О замене радиодеталей в схемах

При сборке любого устройства, даже самого простейшего, у радиолюбителей часто возникают проблемы с радиодеталями, бывает что не удается достать какой то резистор определенного номинала, конденсатор или транзистор… в данной статье я хочу рассказать про замену радиодеталей в схемах, какие радиоэлементы на что можно заменять и какие нельзя, чем они различаются, какие типы элементов в каких узлах применяют и многое другое. Большинство радиодеталей могут быть заменены на аналогичные, близкие по параметрам.

Резисторы

Начнем пожалуй с резисторов.

Итак, вам наверное уже известно, что резисторы являются самыми основными элементами любой схемы. Без них не может быть построена ни одна схема, но что же делать, если у вас не оказалось нужных сопротивлений для вашей схемы? Рассмотрим конкретный пример, возьмем к примеру схему светодиодной мигалки, вот она перед вами:

Для того чтобы понять, какие резисторы здесь в каких пределах можно менять, нам нужно понять, на что вообще они влияют. Начнем с резисторов R2 и R3 – они влияют (совместно с конденсаторами) на частоту мигания светодиодов, т.е. можно догадаться, что меняя сопротивления в большую или меньшую сторону, мы будем менять частоту мигания светодиодов. Следовательно, данные резисторы в этой схеме можно заменить на близкие по номиналу, если у вас не окажется указанных на схеме. Если быть точнее, то в данной схеме можно применить резисторы ну скажем от 10кОм до 50кОм. Что касается резисторов R1 и R4, в некоторой степени и от них тоже зависит частота работы генератора, в данной схеме их можно поставить от 250 до 470Ом. Тут есть еще один момент, светодиоды ведь бывают на разное напряжение, если в данной схеме применяются светодиоды на напряжение 1,5вольт, а мы поставим туда светодиод на большее напряжение – они у нас будут гореть очень тускло, следовательно, резисторы R1 и R4 нам нужно будет поставить на меньшее сопротивление. Как видите, резисторы в данной схеме можно заменить на другие, близкие номиналы. Вообще говоря, это касается не только данной схемы, но и многих других, если у вас при сборке схемы скажем не оказалось резистора на 100кОм, вы можете заменить его на 90 или 110кОм, чем меньше будет разница – тем лучше ставить вместо 100кОм 10кОм не стоит, иначе схема будет работать некорректно или вовсе, какой либо элемент может выйти из строя. Кстати, не стоит забывать что у резисторов допустимо отклонение номинала. Прежде чем резистор менять на другой, прочитайте внимательно описание и принцип работы схемы. В точных измерительных приборах не стоит отклоняться от заданных в схеме номиналов.

Теперь что касается мощностей, чем мощнее резистор тем он толще, ставить вместо мощного 5 ваттного резистора 0,125 ватт никак нельзя, в лучшем случае он будет очень сильно греться, в худшем — просто сгорит.

А заменить маломощный резистор более мощным – всегда пожалуйста, от этого ничего не будет, только мощные резисторы они более крупные, понадобится больше места на плате, или придется его поставить вертикально.

Не забывайте про параллельное и последовательное соединение резисторов, если вам нужен резистор на 30кОм, вы можете его сделать из двух резисторов по 15кОм, соединив последовательно.

В схеме что я дал выше, присутствует подстроечный резистор. Его конечно же можно заменить переменным, разницы никакой нет, единственное, подстроечный придется крутить отверткой. Можно ли подстроечные и переменные резисторы в схемах менять на близкие по номиналу? В общем то да, в нашей схеме его можно поставить почти любого номинала, хоть 10кОм, хоть 100кОм – просто изменятся пределы регулирования, если поставим 10кОм, вращая его мы быстрее будем менять частоту мигания светодиодов, а если поставим 100кОм., регулировка частоты мигания будет производиться плавнее и «длиннее» нежели с 10к. Иначе говоря, при 100кОм диапазон регулировки будет шире, чем при 10кОм.

А вот заменять переменные резисторы более дешевыми подстроечными не стоит. У них движок грубее и при частом использовании сильно царапается токопроводящий слой, после чего при вращении движка сопротивление резистора может меняться скачкообразно. Пример тому хрип в динамиках при изменении громкости.

Подробнее про виды и типы резисторов можно почитать здесь.

Конденсаторы

Теперь поговорим про конденсаторы, они бывают разных видов, типов и конечно же емкостей. Все конденсаторы различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск. В радиоэлектронике применяют два типа конденсаторов, это полярные, и неполярные. Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные конденсаторы нужно включать в схему строго соблюдая полярность. Конденсаторы по форме бывают радиальные, аксиальные (выводы у таких конденсаторов находятся сбоку), с резьбовыми выводами (обычно это конденсаторы большой емкости или высоковольтные), плоские и так далее. Различают импульсные, помехоподавляющие, силовые, аудио конденсаторы, общего назначения и др.

