Основы на пальцах. Часть 1

Основы радиоэлектроники

Для начала посмотрим на обыкновенную пальчиковую батарейку. На ней можно прочитать, что у неё напряжение 1,5 В. Давайте проверим.

Батарейка АА 1,5 В

Для этого понадобится мультиметр, то есть цифровой измерительный прибор. Вначале стоит обзавестись более дешевой моделью, обязательно с ручным выбором диапазона измерения.

Техника безопасности

При работе с электрическими сетями или приборами соблюдают такие правила:

Перед началом эксплуатации или ремонта оборудования изучают инструкцию. В разделе безопасности прописаны недопустимые действия, приводящие к замыканию и поражению током.
Устройства необходимо обесточивать. После этого оценивают состояние изоляции проводов. При выявлении повреждений оголенные места закрывают изолентой.
При невозможности обесточивания электрической сети работают в диэлектрических перчатках, обуви на резиновой подошве и специальных очках.
Доступ к распределительным щитам и электроустановкам начинающим специалистам запрещен.
Нельзя касаться лишенных изоляции проводов руками. Для поиска фазы используют мультиметры, индикаторные отвертки и другие инструменты.

Измерение напряжения

черный провод подключить к разъему «COM»;
подключите красный провод к разъему для измерения напряжения «V» (Подключение проводов другим способом может повредить измеритель);
установите ручку на нужное деление — раз ожидаем получить значение примерно 1,5 В, то установим ручку на значение 20 в диапазоне DCV или V (прямая линия у буквы V означает постоянное напряжение);
металлическими наконечниками проводов мультиметра касается полюсов батареи, но какой конец к какому? Попробуйте обе комбинации — результат должен быть одинаковым, только один раз оно отображается как «положительное» число, в других случаях ему предшествует минус. Для нас это не имеет значения, с вольтметром тоже ничего не случится;
читаем значение — в данном случае напряжение новой батарейки 1,62 В;
выключаем мультиметр (не забывайте, а то сядет батарея).

Измерение напряжения аккумуляторной батареи 1,5 В: а) красный наконечник измерителя касается плюса аккумуляторной батареи — положительный результат; b) красный наконечник измерителя касается минуса батареи — отрицательный результат с минусом перед цифрами.

Внимание! При проведении измерений, чтобы не повредить прибор всегда устанавливаем диапазон измерения на значение, превышающее максимальный результат, который ожидаем получить! Если не знаем чего ожидать, то самый безопасный вариант — установить измеритель на максимально возможный диапазон и уменьшить его потом до максимально точного измерения.

Давайте проверим и другие батарейки / аккумуляторы. Для тестов выбрали: заряженный аккумулятор 1,2 В размера AA — 1,34 В, NiMH аккумулятор частично разряжен — 1,25 В.

Теперь поместим наши 4 батареи в корпус общий, так называемый холдер. Затем вставьте концы проводов аккумуляторной сборки в отверстия макетной платы, как показано на фото ниже:

Батарейный отсек: а) пустой, b) со вставленными батареями, c) подсоединенный к плате

Следующим шагом будет подготовка перемычек, то есть короткие провода, которые будут соединять отдельные компоненты на макетной плате. Для этого достаточно отрезка компьютерного кабеля, кусачки или острый нож.

Компьютерный кабель: а) изолированный, b) после снятия изоляции

Сначала снимите изоляцию с провода. Внутри найдете более тонкие провода, скрученные вместе. Следующим шагом будет отрезание кусочка провода необходимой длины, удаление небольшого, примерно 1 см, фрагмента изоляции с обоих его концов, и все готово. Обратите внимание, что провода в кабеле компьютера тонкие и легко ломаются, с ними нужно обращаться осторожно и часто не гнуть.

a) клещи, b) провод со снятой изоляцией, c) готовые перемычки

Если что, можете купить готовый набор перемычек. Их большим преимуществом является то, что не нужно делать самому, и они сделаны из более толстой проволоки, которая не так легко ломается.

Обломанный конец провода

Вне зависимости от того какие перемычки выберете: ручной работы или готовые, подготовим контактную пласту к дальнейшей работе. Потребуются 4 коротких перемычки (для подключения шин, распределяющих напряжение по плате) и две более длинные, желательно красная и синяя для питания.

Макетная плата с перемычками, соединяющими шины распределения напряжения

Теперь соберем свою первую схему на макетке. Возьмите резистор 22 кОм (красные / красные / оранжевые / золотые полосы). Каково его фактическое сопротивление? Проверим мультиметром.

Системы автоматической защиты

Электросеть несет 2 вида угроз:

Мощность бытовой проводки достаточна для возгорания материалов, используемых при отделке помещений. Замыкание в сети приводит к неконтролируемому повышению силы тока и воспламенению. Свести вероятность возникновения такой ситуации к нулю невозможно, однако ее снижают путем введения в цепь автоматического выключателя. При повышении параметров тока пластина устройства деформируется, высвобождается пружина, которая размыкает контакты. Автомат не реагирует на импульсы пускового тока.
Нулевой провод связан с землей, фазовый находится под напряжением по отношению к ней. Между таким проводником и заземленными предметами возникает ток. Поражение человека электричеством, образующимся между 2 сетевыми кабелями, практически не опасно. Однако при некоторых условиях прохождения тока электротравма становится смертельной. Автоматические системы защиты следят, чтобы ток входил в один провод и уходил по другому. При появлении напряжения между фазой и заземленным предметом, например, телом человека, УЗО обесточивает сеть.

