Allt du behöver veta om nybörjarelektronik: 12 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Hej igen. I denna instruktionsbok kommer vi att täcka ett mycket brett ämne: allt. Jag vet att det kan verka omöjligt, men om du tänker efter så styrs hela vår värld av elektroniska kretsar, från vattenhantering till kaffeproduktion till pendling till arbete/ skola. Och alla dessa elektroniska enheter styrs av mycket liknande komponenter (motstånd, transistorer, potentiometrar, kondensatorer, switchar och många, många, fler). Dessa komponenter utför alla en av följande uppgifter- att ta in data, bearbeta data och mata ut data. Till exempel mäter en mus (som är en kombination av massor av små bitar) position, en datorprocessor tänker på den informationen och datorskärmen flyttar markören enligt musen. Låt oss börja denna instruerbara genom att gå igenom några av de ovannämnda komponenterna.

Steg 1: Växla

Ahh, den gamla goda omkopplaren. Det finns en av dessa i nästan alla elektroniska kretsar som någonsin gjorts. Om du har en bra krets som inte har en, vänligen kommentera nedan (myntcellsbatterier + lysdioder räknas inte här). Hur som helst har omkopplaren ett jobb- att släppa igenom el eller inte. Det finns inte mycket kvar att säga om denna outtalade hjälte inom elektronik.

Steg 2: Motstånd

Motstånd är en hörnsten i varje krets. Jag skulle vara hårt pressad för att hitta något kretskort (det är Printed Circuit Board, för lekmannen) som inte har ett av dessa vitala spänningsreducerande föremål. Motstånd används för att ta en spänning och reducera den till en lägre. Inte mycket annat behöver sägas om dessa viktiga små komponenter.

Steg 3: Trasnistorer

Transistorer kan vara förvirrande, särskilt med alla de olika typerna. I huvudsak är en transistor en halvledande omkopplare som utlöses av en elektrisk ström. Dessa små, men kraftfulla omkopplare finns i olika modeller, var och en med lite olika syften. Varje modern krets som kan behandla data har en av dessa killar.

Steg 4: Capicitor

Kondensatorer är ett sätt att lagra små mängder el. Så här fungerar de: Det finns två metallbitar som delas av ett icke-ledande material. Typen av icke-ledande material, eller dielektrikum, avgör vilken typ av kondensator och vad den ska användas till.

Steg 5: Potentiometrar/reostater

Potentiometern är en fascinerande och viktig typ av variabelt motstånd. Det finns 3 stift- 2 ingångar och en utgång. Att använda alla tre stiften gör det mer till en sensor för inmatning av data, medan du använder två stift gör det till ett vanligt gammalt sätt att kväva spänning. Om du liknar mig vill du veta hur det fungerar. I grund och botten finns det ett motstånd som en bild eller torkare rör sig längs, vilket gör att avståndet elektriciteten fluktuerar beroende på positionen på torkaren/ bilden. Detta ökar eller minskar motståndet. Potentiometrar ser i allmänhet ut som bilden ovan, men deras form och storlek kan variera.

Steg 6: Borstlös likströmsmotor

Det här är ganska coolt. Jag brukade visa små barn (de var tekniskt sett i min ålder- jag gick i femte klass) DC-motorn genom att ansluta terminalerna till ett 9V batteri och voila- det snurrade! Alla andra barn var avundsjuka (eller så fantiserade jag). Du kan också använda motorns kraft. Det är en mycket enkel enhet- det finns två eller flera elektromagnetiska spolar som växlar polaritet. Sedan finns det en normal magnet som snurrar på grund av avstötningen från elektromagneterna (se bild ovan).

Steg 7: Relä

Ett relä är en omkopplare som aktiveras av en elektrisk ström. Jag ritade det på min whiteboard på bilden ovan. I huvudsak stöter en elektromagnetisk spole bort en magnetisk elektrod, vilket gör att den vidrör en annan elektrod och släpper därmed ström genom kretsen.

Steg 8: Piezo Buzzer

Piezo Buzzer är en av de mest irriterande sakerna i universum. Jag menar, vem vill höra "BEEP, BEEP, BEEP!" när vi städar ur kylen? Eller när mikrovågsugnen slocknar, men du inte vill sluta titta på Sherlock, och du tvingas utstå "Beep pip, pip pip, pip pip". Dessa små sudohögtalare är dock en viktig del av elektronisk design. Om du vill att din krets ska ge ljudåterkoppling, men inte behöver en vanlig högtalare, är detta dina bästa komponenter. De brusar med en liten metallplatta som kallas en piezo. Elektricitet rinner genom piezon, vilket får den att vibrera mycket snabbt. Denna rörelse gör luftig luft, annars känd som ljud. Längden på den snurrande luften bestäms av vibrationens hastighet, och vibrationens hastighet bestäms av spänningen.

Steg 9: LED -lampor

Dessa små glödlampor är så vanliga inom elektronik att det är ovanligt att inte ha minst 20 av dessa i ditt hus. De är små, prisvärda, energieffektiva, superljusa och blir inte heta. Vad finns det att inte gilla? I grund och botten skapas ljuset i en LED, eller Light Emitting Diode, genom elektronrörelse i det halvledande materialet som ungefär motsvarar glödtråd i en glödlampa. Även i de tråkigaste kretsarna tycker jag om att placera små gröna eller vita lysdioder för att liva upp saker.

*Varning: Drossla alltid strömmen som går in i en LED med något slags motstånd. De arbetar vanligtvis med en låg spänning, cirka 3,3 volt.

Steg 10: Mikrokontroller

Detta steg skiljer sig från de andra, eftersom det inte handlar om en komponent, utan om ett ämne. Mikrokontroller är enkla datorer som används för att absorbera, tolka, visa och svara på data. De flesta mikrokontroller använder alla eller de flesta komponenter som vi diskuterade. Eftersom det finns så många typer av mikrokontroller kommer jag att ge dig tre av de mest rekommenderade för nybörjare- Arduino, Raspberry Pi och BeagleBone. Dessa tre kort är alla programmerbara och kan användas för valfritt antal projekt.

*Friskrivningsklausul: Jag äger bara Arduino och Raspberry Pi, så jag kan inte garantera BeagleBone.

Steg 11: Programmering

Programmering är fantastiskt. Jag får en känsla av värme när jag arbetar med ett program, ett slags adrenalinkick, men utan fight/flight -respons. Jag skulle vilja förklara allt jag vet om programmering, men det skulle ta ett tag. Så här är den sammanfattade versionen: Det finns många olika språk datorer förstår (C, Python, JavaScript, Ruby, C ++, Java, etc.), och att lära sig att tala (eller skriva) dessa språk är en av de bästa sakerna du kan göra för dig själv. När du har lärt dig språket är det bara att berätta för datorn (eller mikrokontrollern) vad du vill att det ska göra, och det kommer att följa efter lite felsökning. Utan ens en grundläggande kunskap om programmering kommer du att sjunka innan du sätter dig på elektronikens metaforiska båt.

Steg 12: Det är allt, folk

Detta avslutar Instructable. Tack för att du läste, och ta dig tid att rösta på mig i nybörjarelektronik -tävlingen om du gillade den här guiden. Jag hoppas verkligen att du känner dig inspirerad att ta elektronisk design nu.