Где какие конденсаторы применяют?

В фильтрах блоков питания применяют обычные электролитические, иногда еще ставят керамику (служат для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения), в фильтрах импульсных блоков питания применяют высокочастотные электролиты, в цепях питания — керамику, в некритичных цепях тоже керамику.

На заметку!

У электролитических конденсаторов обычно большой ток утечки, а погрешность емкости может составлять 30-40%, т. е. емкость указанная на банке, в реальности может сильно отличаться. Номинальная ёмкость таких конденсаторов уменьшается по мере их срока эксплуатации. Самый распространённый дефект старых электролитических конденсаторов – это потеря ёмкости и повышенная утечка, такие конденсаторы не стоит эксплуатировать дальше.

Вернемся мы к нашей схеме мультивибратора (мигалки), как видите там присутствуют два электролитических полярных конденсатора, они так же влияют на частоту мигания светодиодов, чем больше емкость, тем медленнее они будут мигать, чем меньше емкость, тем быстрее будут мигать.

Во многих устройствах и приборах нельзя так «играть» емкостями конденсаторов, к примеру если в схеме стоит 470 мкФ – то надо стараться поставить 470 мкФ, или же параллельно 2 конденсатора 220 мкФ. Но опять же, смотря в каком узле стоит конденсатор и какую роль он выполняет.

Рассмотрим пример на усилителе низкой частоты:

Как видите, в схеме присутствует три конденсатора, два из которых не полярные. Начнем с конденсаторов С1 и С2, они стоят на входе усилителя, через эти конденсаторы проходит/подается источник звука. Что будет если вместо 0.22 мкФ мы поставим 0.01 мкФ? Во первых немного ухудшится качество звучания, во вторых звук в динамиках станет заметно тише. А если мы вместо 0.22 мкФ поставим 1 мкФ – то на больших громкостях у нас появятся хрипы в динамиках, усилитель будет перегружаться, будет сильнее нагреваться, да и качество звука снова может ухудшиться. Если вы глянете на схему какого нибудь другого усилителя, можете заметить, что конденсатор на входе может стоять и 1 мкФ, и даже 10 мкФ. Все зависит от каждого конкретного случая. Но в нашем случае конденсаторы 0.22 мкФ можно заменять на близкие по значению, например 0.15 мкФ или лучше 0.33 мкФ.

Итак, дошли мы до третьего конденсатора, он у нас полярный, имеет плюс и минус, путать полярность при подключении таких конденсаторов нельзя, иначе они нагреются, что еще хуже, взорвутся. А бабахают они очень и очень сильно, может уши заложить. Конденсатор С3 емкостью 470 мкФ у нас стоит по цепи питания, если вы еще не в курсе, то скажу, что в таких цепях, и например в блоках питания чем больше емкость, тем лучше.

Сейчас у каждого дома имеются компьютерные колонки, может быть вы замечали, что если громко слушать музыку, колонки хрипят, а еще мигает светодиод в колонке. Это обычно говорит как раз о том, что емкость конденсатора в цепи фильтра блока питания маленькая (+ трансформаторы слабенькие, но об этом я не буду). Теперь вернемся к нашему усилителю, если мы вместо 470 мкФ поставим 10 мкФ – это почти то же самое что конденсатор не поставить вообще. Как я уже говорил, в таких цепях чем больше емкость, тем лучше, честно говоря в данной схеме 470 мкФ это очень мало, можно все 2000 мкФ поставить.

Ставить конденсатор на меньшее напряжение чем стоит в схеме нельзя, от этого он нагреется и взорвется, если схема работает от 12 вольт, то нужно ставить конденсатор на 16 вольт, если схема работает от 15-16 вольт, то конденсатор лучше поставить на 25 вольт.

Что делать, если в собираемой вами схеме стоит неполярный конденсатор? Неполярный конденсатор можно заменить двумя полярными, включив их последовательно в схему, плюсы соединяются вместе, при этом емкость конденсаторов должна быть в два раза больше чем указано на схеме.

Никогда не разряжайте конденсаторы замыкая их вывода! Всегда нужно разряжать через высокоомный резистор, при этом не касайтесь выводов конденсатора, особенно если он высоковольтный.

Практически на всех полярных электролитических конденсаторах на верхней части вдавлен крест, это своеобразная защитная насечка (часто называют клапаном). Если на такой конденсатор подать переменное напряжение или превысить допустимое напряжение, то конденсатор начнет сильно греться, а жидкий электролит внутри него начнет расширяться, после чего конденсатор лопается. Таким образом часто предотвращается взрыв конденсатора, при этом электролит вытекает наружу.

