Βασικά ηλεκτρονικά: 20 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Το να ξεκινήσετε με τα βασικά ηλεκτρονικά είναι πιο εύκολο από όσο νομίζετε. Αυτό το Instructable ελπίζουμε ότι θα απομυθοποιήσει τα βασικά των ηλεκτρονικών, έτσι ώστε όποιος ενδιαφέρεται να κατασκευάσει κυκλώματα να μπορεί να λειτουργήσει στο έδαφος. Αυτή είναι μια γρήγορη επισκόπηση των πρακτικών ηλεκτρονικών και δεν είναι ο στόχος μου να εμβαθύνω στην επιστήμη της ηλεκτρολογίας. Εάν ενδιαφέρεστε να μάθετε περισσότερα για την επιστήμη των βασικών ηλεκτρονικών, η Wikipedia είναι ένα καλό μέρος για να ξεκινήσετε την αναζήτησή σας.

Μέχρι το τέλος αυτού του Οδηγού, όποιος ενδιαφέρεται να μάθει βασικά ηλεκτρονικά θα πρέπει να μπορεί να διαβάσει ένα σχηματικό σχήμα και να κατασκευάσει ένα κύκλωμα χρησιμοποιώντας τυπικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

Για μια πιο ολοκληρωμένη και πρακτική επισκόπηση των ηλεκτρονικών, ανατρέξτε στην κατηγορία Ηλεκτρονικών μου

Βήμα 1: Ηλεκτρική ενέργεια

Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρικών σημάτων, αυτά είναι εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και συνεχές ρεύμα (DC).

Με εναλλασσόμενο ρεύμα, η κατεύθυνση που ρέει η ηλεκτρική ενέργεια σε όλο το κύκλωμα αντιστρέφεται συνεχώς. Μπορείτε ακόμη να πείτε ότι είναι εναλλασσόμενη κατεύθυνση. Ο ρυθμός αναστροφής μετριέται σε Hertz, που είναι ο αριθμός των ανατροπών ανά δευτερόλεπτο. Έτσι, όταν λένε ότι η τροφοδοσία των ΗΠΑ είναι 60 Hz, αυτό που εννοούν είναι ότι αντιστρέφεται 120 φορές ανά δευτερόλεπτο (δύο φορές ανά κύκλο).

Με το συνεχές ρεύμα, η ηλεκτρική ενέργεια ρέει προς μία κατεύθυνση μεταξύ ισχύος και γείωσης. Σε αυτή τη διάταξη υπάρχει πάντα μια θετική πηγή τάσης και πηγή τάσης γείωσης (0V). Μπορείτε να το δοκιμάσετε διαβάζοντας μια μπαταρία με ένα πολύμετρο. Για εξαιρετικές οδηγίες για το πώς να το κάνετε αυτό, ανατρέξτε στη σελίδα του πολύμετρου της Ladyada (θα θέλετε να μετρήσετε την τάση ειδικότερα).

Μιλώντας για τάση, ο ηλεκτρισμός συνήθως ορίζεται ως ονομαστικός δείκτης τάσης και ρεύματος. Η τάση είναι προφανώς βαθμολογημένη σε Volts και η ένταση ρεύματος σε Amps. Για παράδειγμα, μια ολοκαίνουργια μπαταρία 9V θα έχει τάση 9V και ρεύμα περίπου 500mA (500 milliamps).

Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί επίσης να οριστεί με βάση την αντίσταση και τα watt. Θα μιλήσουμε λίγο για την αντίσταση στο επόμενο βήμα, αλλά δεν πρόκειται να ξεπεράσω το Watts σε βάθος. Καθώς εμβαθύνετε στα ηλεκτρονικά, θα συναντήσετε εξαρτήματα με βαθμολογίες Watt. Είναι σημαντικό να μην υπερβαίνετε ποτέ τη βαθμολογία Wattage ενός εξαρτήματος, αλλά ευτυχώς η ισχύς του τροφοδοτικού DC μπορεί εύκολα να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας την τάση και το ρεύμα της πηγής ισχύος σας.

Αν θέλετε καλύτερη κατανόηση αυτών των διαφορετικών μετρήσεων, τι σημαίνουν και πώς σχετίζονται, δείτε αυτό το ενημερωτικό βίντεο σχετικά με το νόμο του Ohm.

Τα περισσότερα βασικά ηλεκτρονικά κυκλώματα χρησιμοποιούν ηλεκτρικό ρεύμα DC. Ως εκ τούτου, όλες οι περαιτέρω συζητήσεις για την ηλεκτρική ενέργεια θα περιστρέφονται γύρω από την ηλεκτρική ενέργεια DC

(Σημειώστε ότι ορισμένοι από τους συνδέσμους σε αυτήν τη σελίδα είναι σύνδεσμοι συνεργατών. Αυτό δεν αλλάζει το κόστος του προϊόντος για εσάς. Επενδύω ό, τι έσοδα λαμβάνω για την κατασκευή νέων έργων. Αν θέλετε προτάσεις για εναλλακτικούς προμηθευτές, παρακαλώ επιτρέψτε μου ξέρω.)

Βήμα 2: Κυκλώματα

Ένα κύκλωμα είναι μια πλήρης και κλειστή διαδρομή μέσω της οποίας μπορεί να ρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Με άλλα λόγια, ένα κλειστό κύκλωμα θα επέτρεπε τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ ισχύος και γείωσης. Ένα ανοιχτό κύκλωμα θα διακόψει τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ ισχύος και γείωσης.

Οτιδήποτε είναι μέρος αυτού του κλειστού συστήματος και που επιτρέπει την ροή ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ ισχύος και γείωσης θεωρείται ότι αποτελεί μέρος του κυκλώματος.

Βήμα 3: Αντίσταση

Το επόμενο πολύ σημαντικό στοιχείο που πρέπει να θυμάστε είναι ότι πρέπει να χρησιμοποιείται ηλεκτρική ενέργεια σε ένα κύκλωμα.

