Site Loader

Содержание

Схемы с пояснениями простых устройств для радиолюбителей. Как читать электрические схемы. Схемы самодельных измерительных приборов

Схемы самодельных измерительных приборов

Схема прибора, разработанная на основе классического мультивибратора, но вместо нагрузочных резисторов в коллекторные цепи мультивибратора включены транзисторы противоположной основным проводимостью.

Хорошо, если в вашей лаборатории есть осциллограф. Ну а если его нет и купить его по тем или иным причинам не представляется возможным, не огорчайтесь. В большинстве случаев его с успехом может заменить логический пробник, позволяющий проконтролировать логические уровни сигналов на входах и выходах цифровых интегральных схем, определить наличие импульсов в контролируемой цепи и отразить полученную информацию в визуальной (свето-цветовой или цифровой) или звуковой (тональными сигналами различной частоты) формах. При налаживании и ремонте конструкций на цифровых интегральных схемах далеко не всегда так уж необходимо знать характеристики импульсов или точные значения уровней напряжения. Поэтому логические пробники облегчают процесс налаживания, даже если есть осциллограф.

Представлена огромная подборка разичных схем генераторов импульсов. Одни из них формируют на выходе одиночный импульс, длительность которого не зависит от длительности запускающего (входного) импульса. Применяются такие генераторы в самых разнообразных целях: имитации входных сигналов цифровых устройств, при проверке работоспособности цифровых интегральных схем, необходимости подачи на какое-то устройство определенного числа импульсов с визуальным контролем процессов и т. д. Другие генерируют пилообразные и прямоугольные импульсы различной частоты, скважности и амплитуды

Ремонт различных узлов и устройств низкочастотной радиоэлектронной аппаратуры и техники можно значительно упростить, если использовать в качестве помощника функциональный генератор, который дает возможность исследовать амплитудно-частотные характеристики любого низкочастотного устройства, переходные процессы и нелинейные характеристики любых аналоговых приборов, а также обладает возможностью генерации импульсов прямоугольной формы и упрощения процесса наладки цифровых схем.

При наладке цифровых устройств обязательно нужен еще один прибор — генератор импульсов. Промышленный генератор — прибор достаточно дорогой и редко бывает в продаже, но его аналог, пусть не такой точный и стабильный, можно собрать из доступных радиоэлементов в домашних условиях

Однако создание звукового генератора, вырабатывающего синусоидальный сигнал, дело непростое и довольно кропотливое, особенно в части налаживания. Дело в том, что любой генератор содержит, по крайней мере, два элемента: усилитель и частотнозависимую цепь, определяющую частоту колебаний. Обычно она включается между выходом и входом усилителя, создавая положительную обратную связь (ПОС). В случае ВЧ-генератора все просто — достаточно усилителя на одном транзисторе и колебательного контура, определяющего частоту. Для диапазона звуковых частот наматывать катушку сложно, да и добротность ее получается низкой. Поэтому в диапазоне звуковых частот используют RC-элементы — резисторы и конденсаторы. Они довольно плохо фильтруют основную гармонику колебаний, и потому синусоидальный сигнал оказывается искаженным, например, ограниченным по пикам. Для устранения искажений применяют цепи стабилизации амплитуды, поддерживающие низкий уровень генерируемого сигнала, когда искажения еще незаметны. Именно создание хорошей стабилизирующей цепи, не искажающей синусоидальный сигнал, и вызывает основные трудности.

Часто, собрав конструкцию, радиолюбитель видит, что устройство не работает. У человека ведь нет органов чувств, позволяющих видеть электрический ток, электромагнитное поле или процессы, происходящие в электронных схемах. Помогают это сделать радиоизмерительные приборы — глаза и уши радиолюбителя.

Поэтому нужно какое-то средство испытания и проверки телефонов и громкоговорителей, усилителей звуковой частоты, различных звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств. Такое средство — это радиолюбительские схемы генераторов сигналов звуковой частоты, или, говоря проще, звуковой генератор. Традиционно он вырабатывает непрерывный синусоидальный сигнал, частоту и амплитуду которого можно изменять. Это позволяет проверять все каскады УНЧ, находить неисправности, определять коэффициент усиления, снимать амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и много всего другого.

Рассмотрена несложная радиолюбительская самодельная приставка превращающая ваш мультиметр в универсальный прибор проверки стабилитронов и динисторов. Имеются чертежи печатной платы


Радиолюбительская технология.
В книге рассказывается о технологии работ радиолюбителя. Даются реко-мендации по обработке материалов, намотке катушек и трансформаторов, монтажу и пайке деталей. Описывается изготовление самодельных деталей элементов конструкций, простейших станков, приспособлений и инструмента.


Цифровая электроника для начинающих. Основы цифровой электроники изложены простым и доступным для начинающих способом — путем создания на макетной плате забавных и познавательных устройств на транзисторах и микросхемах, которые сразу после сборки начинают работать, не требуя пайки, наладки и программирования. Набор необходимых деталей сведен к минимуму как по количеству наименований, так и по стоимости.

По ходу изложения даются вопросы для самопроверки и закрепления материала, а также творческие задания на самостоятельную разработку схем.


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


Спроектировать и построить катушку Тесла довольно легко. Для новичка это кажется сложной задачей (мне это тоже казалось сложным), но можно получить рабочую катушку, следуя инструкциям в этой статье и проделав небольшие расчеты. Конечно, если вы хотите очень мощную катушку, нет никакого способа кроме изучения теории и проведения множества расчетов.


Самоделки юного радиолюбителя. В книге описываются имитаторы звуков, искатели скрытой электропроводки, акустические выключатели, автоматы звукового управления моделями, электромузыкальные инструменты, приставки к электрогитарам, цветомузыкальные приставки и другие конструкции, собранные из доступных деталей


Школьная радиостанция ШК-2 — Алексеев С.М. В брошюре описаны два передатчика и два приемника, работающие на диапазонах 28 и 144 М гц, модулятор для анодно-экранной модуляции, блок питания и простые антенны. В ней рассказывается также об организации работы учащихся на коллективной радиостанции, о подготовке операторов, содержании их работы, об исследовательской работе школьников в области распространения КВ и УКВ.


Electronics For Dummies
Build your electronics workbench — and begin creating fun electronics projects right away
Packed with hundreds of colorful diagrams and photographs, this book provides step-by-step instructions for experiments that show you how electronic components work, advice on choosing and using essential tools, and exciting projects you can build in 30 minutes or less. You»ll get charged up as you transform theory into action in chapter after chapter!


Книга состоит из описаний простых конструкций, содержащих электронные компоненты, и экспериментов с ними. Кроме традиционных конструкций, чья логика работы определяется их схемотехникой, добавлены описания изделий, функционально реализующихся с помощью программирования. Тематика изделий — электронные игрушки и сувениры.


Как освоить радиоэлектронику с нуля. Если у вас есть огромное желание дружить с электроникой, если вы хотите создавать свои самоделки, но не знаете, с чего начать, — воспользуйтесь этим самоучителем. Вы узнаете, как читать принципиальные схемы, работать с паяльником, и создадите немало интересных самоделок. Вы научитесь пользоваться измерительным прибором,
разрабатывать и создавать печатные платы
, узнаете секреты многих профессиональных радиолюбителей. В общем, получите достаточное количество знаний для дальнейшего освоения электроники самостоятельно.


Паять просто — пошаговое руководство для начинающих. Комикс, несмотря на свой формат и объем, в мелких деталях объясняет основные принципы этого процесса, которые совсем не очевидны для людей, ни разу не державших в руках паяльник (как показывает практика, для многих державших тоже). Если вы давно хотели научиться паять сами, или планируете научить этому своих детей, то этот комикс для вас.


Электроника для любознательных. Эта книга написана специально для вас, начинающих увлекательное восхождение к вершинам электроники. Помогает освоению диалог автора книги с новичком. А еще помощниками в овладении знаниями становятся измерительные приборы, макетная плата, книги и ПК.


Энциклопедия юного радиолюбителя. Здесь Вы найдете множество практических схем как отдельных узлов и блоков, так и целых устройств. В разрешении многих вопросов поможет специальный справочник. Пользуясь удобной системой поиска, отыщешь нужный раздел, а к нему как наглядные примеры великолепно выполненные рисунки.


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.


Это вторая книга из серии изданий, адресованных начинающему радиолюбителю в качестве учебно-практического пособия. В этой книге на более серьезном уровне продолжено знакомство с различными схемами на полупроводниковой и радиовакуумной базе, основами звукотехники, электро и радиоизмерениями. Изложение сопровождается большим количеством иллюстраций и практических схем.

Азбука радиолюбителя. Основное и единственное назначение этой книги — приобщить к радиолюбительскому творчеству ребят, не имеющих об этом ни малейшего представления. Книга построена по принципу `от азов — через знакомство — к пониманию` и может быть рекомендована школьникам средних и старших классов как путеводитель по началам радиотехники.

Ниже приводятся несложные светозвуковые схемы, в основном собранные на основе мультивибраторов, для начинающих радиолюбителей. Во всех схемах использована простейшая элементная база, не требуется сложная наладка и допускается замена элементов на аналогичные в широких пределах.

Электронная утка

Игрушечную утку можно снабдить несложной схемой имитатора «кряканья» на двух транзисторах. Схема представляет собой классический мультивибратор на двух транзисторах, в одно плечо которого включен акустический капсюль, а нагрузкой другого служат два светодиода, которые можно вставить в глаза игрушки. Обе эти нагрузки работают поочередно – то раздается звук, то вспыхивают светодиоды – глаза утки. В качестве включателя питания SA1 можно применить герконовый датчик (можно взять из датчиков СМК-1, СМК-3 и др., используемых в системах охранной сигнализации как датчики открывания двери). При поднесении магнита к геркону его контакты замыкаются и схема начинает работать. Это может происходить при наклоне игрушки к спрятанному магниту или поднесения своеобразной «волшебной палочки» с магнитом.

Транзисторы в схеме могут быть любые p-n-p типа, малой или средней мощности, например МП39 – МП42 (старого типа), КТ 209, КТ502, КТ814, с коэффициентом усиления более 50. Можно использовать и транзисторы структуры n-p-n, например КТ315, КТ 342, КТ503, но тогда нужно изменить полярность питания, включения светодиодов и полярного конденсатора С1. В качестве акустического излучателя BF1 можно использовать капсюль типа ТМ-2 или малогабаритный динамик. Налаживание схемы сводится к подбору резистора R1 для получения характерного звука кряканья.

Звук подскакивающего металлического шарика

Схема довольно точно имитирует такой звук, по мере разряда конденсатора С1 громкость «ударов» снижается, а паузы между ними уменьшаются. В конце послышится характерный металлический дребезг, после чего звук прекратится.

Транзисторы можно заменить на аналогичные, как и в предыдущей схеме.
От емкости С1 зависит общая продолжительность звучания, а С2 определяет длительность пауз между «ударами». Иногда для более правдоподобного звучания полезно подобрать транзистор VT1, так как работа имитатора зависит от его начального тока коллектора и коэффициента усиления (h31э).

Имитатор звука мотора

Им можно, например, озвучить радиоуправляемую или другую модель передвижного устройства.

Варианты замены транзисторов и динамика – как и в предыдущих схемах. Трансформатор Т1 – выходной от любого малогабаритного радиоприемника (через него в приемниках также подключен динамик).

Существует множество схем имитации звуков пения птиц, голосов животных, гудка паровоза и т.д. Предлагаемая ниже схема собрана всего на одной цифровой микросхеме К176ЛА7 (К561 ЛА7, 564ЛА7) и позволяет имитировать множество разных звуков в зависимости от величины сопротивления, подключаемого к входным контактам Х1.

Следует обратить внимание, что микросхема здесь работает «без питания», то есть на ее плюсовой вывод (ножка 14) не подается напряжение. Хотя на самом деле питание микросхемы все же осуществляется, но происходит это только при подключении сопротивления-датчика к контактам Х1. Каждый из восьми входов микросхемы соединен с внутренней шиной питания через диоды, защищающие от статического электричества или неправильного подключения. Через эти внутренние диоды и осуществляется питание микросхемы за счет наличия положительной обратной связи по питанию через входной резистор-датчик.

Схема представляет собой два мультивибратора. Первый (на элементах DD1.1, DD1.2) сразу начинает вырабатывать прямоугольные импульсы с частотой 1 … 3 Гц, а второй (DD1.3, DD1.4) включается в работу, когда на вывод 8 с первого мультивибратора поступит уровень логической «1». Он вырабатывает тональные импульсы с частотой 200 … 2000 Гц. С выхода второго мультивибратора импульсы подаются на усилитель мощности (транзистор VT1) и из динамической головки слышится промодулированный звук.

Если теперь к входным гнездам Х1 подключить переменный резистор сопротивлением до 100 кОм, то возникает обратная связь по питанию и это преображает монотонный прерывающийся звук. Перемещая движок этого резистора и меняя сопротивление можно добиться звука, напоминающего трель соловья, щебетание воробья, крякание утки, квакание лягушки и т.д.

Детали
Транзистор можно заменить на КТ3107Л, КТ361Г но в этом случае нужно поставить R4 сопротивлением 3,3 кОм, иначе уменьшится громкость звука. Конденсаторы и резисторы – любых типов с номиналами, близкими к указанным на схеме. Надо иметь в виду, что в микросхемах серии К176 ранних выпусков отсутствуют вышеуказанные защитные диоды и такие зкземпляры в данной схеме работать не будут! Проверить наличие внутренних диодов легко – просто замерить тестером сопротивления между выводом 14 микросхемы («+» питания) и ее входными выводами (или хотя бы одним из входов). Как и при проверке диодов, сопротивление в одном направление должно быть низким, в другом – высоким.

Выключатель питания в этой схеме можно не применять, так как в режиме покоя устройство потребляет ток менее 1 мкА, что значительно меньше даже тока саморазряда любой батареи!

Наладка
Правильно собранный имитатор никакой наладки не требует. Для изменения тональности звука можно подбирать конденсатор С2 от 300 до 3000 пФ и резисторы R2, R3 от 50 до 470 кОм.

Фонарь-мигалка

Частоту миганий лампы можно регулировать подбором элементов R1, R2, C1. Лампа может быть от фонарика либо автомобильная 12 В. В зависимости от этого нужно выбирать напряжение питания схемы (от 6 до 12 В) и мощность коммутирующего транзистора VT3.

Транзисторы VT1, VT2 – любые маломощные соответствующей структуры (КТ312, КТ315, КТ342, КТ 503 (n-p-n) и КТ361, КТ645, КТ502 (p-n-p), а VT3 – средней или большой мощности (КТ814, КТ816, КТ818).

Простое устройство для прослушивания звукового сопровождения ТВ — передач на наушники. Не требует никакого питания и позволяет свободно перемещаться в пределах комнаты.

Катушка L1 представляет собой «петлю» из 5…6 витков провода ПЭВ (ПЭЛ)-0.3…0.5 мм, проложенную по периметру комнаты. Она подключается параллельно динамику телевизора через переключатель SA1 как показано на рисунке. Для нормальной работы устройства выходная мощность звукового канала телевизора должна быть в пределах 2…4 Вт, а сопротивление петли – 4…8 Ом. Провод можно проложить под плинтусом или в кабельном канале, при этом нужно располагать его по возможности не ближе 50 см от проводов сети 220 В для уменьшения наводок переменного напряжения.

Катушка L2 наматывается на каркас из плотного картона или пластика в виде кольца диаметром 15…18 см, которое служит наголовником. Она содержит 500…800 витков провода ПЭВ (ПЭЛ) 0,1…0,15 мм закрепленного клеем или изолентой. К выводам катушки подключены последовательно миниатюрный регулятор громкости R и наушник (высокоомный, например ТОН-2).

Автомат выключения освещения

От множества схем подобных автоматов эта отличается предельной простотой и надежностью и в подробном описании не нуждается. Она позволяет включать освещение или какой-нибудь электроприбор на заданное непродолжительное время, а затем автоматически его отключает.

Для включения нагрузки достаточно кратковременно нажать выключатель SA1 без фиксации. При этом конденсатор успевает зарядиться и открывает транзистор, который управляет включением реле. Время включения определяется емкостью конденсатора С и с указанным на схеме номиналом (4700 мФ) составляет около 4 минут. Увеличение времени включенного состояния достигается подключением дополнительных конденсаторов параллельно С.