В связи с этим хочу дать небольшой совет, если после ремонта какой либо техники, после замены конденсаторов вы впервые включаете его в сеть (например в старых усилителях меняются все подряд электролитические конденсаторы), закрывайте крышку и держитесь на расстоянии, не дай бог что бабахнет.

Теперь вопрос на засыпку: можно ли включать в сеть 220вольт неполярный конденсатор на 230 вольт? А на 240? Только пожалуйста, сходу не хватайте такой конденсатор и не втыкайте его в розетку!

Вот тут можете еще почитать про конденсаторы

Диоды

У диодов основными параметрами являются допустимый прямой ток, обратное напряжение и прямое падение напряжения, иногда еще нужно обратить внимание на обратный ток. Такие параметры заменяющих диодов должны быть не меньше, чем у заменяемых.

У маломощных германиевых диодов обратный ток значительно больше, чем у кремниевых. Прямое падение напряжения у большинства германиевых диодов примерно в два раза меньше чем у похожих кремниевых. Поэтому в цепях, где используется это напряжение для стабилизации режима работы схемы, например в некоторых оконечных усилителях звука, замена диодов на другой тип проводимости не допустима.

Для выпрямителей в блоках питания главными параметрами являются обратное напряжение и предельно допустимый ток. Например, при токах 10А можно применять диоды Д242…Д247 и похожие, для тока 1 ампер можно КД202, КД213, из импортных это диоды серии 1N4xxx.  Ставить вместо 5 амперного диода 1 амперный конечно же нельзя, наоборот можно.

В некоторых схемах, например в импульсных блоках питания нередко применяют диоды Шоттки, они работают на более высоких частотах чем обычные диоды, обычными диодами такие заменять не стоит, они быстро выйдут из строя.

Во многих простеньких схемах в качестве замены можно поставить любой другой диод, единственное, не спутайте вывода , с осторожностью стоит к этому относиться, т.к. диоды так же могут лопнуть или задымиться (в тех же блоках питания) если спутать анод с катодом.

Можно ли диоды (в т.ч. диоды Шоттки) включать параллельно? Да можно, если два диода включить параллельно, протекающий через них ток может быть увеличен, сопротивление, падение напряжения на открытом диоде и рассеиваемая мощность уменьшаются, следовательно – диоды меньше будут греться. Параллелить диоды можно только с одинаковыми параметрами, с одной коробки или партии. Для маломощных диодов рекомендую ставить так называемый «токоуравнивающий» резистор.

Транзисторы

Транзисторы делятся на маломощные, средней мощности, мощные, низкочастотные, высокочастотные и т.д. При замене нужно учитывать максимально допустимое напряжение эмиттер-коллектор, ток коллектора, рассеиваемая мощность, ну и коэффициент усиления.

Заменяющий транзистор, во первых, должен относиться к той же группе, что и заменяемый. Например, малой мощности низкой частоты или большой мощности средней частоты. Затем подбирают транзистор той же структуры: р-п-р или п-р-п, полевой транзистор с р-каналом или n-каналом. Далее проверяют значения предельных параметров,  у заменяющего транзистора они должны быть не меньше, чем у заменяемого.
Кремниевые транзисторы рекомендуется заменять только кремниевыми, германиевые — германиевыми, биполярные – биполярными и т.д.

Давайте вернемся к схеме нашей мигалки, там применены два транзистора структуры n-p-n, а именно КТ315,  данные транзисторы спокойно можно заменить на КТ3102, или даже на старенький МП37, вдруг завалялся у кого Транзисторов, способных работать в данной схеме очень и очень много.

Как вы думаете, будут ли работать в этой схеме транзисторы КТ361? Конечно же нет, транзисторы КТ361 другой структуры, p-n-p. Кстати, аналогом транзистора КТ361 является КТ3107.

В устройствах, где транзисторы используются в ключевых режимах, например в каскадах управления реле, светодиодов, в логических схемах и пр… выбор транзистора не имеет большого значения, выбирайте аналогичной мощности, и близкий по параметрам.

В некоторых схемах между собой можно заменять например КТ814, КТ816, КТ818 или КТ837. Возьмем для примера транзисторный усилитель, схема его ниже.

Выходной каскад построен на транзисторах КТ837, их можно заменить на КТ818, а вот на КТ816 уже не стоит менять, он будет очень сильно нагреваться, и быстро выйдет из строя. Кроме того, уменьшится выходная мощность усилителя. Транзистор КТ315 как вы уже наверное догадались меняется на КТ3102, а КТ361 на КТ3107.

Мощный транзистор можно заменить двумя маломощными того же типа, их соединяют параллельно. При параллельном соединении, транзисторы должны применяться с близкими значениями коэффициента усиления, рекомендуется ставить выравнивающие резисторы в эмиттерной цепи каждого, в зависимости от тока: от десятых долей ома при больших токах, до единиц ом при малых токах и мощностях. В полевых транзисторах такие резисторы обычно не ставятся, т.к. у них положительный ТКС канала.