Για παράδειγμα, στο παραπάνω κύκλωμα, ο κινητήρας μέσω του οποίου ρέει η ηλεκτρική ενέργεια προσθέτει αντίσταση στη ροή ηλεκτρικής ενέργειας. Έτσι, όλη η ηλεκτρική ενέργεια που διέρχεται από το κύκλωμα τίθεται σε χρήση.

Με άλλα λόγια, πρέπει να υπάρχει κάτι που να συνδέεται μεταξύ θετικού και γείωσης που προσθέτει αντίσταση στη ροή του ηλεκτρισμού και το καταναλώνει. Εάν η θετική τάση συνδέεται απευθείας με τη γείωση και δεν περνάει πρώτα από κάτι που προσθέτει αντίσταση, όπως ένας κινητήρας, αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα βραχυκύκλωμα. Αυτό σημαίνει ότι η θετική τάση συνδέεται απευθείας με τη γείωση.

Ομοίως, εάν η ηλεκτρική ενέργεια διέλθει από ένα εξάρτημα (ή ομάδα εξαρτημάτων) που δεν προσθέτει αρκετή αντίσταση στο κύκλωμα, θα προκύψει επίσης βραχυκύκλωμα (δείτε το βίντεο του Ohm's Law).

Τα σορτς είναι κακά επειδή θα έχουν ως αποτέλεσμα την υπερθέρμανση της μπαταρίας ή/και του κυκλώματος σας, το σπάσιμο, τη φωτιά ή/και την έκρηξή του.

Είναι πολύ σημαντικό να αποφύγετε βραχυκυκλώματα, διασφαλίζοντας ότι η θετική τάση δεν συνδέεται ποτέ απευθείας στη γείωση

Τούτου λεχθέντος, να έχετε πάντα κατά νου ότι ο ηλεκτρισμός ακολουθεί πάντα το δρόμο της μικρότερης αντίστασης στο έδαφος. Αυτό σημαίνει ότι εάν δώσετε στη θετική τάση την επιλογή να περάσει από έναν κινητήρα στη γείωση ή ακολουθήσετε ένα καλώδιο κατευθείαν στη γείωση, θα ακολουθήσει το σύρμα επειδή το σύρμα παρέχει τη μικρότερη αντίσταση. Αυτό σημαίνει επίσης ότι χρησιμοποιώντας το σύρμα για να παρακάμψετε την πηγή αντίστασης κατευθείαν στη γείωση, έχετε δημιουργήσει ένα βραχυκύκλωμα. Πάντα βεβαιωθείτε ότι δεν συνδέετε ποτέ κατά λάθος θετική τάση με τη γείωση ενώ καλωδιώνετε τα πράγματα παράλληλα.

Σημειώστε επίσης ότι ένας διακόπτης δεν προσθέτει καμία αντίσταση σε ένα κύκλωμα και η απλή προσθήκη ενός διακόπτη μεταξύ ισχύος και γείωσης θα δημιουργήσει βραχυκύκλωμα.

Βήμα 4: Σειρά Vs. Παράλληλο

Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους μπορείτε να συνδέσετε πράγματα που ονομάζονται σειρά και παράλληλα.

Όταν τα πράγματα είναι ενσύρματα σε σειρά, τα πράγματα καλωδιώνονται το ένα μετά το άλλο, έτσι ώστε ο ηλεκτρισμός να περνάει από ένα πράγμα, μετά από το επόμενο, μετά από το επόμενο και ούτω καθεξής.

Στο πρώτο παράδειγμα, ο κινητήρας, ο διακόπτης και η μπαταρία είναι όλα ενσύρματα σε σειρά, επειδή η μόνη διαδρομή για την ροή ηλεκτρικής ενέργειας είναι από το ένα, στο επόμενο και στο επόμενο.

Όταν τα πράγματα καλωδιώνονται παράλληλα, είναι ενσύρματα το ένα δίπλα στο άλλο, έτσι ώστε ο ηλεκτρισμός να περνάει από όλα ταυτόχρονα, από το ένα κοινό σημείο στο άλλο κοινό σημείο

Στο επόμενο παράδειγμα, οι κινητήρες συνδέονται παράλληλα επειδή ο ηλεκτρισμός διέρχεται από τους δύο κινητήρες από το ένα κοινό σημείο στο άλλο κοινό σημείο.

στο τελευταίο παράδειγμα, οι κινητήρες συνδέονται παράλληλα, αλλά το ζεύγος παράλληλων κινητήρων, ο διακόπτης και οι μπαταρίες είναι όλα ενσύρματα σε σειρά. Έτσι, το ρεύμα χωρίζεται μεταξύ των κινητήρων με παράλληλο τρόπο, αλλά εξακολουθεί να πρέπει να περνάει σε σειρά από το ένα μέρος του κυκλώματος στο άλλο.

Εάν αυτό δεν έχει νόημα ακόμη, μην ανησυχείτε. Όταν αρχίσετε να δημιουργείτε τα δικά σας κυκλώματα, όλα αυτά θα αρχίσουν να γίνονται ξεκάθαρα.

Βήμα 5: Βασικά στοιχεία

Για να δημιουργήσετε κυκλώματα, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με μερικά βασικά στοιχεία. Αυτά τα συστατικά μπορεί να φαίνονται απλά, αλλά είναι το ψωμί και το βούτυρο των περισσότερων έργων ηλεκτρονικής. Έτσι, μαθαίνοντας για αυτά τα λίγα βασικά μέρη, θα μπορέσετε να προχωρήσετε πολύ.

Υπομονή μαζί μου καθώς εξηγώ ποιο είναι το καθένα από αυτά στα επόμενα βήματα.

Βήμα 6: Αντιστάσεις

Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι αντιστάσεις προσθέτουν αντίσταση στο κύκλωμα και μειώνουν τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Αναπαρίσταται σε ένα διάγραμμα κυκλώματος ως ένα ποντικωτό σκαστρί με μια τιμή δίπλα του.

