Самодельные схемы для дома и дачи, электроника и автоматика

Переключатель комбинаций свечения RGB светодиодной ленты, дистанционное ИК управление

Здесь приведена схема простого дистанционного переключателя ИК лучах для RGB-светодиодной ленты. Его особенность в том, что для управления можно использовать любой пульт дистанционного управления от телевизора. При этом, можно переключать 8 цветов ленты, включая черный (выключено) и белый. Управление может …

1 100 1

Регулятор мощности для нагрузки постоянного тока (до 100А, 5-15В)

При различных экспериментах с электроприводами, применяющимися в автомобилях, скутерах, электрических велосипедах, при их ремонте и испытании, а так же, с низковольтными осветительными и нагревательными приборами, может потребоваться мощный регулятор мощности, работающий на широтно-импульсном …

1 138 0

Схема устройства блокировки для сдвижных ворот или шлагбаума

Конструкции сдвижных ворот у многих самые разные, от управляемых вручную при помощи пульта до автоматических.

Но, иногда в этой системе может возникнуть сбой, и, если автомобиль долго стоит в проезде, ворота либо шлагбаум могут закрыться и повредить немного этот автомобиль. Здесь приводится схема …

0 59 0

Простой переключатель семи цветов для RGB-светодиодной ленты (кнопки, диоды, MOSFET)

Светодиодные ленты, сейчас, это очень популярный способ исполнения освещения или оформления. Трехцветные (RGB) светодиодные ленты позволяют путем переключения, а в более сложных системах, и изменения интенсивности свечения, получать огромное количество цветов …

1 165 0

Используем радиоуправление от люстр для управления светодиодными лентами

В продаже во многих магазинах, а так же на различных сайтах, в том числе, и на посылторге Али, бывают очень недорогие радио-переключатели для люстр. Называются они обычно довольно длинно, вот так: «Manual Remote Control Four-woy dudl control switch». Устройство состоит из пульта …

0 18 0

Переключатель ламп освещения с инфракрасным и квазисенсорным управлением

Это устройство представляет собой электронный переключатель двух групп ламп осветительного прибора, например, люстры или другой нагрузки. Переключателем можно управлять двумя способами, — при помощи простого однокнопочного пульта дистанционного управления и при помощи кнопки без фиксации. Одно …

1 20 0

Самодельный сигнализатор для для офиса или магазина, вызова сотрудника

В некоторых маленьких магазинах или офисах, предприятиях обслуживания, совсем не обязательно продавцу постоянно находиться у прилавка, в торговом помещении. Если это очень малое предприятие, или предприниматель, то весь «персонал» вполне может состоять и из одного человека, который …

0 20 0

Освещение в гараже на светодиодной ленте с таймером

Выключатель предназначен для управления светильником в гараже. Ведь гараж, — это то место, где свет обычно включают не надолго, но часто надолго забывают его выключить. Управление — двумя кнопками «Вкл.» и «Вык.». Светильник выполнен из светодиодной ленты ULS-Q921 длиной …

0 24 0

Как сделать стробоскоп на светодиодной ленте, схема

Для украшения различных мероприятий применяют стробоскопические светильники, которые создают короткие и яркие вспышки света. Сейчас повсеместно применяются в качестве элементов освещения и оформления светодиодные ленты, вот и здесь приводится схема стробоскопического светильника на основе …

1 21 0

Фотореле, реагирующее на луч лазерной указки

Появилось желание сделать дистанционный выключатель, использующий в качестве пульта лазерную указку. Эта тема уже рассматривалась в разной радиолюбительской литературе, причем, неоднократно. Так что материал для изучения был достаточный. Интересно то, что во всех статьях на эту тему, что были …

0 18 0

1 2  3  4  5  … 43 

Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

Радиосхемы. — Электроника в быту

	Радиотехника начинающим перейти в раздел		Букварь телемастера перейти в раздел		Основы спутникового телевидения перейти в раздел
	Каталог схем перейти в раздел		Литература перейти в раздел		Статьи перейти в раздел
	Схемы телевизоров перейти в раздел		Файловое хранилище перейти в раздел		Доска объявлений перейти в раздел
	Радиодетали и ремонт в Вашем городе перейти в раздел		ФОРУМ перейти в раздел		Справочные материалы Справочная литература Микросхемы Прочее

Электронные самоделки

Раз уж Вы решили стать электриком-самоучкой, то наверняка через небольшой промежуток времени Вам захочется сделать какой-нибудь полезный электроприбор для дома, автомобиля либо дачи своими руками. Одновременно с этим самоделки могут пригодиться не только в быту, но и изготовлены на продажу, к примеру, самодельное зарядное устройство для аккумулятора. На самом деле процесс сборки простых устройств в домашних условиях не представляет ничего сложного. Нужно всего лишь уметь читать схемы и пользоваться инструментом для радиолюбителей.

Что касается первого момента, то перед тем, как приступать к изготовлению электронных самоделок своими руками, Вам нужно научиться читать электросхемы. В этом случае хорошим помощником будет наш краткий обзор всех условных обозначений на электрических схемах.

Из инструментов для начинающих электриков Вам пригодится паяльник, набор отверток, плоскогубцы и мультиметр. Для сборки некоторых популярных электроприборов может понадобиться даже сварочный аппарат, но это редкий случай. Кстати, в этом разделе сайта мы рассказали даже, как сделать простой паяльник своими руками и тот же сварочный аппарат.

Отдельное внимание нужно уделить подручных материалам, из которых каждый электрик новичок сможет сделать элементарные электронные самоделки своими руками. Чаще всего в изготовлении простых и полезных электроприборов используются старые отечественные детали: трансформаторы, усилители, провода и т.д. В большинстве случаев начинающим радиолюбителям и электрикам достаточно поискать все нужные средства в гараже либо сарае на даче.

Когда все будет готово – инструменты собраны, запчасти подысканы и минимальные знания получены, можно переходить к сборке любительских электронных самоделок в домашних условиях. Тут-то как раз, наш небольшой справочник Вам и поможет. Каждая предоставленная инструкция включает в себя не только подробное описание каждого из этапов создания электроприборов, но и сопровождается фото примерами, схемами, а также видео уроками, в которых наглядно показывается весь процесс изготовления. Если же Вы какой-то момент не поняли, то можете уточнить его под записью в комментариях. Наши специалисты постараются своевременно проконсультировать Вас!

Напоследок хотелось бы отметить – если Вы знаете, как создать какой-нибудь интересный электроприбор своими руками, и желаете поделиться опытом, можете отправить собственную инструкцию нам на почту через форму Обратной связи. В свою очередь, мы обещаем сохранить авторство за Вами, чтобы остальные посетители знали, чья это электронная самоделка!

Схемы по электрике. Виды и типы. Некоторые обозначения

Во время работ по электротехнике человек может столкнуться с обозначениями элементов, которые условно обозначены на электромонтажных схемах. Разнообразия схемы по электрике очень широки. Они имеют разные функции и классификацию. Но все графические обозначения в условном виде приводятся к одним формам, и для всех схем элементы соответствуют друг другу.

Электромонтажная схема – это документ, в котором обозначены связи составных элементов разных устройств, потребляющих электроэнергию, между собой по определенным стандартным правилам. Такое изображение в виде чертежа призвано научить специалистов по электрическому монтажу, чтобы они поняли из схемы принцип действия устройства, и из каких составных частей и элементов она собрана.

Главное предназначение электромонтажной схемы – оказать помощь в монтаже электроустройств и приборов, простом и легком обнаружении неисправности в электрической цепи. Далее разберемся в видах и типах электромонтажных схем, выясним их свойства и характеристики каждого типа.

Схемы по электрике: классификация

Все электрические схемы, как документы, разделяются на виды и типы. По соответствующим стандартам можно найти разделение этих документов по видам схем и типам. Разберем их подробную классификацию.

Виды электромонтажных схем следующие:

• Электрические.
• Газовые.
• Гидравлические.
• Энергетические.
• Деления.
• Пневматические.
• Кинематические.
• Комбинированные.
• Вакуумные.
• Оптические.

Основные типы:

• Структурные.
• Монтажные.
• Объединенные.
• Расположения.
• Общие.
• Функциональные.
• Принципиальные.
• Подключения.

Рассматривая схемы по электрике, перечисленные обозначения, по названию электросхемы определяют тип и вид.

Обозначения в электросхемах

В современный период в электромонтажных работах используются как отечественные, так и импортные элементы. Зарубежные детали можно представить широким ассортиментом. На схемах и чертежах они также обозначаются условно. Описывается не только размер параметров, но и список элементов, входящих в устройство, их взаимосвязь.

Теперь следует разобраться, для чего предназначена каждая конкретная электросхема, и из чего она состоит.

Принципиальная схема

Такой тип используется в распределительных сетях. Он обеспечивает полное раскрытие работы электрооборудования. На чертеже обязательно обозначают функциональные узлы, их связь. Схема имеет два вида: однолинейная, полная. На однолинейной схеме изображены первичные сети (силовые). Вот ее пример:

Полный вариант схемы по электрике изображается в элементном или развернутом виде. Если устройство простое, и на чертеже входят все пояснения, то хватит развернутого плана. При сложном устройстве с цепью управления, измерения и т. д., оптимальным решением будет изобразить все узлы на отдельных листах, во избежание путаницы.

Бывает также принципиальная электросхема, на которой изображена выкопировка плана с обозначением отдельного узла, его состав и работа.

Монтажная схема

Такие схемы по электрике применяются для разъяснения монтажа какой-либо проводки. На них можно изобразить точное положение элементов, их соединение, характеристики установок. На схеме проводки квартиры будет видно размещение розеток, светильников и т.д.

Эта схема руководит электромонтажными работами, дает понимание всех подключений. Для монтажа бытовых устройств такая схема лучше подходит для работы.

Объединенная схема

Этот тип схемы включает в себя разные виды и типы документов. Ее применяют для того, чтобы не загромождать чертеж, обозначить важные цепи, особенности. Чаще объединенные схемы применяют на предприятиях промышленности. Для домашнего применения она вряд ли имеет смысл.

Изучив условные обозначения, подготовив необходимую документацию, не трудно разобраться в работе любой электроустановке.

Порядок сборки по электрической схеме

Самым сложным делом для электрика является понимание взаимодействия элементов в схеме. Нужно знать, как читать и собирать схему. Сборка предполагает определенные правила:

• Во время сборки необходимо руководствоваться одним направлением, например, по часовой стрелке.
• Лучше для начала разделить схему на части, если много элементов и схема сложная.
• Начинают сборку от фазы.
• При каждом выполненном шаге по сборке нужно предположить, что будет происходить, если в данный момент подать напряжение.

После окончания сборки обязательно должна образоваться замкнутая цепь. Для примера разберем подключение в домашних условиях люстры, состоящей из 3-х плафонов, с применением двойного выключателя.

Сначала определим порядок работы люстры. При включении 1-й клавиши должна загораться одна лампочка, если включить 2-ю клавишу, то другие две. По схеме на выключатель и люстру идут по 3 провода. От сети идут два провода, фаза и ноль.

Индикатором определяем и находим фазу, соединяем ее с выключателем, не прерывая ноль. Провод присоединяем к общей клемме выключателя. От него пойдут 2 провода на 2 цепи. Один из проводов соединим с патроном лампы. От патрона выводим второй проводник, соединяем с нулем. Одна цепь готова. Для проверки щелкаем первой клавишей выключателя, лампа горит.

2-й провод от выключателя подключаем к патрону другой лампы. От патрона провод соединяем с нулем. Если по очереди щелкать клавишами выключателя, то будут светиться разные лампы.

Теперь подключим третью лампу. Соединяем ее параллельно к любой лампе. В люстре один провод стал общим. Его делают отличительным по цвету. Если у вас провода все одинаковые по цвету, то во избежание путаницы необходимо при монтаже пользоваться индикатором. Для подключения люстры обычно не требуется особого труда, так как эта схема не особо сложная.

Похожие темы:

Лучшие радиолюбительские схемы

На этом сайте Вы найдете лучшие радиолюбительские схемы всех времен и народов 🙂

Радиолюбительство — многостороннее техническое хобби, связанное с конструированием и внедрением радиотехнических и электронных приборов. Под радиолюбительством подразумевается конструирование, постройка, модификация разной радиоэлектронной аппаратуры. Еще данным термином нередко именуют любительскую радиосвязь и радиоспорт.

Лучшее хобби

Ранее электроника была одним из величайших увлечений. Были буквально сотни тысяч, а может быть даже миллионы людей, которые выбрали радиоэлектронику в качестве хобби. Существовали десятки журналов, множество магазинов радиодеталей, которые поддерживали идеи этих людей. Ряды радиолюбителей за последние годы значительно поредели… Вероятно, это произошло после того, как персональные компьютеры начали получать более широкое применение и стали неотъемлимым атрибутом для дома. Но, находятся и сейчас энтузиасты, готовые придумывать, проектировать или даже просто собирать электронные устройства по готовым схемам. А персональные компьютеры в некотором роде даже расширили возможности по проектированию и моделированию электронных устройств.

Радиолюбительство не только обучает, но в большой мере воспитывает. Оно, к примеру, делает человека более сообразительным, находчивым, изобретательным. Более собранным и аккуратным — пару раз пострадаешь из-за собственной неосторожности, и, глядишь, появляется привычка внимательно проверять сделанное, работать быстро, но не спеша. Потеряешь час на поиски какой-нибудь детали, и совсем уже иначе звучат слова: «порядок на рабочем столе» или «организация рабочего места».

Собирая электронные схемы, отлаживая их, ища какую-нибудь неисправность, Вы учитесь логически мыслить, рассуждать, обучаетесь использовать имеющиеся знания, открывать новые. Учитесь учиться. Помнится, как известный советский радиофизик академик А. Л. Минц, принимая специалистов на работу, всегда отдавал предпочтение радиолюбителям. И не только за конкретные знания, но за умение мыслить, работать творчески, изобретать.

В целом радиолюбительство — яркий пример того, как можно с пользой организовать свой досуг.

Лучшие радиолюбительские схемы собраны для Вас

На этом сайте собрано множество схем разных устройств. Они разделены по разделам: Автомобильная электроника, Альтернативная энергетика, Свободная энергия, Аудио схемы, Для ПК, Высокое напряжение (катушки Тесла и т.д.), Измерительные приборы, Источники питания, Преобразователи напряжения, Микроконтроллеры, Радиомикрофоны и жучки, Робототехника, Электроника в быту и многое другое!

Надеемся, что этот сайт Best Schemes — Лучшие радиолюбительские схемы, с огромным количеством электронных схем самых разных устройств, вдохновит Вас на создание чего-то нового, открытие для себя необычных электронных идей. Удачи!

Схемы Схемотехника Радиотехника Электроника Источники питания Зарядные устройства Автоэлектроника Усилители Любительская Радиоэлектроника

  Внимание! Вы можете задать свои вопросы админу  сайта.      Убедительная просьба: все вопросы, касающиеся содержания сайта, советов по ремонту, где найти схему, купить комплектующие, т. п. задавайте  на  форуме ,чтобы и другие посетители могли высказать своё мнение. Ответы на вопросы хранятся на форуме и могут быть полезны многим — с похожими проблемами.

   

КРАТКОЕ  ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ  РАЗДЕЛОВ САЙТА

Справочник.   В  разделе  представлены  справочные  материалы на полупроводниковые  диоды,  стабилитроны, различные микросхемы,  транзисторы и  на  другие электро-радио изделия.

  Источники  питания.  Представлены   импульсные  однотактные  и  двухтактные  преобразователи  напряжения,  импульсные  источники  питания  различной мощности,  линейные  стабилизаторы  напряжения, описания,  схемы и советы по изготовлению.

  Зарядные  устройства.  В  данном  разделе  представлены   зарядные устройства  для  аккумуляторных  батарей.

  Справочная информация.  Разнообразная справочная информация :гальванические элементы, единицы измерения, удельное сопротивление, магнитная проницаемость, обозначение диодов и т.д.

  Советы радиотехнику.   Пайка алюминия и его сплавов, полезные советы, приготовление хлорного железа, электропроводный клей, советы мастера и т.д.

  Советы радиолюбителю.  Обработка металлов, стекла,
органического стекла, что нужно знать о радиодеталях, монтаж радиоаппаратуры, налаживание аппаратуры и устранение неисправностей.

  Автоэлектроника.  Раздел содержит подробное описание и схемы различных реле-регуляторов, датчиков, индикаторов промышленного и любительского изготовления для автомобиля.

   Бытовая электроника.  Подробные описания и схемы различных  устройств. Электромузыкальный звонок, стробоскоп для дискотеки, устройство световых эффектов, бегущие огни на трехфазном мультивибраторе, имитатор пения птиц, кряканья утки, звука сирены, звука мотора и гудка автомашины,  и т. д.

   Усилители низкой частоты.  Принципиальные электрические схемы, советы по изготовлению и настройке   различных высококачественных предварительных усилителей и усилителей выходной мощности…

   Радиоприемники.  Электрические схемы, советы по изготовлению и настройке   различных  УКВ-конвертеров,  радиостанций и  УКВ ЧМ приемников.

 

НОВЫЕ ПОСТУПЛЕНИЯ

Электроника и схемотехника

Курс «Электроника и схемотехника» направлен на изучение основ получения и использования электроэнергии. Программа рассчитана на обучение учеников по возрастным категориям младше 10 лет, от 10 до 13 лет и старше 14 лет, от простейших схем электроники и до передачи шифрованной информации до построения систем автоматики и робототехники на примере платформы Arduino, а также Интернет вещей и Smart grid.