Думаю, на этом закончим, в заключении хочу сказать, что вы всегда сможете попросить помощи у Google, он вам всегда подскажет, даст таблицы по замене радиодеталей на аналоги. Удачи!

Резисторы. Конденсаторы — презентация онлайн

Похожие презентации:

3D печать и 3D принтер

Видеокарта. Виды видеокарт

Анализ компании Apple

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Устройство стиральной машины LG. Электрика

Конструкции распределительных устройств. (Лекция 15)

Электробезопасность. Правила технической эксплуатации электроустановок

Магнитные пускатели и контакторы

Работа на радиостанциях КВ и УКВ диапазонов. Антенны военных радиостанций. (Тема 5.1)

Тема:
Резисторы. Конденсаторы.
Рези́ стор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) —
пассивный элемент электрических цепей, обладающий
определённым или переменным значением электрического
сопротивления, предназначенный для линейного
преобразования силы тока в напряжение и напряжения в
силу тока, ограничения тока, поглощения электрической

энергии и др.

4. Классификация резисторов

Общего назначения
РЕЗИСТОРЫ
По изменению
сопротивления
Специальные
Высокоомные
Больше 1 Мом
Высоковольтные
Десятки КВ
По способу
монтажа
Навесные
Постоянные
SMD
Переменные
регулировочные
Высокочастотные
Сотни МГц
Прецизионные
От 0.001 до 1%
По виду ВАХ
Переменные
подстроечные
Линейные
Нелинейные
Основное назначение резисторов – преобразовать напряжение в ток и наоборот
Резистор – ток пропорционален напряжению.

5. Характеристики резисторов

Номинальное сопротивление, — основной параметр.
Предельная рассеиваемая мощность.
Температурный коэффициент сопротивления.
Допустимое отклонение сопротивления от номинального значения
(технологический разброс в процессе изготовления).
• Предельное рабочее напряжение.
• Избыточный шум.
Некоторые характеристики существенны при проектировании устройств,
работающих на высоких и сверхвысоких частотах, это:
• Паразитная ёмкость.
• Паразитная индуктивность.

6. Обозначение резисторов в схемах

Постоянный резистор без указания мощности
Постоянный резистор P = 0.05 Bt
Постоянный резистор P = 0.125 Bt
Постоянный резистор P = 0.25 Bt
R1
Переменный резистор
Фоторезистор
Терморезистор
R2 500

7. Корпуса резисторов

SMD
Постоянный
навесной
SMD-технология (от англ. surface mounted device)
Переменный проволочный
На керамике
Переменный регулировочный

8.

Маркировка импортных навесных резисторов

9. Маркировка отечественных навесных резисторов

10. Размеры SMD корпусов резисторов

11. Маркировка номиналов SMD резисторов

1. Маркировка 3-мя цифрами.
Первые две цифры указывают значение в омах, последняя –
количество нулей. Распространяется на резисторы из ряда Е-24,
допуском 1 % и 5%, типоразмеров 0603, 0805 и1206.
Пример: 103 = 10 000 = 10 кОм
2. Маркировка 4-мя цифрами.
Первые три цифры указывают значения в омах последняя –
количество нулей. Распространяется на резисторы из ряда Е-96,
допуском 1% , типоразмеров 0805 и 1206. Буква R играет роль
децимальной запятой.
Пример: 4402 = 440 00 = 44 кОм
3. Маркировка 3-мя символами.
Первые два символа – цифры, указывающие значение
сопротивления в омах, взятые из нижеприведенной таблицы
последний символ — буква, указывающая значение множителя:
S=10-2; R=10-1; B=10; C=102; D=103; E=104; F=105.
Распространяется на резисторы из ряда Е-96, допуском 1%,
типоразмером 0603.
Пример: 10C = 124 x 10² = 12.4 кОм

12. Как узнать, какой у нас резистор?

13. Пример на цветовую маркировку

Скажите сами, какое
сопротивление у этого
резистора!

14. Разберем примеры

Цвет
как число
как множитель
серебристый
—
1·10−2 = «0,01»
золотой
—
1·10−1 = «0,1»
чёрный
0
1·100 = 1
коричневый
1
1·101 = «10»
красный
2
1·10² = «100»
оранжевый
3
1·10³ = «1000»
жёлтый
4
1·104 = «10 000»
зелёный
5
1·105 = «100 000»
синий
6
1·106 = «1 000 000»
фиолетовый
7
1·107 = «10 000 000»
серый
8
1·108 = «100 000 000»
белый
9
1·109 = «1 000 000 000»

15. Как быстро узнать номинал резистора?

• Есть специальные программыкалькуляторы!
• Например, Electrodroid
• Указываем цвета, а он считает
нам номинал.