Τα διαφορετικά σημάδια στην αντίσταση αντιπροσωπεύουν διαφορετικές τιμές αντίστασης. Αυτές οι τιμές μετρώνται σε ωμ.

Οι αντιστάσεις έρχονται επίσης με διαφορετικές βαθμολογίες ισχύος. Για τα περισσότερα κυκλώματα DC χαμηλής τάσης, πρέπει να είναι κατάλληλες αντιστάσεις 1/4 watt.

Διαβάζετε τις τιμές από αριστερά προς τα δεξιά προς τη (τυπικά) χρυσή ζώνη. Τα δύο πρώτα χρώματα αντιπροσωπεύουν την τιμή αντίστασης, το τρίτο αντιπροσωπεύει τον πολλαπλασιαστή και το τέταρτο (η χρυσή λωρίδα) αντιπροσωπεύει την ανοχή ή την ακρίβεια του εξαρτήματος. Μπορείτε να προσδιορίσετε την τιμή κάθε χρώματος κοιτάζοντας το διάγραμμα τιμών χρωμάτων αντίστασης.

Or… για να κάνετε τη ζωή σας πιο εύκολη, θα μπορούσατε απλά να αναζητήσετε τις τιμές χρησιμοποιώντας μια αριθμομηχανή γραφικής αντίστασης.

Όπως και να έχει … μια αντίσταση με τα σημάδια καφέ, μαύρο, πορτοκαλί, χρυσό θα μεταφραστεί ως εξής:

1 (καφέ) 0 (μαύρο) x 1, 000 = 10, 000 με ανοχή +/- 5%

Οποιαδήποτε αντίσταση άνω των 1000 ωμ συνήθως βραχυκυκλώνεται χρησιμοποιώντας το γράμμα Κ. Για παράδειγμα, 1, 000 θα ήταν 1Κ. 3, 900, θα μεταφραζόταν σε 3.9K. και 470, 000 ohms θα γίνουν 470K.

Οι τιμές των ωμ πάνω από ένα εκατομμύριο αντιπροσωπεύονται χρησιμοποιώντας το γράμμα Μ. Στην περίπτωση αυτή, 1, 000, 000 ω θα γινόταν 1 εκατομμύριο.

Βήμα 7: Πυκνωτές

Ο πυκνωτής είναι ένα συστατικό που αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια και στη συνέχεια την αποβάλλει στο κύκλωμα όταν υπάρχει πτώση ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορείτε να το σκεφτείτε ως δεξαμενή αποθήκευσης νερού που απελευθερώνει νερό όταν υπάρχει ξηρασία για να εξασφαλίσετε ένα σταθερό ρεύμα.

Οι πυκνωτές μετρώνται σε Farads. Οι τιμές που θα συναντήσετε συνήθως στους περισσότερους πυκνωτές μετρώνται σε picofarad (pF), nanofarad (nF) και microfarad (uF). Αυτά χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά και βοηθάει να έχετε ένα διάγραμμα μετατροπών στο χέρι.

Οι πιο συνηθισμένοι τύποι πυκνωτών είναι οι κεραμικοί πυκνωτές δίσκων που μοιάζουν με μικροσκοπικά M & M με δύο καλώδια που βγαίνουν από αυτά και ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές που μοιάζουν περισσότερο με μικρούς κυλινδρικούς σωλήνες με δύο σύρματα να βγαίνουν από κάτω (ή μερικές φορές κάθε άκρο).

Οι κεραμικοί πυκνωτές δίσκων είναι μη πολωμένοι, πράγμα που σημαίνει ότι ο ηλεκτρισμός μπορεί να περάσει από αυτούς, ανεξάρτητα από τον τρόπο εισαγωγής τους στο κύκλωμα. Χαρακτηρίζονται συνήθως με έναν κωδικό αριθμού που πρέπει να αποκωδικοποιηθεί. Οδηγίες για την ανάγνωση κεραμικών πυκνωτών μπορείτε να βρείτε εδώ. Αυτός ο τύπος πυκνωτή αναπαρίσταται τυπικά σε ένα σχηματικό σχήμα ως δύο παράλληλες γραμμές.

Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές είναι συνήθως πολωμένοι. Αυτό σημαίνει ότι το ένα πόδι πρέπει να συνδεθεί στη γείωση του κυκλώματος και το άλλο σκέλος πρέπει να συνδεθεί στην τροφοδοσία. Εάν είναι συνδεδεμένο προς τα πίσω, δεν θα λειτουργήσει σωστά. Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές έχουν την τιμή που αναγράφεται επάνω τους, συνήθως αντιπροσωπεύεται σε uF. Επισημαίνουν επίσης το πόδι που συνδέεται με το έδαφος με ένα σύμβολο μείον (-). Αυτός ο πυκνωτής αναπαρίσταται σχηματικά ως πλάγια πλάγια ευθεία και καμπύλη γραμμή. Η ευθεία αντιπροσωπεύει το άκρο που συνδέεται με την ισχύ και την καμπύλη που συνδέεται με τη γείωση.

Βήμα 8: Δίοδοι

Οι δίοδοι είναι πολωμένες συνιστώσες. Επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να περνά μέσα τους μόνο προς μία κατεύθυνση. Αυτό είναι χρήσιμο στο ότι μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα κύκλωμα για να αποτρέψει τη ροή του ηλεκτρισμού σε λάθος κατεύθυνση.

Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι απαιτεί ενέργεια για να περάσει από μια δίοδο και αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια πτώση τάσης. Πρόκειται συνήθως για απώλεια περίπου 0,7V. Αυτό είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου για αργότερα όταν μιλάμε για μια ειδική μορφή διόδων που ονομάζονται LED.

Ο δακτύλιος που βρίσκεται στο ένα άκρο της διόδου υποδεικνύει την πλευρά της διόδου που συνδέεται με τη γείωση. Αυτή είναι η κάθοδος. Στη συνέχεια, προκύπτει ότι η άλλη πλευρά συνδέεται με την τροφοδοσία. Αυτή η πλευρά είναι η άνοδος.

