Všetko, čo potrebujete vedieť o elektronike pre začiatočníkov: 12 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Ahoj zas. V tomto návode sa budeme zaoberať veľmi širokou témou: všetkým. Viem, že sa to môže zdať nemožné, ale ak sa nad tým zamyslíte, celý náš svet ovládajú elektronické obvody, od vodného hospodárstva cez výrobu kávy až po dochádzanie do práce/ školy. A všetky tieto elektronické zariadenia sú ovládané veľmi podobnými komponentmi (odpory, tranzistory, potenciometre, kondenzátory, prepínače a mnoho ďalších). Všetky tieto súčasti vykonávajú jednu z nasledujúcich úloh- príjem údajov, spracovanie údajov a výstup údajov. Myš (ktorá je kombináciou mnohých malých kúskov) napríklad meria polohu, počítačový procesor o týchto informáciách premýšľa a monitor počítača pohybuje kurzorom podľa vašej myši. Začnime týmto návodom tým, že si prejdeme niektoré z vyššie uvedených komponentov.

Krok 1: Prepnite

Ahh, starý dobrý vypínač. Jeden z nich je v takmer každom elektronickom obvode, ktorý bol kedy vyrobený. Ak máte dobrý obvod, ktorý ho nemá, napíšte komentár nižšie (gombíkové batérie + diódy LED sa sem nepočítajú). Prepínač má tak či onak jednu úlohu- prepúšťať elektrinu. K tomuto nevyslovenému hrdinovi elektroniky už toho veľa povedať nedá.

Krok 2: Rezistory

Rezistory sú základným kameňom akéhokoľvek obvodu. Ťažko by som našiel akúkoľvek PCB (pre laika je to doska s plošnými spojmi), ktorá by nemala jeden z týchto životne dôležitých predmetov znižujúcich napätie. Rezistory sa používajú na odobratie jedného napätia a jeho zníženie na nižšie. K týmto životne dôležitým malým komponentom nie je potrebné hovoriť nič iné.

Krok 3: Trasnistory

Tranzistory môžu byť mätúce, najmä pri všetkých rôznych druhoch. V zásade je tranzistor polovodičový spínač spustený elektrickým prúdom. Tieto malé, ale výkonné prepínače sa dodávajú v rôznych modeloch, každý s mierne odlišným účelom. Každý moderný obvod schopný spracovávať údaje má jedného z týchto chlapcov.

Krok 4: Capicitor

Kondenzátory sú prostriedkom na skladovanie malého množstva elektrickej energie. Funguje to takto: Existujú dva kusy kovu rozdelené nevodivým materiálom. Typ nevodivého materiálu alebo dielektrikum určuje druh kondenzátora a na čo sa bude používať.

Krok 5: Potenciometre/reostaty

Potenciometer je fascinujúci a dôležitý typ variabilného odporu. K dispozícii sú 3 piny- 2 vstupy a jeden výstup. Použitie všetkých troch pinov z neho robí viac senzor pre zadávanie údajov, zatiaľ čo použitie dvoch pinov z neho robí obyčajný starý spôsob tlmenia napätia. Ak ste niečo ako ja, chcete vedieť, ako to funguje. V zásade existuje odpor, ktorým sa pohybuje šmýkačka alebo stierač, čím vzdialenosť, v ktorej sa pohybuje elektrická energia, závisí od polohy na stierači/ šmýkačke. To zvyšuje alebo znižuje odpor. Potenciometre vo všeobecnosti vyzerajú ako na obrázku vyššie, ale ich tvar a veľkosť sa môžu líšiť.

Krok 6: Bezkartáčový jednosmerný motor

Táto vec je celkom cool. Zvykol som predvádzať malým deťom (technicky boli v mojom veku- bol som v piatej triede) jednosmerný motor pripojením svoriek k 9V batérii a roztočil sa! Všetky ostatné deti žiarli (alebo som si to aspoň predstavoval). Môžete tiež ovládať výkon motora. Je to veľmi jednoduché zariadenie- existujú dve alebo viac elektromagnetických cievok, ktoré striedajú polaritu. Potom je tu normálny magnet, ktorý sa točí kvôli odpudzovaniu elektromagnetov (pozri obrázok vyššie).

