Содержание

Электроника для начинающих – Техническая литература

Пособие для начинающих.

Чарльз Платт «Электроника для начинающих» БХВ-Петербург, 2012 год, 480 стр. (11,8 мб. pdf) + добавлено 2-е издание 2017 год (23,4 мб. pdf + 30,3 мб. epub, fb2)

 

 

 

Как построена книга.

Электроника для начинающих, это обычно изучение основ, правил, теорий элементной базы, а затем соединение этих элементов в схемы согласно написанным инструкциям. Чарльз Платт, как автор этой книги решил не следовать общепринятой практике преподания материала для начинающих и изучать предмет сразу с практических экспериментов, и построения элементарных схем.

Для кого предназначено издание.

Нужно отметить, что вся информация в книге дается простым и доступным для начинающих языком не требующим специальных специфических знаний. Достаточно уровня средней школы в объеме 6-8 классов. Однако в работе следует соблюдать некоторые условия техники безопасности (хотя работа будет вестись только с низким напряжением). Поэтому перед началом работ внимательно прочтите предисловие автора. Вы найдете подробные инструкции по безопасному ведению монтажных работ электронных схем, представленных в книге.

О книге.

Описания элементной базы электронных компонентов, схем, устройств, инструментов и технологии электронных экспериментов наглядно иллюстрируются рисунками, фотографиями, таблицами и схемами. Всего в руководстве более 500 наглядных иллюстраций. Начальные эксперименты очень просты, так как это электроника для начинающих. Они предназначены для ознакомления с принципами построения электрической схемы-как основы всех электронных устройств. Изучая материал книги и последовательно выполняя рекомендации автора, вы изготовите полезные, имеющие практическое применение, электронные устройства: сигнализацию, кодовый замок, елочные огни и др. А самое главное разберетесь, как и почему работают радиокомпоненты схем.

Электроника, как хобби.

Если чтение книги стало для вас не только полезным, но и приятным времяпровождением, то возможно увлечение электроникой станет вашим хобби. Руководство для начинающих предназначено для получения элементарных, но достаточных для чтения и создания несложных устройств по готовым принципиальным схемам. Для получения более фундаментальных знаний следует обращаться к специализированной литературе. но знания полученные при чтении этой книги, не будут лишними никогда.
ISBN 978-5-9775-0679-3

Оглавление книги

Глава 1 Получение опыта в изучении электроники 1
Список необходимых покупок для экспериментов с 1 до 5 1
Эксперимент 1. Проверьте напряжение на вкус 6
Эксперимент 2. Давайте сожжем батарейку 11
Эксперимент 3. Ваша первая схема 18
Эксперимент 4. Изменение напряжения 23
Эксперимент 5. Давайте сделаем батарейку 43

Глава 2 Основы переключения и многое другое 53
Список необходимых покупок для экспериментов с 6 по 11 53
Эксперимент 6. Очень простое переключение 58
Эксперимент 7. Включение светодиодов с помощью реле 73
Эксперимент 8. Релейный генератор 81
Эксперимент 9. Время и конденсаторы 90
Эксперимент 10. Транзисторное переключение 97
Эксперимент 11. Модульный проект 110

Глава 3 Обращение к более серьезным вещам 125
Список необходимых покупок для экспериментов с 12 по 15 125
Эксперимент 12. Соединение двух проводов вместе 136
Эксперимент 13. Сжигание светодиода 150
Эксперимент 14. Пульсирующий свет 154
Эксперимент 15. Переработанная схема охранной сигнализации 168

Глава 4 Микросхемы, привет 195
Список необходимых покупок для экспериментов с 16 по 24 195
Эксперимент 16. Генерирование импульсов 204
Эксперимент 17. Установка тональности звука 219
Эксперимент 18. Таймер для определения реакции человека 232
Эксперимент 19. Изучение логики 253
Эксперимент 20. Кодовый замок 277
Эксперимент 21. Игра с равными шансами на победу 289
Эксперимент 22. Переключение и дребезг 300
Эксперимент 23. Игра в кости 305
Эксперимент 24. Завершенная охранная сигнализация 317

Глава 5 Что дальше 323
Список необходимых покупок для экспериментов с 25 по 36 324
Организация вашего рабочего места 324
Источники информации 331
Эксперимент 25. Магнетизм 335
Эксперимент 26. Настольный генератор напряжения 340
Эксперимент 27. Вскрытие динамика 344
Эксперимент 28. Процесс реагирования катушки индуктивности 348
Эксперимент 29. Фильтрование частот 352
Эксперимент 30. Фузз 362
Эксперимент 31. Ни какой пайки, ни какого источника питания — только одно Радио 369
Эксперимент 32. Маленькая роботизированная тележка 378
Эксперимент 33. Передвижение шагами 402
Эксперимент 34. Аппаратное обеспечение встречает программное обеспечение 416
Эксперимент 35. Проверка реального мира 436
Эксперимент 36. Кодовый замок, повторное обращение 443
Источники продаж через Интернет и сайты производителей 453
ПРИЛОЖЕНИЕ 453
Предметный указатель 457

PDF изд-1            PDF изд-2              epub, fb2 2-е издание


Электроника для начинающих. Видео

Похожая литература

1 698

https://www.htbook.ru/radioelektronika/elektronika/elektronika-dlya-nachinayuschihЭлектроника для начинающихhttps://www.htbook.ru/wp-content/uploads/2015/10/Электроника-для-начинающих.jpghttps://www.htbook.ru/wp-content/uploads/2015/10/Электроника-для-начинающих.jpgЭлектроникаруководство для начинающих,электроникаПособие для начинающих. Чарльз Платт ‘Электроника для начинающих’ БХВ-Петербург, 2012 год, 480 стр. (11,8 мб. pdf) + добавлено 2-е издание 2017 год (23,4 мб. pdf + 30,3 мб. epub, fb2)     Как построена книга. Электроника для начинающих, это обычно изучение основ, правил, теорий элементной базы, а затем соединение этих элементов в схемы согласно написанным…SomМихаил Михайлов[email protected] ruEditorТехническая литература

Электроника для начинающих (2-е издание)

Если вы хотите освоить базовую электронику и схемотехнику, ту самую, которая является фундаментальной и как от этого перейти к Arduino, эта книга вам необходима!

 

В ходе практических экспериментов рассмотрены основы электроники и показано, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. Материал излагается последовательно от простого к сложному, начиная с простых опытов с электрическим током и заканчивая созданием сложных устройств с использованием транзисторов и микроконтроллеров.

 

Описаны основные законы электроники, а также принципы функционирования различных электронных компонентов. Показано, как изготовить охранную сигнализацию для защиты от проникновения в дом, ёлочные огни, электронные украшения для одежды, устройство преобразования звука, кодовый замок, автономную роботизированную тележку и др. Приведены пошаговые инструкции и более 500 наглядных рисунков и фотографий.

 

Изучив книгу вы сможете применить полученые знания с помощью наборов Электроника для начинающих  часть 1 и 2.

 

Это перевод второй редакции оригинальной англоязычной «Make: Electronics» от Чарльза Платта (Charles Platt) и издаётся «БХВ-Петербург».

 

  • Формат: 84×108/16 (205×290 мм)
  • 416 страниц
  • Мягкая обложка, ч/б печать
  • 8 страниц с цветными иллюстрациями
  • ISBN 978-5-9775-3793-3; 2017 г.
Что нового во втором издании

Изменилось оформление книги. Текст свёрстан в две колонки — его стало удобней читать, иллюстрации расположены точнее по смыслу.

Фотографии макетов устройств заменены на схемы размещения компонентов на макетных платах. Это более наглядно и удобно для повторения экспериментов.

Добавлены новые фотографии инструментов, компонентов и расходников. Мелкие детали сфотографированы на фоне масштабной сетки, что помогает понять их истинные размеры.

Полностью пересмотрен одиннадцатый эксперимент «Свет и звук» (в первом издании он назывался «модульный эксперимент»). Теперь в рамках эксперимента собирается мультивибратор на двух биполярных транзисторах.

В проекте «игральные кости» устаревшие компоненты заменены на более современные.

Добавлена глава об основах работы с платами Arduino.

 

Оглавление

Глава 1. Основы электроники

  • Необходимые инструменты
  • Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!
  • Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!
  • Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь
  • Эксперимент 4. Переменное сопротивление
  • Эксперимент 5. Давайте изготовим гальванический элемент

Глава 2. Управление электрическим током

  • Что потребуется для экспериментов второй главы
  • Эксперимент 6. Обычные переключатели
  • Эксперимент 7. Исследование реле
  • Эксперимент 8. Генератор на основе реле
  • Эксперимент 9. Время и конденсаторы
  • Эксперимент 10. Транзисторные переключатели
  • Эксперимент 11. Свет и звук

Глава 3. Займемся чем-то посерьезнее

  • Необходимые комплектующие для экспериментов третьей главы
  • Эксперимент 12. Пайка двух проводов
  • Эксперимент 13. Перегрев светодиода
  • Эксперимент 14. Мигающий брелок
  • Эксперимент 15. Охранная сигнализация, часть первая

Глава 4. Микросхемы, вам слово!

  • Комплектующие для четвертой главы
  • Эксперимент 16. Интегральный таймер
  • Эксперимент 17. Генерируем звук
  • Эксперимент 18. Охранная сигнализация, (почти) завершенная
  • Эксперимент 19. Измеритель скорости реакции
  • Эксперимент 20. Изучение логических элементов
  • Эксперимент 21. Кодовый замок
  • Эксперимент 22. Кто быстрее?
  • Эксперимент 23. Переключение и дребезг контактов
  • Эксперимент 24. Сыграем в кости

Глава 5. Эксперименты продолжаются

  • Инструменты, оборудование, компоненты и расходные материалы
  • Оборудование вашего рабочего пространства
  • Маркировка компонентов
  • Что разместить на рабочем столе
  • Справочные материалы из онлайн-источников
  • Книги
  • Эксперимент 25. Электромагнитные явления
  • Эксперимент 26. Настольная электростанция
  • Эксперимент 27. Разбираем динамик
  • Эксперимент 28. Демонстрируем самоиндукцию катушки
  • Эксперимент 29. Фильтрация частот
  • Эксперимент 30. Искажение звука
  • Эксперимент 31. Радио без пайки и без питания
  • Эксперимент 32. Объединение аппаратных средств и программного обеспечения
  • Эксперимент 33. Исследуем окружающий мир
  • Эксперимент 34. Точные игральные кости
  • Что осталось без внимания
  • Заключение

Глава 6. Инструменты, оборудование, компоненты и расходные материалы

  • Наборы
  • Поиск и покупки онлайн
  • Расходные материалы и компоненты
  • Приобретаемые инструменты и оборудование
  • Интернет-магазины
  • Приложение. Описание электронного архива
  • Предметный указатель

Электроника для начинающих (2-е издание) Чарльз Платт купити в Києві та Україні

Если вы хотите освоить базовую электронику и схемотехнику, ту самую, которая является фундаментальной и не касается микроконтроллеров, Arduino и прочих «новомодных» вещей, эта книга вам необходима!

В ходе практических экспериментов рассмотрены основы электроники и показано, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. Материал излагается последовательно от простого к сложному, начиная с простых опытов с электрическим током и заканчивая созданием сложных устройств с использованием транзисторов и микроконтроллеров. Описаны основные законы электроники, а также принципы функционирования различных электронных компонентов.

Также показано, как изготовить охранную сигнализацию для защиты от проникновения в дом, ёлочные огни, электронные украшения для одежды, устройство преобразования звука, кодовый замок, автономную роботизированную тележку и др. Приведены пошаговые инструкции и более 500 наглядных рисунков и фотографий.

Книга является переводом оригинальной англоязычной «Make: Electronics» от Чарльза Платта (Charles Platt).

  • Формат: 84×108/16 (205×290 мм)
  • 416 страниц
  • Мягкая обложка, ч/б печать
  • 8 страниц с цветными иллюстрациями
  • ISBN 978-5-9775-3793-3; 2017 г.

Наборы электроники

Чтобы проделать эксперименты из книги, вам понадобится уйма электронных компонентов, которые не так просто достать. Но мы собрали всё необходимое для прохождения 25 экспериментов в двух частях одноимённого набора:

Что нового во втором издании

Изменилось оформление книги. Текст свёрстан в две колонки — его стало удобней читать, иллюстрации расположены точнее по смыслу.

Фотографии макетов устройств заменены на схемы размещения компонентов на макетных платах. Это более наглядно и удобно для повторения экспериментов.

Добавлены новые фотографии инструментов, компонентов и расходников. Мелкие детали сфотографированы на фоне масштабной сетки, что помогает понять их истинные размеры.

Полностью пересмотрен одиннадцатый эксперимент «Свет и звук» (в первом издании он назывался «модульный эксперимент»). Теперь в рамках эксперимента собирается мультивибратор на двух биполярных транзисторах.

В проекте «игральные кости» устаревшие компоненты заменены на более современные.

Добавлена глава об основах работы с платами Arduino.

Оглавление

Глава 1. Основы электроники

  • Необходимые инструменты
  • Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!
  • Эксперимент 2.
    Давайте испортим батарею!
  • Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь
  • Эксперимент 4. Переменное сопротивление
  • Эксперимент 5. Давайте изготовим гальванический элемент

Глава 2. Управление электрическим током

  • Что потребуется для экспериментов второй главы
  • Эксперимент 6. Обычные переключатели
  • Эксперимент 7. Исследование реле
  • Эксперимент 8. Генератор на основе реле
  • Эксперимент 9. Время и конденсаторы
  • Эксперимент 10. Транзисторные переключатели
  • Эксперимент 11. Свет и звук

Глава 3. Займемся чем-то посерьезнее

  • Необходимые комплектующие для экспериментов третьей главы
  • Эксперимент 12. Пайка двух проводов
  • Эксперимент 13. Перегрев светодиода
  • Эксперимент 14. Мигающий брелок
  • Эксперимент 15. Охранная сигнализация, часть первая

Глава 4. Микросхемы, вам слово!

  • Комплектующие для четвертой главы
  • Эксперимент 16. Интегральный таймер
  • Эксперимент 17. Генерируем звук
  • Эксперимент 18. Охранная сигнализация, (почти) завершенная
  • Эксперимент 19. Измеритель скорости реакции
  • Эксперимент 20. Изучение логических элементов
  • Эксперимент 21. Кодовый замок
  • Эксперимент 22. Кто быстрее?
  • Эксперимент 23. Переключение и дребезг контактов
  • Эксперимент 24. Сыграем в кости

Глава 5. Эксперименты продолжаются

  • Инструменты, оборудование, компоненты и расходные материалы
  • Оборудование вашего рабочего пространства
  • Маркировка компонентов
  • Что разместить на рабочем столе
  • Справочные материалы из онлайн-источников
  • Книги
  • Эксперимент 25. Электромагнитные явления
  • Эксперимент 26. Настольная электростанция
  • Эксперимент 27. Разбираем динамик
  • Эксперимент 28. Демонстрируем самоиндукцию катушки
  • Эксперимент 29. Фильтрация частот
  • Эксперимент 30. Искажение звука
  • Эксперимент 31. Радио без пайки и без питания
  • Эксперимент 32. Объединение аппаратных средств и программного обеспечения
  • Эксперимент 33. Исследуем окружающий мир
  • Эксперимент 34. Точные игральные кости
  • Что осталось без внимания
  • Заключение

Глава 6. Инструменты, оборудование, компоненты и расходные материалы

  • Наборы
  • Поиск и покупки онлайн
  • Расходные материалы и компоненты
  • Приобретаемые инструменты и оборудование
  • Интернет-магазины
  • Приложение. Описание электронного архива
  • Предметный указатель

Основы электроники для чайников, 3-е издание


Организуйте рабочее место радиолюбителя и без промедления приступайте к реализации увлекательных электронных устройств!

В этой книге вы найдете сотни схем и фотографий, в также подробнейшие рекомендации по проведению опытов, которые покажут вам, как работают те или иные электронные компоненты. В ней приведены советы по выбору и использованию важнейших инструментов, а также описание увлекательных электронных устройств, каждое из которых можно реализовать буквально за 30 минут (или даже еще быстрее!). Прочитав очередную главу книги вы будете все больше погружаться в восхитительный мир электроники. По мере постепенного перехода от теории к практике вас все больше и больше будет захватывать увлечение, имя которому — радиоэлектроника!

  • Основы теории электрических цепей. Вы узнаете, что такое напряжение, по каким веткам электрических схем может проходить ток, а по каким не может, и как в электрических схемах рассчитывается рассеиваемая мощность.
  • Компоненты электрических схем. Вы узнаете, как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и транзисторы управляют электрическим током и определяют его форму.
  • Универсальные микросхемы. Вы узнаете, как использовать аналоговые и цифровые интегральные микросхемы для реализации сложных устройств, содержащие минимальное количество деталей.
  • Научитесь анализировать электрические цепи. Вы познакомитесь с законами, которые управляют током и напряжением в электрических цепях, и научитесь применять эти законы на практике.
  • Рекомендации по технике безопасности при работе с электрическим током. Научитесь грамотно защищать себя и свои электронные устройства от поражения электрическим током.
Узнайте:
  • как с помощью крошечных электронных компонентов управлять током
  • как работают самые распространенные компоненты электронных схем
  • почему так важно знать закон Ома и другие законы, которым подчиняется электрический ток
  • как с помощью транзисторов можно усиливать ток и выполнять его переключение в электрических схемах
  • что умеет делать микросхема таймера 555 (а делать она умеет очень многое!)
  • секреты цифровой электроники
  • подробные советы по сборке электрических схем
  • какие увлекательные устройства вы можете быстро реализовать на практике
Научитесь:
  • управлять током с помощью резисторов, конденсаторов и полупроводниковых приборов
  • читать электрические схемы
  • измерять ток, напряжение и сопротивление
  • создавать музыкальную мини-клавиауру, велосипедную мигалку на основе светодиодов, звуковую сирену и многое другое

Книга обсуждается в отдельном сообщении в блоге Виктора Штонда.

Об авторе

Кэтлин Шамие — инженер-электронщик и автор публикаций по новейшим технологиям в области электроники. Она обладает богатым опытом проектирования и консалтинга в области медицинской аппаратуры, обработки речи и телекоммуникаций.


Расскажи про книгу своим друзьям и коллегам:

Твитнуть


Нравится

Рабочая программа дополнительного образования ” Электроника для начинающих”

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

Государственной бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы

«Московский технологический колледж» (ГБПОУ МТК)

СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА

СМК-РП-01-12-2016

Рабочая программа учебной дисциплины

«Физика»

УТВЕРЖДАЮ

Директор ГБПОУ МТК

__________

«____»__________ 2017 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Дополнительного образования «Электроника для начинающих»

2017 г.

Изменения: 0

Стр. 1 из

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

XXI век стал веком глобальных информационных коммуникаций, интенсивного внедрения электроники в нашу жизнь.

Объединение «Электроника для начинающих» дает возможность подросткам не только заполнить свой досуг, но и развить базовые знания и поднять уровень мотивации к обучению.

Многим сегодняшним воспитанникам в будущем предстоит не только эксплуатировать, но и принимать активное участие в разработке и изготовлении автоматических устройств различного назначения. Поэтому наряду с психологической подготовкой большое внимание следует уделять практической подготовке, отвечающей требованиям сегодняшнего дня.      

Одним из эффективных путей профориентационной и практической подготовки детей являются их занятия в кружках электротехнике и электроники.

В процессе теоретического обучения обучающиеся знакомятся с устройством электрических элементов, их назначением и структурой, с технологическими основами сборки и монтажа радиоаппаратуры, основами полупроводниковой электроники, полупроводниковыми приборами, средствами отображения информации, историей и перспективами развития радиотехники и электроники.

На практических занятиях обучающиеся изучают электрические элементы, документацию, материалы, инструменты, которые используются при сборочных и монтажных работах, технологическую последовательность подготовки и монтажу электрических элементов

Выполняя специальные задания обучающиеся приобретают общетрудовые, специальные и профессиональные умения и навыки, необходимые для конструирования электронных устройств. На занятиях особое внимание обращается на соблюдение правил безопасности труда, противопожарных мероприятий, санитарии и личной гигиены, на выполнение экологических требований.

На занятиях объединения используется специальное оборудование «Знаток», изготовленное для объединений по изучению электроники для среднего возраста
В процессе обучения у ребенка формируются:
– уверенность в достижении поставленной цели;
– положительные эмоции в ходе выполнения работы;
– стремление добиться успеха.
Учащимся даются посильные задания, которые дают им возможность поверить в свои силы и снять чувство боязни и страха.
Психологический климат в группе позволяет каждому ребенку раскрыть свои способности, получить удовлетворение от занятий, почувствовать поддержку и помощь товарищей.
Все это дает возможность почувствовать детям свою успешность и поверить в себя, испытывая удовольствие от деятельности и получая положительные эмоциональные переживания.

Возраст обучающихся, участвующих в реализации программы

Дополнительная общеобразовательная общеразвивающая программа предназначена для детей и подростков следующих возрастных категорий: 8–17 лет

Формы и режим занятий

Основные формы занятий, предусмотренные программой:

  • Коллективная (фронтальная) – первые занятия в творческом объединении;

  • Индивидуальная – самостоятельная работа;

  • Групповая – итоговые занятия по каждой теме;

  • Кооперативная – игры, мини-соревнования и т. п..

  • Самостоятельная творческая работа (изготовление поделок по собственному замыслу),

  • Коллективная работа (создание коллективных проектов на заключительных занятиях по каждой теме).

Наполняемость группы -25 человек (набор осуществляется без предварительного отбора, по желанию и интересу обучающегося).

Режим занятий: 2 часа х 2 раза в неделю. На занятиях используется индивидуально-личностный подход. При реализации программы соблюдаются условия сохранения психического и психологического здоровья детей. Учащимся даются посильные задания, которые дают им возможность поверить в свои силы и снять чувство боязни и страха.
Психологический климат в группе позволяет каждому ребенку раскрыть свои способности, получить удовлетворение от занятий, почувствовать поддержку и помощь товарищей.
Все это дает возможность почувствовать детям свою успешность и поверить в себя, испытывая удовольствие от деятельности и получая положительные эмоциональные переживания.

По окончании срока реализации программы у обучающихся будут развиты:

  • Личностные качества: честность, самостоятельность, ответственность, аккуратность;

  • Навыки самостоятельной работы;

  • Способности к аналитическому мышлению, умение проводить сравнительный анализ и обобщать;

  • Инициативность в творческом исследовательском процессе;

  • Навыки поиска эффективных путей организации общественно полезной деятельности учащихся.

Обучающиеся должны

Знать:

 Правила и меры безопасности при работе с электроинструментами; методы налаживания, испытания смонтированных устройств;

 Элементы технической эстетики;

 Основные понятия о системах автоматического регулирования и управления.

Уметь:

  • Разрабатывать и изготовлять различные электронные устройства с применением цифровых и аналоговых микросхем;

  • Грамотно применять электроизмерительные приборы для наладки изготовленных электронных устройств;

  • Анализировать электрические схемы,

  • Сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и проектирования;

  • Ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами

  • Выбирать подходящие детали для собственных проектов.

Проверка знаний и умений участников экспериментальной группы оценивается при помощи контрольных тестов, практических работ, участии в соревнованиях, конкурсах, диспутах, беседах.

  1. Цель программы

Развитие интеллектуально-творческих способностей обучающихся на занятиях по изучению основ электроники и радиотехнического конструирования. Формирование умений читать и собирать электрические схемы различной сложности, пользоваться справочной литературой, умений читать и собирать электрические схемы различной сложности. Знакомство с современными достижениями электроники, и ее применениями.

Задачи программы:

  1. Образовательные.

Дать представления об истории электротехники; о законах электричества, основных принципах работы различных приборов

Научить учащихся различать электрические компоненты, материалы и различные инструменты, изготавливать простые технические конструкции

сформировать общенаучные и технологические навыки конструирования и

проектирования; ознакомить с правилами безопасной работы с инструментами

  1. Развивающие

Способствовать развитию у детей технического мышления. Побуждать интерес к практическому конструированию конкретных технических устройств. Формировать умение ставить технические задачи и находить методы их решения . Способствовать развитию любознательности. Расширять кругозор обучающихся.. 

  1. Воспитательные.

Воспитывать этические нормы в отношении человека к природе. Формировать внутреннюю культуру поведения и нравственности. Содействовать трудовому воспитанию и социализации обучающихся.

II. Механизм реализации программы

Программа рассчитана на обучающихся , желающих изучать основы электротехники и электроники , участвовать в различных конкурсах, в том числе JuniorSkills

Непосредственными исполнителями данной программы являются учащиеся общеобразовательных организаций

III. Ожидаемые результаты

Получение учащимися знаний о проявлении физических законов и использование их в в электротехнике и электронике;

-сознательное самоопределение ученика относительно профиля дальнейшего обучения или профессиональной деятельности;

– приобретение опыта поиска информации по заданной теме,

-накопление опыта самостоятельного приобретения знаний – развитие творческого потенциала; -формирование практических навыков;

-повышение общей технической культуры;

-воспитание любознательности, настойчивости, умения преодолевать трудности и добиваться поставленных целей

Итоговый контроль осуществляется в рамках конкурсов в профессиональном мастерстве JuniorSkills  

Учебно – тематический план

Вводное занятие: Электротехника и ее значение.

2

2

2

Основы безопасности Безопасность труда при проведении электромонтажных работ. Правила поведения в лаборатории.

2

2

3-4

Основы электротехники

Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрический ток. Электрическое напряжение.

4

2

2

5-6

Источники тока.

4

2

2

7-8

Мультиметр.. Измерение силы тока и напряжения

4

2

2

9

Лампы и светодиоды

2

2

10-11

Резисторы и реостаты. Измерение сопротивления методом мультиметра и с помощью цветовой гаммы

4

2

2

12

Последовательное и параллельное соединение проводников. Делитель напряжения.

2

2

13

Фоторезисторы

2

2

14-17

Магнитное действие тока. Электромагнит

Электромагнитное реле

8

4

4

18

Двигатель постоянного тока

2

2

19-20

Полупроводниковые приборы-диод, транзистор

4

2

2

21

Тиристор.

2

2

22-23

Сборка простейших электрических схем. Проведение электротехнических измерений.

4

4

24-27

Сборка сложных электрических схем

8

2

6

28-30

Коммутирующие устройства

6

2

4

31-32

Индикаторы и измерительные приборы

4

2

2

33-35

Конденсаторы.

6

2

4

36-39

Изучение устройства динамика и микрофона

8

4

4

40-42

Радиоприемники

6

2

4

43

Семи сегментный индикатор

2

2

44

Микросхемы

2

2

45-46

Правила размещения и соединения электронных компонентов .

4

2

2

47

Генератор на основе реле

2

2

48

Сборка схемы охранной сигнализации

2

2

49-51

Сборка настольной электростанции

6

2

4

52-54

Основы электромонтажа

8

2

6

55-61

Проектирование и сборка электрической схемы

14

14

62-63

Представление собственного проекта и его защита

4

4

64

Итоговое занятие

2

2

Всего:

128

52

76

Вводное занятие:

1. Электротехника и ее значение Электронная автоматика: характеристика, назначение, сферы применения. Краткий обзор развития электронной автоматики.

Правила поведения в лаборатории. Знакомство с материально-технической базой кружка.

Основы безопасности:

2. Безопасность труда при проведении электромонтажных работ. Виды и технология монтажа электронных схем. Безопасность труда при проведении измерений в электрических цепях.

Основы электротехники и электроники :

3.Строение вещества. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрический ток. Сила тока. Электрическое напряжение.

4. Практическая работа№1 «Измерение силы тока и напряжения»

5. Источники тока

6. Практическая работа№2 «Изготовление химического источника тока».

7. Знакомство с мультиметром. Измерение силы тока и напряжения

8.Практическая работа №3 «Сборка простейших электрических схем»

9. Практическая работа №4 «. Лампы и светодиоды. Сборка электрической цепи.»

10. Резисторы и реостаты.

11.Практическая работа№5 «Измерение сопротивления методом мультиметра и с помощью цветовой гаммы»

12. Практическая работа №6 Последовательное и параллельное соединение проводников. Делитель напряжения

13. Фоторезисторы.

14. Магнитное действие тока. Электромагнит

15.Практическая работа № 7 «Сборка электромагнита»

16. Электромагнитное реле. Герконовое реле

17. Практическая работа № 8 «Сборка электрической схемы для автоматического включения и выключения света с помощью герконового реле»

18. Практическая работа №9 «Знакомство с устройством двигателя постоянного тока. Сборка электрической схемы управления электрическим двигателем»

19. Полупроводниковые приборы-диод, транзистор

20. Практическая работа №10 «Проверка односторонней проводимости диода»

21. Тиристор.

22. Практическая работа №11» включение электрической лампы при помощи тиристора»

23.Практическая работа № 12. «Проверка усилительных свойств транзистора»

24. Практическая работа № 13«Проверка коэффициента усиления по току транзисторов»

25. Практическая работа № 13 «Сборка электрической схемы с использованием транзистора. »

26.Генератор постоянного тока

27.Практическая работа №14 «Сборка электрической схемы управления генератором постоянного тока»

28. Характеристика и свойства коммутирующих устройств

29. Практическая работа №15 «Изучение устройства терморегуляторов, регуляторов»

30. Практическая работа №16 «Изучение устройства дифференциальных автоматов, УЗО»

31. Индикаторы и измерительные приборы

32.  Практическая работа №17 «Сборка схемы индикатора сети на 36 В на двухцветном светодиоде».

33.Конденсаторы

34.Практическая работа № 18 «Схема зарядки и разрядки конденсатора»

35. Практическая работа №19 «Схема плавного включения света»

36.Изучение устройства громкоговорителей

37.Изучение устройства микрофона

38. Практическая работа № 20 «Проверка работоспособности динамика. Воспроизведение различных звуков»

39. Практическая работа № 21 «Сборка электрической схемы с микрофоном, управляющим воспроизведением звука»

40. Радиоприемники

41. Практическая работа № 22 «Сборка простейшего радиоприемника»

42. Практическая работа №23 «Сборка радиоприемника FM- диапазона»

43.Практическая работа №24 «Изучение устройства и принципа действия семи сегментного индикатора»

44. Микросхемы

45. Правила размещения электронных компонентов

46.Практическая работа № 25.» Сборка электрической схемы включения электромагнитного реле»

47.Практическая работа № 26 «Генератор на основе реле»

48. Практическая работа № 27 «Сборка схемы охранной сигнализации»

49.Производство и передача электроэнергии»

50. Практическая работа № 28 «Сборка настольной электростанции»

51. Практическая работа № 28 «Сборка настольной электростанции»

52. Основы электромонтажа

53.Практическая работа №29 «Установка монтажных и распределительных коробок»

54. Практическая работа №30 «Схема подключения люстры и двухклавишного выключателя»

55. Практическая работа №31 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

56. Практическая работа №32 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

57. Практическая работа №33 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

58. Практическая работа №34 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

59. Практическая работа №35 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

60. Практическая работа №36 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

61. Практическая работа №37 Проектирование и сборка электрической схемы по индивидуальной теме

62. Практическая работа №38 Представление собственного проекта и его защита

63. Представление собственного проекта и его защита

64.Итоговое занятие

Занятия построены на использовании электронного конструктора «Знаток» на 999 схем

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

  1. Программа. Творчество учащихся. М.: «Просвещение», 1995.

  2. Б. Е.Алгинин Кружок электронной автоматики,1991.

  3. Б.С.Иванов Электроника в самоделках,1995.

  4. Электроника для начинающих Чарльз Платт2017г

Введение в базовую электронику, электронные компоненты и проекты

Изучить основы электроники и создавать собственные проекты намного проще, чем вы думаете. В этом руководстве мы дадим вам краткий обзор общих электронных компонентов и объясним их функции. Затем вы узнаете о принципиальных схемах и о том, как они используются для проектирования и построения схем. И, наконец, вы примените эту информацию, создав свою первую базовую схему.

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ КНИГА (PDF) – Информационный пакет Makerspace

Перед тем, как начать, убедитесь, что ваш электронный рабочий стол правильно настроен. Рабочее место не обязательно должно быть изысканным, и вы даже можете создать свой собственный электронный верстак.

Электронные компоненты могут быть небольшими, и рекомендуется держать все в порядке. Самый популярный вариант – использовать прозрачные пластиковые ящики для хранения деталей. Кроме того, вы можете использовать пластиковые ящики для хранения, которые свисают со стеллажа или помещаются на полку.

Теперь, когда у вас есть хорошее рабочее место, пора снабдить его необходимыми инструментами и оборудованием. Это неполный список, но он выделяет наиболее распространенные элементы, используемые в электронике.

Макет

Макетные платы – важный инструмент для создания прототипов и временных схем. Эти платы содержат отверстия для вставки проводов и компонентов. Поскольку они временны, они позволяют создавать схемы без пайки. Отверстия в макете соединены рядами по горизонтали и вертикали, как показано ниже.

Цифровой мультиметр

Мультиметр – это устройство, которое используется для измерения электрического тока (амперы), напряжения (вольт) и сопротивления (Ом). Он отлично подходит для поиска неисправностей в цепях и может измерять как переменное, так и постоянное напряжение. Прочтите этот пост, чтобы узнать больше о том, как использовать мультиметр.

Держатели для батарей

Батарейный отсек – пластиковый корпус, вмещающий батарейки от 9В до АА. Некоторые держатели закрыты и могут иметь встроенный выключатель.

Тестовые провода (зажимы типа «крокодил»)

Измерительные провода отлично подходят для соединения компонентов вместе для проверки цепи без пайки.

Кусачки

Кусачки необходимы для снятия изоляции с многожильных и одножильных медных проводов.

Набор прецизионных отверток

Прецизионные отвертки также называются ювелирными отвертками и обычно поставляются в комплекте. Преимущество этих отверток перед обычными – точные наконечники каждой отвертки.Это очень удобно при работе с электроникой, содержащей крошечные винты.

Третья рука помощи

При работе с электроникой кажется, что рук никогда не хватает, чтобы все удержать. Вот здесь-то и пригодится рука помощи (третья рука). Отлично подходит для удержания печатных плат или проводов при пайке или лужении.

Тепловая пушка

Термоусадочный пистолет используется для усадки пластиковых трубок, известных как термоусадка, для защиты оголенных проводов. Термоусадочная лента, которую называют изолентой электроники, пригодится в самых разных сферах применения.

Перемычка

Эти провода используются с макетными платами и макетными платами и обычно представляют собой одножильный провод 22-28 AWG. Провода перемычки могут иметь концы «папа» или «мама» в зависимости от того, как их нужно использовать.

Паяльник

Когда пришло время создать постоянную цепь, вам нужно спаять части вместе. Для этого вам понадобится паяльник. Конечно, паяльник бесполезен, если к нему нет припоя.Вы можете выбрать свинцовый или бессвинцовый припой нескольких диаметров.

Теперь пора поговорить о различных компонентах, которые воплощают в жизнь ваши электронные проекты. Ниже приводится краткое описание наиболее распространенных компонентов и функций, которые они выполняют.

Переключатель

Переключатели

могут быть разных форм, например, кнопочные, кулисные, мгновенные и другие. Их основная функция – прерывание электрического тока путем включения или выключения цепи.

Резистор

Резисторы используются для сопротивления прохождению тока или для управления напряжением в цепи.Величина сопротивления резистора измеряется в Ом. У большинства резисторов есть цветные полосы снаружи, и этот код сообщит вам значение сопротивления. Вы можете использовать мультиметр или калькулятор цветового кода резистора Digikey, чтобы определить номинал резистора.

Переменный резистор (потенциометр)

Переменный резистор также известен как потенциометр. Эти компоненты можно найти в таких устройствах, как диммер или регулятор громкости для радио.Когда вы поворачиваете вал потенциометра, сопротивление в цепи изменяется.

Светозависимый резистор (LDR)

Светозависимый резистор также является переменным резистором, но управляется светом, а не поворотом ручки. Сопротивление в цепи изменяется в зависимости от интенсивности света. Они часто встречаются во внешнем освещении, которое автоматически включается в сумерках и выключается на рассвете.

Конденсатор

Конденсаторы накапливают электричество, а затем разряжают его обратно в цепь при падении напряжения.Конденсатор подобен перезаряжаемой батарее, его можно заряжать, а затем разряжать. Значение измеряется в диапазоне Ф (фарад), нанофарада (нФ) или пикофарада (пФ).

Диод

Диод пропускает электричество в одном направлении и блокирует обратное. Основная роль диода – направлять электричество по нежелательному пути внутри цепи.

Светоизлучающий диод (LED)

Светодиод похож на стандартный диод тем, что электрический ток течет только в одном направлении. Основное отличие заключается в том, что светодиод излучает свет, когда через него проходит электричество. Внутри светодиода находятся анод и катод. Ток всегда течет от анода (+) к катоду (-) и никогда в обратном направлении. Более длинная ветвь светодиода – это положительная (анодная) сторона.

Транзистор

Транзистор – это крошечные переключатели, которые включают или выключают ток при срабатывании электрического сигнала. Помимо того, что он является переключателем, он также может использоваться для усиления электронных сигналов.Транзистор похож на реле, за исключением того, что у него нет движущихся частей.

Реле

Реле – это переключатель с электрическим приводом, который размыкается или замыкается при подаче питания. Внутри реле находится электромагнит, который управляет механическим переключателем.

Интегральная схема (ИС)

Интегральная схема – это схема, размер которой уменьшен, чтобы поместиться внутри крошечного чипа. Эта схема содержит электронные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы, но в гораздо меньшем масштабе.Интегральные схемы бывают разных вариаций, таких как таймеры 555, регуляторы напряжения, микроконтроллеры и многое другое. Каждый вывод на ИС уникален с точки зрения своей функции.

Перед тем, как разрабатывать электронный проект, вам необходимо знать, что такое схема и как ее правильно создать.

Электронная схема – это круговой путь проводников, по которым может течь электрический ток. Замкнутый контур похож на круг, потому что он начинается и заканчивается в одной и той же точке, образуя полный цикл.Кроме того, замкнутая цепь позволяет электричеству беспрерывно течь от (+) питания к (-) заземлению.

Напротив, если есть какой-либо перерыв в подаче электроэнергии, это называется обрывом цепи. Как показано ниже, переключатель в цепи может вызывать ее размыкание или замыкание в зависимости от своего положения.

Все схемы должны иметь три основных элемента. Эти элементы представляют собой источник напряжения, токопроводящую дорожку и нагрузку.

Источник напряжения, например аккумулятор, необходим для протекания тока через цепь.Кроме того, должен быть токопроводящий путь, по которому будет проходить электричество. Наконец, для правильной схемы нужна нагрузка, потребляющая энергию. Нагрузкой в ​​приведенной выше схеме является лампочка.

При работе со схемами вы часто встретите нечто, называемое схематической диаграммой. На этих схемах используются символы, показывающие, какие электронные компоненты используются и где они размещаются в цепи. Эти символы представляют собой графические изображения реальных электронных компонентов.

Ниже приведен пример схемы, изображающей схему светодиода, управляемую переключателем. Он содержит символы для светодиода, резистора, батареи и переключателя. Следуя схематической диаграмме, вы сможете узнать, какие компоненты использовать и где их разместить. Эти схемы чрезвычайно полезны для новичков при первом изучении схем.

Принципиальная схема светодиодной цепи

Существует много типов электронных символов, и они незначительно различаются в зависимости от страны.Ниже приведены несколько наиболее часто используемых электронных символов в США.

Резисторы

обычно используются в проектах электроники, и важно знать, какой размер использовать. Чтобы узнать номинал резистора, вам нужно знать напряжение и силу тока для вашего светодиода и батареи.

Для нормальной работы стандартного светодиода обычно требуется напряжение около 2 В и ток 20 мА или 0,02 А. Далее вам нужно узнать, какое напряжение у вашего аккумулятора. В этом примере мы будем использовать батарею на 9 В.Чтобы определить размер резистора, нам нужно использовать формулу, известную как закон Ома, как показано ниже.

Закон Ома – сопротивление (R) = напряжение (В) / ток (I)

  • Сопротивление измеряется в Ом (Ом)
  • Напряжение измеряется в вольтах (В)
  • Ток измеряется в амперах (A)

Используя закон Ома, вам нужно вычесть напряжение светодиода из напряжения батареи. Это даст вам напряжение 7, которое нужно разделить на.02 ампера от светодиода. Эта формула показывает, что вам понадобится резистор 350 Ом.

Отметим, что стандартные резисторы не имеют сопротивления 350 Ом, но доступны в 330 Ом, что вполне подойдет.

Теперь пришло время объединить все, что вы узнали, и создать базовую схему. Этот проект – отличный стартовый проект для начинающих. Мы будем использовать тестовые провода, чтобы создать временную схему без пайки.

Необходимые детали:

Принципиальная схема

Этапы проекта

  1. Прикрепите зажим аккумулятора к верхней части аккумулятора 9 В.
  2. Красный провод от зажима аккумулятора подсоединяется к одному зажиму типа «крокодил» на красном щупе.
  3. Другой конец красного щупа подсоединяется к длинной ножке (+) светодиода.
  4. Подсоедините один зажим «крокодил» черного тестового провода к короткой ножке (-) светодиода.
  5. Другой конец черного тестового провода прикреплен к одной ножке резистора 330 Ом.
  6. Закрепите одну сторону другого черного измерительного провода на другой ножке резистора 330 Ом.
  7. Противоположный конец черного щупа подключается к черному проводу аккумуляторной батареи.

ВАЖНО – Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее 9 В без резистора в цепи. Это сделать с повреждением / разрушением светодиода. Однако вы можете подключить светодиод к батарее 3 В или меньше без резистора.

Еще один способ создать и протестировать схему – это построить ее на макетной плате. Эти платы необходимы для тестирования и создания прототипов схем, поскольку пайка не требуется. Компоненты и провода вставляются в отверстия, образуя временную цепь.Поскольку это не навсегда, вы можете экспериментировать и вносить изменения, пока не будет достигнут желаемый результат.

Под отверстиями каждого ряда находятся металлические зажимы, которые соединяют отверстия друг с другом. Средние ряды идут вертикально, как показано, в то время как внешние столбцы соединяются горизонтально. Эти внешние колонны называются силовыми шинами и используются для приема и подачи питания на плату.

На макетные платы необходимо подавать питание, и это можно сделать несколькими способами.Один из самых простых способов – вставить провода от держателя батареи в шины питания. Это будет подавать напряжение только на ту шину, к которой он подключен.

Для питания обеих шин потребуется перемычка, соединяющая (+) и (-) с рейкой на противоположной стороне.

Теперь мы научимся создавать схему на макетной плате. Эта схема точно такая же, как и раньше, но мы не будем использовать измерительные провода.

Необходимые детали:

Принципиальная схема

Этапы проекта

  1. Прикрепите зажим аккумулятора к верхней части аккумулятора 9 В.
  2. Вставьте красный провод от зажима аккумулятора в F9 макета.
  3. Вставьте черный провод зажима аккумулятора в разъем J21 на макетной плате.
  4. Согните ножки резистора 330 Ом и поместите одну ножку в F21.
  5. Поместите другую ногу резистора в F15.
  6. Вставьте короткую ножку светодиода в J15, а длинную ножку в J9.

Красные стрелки на изображении ниже помогают показать, как в этой цепи течет электричество.Все компоненты соединены друг с другом по кругу, как при использовании тестовых проводов.

ВАЖНО – Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее 9 В без резистора в цепи. Это сделать с повреждением / разрушением светодиода.

Если вы хотите сделать свою схему постоянной, вам нужно спаять ее вместе. Подробное руководство по пайке электроники можно найти в нашей публикации «Как паять» с полным пошаговым руководством.

В Интернете есть множество отличных мест, где можно найти электронные компоненты, детали и инструменты. Ниже приведен список наших любимых мест для покупок электроники.

Электроника для начинающих: простое введение

Они хранят ваши деньги. Они следят ваше сердцебиение. Они несут звук вашего голоса в чужие дома. Они привозят самолеты на землю и безопасно направлять машины к месту назначения – они даже стреляют подушки безопасности, если у нас возникнут проблемы. Удивительно подумать, сколько вещи, которые на самом деле делают «они».«Они» – это электроны: крошечные частицы внутри атомов, которые движутся по определенным траекториям, известным как цепи, несущие электрическую энергию. Одна из величайших вещей людей научились делать в 20-м веке, было использовать электроны для управления машины и информацию о процессе. Революция электроники, как это как известно, разгонял компьютер революции, и обе эти вещи изменили многие области нашей жизни. Но как именно наноскопически маленькие частицы, слишком маленькие? видеть, достигать таких грандиозных и драматичных вещей? Возьмем присмотритесь и узнайте!

Фото: Компактная электронная плата веб-камеры.Эта плата содержит несколько десятков отдельных электронных компонентов, в основном небольших резисторов и конденсаторов, плюс большой черный микрочип (внизу слева), который выполняет большую часть работы.

В чем разница между электричеством и электроникой?

Если вы читали нашу статью об электричестве, вы узнаете, что это своего рода энергия – очень универсальный вид энергии, который мы можем производить и использовать всевозможными способами во многих других. Электричество – это создание электромагнитной энергии обтекать контур так, чтобы он приводил в движение что-то вроде электродвигателя или нагревательного элемента, электропитание таких устройств, как электромобили, чайники, тостеры и лампы.Как правило, электрические приборы нуждаются в большом количестве энергии, чтобы производить они работают, поэтому они используют довольно большие (и часто довольно опасные) электрические токи. Нагревательный элемент мощностью 2500 ватт внутри электрочайника работает на токе около 10 ампер. Напротив, электронные компоненты используют токи скорее всего, будет измеряться в долях миллиампер (что составляет тысячные доли ампера). Другими словами, типичный электрический прибор, вероятно, будет использовать токи в десятки, сотни или тысячи раз больше, чем типичный электронный.

Электроника – это гораздо более тонкий вид электричества, в котором крошечные электрические токи (и, по идее, отдельные электроны) тщательно направлен на гораздо более сложные схемы для обработки сигналов (например, те, которые носят радио и телепрограммы) или хранить и обрабатывать Информация. Подумайте о чем-то вроде микроволновки духовка и легко увидеть разницу между обычным электричество и электроника. В микроволновой печи электричество обеспечивает мощность, генерирующая высокоэнергетические волны для приготовления пищи; электроника контролирует электрическую цепь, которая выполняет приготовление пищи.

Изображение: микроволновые печи питаются от электрических кабелей (серых), которые подключаются к стене. По кабелям подается электричество, питающее сильноточные электрические цепи и слаботочные электронные цепи. Сильноточные электрические цепи питают магнетрон (синий), устройство, которое создает волны, которые готовят вашу пищу. и поверните поворотный стол. Слаботочные электронные схемы (красные) управляют этими мощными цепями, и такие вещи, как цифровой дисплей.

Аналоговая и цифровая электроника

Есть два очень разных способа хранения информации, известные как аналоговый и цифровой.Это звучит как довольно абстрактная идея, но это действительно очень просто. Предположим, вы сделали старомодный снимок кто-то с пленочной камерой. Камера фиксирует поток света в через заслонку спереди в виде светового узора и темные участки на химически обработанном пластике. Сцена, в которой ты фотографирование превращается в своего рода мгновенную химическую живопись – «аналогия» того, на что вы смотрите. Вот почему мы говорим, что это аналог способ хранения информации. Но если сфотографировать именно та же сцена с цифровой камерой, камера хранит совсем другую запись.Вместо того, чтобы сохранять узнаваемый узор из светлого и темного, он преобразует светлое и темное области в числа и вместо этого сохраняет их. Хранение числового, закодированного версия чего-то известна как цифровая.

Фото: Цифровые технологии: такие большие цифровые часы, как эти, легко и быстро читают бегуны. Фото Джи Л. Скотта любезно предоставлено ВМС США.

Электронное оборудование обычно работает с информацией в любом аналоговом формате. или в цифровом формате. В старомодном транзисторном радиоприемнике широковещательные сигналы поступают в схему радиоприемника через торчащую антенну вне корпуса.Это аналоговые сигналы: это радиоволны, путешествовать по воздуху от дальнего радиопередатчика, который вибрировать вверх и вниз по шаблону, который точно соответствует словам и музыку они несут. Так громкая рок-музыка означает больше сигналов, чем тихая классическая музыка. Радиоприемник сохраняет сигналы в аналоговой форме, так как принимает их, усиливает и превращает обратно в звуки, которые вы можете слышать. Но в современном цифровом радио все происходит по-другому. Во-первых, сигналы передаются в цифровом формате. формат – в виде кодированных чисел.Когда они приходят к вашему радио, числа преобразуются обратно в звуковые сигналы. Это совсем другой способ обработки информации и имеет как преимущества, так и недостатки. Как правило, большинство современных форм электронного оборудования (включая компьютеры, сотовые телефоны, цифровые фотоаппараты, цифровые радиоприемники, слуховые аппараты и телевизоры) использовать цифровая электроника.

Электронные компоненты

Если вы когда-нибудь смотрели на город из окна небоскреба, вы восхищались всеми крошечными зданиями под вами и улицы, соединяющие их воедино множеством замысловатых способов.Каждый здание имеет функцию и улицы, по которым люди могут путешествовать из одной части города в другую или посещать разные здания в повернись, заставь все здания работать вместе. Коллекция здания, их расположение и множество связей между это то, что делает динамичный город намного больше, чем сумма его отдельные части.

Цепи внутри электронного оборудования немного похожи на города тоже: они забиты компонентами (похожий на здания), которые выполняют разные работы, и компоненты связаны между собой вместе кабелями или печатными металлическими соединениями (похожий на улицы).В отличие от города, где практически каждое здание уникально. и даже два предположительно идентичных дома или офисных блока могут быть тонко разные, электронные схемы состоят из небольшого количества стандартные компоненты. Но, как и LEGO®, вы можете поставить эти компоненты вместе в бесконечном количестве разных мест, поэтому они выполнять бесконечное количество разных работ.

Вот некоторые из наиболее важных компонентов, с которыми вы столкнетесь:

Резисторы

Это самые простые компоненты в любой схеме.Их задача – ограничить поток электронов и уменьшить ток или напряжение, протекающие путем преобразования электрической энергии в тепло. Резисторы бывают разных форм и размеров. Переменные резисторы (также известные как потенциометры) имеют дисковый регулятор, поэтому они измените количество сопротивления, когда вы их поворачиваете. Регуляторы громкости в в аудиооборудовании используются такие переменные резисторы.

Подробнее читайте в нашей основной статье о резисторах.

Фото: Типовой резистор на печатной плате от магнитолы.

Диоды

Электронные эквиваленты улиц с односторонним движением, диоды, пропускающие электрический ток. через них только в одном направлении. Их также называют выпрямителями. Диоды могут использоваться для изменения переменного тока (обратного тока). и далее по кругу, постоянно меняя направление) на прямое токи (те, которые всегда текут в одном направлении).

Подробнее читайте в нашей основной статье о диодах.

Фото: Диоды похожи на резисторы, но работают по-другому. и делать совершенно другую работу.В отличие от резистора, который можно вставить в цепь в любом случае диод должен быть подключен в правильном направлении (соответствует стрелке на этой плате).

Конденсаторы

Эти относительно простые компоненты состоят из двух частей проводящего материала (например, металла), разделенных перемычкой. непроводящий (изолирующий) материал, называемый диэлектриком. Они есть часто используются в качестве таймеров, но они могут преобразовывать электрические токи и другими способами. На радио одна из самых важных должностей, настройка на станцию, которую вы хотите слушать, осуществляется конденсатором.

Подробнее читайте в нашей основной статье о конденсаторах.

Фото: Маленький конденсатор в транзисторной радиосхеме.

Транзисторы

Транзисторы – самые важные компоненты компьютеров. включать и выключать крошечные электрические токи или усиливать их (преобразовывать небольшие электрические токи в гораздо большие). Транзисторы, которые работают поскольку переключатели действуют как память в компьютерах, в то время как транзисторы работают поскольку усилители увеличивают громкость звуков в слуховых аппаратах. Когда транзисторы соединены вместе, они образуют устройства, называемые логическими вентилями, которые могут выполнять очень простые формы принятия решений. (Тиристоры немного похожи на транзисторы, но работать по-другому.)

Подробнее читайте в нашей основной статье о транзисторах.

Фотография: Типичный полевой транзистор (FET) на электронной плате.

Оптоэлектронные (оптико-электронные) компоненты

Существуют различные компоненты, которые могут превращать свет в электричество или наоборот.Фотоэлементы (также известные как фотоэлементы) генерируют крошечные электрические токи, когда на них падает свет, и они используются как лучи “волшебных глаз” в различных типах измерительного оборудования, включая некоторые виды дымовых извещателей. Светодиоды (LED) работают наоборот, преобразовывая небольшие электрические токи в свет. Светодиоды обычно используются на приборных панелях стереосистемы. оборудование. Жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи), например, используемые в ЖК-телевизоры с плоским экраном и ноутбук компьютеры, являются более сложными примерами оптоэлектроники.

Фото: Светодиод, установленный в электронной схеме. Это один из Светодиоды, излучающие красный свет внутри оптической компьютерной мыши.

У электронных компонентов есть нечто очень важное. Какую бы работу они ни выполняли, они работают, управляя потоком электронов. через их структуру очень точным образом. Большинство этих компонентов сделаны из цельных частей частично проводящих, частично изолирующих материалы, называемые полупроводниками (описаны подробнее в нашем статья о транзисторах).Потому что электроника предполагает понимание точные механизмы того, как твердые тела пропускают электроны через себя, это иногда называют физикой твердого тела. Вот почему вы часто будете видеть части электронного оборудования, описанные как «твердотельные».

Электронные схемы и платы

Ключ к электронному устройству – это не только его компоненты. содержит, но то, как они расположены в цепях. Простейший Возможная схема представляет собой непрерывный цикл, соединяющий два компонента, например на одно колье крепятся две бусины. Аналоговые электронные приборы как правило, имеют гораздо более простые схемы, чем цифровые. Базовый транзистор радио может состоять из нескольких десятков различных компонентов и печатной платы вероятно, не больше, чем обложка книги в мягкой обложке. Но в чем-то как компьютер, в котором используются цифровые технологии, схемы намного больше плотные и сложные и включают сотни, тысячи или даже миллионы отдельный пути. Вообще говоря, чем сложнее схема, тем больше сложные операции, которые он может выполнять.

Фото: Электронная плата внутри компьютерного принтера. Какие электронные компоненты ты видишь здесь? Я могу различить конденсаторы, диоды и интегральные схемы (большие черные детали, которые описаны ниже).

Если вы экспериментировали с простой электроникой, вы знаете, что Самый простой способ построить схему – просто соединить компоненты вместе с короткими отрезками медного кабеля. Но чем больше компонентов вам нужно подключать, тем сложнее становится.Вот почему дизайнеры электроники обычно выбирают более систематический способ размещения компонентов на том, что называется монтажная плата. Базовая схема доска просто прямоугольник из пластика с медными соединительными дорожками с одной стороны и участками просверленных отверстий. Вы можете легко соединить компоненты вместе просунув их в отверстия и используя медь, чтобы связать их вместе, удаляя при необходимости кусочки меди и добавляя дополнительные провода сделать дополнительные подключения. Печатные платы этого типа часто называется «макетной платой».

Электронное оборудование, которое вы покупаете в магазинах, развивает эту идею в дальнейшем с использованием печатных плат, которые производятся автоматически на заводах. Точная компоновка схемы нанесена химическим способом на пластиковый платы, при этом все медные дорожки создаются автоматически во время производственный процесс. Затем компоненты просто проталкиваются предварительно просверлил отверстия и закрепил на месте своего рода электрически проводящий клей, известный как припой. Схема, изготовленная таким образом известна как печатная плата (PCB).

Фото: Пайка компонентов в электронный схема. Дым, который вы видите, исходит от плавления припоя и превращения его в пар. Синий пластиковый прямоугольник, на который я припаиваю здесь, представляет собой типичную печатную плату, и вы видите, как из нее торчат различные компоненты, в том числе связка резисторов спереди и большая интегральная схема наверху.

Хотя печатные платы – большой шаг вперед по сравнению с печатными платами с ручной разводкой, их все еще довольно сложно использовать, когда вам нужно подключить сотни, тысячи или даже миллионы компонентов вместе.Причина рано компьютеры были такими большими, энергоемкими, медленными, дорогими и ненадежными. потому что их компоненты были соединены вручную в этом по старинке. Однако в конце 1950-х инженеры Джек Килби и Роберт Нойс самостоятельно разработал способ создания электронных Компоненты в миниатюрной форме на поверхности кусочков кремния. С использованием эти интегральные схемы, это быстро стало можно выжать сотни, тысячи, миллионы, а затем и сотни миллионов миниатюрные компоненты на кремниевых микросхемах размером с ноготь пальца. Так компьютеры стали меньше, дешевле и намного более надежный с 1960-х годов.

Фото: Миниатюризация. Больше вычислительной мощности в микросхеме обработки, которая лежит на моем пальце здесь, чем вы могли бы найти в комнате размером с комнату компьютер 1940-х годов!

Для чего используется электроника?

Электроника сейчас настолько распространена, что о ней почти легче думать. вещи, которые не используют его, чем вещи, которые используют.

Развлечения были одной из первых областей, которые извлекли выгоду из радио (и позже телевидение) оба критически в зависимости от прибытия электронные компоненты.Хотя телефон был изобретен до того, как электроника была должным образом развита, современные телефонные системы, сети сотовой связи, и компьютерные сети в сердце Интернета извлекает выгоду из сложная цифровая электроника.

Попробуйте придумать что-нибудь, что вы делаете, не связанное с электроникой и вы можете бороться. Ваш автомобильный двигатель вероятно, есть электронные схемы в нем – а как насчет спутника GPS навигационное устройство, которое подскажет, куда идти? Даже подушка безопасности в твоей рулевое колесо приводится в действие электронной схемой, которая определяет, когда вам нужна дополнительная защита.

Электронное оборудование спасает нашу жизнь и другими способами. Больницы упакованы всевозможными электронными гаджетами, от пульса от мониторов и ультразвуковых сканеров до сложных сканеров головного мозга и рентгеновских машины. Слуховые аппараты были одними из первых устройств, в которых разработка крошечных транзисторов в середине 20-го века, и интегральные схемы все меньшего размера позволили слуховым аппаратам стать меньше и мощнее в последующие десятилетия.

Кто бы мог подумать, что у вас есть электроны. мог бы когда-либо вообразить – изменит жизни людей во многих важных пути?

Краткая история электроники

Фото: сэр Дж.Дж. Томсон, который открыл, что электроны являются отрицательно заряженными частицами, в Кембриджском университете в 1897 году. Томсон получил Нобелевскую премию по физике в 1906 году за свою работу. Фото Bain News Service любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

  • 1874: ирландский ученый Джордж Джонстон Стоуни (1826–1911) предполагает, что электричество должно быть «построено» из крошечных электрических обвинения. Он придумал название «электрон» примерно 20 лет спустя.
  • 1875: американский ученый Джордж Р. Кэри строит фотоэлемент, который вырабатывает электричество, когда светит Это.
  • 1879: англичанин сэр Уильям Крукс (1832–1919) разрабатывает свою электронно-лучевую трубку (похожую на старинную, “ламповое” телевидение) для изучения электроны (которые тогда были известны как «катодные лучи»).
  • 1883: Продуктивный американский изобретатель Томас Эдисон (1847–1931) открыл термоэлектронную эмиссию (также известную как Эдисон эффект), где электроны испускаются нагретой нитью накала.
  • 1887: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) узнал больше о фотоэлектрическом эффекте, связь между светом и электричеством, которую Кэри наткнулся на предыдущее десятилетие.
  • 1897: британский физик Дж. Дж. Томсон (1856–1940) показывает, что катодные лучи представляют собой отрицательно заряженные частицы. Томсон называет их «корпускулами», но вскоре они переименованы в электроны.
  • 1904: Джон Эмброуз Флеминг (1849–1945), английский ученый, создал клапан Флеминга (позже переименовал диод). Он становится незаменимым компонентом радиоприемников.
  • 1906: американский изобретатель Ли Де Форест (1873–1961), идет на один лучше и разрабатывает улучшенный клапан, известный как триод (или аудион), значительно улучшающий конструкцию радиоприемников.Де Фореста часто называют отцом современного радио.
  • 1947: американцы Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989) разработать транзистор в Bell Laboratories. Это революция в электронике и цифровых технологиях. компьютеры во второй половине 20 века.
  • 1958: Работая независимо, американские инженеры Джек Килби (1923–2005) из Texas Instruments и Роберт Нойс (1927–1990) из Fairchild Компания Semiconductor (а позже и Intel) разрабатывает интегральные схемы.
  • 1971: Марсиан Эдвард (Тед) Хофф (1937–) и Федерико Фаггин (1941–) удается втиснуть все ключевые компоненты компьютера в один чип, на котором производится первый в мире универсальный микропроцессор Intel 4004.
  • 1987: американские ученые Теодор Фултон и Джеральд Долан из Bell Laboratories разрабатывают первый одноэлектронный транзистор.
  • 2008: Исследователь Hewlett-Packard Стэнли Уильямс создает первый рабочий мемристор, новый своего рода компонент магнитной цепи, который работает как резистор с памятью, впервые представленный американским физиком Леоном Чуа почти четырьмя десятилетиями ранее (в 1971 году).

С чего начать? – learn.sparkfun.com

Добро пожаловать в Электронику!

Мы живем в удивительно высокотехнологичном мире, окруженном электронными штуковинами и гаджетами. Поскольку наша жизнь так наполнена электроникой, каждый – инженеры, преподаватели, предприниматели, студенты и художники – могут извлечь большую пользу, узнав о них больше. Понимание того, как читать схемы, паять, программировать и строить схемы, дает уникальное понимание мира, в котором мы живем; не говоря уже о том, что взлом и создание электроники – это просто развлечение!

С помощью наших руководств и комплектов мы хотим помочь сделать мир электроники максимально доступным. Каждый может (и должен!) Изучать электронику. Просто нужно найти с чего начать.

Руководства для начинающих

Наши руководства объясняют, обучают и вдохновляют энтузиастов электроники и новичков. У нас есть широкий спектр руководств, охватывающих как основы теории электроники, так и примеры сборки проектов. Учебники написаны экспертами, и они наполнены высококачественными изображениями, которые помогут вам в этом. Если вы не знаете, с какого урока начать, ознакомьтесь с разделом «Уроки для начинающих» этого руководства.

Стартовые комплекты

В нашем розничном интернет-магазине мы продаем все, от наборов для пайки для начинающих до платформ для продвинутых разработчиков. Что может быть лучше, чем начать обучение с , сделав ? Наши наборы помогают объяснить основные концепции электроники, а также позволяют создать что-то интересное и функциональное. Найдите наши рекомендуемые наборы для начинающих в разделе «Наборы для начинающих» этого руководства и приступайте к созданию!

Руководства для начинающих

Наши учебные пособия разделены на несколько категорий: концепции, технологии, навыки, руководства по подключению и проекты. Каждая учебная категория основана на последней.

Концепт

Наши концептуальные руководства охватывают действительно мелкие и мелкие области электроники. Это то, чему вы можете научиться на уроках электроники.

Технологии

В обучающих материалах

Technology конкретно рассказывается о компонентах, стандартах и ​​технологиях, которые делают все это возможным. Вы можете узнать, как работает GPS, и как вы можете добавить его в свой проект. Или вы можете прочитать все о резисторах, диодах и других основных электронных компонентах.

Навыки

Electronics – это не только вычисление токов, напряжений и сопротивлений. Вы должны научиться некоторым (сладким) навыкам, чтобы создавать вещи! Вот несколько отличных мест для начала в разделе навыков:

крючки

Вы ищете краткое руководство по использованию нового щита или коммутационной платы Arduino? Это то, на что ориентированы наши руководства по подключению. Эти учебные пособия обычно включают объяснение конкретного продукта, а также примеры схем и кода для его быстрого запуска и работы.Ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по подключению:

Проектов

Если вы ищете вдохновения для собственных проектов, посмотрите, что мы сделали. Эти руководства достаточно подробны, чтобы вы могли следовать им и строить точную копию. Или вы можете проработать наш проект, улучшить его и сделать своим. Они должны послужить несколькими отличными руководствами по стартовым проектам:

Статьи

Если мы напишем учебное пособие, которое не соответствует ни одной из вышеперечисленных категорий, мы поместим его в раздел статей.Здесь вы найдете информацию о том, как ориентироваться в требованиях FCC или как мы собираем наши продукты. Это хорошие чтения и содержат важную информацию для кого-то …

Стартовые комплекты

Мы хотим получить всех, кто занимается электроникой, так же, как и мы. Наши стартовые наборы хорошо документированы, просты для понимания и забавны!

Можно взять набор для пайки и сделать классическую игру на память Саймона или часы Big-Time.

Если вы пока не хотите использовать паяльник, обратите внимание на SparkFun Inventor’s Kit. Это комплект электроники для начинающих , в котором есть микроконтроллер Arduino. Вы будете быстро мигать светодиодами, вращать моторы и прокручивать сообщения на ЖК-дисплеях. Он включает хорошо иллюстрированное справочное руководство, которое проведет вас через все эксперименты.

Электроника не всегда означает пайку, электромонтаж и макетирование. Мы также занимаемся носимой электроникой (электронный текстиль), удивительным сочетанием шитья и электроники.Используя токопроводящую нить, мы можем вшивать аккумуляторные батареи, светодиоды и микроконтроллеры в ткань, чтобы освещать рюкзаки, платья, куртки и т. Д. Наш LilyPad ProtoSnap идеально подходит для быстрого создания прототипа и тестирования цепи электронного текстиля, прежде чем разобрать ее и вшить на место.


Чтобы узнать больше о стартовых наборах, ознакомьтесь с категорией наборов в нашем магазине!

Стартовые классы

Наша страсть к обучению электронике выходит за рамки экрана компьютера.У нас есть класс в нашей штаб-квартире (в Боулдере, штат Колорадо, США) для проведения нескольких семинаров, и мы также, как известно, проводим шоу в дороге.

Летом 2013 года мы отправляемся в тур по стране, распространяя нашу проповедь электроники по всей стране. Для каждой остановки в туре мы будем проводить один из трех семинаров:

Введение в Arduino

Перейдите от мигания светодиода к виртуальному прототипированию за семь часов и еще успейте пообедать! Этот класс предназначен для всех, кто никогда раньше не играл с Arduino, и для тех, кто немного поигрался, но не совсем уверен в том, как работают основы.Это проще, чем вы думаете! Мы соберем основные однокомпонентные электрические схемы, узнаем об аналоговом и цифровом, вводе и выводе, базовых концепциях программирования, попрактикуемся в самой базовой последовательной связи и кратко рассмотрим базовое виртуальное прототипирование. Если вы не заметили, ключевое слово здесь простое.

Программирование PicoBoard и Scratch

Сочетая Scratch – бесплатную среду блочного программирования с перетаскиванием и перетаскиванием – и PicoBoard, студенты в возрасте пяти лет могут научиться интегрировать датчики в проекты.Они узнают, как использовать датчик освещенности для управления фоном своей анимации, использовать ползунок для управления скоростью своего персонажа и как создавать свои собственные датчики. Попутно они также изучат фундаментальные концепции, такие как функционирование электричества в этих датчиках.

Электронный текстиль и Arduino

Носимая электроника (иногда называемая электронным текстилем) – одна из последних тенденций в мире встраиваемой электроники. С ProtoSnap LilyPad Development Board вы познакомитесь со сшиваемой электроникой с помощью системы LilyPad, технологии, разработанной в результате партнерства между SparkFun и профессором Массачусетского технологического института Лией Бьючли. Этот семинар включает в себя все необходимое, чтобы научить студентов программировать и шить свои собственные творения LilyPad.


Посетите нашу страницу классов для получения информации о предстоящих мероприятиях. Мы обучаем чему угодно, от мягких схем (обучение электронике с токопроводящим пластилином) до того, как спроектировать печатную плату.

Электроника для начинающих | SpringerLink

‘) var buybox = document.querySelector (“[id-данных = id _” + отметка времени + “]”). parentNode ; []. slice.call (buybox.querySelectorAll (“. покупка-опция”)). forEach (initCollapsibles) функция initCollapsibles (подписка, индекс) { var toggle = subscription.querySelector (“. цена-опции-покупки”) subscription.classList.remove (“расширенный”) var form = subscription. querySelector (“. форма-варианта-покупки”) var priceInfo = подписка.querySelector (“. цена-информация”) var buyOption = toggle.parentElement if (переключить && форму && priceInfo) { toggle.setAttribute (“роль”, “кнопка”) toggle.setAttribute (“tabindex”, “0”) toggle.addEventListener (“клик”, функция (событие) { var extended = toggle.getAttribute (“aria-extended”) === “true” || ложный переключать.setAttribute (“расширенный ария”,! расширенный) form.hidden = расширенный если (! расширено) { buyOption.classList.add («расширенный») } еще { buyOption.classList.remove («расширенный») } priceInfo. hidden = расширенный }, ложный) } } function initKeyControls () { документ.addEventListener (“нажатие клавиши”, функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains (“покупка-опция-цена”) && (event.code === “Space” || event.code === “Enter”)) { if (document.activeElement) { event.preventDefault () document.activeElement.click () } } }, ложный) } function initialStateOpen () { var buyboxWidth = buybox.offsetWidth ; []. slice.call (buybox.querySelectorAll (“. покупка-опция”)). forEach (function (option, index) { var toggle = option.querySelector (“. покупка-вариант-цена”) var form = option.querySelector (“. Purchase-option-form”) var priceInfo = option.querySelector (“. цена-информация”) if (buyboxWidth> 480) { toggle.click () } еще { if (index === 0) { переключать.нажмите () } еще { toggle.setAttribute (“расширенная ария”, “ложь”) form.hidden = “скрытый” priceInfo.hidden = “скрыто” } } }) } initialStateOpen () если (window.buyboxInitialised) вернуть window.buyboxInitialised = true initKeyControls () }) ()

Руководство по цифровой электронике для новичков


УЗНАЙТЕ, КАК ЦИФРЫ «1» И «0» ИЗМЕНИЛИ МИР

Эта статья написана специально для новичков в области цифровой электроники.Если вы всегда хотели знать, как устроен цифровой мир, продолжайте читать. Чтобы закончить эту статью, вам не нужно знать математику, алгебру или какие-либо сложные формулы. Единственные требования – это интерес к цифровой электронике и желание учиться. Поскольку вы читаете этот абзац, очевидно, что вам хотя бы немного интересно узнать о цифровом мире. К счастью, любопытство – это полдела на пути к просветлению.

Аналоговый и цифровой

Мир электроники намного легче понять, если мы начнем с разделения его на две отдельные категории: «аналоговый» мир и «цифровой» мир.Аналоговый мир обычно относится к любому природному явлению, которое со временем меняет свои свойства. Возьмем, к примеру, температуру наружного воздуха. Мы замечаем, что она довольно медленно меняется в течение дня, и в любой момент мы можем измерить, насколько она горячая или холодная, с помощью простого термометра.

Те же самые изменяющиеся свойства можно наблюдать, измерять и записывать в других природных явлениях, таких как атмосферное давление, скорость ветра, солнечное излучение и т. Д. обратите внимание на одну похожую характеристику: физические свойства каждого явления меняются со временем.

В каждом случае, если вы соедините все точки на графике, результаты всегда будут формировать некоторый тип «аналогового сигнала» (волны), как в следующих примерах:

Задача инженера-электронщика analog – иметь дело со многими из этих тепловых, магнитных, оптических, акустических, биологических, химических или электрических «сигналов» путем разработки соответствующих аналоговых датчиков и схем управления.

Цифровой мир

Цифровая электроника, с другой стороны, – это совершенно другой вид животных.Чем цифровой мир отличается от аналогового мира? Что ж, в цифровой сфере (т.е. цифровых электронных схемах) важны только два «состояния»: ВКЛ или ВЫКЛ. Например, когда вы включаете выключатель света в ванной, вы знаете, что есть только два возможных положения, в которых он может находиться (да, ВКЛ или ВЫКЛ). Вас не беспокоит то, что через электрическую проводку, подключенную к переключателю света, может проходить 110, 113, 120 или 125 вольт (т. Е. Колеблющийся аналоговый «сигнал» ).

Важно помнить, что включение света не только выполняет некоторую полезную работу (освещает ванную комнату), но также передает некоторую реальную базовую цифровую информацию – что свет был включен, а не выключен. Этот код включения / выключения – это именно то, как работает мир цифровой электроники. Как вы увидите позже, это переключение ВКЛ / ВЫКЛ – это та же логика, которая используется для построения цифровых электронных схем внутри вашего портативного компьютера, устройства GPS и смартфона. Взгляните на Рис. 1 , чтобы вам было ясно различие между аналоговым и цифровым мирами.

РИСУНОК 1.


Рис. 1a – это график, показывающий, как электричество (уровень напряжения) в вашем доме изменяется в течение 12 часов. В какой-то момент в течение 12 часов мы видим, что уровень напряжения в 14:00 составлял 110 вольт. В 16:00 оно изменилось на 120 вольт. В Рис. 1b , с другой стороны, у нас есть выключатель света, который можно включать или выключать в течение дня. Обратите внимание, что на рис. 1b выключатель света был включен в 14:00, а затем выключен в 16:00.Затем его снова включили в 19:00 и выключили в 21:00.

В этом примере не имеет большого значения, какой уровень напряжения присутствует во всей электрической цепи (105 В, 110 В, 115 В, 120 В). Здесь важна «информация», представленная на рис. 1b , независимо от того, был ли переключатель включен или выключен. Это «мгновенное» электрическое переключение ВКЛ / ВЫКЛ обычно называют «цифровым» сигналом.

[Примечание автора: чтобы не сбить вас с толку, но – и это очень важно – цифровые схемы работают на 1.5-15 вольт постоянного тока ( DC ) – не 110 вольт переменного тока ( AC ), который выходит из сетевой розетки в вашем доме. Уровень переменного напряжения на рис. 1b использовался только для того, чтобы показать, как выглядит цифровой сигнал (прямоугольная волна) по сравнению с аналоговым сигналом (т. Е. Колеблющаяся волна на рис. 1а ).]

Digital – Вкл. Или Выкл.

Чтобы увидеть, как выключатель света может передавать цифровую информацию, предположим, что вы сказали другу по телефону, что, если она случайно проезжает мимо вашего дома и замечает, что свет на вашем крыльце выключен, у вас есть компания – не делайте этого. Присоединяйся.Однако, если свет на крыльце включен, она должна зайти. Как видите, этот небольшой «код» позволяет вам использовать один свет для передачи двух сообщений. А теперь давайте продолжим эту идею и воспользуемся двумя источниками света.

Если вы скажете своей подруге, когда она увидит, что свет в спальне выключен, а на крыльце выключен, это означает, что ваши родители все еще дома – так что, опять же, не приходите. Однако, если свет в спальне включен, а свет на крыльце выключен – остановитесь. Кроме того, если она видит, что свет в спальне выключен, а свет на крыльце включен, это означает, что вы встретите ее в магазине пиццы.

Затем, наконец, если в спальне горит свет и горит свет на крыльце, вы встретитесь с ней позже в доме Сью. Обратите внимание, что на этот раз с помощью только «двух» индикаторов (включенных или выключенных) вы передали «четыре» сообщения (см. , рис. 2, ).

РИСУНОК 2.


Здесь возникает вопрос: сколько сообщений вы можете передать своему другу, если вы использовали четыре лампочки вместо двух? Посмотрите Рисунок 3 для ответа.

РИСУНОК 3.


Поскольку имеется четыре источника света и только два «состояния» или положения, в которых может находиться переключатель света (ВКЛ или ВЫКЛ), имеется максимум 16 сообщений (2 на 4 th power или 2 4 = 2x2x2x2) что вы можете передать своему другу. Очевидно, что с 16 сообщениями вам и вашему другу понадобится список инструкций для декодирования каждой последовательности огней.

Обратите внимание в нашем предыдущем примере, как информация передавалась (передавалась) с помощью простого переключателя света, который был ограничен только двумя положениями или «логическими состояниями» (ВКЛ или ВЫКЛ).Опять же, не имело значения, сколько электричества протекает в цепях освещения крыльца, спальни, гаража или гостиной.

Здесь следует помнить два наиболее важных фактора: были ли огни включены или выключены, и в какой последовательности или позиции были включены огни.

Как видите, цифровая электроника основана на «логике переключения» (ВКЛ или ВЫКЛ). С другой стороны, аналоговая электроника больше интересуется колеблющейся величиной , (постоянно меняющейся) электрической величиной, такой как напряжение и / или ток.При необходимости снова обратитесь к , рис. 1 , чтобы вам было ясно различие между цифровыми и аналоговыми сигналами. Это очень важная концепция для понимания, поэтому не продолжайте читать, пока не проведете различие между аналоговой и цифровой информацией / сигналами.

Двоичная система

В наших предыдущих примерах мы видели, как мир цифровой электроники ограничивается двумя состояниями. Двоичная (bi = two) система счисления также имеет дело с двумя состояниями или числами: 1 и 0.Как вы увидите, двоичные числа очень важны и полезны в области цифровой электроники.

Теперь предположим, что мы берем наш предыдущий пример с четырьмя источниками света (, рис. 3, ) и вместо использования кода включения или выключения мы заменяем «1» на «ВКЛ» и «0» на «ВЫКЛ». Рисунок 4 показывает, как выглядит наша диаграмма сообщений после этого изменения.

РИСУНОК 4.


Вам может показаться, что расположение ВКЛ и ВЫКЛ на рис. 3 и расположение 1 и 0 на рис. 4 было выбрано случайным образом.Дело в том, что единицы и нули, которые вы видите на , рис. 4, – это просто способ, которым вы считаете в «двоичном формате». ( Помните, двоичная система счисления основана на числе «два»: 2 0 = 1, 2 1 = 2, 2 2 = 4, 2 3 = 8, 2 4 = 16 и т. Д., А наша десятичная система счисления основана на числе «десять»: 10 0 = 1, 10 1 = 10, 10 2 = 100, 10 3 = 1000, 10 4 = 10000 и т. Д.)

Вот как работает двоичная система счисления:

Например, давайте преобразуем двоичное число 1101 из списка в рис. 4 в его десятичный (основание 10) эквивалент:

В этом примере двоичное число 1101 равно десятичному числу 13.

Из этого примера можно усвоить четыре ключевых момента:

  1. Обратите внимание, как «десятичные» числа 1 , 2 , 4 и 8 «удваиваются» при каждом увеличении степени в двоичной системе счисления (т.е.е., двоичное 2 0 = десятичное 1 ; Двоичный 2 1 = десятичный 2 ; Двоичный 2 2 = десятичный 4 ; Двоичное 2 3 = Десятичное 8 и т. Д.).
  2. Обратите внимание, что каждое двоичное число 1 или 0 содержит «позицию» или «вес» в двоичной системе счисления. Другими словами, в цифровом мире 0 так же важен, как и 1.
  3. Обратите внимание, что каждая позиция в двоичной системе счисления равна точному десятичному значению числа (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и т. Д.)).
  4. Обратите внимание, что вы складываете только значения десятичных чисел вместе, если в двоичном числе стоит 1.

Давайте преобразуем еще одно двоичное число в десятичное, прежде чем двигаться дальше. Преобразуйте 1010110 в десятичное число:

Еще раз обратите внимание, что хотя каждый ноль в двоичном числе 1010110 занимает определенное место и очень важен, его десятичное значение игнорируется, когда мы складываем все десятичные числа вместе (всего = 86).

Эти примеры должны дать вам представление о том, как был создан список двоичных чисел в , рис. 4 . Первоначально мы использовали выключатели света ON и OFF для передачи кодированных сообщений (, рис. 3, ). Теперь вместо сообщений мы можем преобразовывать двоичные числа в их десятичный эквивалент.

Если вы спрашиваете себя, какое отношение это имеет к цифровой электронике, вы задали очень важный вопрос. Если вы помните, что мы говорили о цифровой логике (что это логика переключения – ВКЛ или ВЫКЛ), вы, вероятно, увидите, что передача этих двоичных единиц и нулей по электрическому проводу – это просто вопрос «включения» электрического напряжения и ВЫКЛ (пять вольт = 1, ноль вольт = 0).Помните, что с электричеством можно делать только две вещи: можно включить или выключить.

Например, предположим, что мы хотели отправить десятичные числа 72, 69, 76 и 80 с компьютера в одном офисе на компьютер в другом офисе. Все, что нам нужно сделать, это преобразовать каждое десятичное число 72, 69, 76 и 80 в двоичное число, преобразовать эти двоичные единицы и нули в электрический сигнал (пять вольт = 1, ноль вольт = 0), а затем отправить это цифровое код над электрическим проводом (см. Рисунок 5 ).

РИСУНОК 5.


Если вы некоторое время изучите рис. 5 , ответ на ваш первоначальный вопрос (какое отношение имеет двоичная система счисления к цифровой электронике?) Станет очевидным. Рисунок 5 показывает, как десятичные числа 72, 69, 76 и 80 и их двоичный эквивалент преобразуются компьютером в цифровой сигнал (ноль вольт и пять вольт), а затем передаются по электрическому проводу. Цифровая электронная схема внутри компьютера №2 преобразует уровни напряжения (ноль вольт и пять вольт) в двоичные единицы и нули, а затем отображает (ЖК-монитор) эту информацию в буквенно-цифровых символах, чтобы мы могли понять исходное сообщение.

Как вы могли догадаться, числа 72, 69, 76 и 80 в приведенном выше примере были выбраны не с воздуха. Если вы посмотрите любую таблицу Американского стандартного кода обмена информацией (ASCII), вы увидите, что число 72 = H, 69 = E, 76 = L и 80 = P является кодом для слова HELP.

Что важно в этом примере, так это то, что мы можем преобразовать слово HELP в десятичные числа, затем в двоичный код единиц и нулей и, наконец, в цифровые уровни напряжения, которые могут передаваться по электрическому проводу.Просто подумай об этом. Все началось с того, что включил и выключил свет в ванной!

Теперь, когда вы знаете, что цифровой мир управляется двоичными числами (1 или 0), пришло время использовать эту двоичную систему для создания некоторых цифровых логических вентилей. Вы действительно увидите, насколько важны двоичные числа для цифровых схем, прочитав следующий раздел.

Цифровые логические ворота: строительные блоки всех цифровых электронных схем

Понимание цифровых логических вентилей – важная предпосылка для изучения того, как работают все цифровые электронные схемы.По сути, существует три типа электронных «логических вентилей»: вентиль И, вентиль ИЛИ и вентиль НЕ. (На самом деле существует еще несколько типов вентилей, о которых мы поговорим позже в этой статье.) Просто помните, что логические вентили являются основными строительными блоками всех цифровых логических схем.

Ворота AND

Давайте сначала проанализируем логический элемент И на рис. 6 . Взгляните на логический символ логического элемента И на рис. 6а .

РИСУНОК 6.


Имеет два входа (A и B) и один выход (X). Элемент И работает (логически) следующим образом: если на входе A есть двоичная 1, а на входе B – двоичная 1, двоичный выход (X) будет равен 1. Если на входе A есть 1, а на входе B – 0, выход (X) равен 0. В свою очередь, если вход B имеет 1, а вход A имеет 0, то выход (X) будет 0. Наконец, если вход A имеет 0, а вход B имеет 0, то output (X) также будет 0.

Хорошо, давайте построим электрическую схему, которая имитирует логику логического элемента И.Взгляните на электрическую схему Рисунок 6b . У нас есть батарея на девять вольт, лампочка и два переключателя. Обратите внимание, что если мы замкнем выключатель A, свет НЕ загорится, потому что выключатель B разомкнут (т.е. электрический свет не подключен к батарее).

Если переключатель B замкнут, а переключатель A разомкнут, свет остается выключенным. Обратите внимание, что свет загорается только тогда, когда переключатель A «И» B замкнут.

Теперь взгляните на , рис. 7b, , и вы должны увидеть, что наш старый друг логический вентиль И работает так же, как наша электрическая световая цепь на , рис. 7а, .Вы можете увидеть этот очень важный момент, посмотрев на две логические таблицы на рис. 7 .

Обратите внимание на рис. 7b , что единицы (1) в таблице логической истинности совпадают (в том же положении) с «замкнутыми» переключателями в таблице истинности схемы рис. 7a .

РИСУНОК 7.


Важно, чтобы вы понимали, как связаны логический символ логического элемента И на рисунке , рисунок 7b, , и электрическая схема на рисунке , рисунок 7а, .Обратите внимание на Рисунок 7b , как двоичная система счисления играет здесь роль. Единственное время на выходе (X), равное 1, – это когда оба входа A и B также равны 1. Единственный раз, когда свет включается в , рис. 7a, – это когда оба переключателя A и B замкнуты.

Хорошо, вопрос здесь в том, что произойдет, если мы заменим единицы и нули на рис. 7 на цифровые электронные сигналы (1 = пять вольт, 0 = ноль вольт)? Посмотрите на , рисунок 8, , и вы получите ответ на этот вопрос.

РИСУНОК 8.


Глядя на , рис. 8c , вы можете увидеть, что, хотя мы изменили двоичные единицы и нули на пять вольт и ноль вольт, таблицы истинности все те же. Это означает, что электрическая схема с двумя переключателями A и B (, рис. 8a, ) работает так же, как логическая таблица истинности логического элемента И в , рис. 8b, и , рис. 8c, .

Вы, вероятно, спрашиваете себя: «Нужны ли мне все эти таблицы истинности, логические элементы И и логика 1 и 0 для понимания цифровой электроники?» Ответ на этот вопрос – ДА! Весь цифровой мир основан на знании того, какими будут входные и выходные значения для любой цифровой логической схемы.

Например, посмотрите на интегральную схему (ИС) 7400 на рис. . Вы можете приобрести эту ИС в Интернете и убедиться, что она работает точно так же, как построенные нами таблицы истинности.

РИСУНОК 9.


В микросхему 7400 встроен тот же логический элемент И, о котором мы говорили в Рисунок 7 и Рисунок 8 .

Если вы подключите 7400 IC, как показано на рис. 9 , вы можете доказать себе, что таблица истинности для пяти и нулевого вольт на рис. 8c верна.Что еще более важно, вы увидите, как цифровые логические вентили и таблицы истинности используются для создания цифровых электронных схем.

Теперь, когда вы понимаете, как работает логический элемент И, давайте воспользуемся этим электронным логическим элементом И в реальном приложении. Допустим, у нас есть лифт с двумя дверями, которые обязательно нужно закрыть, прежде чем лифт начнет подниматься или опускаться. У каждой двери есть электрический выключатель (A и B), который подключен к логическому элементу AND.

Выход (X) логического элемента И подключен к электродвигателю, который перемещает лифт вверх или вниз.

Наша задача – убедиться, что лифт может двигаться только тогда, когда обе двери полностью закрыты. Давайте создадим таблицу истинности того, что мы хотим, чтобы лифт делал (см. , рис. 10, ). Обратите внимание, как мы создали таблицу на , рис. 10 . Мы определили, как должен реагировать выход (X) (двигатель включен или двигатель выключен) в зависимости от положения каждой двери (ОТКРЫТА или ЗАКРЫТА).

РИСУНОК 10.


Также обратите внимание (, рис. 11, ), что таблица истинности лифта такая же, как таблица истинности логического элемента И и наша логическая (двоичная) таблица истинности.

РИСУНОК 11.


К настоящему времени должно быть очевидно, что логический элемент И и его таблица истинности могут использоваться для проектирования и создания цифровых электронных схем, которые имеют практическое применение в реальном мире.

Теперь давайте посмотрим на наши следующие ворота: ворота «ИЛИ».

Ворота OR

Как упоминалось ранее, логический элемент И является одним из трех основных логических элементов (И, ИЛИ, НЕ). Давайте посмотрим, чем вентиль OR отличается от логического элемента AND.

Глядя на электрическую схему на рис. 12 , вы заметите, что два переключателя (A, B) соединены параллельно.Обратите внимание, что если переключатель A ЗАКРЫТ, он замкнет электрическую цепь, и загорится свет (X).

РИСУНОК 12.


Теперь, если переключатель A ОТКРЫТ, а переключатель B ЗАКРЫТ, свет также загорится. Если оба переключателя ЗАКРЫТЫ, свет также горит. Обратите внимание, что пока один переключатель (A ИЛИ B) ЗАКРЫТ, свет будет включаться.

Свет гаснет только тогда, когда оба переключателя ОТКРЫТЫ. Изучите , рис. 12, , пока не увидите, как таблица истинности ворот ИЛИ совпадает с таблицей истинности электрических цепей.

Давайте посмотрим на практическое применение ворот OR. Схема ворот OR может использоваться для защиты дома от грабителя. Рисунок 13 показывает простую систему сигнализации, основанную на вентиле OR.

РИСУНОК 13.


На рис. 13b легко увидеть, что если выключатель спальни (A) ЗАКРЫТ (окно открыто) «ИЛИ», выключатель окна подвала (B) замкнут, то сработает сигнал тревоги. Обратите внимание в таблице истинности логического элемента ИЛИ (, рис. 13b, ), что переключатель A OR B может включить сигнализацию.

Как видите, таблица истинности логической схемы логического элемента ИЛИ может использоваться для разработки системы охранной сигнализации точно так же, как таблица истинности логической схемы логического элемента И использовалась для запуска и остановки двигателя лифта.

Теперь взгляните на , рис. 14, , чтобы увидеть разницу между логическим элементом И и логическим элементом ИЛИ.

РИСУНОК 14.


Обратите внимание на основное различие между логическим элементом ИЛИ и логическим элементом И. Логический элемент ИЛИ будет выводить единицу (1), когда любой из входов A OR B равен 1, тогда как логический элемент И будет выводить 1 только тогда, когда оба входа A И B равны 1.

НЕ вентиль (инвертор)

Давайте обратим наше внимание на последний из трех основных ворот: ворота НЕ (см. , рис. 15, ).

РИСУНОК 15.


Элемент НЕ обычно называют «инвертором». Он имеет один вход (A) и один выход (X). Если вход элемента НЕ (A) равен 1, на выходе будет 0. И наоборот, если вход элемента НЕ (A) равен 0, то на выходе будет 1. Теперь вы можете понять, почему они называют вентиль НЕ инвертором.”

Чтобы лучше понять, как работает вентиль НЕ, посмотрите на электрическую схему на рис. 15 . Здесь, если переключатель A ЗАКРЫТ, электрический ток от батареи будет обходить свет; следовательно, свет не будет иметь достаточного тока для включения.

Однако, если переключатель (A) ОТКРЫТ, свет останется включенным, потому что электрический ток проходит мимо переключателя и направляется прямо к свету. Логический элемент НЕ широко используется в цифровых логических схемах.

Далее вы увидите, как он может изменить ворота И и ИЛИ на ворота И-НЕ и НЕ-ИЛИ.

Опись

Пришло время проанализировать, сколько мы уже узнали. Возможно, вы этого не осознавали, но некоторые очень важные концепции были затронуты. Вы начали с простого настенного выключателя в ванной, который включал или выключал свет. Вы преобразовали эти цифровые сигналы включения и выключения в двоичный код 1 и 0. Вы узнали о логических элементах И, ИЛИ и НЕ и связанных с ними таблицах истинности.

Наконец, вы преобразовали все эти единицы и нули в электрические схемы для реальных приложений. Хорошая работа!

Ворота NAND, NOR, EX-OR и EX-NOR

В предыдущем разделе я упоминал, насколько важен вентиль НЕ в цифровых электронных схемах. Теперь вы увидите, как вентиль НЕ используется для создания вентилей И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Кроме того, мы рассмотрим два других специальных входа, используемых во всем мире цифровой электроники: ворота EX-OR и EX-NOR.

Ворота NAND

Начнем с логического элемента И-НЕ.Логический элемент И-НЕ ( N, или И ) – это, по сути, логический элемент И с логическим элементом НЕ (инвертор), подключенным к его выходу (см. , рис. 16, ).

РИСУНОК 16.


Обратите внимание на кружок на выходе (X) логического элемента И-НЕ в Рис. 16 . Этот кружок является стандартным символом в цифровой электронике для обозначения инверсии (НЕ = ИНВЕРТОР). По логике он равен логическому элементу НЕ с его символами треугольника и круга.

Итак, с этого момента каждый раз, когда вы видите кружок на входе или выходе затвора, это означает, что вы должны инвертировать сигнал или логику (от 1 до 0, от 0 до 1, от нуля вольт до пяти вольт, пяти вольт до нуля. вольт, от высокого до низкого, от низкого до высокого).

Как вы можете видеть на рис. 16 , таблица истинности показывает, что единственный раз, когда выход логического элемента И-НЕ будет 0 (или НИЗКИЙ), – это когда оба входа A и B имеют значение 1 (ВЫСОКИЙ). Также обратите внимание на таблицу истинности, что любой 0 (LOW) на входе A или B сделает выход (X) равным 1. Другими словами, любой 0 (LOW) на входе логического элемента NAND даст 1 (HIGH). на выходе (X).

Так же, как вентили И и ИЛИ, рассмотренные ранее, давайте использовать вентиль И-НЕ в практических приложениях реального мира.Предположим, мы построили электрическую схему затвора NAND, которая контролирует два наружных фонаря безопасности, так что, если любой из них погаснет (ВЫКЛ), сработает сигнал тревоги. Еще раз, первое, что мы делаем, это настраиваем таблицу истинности для нашей световой цепи (см. , рис. 17, ).

РИСУНОК 17.


Еще раз обратите внимание на таблицу истинности, что если «либо» индикатор A или индикатор B погаснет, включится сигнализация. Вы также должны увидеть, что будильник будет оставаться ВЫКЛЮЧЕННЫМ только до тех пор, пока горят оба индикатора.

Невозможно переоценить важность таблиц истинности при проектировании электронных схем. В любой цифровой электронной схеме, в которой используются логические элементы (И, НЕ, ИЛИ, И-НЕ и т. Д.), Вы должны определить, что должна делать схема. Очевидно, лучший способ увидеть, какой будет логика ввода и вывода вашей схемы, – это создать таблицу истинности.

Давайте перейдем к нашим следующим воротам: воротам NOR.

Ворота NOR

Еще раз, таблица истинности на рис. 18 говорит нам, как именно работает вентиль ИЛИ-НЕ.Единственный раз, когда выход (X) логического элемента ИЛИ-НЕ будет равен 1, – это когда «оба» входа A и B равны 0. Другой способ сказать, что это когда оба входа в вентиль ИЛИ-НЕ равны 0 (НИЗКИЙ), выход ворота NOR будут 1 (ВЫСОКИЙ).

РИСУНОК 18.


Конечно, как и другие наши врата, есть еще один способ взглянуть на таблицу истинности. Обратите внимание, что если «любой» вход A или B в вентиль ИЛИ-НЕ равен 1, выход (X) равен 0. Мы также можем сказать, что любая 1 на любом входе (A или B) вентиля ИЛИ-НЕ даст 0 (LOW) на его выходе (X).

Давайте перейдем к следующим воротам: EX-OR.

Ворота EX-OR

Посмотрите на , рис. 19c , и вы заметите, что свет загорается, когда переключатель A находится в положении 0, а переключатель B – в положении 1. Обратное также верно.

РИСУНОК 19.


Цепь замыкается (горит индикатор), когда переключатель B находится в положении 0, а переключатель A находится в положении 1. Свет никогда не загорится, если переключатель A или переключатель B находятся в одном и том же положении (1, 1 или 0, 0).

Можно сказать по-другому: либо 1, либо 0, но не оба сразу. А теперь поговорим о воротах EX-NOR.

Ворота EX-NOR

Как вы можете видеть на Рис. 20c , свет будет включаться только тогда, когда переключатель A и переключатель B находятся в положении 1 или 0.

РИСУНОК 20.


Другими словами, у вас есть выход (светится), когда «оба» переключателя A и переключатель B находятся в одном положении, но не когда A и B равны 1, 0 или 0, 1.

Можно сказать так: и то и другое, но не то и другое, или .

Вентили EX-OR и EX-NOR широко используются в цифровых схемах. Одно из применений EX-NOR, которое довольно часто используется в коммуникациях, – это проверка равенства двух двоичных чисел.

Помните, мы можем преобразовать двоичные числа в десятичные и с помощью логических элементов EX-NOR сравнивать два десятичных числа, сравнивая их двоичный эквивалент.

Например, если нам нужно сравнить два двоичных числа, таких как 10 и 01, чтобы убедиться, что они равны, мы могли бы использовать схему затвора EX-NOR на , рис. 21, .

РИСУНОК 21.


Двоичные 1, 0 и 0, 1, представленные на входах обоих вентилей EX-NOR, создают 0 на выходе логического элемента AND. Следовательно, 1, 0 и 0, 1 не равны двоичным числам.

Теперь попробуйте 1, 0 и 1, 0 на входах обоих вентилей EX-NOR. Выходной сигнал логического элемента И будет равен 1, тем самым сигнализируя, что оба двоичных числа равны.

Ну вот и все. Надеюсь, вам понравилось узнавать о цифровом мире. NV


Руководство по проектированию электронных схем для начинающих – простая схема

Простая схема электронного переключателя

Чтобы начать с основ электроники, мы рассмотрим очень простую схему, основанную на переключателе, который может включать и выключать свет. Хорошо, возможно, это не совсем то, чего вы надеетесь достичь с точки зрения создания новейшего электронного устройства с компьютерным управлением, но это произойдет немного позже. На данный момент нам нужно взглянуть на основы и научиться ходить, прежде чем мы сможем бегать.

Во-первых, вот некоторые основы электричества и того, как оно работает. Я свел это к минимуму, чтобы мы могли приступить к созданию нашей первой схемы.

Электричество, электрический ток и электроны

Все мы знаем об электричестве как об энергии, которая заставляет свет светиться, питает телевизор и за использование которой энергетические компании любят брать с нас большие деньги, но чтобы понять электронику, нам нужно посмотреть, что такое электричество. По сути, электричество – это поток заряда.Отрицательно заряженные электроны обычно вращаются вокруг атома, электроны во внешней оболочке известны как валентные электроны. При приложении соответствующей силы некоторые из них могут вырваться наружу, создавая электрический заряд. Эти электроны летают по цепи. Электроны всегда текут по полной цепи, и им нужно вернуться туда, откуда они начали (например, аккумулятор или другой источник электричества).

Это слишком упрощенно, но с точки зрения проектирования электронных схем (а не проектирования самих компонентов) в данный момент вам не нужно углубляться.

Проводники и изоляторы

Электроны (например, электричество) могут проходить через одни материалы намного легче, чем через другие. Провода, соединяющие электрическую сеть с сетевым электроприбором, обычно сделаны из меди, так как это позволяет электронам очень легко проходить, но, чтобы избежать поражения электрическим током каждый раз, когда вы касаетесь провода питания, медный провод покрыт пластиковым покрытием, устойчивым к внешним воздействиям. поток электронов.

Материалы, которые позволяют электронам легко перемещаться, называются проводниками, а те, которые препятствуют перемещению электронов, называются изоляторами.Именно эти свойства позволяют нам контролировать, где разрешено пропускать электричество, и иметь возможность включать и выключать устройства. Изолирующие свойства материала будут различаться в зависимости от материала и толщины, поэтому всегда следует использовать соответствующий изолятор при работе с электричеством, особенно с сетевым электричеством (см. Раздел по электробезопасности).

Некоторые общие проводники и изоляторы перечислены в следующей таблице:

Проводник Изолятор
Медный провод Большинство пластмасс
Другие металлы Сухое дерево
Водопроводная / дождевая вода * Стекло и керамика Air

Обратите внимание, что я конкретно упоминаю водопроводную и дождевую воду, а не просто воду.Чистая дистиллированная вода на самом деле является изолятором, но примеси в большей части воды превращают ее в проводник. Никогда не используйте оборудование, работающее от электросети, рядом с водой или на улице под дождем, если только оборудование не предназначено специально для этой цели (см. Раздел по электробезопасности).

Существует еще один тип материала, называемый полупроводником, свойства которого могут меняться от изолятора к проводнику при определенных условиях. Полупроводники будут рассмотрены более подробно позже, когда мы перейдем к активным компонентам.

Полный контур

Это пример реальной схемы, используемой в фонариках с батарейным питанием.

Для работы любой электронной схемы должна быть полная цепь. Это означает, что должно быть соединение из проводящего материала, которое идет по кругу от одной клеммы батареи через оборудование, а затем обратно к другой клемме батареи. Если в какой-либо точке есть разрыв, значит, у нас есть воздух, который является плохим проводником, и в результате ничего не произойдет.

Так работает переключатель.

Когда переключатель находится в разомкнутом положении, это вызывает разрыв цепи, и свет выключается. Когда переключатель замкнут, металлические контакты внутри переключателя соединяются и замыкают цепь.

Принципиальная схема (схема)

Изображение, которое вы видите, называется принципиальной схемой или схематической диаграммой. Это стандартный способ показать электронную схему, чтобы вы могли увидеть, как она должна работать.У каждого компонента есть собственный символ, который указывает на его функцию. В справочном разделе по электронике есть несколько различных символов схем электронных компонентов. Символ слева обозначает батарею, вверху есть символ переключателя, а справа кружок с крестом в нем обозначает лампу (или индикаторную лампу).

Обратите внимание, что при создании схемы часто имеется схема компоновки компонентов, которая показывает, как компоненты устанавливаются на печатную плату.Это полезно, если вы создаете копию схемы, которая уже была спроектирована, но именно схема (принципиальная схема) наиболее полезна для понимания того, как и почему схема работает именно так.

К сожалению, принципиальные схемы / схемы не всегда выглядят точно так же, поскольку есть различия в используемых символах схем в зависимости от региона и предпочтений. Например, резистор в обозначениях цепи IEC показан в виде прямоугольника, но в США резистор обычно отображается зигзагообразной линией.В большинстве случаев различия незначительны, и все еще можно распознать символ, даже если он не тот, с которым вы знакомы, но в худшем случае это обычно означает, что есть пара дополнительных символов, которые нужно запомнить / найти.

Изображение переключателя не является частью принципиальной схемы, но предоставляется как средство взаимодействия со схемой. Кроме того, принципиальные схемы обычно статичны, и символ переключателя обычно не переходит в закрытое положение, а цвет лампы не меняется.

7 лучших веб-сайтов для изучения и сборки электроники

Gadgetronicx> Электроника> 7 лучших сайтов для изучения и сборки электроники