Ο αριθμός τμήματος της διόδου είναι τυπικά γραμμένος σε αυτήν και μπορείτε να μάθετε τις διάφορες ηλεκτρικές ιδιότητες της αναζητώντας το φύλλο δεδομένων της.

Αντιπροσωπεύονται σχηματικά ως μια γραμμή με ένα τρίγωνο να δείχνει προς αυτήν. Η γραμμή είναι εκείνη η πλευρά που συνδέεται με το έδαφος και το κάτω μέρος του τριγώνου συνδέεται με την ισχύ.

Βήμα 9: Τρανζίστορ

Ένα τρανζίστορ εισάγει ένα μικρό ηλεκτρικό ρεύμα στη βάση του και το ενισχύει έτσι ώστε να μπορεί να περάσει πολύ μεγαλύτερο ρεύμα μεταξύ των ακίδων του συλλέκτη και του πομπού. Η ποσότητα ρεύματος που διέρχεται μεταξύ αυτών των δύο ακίδων είναι ανάλογη με την τάση που εφαρμόζεται στον πείρο βάσης.

Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι τρανζίστορ, τα οποία είναι τα NPN και PNP. Αυτά τα τρανζίστορ έχουν αντίθετη πολικότητα μεταξύ συλλέκτη και εκπομπού. Για μια πολύ ολοκληρωμένη εισαγωγή στα τρανζίστορ, δείτε αυτή τη σελίδα.

Τα τρανζίστορ NPN επιτρέπουν τη διέλευση ηλεκτρικής ενέργειας από τον πείρο συλλέκτη στον πείρο εκπομπής. Αντιπροσωπεύονται σε ένα σχηματικό σχήμα με μια γραμμή για μια βάση, μια διαγώνια γραμμή που συνδέεται με τη βάση και ένα διαγώνιο βέλος που δείχνει μακριά από τη βάση.

Τα τρανζίστορ PNP επιτρέπουν τη διέλευση ηλεκτρικής ενέργειας από τον πείρο εκπομπής στον πείρο συλλέκτη. Αντιπροσωπεύονται σε ένα σχηματικό σχήμα με μια γραμμή για μια βάση, μια διαγώνια γραμμή που συνδέεται με τη βάση και ένα διαγώνιο βέλος που δείχνει προς τη βάση.

Τα τρανζίστορ έχουν εκτυπωμένο τον αριθμό μερών τους και μπορείτε να αναζητήσετε τα φύλλα δεδομένων τους στο διαδίκτυο για να μάθετε σχετικά με τη διάταξη των καρφιτσών τους και τις συγκεκριμένες ιδιότητές τους. Βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει επίσης υπόψη την τάση και το ρεύμα του τρανζίστορ.

Βήμα 10: Ολοκληρωμένα κυκλώματα

Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένα ολόκληρο εξειδικευμένο κύκλωμα που έχει μικρογραφηθεί και ταιριάζει σε ένα μικρό τσιπ με κάθε σκέλος του τσιπ να συνδέεται σε ένα σημείο του κυκλώματος. Αυτά τα μικροσκοπικά κυκλώματα αποτελούνται συνήθως από στοιχεία όπως τρανζίστορ, αντιστάσεις και διόδους.

Για παράδειγμα, το εσωτερικό σχήμα για ένα τσιπ χρονοδιακόπτη 555 έχει πάνω από 40 στοιχεία σε αυτό.

Όπως τα τρανζίστορ, μπορείτε να μάθετε τα πάντα για τα ολοκληρωμένα κυκλώματα αναζητώντας τα φύλλα δεδομένων τους. Στο φύλλο δεδομένων θα μάθετε τη λειτουργικότητα κάθε ακίδας. Θα πρέπει επίσης να αναφέρει την ονομαστική τάση και ρεύμα τόσο του ίδιου του τσιπ όσο και κάθε μεμονωμένου πείρου.

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα έρχονται σε μια ποικιλία διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών. Ως αρχάριος, θα εργάζεστε κυρίως με μάρκες DIP. Αυτά έχουν πείρους για τοποθέτηση μέσω οπών. Καθώς γίνεστε πιο προχωρημένοι, μπορείτε να εξετάσετε τα τσιπ SMT τα οποία είναι κολλημένα στην επιφάνεια στη μία πλευρά ενός πίνακα κυκλωμάτων.

Η στρογγυλή εγκοπή στη μία άκρη του τσιπ IC δείχνει την κορυφή του τσιπ. Ο πείρος στην επάνω αριστερή γωνία του τσιπ θεωρείται ακροδέκτης 1. Από τον πείρο 1, διαβάζετε διαδοχικά προς τα κάτω μέχρι να φτάσετε στο κάτω μέρος (δηλ. Καρφίτσα 1, καρφίτσα 2, καρφίτσα 3..). Μόλις βρεθείτε στο κάτω μέρος, μετακινηθείτε στην αντίθετη πλευρά του τσιπ και, στη συνέχεια, αρχίστε να διαβάζετε τους αριθμούς μέχρι να φτάσετε ξανά στην κορυφή.

Λάβετε υπόψη ότι ορισμένες μικρότερες μάρκες έχουν μια μικρή κουκκίδα δίπλα στο pin 1 αντί για μια εγκοπή στο πάνω μέρος του τσιπ.

Δεν υπάρχει τυπικός τρόπος ενσωμάτωσης όλων των IC στα διαγράμματα κυκλωμάτων, αλλά συχνά αναπαρίστανται ως πλαίσια με αριθμούς μέσα (οι αριθμοί που αντιπροσωπεύουν τον αριθμό pin).

Βήμα 11: Ποτενσιόμετρα

Τα ποτενσιόμετρα είναι μεταβλητές αντιστάσεις. Σε απλά αγγλικά, έχουν κάποιο κουμπί ή ρυθμιστικό που γυρίζετε ή σπρώχνετε για να αλλάξετε την αντίσταση σε ένα κύκλωμα. Εάν έχετε χρησιμοποιήσει ποτέ ένα κουμπί έντασης ήχου σε στερεοφωνικό ή συρόμενο ρυθμιστή φωτός, τότε έχετε χρησιμοποιήσει ποτενσιόμετρο.