Транзистор может быть любым n-p-n типа средней мощности или даже маломощным, типа КТ315. Это зависит от рабочего тока применяемого реле, которое также может быть любым другим на напряжение срабатывания 6-12 В и способным коммутировать нагрузку необходимой вам мощности. Можно использовать и транзисторы p-n-p типа, но нужно будет поменять полярность напряжения питания и включения конденсатора С. Резистор R также влияет в небольших пределах на время срабатывания и может быть номиналом 15 … 47 кОм в зависимости от типа транзистора.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Электронная утка
VT1, VT2 Биполярный транзистор

КТ361Б

2 МП39-МП42, КТ209, КТ502, КТ814 В блокнот
HL1, HL2 Светодиод

АЛ307Б

2 В блокнот
C1 100мкФ 10В 1 В блокнот
C2 Конденсатор 0.1 мкФ 1 В блокнот
R1, R2 Резистор

100 кОм

2 В блокнот
R3 Резистор

620 Ом

1 В блокнот
BF1 Акустический излучатель ТМ2 1 В блокнот
SA1 Геркон 1 В блокнот
GB1 Элемент питания 4.5-9В 1 В блокнот
Имитатор звука подскакивающего металлического шарика
Биполярный транзистор

КТ361Б

1 В блокнот
Биполярный транзистор

КТ315Б

1 В блокнот
C1 Электролитический конденсатор 100мкФ 12В 1 В блокнот
C2 Конденсатор 0.22 мкФ 1 В блокнот
Динамическая головка ГД 0.5…1Ватт 8 Ом 1 В блокнот
GB1 Элемент питания 9 Вольт 1 В блокнот
Имитатор звука мотора
Биполярный транзистор

КТ315Б

1 В блокнот
Биполярный транзистор

КТ361Б

1 В блокнот
C1 Электролитический конденсатор 15мкФ 6В 1 В блокнот
R1 Переменный резистор 470 кОм 1 В блокнот
R2 Резистор

24 кОм

1 В блокнот
T1 Трансформатор 1 От любого малогабаритного радиоприемника В блокнот
Универсальный имитатор звуков
DD1 Микросхема К176ЛА7 1 К561ЛА7, 564ЛА7 В блокнот
Биполярный транзистор

КТ3107К

1 КТ3107Л, КТ361Г В блокнот
C1 Конденсатор 1 мкФ 1 В блокнот
C2 Конденсатор 1000 пФ 1 В блокнот
R1-R3 Резистор

330 кОм

1 В блокнот
R4 Резистор

10 кОм

1 В блокнот
Динамическая головка ГД 0.1…0.5Ватт 8 Ом 1 В блокнот
GB1 Элемент питания 4.5-9В 1 В блокнот
Фонарь-мигалка
VT1, VT2 Биполярный транзистор

При изучении электроники возникает вопрос, как читать электрические схемы. Естественным желанием начинающего электронщика или радиолюбителя является спаять какое-то интересное электронное устройство. Однако на начальном пути достаточных теоретических знаний и практических навыков как всегда не хватает. Поэтому устройство собирают вслепую. И часто бывает, что спаянное устройство, на которое было затрачено много времени, сил и терпения, — не работает, что вызывает только разочарование и отбивает желание у начинающего радиолюбителя заниматься электроникой, так и не ощутив все прелести данной науки. Хотя, как оказывается, схема не заработала из-за допущения сущего пустяковой ошибки. На исправление такой ошибки у более опытного радиолюбителя ушло бы меньше минуты.

В данной статье приведены полезные рекомендации, которые позволят свести к минимуму количество ошибок. Помогут начинающему радиолюбителю собирать различные электронные устройства, которые заработают с первого раза.

Любая радиоэлектронная аппаратура состоит из отдельных радиодеталей, спаянных (соединенных) между собой определенным образом. Все радиодетали, их соединения и дополнительные обозначения отображаются на специальном чертеже. Такой чертеж называется электрической схемой. Каждая радиодеталь имеет свое обозначение, которое правильно называется условное графическое обозначение, сокращенно – УГО . К УГО мы вернемся дальше в этой статье.


Принципиально можно выделить два этапа совершенствования чтения электрических схем. Первый этап характерен для монтажников радиоэлектронной аппаратуры. Они просто собирают (паяют) устройства не углубляясь в назначение и принцип работы основных его узлов. По сути дела – это скучная работа, хотя, хорошо паять, нужно еще поучиться. Лично мне гораздо интересней паять то, что я полностью понимаю, как оно работает. Появляются множества вариантов для маневров. Понимаешь какой номинал, например или критичный в данной случае, а каким можно пренебречь и заменить другим. Какой транзистор можно заменить аналогом, а где следует использовать транзистор только указанной серии. Поэтому лично мне ближе второй этап.

Второй этап присущ разработчикам радиоэлектронной аппаратуры. Такой этап является самый интересный и творческий, поскольку совершенствоваться в разработке электронных схем можно бесконечно.

По этому направлению написаны целые тома книг, наиболее известной из которых является «Искусство схемотехники». Именно к этому этапу мы будем стремиться подойти. Однако здесь уже потребуются и глубокие теоретические знания, но все оно того стоит.

Обозначение источников питания

Любое радиоэлектронное устройство способно выполнять свои функции только при наличии электроэнергии. Принципиально выделяют два типа источников электроэнергии: постоянного и переменного тока. В данной статье рассматриваются исключительно источниках . К ним относятся батарейки или гальванические элементы, аккумуляторные батареи, различного рода блоки питания и т.п.

В мире насчитывается тысячи тысяч разных аккумуляторов, гальванических элементов и т.п., которые отличаются как внешним видом, так и конструкцией. Однако всех их объединяет общее функциональное назначение – снабжать постоянным током электронную аппаратуру. Поэтому на чертежах электрических схем источники они обозначаются единообразно, но все же с некоторыми небольшими отличиями.

Электрические схемы принято рисовать слева на право, то есть так, как и писать текст. Однако такого правила далеко не всегда придерживаются, особенно радиолюбители. Но, тем не менее, такое правило следует взять на вооружение и применять в дальнейшем.


Гальванический элемент или одна батарейка, неважно «пальчиковая», «мизинчиковая» или таблеточного типа, обозначается следующим образом: две параллельные черточки разной длины. Черточка большей длины обозначает положительный полюс – плюс «+», а короткая – минус «-».

Также для большей наглядности могут проставляться знаки полярности батарейки. Гальванический элемент или батарейка имеет стандартное буквенное обозначение G .

Однако радиолюбители не всегда придерживаются такой шифровки и часто вместо G пишут букву E , которая обозначает, что данный гальванический элемент является источником электродвижущей силы (ЭДС). Также рядом может указываться величина ЭДС, например 1,5 В.

Иногда вместо изображения источника питания показывают только его клеммы.

Группа гальванических элементов, которые могут повторно перезаряжаться, аккумуляторной батареей . На чертежах электрических схем они обозначается аналогично. Только между параллельными черточками находится пунктирная линия и применяется буквенное обозначение GB . Вторая буква как раз и обозначает «батарея».

Обозначение проводов и их соединений на схемах

Электрические провода выполняют функцию объединения всех электронных элементов в единую цепь. Они выполняют роль «трубопровода» — снабжают электронные компонент электронами. Провода характеризуются множеством параметров: сечением, материалом, изоляцией и т.п. Мы же будем иметь дело с монтажными гибкими проводами.

На печатных платах проводами служат токопроводящие дорожки. Вне зависимости от вида проводника (проволока или дорожка) на чертежах электрических схем они обозначаются единым образом – прямой линией.

Например, для того, что бы засветить лампу накаливания необходимо напряжение от аккумуляторной батареи подвести с помощью соединительных проводов к лампочке. Тогда цепь будет замкнута и в ней начнет протекать ток, который вызовет нагрев нити лампы накаливания до свечения.

Проводник принять обозначать прямой линией: горизонтальной или вертикальной. Согласно стандарту, провода или токоведущие дорожки могут изображаться под углом 90 или 135 градусов.

В разветвленных цепях проводники часто пересекаются. Если при этом не образуется электрическая связь, то точка в месте пересечения не ставится.

Обозначение общего провода

В сложных электрических цепях с целью улучшения читаемости схемы часто проводники, соединенные с отрицательной клеммой источника питания, не изображают. А вместо них применяют знаки, обозначающие отрицательных провод, который еще называют общи й или масса или шасси или земля .

Рядом со знаком заземления часто, особенно в англоязычных схемах, делается надпись GND, сокращенно от GRAUND – земля .

Однако следует знать, что общий провод не обязательно должен быть отрицательным, он также может быть и положительным. Особенно часто за положительный общий провод принимался в старых советских схемах, в которых преимущественно использовались транзисторы p n p структуры.

Поэтому, когда говорят, что потенциал в какой-то точке схемы равен какому-то напряжению, то это означает, что напряжение между указанной точкой и «минусом» блока питания равен соответствующему значению.

Например, если напряжение в точке 1 равно 8 В, а в точке 2 оно имеет величину 4 В, то нужно положительный щуп вольтметра установить в соответствующую точку, а отрицательный – к общему проводу или отрицательной клемме.

Таким подходом довольно часто пользуются, поскольку это очень удобно с практической точки зрения, так как достаточно указать только одну точку.

Особенно часто это применяется при настройке или регулировке радиоэлектронной аппаратуре. Поэтому учиться читать электрические схемы гораздо проще, пользуясь потенциалами в конкретных точках.

Условное графическое обозначение радиодеталей

Основу любого электронного устройства составляют радиодетали. К ним относятся , светодиоды, транзисторы, различные микросхемы и т. д. Чтобы научиться читать электрические схемы нужно хорошо знать условные графические обозначения всех радиодеталей.

Для примера рассмотрим следующий чертеж. Он состоит из батареи гальванических элементов GB 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 . Условное графическое обозначение (УГО) резистора имеет вид прямоугольника с двумя выводами. На чертежах он обозначается буквой R , после которой ставится его порядковый номер, например R 1 , R 2 , R 5 и т. д.

Поскольку важным параметром резистора помимо сопротивления является , то ее значение также указывается в обозначении.

УГО светодиода имеет вид треугольника с риской у его вершины; и двумя стрелочками, острия которых направлены от треугольника. Один вывод светодиода называется анодом, а второй – катодом.

Светодиод, как и «обычный» диод, пропускает ток только в одном направлении – от анода к катоду. Данный полупроводниковый прибор обозначается VD , а его тип указывается в спецификации или в описании к схеме. Характеристики конкретного типа светодиода приводятся в справочниках или «даташитах».

Как читать электрические схемы реально

Давайте вернемся к простейшей схеме, состоящей из батареи гальванических элементов GB 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 .

Как мы видим – цепь замкнута. Поэтому в ней протекает электрический ток I , который имеет одинаковое значение, поскольку все элементы соединены последовательно. Направление электрического тока I от положительной клеммы GB 1 через резистор R 1 , светодиод VD 1 к отрицательной клемме.

Назначение всех элементов вполне понятно. Конечной целью является свечение светодиода. Однако, чтобы он не перегрелся и не вышел из строя резистор ограничивает величину тока.

Величина напряжения, согласно второму закона Кирхгофа, на всех элементах может отличаться и зависит от сопротивления резистора R 1 и светодиод VD 1 .

Если измерить вольтметром напряжение на R 1 и VD 1 , а затем полученные значения сложить, то их сумма будет равна напряжению на GB 1 : V 1 = V 2 + V 3 .

Соберем по данному чертежу реальное устройство.

Добавляем радиодетали

Рассмотрим следующую схему, состоящую из четырех параллельных ветвей. Первая представляет собой лишь аккумуляторную батарею GB 1, напряжением 4,5 В. Во второй ветви последовательно соединены нормально замкнутые контакты K 1.1 электромагнитного реле K 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 . Далее по чертежу находится кнопка SB 1 .

Третья параллельная ветвь состоит из электромагнитного реле K 1 , шунтированного в обратном направлении диодом VD 2 .

В четвертой ветви имеются нормально разомкнутые контакты K 1.2 и бузер BA 1 .

Здесь присутствуют элементы, ранее нами не рассмотрены в данной статье: SB 1 – это кнопка без фиксации положения. Пока она нажата ее, контакты замкнуты. Но как только мы перестанем нажимать и уберем палец с кнопки, контакты разомкнутся. Такие кнопки еще называют тактовыми.

Следующий элемент– это электромагнитное реле K 1 . Принцип работы его заключается в следующем. Когда на катушку подано напряжение, замыкаются его разомкнутые контакты и размыкаются замкнутые контакты.

Все контакты, которые соответствуют реле K 1 , обозначаются K 1.1 , K 1.2 и т. д. Первая цифра означает принадлежность их соответствующему реле.

Бузер

Следующий элемент, ранее не знакомый нам, — это бузер. Бузер в какой-то степени можно сравнить с маленьким динамиком. При подаче переменного напряжения на его выводы раздается звук соответствующей частоты. Однако в нашей схеме отсутствует переменное напряжение. Поэтому мы будем применять активный бузер, который имеет встроенный генератор переменного тока.

Пассивный бузер – для переменного тока.

Активный бузер – для постоянного тока.

Активный бузер имеет полярность, поэтому следует ее придерживаться.

Теперь мы уже можем рассмотреть, как читать электрическую схему в целом.

В исходном состоянии контакты K 1.1 находятся в замкнутом положении. Поэтому ток протекает по цепи от GB 1 через K 1.1 , R 1 , VD 1 и возвращается снова к GB 1 .

При нажатии кнопки SB 1 ее контакты замыкаются, и создается путь для протекания тока через катушку K 1 . Когда реле получило питание ее нормально замкнутые контакты K 1.1 размыкаются, а нормально замкнутые контакты K 1.2 замыкаются. В результате гаснет светодиод VD 1 и раздается звук бузера BA 1 .

Теперь вернемся к параметрам электромагнитного реле K 1 . В спецификации или на чертеже обязательно указывается серия применяемого реле, например HLS ‑4078‑ DC 5 V . Такое реле рассчитано на номинальное рабочее напряжение 5 В. Однако GB 1 = 4,5 В, но реле имеет некоторый допустимы диапазон срабатывания, поэтому оно будет хорошо работать и при напряжении 4,5 В.

Для выбора бузера часто достаточно знать лишь его напряжение, однако иногда нужно знать и ток. Также следует не забывать и о его типе – пассивный или активный.

Диод VD 2 серии 1 N 4148 предназначен для защиты элементов, которые производят размыкание цепи, от перенапряжения. В данном случае можно обойтись и без него, поскольку цепь размыкает кнопка SB 1 . Но если ее размыкает транзистор или тиристор, то VD 2 нужно обязательно устанавливать.

Учимся читать схемы с транзисторами

На данном чертеже мы видим VT 1 и двигатель M 1 . Для определенности будем применять транзистор типа 2 N 2222 , который работает в .

Чтобы транзистор открылся, нужно на его базу подать положительный потенциал относительно эмиттера – для n p n типа; для p n p типа нужно подавать отрицательный потенциал относительно эмиттера.

Кнопка SA 1 с фиксацией, то есть он сохраняет свое положение после нажатия. Двигатель M 1 постоянного тока.

В исходном состоянии цепь разомкнута контактами SA 1 . При нажатии кнопки SA1 создается несколько путей протеканию тока. Первый путь – «+» GB 1 – контакты SA 1 – резистор R 1 – переход база-эмиттер транзистора VT 1 – «-» GB 1 . Под действием протекающего тока через переход база-эмиттер транзистор открывается и образуется второй путь току – «+»GB 1 SA 1 – катушка реле K 1 – коллектор-эмиттер VT 1 – «-» GB 1 .

Получив питание, реле K 1 замыкает свои разомкнутые контакты K 1.1 в цепи двигателя M 1 . Таким образом, создается третий путь: «+» GB 1 SA 1 K 1.1 M 1 – «-» GB 1 .

Теперь давайте все подытожим. Для того чтобы научиться читать электрические схемы, на первых порах достаточно лишь четко понимать законы Кирхгофа, Ома, электромагнитной индукции; способы соединения резисторов, конденсаторов; также следует знать назначение всех элементом. Также поначалу следует собирать те устройства, на которые имеются максимально подробные описания назначения отдельных компонентов и узлов.

Разобраться в общем подходе к разработке электронных устройств по чертежам, с множеством практических и наглядных примеров поможет мой очень полезный для начинающих курс . Пройдя данный курс, Вы сразу почувствуете, что перешли от новичка на новый уровень.

Приведены несколько схем простых устройств и узлов, которые могут быть изготовлены начинающими радиолюбителями.

Однокаскадный усилитель ЗЧ

Это простейшая конструкция, которая позволяет продемонстрировать усилительные способности транзистора Правда, коэффициент усиления по напряжению невелик — он не превышает 6, поэтому сфера применения такого устройства ограничена.

Тем не менее его можно подключить, скажем, к детекторному радиоприемнику (он должен быть нагружен на резистор 10 кОм) и с помощью головного телефона BF1 прослушивать передачи местной радиостанции.

Усиливаемый сигнал поступает на входные гнезда X1, Х2, а напряжение питания (как и во всех остальных конструкциях этого автора, оно составляет 6 В — четыре гальванических элемента напряжением по 1,5 В, соединенных последовательно) подается на гнезда ХЗ, Х4.

Делитель R1R2 задает напряжение смещения на базе транзистора, а резистор R3 обеспечивает обратную связь по току, что способствует температурной стабилизации работы усили теля.

Рис. 1. Схема однокаскадного усилителя ЗЧ на транзисторе.

Как происходит стабилизация? Предположим, что под воздействием температуры увеличился ток коллекто ра транзистора Соответственно увеличится падение напряжения на резисто ре R3. В итоге уменьшится ток эмитте ра, а значит, и ток коллектора — он достигнет первоначального значения.

