Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τα αρχικά ηλεκτρονικά: 12 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Γεια σου και πάλι. Σε αυτό το Instructable θα καλύψουμε ένα πολύ ευρύ θέμα: τα πάντα. Ξέρω ότι μπορεί να φαίνεται αδύνατο, αλλά αν το καλοσκεφτείτε, ολόκληρος ο κόσμος μας ελέγχεται από ηλεκτρονικά κυκλώματα, από τη διαχείριση νερού έως την παραγωγή καφέ έως τις μετακινήσεις στη δουλειά/ το σχολείο. Και όλες αυτές οι ηλεκτρονικές συσκευές ελέγχονται από παρόμοια εξαρτήματα (αντιστάσεις, τρανζίστορ, ποτενσιόμετρα, πυκνωτές, διακόπτες και πολλά, πολλά, περισσότερα). Όλα αυτά τα στοιχεία εκτελούν μία από τις ακόλουθες εργασίες- λήψη δεδομένων, επεξεργασία δεδομένων και εξαγωγή δεδομένων. Για παράδειγμα, ένα ποντίκι (που είναι ένας συνδυασμός πολλών μικρών κομματιών) μετρά τη θέση, ένας επεξεργαστής υπολογιστή σκέφτεται αυτές τις πληροφορίες και η οθόνη του υπολογιστή μετακινεί τον κέρσορα σύμφωνα με το ποντίκι σας. Ας ξεκινήσουμε αυτό το Instructable πηγαίνοντας σε μερικά από τα προαναφερθέντα στοιχεία.

Βήμα 1: Αλλαγή

Αχ, ο παλιός καλός διακόπτης. Υπάρχει ένα από αυτά σχεδόν σε κάθε ηλεκτρονικό κύκλωμα που έγινε ποτέ. Εάν έχετε ένα καλό κύκλωμα που δεν έχει, παρακαλούμε σχολιάστε παρακάτω (οι μπαταρίες κυψελών νομισμάτων + τα LED δεν υπολογίζονται εδώ). Ούτως ή άλλως, ο διακόπτης έχει μία δουλειά- να αφήνει ή όχι ηλεκτρικό ρεύμα. Δεν υπάρχουν πολλά να πούμε για αυτόν τον ανείπωτο ήρωα των ηλεκτρονικών.

Βήμα 2: Αντιστάσεις

Οι αντιστάσεις είναι ο ακρογωνιαίος λίθος κάθε κυκλώματος. Δυσκολεύομαι να βρω κάποιο PCB (αυτό είναι το Printed Circuit Board, για τον απλό άνθρωπο) που δεν έχει ένα από αυτά τα ζωτικά αντικείμενα μείωσης τάσης. Οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται για να πάρουν μία τάση και να τη μειώσουν σε χαμηλότερη. Δεν χρειάζεται να ειπωθούν πολλά άλλα για αυτά τα ζωτικά μικρά συστατικά.

Βήμα 3: Trasnistors

Τα τρανζίστορ μπορεί να προκαλέσουν σύγχυση, ειδικά με όλα τα διαφορετικά είδη. Ουσιαστικά, ένα τρανζίστορ είναι ένας ημιαγωγικός διακόπτης που ενεργοποιείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτοί οι μικροσκοπικοί, αλλά ισχυροί διακόπτες έρχονται σε διάφορα διαφορετικά μοντέλα, το καθένα με ελαφρώς διαφορετικούς σκοπούς. Κάθε σύγχρονο κύκλωμα ικανό να επεξεργάζεται δεδομένα έχει έναν από αυτούς τους τύπους.

Βήμα 4: Πυκνωτής

Οι πυκνωτές είναι ένα μέσο για την αποθήκευση μικρών ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας. Έτσι λειτουργούν: Υπάρχουν δύο κομμάτια μετάλλου που χωρίζονται από ένα μη αγώγιμο υλικό. Ο τύπος του μη αγώγιμου υλικού ή διηλεκτρικού, καθορίζει το είδος του πυκνωτή και για ποιον σκοπό θα χρησιμοποιηθεί.