Τα ποτενσιόμετρα μετρούνται σε ωμ όπως οι αντιστάσεις, αλλά αντί να έχουν χρωματικές ζώνες, έχουν την τιμή τους εγγεγραμμένη απευθείας πάνω τους (δηλ. "1Μ"). Επισημαίνονται επίσης με ένα "Α" ή ένα "Β", το οποίο υποδεικνύει τον τύπο καμπύλης απόκρισης που έχει.

Τα ποτενσιόμετρα που σημειώνονται με "Β" έχουν καμπύλη γραμμικής απόκρισης. Αυτό σημαίνει ότι καθώς γυρίζετε το κουμπί, η αντίσταση αυξάνεται ομοιόμορφα (10, 20, 30, 40, 50, κ.λπ.). Τα ποτενσιόμετρα που σημειώνονται με "Α" έχουν λογαριθμική καμπύλη απόκρισης. Αυτό σημαίνει ότι καθώς γυρίζετε το κουμπί, οι αριθμοί αυξάνονται λογαριθμικά (1, 10, 100, 10, 000 κ.λπ.)

Τα ποτενσιόμετρα έχουν τρία σκέλη για να δημιουργήσουν ένα διαχωριστή τάσης, το οποίο είναι βασικά δύο αντιστάσεις σε σειρά. Όταν τοποθετούνται δύο αντιστάσεις σε σειρά, το σημείο μεταξύ τους είναι μια τάση που είναι μια τιμή κάπου μεταξύ της τιμής πηγής και της γείωσης.

Για παράδειγμα, εάν έχετε δύο αντιστάσεις 10K σε σειρά μεταξύ ισχύος (5V) και γείωσης (0V), το σημείο όπου συναντώνται αυτές οι δύο αντιστάσεις θα είναι το μισό τροφοδοτικό (2.5V) επειδή και οι δύο αντιστάσεις έχουν ίδιες τιμές. Αν υποθέσουμε ότι αυτό το μεσαίο σημείο είναι στην πραγματικότητα ο κεντρικός πείρος ενός ποτενσιόμετρου, καθώς γυρίζετε το κουμπί, η τάση στον μεσαίο πείρο θα αυξηθεί προς τα 5V ή θα μειωθεί προς τα 0V (ανάλογα με την κατεύθυνση που θα το γυρίσετε). Αυτό είναι χρήσιμο για τη ρύθμιση της έντασης ενός ηλεκτρικού σήματος μέσα σε ένα κύκλωμα (επομένως η χρήση του ως κουμπί έντασης).

Αυτό αναπαρίσταται σε ένα κύκλωμα ως αντίσταση με ένα βέλος να δείχνει προς τη μέση του.

Εάν συνδέσετε μόνο έναν από τους εξωτερικούς πείρους και τον κεντρικό πείρο στο κύκλωμα, αλλάζετε μόνο την αντίσταση στο κύκλωμα και όχι το επίπεδο τάσης στον μεσαίο πείρο. Αυτό είναι επίσης ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατασκευή κυκλωμάτων επειδή συχνά θέλετε απλά να αλλάξετε την αντίσταση σε ένα συγκεκριμένο σημείο και να μην δημιουργήσετε ένα ρυθμιζόμενο διαχωριστή τάσης.

Αυτή η διαμόρφωση συχνά αναπαρίσταται σε ένα κύκλωμα ως αντίσταση με ένα βέλος να βγαίνει από τη μία πλευρά και να περιστρέφεται προς τα πίσω προς το σημείο προς τη μέση.

Βήμα 12: LED

Το LED σημαίνει δίοδος εκπομπής φωτός. Είναι βασικά ένας ειδικός τύπος διόδου που ανάβει όταν περνάει ηλεκτρική ενέργεια από αυτήν. Όπως όλες οι δίοδοι, η λυχνία LED είναι πολωμένη και ο ηλεκτρισμός προορίζεται να περάσει μόνο προς μία κατεύθυνση.

Υπάρχουν συνήθως δύο δείκτες για να σας ενημερώσουμε σε ποια κατεύθυνση θα περάσει ο ηλεκτρισμός και το LED. Ο πρώτος δείκτης ότι το LED θα έχει μεγαλύτερο θετικό καλώδιο (άνοδο) και μικρότερο καλώδιο γείωσης (κάθοδος). Η άλλη ένδειξη είναι μια επίπεδη εγκοπή στο πλάι της λυχνίας LED για να υποδείξει το θετικό καλώδιο (ανόδου). Λάβετε υπόψη ότι δεν έχουν όλες οι λυχνίες LED αυτήν την εγκοπή ένδειξης (ή ότι μερικές φορές είναι λάθος).

Όπως όλες οι δίοδοι, τα LED δημιουργούν πτώση τάσης στο κύκλωμα, αλλά συνήθως δεν προσθέτουν μεγάλη αντίσταση. Για να αποτρέψετε το βραχυκύκλωμα του κυκλώματος, πρέπει να προσθέσετε μια αντίσταση σε σειρά. Για να καταλάβετε πόσο μεγάλη αντίσταση χρειάζεστε για βέλτιστη ένταση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την ηλεκτρονική αριθμομηχανή LED για να καταλάβετε πόση αντίσταση χρειάζεται για ένα μόνο LED. Συχνά είναι καλή πρακτική η χρήση αντίστασης που είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από την τιμή που επιστρέφει η αριθμομηχανή.

Μπορεί να μπείτε στον πειρασμό να συνδέσετε LED σε σειρά, αλλά λάβετε υπόψη ότι κάθε διαδοχική λυχνία LED θα οδηγήσει σε πτώση τάσης έως ότου τελικά δεν απομείνει αρκετή ισχύς για να τα κρατήσετε αναμμένα. Ως εκ τούτου, είναι ιδανικό να ανάψετε πολλαπλές λυχνίες LED συνδέοντάς τις παράλληλα. Ωστόσο, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι όλες οι λυχνίες LED έχουν την ίδια βαθμολογία ισχύος προτού το κάνετε (συχνά τα διαφορετικά χρώματα βαθμολογούνται διαφορετικά).