Нагрузка усилительного каскада — головной телефон сопротивлением 60.. 100 Ом. Проверить работу усилителя несложно, нужно коснуться входного гнезда Х1 например, пинцетом в телефоне должно прослушиваться слабое жужжание, как результат наводки пере менного тока. Ток коллектора транзис тора составляет около 3 мА.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах разной структуры

Он выполнен с непосредственной связью между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току, что делает его режим независящим от температуры окружающей среды. Основа температурной стабилизации — резистор R4, работаю щий аналогично резистору R3 в предыдущей конструкции

Усилитель более «чувствительный” по сравнению с однокаскадным — коэффициент усиления по напряжению достигает 20. На входные гнезда можно подавать переменное напряжение амплитудой не более 30 мВ, иначе возникнут искажения, прослушиваемые в головном телефоне.

Проверяют усилитель, прикоснувшись пинцетом (или просто пальцем) входного гнезда Х1 — в телефоне раздастся громкий звук. Усилитель потребляет ток около 8 мА.

Рис. 2. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах разной структуры.

Эту конструкцию можно использовать для усиления слабых сигналов например, от микрофона. И конечно он позволит значительно усилить сигнал 34, снимаемый с нагрузки детекторного приемника.

Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах одинаковой структуры

Здесь также использована непосредственная связь между каскадами, но стабилизация режима работы несколько отличается от предыдущих конструкций.

Допустим, что ток коллектора транзистора VТ1 уменьшился Падение напряжения на этом транзисторе увеличится что приведет к увеличению напряжения на резисторе R3, включенном в цепи эмиттера транзис тора VТ2.

Благодаря связи транзисторов через резистор R2, увеличится ток базы входного транзистора, что приведет к увеличению его тока коллектора. В итоге первоначальное изменение тока коллектора этого транзистора будет скомпенсировано.

Рис. 3. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры.

Чувствительность усилителя весьма высока — коэффициент усиления достигает 100. Усиление в сильной степени зависит от емкости конденсатора С2 — если его отключить, усиление снизится. Входное напряжение должно быть не более 2 мВ.

Усилитель хорошо работает с детекторным приемником, с электретным микрофоном и другими источниками слабого сигнала. Ток, потребляемый усилителем — около 2 мА.

Он выполнен на транзисторах разной структуры и обладает усилением по напряжению около 10. Наибольшее входное напряжение может быть 0,1 В.

Усилитель двухкаскадный первый собран на транзисторе VТ1 второй — на VТ2 и VТЗ разной структуры. Первый ка скад усиливает сигнал 34 по напряжению причем обе полуволны одинаково. Второй — усиливает сигнал по току но каскад на транзисторе VТ2 “работает” при положительных полуволнах, а на транзисторе VТЗ — при отрицательных.

Рис. 4. Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах.

Режим по постоянному току выбран таким что напряжение в точке соединения эмиттеров транзисторов второго каскада равно примерно половине напряжения источника питания.

Это достигается включением резистора R2 обратной связи Ток коллектора входного транзистора, протекая через диод VD1, приводит к падению на нем напряжения. которое является напряжением смещения на базах выходных транзисторов (относительно их эмиттеров), — оно позволяет уменьшить искажения усиливаемого сигнала.

Нагрузка (несколько параллельно включенных головных телефонов либо динамическая головка) подключена к усилителю через оксидный конденсатор С2.

Если усилитель будет работать на динамическую головку (сопротивлением 8 -.10 Ом), емкость этого конденсатора должна бы ь минимум вдвое больше Обратите внимание на подключение нагрузки первого каскада — резистора R4 Его верхний по схеме вывод соединен не с плюсом питания, как это обычно делается, а с нижним выводом нагрузки.

Это так называемая цепь вольтодобавки, при которой в базовую цепь выходных транзисторов поступает небольшое на пряжение ЗЧ положительной обратной связи, выравнивающее условия работы транзисторов.

Двухуровневый индикатор напряжения

Такое устройство можно использовать. например, для индикации “истощения” батареи питания либо индикации уровня воспроизводимого сигнала в бытовом магнитофоне. Макет индикатора позволит продемонстрировать принцип его работы.

Рис. 5. Схема двухуровневого индикатора напряжения.

В нижнем по схеме положении движка переменного резистора R1 оба транзистора закрыты, светодиоды HL1, HL2 погашены. При перемещении движкарезистора вверх, напряжение на нем увеличивается. Когда оно достигнет напряжения открывания транзистора VТ1 вспыхнет светодиод HL1

Если продолжать перемещать движок. наступит момент, когда вслед за диодом VD1 откроется транзистор VТ2. Вспыхнет и светодиод HL2. Иными словами, малое напряжение на входе индикатора вызывает свечение только светодиода HL1 а большее обоих светодиодов.

Плавно уменьшая входное напряжение переменным резистором, заметим что вначале гаснет светодиод HL2, а затем — HL1. Яркость светодиодов зависит от ограничительных резисторов R3 и R6 при увеличении их сопротивлений яркость падает.

Чтобы подключить индикатор к реальному устройству, нужно отсоединить верхний по схеме вывод переменного резистора от плюсового провода источника питания и подать контролируемое напряжение на крайние выводы этого резистора. Перемещением его движка подбирают порог срабатывания индикатора.

При контроле только напряжения источника питания допустимо установить на месте HL2 светодиод зеленого свечения АЛ307Г.

Он выдает световые сигналы по принципу меньше нормы — норма — больше нормы. Для этого в индикаторе использованы два светодиода красно го свечения и один — зеленого.

Рис. 6. Трехуровневый индикатор напряжения.

При некотором напряжении на движке переменного резистора R1 (напряжение в норме) оба транзистора закрыты и (работает) только зеленый светодиод HL3. Перемещение движка резистора вверх по схеме приводит к увеличению напряжения (больше нормы) на нем открывается транзистор VТ1.

Светодиод HL3 гаснет, а HL1 зажигается. Если движок перемещать вниз и уменьшать таким образом напряжение на нем (‘меньше нормы”) транзистор VТ1 закроется, а VТ2 откроется. Будет наблюдаться такая картина: вначале погаснет светодиод HL1, затем зажжется и вскоре погаснет HL3 и в заключение вспыхнет HL2.

Из-за низкой чувствительности индикатора получается плавный переход от погасания одного светодиода к зажиганию другого еще не погас полностью например, HL1, а уже зажигается HL3.

Триггер Шмитта

Как известно это устройство ис пользуется обычно для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольной формыКогда движок переменного резистора R1 находится в нижнем по схеме положении транзистор VТ1 закрыт.

Напряжение на его коллекторе высокое, в результате транзистор VТ2 оказывается открытым а значит, светодиод HL1 зажжен На резисторе R3 образуется падение напряжения.

Рис. 7. Простой триггер Шмитта на двух транзисторах.

Медленно перемещая движок переменного резистора вверх по схеме, удастся достичь момента когда произойдет скачкообразное открывание транзистора VТ1 и закрывание VТ2 Это случится при превышении напряжения на базе VТ1 падения напряжения на резисторе R3.

Светодиод погаснет. Если после этого перемещать движок вниз триггер возвратится в первоначальное положение — вспыхнет светодиод Это произойдет при напряжении на движке меньшем чем напряжение выключения светодиода.

Ждущий мультивибратор

Такое устройство обладает одним устойчивым состоянием и переходит в другое только при подаче входного сигнала При этом мультивибратор формирует импульс своей длительности независимо от длительности входного. Убедимся в этом проведя эксперимент с макетом предлагаемого устройства.

Рис. 8. Принципиальная схема ждущего мультивибратора.

В исходном состоянии транзистор VТ2 открыт, светодиод HL1 светится. Достаточно теперь кратковременно замкнуть гнезда Х1 и Х2 чтобы импульс тока через конденсатор С1 открыл транзистор VТ1. Напряжение на его коллекторе снизится и конденсатор С2 окажется подключенным к базе транзистора VТ2 в такой полярности, что тот закроется. Светодиод погаснет.

Конденсатор начнет разряжаться ток разрядки потечет через резистор R5, удерживая транзистор VТ2 в закрытом состоянии Как только конденсатор разрядится, транзистор VТ2 вновь откроется и мультивибратор перейдет снова в режим ожидания.

Длительность формируемого мультивибратором импульса (продолжительность нахождения в неустойчивом состоянии) не зависит от длительности запускающего, а определяется сопротивлением резистора R5 и емкостью конденсатора С2.

Если подключить параллельно С2 конденсатор такой же емкости, светодиод вдвое дольше будет оставаться в погашенном состоянии.

И. Бокомчев. Р-06-2000.

2.1. Простейшие схемы . Самоучитель по радиоэлектронике

2.1.1. Полярность питающего напряжения

В отечественной литературе по электронике часто приводятся электрические схемы из зарубежных источников в оригинальном исполнении, без учета требований ЕСКД. И если с графическими и буквенными обозначениями электрорадиоэлементов начинающий радиолюбитель еще может разобраться, то определение полярности питающего напряжения вызывает определенную трудность. Этот вопрос особенно актуален, когда осуществляется питание от двуполярного источника и на схеме имеется обозначение как VСС, так и VSS. Неопытного любителя такая ситуация может завести в тупик. В такой ситуации надо четко запомнить: для питания схем с полупроводниковыми элементами n-p-n типа используется положительное напряжение +UCC (в иностранных источниках VСС), а для схем с элементами p-n-р типа — отрицательное напряжение — UCC (в иностранных источниках VSS).

2.1.2. Делитель напряжения

Часто возникает необходимость рассчитать схему делителя напряжения, один из резисторов которой является переменным. Такая задача появляется, когда требуется получить опорное напряжение для операционного усилителя с относительно точной регулировкой в узком диапазоне. В этом случае полезно задать ток, потребляемый делителем. Данный параметр часто важен и сам по себе, особенно когда схема работает от батарейки и желательно обеспечить минимальную потребляемую мощность.

На рис. 2.1 представлен делитель с тремя резисторами, один из которых является потенциометром. Допустим, необходимо получить регулятор напряжения от 1,5 до 2,5 В.

Рис. 2.1. Делитель напряжения

Вначале зададим максимальный ток, который будет протекать по делителю, равным 500 мкА при напряжении питания 5 В. Отсюда сразу можно определить номинал потенциометра. Он равен 2 кОм (при условии падения напряжения на нем 1 В при токе 500 мкА). Используя тот же ход рассуждений, получаем номиналы остальных резисторов: 3 и 5 кОм. Разумеется, эти значения уточняются в зависимости от выбранной серии резисторов.

2.1.3. Дифференцирующая цепочка

Дифференцирующая цепочка широко применяется в самых разнообразных схемах. Она используется, в частности, для генерации коротких импульсов, синхронизованных с фронтом прямоугольного сигнала, которые служат, например, для запуска симистора. Положительные и отрицательные перепады напряжения, поступающие на дифференцирующую цепочку, преобразовываются в импульсы различной полярности, которые при необходимости легко разделить (рис. 2.2). Параметры резистора и конденсатора выбирают с учетом нужной длительности выходных импульсов τ в соответствии с соотношением τ ~= RC.

Рис. 2.2. Дифференцирующая цепочка

2.1.4. Интегрирующая цепочка

Интегрирующая цепочка весьма важна для практики электронных схем. Одна из ее функций заключается в преобразовании частоты импульсной последовательности в постоянное напряжение, уровень которого пропорционален частоте. Для получения такого соотношения длительность импульсов не должна зависеть от частоты следования. В простейшем случае интегрирующая цепочка содержит только два компонента: резистор и конденсатор (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Интегрирующая цепочка

Их номиналы выбираются в зависимости от минимальной частоты сигнала. Обычно задают такое произведение RC, чтобы оно было не меньше максимального периода следования импульсов. Например, цепочка 10 кОм/1 нФ вполне подойдет для частоты сигнала, превышающей 100 кГц. Если взять более низкое значение RC, на постоянное выходное напряжение будут накладываться заметные колебания пилообразной формы, искажающие преобразованный сигнал.

2.1.5. Подавитель дребезга контактов

Часто бывает так, что при нажатии на кнопку замыкание ее контактов происходит несколько раз из-за так называемого дребезга. В цифровых схемах это приводит к неправильной работе устройства. Устранить этот недостаток способна простая схема, использующая RS-триггер (рис. 2.4), например К555ТР2. Такой компонент может служить полезным дополнением к кнопочному выключателю, расположенному на лицевой панели.

Рис. 2.4. Подавитель дребезга контактов

2.1.6. Частотные фильтры

На рис. 2.5 приведено несколько классических схем пассивных и активных фильтров низких и высоких частот. Они используются в разнообразных устройствах, начиная с НЧ усилителей и заканчивая цифро-аналоговыми преобразователями. На каждой схеме указаны формулы для вычисления частоты среза фильтра FС.

Рис. 2.5. Простые схемы ФНЧ (а, б, в) и ФВЧ (г, д, е)

Приведенные схемы справедливы для операционных усилителей, которые питаются однополярным отрицательным напряжением. При этом напряжения на входах и выходах отсчитываются относительно общей точки источника питания. Для схем с двуполярным питанием можно создать искусственную точку опорного уровня. В устройствах, работающих на частотах ниже 100 кГц, можно использовать операционный усилитель любого типа.

2.1.7. Удвоитель напряжения

Удвоитель напряжения (в общем случае умножитель напряжения) представляет собой определенное соединение диодов и конденсаторов. Этот принцип построения давно используется для получения очень высоких напряжений, например, в телевизорах или в устройствах для ионизации газа. Небольшая схема, представленная на рис. 2.6, применяется для получения постоянного напряжения, приблизительно вдвое превышающего напряжение на входе.

Рис. 2.6. Удвоитель напряжения

Для работы схемы необходим сигнал прямоугольной формы низкой частоты. В данной схеме используются только положительные импульсы, что отличает ее от классических удвоителей, работающих от сети или от синусоидального напряжения, снимаемого с вторичной обмотки трансформатора.

2.1.8. Каскады с открытым коллектором

В литературе по электронике и технической документации часто встречается термин «открытый коллектор». Он связан с транзисторными каскадами и интегральными схемами. Примерами могут служить логические ИС семейства ТТЛ или другие схемы, предназначенные для обеспечения питания, стабилизации или усиления. В такой конфигурации транзистор n-p-n или p-n-р типа включен по схеме с общим эмиттером, а его коллектор остается свободным для использования разработчиком устройства (рис. 2.7а,б).

Выше уже описывалось одно из преимуществ этой концепции — возможность параллельного соединения нескольких идентичных схем. Выходы элементов с открытым коллектором соединяются, на этом основано построение логических устройств с тремя состояниями.

Рис. 2.7. Схемы с открытым коллектором

Другой классический пример применения таких элементов — это согласование по уровню двух схем, работающих при разных напряжениях питания. В любом случае на выходе каскада с открытым коллектором должен быть включен резистор, соединенный с источником напряжения +UCC или — UCC (для транзисторов типа n-p-n или p-n-р соответственно). Он фактически выполняет функцию нагрузочного резистора в цепи коллектора. При параллельном включении двух или более каскадов достаточно будет одного общего резистора (рис. 2.7в). Его номинал определяется в зависимости от токов, которые должны протекать по коллекторным цепям транзисторов.

2.1.9. Двухтактный каскад

Двухтактный каскад — это каскад на двух транзисторах, обычно используемый на выходе быстродействующих цифровых устройств. Кроме того, он входит в состав многих управляющих схем на МОП транзисторах. Двухтактный каскад включают также на выходе большинства генераторов синусоидального напряжения, работающих на низкоомную нагрузку (обычно 50 Ом). Его применение обеспечивает улучшение согласования генератора с нагрузкой. Базовая схема проста (рис. 2.8а): у двух комплементарных транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором, соединены эмиттеры и базы. Транзистор n-p-n типа присоединен к положительному полюсу источника питания, а транзистор p-n-р типа — к отрицательному. Транзисторы открываются поочередно, и напряжение на выходе практически повторяет по форме входной сигнал.

Двухтактный каскад обладает одним недостатком: он не может полностью воспроизвести сигнал, который в отрицательный полупериод опускается до нуля. В таком случае перепад напряжения на выходе оказывается меньше, чем на входе, из-за конечного остаточного напряжения на открытом транзисторе. Этот недостаток не играет никакой роли, когда каскад используется для управления схемой на МОП транзисторах, но важен для выходных каскадов. С целью устранения описанной проблемы необходимо обеспечить симметричное питание двухтактного каскада, то есть применить дополнительный источник отрицательного напряжения (рис. 2.8б).

Рис. 2.8. Двухтактный каскад

2.1.10. Компаратор на транзисторе

Для сравнения двух напряжений не обязательно обращаться к операционному усилителю. С подобной задачей вполне может справиться простая и дешевая схема компаратора на транзисторе, которая представлена на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Компаратор на транзисторе

Транзистор p-n-р типа сравнивает опорное напряжение на эмиттере с частью контролируемого напряжения, поданной на базу через резистивный делитель R1R2. Когда напряжение на базе падает ниже опорного, транзистор открывается и выход компаратора (коллектор транзистора) переходит в состояние с высоким потенциалом. Такая схема может использоваться, например, для контроля напряжения батареи питания.