Βήμα 5: Ποτενσιόμετρα/Ρεοστατικά

Το Ποτενσιόμετρο είναι ένας συναρπαστικός και σημαντικός τύπος μεταβλητής αντίστασης. Υπάρχουν 3 ακίδες- 2 είσοδοι και μία έξοδος. Η χρήση και των τριών ακίδων το καθιστά περισσότερο αισθητήρα εισαγωγής δεδομένων, ενώ η χρήση δύο ακίδων τον καθιστά έναν απλό παλιό τρόπο τάσης πνιγμού. Αν είστε κάτι σαν εμένα, θέλετε να μάθετε πώς λειτουργεί. Βασικά, υπάρχει αντίσταση στην οποία κινείται μια ολίσθηση ή υαλοκαθαριστήρας, κάνοντας την απόσταση της ηλεκτρικής ενέργειας να κυμαίνεται ανάλογα με τη θέση του υαλοκαθαριστήρα/ διαφάνειας. Αυτό αυξάνει ή μειώνει την αντίσταση. Τα ποτενσιόμετρα γενικά μοιάζουν με την παραπάνω εικόνα, αλλά το σχήμα και το μέγεθός τους μπορεί να διαφέρουν.

Βήμα 6: Κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες

Αυτό το πράγμα είναι πολύ ωραίο. Παλιά έδειχνα στα μικρά παιδιά (ήταν τεχνικά στην ηλικία μου- ήμουν στην πέμπτη τάξη) το μοτέρ DC συνδέοντας τους ακροδέκτες σε μια μπαταρία 9V και voila- περιστρέφεται! Όλα τα άλλα παιδιά ζήλευαν (ή έτσι φανταζόμουν). Μπορείτε επίσης να αξιοποιήσετε την ισχύ του κινητήρα. Είναι μια πολύ απλή συσκευή- υπάρχουν δύο ή περισσότερα ηλεκτρομαγνητικά πηνία που εναλλάσσουν πολικότητα. Στη συνέχεια, υπάρχει ένας κανονικός μαγνήτης που περιστρέφεται λόγω της απώθησης από τους ηλεκτρομαγνήτες (βλ. Εικόνα παραπάνω).

Βήμα 7: Ρελέ

Ένα ρελέ είναι ένας διακόπτης που ενεργοποιείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Το έγραψα στον πίνακα μου στην παραπάνω εικόνα. Ουσιαστικά, ένα ηλεκτρομαγνητικό πηνίο απωθεί ένα μαγνητικό ηλεκτρόδιο, κάνοντάς το να αγγίξει ένα άλλο ηλεκτρόδιο, αφήνοντας έτσι ρεύμα μέσα στο κύκλωμα.

Βήμα 8: Piezo Buzzer

Το Piezo Buzzer είναι ένα από τα πιο ενοχλητικά πράγματα στο σύμπαν. Θέλω να πω, ποιος θέλει να ακούσει "ΜΠΙΠ, ΜΠΙΠ, ΜΠΙΠ!" όποτε καθαρίζουμε το ψυγείο; Or όταν σβήνει ο φούρνος μικροκυμάτων, αλλά δεν θέλετε να σταματήσετε να παρακολουθείτε τον Σέρλοκ και είστε αναγκασμένοι να υπομείνετε «Μπιπ μπιπ, μπιπ μπιπ, μπιπ μπιπ». Ωστόσο, αυτά τα μικροσκοπικά sudo ηχεία αποτελούν σημαντικό μέρος του ηλεκτρονικού σχεδιασμού. Εάν θέλετε το κύκλωμά σας να δίνει ηχητική ανατροφοδότηση, αλλά δεν χρειάζεστε ένα κανονικό ηχείο, αυτά είναι τα εξαρτήματά σας. Κάνουν θόρυβο με μια μικρή μεταλλική πλάκα που λέγεται πιεζό. Η ηλεκτρική ενέργεια περνάει από το πιεζό, με αποτέλεσμα να δονείται πολύ γρήγορα. Αυτή η κίνηση δημιουργεί βρώμικο αέρα, αλλιώς γνωστό ως ήχο. Το ύψος του βρώμικου αέρα καθορίζεται από την ταχύτητα της δόνησης και η ταχύτητα της δόνησης καθορίζεται από την τάση.