Οι λυχνίες LED θα εμφανιστούν σε σχήμα ως σύμβολο διόδου με κεραυνούς που βγαίνουν από αυτό, για να υποδείξουν ότι πρόκειται για μια λαμπερή δίοδο.

Βήμα 13: Διακόπτες

Ο διακόπτης είναι βασικά μια μηχανική συσκευή που δημιουργεί ένα σπάσιμο σε ένα κύκλωμα. Όταν ενεργοποιείτε το διακόπτη, ανοίγει ή κλείνει το κύκλωμα. Αυτό εξαρτάται από τον τύπο του διακόπτη.

Οι κανονικά ανοιχτοί διακόπτες (Ν. Ο.) κλείνουν το κύκλωμα όταν είναι ενεργοποιημένοι.

Οι κανονικά κλειστοί διακόπτες (N. C.) ανοίγουν το κύκλωμα όταν είναι ενεργοποιημένοι.

Καθώς οι διακόπτες γίνονται πιο περίπλοκοι, μπορούν να ανοίξουν μία σύνδεση και να κλείσουν μια άλλη όταν είναι ενεργοποιημένοι. Αυτός ο τύπος διακόπτη είναι ένας πολικός διακόπτης διπλής ρίψης (SPDT).

Εάν συνδυάζατε δύο διακόπτες SPDT σε έναν μόνο διακόπτη, θα ονομαζόταν διακόπτης διπλού πόλου διπλού πόλου (DPDT). Αυτό θα έσπαγε δύο ξεχωριστά κυκλώματα και θα άνοιγε δύο άλλα κυκλώματα, κάθε φορά που ενεργοποιούνταν ο διακόπτης.

Βήμα 14: Μπαταρίες

Μια μπαταρία είναι ένα δοχείο που μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Για να απλοποιήσετε υπερβολικά το θέμα, μπορείτε να πείτε ότι "αποθηκεύει ενέργεια".

Τοποθετώντας τις μπαταρίες σε σειρά προσθέτετε την τάση κάθε συνεχόμενης μπαταρίας, αλλά το ρεύμα παραμένει το ίδιο. Για παράδειγμα, μια μπαταρία ΑΑ είναι 1,5V. Εάν βάλετε 3 σε σειρά, θα προσθέσει έως και 4,5V. Αν προσθέσετε ένα τέταρτο στη σειρά, τότε θα γίνει 6V.

Τοποθετώντας παράλληλα τις μπαταρίες, η τάση παραμένει η ίδια, αλλά η ποσότητα του διαθέσιμου ρεύματος διπλασιάζεται. Αυτό γίνεται πολύ λιγότερο συχνά από την τοποθέτηση μπαταριών σε σειρά και είναι συνήθως απαραίτητο μόνο όταν το κύκλωμα απαιτεί περισσότερο ρεύμα από ό, τι μπορεί να προσφέρει μια σειρά μπαταριών.

Συνιστάται να αγοράσετε μια σειρά από μπαταρίες AA. Για παράδειγμα, θα έπαιρνα μια ποικιλία που χωράει 1, 2, 3, 4 και 8 μπαταρίες ΑΑ.

Οι μπαταρίες αντιπροσωπεύονται σε ένα κύκλωμα από μια σειρά εναλλασσόμενων γραμμών διαφορετικού μήκους. Υπάρχει επίσης πρόσθετη σήμανση για την ισχύ, τη γείωση και την ονομαστική τάση.

Βήμα 15: Breadboards

Οι σανίδες ψωμιού είναι ειδικές σανίδες για πρωτότυπα ηλεκτρονικά. Καλύπτονται με ένα πλέγμα οπών, οι οποίες χωρίζονται σε ηλεκτρικά συνεχείς σειρές.

Στο κεντρικό τμήμα υπάρχουν δύο στήλες γραμμών που βρίσκονται δίπλα-δίπλα. Αυτό έχει σχεδιαστεί για να σας επιτρέπει να εισάγετε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα στο κέντρο. Αφού εισαχθεί, κάθε πείρος του ολοκληρωμένου κυκλώματος θα έχει μια σειρά ηλεκτρικά συνεχών οπών συνδεδεμένων με αυτό.

Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να δημιουργήσετε γρήγορα ένα κύκλωμα χωρίς να χρειάζεται να κάνετε συγκόλληση ή συστροφή συρμάτων μαζί. Απλά συνδέστε τα μέρη που είναι ενσύρματα μεταξύ τους σε μία από τις ηλεκτρικά συνεχείς σειρές.

Σε κάθε άκρη του breadboard, συνήθως εκτελούνται δύο συνεχόμενες γραμμές λεωφορείων. Το ένα προορίζεται ως δίαυλος ισχύος και το άλλο προορίζεται ως δίαυλος εδάφους. Συνδέοντας τροφοδοσία και γείωση αντίστοιχα σε καθένα από αυτά, μπορείτε εύκολα να έχετε πρόσβαση σε αυτά από οπουδήποτε στον πίνακα ψωμιού.

Βήμα 16: Σύρμα

Για να συνδέσετε τα πράγματα μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ένα breadboard, πρέπει είτε να χρησιμοποιήσετε ένα εξάρτημα είτε ένα καλώδιο.

Τα καλώδια είναι ωραία επειδή σας επιτρέπουν να συνδέετε πράγματα χωρίς να προσθέτετε ουσιαστικά καμία αντίσταση στο κύκλωμα. Αυτό σας επιτρέπει να είστε ευέλικτοι ως προς το πού τοποθετείτε εξαρτήματα, επειδή μπορείτε να τα συνδέσετε αργότερα με σύρμα. Σας επιτρέπει επίσης να συνδέσετε ένα τμήμα σε πολλά άλλα μέρη.