2.1.11. Гистерезис в электронике

Термин «гистерезис» происходит от греческого слова «запаздывание» и означает появление задержки в развитии одного физического явления по отношению к другому. Гистерезис играет большую роль в технике и, в частности, в электронике. Он проявляется каждый раз, когда выполняется операция сравнения двух величин с некоторой точностью.

Суть данного явления можно пояснить на примере работы термостата независимо от наличия или отсутствия электронного регулятора. Рассмотрим термостат, настроенный на поддержание температуры 20 °C с помощью электрического нагревателя. Если бы управляющая нагревателем биметаллическая пластина, деформирующаяся при изменении температуры, не обладала гистерезисом, нагреватель включался бы и выключался очень часто, что приведет к быстрому износу контактов. В действительности регулятор включается при 19 °C, а выключается примерно при 21 °C. При этом механическая инерционность биметаллической пластины и тепловая инерционность нагревателя порождают явление гистерезиса, переключение режимов происходит с небольшой частотой, а температура в термостате колеблется в некотором интервале вблизи заданного значения (рис. 2.10а).

Рис. 2.10. Схема реализации гистерезиса

В электронике все процессы развиваются гораздо быстрее, и нередко приходится искусственно создавать задержку для снижения частоты переключения. В качестве примера на рис. 2.10б приведена схема компаратора на базе операционного усилителя.

Устройство сравнивает регулируемое напряжение Uвх с опорным Uoп, которое задается с помощью батарейки. Результат сравнения выводится на светодиодный индикатор. Чтобы усилить проявление гистерезиса и снизить частоту мигания индикатора, используют резистор, через который часть выходного сигнала передается на вход операционного усилителя. При этом снижается коэффициент усиления каскада и задерживается включение и выключение индикатора.

Простейшая электрическая цепь постоянного тока


Простейшая электрическая цепь постоянного тока

Категория:

Сварка металлов



Простейшая электрическая цепь постоянного тока

Для возникновения электрического тока необходимо создать электрическую цепь. Простейшая электрическая цепь постоянного тока состоит из следующих основных элементов: источника электрической энергии, приемника (потребителя) электрической энергии, соединительных проводов. Вспомогательными элементами электрической цепи являются выключатель и электроизмерительные приборы.

В качестве источника электрической энергии использована аккумуляторная батарея, развивающая электродвижущую силу Е и имеющая собственное внутреннее сопротивление г. Потребителем, имеющим сопротивление R, может служить электродвигатель, лампочка, нагревательное устройство и др. Для измерения силы тока и напряжения в цепи имеются амперметр и вольтметр.

Источник электроэнергии, преобразуя другие виды энергии в электрическую, поддерживает электрический ток в цепи. В различных приемниках (потребителях) электроэнергия преобразуется в другие виды энергии — механическую, тепловую, лучистую и др. Соединительные провода служат для передачи электроэнергии от источника к потребителю.

Рис. 1. Участок электрической цепи

В замкнутой электрической цепи сила тока пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Под полным сопротивлением цепи понимается сумма сопротивлений внешнего R и внутреннего г участков цепи. Сопротивление соединительных проводов, как правило, величина небольшая, и ее можно не учитывать. Закон Ома является одним из основных в электротехнике. Пользуясь им и выводами, которые из него следует, можно производить простейшие расчеты электрических цепей.

Закон Ома справедлив не только для полной замкнутое электрической цепи, но и для любого ее участка (рис. 2). Простейшим примером участка цепи является электроутюг, включенный в розетку. В этом случае закон Ома выражает зависимость между силой тока на участке, напряжением (разностью электрических потенциалов) на зажимах (концах) участка и его сопротивлением:

Сила тока пропорциональна напряжению на концах участка цепи и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Из закона Ома для участка цепи следует:
1) U, напряжение на концах участка цепи численно равно произведению силы тока на сопротивление участка;
2) R, сопротивление, участка цепи численно равно падению напряжения на этом участие, деленному на силу тока в нем.


Реклама:

Читать далее:
Энергия и мощность электрического тока

Статьи по теме:

Электрическая цепь и ее элементы

Электрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.

Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники. Простейшая электрическая цепь показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь.

В состав электрической цепи могут входить и другие элементы, таки как устройства коммутации, устройства защиты.

Как известно, для возникновения тока необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов в сравнении с другой. Другими словами необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для создания разности потенциалов в цепи применяется источник тока. Источником тока в электрической цепи могут быть такие устройства, как генераторы, батареи, химические элементы и т.д.

Нагрузкой в электрической цепи считается любой потребитель электрической энергии. Нагрузка оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника тока к нагрузке течет по проводникам. В качестве проводников стараются использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Важно, что для протекания тока в цепи, цепь должна быть замкнута!

Типы электрических цепей

В электротехники по типу соединения элементов электрической цепи существуют следующие электрические цепи:

  • последовательная электрическая цепь;
  • параллельная электрическая цепь;
  • последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательная электрическая цепь.

В последовательной электрической цепи (рисунок 2.) все элементы цепи последовательно друг с другом, то есть конец первого с началом второго, конец второго с началом первого и т.д.

Рисунок 2. Последовательная электрическая цепь.

При таком соединении элементов цепи ток имеет только один путь протекания от источника тока к нагрузке.При этом общий ток цепи Iобщ будет равен току через каждый элемент цепи:

Iобщ=I1=I2=I3

Падение напряжения вдоль всей цепи, то есть на участке А-Б (Uа-б), будет равно приложенному к этому участку напряжению E и равно сумме падений напряжений на всех участках цепи (резисторах):

E=Uа-б=U1+U2+U3

Параллельная электрическая цепь.

В параллельной электрической цепи (рисунок 3.) все элементы соединены таким образом, что их начало соединены в одну общую точку, а концы в другую.

Рисунок 3. Параллельная электрическая цепь.

В этом случае у тока имеется несколько путей протекания от источника к нагрузкам, а общий ток цепи Iобщ будет равен сумме токов параллельных ветвей:

Iобщ=I1+I2+I3

Падение напряжения на всех резисторах будет равно приложенному напряжению к участку с параллельным соединением резисторов:

E=U1=U2=U3

Последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательно-параллельная электрическая цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепи, то есть ее элементы включаются и последовательно и параллельно (рисунок 4).

Рисунок 4. Последовательно-параллельная электрическая цепь.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Знакомство с Electronics Workbench — Workbench

Основные теоретические сведения.

Программа EWB создана в 1989 г. канадской фирмой Interactive Image Technologies для схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств различного назначения. Существует несколько программ подобного рода (System View, Wicro-Cap, DesignLab, Aplac и др.), однако EWB отличается тем, что она позволяет использовать КИП, по внешнему виду, органам управления и характеристикам максимально приближенные к их промышленным аналогам. Все описания на английском языке. Схема составляется из библиотек компонентов или путем изменения уже готовых схем. Выделение элемента – щелчок левой кнопки мыши. Удаление – клавишаDel или соответствующая команда контекстного меню. При составлении схемы и ее упрощения путем оформления подсхем моделирование ее работы начинается щелчком выключателя.

Используемые тип файлов — .ewb. Эти файлы обычно находятся в каталоге Samples. Например, файл Rs-ff.ewb содержит схему RS-триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ.

Структура окна.

Рис.1. Основные элементы интерфейса программы EWB 5.0

Основную, центральную часть окна приложения занимает рабочая область, в которой собирается и тестируется электронная схема. Над рабочей областью расположена панель кнопок. С помощью кнопок, имеющихся на этой панели, можно изменять содержимое окна набора компонентов. Изображения на кнопках показывают, какие типы компонентов появятся в наборе при нажатии соответствующей кнопки. Справа в этом же ряду расположен переключатель, позволяющий включать и выключать собранную схему. Переключение осуществляется с помощью щелчка мышью на переключателе. Над иконками приборов расположено меню.

Система меню

Главное меню программы включает в себя:

File
Revent to Saved… — стирание всех изменений, внесенных в текущем сеансе редактирования и восстановление схемы в первоначальном виде;

Edit
Copy as Bitmap – выделение, указанная область помещается в буфер обмена;

Circuit— для подготовки схем и задания параметров моделирования;

Analysis – задание параметров моделирования

Window:
Arrange – исправление искажения изображений компонентов, соединительных проводников и перезапись экрана,
Circuit – вывод схемы на передний план,
Description — вывод на передний план описания схемы или окна-ярлыка;

Help — стандартный для Windows. После нажатия на элемент схемы на клавишу F1 – открывается окно Справки с описанием данного элемента.

Таблица 1. Меню пиктограмм

Задание:

  1. Откройте файл Rs-ff.ewb, сохраните его в свою папку (File – Save as…).

  2. Попробуйте изменить элементы схемы – передвинуть, повернуть, изменить свойства (правая кнопка мыши – Component Properties).

  3. Сохраните измененный файл Rs-ff_my.ewb в свою папку.

Основные приемы работы в Electronics Workbench

В Electronics Workbench сборка схемы осуществляется в рабочей области. Электронные компоненты для сборки схемы берутся из меню, содержащего набор компонентов. Содержимое набора компонентов можно изменить нажатием соответствующих кнопок, расположенных непосредственно над окнами. Чтобы переместить требуемый компонент в рабочую область, нужно поместить на него курсор и нажать левую клавишу мыши. Затем, удерживая клавишу в нажатом состоянии, «перетащить» элемент, двигая мышь, в требуемое положение в рабочей области и отпустить клавишу.

Чтобы осуществить какие-либо операции над элементом его необходимо выделить. Выделение элемента осуществляется щелчком мыши на элементе, при этом он окрашивается в красный цвет.

Если необходимо повернуть элемент, нужно сначала его выделить, а затем использовать комбинацию клавиш [Ctrl+R], нажатие которых приводит к повороту элемента на 90°.

Для удаления элемента его также необходимо сначала выделить, а затем нажать клавишу [Del] и в ответ на запрос о подтверждении удаления нажать кнопку подтверждения или отмены удаления.

Все электронные компоненты характеризуются своими параметрами, определяющими их поведение в схеме. Чтобы задать эти параметры нужно дважды щелкнуть мышью на нужном элементе, в результате чего появится диалоговое окно, в котором необходимо выбрать или записать требуемые параметры и закрыть его нажатием кнопки «Ok».

Чтобы соединить между собой выводы элементов подведите курсор к нужному выводу, при этом, если к этому выводу действительно можно подсоединить проводник, на нем появится маленький черный кружок. При появлении кружка нажмите левую клавишу мыши и, не отпуская ее, протащите курсор к другому выводу. Когда на другом выводе тоже появится черный кружок, отпустите клавишу, и эти выводы автоматически будут соединены проводником. Если вывод элемента нужно подсоединить к уже имеющемуся проводнику, то подведите курсор мыши при нажатой клавише к этому проводнику, при этом также в том месте, где можно сделать подсоединение появится маленькая окружность. В этот момент отпустите клавишу, и в схеме автоматически образуется проводящее соединение между проводниками, обозначенное черным кружком.

Основные компоненты

1. Источник постоянного напряжения .
Находится в наборе Источники сигналов.
Этот элемент представляет собой модель идеального источника напряжения, поддерживающего на своих выводах постоянное напряжение заданной величины. Величина напряжения может задаваться разработчиком двойным щелчком мыши на элементе и записью в диалоговом окне требуемого значения.

2. Лампочка накаливания .
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент моделирует обычную лампу накаливания и может находиться в трех состояниях: выключенном, включенном и перегоревшем. Поведение элемента характеризуется двумя параметрами: мощностью и максимально допустимым напряжением. Ввести нужные параметры можно двойным щелчком мыши на элементе. После этого появляется диалоговое окно. Введите требуемые параметры и закройте диалоговое окно щелчком на кнопке «Ok».

При работе схемы элемент будет находиться в выключенном состоянии, если приложенное к нему напряжение не превышает половины максимального напряжения. Если приложенное напряжение находится в интервале от половины максимального напряжения до уровня максимального напряжения, элемент находится во включенном состоянии. При превышении приложенным напряжением заданного максимального напряжения элемент переходит вперегоревшее состояние.

3. Заземление .
Находится в наборе Источники сигналов.
В схеме, собранной с помощью Electronics Workbench, как и практически для любой реальной схемы, требуется указать точку нулевого потенциала, относительно которой определяются напряжения во всех других точках схемы. Именно для этой цели служит элемент заземление. Его единственный вывод подключается к той точке схемы, потенциал которой принимается равным нулю. Допускается и даже целесообразно, особенно для сложных схем, использовать несколько элементов заземления. При этом считается, что все точки, к которым подсоединены заземления, имеют один общий потенциал, равный нулю.

4. Точка — соединитель .
Находится в наборе Источники сигналов.
Основным свойством точки-соединителя является то, что вы можете подсоединять к ней проводники. Подсоединять проводники к точке можно слева, справа, сверху и снизу, то есть существует всего четыре места подсоединения проводников к одной точке и, следовательно, в одной точке могут соединяться не более четырех проводников. Для реализации такого подсоединения нужно подвести проводник при нажатой клавише мыши к соответствующей стороне точки, при этом около точки появляется маленький черный кружок. Отпуская в этот момент левую клавишу мыши, получаем требуемое подсоединение.

5. Переключатель .
Находится в наборе Пассивные компоненты и коммутационные устройства .
Этот переключатель допускает два возможных положения, в которых один общий вход соединяется с одним из двух возможных выходов. По умолчанию переключение осуществляется клавишей [Space]. Чтобы назначить какому-либо переключателю другую клавишу, нужно дважды щелкнуть мышью на этом переключателе, ввести требуемый символ в появившемся диалоговом окне и нажатием кнопки «Ok» подтвердить сделанный выбор. После этого переключение данного переключателя будет осуществляться с помощью выбранной клавиши.

6. Динамик .
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент издает гудок заданной частоты, если приложенное к его выводам напряжение превышает установленный уровень напряжения. Значения порогового напряжения и частоты издаваемого сигнала можно задать в диалоговом окне, появляющемся при двойном щелчке мыши на элементе.

7. Вольтметр .
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент показывает напряжение, приложенное к его выводам. Одна из сторон этого элемента выделена утолщенной линией. Если напряжение, приложенное к выводам таково, что потенциал на выводе, находящемся с не выделенной стороны, больше потенциала на выводе, находящемся с выделенной стороны, то знак напряжения, показываемого вольтметром, будет положительным. В противном случае знак индицируемого напряжения будет отрицательным.

8. Амперметр .
Находится в наборе Индикаторные устройства.
Этот элемент показывает величину тока, протекающего через его выводы. Одна из сторон этого элемента выделена утолщенной линией. Если направление тока, протекающего через выводы элемента, совпадает с направлением от не выделенной стороны к выделенной стороне, то знак величины индицируемого тока будет положительным. В противном случае знак будет отрицательным.

9. Резистор .
Находится в наборе Источники сигналов.
Этот элемент представляет собой один из наиболее широко используемых компонентов электронных схем. Величина сопротивления резистора задается разработчиком в диалоговом окне, появляющемся при двойном щелчке мыши на элементе.

Простейшие электрические цепи

Простейшая электрическая цепь состоит из источника и приемника электрической энергии. В качестве простейшего источника электрической энергии может служить источник постоянного напряжения, например, батарейка. Приемником электрической энергии обычно служит устройство, преобразующее энергию электрического тока в другой вид энергии, например, в световую энергию в электрической лампочке, или в энергию акустических волн в динамике.

Чтобы обеспечить протекание тока через приемник, необходимо образовать замкнутый контур, по которому течет ток. Для этого необходимо один вывод приемника электрической энергии подсоединить к отрицательному выводу батарейки, а другой к положительному выводу. Простейший способ управления прохождением тока по цепи заключается в замыкании и размыкании контура цепи с помощью переключателя. Размыкание контура цепи приводит к разрыву цепи, вследствие чего ток становится равным нулю. Замыкание цепи обеспечивает путь для прохождения по цепи тока, величина которого определяется приложенным напряжением и сопротивлением цепи согласно закону Ома.

контур, схема, расчет, разветвленные и линейные цепи

На чтение 9 мин Просмотров 821 Опубликовано Обновлено

При обустройстве новой квартиры или дома, обновлении или ремонте жилья приходится сталкиваться с элементами, предназначенными для протекания электрического тока. Важно знать, что представляет собой электрическая цепь, из чего она состоит, зачем нужна схема, и какие расчеты необходимо выполнить.

Что такое электрические цепи

Электрической цепью называют совокупность устройств, необходимых для прохождения по ним электрического тока

Электрическая цепь – это комплекс различных элементов, соединенных между собой. Она предназначена для протекания электрического тока, где происходят переходные процессы. Движение электронов обеспечивается наличием разности потенциалов и может быть описано при помощи таких терминов, как напряжение и сила тока.