Краткое описание направлений курса

Направление для детей младше 10 лет

Вводный модуль посвящен знакомству с основными электронными элементами и областями их применения и включен в программу каждого направления..

  

Тема	Время на рассмотрение темы	Ключевые слова в теме
Введение в основы энергетики	2 ч.	Энергетика родного города, России, мира
Знакомство с электричеством	2 ч.	Заряд. Электрический ток. Электрическая цепь.
Способы хранения электроэнергии	2 ч.	Конденсатор, аккумуляторная батарея
Способы получения электроэнергии	2 ч.	Химические источники тока, солнечная панель

Модуль: простейшие схемы электроники

В данном модуле на достаточно простом уровне рассматриваются некоторые наиболее распространенные электронные схемы. Под простым уровнем понимается максимальная визуализация происходящих процессов. Например, создание аналоговых схем логических элементов на основе кнопок и лампочек. 

 Направление курса для детей от 10 до 13 лет

Вводный модуль, о котором уже шла речь выше является в определенной степени универсальным

Тут лишь примеры остальных модулей и проектов, через которые могут проходить обучающиеся в процессе своего участия в работе кружка.

Модуль: основные схемы электроники

В данном модуле рассматриваются наиболее распространенные и показательные электронные схемы, активно используемые в современных устройствах. Рассматриваются правила построения и основные особенности работы с усилителями, мультивибраторами, таймерами, генераторами сигналов, осцилляторами, аудиосхемами и применения разнообразных реле.

Модуль: цифровая логика.

В данном модуле рассматриваются основы обработки цифровой информации с помощью логических элементов. Именно на такого рода элементах построены микросхемы и как следствие работают цифровые устройства. Этим обстоятельством определяется актуальность данного модуля. В рамках занятий обучающиеся смогут собрать модели основных микросхем для выполнения простых логических операций. Пример проекта: создание цифровых часов.

Направление курса для детей старше 14 лет

Модуль: углубление школьных знаний в области физики

 Модуль «углубление школьных знаний в области физики» призван визуализировать часть физический явлений и закономерностей школьного курса физики, которые во время занятий, к сожалению, обсуждаются лишь чисто теоретически. В рамках данного модуля учащиеся выполнят расширенный набор лабораторных работ и кейсов по физике, что позволит им повторить, дополнить, расширить и углубить понимание явлений и закономерностей, обсуждаемых в школе на уроках физики.

 Модуль: DIY (do it yourself) MHz

Данный модуль посвящен созданию своих элементов, работающих в мегагерцовом диапазоне. В ходе его прохождения учащиеся знакомятся с такими радиоэлектронными устройствами, как фильтр, разветвитель, адаптер, смеситель, аттенюатор, и другими. Учащиеся узнают принцип работы, конструкцию и основные применения описанных выше устройств. В конце модуля учащиеся готовят проект в области радиоэлектроники. 

Форма волны переменного тока и теория синусоидных цепей переменного тока

Постоянный ток или D.C. , как его чаще называют, представляет собой форму электрического тока или напряжения, протекающего по электрической цепи только в одном направлении, что делает его «однонаправленным» источником питания.

Как правило, как постоянный ток, так и напряжение вырабатываются источниками питания, батареями, динамо-машинами и солнечными элементами, и это лишь некоторые из них. Напряжение или ток постоянного тока имеет фиксированную величину (амплитуду) и определенное направление, связанное с ним.Например, +12 В представляет 12 вольт в положительном направлении, или -5 В представляет 5 вольт в отрицательном направлении.

Мы также знаем, что источники питания постоянного тока не меняют своего значения во времени, они представляют собой постоянное значение, текущее в направлении непрерывного устойчивого состояния. Другими словами, постоянный ток всегда поддерживает одно и то же значение, а постоянный однонаправленный источник постоянного тока никогда не изменяется или не становится отрицательным, если его соединения не перевернуты физически. Пример простой цепи постоянного или постоянного тока показан ниже.

Цепь постоянного тока и форма волны

Функция чередования или Форма волны переменного тока , с другой стороны, определяется как функция, которая изменяется как по величине, так и по направлению более или менее равномерно во времени, что делает ее «двунаправленной» формой волны. Функция переменного тока может представлять либо источник питания, либо источник сигнала с формой сигнала переменного тока , обычно следующей за формой математической синусоиды, определяемой как: A (t) = A _max * sin (2πƒt).

Термин «переменный ток» или, чтобы дать ему полное описание переменного тока, обычно относится к изменяющейся во времени форме волны, наиболее распространенной из которых является синусоида , более известная как синусоидальная форма волны . Синусоидальные волны обычно называются кратким описанием как Синусоидальные волны . Синусоидальные волны на сегодняшний день являются одним из наиболее важных типов сигналов переменного тока, используемых в электротехнике.

Форма, полученная путем построения мгновенных значений ординат напряжения или тока в зависимости от времени, называется кривой переменного тока .Форма волны переменного тока постоянно меняет свою полярность каждые полупериод, чередуя положительное максимальное значение и отрицательное максимальное значение, соответственно, в зависимости от времени, и типичным примером этого является бытовое сетевое напряжение, которое мы используем в наших домах.

Это значит, что сигнал переменного тока является «зависимым от времени сигналом», причем наиболее распространенным типом сигнала, зависящего от времени, является сигнал периодической формы . Периодический сигнал или сигнал переменного тока является результатом работы вращающегося электрического генератора.Как правило, форма любой периодической волны может быть сгенерирована с использованием основной частоты и наложения на нее гармонических сигналов различных частот и амплитуд, но это для другого руководства.

Переменные напряжения и токи не могут храниться в батареях или элементах, таких как постоянный ток (DC), гораздо проще и дешевле генерировать эти величины, используя генераторы переменного тока или генераторы сигналов, когда они необходимы. Тип и форма сигнала переменного тока зависит от генератора или устройства, их производящего, но все формы сигнала переменного тока состоят из линии нулевого напряжения, которая делит сигнал на две симметричные половины.Основные характеристики AC Waveform определены как:

Характеристики формы сигнала переменного тока

• • Период (T) — это промежуток времени в секундах, в течение которого сигнал повторяется от начала до конца. Это также можно назвать периодическим временем формы волны для синусоидальных волн или шириной импульса для прямоугольных волн.
• • Частота, (ƒ) — это количество раз, когда форма сигнала повторяется в течение периода времени в одну секунду.Частота — это величина, обратная периоду времени (= 1 / T) с единицей измерения частоты: Гц, , (Гц).
• • Амплитуда (A) — это величина или интенсивность формы сигнала, измеренная в вольтах или амперах.

В нашем руководстве по формам сигналов мы рассмотрели различные типы сигналов и сказали, что « Формы сигналов в основном представляют собой визуальное представление изменения напряжения или тока, нанесенного на график с временной шкалой». Обычно для сигналов переменного тока эта горизонтальная базовая линия представляет нулевое состояние либо напряжения, либо тока.Любая часть формы сигнала переменного тока, расположенная над горизонтальной нулевой осью, представляет собой напряжение или ток, текущие в одном направлении.

Аналогично, любая часть формы волны, которая находится ниже горизонтальной нулевой оси, представляет напряжение или ток, протекающие в направлении, противоположном первому. Обычно для синусоидальных сигналов переменного тока форма сигнала над нулевой осью такая же, как и форма под ней. Однако для большинства сигналов переменного тока без источника питания, включая аудиосигналы, это не всегда так.

Наиболее распространенными формами периодических сигналов, которые используются в электротехнике и электронике, являются синусоидальные сигналы . Однако переменная форма волны переменного тока не всегда может принимать форму плавной формы, основанной на тригонометрической функции синуса или косинуса. Сигналы переменного тока также могут принимать форму сложных волн , прямоугольных волн или треугольных волн , которые показаны ниже.

Типы периодических сигналов

Время, необходимое для сигнала переменного тока для завершения одного полного шаблона от его положительной половины до отрицательной половины и снова до нулевой базовой линии, называется циклом , и один полный цикл содержит как положительный полупериод, так и отрицательный. полупериод.Время, необходимое сигналу для завершения одного полного цикла, называется периодом периода сигнала и обозначается символом «T».

Число полных циклов, которые производятся в течение одной секунды (циклов в секунду), называется частотой , символом ƒ переменного сигнала. Частота измеряется в Гц. , (Гц) названа в честь немецкого физика Генриха Герца.

Затем мы можем видеть, что существует связь между циклами (колебаниями), периодическим временем и частотой (циклов в секунду), поэтому, если в одной секунде имеется ƒ количества циклов, каждый отдельный цикл должен длиться 1 / ƒ секунды.

Связь между частотой и периодическим временем

Пример сигнала переменного тока №1

1. Какое будет периодическое время сигнала 50 Гц и 2. какова частота сигнала переменного тока, имеющего периодическое время 10 мс.

1).

2).

Частота раньше выражалась в «циклах в секунду», сокращенно «cps», но сегодня ее чаще определяют в единицах, называемых «герцами». Для домашней электросети частота будет 50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны и определяется скоростью вращения генератора.Но один герц — это очень маленькая единица, поэтому используются префиксы, которые обозначают порядок величины сигнала на более высоких частотах, таких как кГц , МГц и даже ГГц .

Определение частотных префиксов

Префикс	Определение	Написано как	Периодическое время
кг	тыс.	кГц	1 мс
Мега	миллионов	МГц	1us
Гига	миллиардов	ГГц	1 нс
Терра	трлн	ТГц	1 шт.

Амплитуда сигнала переменного тока

Помимо знания периодического времени или частоты переменной величины, еще одним важным параметром формы волны переменного тока является Амплитуда , более известная как ее максимальное или пиковое значение, представленное терминами, V max для напряжения или I макс для тока.

Пиковое значение — это наибольшее значение напряжения или тока, которое форма волны достигает в течение каждого полупериода, измеренного от нулевой базовой линии. В отличие от постоянного напряжения или тока, которые имеют устойчивое состояние, которое можно измерить или рассчитать с помощью закона Ома, переменная величина постоянно меняет свое значение с течением времени.

Для чисто синусоидальных сигналов это пиковое значение всегда будет одинаковым для обоих полупериодов (+ Vm = -Vm), но для несинусоидальных или сложных сигналов максимальное пиковое значение может сильно отличаться для каждого полупериода.Иногда переменным сигналам задается значение размаха , V pp , и это просто расстояние или сумма напряжений между максимальным пиковым значением + V max и минимальным пиковым значением -V. макс. в течение одного полного цикла.

Среднее значение формы волны переменного тока

Среднее или среднее значение непрерывного напряжения постоянного тока всегда будет равно его максимальному пиковому значению, поскольку напряжение постоянного тока является постоянным. Это среднее значение изменится только при изменении рабочего цикла постоянного напряжения.В чистой синусоиде, если среднее значение вычисляется за полный цикл, среднее значение будет равно нулю, поскольку положительная и отрицательная половины будут компенсировать друг друга. Таким образом, среднее или среднее значение сигнала переменного тока рассчитывается или измеряется только за полупериод, и это показано ниже.

Среднее значение несинусоидальной формы волны

Чтобы найти среднее значение сигнала, нам нужно вычислить площадь под формой сигнала, используя правило средних ординат, правило трапеций или правило Симпсона, обычно встречающееся в математике.Приблизительную площадь под любым сигналом неправильной формы можно легко найти, просто используя правило средней оси ординат.

Базовая линия нулевой оси делится на любое количество равных частей, и в нашем простом примере выше это значение было девять (от V ₁ до V ₉ ). Чем больше линий ординат проведено, тем точнее будет окончательное среднее или среднее значение. Среднее значение будет сложением всех мгновенных значений, сложенных вместе и затем разделенных на общее число.Это дается как.

Среднее значение формы волны переменного тока

Где: n равно фактическому количеству используемых средних ординат.

Для чисто синусоидальной формы волны это среднее или среднее значение всегда будет равно 0,637 * V _max , и это соотношение также верно для средних значений тока.

Среднеквадратичное значение формы волны переменного тока

Среднее значение сигнала переменного тока, которое мы вычислили выше, как: 0,637 * В _макс. — НЕ то же значение, которое мы использовали бы для источника постоянного тока.Это связано с тем, что в отличие от источника постоянного тока, который является постоянным и имеет фиксированное значение, форма сигнала переменного тока постоянно меняется с течением времени и не имеет фиксированного значения. Таким образом, эквивалентное значение для системы переменного тока, которая обеспечивает такое же количество электроэнергии для нагрузки, что и эквивалентная схема постоянного тока, называется «эффективным значением».

Эффективное значение синусоидальной волны дает такой же эффект нагрева I ² * R в нагрузке, какой мы ожидаем увидеть, если бы та же самая нагрузка питалась от постоянного источника постоянного тока.Эффективное значение синусоиды более широко известно как среднеквадратическое значение или просто среднеквадратичное значение , поскольку оно рассчитывается как квадратный корень из среднего (среднего) квадрата напряжения или тока.

То есть V _rms или I _rms дается как квадратный корень из среднего значения суммы всех квадратов средних значений ординаты синусоидальной волны. Среднеквадратичное значение для любой формы сигнала переменного тока можно найти по следующей модифицированной формуле среднего значения, как показано.

Среднеквадратичное значение формы волны переменного тока

Где: n равно количеству средних ординат.

Для чисто синусоидальной формы волны этот эффективный или R.M.S. значение всегда будет равным: 1 / √2 * V _max , что равно 0,707 * V _max , и это соотношение сохраняется для значений действующего значения тока. Среднеквадратичное значение для синусоидального сигнала всегда больше среднего значения, за исключением прямоугольного сигнала. В этом случае эффект нагрева остается постоянным, поэтому среднее значение и среднеквадратичное значение будут такими же.

Последний комментарий о R.M.S. значения. Большинство мультиметров, цифровых или аналоговых, если не указано иное, измеряют только R.M.S. значения напряжения и тока, а не средние. Следовательно, при использовании мультиметра в системе постоянного тока показание будет равно I = V / R, а для системы переменного тока показание будет равно Irms = Vrms / R.

Кроме того, за исключением вычислений средней мощности, при вычислении среднеквадратичного или пикового напряжения используйте только V _RMS , чтобы найти значения I _RMS или пиковое напряжение, Vp, чтобы найти пиковый ток, значения Ip.Не смешивайте их вместе, так как средние, среднеквадратичные или пиковые значения синусоидальной волны совершенно разные, и ваши результаты определенно будут неверными.

Форм-фактор и пик-фактор

Несмотря на то, что в наши дни они мало используются, как Form Factor , так и Crest Factor можно использовать для получения информации о фактической форме сигнала переменного тока. Форм-фактор — это соотношение между средним значением и среднеквадратичным значением, которое задается как.

Для чисто синусоидального сигнала форм-фактор всегда будет равен 1.11. Пик-фактор — это соотношение между показателями R.M.S. значение и пиковое значение сигнала и задается как.

Для чисто синусоидальной формы волны пик-фактор всегда будет равен 1,414.

Пример сигнала переменного тока №2

Синусоидальный переменный ток силой 6 ампер протекает через сопротивление 40 Ом. Рассчитайте среднее напряжение и пиковое напряжение источника питания.

R.M.S. Значение напряжения рассчитывается как:

Среднее значение напряжения рассчитывается как:

Значение пикового напряжения рассчитывается как:

Использование и расчет среднего, R.МС, форм-фактор и пик-фактор также можно использовать с любым типом периодической формы волны, включая треугольную, квадратную, зубчатую или любую другую неправильную или сложную форму сигнала напряжения / тока. Преобразование между различными синусоидальными значениями иногда может сбивать с толку, поэтому следующая таблица дает удобный способ преобразования одного значения синусоидальной волны в другое.

Таблица преобразования синусоидальной формы волны

Конвертировать из	Умножить на	или	Чтобы получить ценность
Пик	2	(√2) 2	Размах
Размах	0.5	1/2	Пик
Пик	0,707	1 / (√2)	RMS
Пик	0,637	2 / π	Среднее значение
Среднее значение	1,570	π / 2	Пик
Среднее значение	1,111	π / (2√2)	RMS
RMS	1,414	√2	Пик
RMS	0.901	(2√2) / π	Среднее значение

В следующем руководстве по синусоидальным сигналам мы рассмотрим принцип генерации синусоидального сигнала переменного тока (синусоиды) вместе с представлением его угловой скорости.

Введение в усилитель и Учебное пособие по усилителю

Усилитель — это общий термин, используемый для описания схемы, которая производит увеличенную версию своего входного сигнала.Однако не все схемы усилителя одинаковы, поскольку они классифицируются в соответствии с конфигурацией схем и режимами работы.

В «Электронике» обычно используются малые усилители сигнала, поскольку они способны усиливать относительно небольшой входной сигнал, например, от датчика , такого как фотоустройство, в гораздо больший выходной сигнал для управления реле. , лампа или громкоговоритель, например.

Существует множество форм электронных схем, классифицируемых как усилители, от операционных усилителей и усилителей малых сигналов до больших усилителей сигналов и мощности.Классификация усилителя зависит от размера сигнала, большого или малого, его физической конфигурации и того, как он обрабатывает входной сигнал, то есть отношения между входным сигналом и током, протекающим в нагрузке.

Тип или классификация усилителя приведены в следующей таблице.