16. Переменный резистор

Три вывода.
• Средний – на схеме со стрелочкой – это подвижный
вывод.
• Сопротивление меняется между подвижным
выводом и крайними выводами
• Поэтому подключаем всегда средний вывод, и один
из крайних
• Неиспользуемый крайний вывод мы соединяем с
подвижным, просто чтобы он не «висел» в воздухе
и не собирал помехи (необязательно)

17. Как устроен переменный резистор?

18. Фоторезистор

Изменяет свое сопротивление под воздействием света
Чем ярче свет – тем меньше сопротивление

19. Последовательное и параллельное соединение резисторов

Таким образом, если у вас нет
резистора нужного номинала
– вы всегда можете сделать
его сами!

20. Если два одинаковых резистора параллельно…

Если 2 одинаковых
резистора – то общее
сопротивление просто
делится пополам!

21. Задача: Посчитайте сопротивление участка цепи

22. Задача, где есть и то, и другое

• Решается в 2 действия: вначале
считаем сопротивление участков
цепи, где соединение
последовательно.
• Потом – считаем параллельное
соединение.
• Его считать легко, потому что
параллельное соединение двух
одинаковых резисторов – ровно в
2 раза меньше

23. Делитель напряжения

Еще одна интересная схема, при помощи
которой можно «отвести» нужное
напряжение в сторону
Если резисторы одинаковые – то делится
ровно пополам!

24. Пример делителя

Предположим, что напряжение здесь 9 вольт
Здесь напряжение
будет ровно в 2
раза меньше
То есть 4,5 вольт

25. Переменный резистор как делитель

• В качестве делителя можно использовать
переменный резистор
• В этом случае его крайние выводы
подключаются к «плюсу» и «минусу», а с
центрального мы снимаем уменьшенное
напряжение
• В таком случае его называют еще
«потенциометр»
Задание
По маркировке резисторов на рисунке расшифруйте их характеристики

28. Конденсатор

• Это двухполюсник с определенным значением емкости,
предназначенный для накопления заряда и обладающий
свойством: Q=CU.
вольт
кулон
фарада
обкладки
диэлектрик

29. ВАЖНАЯ ОСОБЕННОСТЬ

• Конденсатор более сложный компонент, чем
резистор. Ток проходящий через конденсатор
пропорционален скорости изменения напряжения.
I C (dU / dt )
Например, если напряжение на конденсаторе изменится на 1 вольт
за 1 сек, то получим ток через конденсатор в 1 ампер.
Если подать ток 1 мА на конденсатор емкостью 1мкФ, то напряжение за
1 секунду возрастет на 1000 В. Используется для фотовспышек.

30. Основные параметры конденсатора

• Емкость.
• Точность.
• Удельная емкость.
• Плотность энергии.
• Номинальное напряжение.
• Полярность.
• Паразитные параметры: саморазряд; температурный
коэффициент; пьезоэффект.
• Опасный параметр: взрывоопасность для электролитических
конденсаторов.

31. Типы конденсаторов:

32. Типы конденсаторов:

33. Некоторые применения

• Фильтры напряжения.
• В колебательных контурах.
• В схемах динамической памяти.
• В импульсных лазерах с оптической накачкой.
• В фотовспышках.
• В цепях задержки и формирования импульсов.

34. Применение:

Разделение эл.цепей по постоянному и переменному
току, и передача по переменному току.

35. Применение:

Конденсаторы как фильтры в выпрямителях –
уменьшают пульсации выпрямленного тока,
напряжения.

36. Применение:

1.
В устройствах зажигания горючей смеси в цилиндрах
автомобильных двигателей.
2.
В энергетике уменьшение COS φ, т.е. для повышения К.П.Д.
энергосистем.
3.
В электронике для отрицательной и положительной
обратной связи ( в усилителях, генераторах).

37. Обозначения и виды конденсаторов

Постоянной емкости
Емкость измеряется в фарадах
Микро Ф
Пико Ф
Нано Ф
Поляризованный
Переменной емкости или подстроечный
Варикап

38. Эксплуатационные параметры:

Uн- Напряжение
Сн- Ёмкость
Формула:

39.

Соединение конденсаторов в батареи:

40. Соединение конденсаторов в батареи:

Соединения одного типа и с одинаковыми
параметрами.
Виды соединений:
1.
Параллельное соединение для
увеличения
емкости и энергии схемы.
2. Последовательное соединение:
а) для уменьшения емкости схемы.
б) при рабочем напряжении конденсатора меньше
напряжения схемы .

41. Параллельное соединение

Для увеличения емкости и энергии схемы.