Внутренняя цепь обеспечивается подключением напряжения, как источника питания. Остальные элементы образуют внешнюю сеть. Для движения зарядов в источнике питания поля потребуется приложение сторонней силы. Это может быть обмотка генератора, трансформатора или гальванический источник.

Чтобы такая система правильно функционировала, ее контур должен быть замкнутый, иначе ток протекать не будет. Это обязательное условие для согласованной работы всех устройств. Не всякий контур может быть электрической цепью. Например, линии заземления или защиты не являются таковыми, поскольку в обычном режиме по ним не проходит ток. Назвать их электрическими можно по принципу действия. В аварийной ситуации по ним проходит ток, а контур замыкается, уходя в грунт.

В зависимости от источника питания напряжение в цепи может быть постоянным или переменным. Батарея элементов дает постоянное напряжение, а обмотки генераторов или трансформаторов – переменное.

Основные компоненты

Инвентор электрического тока

Все составные части в цепи участвуют в одном электромагнитном процессе. Условно их разделяют на три группы.

  • Первичные источники электрической энергии и сигналов могут преобразовывать энергию неэлектромагнитной природы в электрическую. Например, гальванический элемент, аккумулятор, электромеханический генератор.
  • Вторичный тип, как на входе, так и на выходе имеет электрическую энергию. Изменяются только ее параметры – напряжение и ток, их форма, величина и частота. Примером могут быть выпрямители, инверторы, трансформаторы.
  • Потребители активной энергии преобразовывают электрический ток в освещение или тепло. Это электротермические устройства, лампы, резисторы, электродвигатели.
  • К вспомогательным компонентам относят коммутационные устройства, измерительные приборы, соединительные элементы и провод.

Основой электрической сети является схема. Это графический рисунок, который содержит условные изображения и обозначения элементов и их соединение. Они выполняются согласно ГОСТу 2.721-74 – 2.758-81

Схема простейшей линии включает в себя гальванический элемент. С помощью проводов к нему через выключатель подсоединена лампа накаливания. Для измерения силы тока и напряжения в нее включен вольтметр и амперметр.

Классификация цепей

Электроцепи классифицируют по типу сложности: простые (неразветвленные) и сложные (разветвленные). Есть разделение на цепи постоянного тока и переменного, а также синусоидального и несинусоидального. Исходя из характера элементов, они бывают линейные и нелинейные. Линии переменного тока могут быть однофазными и трехфазными.

Разветвленные и неразветвленные

Во всех элементах неразветвленной цепи течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная линия включает в себя три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь определяют как участок цепи, который образован последовательно соединенными элементами, заключенными между двух узлов. Узел – это точка, в которой сходятся три ветви.

Если на схеме при пересечении двух прямых поставлена точка, в этом месте есть электрическое соединение двух линий. Если узел не обозначен – цепь неразветвленная.

Линейные и нелинейные

Электрическая цепь, в которой потребители не зависят от значения напряжения и направления токов, а все компоненты линейные, называется линейной. К элементам такой цепи относятся зависимые и независимые источники токов и напряжений. В линейной сопротивление элемента не зависит от тока, например, электропечь.

В нелинейной, пассивные элементы зависят от значений направления токов и напряжения, имеют хотя бы один нелинейный элемент. Например, сопротивление лампы накаливания зависит от скачков напряжения и силы тока.

Обозначения элементов на схеме

Прежде чем приступить к монтажу оборудования необходимо изучить нормативные сопровождающие документы. Схема позволяет донести до пользователя полную характеристику изделия с помощью буквенных и графических обозначений, занесенных в единый реестр конструкторской документации.

К чертежу прилагаются дополнительные документы. Их перечень может быть указан в алфавитном порядке с цифровой сортировкой на самом чертеже, либо отдельным листом. Классифицируют десять видов схем, в электротехнике обычно используют три основные схемы.

  • Функциональная имеет минимальную детализацию. Основные функции узлов изображают прямоугольником с буквенными обозначениями.
  • Принципиальная схема подробно отображает конструкцию использованных элементов, а также их связи и контакты. Необходимые параметры могут быть отображены непосредственно на схеме или в отдельном документе. Если указана только часть установки, это однолинейная схема, когда указаны все элементы – полная.
  • В монтажной электрической схеме используют позиционные обозначения элементов, их месторасположение, способ монтажа и очередность.

Для чтения электросхем нужно знать условные графические обозначения. Провода, которые соединяют элементы, изображаются линиями. Сплошная линия – это общее обозначение проводки. Над ней могут быть указаны данные о способе прокладки, материале, напряжении, токе. Для однолинейной схемы группа проводников изображается пунктирной линией. В начале и в конце указывают маркировку провода и место его подключения.

Вертикальные засечки на линии проводки говорят о количестве проводников. Если их более трех, выполняют цифровое обозначение. Прерывистой линией обозначают управляющие цепи, сеть охранного, эвакуационного, аварийного освещения.

Выключатель на схеме выглядит как кружок с наклоненной вправо чертой. По виду и количеству черточек определяют параметры устройства.

Кроме основных чертежей есть схемы замещения.

Трехфазные электрические цепи

Трехфазная цепь в рабочем режиме

Среди электрических цепей распространены как однофазные, так и многофазные системы. Каждая часть многофазной цепи характеризуется одинаковым значением тока и называется фазой. Электротехника различает два понятия этого термина. Первое – непосредственная составляющая трехфазной системы. Второе – величина, изменяющаяся синусоидально.

Трехфазная цепь – это одна из многофазных систем переменного тока, где действуют синусоидальные ЭДС (электродвижущая сила) одинаковой частоты, которые сдвинуты во времени относительно друг друга на определенный фазовый угол. Она образована обмотками трехфазного генератора, тремя приемниками электроэнергии и соединительными проводами.

Такие цепи служат для обеспечения генерации электрической энергии, для ее передачи, распределения, и имеет следующие преимущества:

  • экономичность выработки и транспортировки электроэнергии в сравнении с однофазной системой;
  • простое генерирование магнитного поля, которое необходимо для работы трехфазного асинхронного электродвигателя;
  • одна и та же генераторная установка выдает два эксплуатационных напряжения – линейное и фазное.

Трехфазная система выгодна при передаче электроэнергии на большие расстояния. К тому же материалоемкость значительно ниже, чем однофазных. Основные потребители – трансформаторы, асинхронные электродвигатели, преобразователи, индукционные печи, мощные нагревательные и силовые установки. Среди однофазных маломощных устройств можно отметить электроинструменты, лампы накаливания, бытовые приборы, блоки питания.

Трехфазная схема отличается значительной уравновешенностью системы. Способы соединения фаз получили структуру «звезда» и «треугольник». Обычно «звездой» соединяются фазы генерирующих электромашин, а фазы потребителей «звездой» и «треугольником».

Законы, действующие в электрических цепях

На схемах направление токов указывают стрелками. Для расчета нужно принять направления для напряжений, токов, ЭДС. При расчетах в электротехнике используют следующие основные законы:

  1. Закон Ома для прямолинейного участка цепи, который определяет связь между электродвижущей силой, напряжением источника с протекающей в проводнике силой тока и сопротивлением самого проводника.
  2. Чтобы найти все токи и напряжения, используют правила Кирхгофа, которые действуют между токами и напряжениями любого участка электрической цепи.
  3. Закон Джоуля–Ленца дает количественную оценку теплового действия электрического тока.

В цепях постоянного тока направление действия электродвижущей силы указывают от отрицательного потенциала к положительному. За направление принимают движение положительных зарядов. При этом стрелка направлена от большего потенциала к меньшему. Напряжение всегда направлено в ту сторону, что и ток.

В синусоидальных цепях ЭДС, напряжение и ток обозначают, используя полупериод тока, при этом он не изменяет свое направление. Чтобы подчеркнуть разницу потенциалов, их обозначают знаками «+» и «–».

Как производится расчет электрических цепей

Путь вычисления делится на множество способов, которые используются на практике:

  • метод, основанный на законе Ома и правилах Кирхгофа;
  • способ определения контурных токов;
  • прием эквивалентных преобразований;
  • методика измерений сопротивлений защитных проводников;
  • расчет узловых потенциалов;
  • метод идентичного генератора, и другие.

Основа расчета простой электрической цепи по закону Ома – это определение силы тока в отдельном участке при известном сопротивлении проводников и заданном напряжении.

По условию задачи известны сопротивления подсоединенных к цепи резисторов R1, R2, R3, R4, R5, R6 (без учета сопротивления амперметра). Необходимо вычислить силу токов J1, J2…J6.

На схеме есть три последовательных участка. Причем второй и третий имеют разветвления. Сопротивления этих участков обозначим, как R1, R’, R”. Тогда общее сопротивление равно сумме сопротивлений:

R = R1 + R’ + R”, где

R’ – общее сопротивление параллельно подключенных резисторов R2, R3, R4.

R” – общее сопротивление резисторов R5 и R6.

Используя закон параллельного соединения, вычисляем сопротивления R’ и R”.

1/R’ = 1/R2 + 1/R3 + 1/R4

1/R” = 1/R5 + 1/R6

Определить силу тока в неразветвленной цепи, зная общее сопротивление при заданном напряжении, можно по следующей формуле:

I = U/R, тогда I = I1

Для вычисления силы тока в отдельно взятых ветвях, нужно определить напряжение на участках последовательных цепей по закону Ома:

U1 = IR1; U2 = IR’; U3 = IR”;

Зная напряжение конкретных участков, можно вычислить силу тока на отдельных ветвях:

I2 = U2/R2; I3 = U2/R3; I4 = U2/R4; I5 = U3/R5; I6 = U3/R6

Иногда необходимо узнать сопротивление участков по известным параметрам напряжения, силы токов, сопротивления других участков или сделать расчет напряжения по имеющимся данным сопротивления и силе тока.

Основная часть методик направлена на упрощение расчетов. Это достигается адаптацией систем уравнений, либо самой схемы. Расчет электрических цепей производится различными способами, в зависимости от класса их сложности.

Простые электронные устройства на КМОП-микросхемах

Как уже отмечалось ранее, существуют десятки и сотни самых разнообразных цифровых микросхем. Живописному описанию каждой их них можно было бы посвятить немало страниц.

Однако в целях экономии бумаги и для демонстрации неограниченных возможностей применения всего одной микросхемы из множества других ниже будут рассмотрены простейшие устройства, использующие только одну микросхему — К561ЛЕ5.

Сенсорный пульт управления

Сенсорный пульт управления, позволяющий включать/выключать нагрузку, разработан И.А. Нечаевым (рис. 1) [Р 1/85-49]. Устройство содержит генератор, вырабатывающий импульсы частотой 300…500 Гц.

Их скважность (отношение длительности импульса к паузе) составляет 1:40 и определяется отношением сопротивлений R1 и R2. Если к сенсорной пластинке Е1 приложить палец, начнет заряжаться конденсатор С2.

Скорость и время заряда этого конденсатора зависит от сопротивления между контактами. В соответствии с заряд-но-разрядными процессами будет изменяться величина управляющего сигнала, проходящего через схему управления.

Рис. 1. Схема сенсорного пульта управления.

Изменяя силу и время прижатия пальцев к сенсорным площадкам Е1 и Е2, можно управлять уровнем выходных сигналов, интенсивностью свечения светодиодов HL1 и HL2.

Для настройки схемы при использовании сенсорных площадок различной конфигурации и площади, возможно, придется подобрать емкости конденсаторов С2 и СЗ.

Цветорегулятор

Несложный цветорегулятор можно собрать используя генератор импульсов управляемой скважности (рис. 2). Изменяя соотношение пауза/импульс с помощью потенциометра R2 можно управлять средней силой тока, протекающего через светодиоды HL1 и HL2.

Рис. 2. Схема цветорегулятора.

Если эти светодиоды отличаются по цвету свечения, объединив их под общим светособирающим экраном, можно добиться плавного изменения цвета суммарного свечения. В качестве нагрузки можно включить лампы накаливания, получив таким образом регулятор света. Для этого придется выполнить выходные каскады на более мощных транзисторах.

Схема сенсорного выключателя

На рис. 3 показана схема сенсорного выключателя конструкции И.А. Нечаева [Р 4/89-62]. Прикосновение к площадкам Е1 и Е2 позволяет включать или выключать ток в нагрузке (светодиоды HL1 и HL2).

Рис. 3. Схема сенсорного выключателя.

Работает сенсорный выключатель следующим образом: в момент включения питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, на входах соответствующих логических элементов устанавливаются логический нуль (выводы 1, 2 микросхемы DD1) и логическая единица (выводы 3, 5, 6 микросхемы DD1).

Соответственно, на выходе второго логического элемента установится логический нуль, а на выходе третьего — логическая единица, четвертого — снова нуль. Следовательно, один из элементов нагрузки — светодиод — будет включен, другой — выключен.

Резистор R3 создает цепь положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивое состояние сенсорного выключателя. Для того чтобы переключить нагрузку, достаточно коснуться пальцем до сенсорных площадок Е1 и Е2.

С конденсатора С2 уровень логической единицы окажется поданным через сопротивление пальца и резистор R1 на вход первого логического элемента.

Поскольку на входе первого элемента устанавливается значение логической единицы, все остальные логические элементы одновременно изменят свое состояние. Выходные каскады переключатся.

На конденсаторе С1 установится значение логической единицы, на конденсаторе С2 — логического нуля. Для повторного переключения элементов схемы необходимо снова прикоснуться к сенсорным площадкам.

Это прикосновение приведет к очередной перезарядке конденсаторов С1 и С2 и переключению схемы в другое устойчивое состояние.

Сенсорный выключатель устойчиво работает в диапазоне питающих напряжений от 6 до 12 6. Взамен светодиодных индикаторов или параллельно им может быть включена и иная нагрузка, например, обмотка реле, управляющего работой бытовой техники, генератор звуковых или световых сигналов и т.п.

Модель электронного светофора

Модель электронного светофора (рис. 4) позволяет поочередно переключать разноцветные светодиоды, имитируя работу настоящего светофора [Рл 10/98-15].

Времязадающая цепь генератора (R2, С2) определяет частоту переключения зеленого и красного светодиодов, а цепь R1, С1 определяет время свечения желтого светодиода. Продолжительность свечения зеленого и красного светодиодов составляет около 10 сек и определяется постоянной времени R2C2, где сопротивление выражено в МОм, а емкость — в мкФ.

Рис. 4. Схема электронного «светофора».

Светофон

Светофон (рис. 5) представляет собой электронную игрушку — звуковой генератор [Р 1/90-60]. Частота генерации определяется уровнем освещенности чувствительного к свету (hv) элемента R1 (фотосопротивления, фотодиода) при приближении к нему руки. Для того чтобы звучание происходило по желанию «музыканта», включение звука происходит при отпускании пальца от сенсорных площадок Е1 и Е2.

Рис. 5. Схема светофона.

При использовании фоточувствительных приборов различного типа вероятно потребуется подбор емкости конденсатора С1, а также включение параллельно (или последовательно) фоточувствительному элементу (фотосопротивлению, фотодиоду) резисторов, задающих диапазон изменения генерируемой звуковой частоты.

Отметим попутно, что при самостоятельной доработке устройства в качестве управляющего элемента (рис. 5) можно использовать термосопротивление, имеющее малую тепловую инерцию, например, бусинкового типа.

Устройство, полученное при этом, можно наименовать термофоном или эолофоном (от греческого aiolos — ветер и phone — голос, звук) — оно будет изменять частоту звука при обдувании терморезистора.

Электромузыкальный прибор, управляемый наэлектризованным предметом (электронофон), можно получить, включив полевой транзистор вместо резистора R1.

Терменвокс

Идея терменвокса была предложена в эпоху раннего «средневековья» радиоэлектроники — на рубеже 20-30-х годов XX века изобретателем и музыкантом Львом Терменом.

В основу действия этого электромузыкального инструмента заложен принцип сопоставления (вычитания) частот двух генераторов.

Один из генераторов является эталонным, второй — управляется приближением (удалением) ладони руки. Чем ближе ладонь, тем заметнее уход частоты второго генератора, тем выше звук на выходе устройства.

Рис. 6. Схема простого самодельного терменвокса.

Модель терменвокса, одного из самых первых электромузыкальных инструментов, может быть собрана по схеме на рис. 6. Это устройство является упрощенной модификацией схемы Э. Апрелева [М 6/92-28].

Сигналы двух генераторов вычитаются в специальном смесителе сигналов. Разностная частота поступает на звукоизлучатель или усилитель низкой частоты.

Исходная частота работы генераторов близка к 90 кГц. Антенной устройства является медный или алюминиевый прут диаметром 2…4 мм длиной 25…40 мм.

Разумеется, представленная на рис. 6 схема формирования звука заметно упрощена. В частности, для «реального» инструмента обязательно необходима регулировка громкости звучания инструмента. Для этого обычно используют аналогичный второй канал.

Изображенная на рис. 6 наиболее упрощенная модель терменвокса построена на основе двух генераторов, выполненных на микросхеме.