Συνιστάται να χρησιμοποιείτε μονωμένο καλώδιο συμπαγούς πυρήνα 22awg (22 gauge) για σανίδες ψωμιού. Κάποτε μπορούσατε να το βρείτε στο Radioshack, αλλά αντ 'αυτού θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε το καλώδιο σύνδεσης που συνδέεται με το παραπάνω. Το κόκκινο σύρμα συνήθως υποδεικνύει σύνδεση ρεύματος και το μαύρο καλώδιο αντιπροσωπεύει σύνδεση γείωσης.

Για να χρησιμοποιήσετε σύρμα στο κύκλωμά σας, απλά κόψτε ένα κομμάτι σε μέγεθος, αφαιρέστε ένα 1/4 μόνωσης από κάθε άκρο του σύρματος και χρησιμοποιήστε το για να συνδέσετε σημεία μεταξύ τους στο ψωμί.

Βήμα 17: Το πρώτο σας κύκλωμα

Λίστα ανταλλακτικών: 1K ohm - 1/4 Watt αντίσταση 5mm κόκκινο LED SPST εναλλάκτης 9V συνδετήρας μπαταρίας

Αν κοιτάξετε το σχηματικό, θα δείτε ότι η αντίσταση 1K, η λυχνία LED και ο διακόπτης είναι όλα συνδεδεμένα σε σειρά με την μπαταρία 9V. Όταν κατασκευάζετε το κύκλωμα, θα μπορείτε να ενεργοποιείτε και να σβήνετε τη λυχνία LED με το διακόπτη.

Μπορείτε να αναζητήσετε τον κωδικό χρώματος για μια αντίσταση 1Κ χρησιμοποιώντας την αριθμομηχανή γραφικής αντίστασης. Επίσης, θυμηθείτε ότι το LED πρέπει να συνδεθεί με τον σωστό τρόπο (υπόδειξη - το μακρύ πόδι πηγαίνει στη θετική πλευρά του κυκλώματος).

Χρειάστηκε να κολλήσω ένα καλώδιο συμπαγούς πυρήνα σε κάθε σκέλος του διακόπτη. Για οδηγίες σχετικά με το πώς να το κάνετε αυτό, ανατρέξτε στο "How to Solder" Instructable. Εάν αυτό σας προκαλεί πολύ πόνο, απλώς αφήστε τον διακόπτη έξω από το κύκλωμα.

Εάν αποφασίσετε να χρησιμοποιήσετε το διακόπτη, ανοίξτε και κλείστε τον για να δείτε τι συμβαίνει όταν κάνετε και σπάσετε το κύκλωμα.

Βήμα 18: Το δεύτερο κύκλωμά σας

Λίστα μερών: 2N3904 PNP τρανζίστορ 2N3906 NPN τρανζίστορ 47 ohm - 1/4 Watt αντίσταση 1K ohm - 1/4 Watt αντίσταση 470K ohm - 1/4 Watt αντίσταση 10uF ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 0.01uF πυκνωτής κεραμικού δίσκου 5mm κόκκινο LED LED 3V AA μπαταρία

Προαιρετικά: 10K ohm - 1/4 Watt αντίσταση 1M ποτενσιόμετρο

Αυτό το επόμενο σχήμα μπορεί να φαίνεται τρομακτικό, αλλά στην πραγματικότητα είναι αρκετά απλό. Χρησιμοποιεί όλα τα μέρη που μόλις περάσαμε για να αναβοσβήνει αυτόματα ένα LED.

Οποιοδήποτε τρανζίστορ NPN ή PNP γενικής χρήσης πρέπει να κάνει για το κύκλωμα, αλλά αν θέλετε να το ακολουθήσετε στο σπίτι, χρησιμοποιώ τρανζίστορ 293904 (NPN) και 2N3906 (PNP). Έμαθα τη διάταξη των καρφιτσών τους αναζητώντας τα φύλλα δεδομένων τους. Μια καλή πηγή για γρήγορη εύρεση φύλλων δεδομένων είναι το Octopart.com. Απλώς αναζητήστε τον αριθμό εξαρτήματος και θα βρείτε μια εικόνα του εξαρτήματος και μια σύνδεση με το φύλλο δεδομένων.

Για παράδειγμα, από το φύλλο δεδομένων για το τρανζίστορ 2N3904, ήμουν γρήγορα σε θέση να δω ότι η ακίδα 1 ήταν ο πομπός, η ακίδα 2 ήταν η βάση και η ακίδα 3 ήταν ο συλλέκτης.

Εκτός από τα τρανζίστορ, όλες οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές και τα LED πρέπει να είναι ευθεία προς σύνδεση. Ωστόσο, υπάρχει ένα δύσκολο κομμάτι στο σχηματικό. Παρατηρήστε το μισό τόξο κοντά στο τρανζίστορ. Αυτό το τόξο υποδεικνύει ότι ο πυκνωτής πηδά πάνω από το ίχνος από την μπαταρία και συνδέεται στη βάση του τρανζίστορ PNP.

Επίσης, κατά την κατασκευή του κυκλώματος, μην ξεχνάτε να έχετε κατά νου ότι οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές και τα LED είναι πολωμένα και θα λειτουργούν μόνο προς μία κατεύθυνση.

Αφού ολοκληρώσετε την κατασκευή του κυκλώματος και συνδέσετε το ρεύμα, θα πρέπει να αναβοσβήνει. Εάν δεν αναβοσβήνει, ελέγξτε προσεκτικά όλες τις συνδέσεις και τον προσανατολισμό όλων των τμημάτων.

Ένα τέχνασμα για την ταχεία αποσφαλμάτωση του κυκλώματος είναι η καταμέτρηση εξαρτημάτων στο σχηματικό σε σχέση με τα συστατικά στο breadboard σας. Εάν δεν ταιριάζουν, αφήσατε κάτι έξω. Μπορείτε επίσης να κάνετε το ίδιο κόλπο καταμέτρησης για τον αριθμό των πραγμάτων που συνδέονται με ένα συγκεκριμένο σημείο του κυκλώματος.

