Podstawy elektroniki dla manekinów: terminy i urządzenia używane w elektrotechnice

Ludzie zaczynają interesować się elektroniką w każdym wieku iz różnych powodów. Ktoś potrzebuje nauki do pracy lub nauki, u innych po prostu wzbudza zainteresowanie. Aby w pełni zrozumieć ten temat i zrozumieć jego podstawowe terminy, musisz zapoznać się z podstawami elektroniki i elektrotechniki.

Podstawowe koncepcje

W latach szkolnych wszyscy musieli uczyć się podstaw elektroniki na lekcjach fizyki. Jednak ze względu na skomplikowane terminy, mnogość formuł i różne jednostki miary nie wszyscy byli w stanie przyswoić informacje. W życiu są różne sytuacje, w których dana osoba potrzebuje tej wiedzy. Obecnie istnieje wiele tutoriali, publikacji i czasopism opisujących podstawy elektroniki. Dla początkujących te samouczki są dobrymi pomocnikami., ponieważ wszystkie podstawowe pojęcia i procesy w nich zawarte są przedstawione w przystępnym języku.

Najczęściej spotykanymi terminami z dziedziny elektroniki, które ludzie słyszą w życiu codziennym, są słowa prąd, napięcie i rezystancja. Aby zrozumieć ich istotę, należy pamiętać, że każda substancja jest zbiorem cząstek naładowanych dodatnio i ujemnie (protonów i elektronów).

Kierunkowo poruszający się strumień elektronów tworzy prąd. Siła, która porusza je w jednym kierunku, nazywana jest stresem. Ruch cząstek ujemnych nie przebiega bez przeszkód, utrudnia go tarcie, które w fizyce nazywa się oporem. Ilości te są ze sobą powiązane, więc znając dwie z nich, możesz łatwo obliczyć trzecią za pomocą odpowiedniego wzoru.

Każda wartość w elektronice ma swoje oznaczenie i jest mierzona w określonych jednostkach. Prąd A - w amperach, rezystancja R - w omach, napięcie U - w woltach.

Wykorzystanie energii elektrycznej

Tak zwana elektronika do „manekinów” nie tylko wyjaśnia początkującym naturę występowania prądu elektrycznego, ale także podaje przykłady jego zastosowania. Zakres źródeł napięcia jest bardzo szeroki. Wszystkie mają różne rozmiary i specyfikacje:

1. Bateria litowa. Zaprojektowany dla obciążenia nominalnego 3 V. Dzięki niewielkim rozmiarom doskonale nadaje się do zastosowania w urządzeniach kieszonkowych (zegarki, latarki). Może mieć pojemność 30-500 mAh.
2. Pierwiastek niklowo-wodorkowy. Charakteryzuje się dużą gęstością energii i możliwością szybkiego magazynowania ładunku. Jest często używany do zasilania różnych robotów.

Akumulator kwasowo-ołowiowy jest również rodzajem zasilacza i zajmuje szczególne miejsce wśród znanych źródeł zasilania. Jego konstrukcja składa się z następujących elementów:

• pozytywny i negatywny kontakt;
• zestaw elektrod o różnych ładunkach;
• zawór bezpieczeństwa i rozdzielający.

Wszystkie części są zamknięte w solidnej obudowie. Taka bateria jest głównym źródłem napięcia dla większości urządzeń elektronicznych. Łatwo i szybko się ładuje, dobrze nadaje się do systemów, w których główną rolę odgrywa nie waga urządzenia, ale jego magazynowanie energii.

Specyfikacje

Na wydajność baterii ma wpływ sposób jej podłączenia. Połączenie szeregowe prowadzi do wzrostu napięcia, równolegle - do wzrostu prądu.

Główną cechą źródła energii w elektronice jest pojemność. Wartość ta służy jako miara przechowywanego w niej ładunku i bezpośrednio zależy od masy substancji czynnej. Określając moc nominalną, producenci mają na myśli maksymalną ilość energii elektrycznej, jaką można wydobyć w określonych warunkach. Ale ponieważ warunki korzystania z baterii są dalekie od idealnych, w praktyce poziom pojemności jest niższy niż podano. Głównymi czynnikami wpływającymi na jego zmniejszenie są czas pracy, reżim temperaturowy, liczba ładowań i rozładowań.