Начальная частота генерации обоих генераторов одинакова и устанавливается конденсатором СЗ и потенциометром R1. Выходные сигналы с генераторов через диоды VD1 и VD2 поступают на вход усилителя низкой частоты (транзистор VT1).

При приближении руки к антенне WA1 изменяется частота работы верхнего по схеме генератора, что вызывает появление звука изменяющейся тональности в телефонном капсюле.

Оригинальный металлоискатель, реагирующий на появление металлического (токопроводящего) предмета в поле антенны устройства также может быть собран по схеме на рис. 6.

В сочетании с обычным металлоискателем это позволит более уверенно распознавать различные предметы (магнитные, диамагнитные, токопроводящие и токонепроводящие), попадающие в поле действия поисковой катушки или электрода.

Электромузыкальный инструмент

На микросхеме DD1 К561ЛЕ5 (рис. 7) может быть собран электромузыкальный инструмент [Рл 9/97-28]. Генератор импульсов на трех инверторах микросхемы DD1 управляется ключами S1 — Sn.

Генератор прямоугольных импульсов будет работать на частоте, определяемой подключаемыми к общей шине резисторами R1 — Rn (десятки, сотни кОм).

Рис. 7. Схема электромузыкального инструмента на микросхеме.

Ключи-клавиши S1 — Sn и ключ S2 должны замыкаться единовременно (зависимо). Как упростить коммутацию, исключив ключ SA2, следует подумать самостоятельно. Сигнал звуковой частоты через усилительный каскад (транзистор VT1) поступает на телефонный капсюль BF1 или внешний усилитель.

Индикатор электрического поля

Индикатор электрического поля или простейшего типа может быть собран по схемам, представленным на рис. 8 и 11 [Рл 9/98-16].

Входы неиспользуемых инверторов /ШОГ7-микросхем необходимо соединить с общим проводом или шиной питания (рис. 8). При приближении индикатора к сетевому проводу в первой схеме вырабатываются звуковые сигналы, воспроизводимые пьезокерамическим излучателем, во второй схеме устройство реагирует на переменное электрическое поле звуковыми сигналами.

Рис. 8. Схема искателя электропроводки.

Рис. 11. Схема индикатора электрического поля.

Фотореле, термореле

Фото- или термореле может быть выполнено по схеме, приведенной в книге Л.Д. Пономарева и А.Н. Евсеева (рис. 9). Устройство содержит регулируемый резистивный делитель напряжения, состоящий из резистора-датчика R1 и потенциометра R2.

К средней точке этого делителя подключен вход триггера Шмитта, составленный из двух логических элементов КМОП-млк-росхемы. К выходу триггера подсоединены эмиттерный повторитель и тиристорный коммутатор постоянного тока. Вместо тиристора может быть использован его транзисторный аналог.

Рис. 9. Схема фотореле, термореле.

При изменении сопротивления датчика триггер Шмитта переключается из одного устойчивого состояния в другое.

Соответственно, выходной сигнал через согласующий эмиттер-ный повторитель подается на управляющий электрод тиристора VS1. Происходит включение тиристора, срабатывает реле К1 или иная нагрузка. Для отключения нагрузки необходимо «сбросить» состояние тиристора, т.е. кратковременно отключить питание.

 

Такая схема может быть использована для контроля технологических и иных процессов, предупреждения критических и аварийных ситуаций, оповещения персонала о нештатном режиме работы оборудования и т.д.

Для того чтобы устройство самостоятельно включалось и отключалось, вместо тиристора следует установить кремниевый транзистор, рассчитанный на ток нагрузки.

Индикатор перегорания предохранителя

Индикатор перегорания предохранителя Л. Тесленко (рис. 10) содержит генератор импульсов на микросхеме и светодиодный индикатор [Р 11/85-44].

Рис. 10. Схема индикатора перегорания предохранителя.

Когда предохранитель цел, на вход инвертора (вывод 8 микросхемы DD1) подается напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора.

Стоит перегореть предохранителю, вывод 8 через сопротивление нагрузки оказывается присоединенным к общей шине. Генератор начнет работать, при этом светодиод мигает с частотой около 5 Гц.

Для индикации перегорания предохранителя при «оборванной» нагрузке параллельно сопротивлению нагрузки желательно включить резистор величиной около 1 МОм.

Простой металлоискатель

Металлоискатель на микросхеме DD1 K561ЛE5, выполненный по традиционной схеме сравнения частот опорного и поискового генераторов [Р 8/89-65], показан на рис. 12.

Рис. 12. Схема металлоискателя.

Частота опорного генератора определяется емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2.

Частота поискового генератора зависит от параметров LC-контура поисковой катушки (L1, С2). При приближении поисковой катушки к металлическому предмету ее индуктивность меняется, изменяя частоту генерации поискового генератора.

Сигналы с обоих генераторов через развязывающие конденсаторы С4 и С5 поступают на диодный детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения.

Нагрузкой детектора является высокоомный телефонный капсюль BF1, и в нем выделяется сигнал разностной частоты. При использовании низкоомного телефонного капсюля может потребоваться дополнительный каскад усиления. Конденсатор С6 шунтирует на общий провод высокочастотные составляющие смешиваемых сигналов.

Поисковая катушка размещена внутри алюминиевого или медного незамкнутого кольца диаметром 200 мм. Диаметр трубки — 8 мм. Для намотки использован провод, например, ПЭЛШО диаметром 0,5 мм.

Количество витков определяется по принципу «сколько войдет». Выводы катушки присоединяют к схеме, а саму трубку соединяют с общей шиной.

Налаживание металлоискателя заключается в установке частоты опорного генератора до появления в телефонном капсюле звуковых сигналов низкой частоты. При этим, возможно, придется подобрать емкость конденсатора С1 или С2.

Устройство для рефлексотерапии

Схема прибора — электронного устройства для рефлексотерапии, разработанного И. Скулкиным — показана на рис. 13 [Рл 2/97-26]. Узел поиска биологически активных точек (БАТ) содержит усилитель на составном транзисторе VT1 — VT3 и генератор импульсов на микросхеме DD1.

Рис. 13. Схема прибора для рефлексотерапии.

Поисковый (активный) электрод (А) представляет собой закругленную иглу диаметром 1 мм. Пассивный электрод (П) состоит из отрезка телескопической антенны.

При поиске БАТ на теле человека этот электрод зажимают в руке. Когда поисковый электрод попадает на БАТ, сопротивление участка кожи резко уменьшается, а устройство реагирует на это включением светодиода.

Полярность напряжения, прикладываемого к биологически активной точке, можно изменять переключателем SA1, а переключатель SA2 переводит устройство из режима поиска БАТ в режим воздействия на них. Частоту и ток воздействия задают потенциометры R2 и R4, соответственно.

Для проверки готовности прибора к работе следует в режиме «Поиск» (SA2) установить максимальный ток воздействия и замкнуть электроды. При этом должен загореться светодиод HL1.

Электронный телеграфный ключ

Электронный телеграфный ключ на одной микросхеме K561J1E5 (рис. 14) выполнен по традиционной для таких ключей схеме [Рл KB и УКВ 1/96-23]. Релаксационный генератор собран на логических элементах с разными RC-цепями, ответственными за формирование посылок тире и точек.

Рис. 14. Схема электронного телеграфного ключа.

При нажатии на телеграфный ключ (замыкании зарядной цепи) заряжается группа конденсаторов С1 — СЗ (тире) или С2, СЗ (точка). Когда напряжение на входе логического элемента DD1.1 превысит определенный пороговый уровень, произойдет его переключение, и на выходе установится значение логического нуля.

Процесс заряда конденсаторов прервется, и они начнут разряжаться через сопротивления R2 и R3. При снижении напряжения на конденсаторах ниже определенного значения первый логический элемент вновь переключится, и процесс зарядки/разрядки конденсаторов повторится.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока замкнута контактная группа телеграфного манипулятора. Длительность точек и тире определяется постоянными времени зарядных и разрядных цепей (RC). Конденсаторы С1 — СЗ должны иметь малые токи утечки.

Для звуковой индикации генерируемых телеграфных сигналов предназначен генератор, выполненный на третьем и четвертом элементах микросхемы.

Генератор нагружен на пье-зокерамический излучатель типа ЗП-19. При использовании индуктивного излучателя (телефонного капсюля) последовательно с ним необходимо включить разделительный конденсатор емкостью более 0,1 мкФ.

Одновременно со звуковой, в схему введена световая индикация на светодиоде НИ (АЛ307), что позволяет визуально контролировать наличие телеграфных посылок. Для коммутации цепей передающего устройства использован буферный каскад на транзисторе VT1 (КТ315), нагруженный на реле.

Как и для других простейших телеграфных ключей, использующих подобный способ формирования точек и тире, данной конструкции присущи те же недостатки: необходимость подстройки соотношения продолжительности точек/тире сопротивлением R1 при изменении скорости передачи.

Механическая часть манипулятора может быть изготовлена из отрезка ножовочного полотна с примыкающими к нему контактными группами. В качестве таких контактов можно воспользоваться контактами разобранного крупногабаритного реле.

Многоголосый имитатор звуков

«Многоголосый» имитатор звуков, описанный М. Холодовым (рис. 15), содержит два последовательно включенных и управляемых генератора [Р 7/87-34]. Один из них работает на частоте 1…3 Гц, второй вырабатывает колебания частотой 0,2…2 кГц.

Если в цепь управления (клеммы XS1 и XS2) подключить рези-стивно-емкостной датчик, то на выходе устройства можно получить различные звуковые эффекты, разнообразие проявления которых ограничено только фантазией экспериментатора.

Если ко входу имитатора подключить переменное сопротивление 100 кОм и вращать его ручку, на выходе устройства звук будет напоминать трели соловья, затем щебетание воробья, кряканье утки, кваканье лягушки…

Рис. 15. Схема многоголосого имитатора звуков.

Устройство собрано на микросхеме К561ЛА7 (элементы И-НЕ). Имитатор при желании можно выполнить и на элементах ИЛИ-НЕ (К561ЛЕ5). Для этого потребуется самостоятельная переработка схемы.


Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

10 простых электрических схем со схемами

Повседневная жизнь на Земле практически невозможна без электричества. Все мы, от домов до крупных предприятий, зависим от электричества. Мы знаем, что электрический ток течет по замкнутой цепи. Электрическая цепь представляет собой замкнутый контур, в котором непрерывный электрический ток идет от источника питания к нагрузке. Если вы пытаетесь описать электрическую цепь своему другу или соседу, вероятно, вам придется провести соединение. Например, если вы хотите объяснить схему освещения, может потребоваться больше времени, чтобы нарисовать лампочку, батарею и провода, потому что разные люди рисуют различные компоненты схемы по-разному, и это может занять много времени, чтобы объяснить.Поэтому лучший способ — научиться показывать простые электрические схемы. В этой статье мы приводим чертежи некоторых простых электрических цепей: цепь освещения переменного тока, цепь зарядки аккумулятора, счетчик энергии, цепь переключателя, цепь кондиционирования воздуха, цепь термопары, цепь освещения постоянного тока, цепь мультиметра, цепь трансформатора тока и цепь однофазного двигателя. .

Цепь переменного тока для лампы

Для лампы нам понадобятся два провода; один — нейтральный провод, а другой — провод под напряжением.Эти два провода подключены от лампы к главной панели питания. Желательно использовать разные цвета для проводов под напряжением и нейтральных проводов. Универсальная практика — использовать красный цвет для проводов под напряжением и черный цвет для нейтрального провода. Для включения и выключения лампы нам понадобится элемент управления, называемый переключателем, который находится в проводе под напряжением между источником питания и лампой. Если переключатель находится в положении ON, электрическая цепь замкнута и лампа светится, а если переключатель находится в положении OFF, он отключит питание лампы.Для безопасной работы эту проводку помещают в коробку, называемую распределительной коробкой. Провод переключателя и провод под напряжением представляют собой одиночный провод; он просто прорезан между ними, чтобы подключить выключатель. Если вы хотите заменить лампу, не забудьте выключить лампу и, если возможно, отключить питание от цепи.

Схема зарядки аккумулятора

Зарядка аккумулятора осуществляется с помощью выпрямителя. Основная функция выпрямителя — преобразование переменного (переменного тока) в постоянный (постоянный).Выпрямитель, показанный на схеме, представляет собой мостовой выпрямитель, который имеет четыре диода, соединенных в виде моста. В цепь добавлено сопротивление, чтобы ограничить ток. Когда питание подается на выпрямитель через понижающий трансформатор, он преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока, который поступает в аккумулятор, тем самым заряжая его. Обычно эта схема заключена в блоке зарядного устройства или инверторе, и только клеммы выходят из блока зарядного устройства для подключения к батарее для зарядки.

Электрическая цепь кондиционирования воздуха

Кондиционирование воздуха — это процесс, который нагревает, охлаждает, очищает и циркулирует воздух вместе с контролем его влажности. Электрический аспект переменного тока включает в себя силовое оборудование для двигателей и пускателей для компрессоров и вентиляторов конденсатора. Сопутствующее электрическое оборудование включает в себя электромагнитные клапаны, реле высокого и низкого давления, реле высокой и низкой температуры, а также предохранительные устройства от перегрузки по току, пониженного напряжения и т. Д.

Вентиляторы компрессора и конденсатора приводятся в действие простым трехфазным асинхронным двигателем переменного тока с фиксированной скоростью, каждый со своим стартером и питаемым от распределительного щита. Регулярное электрическое обслуживание и поиск неисправностей двигателя и стартеров включает очистку, проверку соединений, испытания изоляции и т. Д.

Цепь переключателя

Мы задействуем переключатели для освещения, вентиляторов и т. Д. Много раз в день, но обычно мы не пытаемся это сделать. увидеть соединение внутри переключателя. Функция переключателя состоит в том, чтобы подключить или замкнуть цепь, идущую к нагрузке от источника питания.Он имеет подвижные контакты, которые обычно разомкнуты.

Как показано на схеме, подача питания на нагрузку осуществляется через схему переключения, поэтому подачу питания можно отключить, удерживая переключатель в разомкнутом состоянии.

Схема освещения постоянного тока

Для небольшой светодиодной лампы обычно используется источник постоянного тока (аккумулятор). Эта схема очень проста. Батарея имеет две точки: анодную и катодную. Анод положительный, а катод отрицательный. Лампа имеет два вывода — один положительный, а другой — отрицательный.Положительный вывод лампы соединен с анодом, а отрицательный вывод лампы соединен с катодом батареи. Как только соединение будет установлено, лампа загорится. Для включения или выключения, подключите переключатель (схема выше) между любым одним проводом, который будет отключать или подавать напряжение постоянного тока на светодиодную лампу.

Более простые электрические схемы и простые электрические устройства обсуждаются на следующей странице.

Цепь термопары

Предыдущая страница была посвящена работе нескольких простых электрических цепей, здесь мы продолжим эту тему и изучим некоторые более простые электрические устройства и их утилиты.

Когда соединения, образованные из двух разнородных однородных материалов, подвергаются воздействию разницы температур, возникает ЭДС. Это называется эффектом Зеебека. На рисунке показана термопара, состоящая из двух проводов, одна железная, а другая — из константана, с вольтметром. Этот вольтметр будет измерять генерируемую ЭДС, и ее можно откалибровать для измерения температуры. Разница температур между горячим и холодным спаем создает пропорциональную ей ЭДС.Если температура холодного спая поддерживается постоянной, то ЭДС пропорциональна температуре горячего спая.

Счетчик энергии или счетчик двигателя

Энергия — это общая мощность, потребляемая за определенный промежуток времени. Мощность, потребляемая за определенный период времени, может быть измерена счетчиком двигателя или счетчиком энергии. Счетчики энергии используются на всех линиях электроснабжения каждого дома для измерения мощности, потребляемой как в цепях постоянного, так и переменного тока. Он измеряется в ватт-часах или киловатт-часах.Для цепей постоянного тока счетчиком может быть ампер-час или ватт-час.

Есть алюминиевый диск, который непрерывно вращается при потреблении энергии. Скорость вращения пропорциональна мощности, потребляемой нагрузкой (в ватт-часах). Счетчики энергии имеют катушку давления и катушку тока. Когда напряжение подается на катушку давления, ток течет через катушку и создает магнитный поток, который создает крутящий момент на диске. Ток нагрузки протекает через токовую катушку и создает другой магнитный поток, который оказывает противоположный крутящий момент на алюминиевый диск.Результирующий крутящий момент действует на диск и приводит к вращению диска, которое пропорционально используемой энергии и регистрируется в счетчике энергии.

Схема мультиметра

Мультиметр, вероятно, является одним из самых простых электрических устройств, которые могут измерять сопротивление, токи и напряжение. Это незаменимый прибор, который может использоваться для измерения постоянного и переменного напряжения и токов. Он используется для проверки целостности цепи (по шкале омметра, для измерения протока постоянного тока, постоянного напряжения в цепи, а также для измерения переменного напряжения на трансформаторе питания.Он состоит из гальванометра, последовательно подключенного к сопротивлению. Ток, протекающий в цепи, то есть напряжение в цепи, можно измерить, подключив клеммы мультиметра к цепи. В основном он используется для проверки целостности обмоток двигателя.