Μόλις λειτουργεί, δοκιμάστε να αλλάξετε την τιμή της αντίστασης 470K. Παρατηρήστε ότι αυξάνοντας την τιμή αυτής της αντίστασης, το LED αναβοσβήνει πιο αργά και ότι μειώνοντάς το, το LED αναβοσβήνει πιο γρήγορα.

Ο λόγος για αυτό είναι ότι η αντίσταση ελέγχει την ταχύτητα με την οποία ο πυκνωτής 10uF γεμίζει και εκφορτίζεται. Αυτό σχετίζεται άμεσα με το αναβοσβήσιμο της λυχνίας LED.

Αντικαταστήστε αυτήν την αντίσταση με ένα ποτενσιόμετρο 1Μ που είναι σε σειρά με αντίσταση 10Κ. Καλωδίστε το έτσι ώστε η μία πλευρά της αντίστασης να συνδέεται με έναν εξωτερικό πείρο στο ποτενσιόμετρο και η άλλη πλευρά να συνδέεται με τη βάση του τρανζίστορ PNP. Ο κεντρικός πείρος του ποτενσιόμετρου πρέπει να συνδέεται με τη γείωση. Ο ρυθμός αναβοσβήματος αλλάζει τώρα όταν γυρίζετε το κουμπί και σαρώνετε την αντίσταση.

Βήμα 19: Το τρίτο κύκλωμά σας

Λίστα εξαρτημάτων: 555 χρονοδιακόπτης IC 1K ohm - αντίσταση 1/4 Watt 10K ohm - αντίσταση 1/4 Watt 1M ohm - αντίσταση 1/4 Watt 10uF ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 0.01uF πυκνωτής κεραμικού δίσκου Μικρή ηχεία 9V συνδετήρας μπαταρίας

Αυτό το τελευταίο κύκλωμα χρησιμοποιεί ένα τσιπ χρονοδιακόπτη 555 για να κάνει θόρυβο χρησιμοποιώντας ένα ηχείο.

Αυτό που συμβαίνει είναι ότι η διαμόρφωση εξαρτημάτων και συνδέσεων στο τσιπ 555 προκαλεί ταχεία ταλάντωση του ακροδέκτη 3 μεταξύ υψηλού και χαμηλού. Αν γράφατε αυτές τις ταλαντώσεις, θα έμοιαζε με ένα τετράγωνο κύμα (ένα κύμα εναλλάσσεται μεταξύ δύο επιπέδων ισχύος). Αυτό το κύμα χτυπά γρήγορα το ηχείο, το οποίο μετατοπίζει τον αέρα σε τόσο υψηλή συχνότητα που το ακούμε ως σταθερός τόνος αυτής της συχνότητας.

Βεβαιωθείτε ότι το τσιπ 555 βρίσκεται στο κέντρο του breadboard, έτσι ώστε καμία από τις ακίδες να μην συνδεθεί κατά λάθος. Εκτός από αυτό, απλώς πραγματοποιήστε τις συνδέσεις όπως ορίζεται στο σχηματικό διάγραμμα.

Σημειώστε επίσης το σύμβολο "NC" στο σχηματικό σχήμα. Αυτό σημαίνει "Δεν υπάρχει σύνδεση", το οποίο προφανώς σημαίνει ότι τίποτα δεν συνδέεται με αυτόν τον πείρο σε αυτό το κύκλωμα.

Μπορείτε να διαβάσετε όλες τις 555 μάρκες σε αυτήν τη σελίδα και να δείτε μια μεγάλη ποικιλία από επιπλέον 555 σχήματα σε αυτήν τη σελίδα.

Όσον αφορά το ηχείο, χρησιμοποιήστε ένα μικρό ηχείο όπως μπορεί να βρείτε μέσα σε μια μουσική ευχετήρια κάρτα. Αυτή η διαμόρφωση δεν μπορεί να οδηγήσει ένα μεγάλο ηχείο, όσο μικρότερο μπορείτε να βρείτε, τόσο καλύτερα θα είστε. Τα περισσότερα ηχεία είναι πολωμένα, οπότε βεβαιωθείτε ότι έχετε την αρνητική πλευρά του ηχείου συνδεδεμένη στη γείωση (αν το απαιτεί).

Εάν θέλετε να το πάτε ένα βήμα πιο μακριά, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα κουμπί έντασης συνδέοντας έναν εξωτερικό πείρο ενός ποτενσιόμετρου 100Κ στον πείρο 3, τον μεσαίο πείρο στο ηχείο και τον υπόλοιπο εξωτερικό πείρο στη γείωση.

Βήμα 20: Είστε μόνοι σας

Εντάξει … Δεν είστε ακριβώς μόνοι σας. Το διαδίκτυο είναι γεμάτο από ανθρώπους που ξέρουν πώς να κάνουν αυτά τα πράγματα και έχουν τεκμηριώσει τη δουλειά τους έτσι ώστε να μπορείτε να μάθετε πώς να το κάνετε επίσης. Προχωρήστε και αναζητήστε αυτό που θέλετε να φτιάξετε. Εάν το κύκλωμα δεν υπάρχει ακόμη, πιθανότατα υπάρχει τεκμηρίωση για κάτι παρόμοιο ήδη online.

Ένα εξαιρετικό μέρος για να ξεκινήσετε να βρίσκετε σχηματικά κυκλώματα είναι η τοποθεσία Discover Circuits. Έχουν μια ολοκληρωμένη λίστα διασκεδαστικών κυκλωμάτων για πειραματισμούς.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε πρόσθετες συμβουλές σχετικά με τα βασικά ηλεκτρονικά για αρχάριους, μοιραστείτε τις στα παρακάτω σχόλια.

Το βρήκατε χρήσιμο, διασκεδαστικό ή διασκεδαστικό; Ακολουθήστε @madeineuphoria για να δείτε τα τελευταία έργα μου.