Fondamenti di elettronica per manichini: termini e dispositivi utilizzati nell'ingegneria elettrica

Le persone si interessano all'elettronica a qualsiasi età e per una serie di motivi. Qualcuno ha bisogno della scienza per lavoro o studio, mentre per altri suscita solo interesse. Per ottenere una comprensione completa di questo argomento e comprenderne i termini di base, sarà necessario studiare le basi dell'elettronica e dell'ingegneria elettrica.

Concetti basilari

Durante gli anni scolastici, tutti dovevano imparare le basi dell'elettronica nelle lezioni di fisica. Ma a causa dei termini complessi, dell'abbondanza di formule e delle diverse unità di misura, non tutti sono stati in grado di assimilare le informazioni. Ci sono diverse situazioni nella vita in cui una persona ha bisogno di questa conoscenza. Oggi ci sono molti manuali, pubblicazioni e riviste che descrivono le basi dell'elettronica. Per i principianti, questi tutorial sono ottimi aiutanti., poiché tutti i concetti e i processi di base in essi contenuti sono presentati in un linguaggio accessibile.

I termini più comuni nel campo dell'elettronica che le persone sentono nella vita di tutti i giorni sono le parole corrente, tensione e resistenza. Per comprendere la loro essenza, è necessario ricordare che qualsiasi sostanza è un insieme di particelle cariche positivamente e negativamente (protoni ed elettroni).

Un flusso di elettroni in movimento direzionale forma una corrente. La forza che li muove in una direzione si chiama stress. Il movimento delle particelle negative non avviene senza impedimenti, è ostacolato dall'attrito, che in fisica si chiama resistenza. Queste quantità sono correlate tra loro, quindi conoscendone due, puoi facilmente calcolare la terza utilizzando la formula appropriata.

Ogni valore in elettronica ha una propria designazione e viene misurato in unità specifiche. Corrente A - in ampere, resistenza R - in ohm, tensione U - in volt.

L'uso dell'elettricità

La cosiddetta elettronica per "manichini" non solo spiega ai principianti la natura del verificarsi della corrente elettrica, ma fornisce anche esempi della sua applicazione. La gamma di sorgenti di tensione è molto ampia. Hanno tutte dimensioni e specifiche diverse:

1. Batteria al litio. Progettato per un carico nominale di 3 V. Grazie alle sue dimensioni ridotte, è adatto per l'uso in dispositivi tascabili (orologi, torce elettriche). Può avere una capacità di 30-500 mAh.
2. Elemento in nichel metallo idruro. È caratterizzato da un'elevata densità di energia e da una capacità di accumulo di carica rapida. Viene spesso utilizzato per alimentare vari tipi di robotica.

La batteria al piombo è anche un tipo di alimentazione e occupa un posto separato tra le fonti di energia note. Il suo design è composto dai seguenti elementi:

• contatto positivo e negativo;
• una serie di elettrodi con cariche diverse;
• valvola di sicurezza e di separazione.

Tutte le parti sono racchiuse in una robusta custodia. Tale batteria è la principale fonte di tensione per la maggior parte dei dispositivi elettronici. È facile e veloce da ricaricare, adatto a sistemi in cui il ruolo principale non è giocato dal peso del dispositivo, ma dal suo accumulo di energia.

Specifiche

Le prestazioni della batteria sono influenzate dal modo in cui è collegata. La connessione seriale porta ad un aumento della tensione, in parallelo - ad un aumento della corrente.

La caratteristica principale di una fonte di energia in elettronica è la capacità. Questo valore serve come misura della carica in esso immagazzinata e dipende direttamente dalla massa della sostanza attiva. Specificando la capacità nominale, i produttori intendono la quantità massima di energia elettrica che può essere estratta in determinate condizioni. Ma poiché le condizioni per l'utilizzo delle batterie sono tutt'altro che ideali, in pratica il livello di capacità è inferiore a quanto dichiarato. I principali fattori che influenzano la sua riduzione sono la durata del funzionamento, il regime di temperatura, il numero di cariche e scariche.

Come unità di misura per questo parametro, è consuetudine utilizzare wattora (W * h), kilowattora (kW * h), amperora (A * h) o milliampere ora (mA * h). Un wattora è definito come il prodotto della corrente e della tensione prodotta dal dispositivo in un'ora. Il livello di tensione è costante e dipende dal tipo di fonte energetica a cui appartiene (litio, alcalina, piombo).

In caso di scarica completa, la maggior parte delle sorgenti di tensione si guasta. Per prevenire danni, i produttori determinano la proporzione di corrente che può essere prelevata da esso. Questa è chiamata profondità di scarica e viene misurata come percentuale della capacità massima.

Limitatori di corrente elettrica

Alcuni dispositivi elettronici richiedono la limitazione della corrente elettrica. Per ottenere ciò, nel circuito è integrato uno speciale dispositivo di limitazione: un resistore. Come consumatore, non come produttore attuale, gestisce efficacemente la funzione di separazione delle linee di tensione e di ingresso (uscita). Viene utilizzato come aggiunta agli elementi attivi dei circuiti integrati.

Esistono molti tipi di resistori. A seconda del design, dei parametri tecnici e della composizione, sono:

1. Lineare. La resistenza rimane costante indipendentemente dalla differenza di potenziale applicata a tali resistori. Sono caratterizzati da una linea diritta volt-ampere.
2. Non lineare. La resistenza dipende dalla differenza tra la tensione applicata o la corrente passante. I resistori di questo tipo operano liberamente secondo la legge di Ohm e hanno una caratteristica non lineare. Utilizzato in progetti robotici come sensori.
3. Variabili. Dotato di uno speciale albero che permette di modificare i parametri di resistenza durante il funzionamento.
4. Permanente. Gli indicatori in essi impostati non possono essere modificati.
5. Carbonio. I nuclei all'interno di tali resistori sono realizzati in carbonio e hanno contatti a forma di coppa. A causa del corpo poroso, sono sensibili all'umidità ambientale.
6. Foglio. Sono prodotti per deposizione di metallo spruzzato su una base di ceramica. Si distinguono per l'elevata affidabilità, quindi sono utilizzati con successo nei sistemi elettronici di base.
7. Filo avvolto. La loro costruzione è costituita da un nucleo ceramico e da un avvolgimento del filo realizzato con diverse leghe metalliche. La composizione delle leghe dipende dalla resistenza richiesta. Mostra prestazioni stabili ad alta potenza.
8. Metallo sinterizzato. Per la loro fabbricazione viene utilizzata una miscela di ceramica e metalli cotti. La percentuale di alcuni componenti determina il livello di resistenza.
9. Fusibile. Nel normale funzionamento fungono da limitatori. All'aumentare della potenza nominale, funzionano come fusibili, proteggendo il circuito elettrico dai cortocircuiti.
10. Sensibile al calore. Possono dare sia un coefficiente positivo che negativo a seconda delle fluttuazioni di temperatura.
11. Fotosensibile. Il fattore principale che influenza il loro lavoro è l'intensità del flusso luminoso incidente. Più luminosa è la luce, minore è la resistenza del resistore.

Per quanto riguarda i resistori che cambiano resistenza durante il funzionamento, si usa un termine come tolleranza, misurato in percentuale. Mostra come gli indicatori che cambiano sono vicini ai valori nominali. Ad esempio, un dispositivo con una resistenza elettrica nominale di 500 e una tolleranza del 10% può in pratica fornire valori nell'intervallo da 550 a 450 .