42. Последовательное соединение:

При рабочем напряжении конденсатора меньше
напряжения схемы.
для уменьшения емкости схемы.
Задание
По маркировке конденсаторов и их внешнему виду на рисунке расшифруйте их
характеристики и тип

English     Русский Правила

Руководство по проектированию схем транзисторных конденсаторов

Транзисторы, конденсаторы, светодиоды и резисторы используются в этом простом праздничном украшении печатной платы для автоматического включения и выключения света в этом шаблоне. В этой статье я покажу вам, как работает схема и как собрать ее самостоятельно, и вы даже можете скачать схему моей печатной платы, чтобы собрать ее самостоятельно ЗДЕСЬ.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube

Как работает схема

Эта схема основана на так называемом нестабильном мультивибраторе или триггере. Схема триггера просто включает и выключает светодиоды попеременно. Мы можем изменить скорость этого процесса, изменив компоненты.

Нам понадобятся транзисторы, которые действуют как электронные переключатели. По сути, они предотвращают прохождение тока через них до тех пор, пока на базовый штырь не будет подано небольшое количество энергии.
Здесь видно, что схема светодиода подключена к транзистору, но он не включается. Только когда мы подаем напряжение и ток на базовый контакт, транзистор пропускает ток через основную цепь и включает светодиод. Для включения транзистора требуется около 0,7 В на выводе базы.

Нам также нужны конденсаторы, которые в основном заряжаются и накапливают электроны при подключении батареи, а затем высвобождают электроны для питания схемы, когда батарея удаляется.
Здесь видно, что когда я отключаю питание, светодиод мгновенно выключается, но когда я подключаю конденсатор к цепи, конденсатор питает светодиод при отключении питания.

Мы можем замедлить время зарядки и разрядки конденсатора, подключив его к резистору. Они ограничивают ток, что означает, что они ограничивают количество электронов, которые могут проходить через провод и, следовательно, в конденсатор или из него за определенный промежуток времени.

Затем мы используем некоторые светодиоды, которые излучают свет, когда через них проходят электроны. Они очень чувствительны к току и разрушатся, если через них пройдет слишком много электронов. Поэтому нам нужно подключить резистор, чтобы защитить их. Резистор также может управлять яркостью свечения.

Принципиальная схема простого триггера выглядит так. Затем мы можем преобразовать его в физическую схему с помощью макетной платы, и я настоятельно рекомендую вам попробовать собрать ее самостоятельно, чтобы понять, как она работает. Когда мы подключаем источник питания, мы видим, что схема начинает мигать светодиодами. Итак, что здесь происходит?

Когда мы подключаем источник питания, ток будет течь через резистор 3 в базовый вывод транзистора 1, это включит транзистор, и, таким образом, ток может течь через резистор 1 и светодиод 1. Это вызывает электроны втягивается в конденсатор 1 через резистор 2 и накапливается с правой стороны. Когда напряжение конденсатора 1 достигает 0,7 вольта, это открывает базовый вывод транзистора 2 и включает его. Это позволяет току течь через резистор 4 и светодиод 2, что заставляет электроны втягиваться в конденсатор 2 через резистор 3. Это заставляет транзистор 1 выключаться. Когда напряжение на конденсаторе 2 достигает 0,7 В, транзистор 1 открывается, а транзистор 2 закрывается. Затем это постоянно повторяется, заставляя светодиоды попеременно включаться и выключаться.

В нашей декорации у нас есть 3 разных набора светодиодов, поэтому мы изменим эту схему, включив в нее еще один ряд. Конденсатор 1 подключается к транзистору 2, конденсатор 2 подключается к транзистору 3, а конденсатор 3 подключается обратно к транзистору 1.

Для питания мы не можем использовать стандартные батареи, потому что они слишком большие. Вместо этого мы будем использовать 3-вольтовую ячейку, поскольку они компактны. Я собираюсь использовать Lithium CR2450, так как они обладают большой энергоемкостью. Затем нам нужен переключатель для включения и выключения цепи.

Для одновременного включения украшения требуется несколько светодиодов. У нас есть 5 светодиодов на транзистор. Поскольку у нас есть только 3-вольтовое питание, мы можем использовать только светодиоды с низким прямым напряжением, такие как КРАСНЫЙ и желтый. Нам нужно будет соединить их параллельно, чтобы все они получали одинаковое напряжение. Если бы они были соединены последовательно, падение напряжения было бы слишком большим.
Прямое напряжение светодиода составляет около 1,8 вольт, а у нас есть питание 3 вольта, поэтому нам нужен резистор. Мы можем разместить резистор перед каждым светодиодом или использовать один резистор для ограничения общего тока. Это простая схема, поэтому мы можем использовать общий резистор.