Βήμα 9: Λαμπτήρες LED

Αυτοί οι μικροί λαμπτήρες είναι τόσο συνηθισμένοι στα ηλεκτρονικά που είναι ασυνήθιστο να μην έχετε τουλάχιστον 20 από αυτούς στο σπίτι σας. Είναι μικρά, προσιτά, ενεργειακά αποδοτικά, εξαιρετικά φωτεινά και δεν ζεσταίνονται. Τι δεν αρέσει; Βασικά, το φως σε ένα LED, ή Δίοδο εκπομπής φωτός, δημιουργείται από την κίνηση ηλεκτρονίων στο ημιαγωγό υλικό που είναι περίπου το ισοδύναμο του νήματος σε έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως. Ακόμα και στα πιο βαρετά κυκλώματα, μου αρέσει να τοποθετώ λίγα πράσινα ή λευκά LED για να ζωντανέψω τα πράγματα.

*Προειδοποίηση: Πνίξτε πάντα το ρεύμα που μπαίνει σε LED με κάποιο είδος αντίστασης. Συνήθως λειτουργούν σε χαμηλή τάση, περίπου 3,3 βολτ.

Βήμα 10: Μικροελεγκτές

Αυτό το βήμα είναι διαφορετικό από τα άλλα, καθώς δεν αφορά ένα συστατικό, αλλά ένα θέμα. Οι μικροελεγκτές είναι απλοί υπολογιστές που χρησιμοποιούνται για την απορρόφηση, την ερμηνεία, την εμφάνιση και την απόκριση σε δεδομένα. Οι περισσότεροι μικροελεγκτές χρησιμοποιούν όλα ή τα περισσότερα εξαρτήματα που συζητήσαμε. Δεδομένου ότι υπάρχουν τόσα πολλά είδη μικροελεγκτών, θα σας δώσω τρία από τα πιο συνιστώμενα για αρχάριους- Arduino, Raspberry Pi και BeagleBone. Αυτοί οι τρεις πίνακες είναι όλοι προγραμματιζόμενοι και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για οποιονδήποτε αριθμό έργων.

*Αποποίηση ευθυνών: Έχω μόνο το Arduino και το Raspberry Pi, οπότε δεν μπορώ να εγγυηθώ για το BeagleBone.

Βήμα 11: Προγραμματισμός

Ο προγραμματισμός είναι φοβερός. Έχω μια αίσθηση ζεστασιάς κάθε φορά που δουλεύω σε ένα πρόγραμμα, ένα είδος βιασύνης αδρεναλίνης, αλλά χωρίς ανταπόκριση αγώνα/πτήσης. Θα ήθελα να εξηγήσω όλα όσα γνωρίζω για τον προγραμματισμό, αλλά αυτό θα διαρκέσει λίγο. Εδώ είναι η συμπυκνωμένη έκδοση: Υπάρχουν πολλές διαφορετικές γλώσσες που καταλαβαίνουν οι υπολογιστές (C, Python, JavaScript, Ruby, C ++, Java, κ.λπ.), και η εκμάθηση να μιλά (ή να πληκτρολογεί) αυτές τις γλώσσες είναι ένα από τα καλύτερα πράγματα που μπορείτε να κάνετε για τον εαυτό σου. Μόλις μάθετε τη γλώσσα, απλώς πείτε στον υπολογιστή (ή τον μικροελεγκτή) τι θέλετε να κάνει και θα συμμορφωθεί, μετά από κάποιο σφάλμα. Χωρίς ούτε βασικές γνώσεις προγραμματισμού, θα βυθιστείτε προτού μπείτε στο μεταφορικό σκάφος των ηλεκτρονικών.

Βήμα 12: Αυτό είναι όλο, λαοί

Αυτό ολοκληρώνει το Instructable. Σας ευχαριστούμε που διαβάσατε και αφιερώστε χρόνο για να με ψηφίσετε στον διαγωνισμό Ηλεκτρονικών Αρχάριων, αν σας άρεσε αυτός ο οδηγός. Ελπίζω ειλικρινά να εμπνευστείτε για να ασχοληθείτε με τον ηλεκτρονικό σχεδιασμό τώρα.