Классификация усилителей сигналов

Тип сигнала	Тип Конфигурация	Классификация	Частота Работа
Малый сигнал	Общий эмиттер	Усилитель класса A	Постоянный ток (DC)
Большой сигнал	Общая база	Усилитель класса B	Частоты звука (AF)
	Общий коллектор	Усилитель класса AB	Радиочастоты (РФ)
		Усилитель класса C	УКВ, УВЧ и СВЧ Частоты

Усилители можно рассматривать как простую коробку или блок, содержащий усилительное устройство, такое как биполярный транзистор, полевой транзистор или операционный усилитель, который имеет две входные клеммы и две выходные клеммы (земля является общей) с выходом. сигнал намного больше, чем входной сигнал, так как он был «усилен».

Идеальный усилитель сигнала будет иметь три основных свойства: входное сопротивление или (R _IN ), выходное сопротивление или (R _OUT ) и, конечно, усиление, обычно известное как усиление или (A). Независимо от того, насколько сложна схема усилителя, можно использовать общую модель усилителя, чтобы показать взаимосвязь этих трех свойств.

Идеальная модель усилителя

Усиленная разница между входным и выходным сигналами называется усилением усилителя.Коэффициент усиления — это в основном мера того, насколько усилитель «усиливает» входной сигнал. Например, если у нас есть входной сигнал 1 вольт и выход 50 вольт, то коэффициент усиления усилителя будет «50». Другими словами, входной сигнал был увеличен в 50 раз. Это увеличение называется усилением .

Коэффициент усиления усилителя — это просто отношение выходного сигнала к входному. Коэффициент усиления не имеет единиц измерения, но в электронике обычно обозначается символом «А», что означает усиление.Тогда коэффициент усиления усилителя просто рассчитывается как «выходной сигнал, деленный на входной сигнал».

Усиление усилителя

Введение в коэффициент усиления усилителя можно сказать как отношение, которое существует между сигналом, измеренным на выходе, и сигналом, измеренным на входе. Существует три различных типа усиления усилителя, которые можно измерить, а именно: Коэффициент усиления по напряжению (Av), Коэффициент усиления по току (Ai) и Коэффициент усиления по мощности (Ap) в зависимости от измеряемой величины с примерами этих различных типы выигрышей приведены ниже.

Усилитель входного сигнала

Коэффициент усиления усилителя напряжения

Коэффициент усиления усилителя тока

Коэффициент усиления усилителя мощности

Обратите внимание, что для коэффициента усиления мощности вы также можете разделить мощность, полученную на выходе, на мощность, полученную на входе. Также при вычислении усиления усилителя индексы v, i и p используются для обозначения типа используемого усиления сигнала.

Коэффициент усиления мощности (Ap) или уровень мощности усилителя также можно выразить в децибелах , ( дБ ).Бел (B) — это логарифмическая единица измерения (основание 10), не имеющая единиц измерения. Поскольку бел является слишком большой единицей измерения, перед ним стоит префикс децибела , что делает его децибел , а один децибел составляет одну десятую (1/10) бел. Чтобы рассчитать коэффициент усиления усилителя в децибелах или дБ, мы можем использовать следующие выражения.

• Усиление напряжения в дБ: a _v = 20 * log (Av)
• Коэффициент усиления по току в дБ: a _i = 20 * log (Ai)
• Коэффициент усиления мощности в дБ: a _p = 10 * log (Ap)

Обратите внимание, что коэффициент усиления мощности постоянного тока усилителя в десять раз больше общего логарифма отношения выхода к входу, тогда как коэффициенты усиления по напряжению и току в 20 раз превышают общий логарифм отношения.Однако обратите внимание, что 20 дБ — это не вдвое больше мощности, чем 10 дБ из-за логарифмической шкалы.

Кроме того, положительное значение в дБ представляет усиление , а отрицательное значение в дБ представляет потерь внутри усилителя. Например, коэффициент усиления усилителя + 3 дБ указывает на то, что выходной сигнал усилителя «удвоился», (x2), тогда как коэффициент усиления усилителя -3 дБ указывает, что сигнал «уменьшился вдвое», (x0,5) или, другими словами, потеря .

Точка -3 дБ усилителя называется точкой половинной мощности , которая на -3 дБ ниже максимума, принимая 0 дБ в качестве максимального выходного значения.

Пример усилителя №1

Определите напряжение, ток и коэффициент усиления усилителя, который имеет входной сигнал 1 мА при 10 мВ и соответствующий выходной сигнал 10 мА при 1 В. Также выразите все три усиления в децибелах (дБ).

Различные коэффициенты усиления усилителя:

Коэффициент усиления усилителя указан в децибелах (дБ):

Тогда усилитель имеет коэффициент усиления по напряжению (Av), равный 100, коэффициент усиления по току (Ai), равный 10, и коэффициент усиления по мощности, (Ap), равный 1000

Как правило, усилители можно разделить на два различных типа в зависимости от их мощности или усиления по напряжению.Один из типов называется Small Signal Amplifier , который включает в себя предварительные усилители, инструментальные усилители и т. Д. Усилители малых сигналов предназначены для усиления очень малых уровней напряжения сигнала всего в несколько микровольт (мкВ) от датчиков или звуковых сигналов.

Другой тип называется Усилители больших сигналов , такие как усилители мощности звука или усилители с переключением мощности. Усилители больших сигналов предназначены для усиления сигналов с большим входным напряжением или переключения токов большой нагрузки, как в случае с динамиками.

Усилители мощности

Усилитель малых сигналов обычно называют усилителем «напряжения», потому что они обычно преобразуют небольшое входное напряжение в гораздо большее выходное напряжение. Иногда для привода двигателя или питания громкоговорителя требуется схема усилителя, и для этих типов приложений, где требуются высокие токи переключения, требуются усилители мощности .

Как следует из названия, основная задача «усилителя мощности» (также известного как усилитель большого сигнала) — подавать мощность на нагрузку, и, как мы знаем из вышеизложенного, это произведение напряжения и тока, приложенных к нагрузка с мощностью выходного сигнала, превышающей мощность входного сигнала.Другими словами, усилитель мощности усиливает мощность входного сигнала, поэтому эти типы схем усилителя используются в выходных каскадах аудиоусилителя для управления громкоговорителями.

Усилитель мощности работает по основному принципу преобразования мощности постоянного тока, потребляемой от источника питания, в сигнал переменного напряжения, подаваемый на нагрузку. Хотя усиление велико, эффективность преобразования входного сигнала источника постоянного тока в выходной сигнал переменного напряжения обычно низка.

Идеальный или идеальный усилитель даст нам коэффициент полезного действия 100% или, по крайней мере, мощность «IN» будет равна мощности «OUT». Однако на самом деле этого никогда не произойдет, поскольку часть мощности теряется в виде тепла, а также сам усилитель потребляет мощность во время процесса усиления. Тогда КПД усилителя определяется как:

КПД усилителя

Идеальный усилитель

Мы можем узнать характеристики идеального усилителя из нашего обсуждения выше в отношении его Gain , что означает усиление по напряжению:

• Коэффициент усиления усилителя (A) должен оставаться постоянным при изменении значений входного сигнала.
• Частота не влияет на усиление. Сигналы всех частот должны быть усилены точно на одинаковую величину.
• Коэффициент усиления усилителя не должен добавлять шум к выходному сигналу. Он должен удалить любой шум, который уже присутствует во входном сигнале.
• На усиление усилителя не должны влиять изменения температуры, что обеспечивает хорошую температурную стабильность.
• Коэффициент усиления усилителя должен оставаться стабильным в течение длительного времени.

Классы электронных усилителей

Классификация усилителя либо как усилитель напряжения, либо как усилитель мощности производится путем сравнения характеристик входных и выходных сигналов путем измерения количества времени по отношению к входному сигналу, в течение которого ток течет в выходной цепи.

Мы видели в учебном пособии по транзистору с общим эмиттером , что для работы транзистора в «активной области» требуется некоторая форма «смещения базы». Это небольшое базовое напряжение смещения, добавленное к входному сигналу, позволило транзистору воспроизвести полную форму входного сигнала на выходе без потери сигнала.

Однако, изменяя положение этого базового напряжения смещения, можно управлять усилителем в режиме усиления, отличном от режима полного воспроизведения формы сигнала.С введением в усилитель напряжения смещения базы могут быть получены различные рабочие диапазоны и режимы работы, которые классифицируются в соответствии с их классификацией. Эти различные режимы работы более известны как усилитель , класс .

Усилители мощности звука классифицируются в алфавитном порядке в соответствии с конфигурацией их схем и режимом работы. Усилители обозначаются разными классами работы, такими как класс «A», класс «B», класс «C», класс «AB» и т. Д.Эти различные классы усилителей варьируются от почти линейного выхода, но с низким КПД, до нелинейного выхода, но с высоким КПД.

Ни один класс работы не может быть «лучше» или «хуже», чем любой другой класс, при этом тип операции определяется использованием схемы усиления. Типичные максимальные коэффициенты преобразования для различных типов или классов усилителей, наиболее часто используемые:

• Усилитель класса A — имеет низкий КПД менее 40%, но хорошее воспроизведение сигнала и линейность.
Усилитель
• класса B — вдвое эффективнее усилителей класса A с максимальной теоретической эффективностью около 70%, потому что усилительное устройство проводит (и использует мощность) только половину входного сигнала.
Усилитель
• класса AB — имеет рейтинг эффективности между классами A и B, но хуже воспроизводит сигнал, чем усилители класса A.
Усилитель
• класса C — это наиболее эффективный класс усилителей, но искажения очень высоки, так как усиливается только небольшая часть входного сигнала, поэтому выходной сигнал очень мало похож на входной сигнал.Усилители класса C имеют худшее воспроизведение сигнала.

Работа усилителя класса A

Класс A Усилитель — это когда вся форма входного сигнала точно воспроизводится на выходном зажиме усилителя, поскольку транзистор полностью смещен в своей активной области. Это означает, что переключающий транзистор никогда не попадает в область отсечки или насыщения. В результате входной сигнал переменного тока идеально «центрирован» между верхним и нижним пределами сигнала усилителя, как показано ниже.

Форма выходного сигнала усилителя класса A

В конфигурации усилителя класса A для обеих половин выходного сигнала используется один и тот же переключающий транзистор, и из-за его центрального устройства смещения выходной транзистор всегда имеет постоянный ток смещения постоянного тока (I _CQ ), протекающий через него, даже если нет входного сигнала. Другими словами, выходные транзисторы никогда не выключаются и постоянно находятся в нерабочем состоянии.

Это приводит к тому, что тип работы класса A несколько неэффективен, поскольку преобразование мощности источника постоянного тока в мощность сигнала переменного тока, подаваемую на нагрузку, обычно очень низкое.

Из-за этой центральной точки смещения выходной транзистор усилителя класса A может сильно нагреваться даже при отсутствии входного сигнала, поэтому требуется какая-то форма теплоотвода. Постоянный ток смещения, протекающий через коллектор транзистора (I _CQ ), равен току, протекающему через нагрузку коллектора. Таким образом, усилитель класса A очень неэффективен, поскольку большая часть этой мощности постоянного тока преобразуется в тепло.

Работа усилителя класса B

В отличие от режима работы усилителя класса A, описанного выше, в котором в качестве выходного силового каскада используется один транзистор, в усилителе класса B используются два дополнительных транзистора (NPN и PNP или NMOS и PMOS) для усиления каждого из них. половина выходного сигнала.

Один транзистор проводит только половину формы сигнала, а другой — другую или противоположную половину формы сигнала. Это означает, что каждый транзистор проводит половину своего времени в активной области и половину своего времени в области отсечки, тем самым усиливая только 50% входного сигнала.

В работе класса B отсутствует прямое напряжение смещения постоянного тока, в отличие от усилителя класса A, но вместо этого транзистор проводит ток только тогда, когда входной сигнал превышает напряжение база-эмиттер (V _BE ), а для кремниевых транзисторов это примерно 0.7v. Следовательно, при нулевом входном сигнале будет нулевой выход. Поскольку на выходе усилителя подается только половина входного сигнала, это улучшает эффективность усилителя по сравнению с предыдущей конфигурацией класса A, как показано ниже.

Форма выходного сигнала усилителя класса B

В усилителе класса B для смещения транзисторов не используется постоянное напряжение, поэтому для того, чтобы выходные транзисторы начали проводить каждую половину сигнала, как положительную, так и отрицательную, им необходимо напряжение база-эмиттер V _BE , чтобы быть больше 0.Прямое падение напряжения 7 В, необходимое для того, чтобы стандартный биполярный транзистор начал проводить.

Таким образом, нижняя часть выходного сигнала, которая находится ниже этого окна 0,7 В, не будет воспроизводиться точно. Это приводит к искажению области выходного сигнала, когда один транзистор выключается, ожидая, пока другой снова включится, как только V _BE > 0,7 В. В результате небольшая часть выходного сигнала в точке перехода нулевого напряжения будет искажена. Этот тип искажения называется Crossover Distortion и рассматривается далее в этом разделе.

Работа усилителя класса AB

Усилитель класса AB — это компромисс между конфигурациями класса A и класса B, описанными выше. В то время как работа класса AB по-прежнему использует два дополнительных транзистора в своем выходном каскаде, очень небольшое напряжение смещения подается на базу каждого транзистора, чтобы смещать их близко к их области отсечки, когда входной сигнал отсутствует.

Входной сигнал заставляет транзистор нормально работать в его активной области, устраняя любые перекрестные искажения, которые всегда присутствуют в конфигурации класса B.Небольшой ток коллектора смещения (I _CQ ) будет течь через транзистор при отсутствии входного сигнала, но обычно он намного меньше, чем в конфигурации усилителя класса A.

Таким образом, каждый транзистор находится в состоянии «ВКЛ» в течение немногим более половины периода входного сигнала. Небольшое смещение в конфигурации усилителя класса AB улучшает как эффективность, так и линейность схемы усилителя по сравнению с чистой конфигурацией класса A, описанной выше.

Форма выходного сигнала усилителя класса AB

При проектировании схем усилителя очень важен класс работы усилителя, поскольку он определяет величину смещения транзистора, необходимую для его работы, а также максимальную амплитуду входного сигнала.

Классификация усилителей учитывает часть входного сигнала, в которой проводит выходной транзистор, а также определяет как эффективность, так и количество энергии, которое переключающий транзистор потребляет и рассеивает в виде потраченного впустую тепла. Здесь мы можем провести сравнение между наиболее распространенными типами классификаций усилителей в следующей таблице.

Классы усилителей мощности

Класс	A	B	С	AB
Проводимость Угол	360 или	180 или	Менее 90 o	от 180 до 360 o
Положение точки Q	Центральная точка Линия нагрузки	Точно по оси X	Ниже оси X	Между осью X и центральной линией нагрузки
Общий КПД	Плохо от 25 до 30%	Лучше 70-80%	Выше чем 80%	Лучше, чем A , но меньше, чем B От 50 до 70%
Сигнал Искажение	Нет, если правильно Смещен	По оси X Точка пересечения	Крупные суммы	Небольшие суммы

Плохо спроектированные усилители, особенно типы класса «A», могут также потребовать более мощных силовых транзисторов, более дорогих радиаторов, охлаждающих вентиляторов или даже увеличения размера блока питания, необходимого для обеспечения дополнительной потери мощности, необходимой для усилитель мощности.Мощность, преобразуемая в тепло от транзисторов, резисторов или любого другого компонента в этом отношении, делает любую электронную схему неэффективной и приведет к преждевременному выходу из строя устройства.

Итак, зачем использовать усилитель класса A, если его КПД менее 40% по сравнению с усилителем класса B, который имеет более высокий КПД, превышающий 70%. По сути, усилитель класса A дает гораздо более линейный выходной сигнал, что означает, что он имеет Linearity на большей частотной характеристике, даже если он потребляет большое количество энергии постоянного тока.

В этом руководстве Введение в усилитель мы увидели, что существуют различные типы схем усилителя, каждый со своими преимуществами и недостатками. В следующем уроке об усилителях мы рассмотрим наиболее часто используемый тип схемы транзисторного усилителя — усилитель с общим эмиттером. Большинство транзисторных усилителей относятся к схеме с общим эмиттером или CE из-за их большого выигрыша по напряжению, току и мощности, а также отличных характеристик ввода / вывода.

Соотношение между напряжением, током и сопротивлением

Все материалы состоят из атомов, и все атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Протоны имеют положительный электрический заряд. Нейтроны не имеют электрического заряда (то есть они нейтральны), а электроны имеют отрицательный электрический заряд. Атомы связаны вместе мощными силами притяжения, существующими между ядром атома и электронами в его внешней оболочке.

Когда эти протоны, нейтроны и электроны вместе внутри атома, они счастливы и стабильны. Но если мы отделим их друг от друга, они захотят реформироваться и начать проявлять потенциал притяжения, называемый разностью потенциалов .

Теперь, если мы создадим замкнутую цепь, эти свободные электроны начнут двигаться и возвращаться к протонам из-за их притяжения, создавая поток электронов. Этот поток электронов называется электрическим током .Электроны не проходят свободно через цепь, поскольку материал, через который они проходят, создает ограничение для потока электронов. Это ограничение называется сопротивлением .

Тогда все основные электрические или электронные схемы состоят из трех отдельных, но очень взаимосвязанных электрических величин, называемых: напряжение (v), ток (i) и сопротивление (Ω).

Электрическое напряжение

Напряжение , (В) — это потенциальная энергия источника питания, сохраненная в виде электрического заряда.Напряжение можно рассматривать как силу, которая толкает электроны через проводник, и чем больше напряжение, тем больше его способность «проталкивать» электроны через данную цепь. Поскольку энергия обладает способностью совершать работу, эту потенциальную энергию можно описать как работу, необходимую в джоулях для перемещения электронов в форме электрического тока по цепи от одной точки или узла к другой.

Тогда разница в напряжении между любыми двумя точками, соединениями или переходами (называемыми узлами) в цепи известна как разность потенциалов , (стр.d. ) обычно называется Падение напряжения .

Разница потенциалов между двумя точками измеряется в Вольт с символом цепи V или строчной буквой «v», хотя Energy , E строчная буква «e» иногда используется для обозначения генерируемой ЭДС (электродвижущей силы). Тогда чем больше напряжение, тем больше давление (или толкающая сила) и тем выше способность выполнять работу.

Источник постоянного напряжения называется Напряжение постоянного тока с напряжением, которое периодически изменяется со временем, называется напряжением переменного тока .Напряжение измеряется в вольтах, причем один вольт определяется как электрическое давление, необходимое для проталкивания электрического тока в один ампер через сопротивление в один Ом. Напряжения обычно выражаются в вольтах с префиксами, используемыми для обозначения частей, кратных напряжению, таких как микровольт (мкВ = 10 ^-6 В), милливольт (мВ = 10 ^-3 В) или киловольт (кВ = 10 ³ В). Напряжение может быть как положительным, так и отрицательным.

Батареи или блоки питания в основном используются для получения стабильного D.C. (постоянного тока) источник напряжения, такой как 5 В, 12 В, 24 В и т. Д. В электронных схемах и системах. В то время как источники переменного тока (переменного тока) доступны для бытового и промышленного электроснабжения и освещения, а также для передачи электроэнергии. Напряжение электросети в Соединенном Королевстве в настоящее время составляет 230 вольт переменного тока. и 110 вольт переменного тока. в США.

Общие электронные схемы работают от низковольтных источников питания постоянного тока от 1,5 В до 24 В постоянного тока. Обозначение схемы для источника постоянного напряжения обычно представляет собой символ батареи с положительным, + и отрицательным знаком -, указывающим направление полярности.Обозначение схемы для источника переменного напряжения — круг с синусоидальной волной внутри.

Символы напряжения

Можно установить простую взаимосвязь между баком с водой и источником напряжения. Чем выше резервуар для воды над выпускным отверстием, тем выше давление воды по мере высвобождения большего количества энергии, чем выше напряжение, тем больше потенциальная энергия при высвобождении большего количества электронов.

Напряжение всегда измеряется как разница между любыми двумя точками в цепи, и напряжение между этими двумя точками обычно называется « Падение напряжения ».Обратите внимание, что напряжение может существовать в цепи без тока, но ток не может существовать без напряжения, и поэтому любой источник напряжения, будь то постоянный или переменный ток, любит состояние разомкнутой или полуоткрытой цепи, но ненавидит любые условия короткого замыкания, поскольку это может его разрушить.

Электрический ток

Электрический ток , (I) — это движение или поток электрического заряда и измеряется в Амперах , символ i , для силы ). Это непрерывный и равномерный поток (называемый дрейфом) электронов (отрицательных частиц атома) вокруг цепи, которые «подталкиваются» источником напряжения.В действительности, электроны текут от отрицательного (–ve) вывода к положительному (+ ve) выводу источника питания, и для простоты понимания схемы обычный поток тока предполагает, что ток течет от положительного вывода к отрицательному.

Обычно на принципиальных схемах у потока тока через цепь обычно есть стрелка, связанная с символом I, или строчная буква i, указывающая фактическое направление тока. Однако эта стрелка обычно указывает направление обычного потока тока, а не обязательно направление фактического потока.

Обычный ток

Обычно это поток положительного заряда по цепи, переходящий от положительного к отрицательному. На диаграмме слева показано движение положительного заряда (отверстий) по замкнутой цепи, протекающего от положительной клеммы батареи через цепь и возвращающегося к отрицательной клемме батареи. Этот поток тока от положительного к отрицательному обычно известен как обычный поток тока.

Это было соглашение, выбранное во время открытия электричества, при котором электрический ток считался направленным в цепи.Чтобы продолжить эту мысль, на всех принципиальных схемах и схемах стрелки, показанные на символах для таких компонентов, как диоды и транзисторы, указывают в направлении обычного тока.

Затем Обычный поток тока дает поток электрического тока от положительного к отрицательному, противоположный по направлению фактическому потоку электронов.

Электронный поток

Поток электронов по цепи противоположен направлению обычного потока тока, от отрицательного к положительному.Фактический ток, протекающий в электрической цепи, состоит из электронов, которые текут от отрицательного полюса батареи (катода) и возвращаются обратно к положительному полюсу (аноду) батареи.

Это происходит потому, что заряд электрона по определению отрицательный, поэтому он притягивается к положительному полюсу. Этот поток электронов называется Электронный поток . Таким образом, электроны фактически текут по цепи от отрицательного вывода к положительному.

И обычный поток , и поток электронов используются во многих учебниках.Фактически, не имеет значения, в каком направлении ток течет по цепи, если направление используется последовательно. Направление тока не влияет на то, что ток делает в цепи. Как правило, гораздо проще понять обычный ток — от положительного до отрицательного.

В электронных схемах источник тока — это элемент схемы, который обеспечивает заданное количество тока, например 1 А, 5 А, 10 А и т. Д., С обозначением цепи для источника постоянного тока в виде круга со стрелкой внутри, указывающей его направление.

Ток измеряется в А. , а ампер или ампер определяется как количество электронов или заряда (Q в кулонах), проходящих через определенную точку в цепи за одну секунду (t в секундах).

Электрический ток обычно выражается в амперах с префиксом, используемым для обозначения микроампер (мкА = 10 ^-6 A) или миллиампер (мА = 10 ^-3 A). Обратите внимание, что электрический ток может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от направления его протекания по цепи.

Ток, протекающий в одном направлении, называется постоянного тока или постоянного тока , а ток, который попеременно перемещается по цепи, известен как переменного тока или переменного тока . Независимо от того, протекает ли переменный или постоянный ток через цепь, только когда к ней подключен источник напряжения, и его «поток» ограничен как сопротивлением цепи, так и толкающим ее источником напряжения.

Кроме того, поскольку переменные токи (и напряжения) являются периодическими и меняются со временем, «эффективное» или «среднеквадратичное» значение, заданное как I _rms , дает такую ​​же среднюю потерю мощности, эквивалентную постоянному току I _{в среднем} .Источники тока противоположны источникам напряжения в том, что они любят условия короткого замыкания или замкнутой цепи, но ненавидят условия разомкнутой цепи, поскольку ток не будет течь.

Используя соотношение «резервуар воды», ток эквивалентен потоку воды по трубе, при этом поток одинаков по всей трубе. Чем быстрее течет вода, тем сильнее течение. Обратите внимание, что ток не может существовать без напряжения, поэтому любой источник тока, будь то постоянный или переменный ток, любит состояние короткого или полукороткого замыкания, но ненавидит любое состояние разомкнутой цепи, поскольку это препятствует его течению.

Сопротивление

Сопротивление , (R) — это способность материала сопротивляться или предотвращать протекание тока или, более конкретно, протекание электрического заряда в цепи. Элемент схемы, который делает это идеально, называется «резистор».

Сопротивление — это элемент схемы, измеряемый в Ом , греческий символ ( Ом , Омега) с префиксами, используемыми для обозначения Килоом (кОм = 10 ³ Ом) и МОм (МОм = 10 ⁶ Ом).Обратите внимание, что сопротивление не может быть отрицательным по величине, только положительным.

Символы резисторов

Величина сопротивления резистора определяется отношением протекающего через него тока к напряжению на нем, которое определяет, является ли элемент схемы «хорошим проводником» — с низким сопротивлением, или «плохим проводником» — с высоким сопротивлением. Низкое сопротивление, например 1 Ом или менее, означает, что цепь является хорошим проводником, сделанным из таких материалов, как медь, алюминий или углерод, в то время как высокое сопротивление, 1 МОм или более, означает, что цепь является плохим проводником, сделанным из изоляционных материалов, таких как стекло, фарфор. или пластик.

С другой стороны, «полупроводник», такой как кремний или германий, — это материал, сопротивление которого находится посередине между сопротивлением хорошего проводника и хорошего изолятора. Отсюда и название «полупроводник». Полупроводники используются для изготовления диодов, транзисторов и т. Д.

Сопротивление может быть линейным или нелинейным по своей природе, но не отрицательным. Линейное сопротивление подчиняется закону Ома, поскольку напряжение на резисторе линейно пропорционально протекающему через него току. Нелинейное сопротивление не подчиняется закону Ома, но имеет падение напряжения на нем, пропорциональное некоторой мощности тока.

Сопротивление чисто и не зависит от частоты, при этом полное сопротивление переменного тока сопротивления равно его сопротивлению постоянному току и, как результат, не может быть отрицательным. Помните, что сопротивление всегда положительное и никогда не отрицательное.

Резистор классифицируется как пассивный элемент схемы и, как таковой, не может передавать или накапливать энергию. Вместо этого резисторы поглощали мощность, которая проявлялась в виде тепла и света. Мощность в сопротивлении всегда положительна независимо от полярности напряжения и направления тока.

Для очень низких значений сопротивления, например миллиОм (мОм), иногда гораздо проще использовать величину, обратную сопротивлению (1 / R), чем само сопротивление (R). Величина сопротивления называется Проводимость , символ ( G ) и представляет способность проводника или устройства проводить электричество.

Другими словами, легкость, с которой течет ток. Высокие значения проводимости подразумевают хороший проводник, например медь, в то время как низкие значения проводимости подразумевают плохой проводник, например, дерево.Стандартная единица измерения проводимости — Siemen , символ ( S ).

Единицей измерения проводимости является mho (ом, записанный в обратном направлении), который обозначается перевернутым знаком ома. Мощность также может быть выражена с помощью проводимости как: p = i ² / G = v ² G.

Соотношение между напряжением (v) и током (i) в цепи постоянного сопротивления (R) будет давать прямую зависимость i-v с наклоном, равным значению сопротивления, как показано.

Сводка по напряжению, току и сопротивлению

Надеюсь, к настоящему времени вы должны иметь некоторое представление о том, как электрическое напряжение, ток и сопротивление тесно связаны друг с другом. Соотношение между Voltage , Current и Resistance составляет основу закона Ома. В линейной цепи с фиксированным сопротивлением, если мы увеличиваем напряжение, ток возрастает, и аналогично, если мы уменьшаем напряжение, ток падает. Это означает, что если напряжение высокое, ток большой, а если напряжение низкое, то ток низкий.

Аналогичным образом, если мы увеличиваем сопротивление, ток снижается при заданном напряжении, а если мы уменьшаем сопротивление, ток возрастает. Это означает, что если сопротивление велико, ток низкий, а если сопротивление низкое, ток высокий.

Тогда мы можем видеть, что ток, протекающий по цепи, прямо пропорционален (∝) напряжению (V ↑ вызывает I ↑), но обратно пропорционален (1 / ∝) сопротивлению, как, (R ↑ вызывает I ↓).

Ниже приводится краткое описание трех модулей.

• Напряжение или разность потенциалов — это мера потенциальной энергии между двумя точками в цепи и обычно обозначается как «падение вольт ».
• Когда источник напряжения подключен к замкнутой цепи, напряжение будет создавать ток, протекающий по цепи.
• В источниках постоянного напряжения символы + ve (положительный) и -ve (отрицательный) используются для обозначения полярности источника напряжения.
• Напряжение измеряется в вольтах и обозначается символом V для напряжения или E для электрической энергии.
• Поток тока представляет собой комбинацию потока электронов и потока дырок в цепи.
• Ток представляет собой непрерывный и равномерный поток заряда по цепи и измеряется в Амперах или Амперах и обозначается символом I.
• Ток прямо пропорционален напряжению (I ∝ V)
• Эффективное (среднеквадратичное) значение переменного тока имеет такую ​​же среднюю потерю мощности, что и постоянный ток, протекающий через резистивный элемент.
• Сопротивление — это противодействие току, протекающему по цепи.
• Низкие значения сопротивления подразумевают проводник, а высокие значения сопротивления — изолятор.
• Ток обратно пропорционален сопротивлению (I 1 / ∝ R)
• Сопротивление измеряется в Ом и имеет греческий символ Ω или букву R.

Кол-во	Символ	Единица измерения	Аббревиатура
Напряжение	V или E	Вольт	В
Текущий	I	Ампер	A
Сопротивление	R	Ом	Ом

В следующем уроке о цепях постоянного тока мы рассмотрим закон Ома, который представляет собой математическое уравнение, объясняющее взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в электрических цепях и являющееся основой электроники и электротехники. Закон Ома определяется как: V = I * R.

Простые электронные схемы для начинающих и студентов инженерных специальностей

Как правило, успех первых проектов играет жизненно важную роль в области электроники для карьеры студентов-инженеров. Многие студенты бросают электронику из-за неудачной первой попытки. После нескольких неудач у ученика остается неправильное представление о том, что эти проекты, работающие сегодня, могут не сработать завтра.Таким образом, мы предлагаем новичкам начать со следующих проектов, которые дадут результат с первой попытки и дадут мотивацию для вашей собственной работы. Прежде чем продолжить, вы должны знать, как работает и используется макетная плата. В этой статье приведены 10 лучших простых электронных схем для начинающих и мини-проекты для студентов инженерных специальностей, но не для проектов последнего года обучения. Следующие схемы относятся к основным и малым категориям.

Что такое простые электронные схемы?

Соединение различных электрических и электронных компонентов с помощью соединительных проводов на макетной плате или путем пайки на печатной плате с образованием схем, которые называются электрическими и электронными схемами.В этой статье давайте обсудим несколько простых проектов электроники для начинающих, которые построены на простых электронных схемах.

Простые электронные схемы для начинающих

Список из 10 простых электронных схем, обсуждаемых ниже, очень полезен для новичков при выполнении практики, проектирование этих схем помогает справиться со сложными схемами.

Схема освещения постоянного тока

Источник постоянного тока используется для небольшого светодиода с двумя выводами, а именно анодом и катодом.Анод — + ve, катод — –ve. Здесь в качестве нагрузки используется лампа с двумя выводами, положительным и отрицательным. Клеммы + ve лампы подключаются к анодной клемме батареи, а клемма –ve батареи подключается к клемме –ve батареи. Переключатель подключен между проводами, чтобы подавать постоянное напряжение на светодиодную лампу.

Освещение постоянного тока Простая электронная схема

Сигнализация дождя

Следующая схема защиты от дождя используется для подачи сигнала тревоги, когда идет дождь.Эта схема используется в домах для защиты их выстиранной одежды и других вещей, которые уязвимы для дождя, когда они остаются дома большую часть времени на работе. Необходимыми компонентами для построения этой схемы являются датчики. Резисторы 10K и 330K, транзисторы BC548 и BC 558, батарея 3V, конденсатор 01mf и динамик.

Цепь аварийной сигнализации о дожде

Всякий раз, когда дождевая вода вступает в контакт с датчиком в указанной выше цепи, через цепь протекает ток, чтобы активировать транзистор Q1 (NPN), а также транзистор Q1 делает активным транзистор Q2 (PNP).Таким образом, транзистор Q2 проводит, а затем ток через динамик генерирует звук зуммера. Пока зонд не соприкоснется с водой, эта процедура повторяется снова и снова. В приведенной выше схеме построен колебательный контур, который изменяет частоту тона, и тем самым тон может быть изменен.

Простой монитор температуры

Эта схема дает индикацию с помощью светодиода, когда напряжение батареи падает ниже 9 вольт. Эта схема идеальна для контроля уровня заряда батарейки на 12 В.Эти батареи используются в системах охранной сигнализации и портативных устройствах. Работа этой схемы зависит от смещения клеммы базы транзистора T1.

Простая электронная схема монитора температуры

Когда напряжение батареи превышает 9 вольт, то напряжение на клеммах база-эмиттер будет таким же. Это отключает как транзисторы, так и светодиоды. Когда напряжение батареи падает ниже 9 В из-за использования, базовое напряжение транзистора T1 падает, а напряжение его эмиттера остается неизменным, поскольку конденсатор C1 полностью заряжен.На этом этапе клемма базы транзистора T1 становится + ve и включается. Конденсатор C1 разряжается через светодиодный индикатор

Схема датчика касания

Схема датчика касания состоит из трех компонентов, таких как резистор, транзистор и светодиод. Здесь и резистор, и светодиод подключены последовательно с положительным питанием к клемме коллектора транзистора.

Простая электронная схема датчика касания

Выберите резистор, чтобы установить ток светодиода примерно на 20 мА.Теперь подключите соединения на двух открытых концах: одно соединение идет к плюсовому проводу, а другое — к клемме базы транзистора. Теперь коснитесь этих двух проводов пальцем. Коснитесь этих проводов пальцем, тогда загорится светодиод!

Схема мультиметра

Мультиметр — это важная, простая и базовая электрическая схема, которая используется для измерения напряжения, сопротивления и тока. Он также используется для измерения параметров постоянного и переменного тока. Мультиметр включает в себя гальванометр, подключенный последовательно с сопротивлением.Напряжение в цепи можно измерить, поместив щупы мультиметра в цепь. Мультиметр в основном используется для проверки целостности обмоток двигателя.

Мультиметр Простая электронная схема

Схема светодиодной мигалки

Конфигурация схемы светодиодной мигалки показана ниже. Следующая схема построена с использованием одного из самых популярных компонентов, таких как таймер 555 и интегральные схемы. Эта цепь будет мигать светодиодом ON и OFF через равные промежутки времени.

LED Flasher Простая электронная схема

Слева направо в схеме конденсатор и два транзистора устанавливают время, необходимое для включения или выключения светодиода. Изменяя время, необходимое для зарядки конденсатора, чтобы активировать таймер. Таймер IC 555 используется для определения времени, в течение которого светодиод остается включенным и выключенным.

Включает в себя сложную схему внутри, но поскольку она заключена в интегральную схему. Два конденсатора расположены с правой стороны таймера, и они необходимы для правильной работы таймера.Последняя часть — это светодиод и резистор. Резистор используется для ограничения тока светодиода. Так что он не повредит

Невидимая охранная сигнализация

Схема невидимой охранной сигнализации построена на фототранзисторе и ИК-светодиоде. Если на пути инфракрасных лучей нет препятствий, сигнал тревоги не будет издавать звуковой сигнал. Когда кто-то пересекает инфракрасный луч, возникает звуковой сигнал тревоги. Если фототранзистор и инфракрасный светодиод заключены в черные трубки и правильно соединены, дальность действия цепи составляет 1 метр.

Простая электронная схема охранной сигнализации

Когда инфракрасный луч падает на фототранзистор L14F1, он предотвращает проводимость BC557 (PNP), и зуммер не будет генерировать звук в этом состоянии. Когда инфракрасный луч прерывается, фототранзистор выключается, позволяя транзистору PNP работать, и звучит зуммер. Закрепите фототранзистор и инфракрасный светодиод на обратной стороне в правильном положении, чтобы зуммер не работал. Отрегулируйте переменный резистор, чтобы установить смещение транзистора PNP.Здесь можно использовать и другие типы фототранзисторов вместо LI4F1, но L14F1 более чувствителен.

Светодиодная схема

Светоизлучающий диод — это небольшой компонент, излучающий свет. Использование светодиода дает много преимуществ, потому что оно очень дешевое, простое в использовании, и мы можем легко понять, работает схема или нет, по ее индикации.

LED Простая электронная схема

При прямом смещении дырки и электроны через переход перемещаются вперед и назад.В этом процессе они будут объединяться или иным образом устранять друг друга. Через некоторое время, если электрон перейдет из кремния n-типа в кремний p-типа, то этот электрон объединится с дыркой и исчезнет. Он делает один полный атом, и он более стабилен, поэтому он будет генерировать небольшое количество энергии в виде фотонов света.

В условиях обратного смещения положительный источник питания будет отводить все электроны, присутствующие в переходе. И все отверстия будут тянуться к отрицательной клемме.Таким образом, переход обеднен носителями заряда, и ток через него не течет.

Анод — длинный штифт. Это вывод, который вы подключаете к наиболее положительному напряжению. Катодный вывод должен подключаться к наиболее отрицательному напряжению. Для работы светодиода они должны быть правильно подключены.

Простой метроном светочувствительности с использованием транзисторов

Любое устройство, которое производит регулярные метрические тики (удары, щелчки), мы можем назвать его метрономом (устанавливаемое количество ударов в минуту).Здесь галочки означают фиксированный регулярный слуховой пульс. Синхронизированное визуальное движение, такое как качание маятника, также включено в некоторые метрономы.

Простая электронная схема метронома светочувствительности

Это простая схема метронома светочувствительности, использующая транзисторы. В этой схеме используются два типа транзисторов, а именно транзисторы с номерами 2N3904 и 2N3906, составляющие цепь исходной частоты. Звук из громкоговорителя будет увеличиваться и уменьшаться по частоте в звуке. LDR используется в этой схеме LDR означает светозависимый резистор, также мы можем назвать его фоторезистором или фотоэлементом.LDR — это регулируемый светорезистор.

Если интенсивность падающего света увеличивается, сопротивление LDR будет уменьшаться. Это явление называется фотопроводимостью. Когда ведущий световой проблесковый маячок приближается к LDR в темной комнате, он получает свет, тогда сопротивление LDR падает. Это усилит или повлияет на частоту источника, частоту звукового контура. Дерево непрерывно ласкает музыку из-за изменения частоты в цепи. Просто посмотрите на приведенную выше схему для получения других подробностей.

Схема сенсорного сенсорного переключателя

Принципиальная схема сенсорного сенсорного переключателя показана ниже. Эта схема может быть построена на IC 555 в режиме моностабильного мультивибратора. В этом режиме эта ИС может быть активирована путем создания высокого логического уровня в ответ на вывод 2. Время, необходимое для генерации выходного сигнала, в основном зависит от номиналов конденсатора (C1) и переменного резистора (VR1).

Чувствительный переключатель на основе касания

После касания сенсорной пластины контакт 2 микросхемы будет перемещен к менее логическому потенциалу, например, ниже 1/3 Vcc.Выходное состояние может быть возвращено с низкого на высокий по времени, чтобы активировать каскад срабатывания реле. Как только конденсатор C1 разряжен, активируются нагрузки. Здесь нагрузки подключаются к контактам реле, и управление им может осуществляться через контакты реле.

Электронный глаз

Электронный глаз в основном используется для наблюдения за гостями у основания входной двери. Вместо звонка он подключается к двери с помощью LDR. Каждый раз, когда посторонний человек пытается открыть дверь, тень этого человека падает на LDR.Затем немедленно активируется схема, генерирующая звук с помощью зуммера.

Electronic Eye

Проектирование этой схемы может быть выполнено с использованием логического элемента, например, НЕ с использованием D4049 CMOS IC. Эта ИС имеет шесть отдельных вентилей НЕ, но в этой схеме используется только один вентиль НЕ. Как только выход логического элемента НЕ высокий, а вход pin3 меньше по сравнению с 1/3 ступени источника напряжения. Точно так же, когда уровень напряжения питания увеличивается выше 1/3, выход становится низким.

Выход этой схемы имеет два состояния, например 0 и 1, и в этой схеме используется батарея 9 В.Контакт 1 в схеме может быть подключен к источнику положительного напряжения, тогда как контакт 8 подключен к клемме заземления. В этой схеме LDR играет основную роль в обнаружении тени человека, и его значение в основном зависит от яркости падающей на него тени.

Схема делителя потенциала построена через резистор 220 кОм и LDR, подключенные последовательно. Как только LDR получает меньше напряжения в темноте, он получает больше напряжения от делителя напряжения. Это разделенное напряжение можно использовать как вход затвора НЕ.Как только: LDR становится темным и входное напряжение этого затвора уменьшается до 1/3 напряжения, тогда на контакте 2 появляется высокое напряжение. Наконец, будет активирован зуммер для генерации звука.

FM-передатчик с использованием UPC1651

Ниже показана схема FM-передатчика, работающего от 5 В постоянного тока. Эта схема может быть построена с кремниевым усилителем, например ICUPC1651. Коэффициент усиления этой схемы находится в широком диапазоне, например 19 дБ, тогда как частотная характеристика составляет 1200 МГц. В этой схеме аудиосигналы можно принимать с помощью микрофона.Эти звуковые сигналы поступают на второй вход микросхемы через конденсатор С1. Здесь конденсатор действует как фильтр шума.

FM-передатчик

FM-модулированный сигнал допустим на контакте 4. Здесь этот контакт 4 является выходным контактом. В приведенной выше схеме LC-цепь может быть сформирована с использованием катушки индуктивности и конденсатора, таких как L1 и C3, так что могут возникать колебания. Таким образом, изменяя конденсатор C3, можно изменять частоту передатчика.

Автоматический светильник для туалета

Вы когда-нибудь думали о какой-либо системе, которая способна включать свет в ванной, когда вы входите в нее, и выключать свет, когда вы выходите из ванной?

Действительно ли возможно включить свет в ванной, просто войдя в ванную, и выключить, просто выйдя из ванной? Да! С автоматической домашней системой вам вообще не нужно нажимать какой-либо переключатель, наоборот, все, что вам нужно сделать, это открыть или закрыть дверь — вот и все.Чтобы получить такую ​​систему, все, что вам нужно, — это нормально замкнутый переключатель, OPAMP, таймер и лампа на 12 В.

Необходимые компоненты

Схема подключения

OPAMP IC 741 — это одиночная микросхема OPAMP, состоящая из 8 контактов. Контакты 2 и 3 являются входными контактами, контакт 3 — неинвертирующим контактом, а контакт 2 — инвертирующим контактом. Фиксированное напряжение через устройство делителя потенциала подается на контакт 3, а входное напряжение через переключатель подается на контакт 2.

Используемый переключатель представляет собой нормально замкнутый переключатель SPST. Выходной сигнал OPAMP IC подается на микросхему таймера 555, которая при срабатывании (при низком напряжении на входном контакте 2) генерирует высокий логический импульс (с напряжением, равным его источнику питания 12 В) на своем выходном контакте. 3. Этот выходной контакт подключен к лампе 12 В.

Принципиальная схема

Автоматическое освещение для уборной

Работа схемы

Переключатель размещается на стене таким образом, что, когда дверь открывается, толкая ее полностью к стене, нормально закрытый переключатель открывается когда дверь касается стены.Используемый здесь OPAMP работает как компаратор. Когда переключатель разомкнут, инвертирующий терминал подключается к источнику питания 12 В, и напряжение приблизительно 4 В подается на неинвертирующий терминал.

Теперь, когда напряжение на неинвертирующей клемме меньше, чем на инвертирующей клемме, на выходе OPAMP генерируется низкий логический импульс. Он поступает на вход таймера IC через схему делителя потенциала. ИС таймера запускается при низком логическом сигнале на своем входе и генерирует высокий логический импульс на своем выходе.Здесь таймер работает в моностабильном режиме. Когда лампа получает этот сигнал 12 В, она светится.

Точно так же, когда человек выходит из туалета и закрывает дверь, переключатель возвращается в свое нормальное положение и закрывается. Поскольку неинвертирующий вывод OPAMP находится под более высоким напряжением по сравнению с инвертирующим выводом, на выходе OPAMP высокий логический уровень. Это не срабатывает таймер; так как таймер не выводит сигнал, лампа выключается.

Автоматический дверной звонок

Вы когда-нибудь задумывались? как легко было бы, если бы вы пошли к себе домой из офиса, очень уставший и подошел к двери, чтобы ее закрыть.Внезапно внутри раздается звонок, затем кто-то открывает дверь, не нажимая.

Вы могли подумать, что это похоже на сон или иллюзию, но это не так; это реальность, которой можно достичь с помощью нескольких основных электронных схем. Все, что требуется, — это расположение датчиков и схема управления для срабатывания сигнализации на основе входного сигнала датчика.

Необходимые компоненты

Схема подключения

Используемый датчик представляет собой инфракрасный светодиод и фототранзистор, размещенные рядом друг с другом.Выходной сигнал сенсорного блока подается на микросхему таймера 555 через транзистор и резистор. Вход для таймера подается на вывод 2.

На сенсорный блок подается напряжение 5 В, а на вывод 8 микросхемы таймера подается напряжение Vcc 9 В. К выходному выводу 3 таймера подключен зуммер. Другие контакты таймера IC подключаются аналогичным образом, так что таймер работает в моностабильном режиме.

Принципиальная схема

Автоматический дверной звонок

Работа схемы

Инфракрасный светодиод и фототранзистор расположены рядом так, чтобы при нормальной работе фототранзистор не светился и не проводил ток.Таким образом, транзистор (поскольку он не получает никакого входного напряжения) не проводит.

Поскольку входной контакт 2 таймера находится на высоком логическом уровне, он не срабатывает, и зуммер не звонит, так как он не получает никакого входного сигнала. Если человек приближается к двери, свет, излучаемый светодиодом, принимается этим человеком и отражается обратно. Фототранзистор принимает этот отраженный свет и затем начинает проводить.

Когда этот фототранзистор проводит, транзистор смещается и тоже начинает проводить.На вывод 2 таймера поступает низкий логический сигнал, и таймер срабатывает. Когда этот таймер запускается, на выходе генерируется высокий логический импульс 9 В, и когда зуммер получает этот импульс, он срабатывает и начинает звонить.

Простая сигнализация о дождевой воде

Хотя дождь необходим для всех, особенно для сельскохозяйственных секторов, временами его последствия разрушительны, и даже многие из нас часто избегают дождя, опасаясь промокнуть, особенно когда идет дождь тяжело.Даже если мы заперты в машине, внезапный сильный ливень ограничивает нас и застревает под проливным дождем. Лобовое стекло работающего автомобиля в таких условиях становится делом довольно хлопотным.

Следовательно, час должен иметь систему индикаторов, которая может указывать на возможность дождя. Компоненты такой простой схемы включают OPAMP, таймер, зуммер, два датчика и, конечно же, несколько основных электронных компонентов. Разместив эту схему внутри вашего автомобиля, дома или в любом другом месте, а датчики снаружи, вы можете разработать простую систему для обнаружения дождя.

Необходимые компоненты

Схема подключения

В качестве компаратора используется OPAMP IC LM741. Два датчика предусмотрены в качестве входа для инвертирующего терминала OPAMP таким образом, что, когда дождевая вода попадает на датчики, они соединяются вместе. На неинвертирующий вывод подается фиксированное напряжение через устройство делителя потенциала.

Выходной сигнал OPAMP на выводе 6 подается на вывод 2 таймера через подтягивающий резистор.Контакт 2 таймера 555 является контактом срабатывания. Здесь таймер 555 подключен в моностабильном режиме, так что, когда он запускается на выводе 2, выходной сигнал генерируется на выводе 3 таймера. Конденсатор емкостью 470 мкФ подключается между выводом 6 и землей, а конденсатор емкостью 0,01 мкФ подключается между выводом 5 и землей. Резистор на 10 кОм подключен между контактами 7 и питанием Vcc.

Принципиальная схема

Простая система сигнализации о дождевой воде

Работа цепи

Когда нет дождя, датчики не соединяются между собой (здесь вместо датчиков используется кнопка с ключом), и, следовательно, нет напряжения на инвертирующий вход OPAMP.Поскольку на неинвертирующий терминал подается фиксированное напряжение, на выходе OPAMP высокий логический уровень. Когда этот сигнал подается на входной контакт таймера, он не срабатывает, и выход отсутствует.

Когда начинается дождь, датчики соединяются между собой каплями воды, поскольку вода является хорошим проводником тока, и, следовательно, ток начинает течь через датчики, и на инвертирующий вывод OPAMP подается напряжение. Это напряжение больше, чем фиксированное напряжение на неинвертирующем выводе — и тогда, в результате, выходной сигнал OPAMP находится на низком логическом уровне.

Когда это напряжение подается на вход таймера, таймер запускается и генерируется высокий логический уровень на выходе, который затем передается на зуммер. Таким образом, при обнаружении дождевой воды зуммер начинает звонить, указывая на дождь.

Мигающие лампы с таймером 555

Мы все любим фестивали, и поэтому, будь то Рождество, Дивали или любой другой праздник, первое, что приходит в голову, — это украшение. Что может быть в таком случае лучше, чем применить свои знания в области электроники для украшения вашего дома, офиса или любого другого места? Хотя существует много типов сложных и эффективных систем освещения, здесь мы сосредоточимся на простой схеме мигающей лампы.

Основная идея здесь состоит в том, чтобы изменять интенсивность ламп с интервалом в одну минуту, и для этого мы должны обеспечить колебательный вход на переключатель или реле, управляющее лампами.

Необходимые компоненты

Схема подключения

В этой системе таймер 555 используется в качестве генератора, способного генерировать импульсы с интервалом максимум 10 минут. Частоту этого временного интервала можно регулировать с помощью переменного резистора, подключенного между разрядным выводом 7 и выводом 8 Vcc таймера IC.Значение другого резистора установлено на 1 кОм, а конденсатор между контактами 6 и 1 установлен на 1 мкФ.

Выход таймера на выводе 3 подается на параллельную комбинацию диода и реле. В системе используется реле с нормально замкнутыми контактами. В системе используются 4 лампы: две из которых соединены последовательно, а две другие пары последовательно соединенных ламп соединены параллельно друг другу. Переключатель DPST используется для управления переключением каждой пары ламп.

Принципиальная схема

Мигающие лампы с использованием таймера 555

Работа схемы

Когда эта схема получает питание 9 В (также может быть 12 или 15 В), таймер 555 генерирует колебания на своем выходе.Диод на выходе используется для защиты. Когда на катушку реле поступают импульсы, на нее подается питание.

Предположим, общий контакт переключателя DPST подключен таким образом, что верхняя пара ламп получает питание 230 В переменного тока. Поскольку переключение реле изменяется из-за колебаний, яркость ламп также меняется, и они кажутся мигающими. То же самое происходит и с другой парой ламп.

Зарядное устройство с SCR и таймером 555

В настоящее время все электронные устройства, которые вы используете, зависят от источника питания постоянного тока для своей работы.Обычно они получают этот источник питания от источника переменного тока в доме и используют схему преобразователя для преобразования этого переменного тока в постоянный.

Однако в случае сбоя питания можно использовать аккумулятор. Но главная проблема батарей — их ограниченный срок службы. Тогда что делать дальше? Есть способ, как можно использовать аккумуляторные батареи. Далее самая большая проблема — это эффективная зарядка аккумуляторов.

Чтобы преодолеть такую ​​проблему, простая схема с использованием SCR и таймера 555 разработана для обеспечения контролируемой зарядки и разрядки аккумулятора с индикацией.

Компоненты цепи

Подключение цепи

Питание 230 В подается на первичную обмотку трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора подключена к катоду кремниевого управляющего выпрямителя (SCR). Затем анод SCR подключается к лампе, а затем параллельно подключается аккумулятор. Затем комбинация из двух резисторов (R5 и R4) подключается последовательно с потенциометром 100 Ом на батарее. Используется таймер 555 в моностабильном режиме, который запускается последовательной комбинацией диода и транзистора PNP.

Принципиальная схема

Зарядное устройство с тиристором и таймером 555

Работа схемы

Понижающий трансформатор снижает напряжение переменного тока на первичной обмотке, и это пониженное напряжение переменного тока подается на вторичную обмотку. Используемый здесь SCR действует как выпрямитель. В нормальном режиме работы, когда SCR проводит, он позволяет постоянному току течь к батарее. Когда аккумулятор заряжается, небольшой ток проходит через разделитель потенциала R4, R5 и потенциометр.

Поскольку на диод поступает очень малый ток, он незначительно проводит его. Когда это небольшое смещение применяется к транзистору PNP, он становится проводящим. В результате транзистор соединяется с землей, и на входной вывод таймера подается низкий логический сигнал, который запускает таймер. Затем выходной сигнал таймера подается на вывод затвора SCR, который запускается на проводимость.

Если аккумулятор полностью заряжен, он начинает разряжаться, ток через устройство делителя потенциала увеличивается, и диод также начинает сильно проводить, а затем транзистор оказывается в зоне отсечки.При этом не запускается таймер, и в результате SCR не срабатывает, и это прекращает подачу тока на батарею. Индикация заряда аккумулятора указывает на то, что он светится.

Простые электронные схемы для студентов инженерных специальностей

Существует несколько простых электронных проектов для начинающих, которые включают проекты DIY (сделай сам), проекты без пайки и т. Д. Проекты без пайки можно рассматривать как проекты электроники для начинающих, поскольку это очень простые электронные схемы.Эти беспаечные проекты могут быть реализованы на макетной плате без какой-либо пайки, поэтому их называют беспаечными проектами.

Проекты: датчик ночного света, индикатор уровня верхнего резервуара для воды, светодиодный диммер, полицейская сирена, звонок на основе сенсорной точки, автоматическое освещение задержки туалета, система пожарной сигнализации, полицейские огни, умный вентилятор, кухонный таймер и т. Д. примеры простых электронных схем для начинающих.

Простые электронные схемы для начинающих

Smart Fan

Вентиляторы часто используются в электронных устройствах в жилых домах, офисах и т. Д., для вентиляции и предотвращения удушья. Этот проект предназначен для сокращения потерь электроэнергии за счет автоматического переключения.

Схема интеллектуального вентилятора

Проект интеллектуального вентилятора представляет собой простую электронную схему, которая включается, когда человек находится в комнате, и вентилятор выключается, когда человек выходит из комнаты. Таким образом можно уменьшить количество потребляемой электроэнергии. Блок-схема интеллектуального вентилятора

Электронная схема интеллектуального вентилятора состоит из ИК-светодиода и фотодиода, используемого для обнаружения человека.Таймер 555 используется для управления вентилятором, если пара ИК-светодиода и фотодиода обнаруживает кого-либо, тогда срабатывает таймер 555.

Ночная лампа

Ночная лампа от www.edgefxkits.com

Ночная лампа — одна из самых простых в разработке электронных схем, а также самая мощная схема для экономии электроэнергии за счет автоматического переключения освещения. Самыми распространенными электронными приборами являются фонари, но всегда сложно управлять ими, запоминая.

Блок-схема ночного освещения

Схема ночного освещения будет управлять светом в зависимости от интенсивности света, падающего на датчик, используемый в цепи. Светозависимый резистор (LDR) используется в качестве светового датчика в цепи, которая автоматически включает и выключает свет без какой-либо поддержки человека.

Светодиодный диммер

Светодиодный диммер

Светодиодные лампы предпочтительнее, поскольку они наиболее эффективны, долговечны и потребляют очень мало энергии. Функция затемнения светодиодов используется для различных целей, таких как запугивание, украшение и т. Д.Несмотря на то, что светодиоды проектируются для диммирования, для повышения производительности можно использовать схемы диммеров.

Блок-схема светодиодного диммера

Светодиодный диммер — это простые электронные схемы, разработанные с использованием микросхемы таймера 555, полевого МОП-транзистора, регулируемого предварительно установленного резистора и мощного светодиода. Схема подключена, как показано на рисунке выше, и яркость можно регулировать от 10 до 100 процентов.

Звонок вызова на основе точки касания

Звонок вызова на основе точки касания

В повседневной жизни мы обычно используем множество простых электронных схем, таких как звонок для вызова, ИК-пульт дистанционного управления для телевизора, переменного тока и т. Д., и так далее. Обычная система звонка состоит из переключателя, который запускает звук зуммера или загорается индикатор.

Блок-схема звонка на основе точки касания

Звонок вызова на основе точки касания — это инновационная и простая электронная схема, разработанная для замены обычного звонка. Схема состоит из сенсорного датчика, микросхемы таймера 555, транзистора и зуммера. Если человеческое тело касается сенсорного датчика цепи, то напряжение, возникающее на сенсорной пластине, используется для запуска таймера.Таким образом, выходной сигнал таймера 555 становится высоким в течение фиксированного интервала времени (на основе постоянной времени RC). Этот выход используется для управления транзистором, который, в свою очередь, включает зуммер на этот временной интервал и автоматически выключается после этого.

Система пожарной сигнализации

Система пожарной сигнализации

Самая важная электронная схема для дома, офиса, любого места, где есть вероятность пожара, — это система пожарной сигнализации. Всегда сложно даже представить пожарную аварию, поэтому система пожарной сигнализации помогает потушить пожар или спастись от пожара, уменьшить человеческие жертвы и материальный ущерб.

Блок-схема системы пожарной сигнализации

Простой электронный проект, построенный с использованием светодиодного индикатора, транзистора и термистора, может быть использован в качестве системы пожарной сигнализации. Этот проект можно использовать даже для индикации высоких температур (пожар вызывает высокие температуры), чтобы система охлаждения могла быть включена для снижения температуры до ограниченного диапазона. Термистор (датчик температуры) используется для определения изменений температуры и, таким образом, изменяет вход транзистора. Таким образом, если диапазон температур превышает ограниченное значение, тогда транзистор включит светодиодный индикатор, чтобы указать высокую температуру.

Это все о 10 лучших простых электронных схемах для начинающих, которые заинтересованы в разработке своих простых электронных схем. Мы надеемся, что эти типы схем будут полезны для начинающих, а также студентов-инженеров. Кроме того, любые вопросы, касающиеся проектов по электрике и электронике для студентов-инженеров, оставляйте свои отзывы, комментируя их в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, что такое активные и пассивные компоненты?

Фото:

Проекты электронных схем — простые способы обучения

Почему вы должны создавать электронные схемы?

Потому что есть три следующие причины:

Электроника — это часть физической науки, техники, технологий.

Еще я обучаю своих детей электронике. Но они редко понимают теорию. Им скучно и трудно понять.

Возможно, вам нравятся мои дети.

Древние люди говорили, что я слышу и забываю; Я вижу и помню; Я понимаю и понимаю. Это правда.

Итак, я считаю, что создание электронной схемы — хорошее обучение. Это помогает нам легко понять это.

2 # Добавьте ценность себе!

Мы знаем, что в окружающих нас приборах используются электронные схемы.

Обычно нам не нужно разбираться в их работе.

Но знание электроники очень помогает.

Если у вас есть навыки работы с электроникой. Другие будут впечатлены вами.

Почему?

Потому что вы можете решить проблему за них.

Представьте: у вашего друга сломался электровентилятор, а летом стоит такая жаркая погода.

Покупать новый — не лучшая идея. А вот ремонтировать его сложно тем, кто не разбирается в электронике.

Если вы это сделаете, вы легко сможете его отремонтировать.

То есть замена конденсатора вентилятора, который стоит полдоллара.

Таким образом вы сможете быстро решить проблему и помочь другу сэкономить деньги.

15 Простые электронные схемы: Для начинающих

3 # Действительно большое хобби

Не тратьте время ни на что. Создание электронных проектов для решения повседневных задач полезно.

Главное! Не жалейте, когда ваши проекты не работают. Это ваш учебный процесс.

Рекомендовано: 36 проектов электроники для хобби

10 популярных проектов электронных схем

Более 600+ электронных схем и проектов в 9 категориях. Вы можете посмотреть не более 10 сообщений.

Что еще? Посмотрите:

Последние обновленные схемы

Изучите электронику с помощью этих 10 простых шагов

Вы хотите изучать электронику, чтобы создавать свои собственные гаджеты?

Существует масса ресурсов по изучению электроники — так с чего же начать?

А что вам собственно нужно?

А в каком порядке?

Если вы не знаете, что вам нужно изучить, вы легко можете потратить много времени на изучение ненужных вещей.

И если вы пропустите некоторые простые, но важные первые шаги, вам придется долго бороться даже с базовыми схемами.

Если ваша цель — создать собственные идеи с помощью электроники, то этот контрольный список для вас.

Хотите, чтобы в этом пошаговом контрольном списке в формате PDF были указаны точные шаги, которые я рекомендую для изучения электроники с нуля?
Щелкните здесь, чтобы загрузить контрольный список сейчас >>

Если вы следуете приведенному ниже контрольному списку, вы быстро наберете скорость, даже если у вас не было предыдущего опыта.

Хотя на выполнение некоторых из этих шагов у вас могут уйти выходные, другие можно выполнить менее чем за час — если вы найдете подходящий учебный материал.

Начните с прочтения всех шагов до конца, чтобы получить общее представление.

Затем решите, какой учебный материал вы будете использовать для выполнения каждого шага.

Тогда начни изучать электронику.

Шаг 1. Изучите замкнутый цикл

Если вы не знаете, что нужно для работы схемы, как вы можете построить схемы?

Самое первое, что нужно изучить — это замкнутый цикл.

Важно, чтобы схема работала.

После завершения этого шага вы должны знать, как заставить работать простую схему. И вы сможете исправить одну из самых распространенных ошибок в цепи — отсутствие соединения.

Это простые, но необходимые знания при изучении электроники.

Шаг 2. Получите базовое представление о напряжении, токе и сопротивлении

Ток течет, сопротивление сопротивляется, напряжение подталкивает.

И все они влияют друг на друга.

Это важно знать для правильного изучения электроники.

Разберитесь, как они работают в цепи, и этот шаг у вас получится.

Но нет необходимости углубляться в закон Ома — этому шагу можно научиться с помощью простых мультфильмов.

После завершения этого шага вы сможете взглянуть на очень простую схему и понять, как протекает ток и как напряжение распределяется между компонентами.

Шаг 3. Изучите электронику, построив схемы по принципиальным схемам

Не нужно больше ждать — вы должны начать строить схемы прямо сейчас.Не только потому, что это весело, но и потому, что это то, чему вы хотите научиться, чтобы преуспеть.

Если вы хотите научиться плавать, вы должны заниматься плаванием. То же самое и с электроникой.

После завершения этого шага вы должны знать, как работают принципиальные схемы и как использовать макетную плату для построения из них схем.

Вы можете найти бесплатные принципиальные схемы практически для всего в Интернете — для радиоприемников, MP3-плееров, открывателей гаражей — и теперь вы сможете их построить!

Шаг 4. Общие сведения об этих компонентах

Наиболее распространенные компоненты, которые вы увидите вначале при изучении электроники:

Вы можете быстро получить общее представление о каждом из них, если у вас есть хорошие учебные материалы.

Но обратите внимание на последнее утверждение «пока у вас есть хороший учебный материал» — потому что существует много ужасного учебного материала.

После выполнения этого шага вы должны знать, как эти компоненты работают и что они делают в цепи.

Вы должны увидеть простую принципиальную схему и подумать:

«Ага, вот это схема!».

Шаг 5. Получите опыт использования транзистора в качестве переключателя

Транзистор — важнейший отдельный компонент электроники.

На предыдущем шаге вы узнали, как это работает. Пришло время использовать это.

Создайте несколько различных схем, в которых транзистор действует как переключатель. Как и схема LDR.

После выполнения этого шага вы должны знать, как управлять такими вещами, как двигатели, зуммеры или свет с помощью транзистора.

И вы должны знать, как использовать транзистор, чтобы определять такие вещи, как температура или свет.

Шаг 6: Узнайте, как паять

Прототипы, построенные на макете, легко и быстро построить.Но они не выглядят хорошо, и связи могут легко выпасть.

Если вы хотите создавать устройства, которые хорошо выглядят и служат долго, вам нужно паять.

Паять — это весело, и этому легко научиться.

После выполнения этого шага вы должны знать, как сделать хороший паяный шов, чтобы вы могли создавать свои собственные устройства, которые будут хорошо выглядеть и прослужат долгое время.

Шаг 7: Узнайте, как диоды и конденсаторы ведут себя в цепи

На этом этапе у вас будет хороший фундамент для основ, и вы сможете строить схемы.

Но ваши усилия по изучению электроники не должны останавливаться на достигнутом.

А теперь пора узнать, как работают более сложные схемы.

После выполнения этого шага — если вы видите принципиальную схему с резистором, конденсатором и диодом, соединенными каким-либо образом — вы сможете увидеть, что произойдет с напряжениями и токами при подключении батареи, чтобы вы могли понять что делает схема.

Примечание. Если вы также понимаете, как работает Astable Multivibrator, значит, вы прошли долгий путь.Но не беспокойтесь об этом, большинство объяснений этой схемы ужасны.

Шаг 8: Создание схем с использованием интегральных схем

До сих пор вы использовали отдельные компоненты для создания забавных и простых схем. Но вы по-прежнему ограничены самыми основными функциями.

Как вы можете добавить в свои проекты классную функциональность, такую ​​как звук, память, интеллект и многое другое?

Тогда вам нужно научиться использовать интегральные схемы (ИС).

Эти схемы могут выглядеть очень сложными и трудными, но это не так уж и сложно, если вы научитесь правильно их использовать. И это откроет для вас совершенно новый мир!

После выполнения этого шага вы должны знать, как использовать любую интегральную схему.

Шаг 9: Создайте свою собственную печатную плату

К этому моменту у вас должно было быть построено довольно много схем.

И вы можете оказаться немного ограниченными, потому что некоторые схемы, которые вы хотите построить, требуют большого количества подключений.

Для правильного изучения электроники вам обязательно нужно проделать этот шаг.

Пришло время узнать, как создать свою собственную печатную плату (PCB)!

Спроектировать печатную плату проще, чем вы думаете. А производство печатных плат стало настолько дешевым, что больше нет причин возиться с травлением.

Я создал пошаговое руководство, которое вы можете прочитать в Интернете или загрузить в виде PDF-файла, под названием «Сделайте свою первую печатную плату».

Учебное пособие проведет вас через все этапы. Он показывает вам все, на что вам нужно нажать, чтобы перейти от незнания к созданию собственной печатной платы.

И вам не нужно разбираться в схеме, чтобы ее построить. Не стесняйтесь найти классную схему для сборки из любого места в Интернете и спроектировать для нее свою собственную печатную плату.

После выполнения этого шага вы должны знать, как спроектировать печатную плату на компьютере и как заказать дешевые прототипы печатной платы в Интернете.

Шаг 10. Научитесь использовать микроконтроллеры в своих проектах

С интегральными схемами и вашим собственным дизайном печатной платы вы можете многое.

Но все же, если вы действительно хотите свободно создавать все, что хотите, вам нужно научиться использовать микроконтроллеры. Это действительно выведет ваши проекты на новый уровень.

Научитесь использовать микроконтроллер, и вы сможете создавать расширенные функциональные возможности с помощью нескольких строк кода вместо того, чтобы использовать огромную цепь компонентов, чтобы делать то же самое.

После завершения этого шага вы должны знать, как использовать микроконтроллер в проекте, и вы будете знать, где найти информацию, чтобы узнать больше.

Хотите, чтобы в этом пошаговом контрольном списке в формате PDF были указаны точные шаги, которые я рекомендую для изучения электроники с нуля?
Щелкните здесь, чтобы загрузить контрольный список сейчас >>

Нужна помощь по любому из шагов?

С помощью этого контрольного списка вы можете самостоятельно изучить электронику. Вы можете найти свои собственные учебные материалы где угодно.

Вы можете найти информацию в книгах, статьях и курсах, которые помогут вам в вашем путешествии.

Я рекомендую найти кого-то, у кого стиль преподавания вам нравится, и избегать тех, кто преподает так, как вам не нравится.

Мне нравится преподавать просто и практично. Я стараюсь объяснять вещи как можно проще, чтобы это мог понять даже ребенок. Кстати, я также написал «Электронику для детей» — книгу по электронике для детей.

Если вам нравится мой стиль преподавания, вы можете изучить все эти шаги и многое другое — и стать частью сообщества, полного энтузиазма изучающих электронику, присоединившись к моему членскому сайту Ohmify.

Как работают электронные компоненты

Электронные гаджеты стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они сделали нашу жизнь комфортнее и удобнее. Электронные гаджеты находят широкое применение в современном мире, от авиации до медицины и здравоохранения. Фактически, революция в электронике и революция компьютеров идут рука об руку.

Большинство гаджетов имеют крошечные электронные схемы, которые могут управлять машинами и обрабатывать информацию.Проще говоря, электронные схемы — это линия жизни различных электроприборов. Это руководство подробно объясняет общие электронные компоненты, используемые в электронных схемах, и то, как они работают.

В этой статье я дам обзор электронных схем. Затем я предоставлю дополнительную информацию о 7 различных типах компонентов. Для каждого типа я буду обсуждать состав, принцип работы, а также функцию и значение компонента.

1. Конденсатор
2. Резистор
3. Диод
4. Транзистор
5. Индуктор
6. Реле
7. Кристалл кварца

---

Обзор электронной схемы

Электронная схема — это структура, которая направляет и управляет электрическим током для выполнения различных функций, включая усиление сигнала, вычисление и передачу данных.Он состоит из нескольких различных компонентов, таких как резисторы, транзисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды. Для соединения компонентов друг с другом используются токопроводящие провода или дорожки. Однако цепь считается завершенной, только если она начинается и заканчивается в одной и той же точке, образуя цикл.

---

Элементы электронной схемы

Сложность и количество компонентов в электронной схеме может изменяться в зависимости от ее применения. Однако простейшая схема состоит из трех элементов, включая токопроводящую дорожку, источник напряжения и нагрузку.

Элемент 1: токопроводящий путь

Электрический ток течет по токопроводящей дорожке. Хотя медные провода используются в простых цепях, они быстро заменяются токопроводящими дорожками. Проводящие дорожки — это не что иное, как медные листы, наклеенные на непроводящую основу. Они часто используются в небольших и сложных схемах, таких как печатные платы (PCB).

Элемент 2: Источник напряжения

Основная функция цепи — обеспечить безопасное прохождение электрического тока через нее.Итак, первый ключевой элемент — это источник напряжения. Это двухконтактное устройство, такое как аккумулятор, генераторы или энергосистемы, которые обеспечивают разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в цепи, так что ток может течь через них.

Элемент 3: Нагрузка

Нагрузка — это элемент в цепи, который потребляет мощность для выполнения определенной функции. Лампочка — простейшая нагрузка. Однако сложные схемы имеют разные нагрузки, такие как резисторы, конденсаторы, транзисторы и транзисторы.

---

Факты об электронных схемах

Факт 1: Обрыв цепи

Как упоминалось ранее, цепь всегда должна образовывать петлю, чтобы через нее протекал ток. Однако, когда дело доходит до разомкнутой цепи, ток не может течь, поскольку один или несколько компонентов отключены намеренно (с помощью переключателя) или случайно (сломанные части). Другими словами, любая цепь, не образующая петли, является разомкнутой.

Факт 2: Замкнутый контур

Замкнутый контур — это контур, который образует контур без каких-либо прерываний.Таким образом, это полная противоположность разомкнутой цепи. Однако полная цепь, которая не выполняет никаких функций, остается замкнутой цепью. Например, цепь, подключенная к разряженной батарее, может не работать, но это все равно замкнутая цепь.

Факт 3: Короткое замыкание

В случае короткого замыкания между двумя точками электрической цепи образуется соединение с низким сопротивлением. В результате ток имеет тенденцию течь через это вновь образованное соединение, а не по намеченному пути.Например, если есть прямое соединение между отрицательной и положительной клеммами батареи, ток будет проходить через нее, а не через цепь.

Однако короткое замыкание обычно приводит к серьезным несчастным случаям, так как ток может протекать на опасно высоких уровнях. Следовательно, короткое замыкание может повредить электронное оборудование, вызвать взрыв батарей и даже вызвать пожар в коммерческих и жилых зданиях.

Факт 4: Печатные платы (PCB)

Для большинства электронных приборов требуются сложные электронные схемы.Вот почему разработчикам приходится размещать крошечные электронные компоненты на печатной плате. Он состоит из пластиковой платы с соединительными медными дорожками с одной стороны и множества отверстий для крепления компонентов. Когда макет печатной платы наносится химическим способом на пластиковую плату, она называется печатной платой или печатной платой.

Рисунок 1: Печатная плата . [Источник изображения]

Факт 5: Интегральные схемы (ИС)

Хотя печатные платы могут предложить множество преимуществ, для большинства современных приборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, требуются сложные схемы, состоящие из тысяч и даже миллионов компонентов.Вот тут-то и пригодятся интегральные схемы. Это крошечные электронные схемы, которые могут поместиться внутри небольшого кремниевого чипа. Джек Килби изобрел первую интегральную схему в 1958 году в компании Texas Instruments. Единственная цель ИС — повысить эффективность электронных устройств при уменьшении их размера и стоимости производства. С годами интегральные схемы становились все более сложными по мере развития технологий. Вот почему персональные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны и другая бытовая электроника с каждым днем ​​становятся все дешевле и лучше.

Рисунок 2: Интегральные схемы . [Источник изображения]

---

Электронные компоненты

Благодаря современным технологиям процесс сборки электронных схем был полностью автоматизирован, особенно это касается изготовления микросхем и печатных плат. Количество и расположение компонентов в схеме может варьироваться в зависимости от ее сложности. Однако он построен с использованием небольшого количества стандартных компонентов.

Следующие компоненты используются для создания электронных схем.

---

Компонент 1: Конденсатор

Конденсаторы

широко используются для построения различных типов электронных схем.Конденсатор — это пассивный двухконтактный электрический компонент, который может электростатически накапливать энергию в электрическом поле. Проще говоря, он работает как небольшая аккумуляторная батарея, которая накапливает электричество. Однако, в отличие от аккумулятора, он может заряжаться и разряжаться за доли секунды.

Рисунок 3: Конденсаторы [Источник изображения]

A. Состав Конденсаторы

бывают всех форм и размеров, но обычно они состоят из одинаковых основных компонентов. Между ними уложены два электрических проводника или пластины, разделенные диэлектриком или изолятором.Пластины состоят из проводящего материала, такого как тонкие пленки из металла или алюминиевой фольги. С другой стороны, диэлектрик — это непроводящий материал, такой как стекло, керамика, пластиковая пленка, воздух, бумага или слюда. Вы можете вставить два электрических соединения, выступающих из пластин, чтобы зафиксировать конденсатор в цепи.

B. Как это работает?

Когда вы прикладываете напряжение к двум пластинам или подключаете их к источнику, на изоляторе возникает электрическое поле, в результате чего на одной пластине накапливается положительный заряд, а на другой накапливается отрицательный заряд.Конденсатор продолжает сохранять заряд, даже если вы отключите его от источника. В тот момент, когда вы подключаете его к нагрузке, накопленная энергия перетекает от конденсатора к нагрузке.

Емкость — это количество энергии, хранящейся в конденсаторе. Чем выше емкость, тем больше энергии он может хранить. Увеличить емкость можно, сдвинув пластины ближе друг к другу или увеличив их размер. В качестве альтернативы вы также можете улучшить изоляционные качества, чтобы увеличить емкость.

C. Функция и значение

Хотя конденсаторы выглядят как батареи, они могут выполнять различные типы функций в цепи, такие как блокировка постоянного тока с одновременным прохождением переменного тока или сглаживание выходного сигнала от источника питания. Они также используются в системах передачи электроэнергии для стабилизации напряжения и потока мощности. Одной из наиболее важных функций конденсатора в системах переменного тока является коррекция коэффициента мощности, без которой вы не сможете обеспечить достаточный пусковой момент для однофазных двигателей.

Фильтры для конденсаторов

Если вы используете микроконтроллер в цепи для запуска определенной программы, вы не хотите, чтобы его напряжение упало, поскольку это приведет к сбросу контроллера. Вот почему дизайнеры используют конденсатор. Он может обеспечить микроконтроллер необходимой мощностью на долю секунды, чтобы избежать перезапуска. Другими словами, он отфильтровывает шумы в линии питания и стабилизирует источник питания.

Применения удерживающего конденсатора

В отличие от батареи, конденсатор быстро разряжается.Вот почему он используется для кратковременного питания цепи. Батареи вашей камеры заряжают конденсатор, прикрепленный к вспышке. Когда вы делаете снимок со вспышкой, конденсатор высвобождает свой заряд за доли секунды, генерируя вспышку света.

Применение конденсатора таймера

В резонансной или зависящей от времени схеме конденсаторы используются вместе с резистором или катушкой индуктивности в качестве элемента синхронизации. Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, определяет работу схемы.

---

Компонент 2: резистор

Резистор — это пассивное двухконтактное электрическое устройство, которое препятствует прохождению тока. Это, наверное, самый простой элемент в электронной схеме. Это также один из наиболее распространенных компонентов, поскольку сопротивление является неотъемлемым элементом почти всех электронных схем. Обычно они имеют цветовую маркировку.

Рисунок 4: Резисторы [Источник изображения]

A. Состав

Резистор — это совсем не модное устройство, потому что сопротивление — это естественное свойство, которым обладают почти все проводники.Итак, конденсатор состоит из медной проволоки, обернутой вокруг изоляционного материала, такого как керамический стержень. Количество витков и толщина медной проволоки прямо пропорциональны сопротивлению. Чем больше количество витков и чем тоньше провод, тем выше сопротивление.

Также можно встретить резисторы, изготовленные по спирали из углеродной пленки. Отсюда и название резисторы с углеродной пленкой. Они разработаны для схем с низким энергопотреблением, потому что резисторы с углеродной пленкой не так точны, как их аналоги с проволочной обмоткой.Однако они дешевле проводных резисторов. К обоим концам прикреплены клеммы проводов. Поскольку резисторы не учитывают полярность в цепи, ток может протекать в любом направлении. Таким образом, не нужно беспокоиться о том, чтобы прикрепить их вперед или назад.

B. Как это работает?

Резистор может показаться не очень большим. Можно подумать, что он ничего не делает, кроме потребления энергии. Однако он выполняет жизненно важную функцию: контролирует напряжение и ток в вашей цепи.Другими словами, резисторы дают вам контроль над конструкцией вашей схемы.

Когда электрический ток начинает течь по проводу, все электроны начинают двигаться в одном направлении. Это похоже на воду, текущую по трубе. По тонкой трубе будет течь меньше воды, потому что у нее меньше места для ее движения.

Точно так же, когда ток проходит через тонкий провод в резисторе, электронам становится все труднее двигаться через него. Короче говоря, количество электронов, проходящих через резистор, уменьшается с увеличением длины и толщины провода.

C. Функция и значение У резисторов

есть множество применений, но три наиболее распространенных — это управление током, деление напряжения и цепи резистор-конденсатор.

Ограничение тока

Если вы не добавите резисторы в цепь, ток будет опасно высоким. Это может привести к перегреву других компонентов и их повреждению. Например, если вы подключите светодиод напрямую к батарее, он все равно будет работать.Однако через некоторое время светодиод нагреется, как огненный шар. В конечном итоге он сгорит, поскольку светодиоды менее устойчивы к нагреву.

Но, если ввести в схему резистор, он снизит протекание тока до оптимального уровня. Таким образом, вы можете дольше держать светодиод включенным, не перегревая его.

Делительное напряжение Также используются резисторы

для понижения напряжения до нужного уровня. Иногда для определенной части схемы, такой как микроконтроллер, может потребоваться более низкое напряжение, чем для самой схемы.Здесь на помощь приходит резистор.

Допустим, ваша схема работает от аккумулятора 12 В. Однако для микроконтроллера требуется только питание 6 В. Итак, чтобы разделить напряжение пополам, все, что вам нужно сделать, это подключить последовательно два резистора с равным сопротивлением. Проволока между двумя резисторами снизит наполовину напряжение вашей цепи, к которой может быть подключен микроконтроллер. Используя соответствующие резисторы, вы можете снизить напряжение в цепи до любого уровня.

Резисторно-конденсаторные цепи Резисторы

также используются в сочетании с конденсаторами для создания интегральных схем, содержащих массивы резистор-конденсатор в одной микросхеме.Они также известны как RC-фильтры или RC-сети. Они часто используются для подавления электромагнитных помех (EMI) или радиочастотных помех (RFI) в различных инструментах, включая порты ввода / вывода компьютеров и ноутбуков, локальные сети (LAN) и глобальные сети (WAN), среди прочего. Они также используются в станках, распределительных устройствах, контроллерах двигателей, автоматизированном оборудовании, промышленных приборах, лифтах и ​​эскалаторах.

---

Компонент 3: Диод

Диод — это устройство с двумя выводами, которое позволяет электрическому току течь только в одном направлении.Таким образом, это электронный эквивалент обратного клапана или улицы с односторонним движением. Он обычно используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Он изготовлен либо из полупроводникового материала (полупроводниковый диод), либо из вакуумной трубки (вакуумный ламповый диод). Однако сегодня большинство диодов изготовлено из полупроводникового материала, особенно из кремния.

Рисунок 5: Диод [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, существует два типа диодов: вакуумные диоды и полупроводниковые диоды.Вакуумный диод состоит из двух электродов (катода и анода), помещенных внутри герметичной вакуумной стеклянной трубки. Полупроводниковый диод состоит из полупроводников p-типа и n-типа. Поэтому он известен как диод с p-n переходом. Обычно он изготавливается из кремния, но также можно использовать германий или селен.

B. Как это работает?

Вакуумный диод

Когда катод нагревается нитью накала, в вакууме образуется невидимое облако электронов, называемое пространственным зарядом.Хотя электроны испускаются катодом, отрицательный объемный заряд отталкивает их. Поскольку электроны не могут достичь анода, через цепь не протекает ток. Однако, когда анод становится положительным, объемный заряд исчезает. В результате ток начинает течь от катода к аноду. Таким образом, электрический ток внутри диода течет только от катода к аноду и никогда от анода к катоду.

Соединительный диод P-N

Диод с p-n переходом состоит из кремниевых полупроводников p-типа и n-типа.Полупроводник p-типа обычно легируется бором, оставляя в нем дырки (положительный заряд). С другой стороны, полупроводник n-типа легирован сурьмой, добавляя в него несколько дополнительных электронов (отрицательный заряд). Таким образом, электрический ток может протекать через оба полупроводника.

Когда вы складываете блоки p-типа и n-типа вместе, дополнительные электроны n-типа объединяются с дырками p-типа, создавая зону обеднения без каких-либо свободных электронов или дырок. Короче, ток через диод больше не может проходить.

Когда вы подключаете отрицательную клемму батареи к кремнию n-типа, а положительную клемму к p-типу (прямое смещение), ток начинает течь, поскольку электроны и дырки теперь могут перемещаться по переходу. Однако, если вы перевернете клеммы (обратное смещение), ток не будет течь через диод, потому что дырки и электроны отталкиваются друг от друга, расширяя зону истощения. Таким образом, как и вакуумный диод, переходной диод может пропускать ток только в одном направлении.

С.Функция и значение

Хотя диоды являются одними из простейших компонентов электронной схемы, они находят уникальное применение в различных отраслях промышленности.

Преобразование переменного тока в постоянный

Наиболее распространенное и важное применение диодов — преобразование переменного тока в постоянный. Обычно полуволновой (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель используется для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока, особенно в бытовых источниках питания. Когда вы пропускаете источник питания переменного тока через диод, через него проходит только половина формы волны переменного тока.Поскольку этот импульс напряжения используется для зарядки конденсатора, он создает устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций. Различные комбинации диодов и конденсаторов также используются для создания различных типов умножителей напряжения для умножения небольшого переменного напряжения на высокие выходы постоянного тока.

Обходные диоды

Обходные диоды часто используются для защиты солнечных панелей. Когда ток от остальных элементов проходит через поврежденный или пыльный солнечный элемент, это вызывает перегрев.В результате общая выходная мощность снижается, создавая горячие точки. Диоды подключаются параллельно солнечным элементам, чтобы защитить их от перегрева. Эта простая конструкция ограничивает напряжение на неисправном солнечном элементе, позволяя току проходить через неповрежденные элементы во внешнюю цепь.

Защита от скачков напряжения

Когда источник питания внезапно прерывается, он создает высокое напряжение в большинстве индуктивных нагрузок.Этот неожиданный скачок напряжения может повредить нагрузку. Однако вы можете защитить дорогое оборудование, подключив диод к индуктивным нагрузкам. В зависимости от типа безопасности эти диоды известны под разными названиями, включая демпферный диод, обратный диод, подавляющий диод и диод свободного хода, среди других.

Демодуляция сигнала

Они также используются в процессе модуляции сигнала, поскольку диоды могут эффективно удалять отрицательный элемент сигнала переменного тока.Диод выпрямляет несущую волну, превращая ее в постоянный ток. Звуковой сигнал извлекается из несущей волны, этот процесс называется звуковой частотной модуляцией. Вы можете слышать звук после некоторой фильтрации и усиления. Следовательно, диоды обычно используются в радиоприемниках для извлечения сигнала из несущей волны.

Защита от обратного тока

Изменение полярности источника постоянного тока или неправильное подключение батареи может привести к протеканию значительного тока через цепь.Такое обратное подключение может повредить подключенную нагрузку. Вот почему защитный диод включен последовательно с положительной стороной клеммы аккумулятора. В случае правильной полярности диод становится смещенным в прямом направлении, и ток течет по цепи. Однако в случае неправильного подключения он становится смещенным в обратном направлении, блокируя ток. Таким образом, это может защитить ваше оборудование от возможных повреждений.

---

Компонент 4: Транзистор

Один из важнейших компонентов электронной схемы, транзисторы произвели революцию в области электроники.Эти крошечные полупроводниковые устройства с тремя выводами существуют уже более пяти десятилетий. Их часто используют как усилители и переключающие устройства. Вы можете думать о них как о реле без каких-либо движущихся частей, потому что они могут включать или выключать что-то без какого-либо движения.

Рисунок 6: Транзисторы [Источник изображения]

A. Состав

Вначале германий использовался для создания транзисторов, которые были чрезвычайно чувствительны к температуре. Однако сегодня они изготавливаются из кремния, полупроводникового материала, обнаруженного в песке, потому что кремниевые транзисторы гораздо более устойчивы к температуре и дешевле в производстве.Есть два разных типа биполярных переходных транзисторов (BJT), NPN и PNP. Каждый транзистор имеет три контакта, которые называются базой (b), коллектором (c) и эмиттером (e). NPN и PNP относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор.

B. Как это работает?

Когда вы помещаете кремниевую пластину p-типа между двумя стержнями n-типа, вы получаете NPN-транзистор. Эмиттер присоединен к одному n-типу, а коллектор — к другому.База прикреплена к р-образному типу. Избыточные дырки в кремнии p-типа действуют как барьеры, блокирующие прохождение тока. Однако, если вы приложите положительное напряжение к базе и коллектору и отрицательно зарядите эмиттер, электроны начнут течь от эмиттера к коллектору.

Расположение и количество блоков p-типа и n-типа остаются инвертированными в транзисторе PNP. В этом типе транзистора один n-тип находится между двумя блоками p-типа. Поскольку распределение напряжения отличается, транзистор PNP работает иначе.Транзистор NPN требует положительного напряжения на базу, в то время как PNP требует отрицательного напряжения. Короче говоря, ток должен течь от базы, чтобы включить PNP-транзистор.

C. Функция и значение

Транзисторы функционируют как переключатели и усилители в большинстве электронных схем. Дизайнеры часто используют транзистор в качестве переключателя, потому что, в отличие от простого переключателя, он может превратить небольшой ток в гораздо больший. Хотя вы можете использовать простой переключатель в обычной цепи, для усовершенствованной схемы может потребоваться различное количество токов на разных этапах.

Транзисторы в слуховых аппаратах

Одно из самых известных применений транзисторов — слуховой аппарат. Обычно небольшой микрофон в слуховом аппарате улавливает звуковые волны, преобразовывая их в колеблющиеся электрические импульсы или токи. Когда эти токи проходят через транзистор, они усиливаются. Затем усиленные импульсы проходят через динамик, снова преобразуя их в звуковые волны. Таким образом, вы можете услышать значительно более громкую версию окружающего шума.

Транзисторы в компьютерах и калькуляторах

Все мы знаем, что компьютеры хранят и обрабатывают информацию, используя двоичный язык «ноль» и «единица». Однако большинство людей не знают, что транзисторы играют решающую роль в создании чего-то, что называется логическими вентилями, которые являются основой компьютерных программ. Транзисторы часто соединяются с логическими вентилями, чтобы создать уникальный элемент устройства, называемый триггером. В этой системе транзистор остается включенным, даже если вы уберете ток базы.Теперь он переключается или выключается всякий раз, когда через него проходит новый ток. Таким образом, транзистор может хранить ноль, когда он выключен, или единицу, когда он включен, что является принципом работы компьютеров.

Транзисторы Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона состоит из двух соединенных вместе транзисторов с полярным соединением PNP или NPN. Он назван в честь своего изобретателя Сидни Дарлингтона. Единственное назначение транзистора Дарлингтона — обеспечить высокий коэффициент усиления по току при низком базовом токе.Вы можете найти эти транзисторы в приборах, которым требуется высокий коэффициент усиления по току на низкой частоте, таких как регуляторы мощности, драйверы дисплея, контроллеры двигателей, световые и сенсорные датчики, системы сигнализации и усилители звука.

IGBT и MOSFET транзисторы

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) часто используются в качестве усилителей и переключателей в различных инструментах, включая электромобили, поезда, холодильники, кондиционеры и даже стереосистемы.С другой стороны, полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET) обычно используются в интегральных схемах для управления уровнями мощности устройства или для хранения данных.

---

Компонент 5: Индуктор

Катушка индуктивности, также известная как реактор, представляет собой пассивный компонент цепи, имеющей два вывода. Это устройство хранит энергию в своем магнитном поле, возвращая ее в цепь при необходимости. Было обнаружено, что когда две катушки индуктивности размещаются рядом, не касаясь друг друга, магнитное поле, создаваемое первой катушкой индуктивности, воздействует на вторую катушку индуктивности.Это был решающий прорыв, который привел к изобретению первых трансформаторов.

Рисунок 7: Катушки индуктивности [Источник изображения]

A. Состав

Это, вероятно, простейший компонент, состоящий только из мотка медной проволоки. Индуктивность прямо пропорциональна количеству витков в катушке. Однако иногда катушка наматывается на ферромагнитный материал, такой как железо, слоистое железо и порошковое железо, для увеличения индуктивности. Форма этого сердечника также может увеличить индуктивность.Тороидальные (в форме бублика) сердечники обеспечивают лучшую индуктивность по сравнению с соленоидными (стержневыми) сердечниками на такое же количество витков. К сожалению, соединить индукторы в интегральную схему сложно, поэтому их обычно заменяют резисторами.

B. Как это работает?

Когда ток проходит по проводу, он создает магнитное поле. Однако уникальная форма индуктора приводит к созданию гораздо более сильного магнитного поля. Это мощное магнитное поле, в свою очередь, сопротивляется переменному току, но пропускает через него постоянный ток.Это магнитное поле также хранит энергию.

Возьмем простую схему, состоящую из батареи, переключателя и лампочки. Лампа загорится ярко, как только вы включите выключатель. Добавьте в эту цепь индуктивность. Как только вы включаете выключатель, лампочка переключается с яркой на тусклую. С другой стороны, когда переключатель выключен, он становится очень ярким, всего на долю секунды до полного выключения.

Когда вы включаете переключатель, индуктор начинает использовать электричество для создания магнитного поля, временно блокируя прохождение тока.Но только постоянный ток проходит через индуктор, как только магнитное поле заполнено. Вот почему лампочка переключается с яркой на тусклую. Все это время индуктор накапливает некоторую электрическую энергию в виде магнитного поля. Итак, когда вы выключаете выключатель, магнитное поле поддерживает постоянный ток в катушке. Таким образом, лампочка некоторое время горит ярко перед тем, как погаснуть.

C. Функция и значение

Хотя индукторы полезны, их сложно включить в электронные схемы из-за их размера.Поскольку они более громоздкие по сравнению с другими компонентами, они увеличивают вес и занимают много места. Следовательно, их обычно заменяют резисторами в интегральных схемах (ИС). Тем не менее, индукторы имеют широкий спектр промышленных применений.

Фильтры в настроенных схемах

Одним из наиболее распространенных применений индукторов является выбор желаемой частоты в настроенных схемах. Они широко используются с конденсаторами и резисторами, подключенными параллельно или последовательно, для создания фильтров.Импеданс катушки индуктивности увеличивается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, автономная катушка индуктивности может действовать только как фильтр нижних частот. Однако, когда вы объединяете его с конденсатором, вы можете создать режекторный фильтр, потому что сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, вы можете использовать различные комбинации конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов для создания различных типов фильтров. Они присутствуют в большинстве электронных устройств, включая телевизоры, настольные компьютеры и радио.

Дроссели как дроссели

Если через дроссель протекает переменный ток, он создает противоположный ток. Таким образом, он может преобразовывать источник переменного тока в постоянный. Другими словами, он подавляет подачу переменного тока, но позволяет постоянному току проходить через него, отсюда и название «дроссель». Обычно они встречаются в цепях питания, которым необходимо преобразовать подачу переменного тока в подачу постоянного тока.

Ферритовые бусины

Ферритовый шарик или ферритовый дроссель используется для подавления высокочастотного шума в электронных схемах.Некоторые из распространенных применений ферритовых шариков включают компьютерные кабели, телевизионные кабели и кабели для зарядки мобильных устройств. Эти кабели иногда могут действовать как антенны, взаимодействуя с аудио- и видеовыходами вашего телевизора и компьютера. Таким образом, индукторы используются в ферритовых шариках, чтобы уменьшить такие радиочастотные помехи.

Индукторы в датчиках приближения

Большинство датчиков приближения работают по принципу индуктивности. Индуктивный датчик приближения состоит из четырех частей, включая индуктор или катушку, генератор, схему обнаружения и выходную схему.Осциллятор генерирует флуктуирующее магнитное поле. Когда объект приближается к этому магнитному полю, начинают накапливаться вихревые токи, уменьшая магнитное поле датчика.

Схема обнаружения определяет силу датчика, в то время как выходная схема вызывает соответствующий ответ. Индуктивные датчики приближения, также называемые бесконтактными датчиками, ценятся за их надежность. Они используются на светофорах для определения плотности движения, а также в качестве датчиков парковки легковых и грузовых автомобилей.

Асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее распространенным примером применения индукторов. Обычно в асинхронном двигателе индукторы устанавливаются в фиксированном положении. Другими словами, им не разрешается выравниваться с близлежащим магнитным полем. Источник питания переменного тока используется для создания вращающегося магнитного поля, которое затем вращает вал. Потребляемая мощность регулирует скорость вращения. Следовательно, асинхронные двигатели часто используются в приложениях с фиксированной скоростью.Асинхронные двигатели очень надежны и прочны, поскольку нет прямого контакта между двигателем и ротором.

Трансформаторы

Как упоминалось ранее, открытие индукторов привело к изобретению трансформаторов, одного из основных компонентов систем передачи энергии. Вы можете создать трансформатор, объединив индукторы общего магнитного поля. Обычно они используются для повышения или понижения напряжения в линиях электропередач до желаемого уровня.

Накопитель энергии

Катушка индуктивности, как и конденсатор, также может накапливать энергию. Однако, в отличие от конденсатора, он может накапливать энергию в течение ограниченного времени. Поскольку энергия хранится в магнитном поле, она схлопывается, как только отключается источник питания. Тем не менее, индукторы функционируют как надежные накопители энергии в импульсных источниках питания, таких как настольные компьютеры.

---

Компонент 6: реле

Реле — это электромагнитный переключатель, который может размыкать и замыкать цепи электромеханическим или электронным способом.Для работы реле необходим относительно небольшой ток. Обычно они используются для регулирования малых токов в цепи управления. Однако вы также можете использовать реле для управления большими электрическими токами. Реле — это электрический эквивалент рычага. Вы можете включить его небольшим током, чтобы включить (или усилить) другую цепь, использующую большой ток. Реле могут быть либо электромеханическими, либо твердотельными.

Рисунок 8: Реле [Источник изображения]

A. Состав

Электромеханическое реле (ЭМИ) состоит из корпуса, катушки, якоря, пружины и контактов.Рама поддерживает различные части реле. Якорь — это подвижная часть релейного переключателя. Катушка (в основном из медной проволоки), намотанная на металлический стержень, создает магнитное поле, которое перемещает якорь. Контакты — это токопроводящие части, которые размыкают и замыкают цепь.

Твердотельное реле (SSR) состоит из входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь эквивалентна катушке электромеханического реле. Схема управления действует как связующее устройство между входными и выходными цепями, в то время как выходная цепь выполняет ту же функцию, что и контакты в ЭМИ.Твердотельные реле становятся все более популярными, поскольку они дешевле, быстрее и надежнее электромеханических реле.

B. Как это работает?

Используете ли вы электромеханическое реле или твердотельное реле, это нормально замкнутое (NC) или нормально разомкнутое (NO) реле. В случае реле NC контакты остаются замкнутыми при отсутствии питания. Однако в нормально разомкнутом реле контакты остаются разомкнутыми при отсутствии питания.Короче говоря, всякий раз, когда через реле протекает ток, контакты либо размыкаются, либо замыкаются.

В ЭМИ источник питания возбуждает катушку реле, создавая магнитное поле. Магнитная катушка притягивает металлическую пластину, установленную на якоре. Когда ток прекращается, якорь возвращается в исходное положение под действием пружины. EMR также может иметь один или несколько контактов в одном пакете. Если в цепи используется только один контакт, она называется цепью с одиночным разрывом (SB). С другой стороны, цепь двойного размыкания (DB) идет с буксировочными контактами.Обычно реле с одинарным размыканием используются для управления маломощными устройствами, такими как индикаторные лампы, а контакты с двойным размыканием используются для управления мощными устройствами, такими как соленоиды.

Когда дело доходит до работы SSR, вам необходимо подать напряжение выше, чем указанное напряжение срабатывания реле, чтобы активировать входную цепь. Вы должны подать напряжение ниже установленного минимального напряжения падения реле, чтобы деактивировать входную цепь. Схема управления передает сигнал из входной цепи в выходную.Выходная цепь включает нагрузку или выполняет желаемое действие.

C. Функция и значение

Поскольку они могут управлять сильноточной цепью с помощью слаботочного сигнала, в большинстве процессов управления используются реле в качестве первичных устройств защиты и переключения. Они также могут обнаруживать неисправности и нарушения в системах распределения электроэнергии. Типичные приложения включают телекоммуникации, автомобили, системы управления дорожным движением, бытовую технику и компьютеры, среди прочего.

Реле защиты

Защитные реле используются для отключения или отключения цепи при обнаружении каких-либо нарушений. Иногда они также могут подавать сигналы тревоги при обнаружении неисправности. Типы реле защиты зависят от их функции. Например, реле максимального тока предназначено для определения тока, превышающего заданное значение. При обнаружении такого тока реле срабатывает, отключая автоматический выключатель, чтобы защитить оборудование от возможного повреждения.

Дистанционное реле или реле импеданса, с другой стороны, может обнаруживать отклонения в соотношении тока и напряжения, а не контролировать их величину независимо. Он срабатывает, когда отношение V / I падает ниже заданного значения. Обычно защитные реле используются для защиты оборудования, такого как двигатели, генераторы, трансформаторы и т. Д.

Реле автоматического повторного включения

Реле автоматического повторного включения предназначено для многократного повторного включения автоматического выключателя, который уже отключен с помощью защитного реле.Например, при резком падении напряжения в электрической цепи вашего дома может наблюдаться несколько кратковременных перебоев в подаче электроэнергии. Эти сбои происходят из-за того, что реле повторного включения пытается автоматически включить защитное реле. В случае успеха питание будет восстановлено. В противном случае произойдет полное отключение электроэнергии.

Тепловые реле

Тепловое воздействие электрической энергии — это принцип работы теплового реле. Короче говоря, он может обнаруживать повышение температуры окружающей среды и соответственно включать или выключать цепь.Он состоит из биметаллической полосы, которая нагревается при прохождении через нее сверхтока. Нагретая полоса изгибается и замыкает замыкающий контакт, отключая автоматический выключатель. Наиболее распространенное применение теплового реле — защита электродвигателя от перегрузки.

---

Компонент 7. Кристалл кварца

Кристаллы кварца находят несколько применений в электронной промышленности. Однако в основном они используются в качестве резонаторов в электронных схемах. Кварц — это встречающаяся в природе форма кремния.Однако теперь его производят синтетически, чтобы удовлетворить растущий спрос. Он проявляет пьезоэлектрический эффект. Если вы приложите физическое давление к одной стороне, возникающие в результате вибрации создадут переменное напряжение на кристалле. Резонаторы на кристалле кварца доступны во многих размерах в зависимости от требуемых применений.

Рисунок 9: Кристалл кварца [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, кристаллы кварца либо производятся синтетическим путем, либо встречаются в природе.Их часто используют для создания кварцевых генераторов для создания электрического сигнала с точной частотой. Обычно форма кристаллов кварца гексагональная с пирамидками на концах. Однако для практических целей их разрезают на прямоугольные плиты. К наиболее распространенным типам форматов резки относятся X, Y и AT. Эта плита помещается между двумя металлическими пластинами, называемыми удерживающими пластинами. Внешняя форма кварцевого кристалла или кварцевого генератора может быть цилиндрической, прямоугольной или квадратной.

Б.Как это работает?

Если подать на кристалл переменное напряжение, он вызовет механические колебания. Огранка и размер кристалла кварца определяют резонансную частоту этих колебаний или колебаний. Таким образом, он генерирует постоянный сигнал. Кварцевые генераторы дешевы и просты в изготовлении синтетическим способом. Они доступны в диапазоне от нескольких кГц до нескольких МГц. Поскольку кварцевые генераторы имеют более высокую добротность или добротность, они очень стабильны во времени и температуре.

C. Функция и значение

Исключительно высокая добротность позволяет использовать кристаллы кварца и резонансный элемент в генераторах, а также в фильтрах в электронных схемах. Вы можете найти этот высоконадежный компонент в радиочастотных приложениях, как схемы генератора тактовых импульсов в платах микропроцессоров, а также как элемент синхронизации в цифровых часах.

Кварцевые часы

Проблема традиционных часов с винтовой пружиной заключается в том, что вам нужно периодически заводить катушку.С другой стороны, маятниковые часы зависят от силы тяжести. Таким образом, они по-разному показывают время на разных уровнях моря и высотах из-за изменений силы тяжести. Однако на характеристики кварцевых часов не влияет ни один из этих факторов. Кварцевые часы питаются от батареек. Обычно крошечный кристалл кварца регулирует шестеренки, которые управляют секундной, минутной и часовой стрелками. Поскольку кварцевые часы потребляют очень мало энергии, батарея часто может работать дольше.

Фильтры

Вы также можете использовать кристаллы кварца в электронных схемах в качестве фильтров.Они часто используются для фильтрации нежелательных сигналов в радиоприемниках и микроконтроллерах. Большинство основных фильтров состоят из одного кристалла кварца. Однако усовершенствованные фильтры могут содержать более одного кристалла, чтобы соответствовать требованиям к рабочим характеристикам. Эти кварцевые фильтры намного превосходят фильтры, изготовленные с использованием ЖК-компонентов.

---

Заключение

От общения с близкими, живущими на разных континентах, до приготовления горячей чашки кофе — электронные устройства затрагивают практически все аспекты нашей жизни.Однако что заставляет эти электронные устройства выполнять, казалось бы, трудоемкие задачи всего за несколько минут? Крошечные электронные схемы — основа всего электронного оборудования.