При изменении напряжения на светодиоде ток и яркость также изменяются. Мы не хотим, чтобы светодиоды светили слишком ярко, так как это будет выглядеть не очень хорошо. Таким образом, мы будем стремиться к 10 мА на светодиод. Поскольку у нас есть 5 светодиодов, мы добавляем их вместе, чтобы получить 50 миллиампер. 3 вольта от батареи вычитаем из 1,8 вольт светодиода, остается 1,2 вольта, которые нам нужно удалить. Итак, 1,2 Вольта разделить на общий ток 0,05 Ампер, равно 24 Ом. Это означает, что резистор, который нам нужен, составляет 24 Ом. Теперь у меня нет резисторов на 24 Ом, поэтому я буду использовать резистор на 22 Ом, который отлично подойдет для этого приложения. Для желтого светодиода потребуется немного больший резистор, но 22 Ом отлично подойдет для этого проекта.

Теперь о транзисторе. У нас есть два типа NPN и тип PNP. Для этого приложения нам потребуется транзистор NPN. Большинство стандартных маленьких транзисторов прекрасно подойдут для этой схемы, но я собираюсь использовать BC547, так как он очень хорошо подходит для наших напряжений и токов.

Кстати, мы подробно рассмотрели, как работают транзисторы, в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ .

Теперь конденсатор и резистор будут определять, как быстро будут мигать светодиоды. Мы могли бы вычислить это, чтобы получить приблизительный ответ, но вместо этого мы собираемся подключить компоненты и посмотреть, что произойдет.

Итак, если мы используем резистор на 10 кОм и конденсатор на 100 мкФ, мы видим, что схема работает хорошо. Если я заменю его конденсатором на 1000 мкФ, схема будет очень, очень медленной. Если я поменяю его на конденсатор на 10 микрофарад, мы увидим, что это очень быстро. Таким образом, чем больше конденсатор, тем медленнее будет мигание.

Резистор также изменяет время зарядки. Если я использую конденсатор на 100 мкФ и резистор на 10 кОм, он мигает довольно быстро. Если мы используем резистор на 47 кОм, мы видим, что он очень медленный. Если мы используем резистор на 1 кОм, он мигает очень, очень быстро. Таким образом, чем больше резистор, тем медленнее мигание. Я собираюсь использовать резистор на 22 кОм и конденсатор на 100 мкФ, потому что я думаю, что это хорошо работает и выглядит очень красиво, а также конденсатор физически довольно мал.

Итак, я проверил свой дизайн на макетной плате, и мы видим, что он работает хорошо. Теперь займемся дизайном печатной платы.

Проектирование печатной платы

Теперь для проектирования печатной платы мы будем использовать конструктор Altium, который любезно спонсировал эту статью. Все наши зрители могут получить бесплатную пробную версию программы ЗДЕСЬ . Так что проверьте это.

Хорошо, поэтому я собираюсь дать краткий обзор этой части, но мы начинаем новый проект, а затем начинаем добавлять наши компоненты, для этого есть встроенная функция, но я использую аддон, что делает его немного проще просто импортировать с веб-сайта поставщиков. К счастью для этого дизайна, многие компоненты одинаковы, поэтому мы можем дублировать их, а затем расположить. Затем мы начинаем соединять компоненты вместе, подключая светодиоды, конденсатор, резисторы, источник питания, а также транзисторы и переключатель. Итак, ваша схема должна выглядеть примерно так. Затем вы также захотите настроить аннотации. Затем импортируйте компоненты на плату и определите форму платы. Затем поместите компоненты на доску в нужном вам порядке, пока это не будет выглядеть так. Важно расположить светодиоды в правильном порядке: группа 1, группа 2 и группа 3. Затем мы воспользуемся автоматической трассировкой, чтобы соединить все вместе, но затем мы должны осмотреть плату и внести любые изменения, если это необходимо. После этого мы создаем многоугольник и, наконец, экспортируем файлы.

Вот и готова доска, осталось заказать и собрать.

Изготовление печатной платы

Чтобы заказать печатную плату, просто зайдите на сайт JLC PCB.com, который также любезно спонсировал эту статью. Они предлагают исключительную ценность с 5 печатными платами всего за 2 доллара ЗДЕСЬ , проверьте их. И не забудьте, что вы можете скачать мой файл платы ЗДЕСЬ . Затем мы загружаем наши файлы gerber и проверяем предварительный просмотр. Выглядит хорошо. Затем мы можем изменить цвет доски, если захотим, но я оставлю его зеленым, а затем иду к кассе. Я ввожу адрес доставки, выбираю способ доставки и оплачиваю. Через несколько дней моя печатная плата прибыла по почте, и они действительно выглядели очень хорошо. Итак, теперь мы готовы построить схему.

Теперь, когда наша печатная плата прибыла, мы можем начать припаивать компоненты к плате, это не займет много времени, и в конце у нас должно получиться что-то вроде этого. Итак, когда я подключаю источник питания и включаю схему, мы видим последовательное мигание индикаторов. Затем мы можем показать нашу декоративную плату и полюбоваться нашей работой. Что вы думаете?

