесь, что такие предметы, как ножи и кусачки, которые должны быть острыми, остаются острыми, и заменяйте такие предметы, как сверла, напильники и отвертки, по мере их затупления.Всегда используйте правильный инструмент для правильной работы и помните, что если вы заставляете инструмент, когда ворча и обильно потеете от усилий, то вы используете неправильный инструмент или правильный инструмент неправильным образом. Немедленно прекратите то, что вы делаете, оцените ситуацию и выберите альтернативный подход, прежде чем вы или заготовка будете повреждены.
Движущиеся части инструментов, таких как плоскогубцы и щипцы для зачистки проводов, необходимо время от времени смазывать. Используйте только небольшое количество легкого машинного масла и смазывайте только рычаги, но не рабочие части инструмента.
Хороший психологический настрой в мастерской может стать решающим фактором между успешно завершенным проектом, которым вы по праву гордитесь, и дорогим мусором, который вам придется выбросить в мусорное ведро. Если вы понаблюдаете за работой компетентного любителя или обученного профессионала, вы увидите, что собранный человек спокойно и методично работает над выполнением поставленной задачи. Его рабочая зона будет хорошо продумана и аккуратна, а все инструменты будут тщательно отобраны и правильно использованы. Начинайте работать над своими проектами только тогда, когда захотите.Никогда не торопитесь завершить проект и не садитесь за руль без надобности. Помните, что это хобби — оно должно делать вас счастливым, позволять расслабляться и получать вознаграждение от того, что вы делаете. Перед началом работы убедитесь, что внешние отвлекающие факторы минимальны, что освещение правильное, и вам тепло и комфортно.
Никогда не работайте сверх своих возможностей. Если вы не знаете, что делаете, немедленно остановитесь и воспользуйтесь подходящим источником информации, чтобы узнать то, что вам нужно знать.Вам действительно нужно быть очень удачливым, чтобы все ваши догадки при работе с электроникой оправдались. Чаще всего конечным результатом необоснованного предположения являются искры, перегоревшие предохранители, дым, неприятный запах и крутая кривая ретроспективного обучения.
Хотя соблазн, когда вы на ходу, состоит в том, чтобы продолжать работать, пока не закончите, не переутомляйтесь, так как вы будете делать ошибки, и в результате вы можете испортить дорогостоящее оборудование. Гораздо лучше немного поработать, а затем сделать перерыв, чем пойти напиться всю ночь в надежде, что все пойдет хорошо и кофе неожиданно не высохнет.
В заключение, если вы, как и я, любите пару бокалов пива, не пытайтесь делать какую-либо работу после того, как выпили. Однажды я подключил блок питания гитарного усилителя, находясь в состоянии алкогольного опьянения, и подумал, что уровень моей работы превосходный. Мне повезло, что я решил не бросать выключатель, так как быстрая проверка на следующее утро показала плохо проложенные провода, отсутствие или неудачное расположение изоляционных рукавов и пару неправильно подключенных мостов — именно поэтому во многих странах сейчас строгие правила вождения в нетрезвом виде. законы.После пары бутылок пива вы думаете, что у вас все в порядке, тогда как на самом деле вы делаете из всего этого правое свиное ухо.
И, наконец, вернитесь и перечитайте раздел 2 по электробезопасности.
Вы также найдете любое количество полезных проектов испытательного оборудования на веб-сайте ESP, и это зависит от того, что вам нужно делать, нужны вам некоторые (или все) из них или нет. Без тестового оборудования многого не добиться, но то, что вам нужно, полностью зависит от того, какую работу вы обычно выполняете..
Основной индекс Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Эндрю Уолмсли и Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2001. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими. строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Эндрю Уолмсли) и редактор (Род Эллиотт) предоставляют читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешают сделать одну (1) копию для справки.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Эндрю Уолмсли и Рода Эллиотта. |
Страница создана и авторское право © 18 марта 2001 г.