Схема трансформатора тока

Трансформатор тока используется для измерения тока в цепи с помощью амперметра низкого диапазона. Фактически, он снижает ток до уровня диапазона амперметра.Он имеет первичную обмотку и вторичную обмотку. Первичная обмотка подключается к силовой цепи, так что через нее проходит измеряемый ток. Вторичная обмотка трансформатора подключена к амперметру. Трансформатор снизит ток до значения, которое может быть измерено подключенным амперметром.

Цепь однофазного двигателя

Однофазные двигатели предназначены для работы от однофазного источника питания и могут выполнять широкий спектр полезных услуг в домах, офисах, фабриках и мастерских, а также в других коммерческих учреждениях.

Однофазный двигатель имеет две клеммы в клеммной коробке внешнего корпуса. Одна из этих клемм соединена с токоведущим проводом силовой цепи, а другая — с нулевым проводом. Когда электропитание поступает на двигатель, двигатель будет работать до тех пор, пока не будет отключено электропитание.

На этом однофазном двигателе работает даже вентилятор. Иногда вентилятор не запускается, когда мы его включаем. Причина в том, что конденсатор, используемый для самозапуска однофазного двигателя, не работает.Лучший способ решить эту проблему — заменить конденсатор.

Простые схемы | Блестящая вики по математике и науке

Для любой простой системы найти V, I или R несложно, если учесть два других фактора, но это усложняется, когда источник питания управляет несколькими устройствами последовательно. Последовательность означает несколько устройств, соединенных встык, при этом положительный вывод одного устройства подключен к отрицательному устройству следующего, точно так же, как набор рождественских гирлянд.Поскольку устройства перетекают друг в друга, и заряд сохраняется, любой ток, протекающий в первое устройство, должен вытекать из последнего устройства, то есть ток через все устройства одинаков. Последовательные устройства похожи на воду, плывущую по реке: река может закручиваться, поворачиваться, сжиматься и расширяться, но количество воды, текущей в любом заданном поперечном сечении в единицу времени, должно быть одинаковым во всех точках вдоль реки, то есть v1A1 = v2A2v_1A_1 = v_2A_2v1 A1 = v2 A2. Если бы это было не так, вода накапливалась бы в точках вдоль реки и выливалась бы из берегов.

Таким образом, в приведенной выше схеме i1 = i2 = i3i_1 = i_2 = i_3i1 = i2 = i3, или поскольку каждый резистор подчиняется закону Ома

I = V1R1 = V2R2 = V3R3.I = \ frac {V_1} {R_1} = \ frac {V_2} {R_2} = \ frac {V_3} {R_3} .I = R1 V1 = R2 V2 = R3 V3.

Теперь левая сторона оранжевой лампочки подключена к положительной клемме батареи, а правая сторона зеленой лампочки подключена к отрицательной клемме батареи, что означает, что сумма напряжения падает на трех резисторы равны по величине падению напряжения на батарее, т.е.е.

Vbattery = V1 + V2 + V3.V_ \ text {battery} = V_1 + V_2 + V_3.Vbattery = V1 + V2 + V3.

Это физический принцип.

Следовательно,

Vbattery = V1 + V2 + V3 = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 + R3) = IReff. \ Begin {выровнено} V_ \ text {батарея} & = V_1 + V_2 + V_3 \\ & = IR_1 + IR_2 + IR_3 \\ & = I \ влево (R_1 + R_2 + R_3 \ вправо) \\ & = IR_ \ text {eff}. \ end {align} Vbattery = V1 + V2 + V3 = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 + R3) = IReff.

Следовательно, цепь, состоящая из трех последовательно соединенных лампочек, эквивалентна одной лампочке с сопротивлением, равным сумме отдельных сопротивлений.Это доказывает общий результат для резисторов, включенных последовательно.

Резисторы последовательно

Эффективное сопротивление последовательно включенных резисторов R1,…, RNR_1, \ ldots, R_NR1,…, RN равно

.

Reff = ∑iRi.R_ \ text {eff} = \ sum_i R_i.Reff = i∑ Ri.

Хотя последовательное расположение элементов схемы имеет некоторые привлекательные особенности, такие как равномерный ток, простота установки новых батарей и т. Д., Последовательное расположение элементов схемы имеет серьезные недостатки.Во-первых, введение любых новых устройств уменьшает ток, протекающий по цепи, и, таким образом, снижает выходную мощность каждого отдельного устройства. Если несколько устройств подключены последовательно, например, духовка, компьютер и лампа для чтения, затемнение лампы для чтения (за счет увеличения ее сопротивления) означает уменьшение тока в духовке и компьютере. Другой заключается в том, что если один элемент в цепи, например, ваш телевизор, сломается, вся цепь также разорвется, потому что разрыв электрического потенциала больше не поддерживается ни на одном устройстве.Это неудобно для создания надежных схем, в которых нам бы хотелось, чтобы отказы устройств не зависели друг от друга.

Некоторые из этих недостатков можно избежать в архитектуре параллельных цепей.

Описание простой последовательной электрической цепи

Обновлено 15 декабря 2020 г. схемы.Реальные схемы могут быть сложными, но вы можете понять их с помощью базовых знаний, которые вы получите из более простых, идеализированных схем.

Два основных типа цепей — последовательные и параллельные. В последовательной схеме все компоненты (например, резисторы) выстроены в линию, при этом одна петля из проводов составляет схему. Параллельная цепь разделяется на несколько путей с одним или несколькими компонентами на каждом. Расчет последовательных цепей прост, но важно понимать различия и способы работы с обоими типами.

Основы электрических цепей

Электроэнергия течет только по цепям. Другими словами, для того, чтобы что-то работало, ему нужен полный цикл. Если вы разорвите эту петлю с помощью переключателя, питание перестанет течь, и ваш свет (например) погаснет. Простое определение схемы — это замкнутый контур проводника, по которому могут перемещаться электроны, обычно состоящий из источника питания (например, батареи), электрического компонента или устройства (например, резистора или лампочки) и проводящего провода.

Чтобы понять, как работают схемы, вам нужно усвоить базовую терминологию, но вы будете знакомы с большинством терминов из повседневной жизни.

«Разница напряжений» — это термин, обозначающий разницу в электрической потенциальной энергии между двумя местами на единицу заряда. Батареи работают, создавая разность потенциалов между двумя их выводами, что позволяет току течь от одного к другому, когда они соединены в цепи. Потенциал в одной точке технически является напряжением, но на практике важна разница в напряжении.У 5-вольтовой батареи разность потенциалов между двумя клеммами составляет 5 вольт, а 1 вольт = 1 джоуль на кулон.

Подключение проводника (например, провода) к обоим клеммам батареи создает цепь, по которой протекает электрический ток. Сила тока измеряется в амперах, что означает кулоны (заряда) в секунду.

Любой проводник будет иметь электрическое «сопротивление», что означает сопротивление материала протеканию тока. Сопротивление измеряется в омах (Ом), и провод с сопротивлением 1 Ом, подключенный к напряжению 1 вольт, позволит протекать току в 1 ампер.

Связь между ними заключена в законе Ома:

В = IR

Словами, «напряжение равно току, умноженному на сопротивление».

Сравнение последовательностей

с параллельными схемами

Два основных типа схем различаются по расположению в них компонентов.

Простое определение последовательной цепи: «Схема с компонентами, расположенными по прямой линии, поэтому весь ток течет через каждый компонент по очереди.«Если вы сделаете базовую контурную схему с батареей, подключенной к двум резисторам, а затем подключите обратно к батарее, два резистора будут включены последовательно. Таким образом, ток будет идти от положительного полюса батареи (по соглашению вы относитесь к току, как если бы он исходит от положительного полюса) к первому резистору, от него ко второму резистору, а затем обратно к батарее.

Параллельная схема отличается. Схема с двумя параллельными резисторами будет разделена на две дорожки с резистором на каждой.Когда ток достигает соединения, то же количество тока, которое входит в соединение, также должно покинуть соединение. Это называется сохранением заряда или, в частности, для электроники нынешним законом Кирхгофа. Если два пути имеют равное сопротивление, по ним будет течь равный ток, поэтому, если ток 6 ампер достигнет соединения с равным сопротивлением на обоих путях, по каждому из них будет течь по 3 ампера. Затем пути соединяются перед повторным подключением к батарее, чтобы замкнуть цепь.

Расчет сопротивления для последовательной цепи

Расчет общего сопротивления нескольких резисторов подчеркивает различие между последовательным и последовательным резисторами.параллельные цепи. Для последовательной цепи полное сопротивление ( R, , , всего ) является просто суммой отдельных сопротивлений, поэтому:

R_ {total} = R_1 + R_2 + R_3 + …

Тот факт, что это последовательная цепь, означающая, что полное сопротивление на пути — это просто сумма отдельных сопротивлений на нем.

Для практической задачи представьте последовательную цепь с тремя сопротивлениями: R 1 = 2 Ом, R 2 = 4 Ом и R 3 = 6 Ом .Рассчитайте полное сопротивление в цепи.

Это просто сумма отдельных сопротивлений, поэтому решение будет таким:

\ begin {выровнено} R_ {total} & = R_1 + R_2 + R_3 \\ & = 2 \; \ Омега \; + 4 \; \ Омега \; +6 \; \ Омега \\ & = 12 \; \ Omega \ end {align}

Расчет сопротивления для параллельной цепи

Для параллельных цепей расчет R всего немного сложнее. Формула:

{1 \ выше {2pt} R_ {total}} = {1 \ выше {2pt} R_1} + {1 \ выше {2pt} R_2} + {1 \ выше {2pt} R_3}

Помните, что эта формула дает вам обратную величину сопротивления (т.е.е., деленное на сопротивление). Поэтому вам нужно разделить единицу на ответ, чтобы получить общее сопротивление.

Представьте, что вместо этого параллельно были установлены те же три резистора, что и раньше. Общее сопротивление будет равно:

\ begin {align} {1 \ above {2pt} R_ {total}} & = {1 \ above {2pt} R_1} + {1 \ above {2pt} R_2} + { 1 \ выше {2pt} R_3} \\ & = {1 \ above {2pt} 2 \; Ω} + {1 \ выше {2pt} 4 \; Ω} + {1 \ выше {2pt} 6 \; Ω} \\ & = {6 \ выше {2pt} 12 \; Ω} + {3 \ выше {2pt} 12 \; Ω} + {2 \ выше {2pt} 12 \; Ω} \\ & = {11 \ выше {2pt} 12Ω} \\ & = 0.{-1}} \\ & = 1.09 \; \ Omega \ end {align}

Как решить последовательную и параллельную комбинированную схему

Вы можете разбить все схемы на комбинации последовательных и параллельных схем. Ветвь параллельной цепи может состоять из трех последовательно соединенных компонентов, а цепь может состоять из трех последовательных параллельных ветвящихся секций.

Решение подобных проблем означает просто разбить схему на секции и проработать их по очереди.Рассмотрим простой пример, где есть три ветви в параллельной цепи, но к одной из этих ветвей присоединены три резистора.

Уловка для решения проблемы заключается во включении вычисления последовательного сопротивления в большее для всей цепи. Для параллельной схемы необходимо использовать выражение:

{1 \ above {2pt} R_ {total}} = {1 \ above {2pt} R_1} + {1 \ above {2pt} R_2} + {1 \ выше {2pt} R_3}

Но первая ветвь, R 1 , фактически состоит из трех последовательно соединенных резисторов.Итак, если вы сначала сосредоточитесь на этом, вы знаете, что:

R_1 = R_4 + R_5 + R_6

Представьте, что R 4 = 12 Ом, R 5 = 5 Ом и R 6 = 3 Ом. Общее сопротивление:

\ begin {выровнено} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 \\ & = 12 \; \ Омега \; + 5 \; \ Омега \; + 3 \; \ Омега \\ & = 20 \; \ Omega \ end {align}

Получив этот результат для первой ветви, вы можете перейти к основной проблеме. С одним резистором на каждом из оставшихся путей, предположим, что R 2 = 40 Ом и R 3 = 10 Ом.{-1}} \\ & = 5.7 \; \ Omega \ end {align}

Другие расчеты

Сопротивление намного проще рассчитать в последовательной цепи, чем в параллельной, но это не всегда так. Уравнения для емкости ( C ) в последовательной и параллельной цепях в основном работают противоположным образом. Для последовательной цепи у вас есть уравнение для обратной емкости, поэтому вы рассчитываете общую емкость ( C всего ) с помощью:

{1 \ выше {2pt} C_ {total}} = {1 \ выше {2pt} C_1} + {1 \ выше {2pt} C_2} + {1 \ выше {2pt} C_3} +….

Затем вы должны разделить единицу на этот результат, чтобы найти C всего .

Для параллельной схемы у вас есть более простое уравнение:

C_ {total} = C_1 + C_2 + C_3 + ….

Однако основной подход к решению проблем с последовательными и параллельными схемами тот же.

Основные электрические схемы-компоненты, типы

Что такое электрическая цепь?

Электрическая цепь — это замкнутый путь для передачи электрического тока через среду электрических и магнитных полей.Поток электронов через петлю составляет электрический ток. Электроны входят в цепь через «Источник», которым может быть батарея или генератор. Источник обеспечивает электроны энергией, создавая электрическое поле, которое обеспечивает электродвижущую силу.

Электроны покидают цепь через нагрузку на землю, замыкая тем самым замкнутый путь. Нагрузкой или выходом может быть любое простое бытовое устройство, такое как телевизор, лампа, холодильник, или сложная нагрузка, например, на гидроэлектростанции.

Простая электрическая цепь состоит из источника (например, батареи), проводов в качестве проводящей среды и нагрузки (например, лампочки). Батарея обеспечивает необходимую энергию для потока электронов к лампочке.

Основные элементы схемы

Как упоминалось выше во введении, схема представляет собой соединение элементов. Эти элементы подразделяются на активные и пассивные в зависимости от их способности генерировать энергию.

Активные элементы схемы

Активные элементы — это элементы, которые могут генерировать энергию.Примеры включают батареи, генераторы, операционные усилители и диоды. Обратите внимание, что в электрической цепи элементы источника являются наиболее важными активными элементами.

Источник энергии, будь то источник напряжения или тока, бывает двух типов — независимые и зависимые источники. Примером независимого источника является батарея, которая обеспечивает постоянное напряжение в цепи, независимо от тока, протекающего через клеммы.

Примером зависимого источника является транзистор, который обеспечивает ток в цепи в зависимости от приложенного к нему напряжения.Другой пример — операционный усилитель, который выдает напряжение в зависимости от дифференциального входного напряжения, приложенного к его клеммам.

Элементы пассивной цепи

Пассивные элементы

можно определить как элементы, которые могут управлять потоком электронов через них. Они либо увеличивают, либо уменьшают напряжение. Вот несколько примеров пассивных элементов.

Резистор : резистор препятствует прохождению через него тока. Для линейной цепи применим закон Ома, который гласит, что напряжение на резисторе прямо пропорционально току, протекающему через него, а пропорциональная константа — это сопротивление.

Катушка индуктивности : Катушка индуктивности накапливает энергию в форме электромагнитного поля. Напряжение на катушке индуктивности пропорционально скорости изменения тока, протекающего через нее.

Конденсатор : Конденсатор накапливает энергию в виде электростатического поля. Напряжение на конденсаторе пропорционально заряду.

Типы электрических цепей

Цепи постоянного тока

В цепях постоянного тока применяется возбуждение от постоянного источника.В зависимости от типа соединения активных и пассивных компонентов с источником цепь можно разделить на последовательные и параллельные цепи.

Цепи серии

Когда несколько пассивных элементов соединены последовательно с источником энергии, такая схема называется последовательной схемой. В последовательной цепи через каждый элемент протекает одинаковое количество тока, и напряжение делится. В последовательной цепи, поскольку элементы соединены в линию, если среди них есть неисправный элемент, полная цепь действует как разомкнутая цепь.

  • Для резистора, подключенного в цепи постоянного тока, напряжение на его выводах прямо пропорционально току, проходящему через него, таким образом, сохраняется линейная зависимость между напряжением и током. Для резисторов, соединенных последовательно, общее сопротивление равно сумме всех значений сопротивлений.
  • Для конденсаторов, соединенных последовательно, общая емкость равна сумме обратных величин всех значений емкости.
  • Для катушек, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех значений индуктивности.
Параллельные цепи

В параллельной схеме один вывод всех элементов подключен к одному выводу источника, а другой вывод всех элементов подключен к другому выводу источника.

В параллельных цепях напряжение в параллельных элементах остается неизменным, а ток изменяется. Если среди параллельных элементов есть неисправный элемент, это не повлияет на схему.

  • Для резисторов, соединенных параллельно, полное сопротивление равно сумме обратных величин всех значений сопротивлений.
  • Для конденсаторов, соединенных последовательно, общая емкость равна сумме всех значений емкости.
  • Для катушек, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех обратных значений индуктивности.