Jako jednostkę miary dla tego parametru zwyczajowo stosuje się watogodziny (W * h), kilowatogodziny (kW * h), amperogodziny (A * h) lub miliamperogodziny (mA * h). Watogodzinę definiuje się jako iloczyn prądu i napięcia wytwarzanego przez urządzenie w ciągu jednej godziny. Poziom napięcia jest stały i zależy od rodzaju źródła energii (litowe, alkaliczne, kwasowo-ołowiowe).

W przypadku całkowitego rozładowania większość źródeł napięcia ulega awarii. Aby zapobiec uszkodzeniom, producenci określają proporcję prądu, jaki można z niego pobrać. Nazywa się to głębokością rozładowania i jest mierzone jako procent maksymalnej pojemności.

Ograniczniki prądu elektrycznego

Niektóre urządzenia elektroniczne wymagają ograniczenia prądu elektrycznego. Aby to osiągnąć, w obwód wbudowany jest specjalny ogranicznik - rezystor. Jako odbiorca, a nie wytwórca prądu, skutecznie radzi sobie z funkcją separacji linii napięciowej i wejściowej (wyjściowej). Stosowany jest jako dodatek do aktywnych elementów układów scalonych.

Istnieje wiele rodzajów rezystorów. W zależności od projektu, parametrów technicznych i składu są to:

1. Liniowy. Rezystancja pozostaje stała niezależnie od różnicy potencjałów zastosowanej do takich rezystorów. Charakteryzują się prostą linią woltamperową.
2. Nieliniowy. Rezystancja zależy od różnicy między przyłożonym napięciem a przepływającym prądem. Rezystory tego typu działają luźno zgodnie z prawem Ohma i mają charakterystykę nieliniową. Wykorzystywane w projektach robotyki jako czujniki.
3. Zmienne. Wyposażony w specjalny wałek, który pozwala na zmianę parametrów wytrzymałościowych podczas pracy.
4. Stały. Ustawionych w nich wskaźników nie można zmienić.
5. Węgiel. Rdzenie wewnątrz takich rezystorów są wykonane z węgla i mają styki w kształcie miseczek. Ze względu na porowaty korpus są wrażliwe na wilgotność otoczenia.
6. Folia. Powstają przez osadzanie natryskiwanego metalu na ceramicznej podstawie. Wyróżniają się wysoką niezawodnością, dlatego z powodzeniem stosowane są w podstawowych układach elektronicznych.
7. Drut nawinięty. Ich konstrukcja składa się z rdzenia ceramicznego i uzwojenia drutu wykonanego z różnych stopów metali. Skład stopów zależy od wymaganej odporności. Pokazuje stabilną wydajność przy dużej mocy.
8. Spiekany metal. Do ich produkcji stosuje się mieszankę ceramiki i metali wypalanych. Procent niektórych składników określa poziom odporności.
9. Topliwy. W normalnej pracy pełnią funkcję ograniczników. Wraz ze wzrostem mocy znamionowej działają one jak bezpieczniki, chroniąc obwód elektryczny przed zwarciami.
10. Wrażliwy na ciepło. Mogą dawać zarówno dodatni, jak i ujemny współczynnik w zależności od wahań temperatury.
11. Światłoczuły. Głównym czynnikiem wpływającym na ich działanie jest natężenie padającego strumienia światła. Im jaśniejsze światło, tym mniejsza rezystancja rezystora.

W odniesieniu do rezystorów zmieniających rezystancję podczas pracy, używany jest termin taki jak tolerancja, mierzony jako wartość procentowa. Pokazuje, jak zmieniające się wskaźniki zbliżają się do wartości nominalnych. Np. urządzenie o nominalnej rezystancji elektrycznej 500Ω i tolerancji 10% może w praktyce podawać wartości w zakresie od 550 do 450Ω.