Введение в основную электрическую теорию: теория цепей
Теория электрических цепей — один из важнейших аспектов электротехники. Понимание того, как компоненты работают по отдельности и в совокупности, является основой для проектирования, производства и устранения неисправностей всех видов электронных устройств и систем.В этой статье будут рассмотрены основные компоненты схемы, законы и параметры в электротехнике.
Что такое электрическая цепь?
Проще говоря, электрическая цепь — это путь, по которому электрический ток течет из одной точки в другую. На высоком уровне каждая схема состоит из трех основных компонентов:
Источник напряжения
Токопроводящий путь
нагрузка
Источник напряжения
Источник напряжения вводит энергию в цепь через разность потенциалов между его положительной (+) и отрицательной (-) клеммами.Источники напряжения могут быть переменного или постоянного тока — основное различие заключается в том, как протекает ток. Источники переменного тока создают напряжения, которые изменяются синусоидально, то есть ток периодически меняет направление на противоположное. Примеры — энергия от сети или генераторы. С другой стороны, источники постоянного тока производят ток, который течет в одном направлении. Аккумуляторы являются источником постоянного напряжения.
Проводящий путь
Проводящий путь (также известный как проводник) обеспечивает среду для протекания тока через цепь. Эти компоненты имеют очень низкое сопротивление току, т.е.g., медные провода, свинцовый припой или металлические следы на печатной плате. Проводники также помогают связывать другие компоненты вместе для достижения единой функции.
Нагрузка
Нагрузка — это любое устройство, потребляющее мощность в цепи. Это может быть что угодно: от светодиода (LED) до мотора или сирены. Во время короткого замыкания нагрузкой является сам проводник, который выделяет тепло, рассеивая электроэнергию.
Электронные компоненты на макетной плате.Изображение предоставлено Pixabay.
Анализ электрических цепей: типы компонентов
Электронный компонент — это элемент в электронной схеме, который влияет на прохождение тока или электромагнитных полей. Многие современные схемы состоят из пассивных, активных и электромеханических компонентов.
Пассивные компоненты — это элементы, которые потребляют электроэнергию без внесения полезной энергии в цепь. Общие примеры — резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.
Активные компоненты управляют протеканием тока в электрических цепях. Эти элементы могут усиливать ток, вводить его в цепь или увеличивать мощность. Транзисторы, тиристоры и триодные электронные лампы являются активными компонентами.
Электромеханические компоненты — это компоненты, которые используют электрический ток или напряжение в цепи для выполнения механической функции, например, двигатели постоянного тока или реле. В случае электромеханических соленоидов напряжение используется для приведения в действие набора механических контактов путем изменения индуктивности в его катушке.
Анализ электрической цепи: параметры цепи
Ток и напряжение — важнейшие параметры электрических цепей. Точно так же сопротивление, индуктивность и емкость являются жизненно важными атрибутами электронных компонентов.
Текущий
Электрический ток — это поток электронов по цепи. Единицей измерения силы тока является ампер (А). Как мы обсуждали ранее, ток может быть переменным или постоянным.
Мы можем найти значение тока, протекающего по цепи, используя закон Ома, который гласит, что ток между любыми двумя точками пропорционален разности потенциалов между ними.
Уравнение: I = V / R (где I — ток, V — напряжение, а R — сопротивление).
На практике мы можем получить значение тока в цепи с помощью цифрового мультиметра.
Текущий закон Кирхгофа (KCL) для электрических цепейСогласно закону Кирхгофа, электрический ток всегда течет петлями по цепи, то есть начинается и заканчивается в одной и той же точке. Кроме того, значение тока на входе в цепь такое же, как и на выходе из цепи (1).Точно так же сумма всех токов, входящих и выходящих из цепи за время, равна нулю (2). Мы можем выразить эти утверждения математически, используя следующие уравнения:
IIN = IOUT —————————- (1)
IIN + (-IOUT) —————————- (2)
Напряжение
Напряжение (В), иногда называемое электродвижущей силой (E), — это разность потенциалов между любыми двумя точками в электрической цепи. Единица измерения — вольт.Как и ток, напряжение может быть переменным или постоянным.