Цепи переменного тока

Цепи переменного тока — это цепи, в которых элементом возбуждения является источник переменного тока. В отличие от источника постоянного тока, который является постоянным, источник переменного тока имеет переменные ток и напряжение через равные промежутки времени. Как правило, для приложений с большой мощностью используются цепи переменного тока.

Простая цепь переменного тока с использованием сопротивления

Для переменного тока, протекающего через резистор, соотношение тока и напряжения зависит от фазы и частоты источника питания. Приложенное напряжение будет постоянно меняться со временем, и закон Ома можно использовать для расчета тока, проходящего через резистор в любой момент времени.

Другими словами, если в момент времени t секунд значение напряжения равно v вольт, ток будет:

i = v / R

, где значение R всегда постоянно.

Приведенное выше уравнение показывает, что полярность тока зависит от полярности напряжения. Кроме того, как ток, так и напряжение достигают своей максимальной и нулевой точек одновременно. Таким образом, для резистора напряжение совпадает по фазе с приложенным током.

Рассмотрим схему ниже

Когда переключатель замкнут, ток проходит через резистор и определяется уравнением ниже

i = Im cos (ωt + Φ)

Напряжение, В = IR = RIm cos (ωt + Φ)

Для резистора значения напряжения и тока будут расти и падать одновременно.Следовательно, разность фаз между напряжением и током равна нулю.

Цепь переменного тока с использованием чистой индуктивности

Катушка из тонкой проволоки, намотанная на цилиндрический сердечник, известна как индуктор. Сердечник может быть воздушным сердечником (многослойным полым) или железным сердечником. Когда через индуктор протекает переменный ток, магнитное поле также изменяется. Это изменение магнитного поля приводит к индуцированному напряжению на катушке индуктивности. Согласно закону Ленца, индуцированное напряжение таково, что оно противодействует протеканию через него тока.

Во время первого полупериода напряжения источника индуктор накапливает энергию в виде магнитного поля, а в следующей половине он выделяет энергию.
Индуцированная ЭДС определяется следующим образом:

e = Ldi / dt

Здесь L — самоиндукция.

Теперь, приложенное входное напряжение переменного тока определяется как v (t) = Vm Sinωt

Ток через катушку индуктивности: I (t) = Im Sinωt

Итак, напряжение на катушке индуктивности будет

.

e = L di / dt = wLI_m cos⁡wt = wLI_m sin⁡ (wt + 90)

Таким образом, для катушки индуктивности напряжение опережает ток на 90 градусов.

Теперь сопротивление катушки индуктивности называется реактивным сопротивлением и выражается в

.

Таким образом, полное сопротивление или сопротивление пропорционально скорости изменения тока катушки индуктивности.

Цепь переменного тока с конденсатором

При постоянном питании постоянного тока пластины конденсатора заряжаются до приложенного напряжения, временно накапливают этот заряд и затем начинают разряжаться. Когда конденсатор полностью заряжен, он блокирует ток, поскольку пластины насыщаются.


Когда на конденсатор подается напряжение питания переменного тока, скорость зарядки и разрядки зависит от частоты источника питания.Напряжение на конденсаторе отстает от протекающего через него тока на 90 градусов.

Ток через конденсатор определяется как

.

e = Ldi / dt

Емкостное реактивное сопротивление определяется как:

e = Ld / idt

Таким образом, полное сопротивление или реактивное сопротивление источника переменного тока обратно пропорционально частоте источника питания.

Что такое короткое замыкание и обрыв?

Короткое замыкание

Соединение с низким или незначительным сопротивлением между двумя проводниками в электрической цепи называется коротким замыканием.Короткое замыкание приведет к выделению большего количества тепла и, в конечном итоге, к искрам, пламени или дыму.

Короткое замыкание может быть вызвано неплотными контактами, неисправной изоляцией, резким пережевыванием проводов вредителями или старыми приборами. Один из лучших и часто используемых методов предотвращения повреждений в результате короткого замыкания — это использование предохранителя или автоматического выключателя.

Обрыв цепи

Обрыв цепи вызван обрывом в электрической цепи. Когда какой-либо элемент в цепи остается неподключенным, создается разомкнутая цепь.В то время как напряжение на разомкнутой цепи имеет некоторое конечное значение, ток равен нулю.

Защита цепи

Преднамеренная установка слабого звена в электрической цепи называется защитой цепи. Целью этой установки является предотвращение повреждений из-за короткого замыкания, превышения температуры и других повреждений.
Устройство защиты цепи может быть предохранителем, автоматическим выключателем, тиристором или переключателем.

Amazon.com: Комплект STEM для простых электрических цепей Thames & Kosmos | Essential Circuitry Set | 15 экспериментов, 5 моторизованных моделей — электричество, ток, напряжение, светодиоды и многое другое

Количество моделей / экспериментов 15 экспериментов со схемами плюс 5 модельных сборок, в которых используются схемы из ваших экспериментов: зоотроп из фильма, идущий лев, машущая птица, электромобиль и счетчик оптических иллюзий. 26 уникальных экспериментов по построению моделей 33 увлекательных эксперимента и игры 25 экспериментов Руководство по эксперименту 32-страничное полноцветное руководство с пошаговыми инструкциями и научными объяснениями. 32-страничное полноцветное руководство с пошаговыми инструкциями и научными объяснениями. 48-страничное полноцветное руководство с пошаговыми инструкциями и научными объяснениями. 48-страничное полноцветное руководство с пошаговыми инструкциями и научными объяснениями. Требуются батареи? Да: (2) AA (не входят в комплект) Нет Нет Да: (2) AA (не входят в комплект) Что вы узнали? Наука об электричестве! Темы включают в себя: электрический ток, схемы, полярность, двигатели, батареи, светодиоды, резисторы, генераторы, напряжение, проводники, электрические устройства, проводимость, изоляторы, переключатели и многое другое! Все шесть классических простых машин: колеса и оси, рычаги, шкивы, наклонные плоскости, винты и клинья, а также то, как они используются для облегчения выполнения сложных работ.Также исследуйте шестеренки в этом увлекательном введении в механическую физику. Невидимые силы магнетизма! Изучите различные материалы, чтобы определить, какие из них являются магнитными, узнайте о магнитных полюсах и магнитных полях, о том, как Земля ведет себя как один большой магнит, о взаимосвязи между электричеством и магнетизмом и многом другом. Магнитные поля, как кинетическая энергия преобразуется в электрическую и обратно, шестерни, трансмиссии, электронные двигатели, простые схемы и многое другое!

Электрическая цепь — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Схема представляет собой замкнутый контур , который состоит из компонентов схемы, в которых могут течь электроны от источника напряжения или тока.Если схема состоит из электрических компонентов, таких как резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. Д., То она будет называться электрической схемой , и если схема состоит из любых компонентов электронной схемы, таких как диод, транзистор и т. Д., Тогда она будет будет называться Электронная схема . Таким образом, электронные схемы могут состоять как из электрических компонентов , так и из электронных схем , но электрическая схема будет иметь только электрические компоненты.

Точка, где электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов.Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвратной» или «землей». Точка выхода называется «возвращением», потому что электроны всегда попадают в источник, когда они завершают свой путь в электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, где они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи. Нагрузка электрической цепи может быть такой же простой, как нагрузка на бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, такой как нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используется два вида электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили, работающие от батарей, а также другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот. Для передачи постоянного тока высокого напряжения используются большие преобразователи.

Экспериментальная электронная схема

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может быть такой же простой, как несколько резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе, чтобы создать вспышку в камере.Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы можно подключать последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательной цепи — это сумма сопротивлений.

Цепь или электрическая схема — это визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Составление чертежа соединений всех компонентов в нагрузке схемы упрощает понимание того, как соединяются компоненты схемы.Чертежи электронных схем называются «принципиальными схемами». Чертежи электрических цепей называются «электрическими схемами». Как и другие схемы, эти схемы обычно рисуют чертежники, а затем распечатывают. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичными изображениями цепи. На схемах используются символы для обозначения компонентов в цепи.Условные обозначения используются в схеме, чтобы обозначить, как течет электричество. Мы используем обычное соглашение: от положительной клеммы к отрицательной. Реальный путь перетока электроэнергии — от отрицательной клеммы к положительной.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как соединяются между собой такие компоненты, как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, фонари, переключатели и другие электрические и электронные компоненты. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает некорректно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно возрасти при выходе из строя какого-либо компонента. Это может вызвать серьезное повреждение других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Для защиты от этого в цепь можно подключить предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель размыкает или «разрывает» цепь, когда ток в этой цепи становится слишком высоким, или предохранитель «перегорает». Это дает защиту.

Прерывание от замыкания на землю (G.F.I.) устройства [изменить | изменить источник]

Стандартный возврат для электрических и электронных цепей — заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может размыкать обратную цепь на землю. Пользователь устройства может стать частью электрической цепи устройства, обеспечив обратный путь для электронов через тело пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может быть серьезно шокирован или даже убит электрическим током.

Чтобы предотвратить опасность поражения электрическим током и возможность поражения электрическим током, устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи на землю в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи заземления G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения для устройства. G.F.I. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов цепей.

Короткие замыкания — это цепи, которые возвращаются к источнику питания неиспользованным или с той же мощностью, что и на выходе.Обычно они перегорают, но иногда этого не происходит. Это может привести к возгоранию электрического тока.

15 Простая электронная схема для начинающих

Интересует электроника? Конечно, теория утомительна.

Начнем с более простых электронных схем.

Для новичков или тех, кто хочет, чтобы трасса была быстрой и недорогой.

Кроме того, это отличное обучение! Почему?

Потому что понимание простых электронных схем — хорошее основание.

Сказал мой друг.
«Большой проект электроники включает в себя множество небольших электронных схем»

Как вы думаете, правда?

Я тоже думаю, что это правда. Некоторые из ваших работ могут нуждаться в крошечных деталях. Так что небольшие схемы помогут ему хорошо работать.

Ну и что,

Я использовал для создания множества небольших схем. Конечно, на это нужно много времени. Наше время дорого.

Я хочу помочь вам выбрать эту простую схему. И строить быстро вовремя.

Всего ниже 15 цепей.

1 # Lego Автоматический светодиодный фонарик

Попробуйте простой автоматический светодиодный фонарик. Всего из 5 частей.

Узнайте о том, что транзистор, LDR, светодиоды и многое другое работают вместе как делитель напряжения.

Подробнее об этой схеме

Он будет подавать звуковой сигнал, когда почва высохнет. Итак, деревья не умирают.

Солнечная батарея работает от источника постоянного тока напряжением 6 В. Так что экономия на удобстве и не требует батарей.

Схема без использования печатной платы. Вы можете легко построить из нескольких частей.

Подробнее об этой схеме

3 # Сделайте источник питания 12 В 2 А постоянного тока

Если вы ищете адаптер переменного тока 12 В, простой проект.

Вам может понравиться эта схема.

Может питать все цепи, требующие источника постоянного тока 12 В с током менее 2 А.

Например, автомобильная аудиосистема: Усилитель TDA2004.

В любом случае, давайте вернемся к этой схеме.

Это особенное здание с молотком!

Подробнее об этой схеме

4 # Регулятор постоянного напряжения с использованием 78xx

Обычно основным источником питания электронной схемы является аккумулятор.

Энергия чистая и безопасная, поскольку она мала.

Например, в большинстве схем используется батарея на 9 В. Когда его сила ушла.

Надо купить новую замену. Это совсем не удобно.

Таким образом, я делаю вместо него блок питания на 9В.

Первый выбор, мы рекомендуем LM7809.

Это один из популярных трехконтактных линейных регуляторов семейства IC-78xx.

См. В схеме выше.

Напряжение переменного тока от 12 В до 18 В от трансформатора подается на D1-D4. Они выпрямляют переменный ток в постоянный.

Затем C1 фильтрует для сглаживания постоянного тока.

Затем 7809 преобразует это нерегулируемое постоянное напряжение в стабильное + 9В.

Дополнительно, если нужны другие уровни напряжения.

Например, 5 В цифровой, мы используем IC-7805 вместо IC-7809.

Итак, используйте IC-7812 для выхода 12 В постоянного тока.

Если вы хотите построить это.

Вы можете увидеть еще простых электронных схем с разводкой печатной платы.

Подробнее об этой схеме

5 # Первый источник переменного тока

1,5 А, от 1,2 В до 30 В Переменный источник питания с использованием LM317

Иногда необходимо использовать цепь питания 1,5 В.

Но вы не можете использовать IC-7805. Или.

Вам необходимо использовать другое напряжение e.грамм. 13 В или 4,5 В.

Рекомендуется: Калькулятор микросхемы регулятора напряжения LM317

Лучше всего использовать регулируемый источник питания.

Для новичков и самых простых мы используем LM317 (3-х полюсные регулируемые регуляторы с положительным регулированием).

LM317 — это ИС регулируемого стабилизатора, предназначенная для многих источников питания с выходным током 1,5 А.

Связано: LM317 2N3055 Источник переменного тока

Кроме того, он регулируется от 1,2 В до 37 В, с ограничением тока, тепловым отключением, полной защитой.

Эта схема создана для вас.

Он может подавать напряжение от 1,2 В до 30 В во всем диапазоне около 1 А.

Подробнее об этой схеме

6 # 30-минутный транзисторный таймер


Мы можем использовать эти простые электронные схемы. Изучить основную схему таймера.

Работа схемы основана на изучении заряда и разряда конденсатора.

И мы можем применить его для включения-выключения электроприборов.

Приложение, просто поставь реле вместо светодиода.

Подробнее об этой схеме

7 # Бесконтактный тестер напряжения

Вам нужен инструмент для проверки сети переменного тока без прикосновения?

Эта схема может это сделать.

Проще говоря, внутри схемы используются транзисторы без IC.

Вы можете услышать звук и отобразить его на светодиодном дисплее.

Подробнее об этой схеме

8 # Таймер 5-30 минут с использованием IC 555

В этой схеме таймера используется таймер 555 IC.Это маленький, компактный и портативный.

Для сигнализации с помощью зуммера. Мы можем выбрать время 5, 10, 15 и 30 минут с S3 до S7 в качестве порядка.

Это дает понять, что мозг готов продолжать работать.

Это нравится многим друзьям. Вам тоже может понравиться.

Вы можете читать дальше : это таймер на 5-30 минут с разводкой печатной платы.

9 # Простейший инвертор на транзисторах


Когда вам нужно использовать небольшую лампочку с батареей 12 В.Но света нет. Почему? Для этой лампочки требуется высокое напряжение 220 В переменного тока. Как преобразовать 12 В постоянного тока в 220 В переменного тока 50 Гц?

У вас может быть много идей на этот счет. Но если вы торопитесь, есть еще одна простая идея. Называется самый простой инвертор.

Он использует только два силовых транзистора, два резистора и один трансформатор. Так просто! Вы можете иметь их в магазине. […]

Подробнее об этой схеме


Если вы хотите сделать забавную схему для людей.Эта схема может вызвать смех. Это небольшая электрическая цепь высокого напряжения. На выходе низкий ток. Это не вредно для людей.

Внутри схемы есть несколько компонентов: два небольших NPN-транзистора, 2 резистора и трансформатор. Так легко строить и недорого!

Подробнее об этой схеме

11 # Низковаттный аудиоусилитель с печатной платой

Это моя первая схема аудиоусилителя. Я использую LM386 в качестве основного, это усилитель низкого напряжения (5V-12V), разработанный специально для аудио приложений.

Который может использоваться с маленьким 9-вольтовым аккумулятором. Потребление тока всего 5 мА. И усиление до 500 мВт.

Коэффициент усиления внутренне установлен на 20. Коэффициент усиления можно увеличить до 200, подключив конденсатор емкостью 10 мкФ к контактам 1 (+) и 8 (-). Достаточно, чтобы легко расширить звук мобильного телефона до 3-дюймового динамика.

Подробнее об этой схеме

12 # Стереоусилитель мощности низкого напряжения


Это мой первый набор схем стереоусилителя мощности, который можно использовать с небольшой 9-вольтовой батареей, потребляемой током всего 5 миллиампер.И усиление до 500 мВт.

Подробнее об этой схеме

13 # Цепи LED Chaser с использованием 4017 + 555


Существует 5 цепей с печатными платами для цепей LED Chaser или ходовых огней.

Они используют IC-4017 для управления светодиодами и IC-555 в качестве генератора импульсов. Лучше всего для новичка или для детей изучать цифровые технологии, и мой сын их любит.

Подробнее об этой схеме

Вот много интересных сайтов об этом.

10 лучших простых электронных схем для начинающих Спасибо за то, что показали мою схему на своих сайтах
Базовая электроника: 20 шагов
12 Простых электронных схем — Коллекция простых электронных схем
EasyEDA — Онлайн-дизайн печатных плат и симулятор схем

14 # Двойной светодиодный мигающий индикатор работает


Это требует больше работы Free Running Multivibrator, чтобы напоминать Flip Flop.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *