Зачем? Во первых это увлекательное хобби, во вторых хобби можно и даже нужно превратить в прибыльное дело. Ремонт, прототипирование электронных устройств, стать востребованным спецом КИП и А или робототехником.
В России по данным рынка робототехники, штат робототехнических компаний растет на 20% в год, и уже к 2030 году в стране понадобится около 500 000 робототехников. Даже сейчас уже чувствуется нехватка кадров, а что будет через 10 лет?
Что елочная переливающаяся гирлянда, что станок ЧПУ, что терминатор имеют электронный мозг- программируемый микроконтроллер. В него зашита программа управления, написанная человеком на языках программирования. Ассемблер, Си, Ардуино итд. Микроконтроллер обеспечивает подачу определенного электрического сигнала в определенный момент времени в определенное место. ВСЕ.
Начинающим рекомендуется начинать с микроконтроллера Ардуино, являющимся стартовой прокладкой к языку Си, имеющему высокий стартовый порог для новичка. ПОДРОБНО ТУТ
И так начнем... ЭЛЕКТРОНИКА- это наука об управлении электричеством, которую, к счастью, освоить не так сложно, как вы думаете. Вы можете начать прямо сейчас, прочитав об электрических токах и цепях, предназначение электронных компонентов...
Для более подробного практического подхода, кого заинтересует, будут ссылки, где рассмотрим работу вплоть до уровня строения вещества. При достаточном обучении вы, возможно, когда-нибудь сможете создавать свои собственные электронные устройства.
Любое электронное устройство не будет работать без питания, то есть без ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА. С него и следует начинать
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК - это направленное движение свободных электронов в проводнике(говорим только о металлах), от точки, где их избыток, до точки где их недостаток. Электрон - отрицательный заряд. Отсюда вывод, что ток бежит от минуса к плюсу, НО ПРИНЯТО СЧИТАТЬ, ЧТО ТОК БЕЖИТ ОТ ПЛЮСА К МИНУСУ. Единица измерения АМПЕР. Тысячная доля - МИЛЛИАМПЕР (ма). Миллионная доля МИКРОАМПЕР(мка).
Чтобы получить ток нужно напряжение(давление электронов) - разность потенциала двух точек. Это обеспечивает генератор. Генераторы бывают химические (например аккумулятор) и механические( динамо). Единица измерения Вольт
Подробно ТУТ
Чтобы ток побежал по проводнику нужно замкнуть разность потенциала генератора через какое то сопротивление, нагрузку.
При нажатии на кнопку S1 замыкается цепь и по проводам через лампу HL1, имеющую СОПРОТИВЛЕНИЕ (R) начинает протекать ТОК (l), величина которого зависит от НАПРЯЖЕНИЯ (U) на генераторе GB1 и СОПРОТИВЛЕНИЯ (R) лампы HL1. Это основа основ ЗАКОН ОМА.
сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению
ТОК (I) в лампе L1 преобразуется в световую и тепловую энергию, работу (P). Единица измерения ВАТТ (Вт)
Подробно будет ТУТ(ссылка в разработке)
Переходим к практике.
Резистор (сопротивление), R. Изготовлен из вещества, препятствующему прохождению тока.
Единица измерения ОМ, 1000 ом - килоом(КОМ), миллион - мегаом (МОМ). Мощность Ватт, 0,125, 0,25, 0,5, 1, 2 Вт итд. Предназначение - ограничение тока(падение напряжения) на участке цепи.
Берем источник питания (генератор) напряжением 36 вольт и светодиод, о нем по позже, пока знаем его номинальный ток 20 ма ( 0,02 Ампер), прямое напряжение 2,2 вольта. Рассчитаем сопротивление и мощность резистора.
R = Uпит - U f / I , где
Uпит - вольтаж источника питания......................36 Вольт
Uf - прямое напряжение через светодиод.....2,2 Вольт
I - рабочий ток светодиода.......................................0,02 А
R = (36 - 2,2) / 0,02 = 33,8 / 0,02 = 1690 ом, округляем в большую сторону - 1,8 Ком.
Резистор 33,8 вольта переработает в бесполезную, безвозвратную энергию - ТЕПЛО. Что бы резистор не сгорел от этого тепла посчитаем его мощность.
P = U * l = 33,8 * 0,02 = 0,67 Ватт, придется округлить до 1 Вт.
Конденсатор – это устройство, способное моментально накапливать, хранить и отдавать электрический заряд. Единица измерения емкости ФАРАД (ф).
Микрофарад (Мкф) - 0,000001
Нанофарад (нф) - 0,000000001
Пикофарад (пф) - 0,000000000001
В разряженном состоянии у конденсатора условно нулевое емкостное сопротивление. Если приложить к нему напряжение источника питания (ИП), в нулевой момент времени через кондер потечет максимальный ток. По мере его зарядки сопротивление возрастает и при полной зарядке, когда напряжение ИП равно напряжению на кондере, сопротивление условно бесконечно. Ток через кондер не течет.
Добавим в схему выше конденсатор
При нажатии на кнопку S1 конденсатор С1 нулевым сопротивлением "просадит" напряжение на R1. Светодиод не светится. По мере зарядки С1 повышается напряжение на R1 и светодиод постепенно заработает в полную силу, ограниченной R1. При отпускании кнопки S1 светодиод будет гаснуть постепенно, получая питание от кондера, разряжая его.
Мы получили RC фильтр. Посчитаем через какой промежуток времени светодиод заработает в "полную силу".
Тсек = R ом * С фарад
Т = 1860 * 0.0001 = 0,18 секунды.
Допустим мгновенный, кратковременный скачек напряжения. Наш RC фильтр спасет светодиод от выхода из строя.
Подробно о конденсаторах будет ТУТ
Диод -полупроводниковый, двухполюсный электронный компонент, который проводит ток преимущественно в одном направлении, асимметричная проводимость.
Полупроводимость основана на ЭЛЕКТРОННО(p) - ДЫРОЧНОМ(n) переходе, p-n-переход
Изготовлен из металлоида (кремний, селен, германий), имеющих в природе условно нулевую проводимость. Но если в металлоид "подмешать" мышьяк, произойдет перестроение его кристаллической решетки и он начнет проводить только электроны, (negative) n- переход, КАТОД. Если индий - образуется дырка, заполняющаяся положительным зарядом (positive) p - переход, АНОД
Если диод подключить обратно, то есть анод к минусу ИП, а катод к плюсу, дырки и электроны разбегутся и ток через диод практически не потечет, лампа L1 не работает.
В прямом включении, анод к плюсу ИП, а катод к минусу, ток потечет через диод условно, как через обыкновенный проводник, Лампа L1 работает.
Это свойство применяется во многих случаях, чаще всего в схемах для получения постоянного тока из переменного. Сам диод не выпрямляет ток, как утверждают некоторые радиолюбители, он срезает полупериод синусоиды переменного тока. ПОДРОБНО будет тут
Транзистор - полупроводниковый электронный компонент, обычно трехвыводной, предназначенный для усиления электрического сигнала.
По сути это два диода, подключенных навстречу друг другу одноименными выводами. Отсюда имеют структуру n-p-n или p-n-p. Три вывода, БАЗА (управляющий), ЭМИТТЕР (эмиссия электронов или дырок), КОЛЛЕКТОР ( собирать, принимать).
Сам транзистор не усиливает ток, его нужно запитывать на определенный вывод, на другой вывод "цеплять" потребитель (нагрузку) и третьим, управляющим (базой) выводом управлять этой нагрузкой.
Три способа подключения ОБ (общая база), ОК (общий коллектор, эмиттерный повторитель), ОЭ (общий эмиттер, линейный или ключевой режимы).
Например рассмотрим ОЭ в ключевом режиме. По сути это соединитель между электронным мозгом и внешним миром, исполнительными механизмами, лампа, реле, двигатель итд...
Наш микроконтроллер ARD1 (мозг) прошит какой то программой управления двигателем 200 ма (0,2 А). Но контроллер в виду своих конструктивных особенностей может выдать электрический сигнал только 5 вольт не более 20ма. Применим транзисторный ключ.
При подаче питания 24V транзистор VT1 закрыт. Ток от эмиттера к коллектору не течет, движек не работает. Что бы транзистор открылся нужно подать напряжение 0,8 вольт на базу относительно эмиттера и тогда через эмиттер - коллектор потечет ток равный току базы умноженному на КОФИЦИЭНТ УСИЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА VT1.
Двигун заработает в полную мощь. Регулировать обороты в данной схеме можно будет с помощью ШИМ (ШИРОТНО ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ). Подробно будет ТУТ. Ссылка в разработке.
Считаем сопротивление R1. Сначала считаем ток базы Мы знаем, что двигатель потребляет 200ма(0.2А), условно ток коллектора Iк. Берем в документации к транзистору (даташит) Кофициэнт усиления. или меряем его тестером. В нашем случае β («бета») = 100.
Iб = Iк / β = 0,2 / 100 = 0,002A = 2ма. Всего - то!
Считаем сопротивление R1, согласно закону ома.
R1 = U / I = 5V / 0,002A = 2500 ом. Округляем до ближайшего существующего 2,4К.
Считаем мощность R1.
P = U * A = 5V * 0,002A = 0,01Вт. Всего - то!
подробно о транзисторах будет ТУТ. ССылка в разработке
Электронных компонентов великое множество. Тиристоры, симисторы, микросборки, дисплеи, разнообразные датчики температуры, влажности, препятствия, алкоголя и гликоля... Мы это все постепенно рассмотрим. Научимся изготавливать печатные платы итд... Ссылки появляться будут ТУТ
Ну и бесплатный софт в помощь начинающему
sPlan - Для проектирования или просмотра скачанных схем. Прост, удобен. Не преобразовывает схему в печатную плату. подробно будет ТУТ
Layout - Для проектирования печатных плат. Удобный интерфейс для печати на принтере. Имеется функция автотрассы, автоматическое прокладывание дорожки.
Proteus(ПРОТЕУС) - Для проектирования схем. Симулирует(эмуляция) спроектированную схему почти как на действительном железе. Подробно ТУТ
Доброго времени суток. Удачи в увлекательном мире свободных электронов.