Напряжение также можно получить из закона Ома по формуле V = IR (где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление).
Пассивные компоненты. Кредит изображения: Pixabay
Закон Кирхгофа о напряжении (KVL) для электрических цепейСогласно закону напряжения Кирхгофа, сумма напряжений в замкнутых цепях всегда равна нулю, т.е.е., ΣV = 0 . Мы можем выразить это математически как:
V1 + V2 + V3 + …… Vn = 0 —————————- (3)
Сопротивление
Сопротивление — это свойство компонента сопротивляться прохождению электрического тока через цепь. Единица измерения — Ом (греческий символ: Ω).
Согласно закону Ома сопротивление проводника — это отношение протекающего по нему напряжения (В) к протекающему по нему току (I).Математически R = V / I (где R — сопротивление, V — напряжение, а I — ток).
Каждый компонент (кроме сверхпроводников) предлагает различные уровни сопротивления. Однако резисторы созданы специально для этой цели. Это двухконтактные пассивные компоненты с различным сопротивлением. Некоторые типы резисторов имеют цветовую маркировку, указывающую на предлагаемые сопротивления и допуски.
Индуктивность
Индуктивность — это тенденция к возникновению магнитного поля в проводнике при прохождении через него электрического тока.Сила этого индуцированного магнитного поля пропорциональна величине тока. Единица измерения индуктивности — Генри (H), названная в честь Джозефа Генри, американского ученого, который ее открыл.
Катушки индуктивности, также известные как дроссели или катушки, представляют собой простые пассивные компоненты, которые могут накапливать энергию в магнитной форме, когда через них протекает электрический ток. Они состоят из проводника, намотанного на катушку, которая создает магнитное поле в противоположном направлении при приложении электрического тока.
Мы можем рассчитать индуктивность в электрической цепи по формуле:
L = V / (di / dt) (где L — индуктивность, V — разность потенциалов на катушке, а di / dt — скорость изменения тока в А / с).
Емкость
Емкость — это способность элемента схемы накапливать электрический заряд, когда между его выводами существует разность потенциалов. Единица измерения емкости — Фарад, названная в честь Майкла Фарадея, ученого, открывшего электромагнитную индукцию.
Чтобы определить емкость компонента в электрической цепи, мы можем использовать формулу:
C = Q / V (где C — емкость в кулонах, Q — заряд, а V — разность потенциалов).
До сих пор мы пытались охватить некоторые из наиболее важных аспектов теории электрических цепей. Сегодня электронные системы становятся все более сложными, поскольку все больше элементов интегрируются в составные части подложек. Тем не менее, основные принципы, лежащие в их основе, остаются неизменными.
Понимание основ силовой электроники
Управление потоком электроэнергии путем переключения электронных схем — вот что такое силовая электроника. Это технология, которая лежит в основе концепции преобразователей мощности, инверторов мощности, моторных приводов, импульсных источников питания и т. Д. Первым мощным электронным устройством были клапаны Mercury-Arc. Это был тип электрического выпрямителя, который использовался для преобразования высокого переменного тока в постоянный ток.Сегодня в силовой электронике используются такие компоненты, как диоды, транзисторы, транзисторы и т. Д. В силовой электронике обрабатывается значительное количество электронной энергии. Наиболее распространенным типом является преобразователь переменного тока в постоянный, который используется в большинстве наших повседневных электронных устройств, таких как компьютеры, зарядные устройства, телевизоры и т. Д.
Силовая электроника — одна из основных тем для инженера-электрика. Это краткое описание различных подтем, относящихся к силовой электронике.