---

Краткое руководство по электронике

УРОК 7  —  Собираем все вместе

Теперь пришло время собрать воедино все, что вы уже узнали. Пришло время понять, как работает полная схема. Давайте рассмотрим самый простой комплект MadLab — Мигающие огни . Это пример очень распространенного типа электронной схемы — генератора .

Вот полная схема Мигающих огней .

Это сложно, но не паникуйте. Давайте упростим ситуацию, взяв схему понемногу. Прежде всего давайте посмотрим на один из светодиодов.

Если вы подключите светодиод напрямую к 9-вольтовой батарее, он выйдет из строя. Через него будет протекать слишком большой ток, поэтому вам придется каким-то образом ограничить ток. Вы можете сделать это, подключив резистор в серия со светодиодом (серийно значит в линию). В приведенной выше схеме R1 и R4 являются последовательными резисторами для двух светодиодов, L1 и L2.

Теперь у нас есть способ зажечь светодиоды, нам нужны какие-то средства для их включения и выключения, когда мы хотим. Этим занимаются транзисторы. Первый транзистор (TR1) управляет первым светодиодом (L1), а второй транзистор (TR2) управляет вторым светодиодом (L2).

Итак, транзисторы включают и выключают светодиоды. Но что решает, когда транзисторы это делают? Ответ заключается в том, чтобы посмотреть, какие компоненты подключены к базам транзисторов. Напомним, что когда напряжение на базе транзистора достигает определенного уровня, транзистор включается. Итак, давайте посмотрим, что влияет на напряжение на базах транзисторов.

Это должны быть два конденсатора, C1 и C2. Вот соответствующая часть схемы.

Две пары резистор-конденсатор (R2-C1 и R3-C2) являются синхронизирующими компонентами схемы. Они контролируют, как быстро мигают огни.

По мере того, как каждый конденсатор заряжается, напряжение на базе противоположного транзистора изменяется и в какой-то момент достигает напряжения, достаточного для включения транзистора.

Время, необходимое для зарядки конденсатора через резистор, зависит как от значения емкости, так и от значения сопротивления. Конденсатор большего размера будет заряжаться дольше, резистор большего размера замедлит ток, а также займет больше времени для зарядки. Скорость вспышки зависит от затраченного времени.

Снова рассмотрим схему целиком. Полная схема действует как качели. Он имеет два состояния и колеблется между ними. Сначала включается одна пара транзистор-светодиод, пока заряжается один конденсатор. Когда он заряжен, он включает другой транзистор, на котором загорается его светодиод. Первая пара транзистор-светодиод выключается, первый конденсатор разряжается, а второй начинает заряжаться. Когда этот конденсатор заряжается, он снова включает первую пару транзистор-светодиод и разряжается.

Теперь схема вернулась в исходное положение, и вся последовательность может повториться. Он повторяется снова и снова, при этом два индикатора мигают попеременно до тех пор, пока батарея подключена.

Вот и все (слегка упрощенное) объяснение того, как работает Мигающие огни . Здесь есть свои тонкости и сложности, в которые мы вдаваться не будем. Просто поймите идею последовательной зарядки и разрядки конденсаторов и включения транзисторов и светодиодов, и вы в основном поняли.

Возможно, вы заметили, что частота мигания увеличивается по мере разрядки батареи. Это связано с тем, что напряжение падает ниже 9 В, когда срок службы батареи подходит к концу. Когда это происходит, конденсаторы заряжаются до более низкого напряжения. Это занимает меньше времени, поэтому схема колеблется быстрее.

Волынка и волынка

Теперь вы разобрались со схемой Мигающие огни , теперь вы в состоянии понять Wonky Wire и Волынка . Схема практически одинакова для всех трех комплектов. Все они осцилляторы, единственная разница в том, как быстро они колеблются.

Емкости Wonky Wire и Волынка в тысячи раз меньше емкости Flashing Lights , поэтому схема колеблется в тысячи раз быстрее (потому что для зарядки меньшего конденсатора требуется меньше времени). Вместо пары ламп эти цепи оснащены пьезодинамиками, которые преобразуют электрические колебания в звуковые колебания, которые мы слышим.

В наборе Wonky Wire палочка и провод просто образуют выключатель цепи. Когда они соприкасаются, генератор запускается и издает звуковой сигнал. Вот и все.

Волынка в основном то же самое. Прикосновение к клавиатуре стилусом включает схему, но на этот раз есть несколько точек, к которым можно прикоснуться. Каждая точка на клавиатуре переключается с разным сопротивлением. Это сопротивление управляет скоростью генератора, которая преобразуется в высоту тона, который вы слышите.

Резисторы клавиатуры расположены в цепочку.