Krok 7: Relé

Relé je spínač aktivovaný elektrickým prúdom. Namodeloval som to na svoju tabuľu na obrázku vyššie. V zásade elektromagnetická cievka odpudzuje magnetickú elektródu, čím sa dotýka inej elektródy, čím prepúšťa prúd obvodom.

Krok 8: Piezo bzučiak

Piezoelektrický bzučiak je jednou z najnepríjemnejších vecí vo vesmíre. Myslím tým, kto chce počuť "PÍP, PÍP, PÍP!" vždy keď upratujeme chladničku? Alebo keď sa vypne mikrovlnná rúra, ale vy nechcete prestať sledovať Sherlocka, a ste nútení vydržať „Píp píp, píp píp, píp píp“. Tieto malé sudo reproduktory sú však dôležitou súčasťou elektronického dizajnu. Ak chcete, aby váš obvod poskytoval zvukovú odozvu, ale nepotrebujete pravidelný reproduktor, toto sú vaše komponenty. Robia hluk malou kovovou doskou nazývanou piezo. Elektrická energia prechádza piezom, čo spôsobuje, že vibruje veľmi rýchlo. Tento pohyb vytvára zvučný vzduch, inak známy ako zvuk. Rozstup kmitajúceho vzduchu je určený rýchlosťou vibrácií a rýchlosť vibrácií je určená napätím.

Krok 9: LED žiarovky

Tieto malé žiarovky sú v elektronike také bežné, že je málokedy ich máte doma najmenej 20. Sú malé, cenovo dostupné, energeticky účinné, super jasné a nezahrievajú sa. Čo sa ti nepáči? Svetlo v LED alebo dióde vyžarujúcej svetlo je v zásade vytvárané pohybom elektrónov v polovodivom materiáli, ktorý je zhruba ekvivalentom vlákna v žiarovke. Aj v tých najnudnejších obvodoch si užívam umiestnenie malých zelených alebo bielych diód LED na oživenie.

*Varovanie: Vždy potlačte prúd idúci do LED pomocou nejakého odporu. Obvykle pracujú pri nízkom napätí, okolo 3,3 voltu.

Krok 10: Mikrokontroléry

Tento krok sa líši od ostatných, pretože nejde o súčasť, ale o tému. Mikrokontroléry sú jednoduché počítače, ktoré sa používajú na absorpciu, interpretáciu, zobrazenie a odpovedanie na údaje. Väčšina mikrokontrolérov používa všetky alebo väčšinu komponentov, o ktorých sme hovorili. Pretože existuje toľko druhov mikrokontrolérov, dám vám tri z najviac odporúčaných pre začiatočníkov- Arduino, Raspberry Pi a BeagleBone. Všetky tri dosky sú programovateľné a je ich možné použiť na ľubovoľný počet projektov.

*Zrieknutie sa zodpovednosti: Vlastním iba Arduino a Raspberry Pi, takže nemôžem ručiť za BeagleBone.

Krok 11: Programovanie

Programovanie je úžasné. Cítim teplo, kedykoľvek pracujem na programe, akýsi adrenalín, ale bez reakcie boj/let. Chcel by som vysvetliť všetko, čo viem o programovaní, ale chvíľu to bude trvať. Tu je skrátená verzia: Existuje mnoho rôznych jazykov, ktorým počítače rozumejú (C, Python, JavaScript, Ruby, C ++, Java atď.), A naučiť sa hovoriť (alebo písať) tieto jazyky je jednou z najlepších vecí, ktoré môžete urobiť. pre seba. Keď sa naučíte jazyk, povedzte počítaču (alebo mikrokontroléru), čo chce, aby robil, a po určitom odladení to bude vyhovovať. Bez čo i len základnej znalosti programovania sa potopíte, než sa dostanete na metaforickú loď elektroniky.

Krok 12: To je všetko, ľudia

Tým sa Návod končí. Ďakujem za prečítanie. Ak sa vám táto príručka páčila, urobte si čas a hlasujte za mňa v súťaži Začiatočník v oblasti elektroniky. Úprimne dúfam, že sa teraz cítite inšpirovaní začať používať elektronický dizajn.