Что такое переменный и постоянный ток
Электричество течет двумя путями — переменным или постоянным током. Разница между ними заключается в том, как движутся электроны.Благодаря Томасу Эдисону мощность постоянного тока родилась за счет создания магнитного поля около провода, которое заставляло электроны течь в одном направлении, от отрицательного к положительному.
Никола Тесла разработал мощность переменного тока, потому что это был более безопасный способ передачи энергии на большие расстояния по городу. Вместо постоянного магнита он использовал вращающийся магнит.Так как положение магнитов изменилось, изменился и поток электронов.
Разница между переменным и постоянным током
Переменный ток | Постоянный ток |
Электроны продолжают переключать свой путь. Переменный ток может распространяться на большие расстояния. | Электроны текут в одном направлении. Постоянный ток не может проходить далеко, иначе он потеряет энергию. |
Вращающийся магнетизм | Устойчивый магнетизм |
Частота переменного тока обычно составляет 50 Гц или 60 Гц.т.е. ток меняется со временем. | Частота постоянного тока равна нулю. т.е. ток постоянен в течение определенного периода времени. |
Обычно используется для многих приложений, таких как вентиляторы, кондиционеры. Регулярное электроснабжение домов — кондиционер. | Используется в основном там, где важна мобильность электроэнергии. например сотовые телефоны, аккумуляторы в транспортных средствах и т. д. |
Выпрямитель
Это электронное устройство, преобразующее переменный ток в постоянный.Весь этот процесс называется исправлением. Выпрямители могут иметь множество форм, например, ртутные дуговые клапаны, полупроводниковые диоды, различные полупроводниковые переключатели на основе кремния и т. Д.Что такое диоды, ГТО и транзисторы?
Диоды: Это полупроводниковый прибор с двумя выводами, который позволяет току течь в одном направлении. Он имеет низкое сопротивление току в одном направлении и очень высокое сопротивление в другом. Это вакуумная трубка с двумя электродами — пластиной (анодом) и нагретым катодом.Полупроводниковый диод был первым полупроводниковым электронным устройством. Большинство диодов изготовлено из кремния, иногда также используются селен или германий. Поскольку диод пропускает электрический ток в одну сторону, но не в другую, он используется в качестве выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный.
Диоды также используются в качестве ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов и т. Д.
GTO: Тиристор выключения затвора, представляет собой высокомощный полупроводниковый прибор.Он отличается от обычного тиристора. В отличие от них, GTO имеет полностью управляемый переключатель, который можно включать и выключать третьим проводом, то есть проводом Gate.
Обычный тиристор не имеет полностью управляемого переключателя, т.е. который можно включать и выключать по желанию. После того, как он был включен или запущен, он остается включенным до тех пор, пока не наступит состояние выключения. Это может быть что-то вроде обратного напряжения или если текущий ток падает ниже определенного порогового значения.
GTO может быть включен стробирующим сигналом и может быть выключен сигналом с отрицательной полярностью.
Транзисторы: Это полупроводниковое устройство, которое используется для усиления и переключения электронных сигналов и мощности. Транзистор имеет 3 вывода. Когда напряжение или ток прикладываются к одной паре клемм, они меняются через другую пару. Выходная мощность может быть выше входной, транзистор может усиливать сигналы. Большинство транзисторов находится в интегральных схемах.Три вывода транзистора — это база, коллектор и эмиттер. Один из наиболее часто используемых транзисторов — MOSFET.
MOSFET: Это означает Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор . Это тип транзисторов, которые используются для усиления или переключения электронных сигналов. Хотя полевой МОП-транзистор представляет собой 4-оконечное устройство — исток, затвор, сток и корпус. Но поскольку терминал корпуса и терминал источника часто соединены друг с другом внутри, поэтому на электрических схемах отображаются только три терминала. MOSFET — один из самых распространенных транзисторов как в цифровых, так и в аналоговых схемах.Автор Биография: Триша — профессиональный писатель и консультант по вопросам образования и карьеры. Она заядлый читатель, путешественник и страстный фотограф. Она хочет исследовать мир и писать обо всем, что встречается на ее пути.