Измерение сопротивления

черный провод подключить к разъему «COM»;
красный провод подключите к разъему красного цвета;
установите ручку переключателя — ожидаем получить значение примерно 22 кОм, поэтому установите на значение 200 кОм;
металлические концы проводов мультиметра касаются выводов резистора (неважно каким концом какой вывод);
считаем значение — для этого резистора сопротивление 22.1 кОм;
выключаем прибор (не забывайте).

Измерьте сопротивление резистора омметром

Как и в случае с батареями, здесь значение, измеренное мультиметром, отличается от номинала проверяемого элемента. Золотая полоса на резисторе означает допуск 5%.

22 кОм х 5% = 1.1 кОм

Следовательно, диапазон сопротивления для этого резистора может составлять от 20,9 кОм до 23,1 кОм. Теперь подключим пласту, батареи в холдере и резистор, как на фото ниже:

Электронная схема простейшая подключена к макетной плате

В электронике схемы используются для иллюстрации соединений между отдельными элементами. В нашем случае это будет выглядеть так:

Электрическая схема простейшая

Символ, обозначенный как B1, — это батарейки, обеспечивающие общее напряжение 4 x 1,5 В = 6 В. А 22 кОм резистор помечен символом R1. По закону Ома:

I = U / R I = 6 В / 22 кОм I = 6 В / 22000 Ом I = 0,000273A I = 273 мкА

Теоретически ток в схеме должен составлять 273 мкА. Но что сопротивление резистора может изменяться в пределах 5%. Напряжение обеспечивается батареями также не номинальные 6 В, и оно будет зависеть от уровня заряда батареи. Давайте рассмотрим фактическое напряжение, обеспечиваемое 4 батареями по 1,5 В.

Что изучает электротехника

Радиотехника для начинающих

Данная наука знает практически все об электричестве. Изучить ее необходимо всем, кто хочет получить диплом или квалификацию электрика. В большинстве учебных заведений курс, на котором изучают все, что связано с электроэнергией, называется «Теоретические основы электротехники» или, сокращенно ТОЭ.

Данная наука получила развитие в XIX веке, когда был изобретен источник постоянного тока, и появилась возможность строить электрические цепи. Дальнейшее развитие электротехника получила в процессе новых открытий в области физики электромагнитных излучений. Чтобы без проблем осваивать науку в настоящее время, необходимо иметь знания не только в области физики, но также химии и математики.

В первую очередь, на курсе ТОЭ изучаются основы электричества, дается определение тока, исследуются его свойства, характеристики и направления применения. Далее изучаются электромагнитные поля и возможности их практического использования. Завершается курс, как правило, изучением устройств, в которых используется электрическая энергия.

Предмет изучения электротехники

Чтобы разобраться с электричеством, не обязательно поступать в высшее или среднее учебное заведение, достаточно воспользоваться самоучителем или пройти видеоуроки «для чайников». Полученных знаний вполне хватит, чтобы разобраться с проводкой, заменить лампочку или повесить люстру дома. Но, если планируется профессионально работать с электричеством (например, в должности электромонтера или энергетика), то соответствующее образование будет обязательным. Оно позволяет получить специальный допуск на работу с приборами и устройствами, работающими от источника тока.

Измерение напряжения

черный провод подключить к разъему «COM»;
красный провод подключите к разъему «V»;
устанавливаем ручку переключения — ожидаем получить значение около 6 В, поэтому устанавливаем ручку на значение 20 в диапазоне DCV или V-, при необходимости включаем прибор, который должен показывать 0;
металлическими щупами проводов мультиметра касаемся проводов аккумуляторного держателя (в зависимости от того, каким концом к какому проводу прикасаемся, результат будет положительным или отрицательным);
считаем значение — напряжение аккумуляторной сборки 6.50 В;
выключаем питание.

Измерение напряжения аккумуляторной сборки

Подставим измеренные значения в формулу, полученную из закона Ома:

I = U / R I = 6.5V / 22.1k Ом I = 6,5 В / 22100 Ом I = 0,000294A I = 294 мкА

Попробуем проверить, получим ли этот результат, измерив ток мультиметром.

Электротехника и электромеханика

Электромеханика является разделом электротехники. Она изучает принципы функционирования устройств и оборудования, которые работают от источника электрического тока. Изучив основы электромеханики, можно научиться ремонтировать различное оборудование или даже проектировать его.

В рамках уроков по электромеханике, как правило, изучаются правила преобразования электрической энергии в механическую (каким образом функционирует электродвигатель, принципы работы любого станка и так далее). Также исследуются и обратные процессы, в частности, принципы действия трансформаторов и генераторов тока.

Таким образом, без понимания того, как составляются электрические цепи, принципов их функционирования и других вопросов, которые изучает электротехника, осваивать электромеханику невозможно. С другой стороны, электромеханика является более сложной дисциплиной и носит прикладной характер, поскольку результаты ее изучения применяются непосредственно при конструировании и ремонте машин, оборудования и различных электрических устройств.

Объединенная схема

Соединим основные линии питания и необходимую обвязку первой платы.

Соединим кнопки, светодиод индикатор прошивки и пьезо зуммер.

Соединим конденсаторы и семисегментный индикатор с сдвиговым регистром 74ch595.

Соединим семисегментный индикатор с микроконтроллером.

В финале первая плата у вас получится такой:

Вторая плата, но тут все совсем просто. Соединим последовательно элементы питания.

Соединим все вместе.

Дисклеймер

Внимание!

Эта статья имеет много профессиональных неточностей, по мнению уважаемых экспертов по всем вопросам и по совместительству комментаторов, также не является руководством к действию, может привести к производственным травмам и нарушениям психики. Автор призывает, не использовать данное руководство для обучения и лишь демонстрирует хаотично накопленные знания и реализует их в горделивой позе больного шизофренией с бредовыми идеями величия. Никогда не верьте мне! Я украл ваши технологии!