Все, что вам нужно знать о электронике для начинающих: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

И снова здравствуйте. В этом руководстве мы рассмотрим очень широкую тему: все. Я знаю, что это может показаться невозможным, но если подумать, весь наш мир управляется электронными схемами, от управления водными ресурсами до производства кофе до поездок на работу / учебу. И все эти электронные устройства управляются очень похожими компонентами (резисторами, транзисторами, потенциометрами, конденсаторами, переключателями и многими, многими другими). Все эти компоненты выполняют одну из следующих задач - сбор данных, обработка данных и вывод данных. Например, мышь (которая представляет собой комбинацию множества маленьких частей) измеряет положение, процессор компьютера думает об этой информации, а монитор компьютера перемещает курсор в соответствии с вашей мышью. Давайте начнем с этого руководства, пройдя по некоторым из вышеупомянутых компонентов.

Шаг 1. Переключитесь

Ах, старый добрый выключатель. Один из них есть почти в каждой когда-либо созданной электронной схеме. Если у вас есть хорошая схема, в которой ее нет, прокомментируйте ниже (батарейки типа «таблетка» + светодиоды здесь не учитываются). В любом случае, у коммутатора одна задача - пропускать электричество или нет. Об этом негласном герое электроники мало что можно сказать.

Шаг 2: резисторы

Резисторы - это краеугольный камень любой схемы. Мне было бы трудно найти какую-либо печатную плату (это печатная плата для непрофессионала), на которой нет одного из этих жизненно важных объектов, снижающих напряжение. Резисторы используются для снятия одного напряжения и понижения его до более низкого. Больше нечего сказать об этих жизненно важных маленьких компонентах.

Шаг 3: Траснисторы

Транзисторы могут сбивать с толку, особенно с разными типами. По сути, транзистор - это полупроводниковый переключатель, срабатывающий от электрического тока. Эти крошечные, но мощные переключатели бывают разных моделей, каждая из которых имеет несколько разное назначение. В каждой современной схеме, способной обрабатывать данные, есть один из этих парней.

Шаг 4: конденсатор

Конденсаторы - это средство для хранения небольшого количества электроэнергии. Вот как они работают: есть два куска металла, разделенных непроводящим материалом. Тип непроводящего материала или диэлектрика определяет тип конденсатора и то, для чего он будет использоваться.

Шаг 5: потенциометры / реостаты

Потенциометр - интересный и важный тип переменного резистора. Есть 3 контакта - 2 входа и один выход. Использование всех трех контактов делает его больше датчиком для ввода данных, тогда как использование двух контактов делает его простым старым способом подавления напряжения. Если вы чем-то похожи на меня, вы хотите знать, как это работает. По сути, есть резистор, по которому движется ползун или стеклоочиститель, заставляя электричество колебаться на расстоянии в зависимости от положения на стеклоочистителе / ползуне. Это увеличивает или уменьшает сопротивление. Потенциометры обычно выглядят так, как показано на рисунке выше, но их форма и размер могут отличаться.

Шаг 6: Бесщеточный двигатель постоянного тока

Это довольно круто. Раньше я показывал маленьким детям (формально они были моего возраста - я учился в пятом классе) двигатель постоянного тока, подключая клеммы к батарее 9 В и вуаля - он крутится! Все остальные дети завидовали (по крайней мере, я так фантазировал). Вы также можете использовать мощность мотора. Это очень простое устройство - есть две или более электромагнитных катушек, полярность которых чередуется. Затем есть обычный магнит, который вращается из-за отталкивания от электромагнитов (см. Рис. Выше).

Шаг 7: реле

Реле - это переключатель, активируемый электрическим током. Я нарисовал это на своей доске на картинке выше. По сути, электромагнитная катушка отталкивает магнитный электрод, заставляя его касаться другого электрода, тем самым пропуская ток через цепь.

Шаг 8: пьезо-зуммер

Пьезо-зуммер - одна из самых раздражающих вещей во Вселенной. Я имею в виду, кто хочет слышать "ГИП, ПИП, ПИП!" когда мы чистим холодильник? Или когда микроволновка выключается, но вы не хотите перестать смотреть на Шерлока, и вы вынуждены терпеть «гудок гудок, гудок гудок, гудок гудок». Однако эти крошечные динамики sudo - важная часть электронного дизайна. Если вы хотите, чтобы ваша схема обеспечивала звуковую обратную связь, но вам не нужен обычный динамик, это ваши компоненты. Они издают шум с помощью небольшой металлической пластинки, называемой пьезо. Электричество проходит через пьезоэлектрический преобразователь, заставляя его очень быстро вибрировать. Это движение создает волнистый воздух, также известный как звук. Высота волнистого воздуха определяется скоростью вибрации, а скорость вибрации определяется напряжением.

Шаг 9: светодиодные лампы

Эти маленькие лампочки настолько распространены в электронике, что редко бывает не иметь хотя бы 20 таких лампочек в вашем доме. Они маленькие, доступные, энергоэффективные, сверхъяркие и не нагреваются. Что не нравится? По сути, свет в светодиодах, или светоизлучающих диодах, создается движением электронов в полупроводниковом материале, что примерно равно нити накала в лампочке накаливания. Даже в самых скучных схемах мне нравится размещать маленькие зеленые или белые светодиоды, чтобы оживить их.

* Предупреждение: всегда подавляйте ток, идущий на светодиод, с помощью какого-либо резистора. Обычно они работают при низком напряжении, около 3,3 вольт.

Шаг 10: микроконтроллеры

Этот шаг отличается от других, поскольку он касается не компонента, а темы. Микроконтроллеры - это простые компьютеры, которые используются для поглощения, интерпретации, отображения и ответа на данные. Большинство микроконтроллеров используют все или большинство компонентов, которые мы обсуждали. Поскольку существует так много типов микроконтроллеров, я дам вам три наиболее рекомендуемых для начинающих - Arduino, Raspberry Pi и BeagleBone. Все эти три платы программируются и могут использоваться для любого количества проектов.

* Отказ от ответственности: у меня есть только Arduino и Raspberry Pi, поэтому я не могу поручиться за BeagleBone.

Шаг 11: программирование

Программирование - это круто. Когда я работаю над программой, я чувствую тепло, своего рода выброс адреналина, но без реакции борьбы / бегства. Я хотел бы объяснить все, что знаю о программировании, но это займет некоторое время. Итак, вот сокращенная версия: есть много разных языков, которые понимают компьютеры (C, Python, JavaScript, Ruby, C ++, Java и т. Д.), И научиться говорить (или печатать) на этих языках - одна из лучших вещей, которые вы можете сделать. для себя. После того, как вы выучите язык, просто скажите компьютеру (или микроконтроллеру), что вы хотите, чтобы он делал, и он будет соответствовать после некоторой отладки. Не имея даже базовых знаний в области программирования, вы утонете, прежде чем сядете на метафорическую лодку электроники.

Шаг 12: Это все, ребята

На этом инструкция по применению завершается. Спасибо, что прочитали, и, пожалуйста, найдите время, чтобы проголосовать за меня в конкурсе начинающих электронщиков, если вам понравилось это руководство. Я искренне надеюсь, что вы почувствуете вдохновение заняться электронным дизайном прямо сейчас.