уроков электроники для детей —
Моя дочь всегда была технически подкованной. С юных лет она интересовалась такими вещами, как компьютерное программирование, редактирование видео, компьютерная графика и компьютерный дизайн. Мне всегда удавалось найти книгу, человек.или запрограммировать, чтобы научить ее тому, что не в моей рулевой рубке.
В этом году она присоединилась к команде роботов FIRST. В связи с ее интересом и прошлым опытом в области автоматизированного проектирования она работает в команде САПР. Это здорово для нее во многих отношениях.
Во-первых, она использует свой предыдущий опыт и знания в области САПР. Во-вторых, хотя она единственная девушка в команде CAD, ее руководитель — замечательная женщина, которая показывает моей дочери, что женщины могут добиться успеха в области STEM, в которой доминируют мужчины.
Еще одно огромное преимущество работы в команде САПР заключается в том, что, поскольку команда САПР проектирует многие части робота, необходимо немного знать обо всех аспектах процесса сборки и команд. Она уже много знает о программировании и имеет некоторый опыт работы с материалами и электроинструментами. С другой стороны, в электронике она мало что знает.
Я хотел помочь ей и найти способ получить хоть какие-то базовые знания в области электроники. В поисках уроков или программ по электронике я нашел множество наборов и принадлежностей.Чего я не нашел, так это качественных уроков, которые можно было бы пройти вместе с ними. Была еще одна компания, которую я преследовал некоторое время, и которую я наконец попробовал. EEME был идеален!
Уроки электроники EEME
На первый взгляд EEME выглядит как обычный научный комплект в коробке, но EEME — это гораздо больше. EEME не только создает практические электронные занятия, но и предлагает пошаговые обучающие видео и бесплатные электронные уроки онлайн!
Когда моя дочь села с комплектом Genius Light Kit, она была готова к типичному научному комплекту с пошаговыми инструкциями, которые она могла выполнить за несколько минут.Она бы закончила это, но может не понять, как. Когда я сказал ей, что в инструкциях сказано, что проект займет от 1,5 до 2,5 часов, она засмеялась.
Оказывается, наборы EEME — это не просто проекты, а реальные уроки. Видео очень подробные и не только объясняют, какая часть и куда идет, но и что делает каждая часть. Во время урока есть даже вопросы, на которые нужно ответить, чтобы проверить понимание учащимися. Это именно то, что я хотела для своей дочери.
Ей не удавалось пройти весь урок в одной обстановке, поэтому она просто приостановила просмотр видео и на следующий день продолжила с того места, где остановилась.Закончив, она спросила меня, что будет дальше. Это был хороший знак, что мы нашли урок электроники, который не только научил ее чему-то, но и доставил ей удовольствие.
Как пройти электронные уроки EEME
Этот комплект EEME стал отличным знакомством с электроникой. На этом первом уроке моя дочь смогла узнать о:
- электропроводка
- макеты
- резисторы
- электрические схемы
- Светодиодные фонари
- контур
После завершения этого урока моя дочь почувствовала себя увереннее на своем семинаре по робототехнике и электронике. «Я действительно знал, о чем они говорят!» Мы оба очень рады, что она попробует больше от EEME!
Я вижу, как наборы и уроки EEME могут дополнять друг друга. Вот почему они предлагают комплекты индивидуально и по подписке . Вы можете получать новый комплект электроники каждый месяц. Вы можете легко превратить EEME в учебную программу по электронике.
БЕСПЛАТНЫХ уроков электроники!
EEME также предлагает БЕСПЛАТНЫХ онлайн-уроков по электронике! Посетите EEME , чтобы получить 10 бесплатных электронных уроков, и подпишитесь на их электронную почту, чтобы получать бонусные материалы!
.