Форма сигнала
Схемотехнику принято делить на две большие области: цифровую и аналоговую, по типу сигнала. Аналоговая оперирует такими параметрами, как сила тока, напряжение (иногда оно бывает отрицательным) и сопротивление. В цифровой все проще — в схеме есть только высокий и низкий логические уровни, даже без конкретных значений.
В С/С++ подобное отношение моделирует тип bool и два его состояния — true и false. Я и дальше буду использовать аналогии из языков программирования, где это уместно. Надеюсь, это поможет тебе лучше понять происходящее. Кроме того, это ярко показывает, насколько тесно все связано в цифровом мире.
Аналоговая схемотехника капризна и непредсказуема — на параметры сигнала могут влиять не только хорошо известные факторы вроде температуры и внешних наводок, но и даже такие неочевидные вещи, как вовремя не отмытый с платы флюс или окислившиеся контакты (без шуток). Цифровая схемотехника, напротив, слабо зависит от окружающих условий и вообще устойчива к шумам.
Так что нет ничего удивительного в том, что сегодня большая часть информации существует именно в цифровом виде, а компьютеры оперируют исключительно числами (если точнее, то их двоичным представлением). Для базового понимания цифровой схемотехники не требуется особых знаний — достаточно только уметь переводить числа из десятичной формы в двоичную и обратно.
Общая электротехника
При изучении дисциплины «Электротехника» обеспечивается фундаментальная подготовка студента в области общей электротехники и электроники; соблюдается связь с дисциплинами «математика», «физика» и «химия» и непрерывность в использовании ЭВМ в учебном процессе, происходит знакомство со стержневыми проблемами получения, передачи и преобразования электрической энергии, базовыми положениями по электроприводу и современной электронной базы, используемой в схемах автоматического управления, навыками и понятиями профессиональной терминологии, обязательными для прочного усвоения последующих дисциплин и практического использования полученных знаний в решении профессиональных задач.
Содержание курса
- Основные термины и определения электротехники
- Электрическая цепь
- Линейные электрические цепи постоянного тока
- Расчет электрической цепи методом эквивалентных преобразований
- Расчет электрической цепи по закону Кирхгофа
- Расчет электрической цепи методом контурных токов
- Расчет электрической цепи методом наложения
- Метод двух узлов
- Баланс мощности электрической цепи
- Расчет потенциальной диаграммы
- Линейные электрические цепи однофазного синусоидального переменного тока
- Расчет электрических цепей переменного тока
- Алгебраические операции с комплексными числами
- Анализ электрического состояния цепи переменного тока
- Анализ цепи с резистивным элементом
- Анализ цепи с катушкой индуктивности
- Анализ цепи с конденсатором
- Анализ цепи с последовательным соединением элементов R, L, C
- Мощность цепи синусоидального тока
- Коэффициент мощности и его экономическое значение
- Резонанс в цепях переменного тока
- Характерные особенности резонанса напряжений
Трехфазные цепи
- Мощность трехфазной цепи
- Расчет трехфазных цепей
Трансформаторы
- Однофазные трансформаторы
- Трехфазные трансформаторы
Машины постоянного тока
- Принцип самовозбуждения генератора постоянного тока параллельного возбуждения
- Условия самовозбуждения генератора
- Принцип действия двигателя постоянного тока
- Способы регулирования частоты вращения
- Способы пуска двигателя в ход
Асинхронные машины
- Принцип действия асинхронного двигателя
- Особенности пуска в ход асинхронных двигателей
Синхронные машины
- Принцип действия синхронного генератора
- Принцип действия синхронного двигателя
- Особенности пуска в ход синхронного двигателя
Читать онлайн «Электроника для начинающих (2-е издание)» автора Платт Чарльз — RuLit — Страница 1
ОБ АВТОРЕ
Чарльз Платт заинтересовался вычислительной техникой, когда в 1979 году приобрел микрокомпьютер Ohio Scientific С4Р. Освоив программирование, он стал самостоятельно разрабатывать программное обеспечение и продавать его по почте. В дальнейшем он вел курсы по программированию на языке BASIC, по операционной системе MS-DOS и, в конечном итоге, по приложениям Adobe Illustrator и Photoshop. На протяжении 80-х годов он написал пять книг компьютерной тематики.
Он также писал научно-фантастические романы, в числе которых The Silicon Man («Кремниевый человек») (опубликован первоначально издательством Bantam, а позднее издательством Wired Books) и Protektor («Защитник») (опубликован издательством Avon Books). В 1993 году Чарльз Платт начал сотрудничать с журналом Wired, где пару лет спустя стал одним из ведущих авторов.
С третьего выпуска Make: Magazine началось сотрудничество Чарльза Платта с этим журналом, и оно успешно продолжается до сих пор.
В настоящее время Чарльз проектирует и собирает опытные образцы медицинского оборудования в своей мастерской, расположенной на севере штата Аризона.
ПОСВЯЩАЕТСЯ
Читателям первого издания книги Make:Electronics, которые привнесли много идей и рекомендаций для этого второго издания. В частности: Джереми Франку Jeremy Frank), Рассу Спраузу (Russ Sprouse), Дарралу Типлзу (Darral Teeples), Эндрю Шо (Andrew Shaw), Брайану Гуду (Brian Good), Бэхраму Пейтелю (Behram Patel), Брайану Смиту (Brian Smith), Гэри Уайту (Gary White), Тому Мэлону (Tom Malone), Джо Эверхарту (Joe Everhart), Дону Гирвину (Don Girvin), Маршаллу Мэги (Marshall Magee), Альберту Кину (Albert Qin), Виде Джону (Vida John), Марку Джонсу (Mark Jones), Крису Сильве (Chris Silva) и Уоррену Смиту (Warren Smith). Некоторые из них также оказали добровольную помощь в выявлении ошибок в тексте. Отзывы моих читателей по-прежнему являются очень ценным источником информации.
ВЫРАЖАЮ ПРИЗНАТЕЛЬНОСТЬ
Я открыл электронику вместе со своими школьными друзьями. Мы были «ботаниками» еще задолго до того, как появилось это словцо. Патрик Фагг (Patrick Fagg), Хью Левинсон (Hugh Levinson), Грехэм Роджерс (Graham Rogers) и Джон Уитти (John Witty) продемонстрировали мне много интересного в этой сфере.
Марк Фрауэнфельдер (Mark Frauenfelder) убедил меня вернуться к любительскому конструированию. Гарет Брэнуин (Gareth Branwyn) способствовал появлению книги Make:Electronics, а Брайан Джепсон (Brian Jepson) сделал возможным выход ее продолжения и этого нового издания. Все они втроем — самые лучшие редакторы, которых я знаю, и они также мои лучшие приятели. Большинству авторов повезло не в такой степени.
Я также благодарен Дэйлу Догерти (Dale Dougherty) за поддержку в самом начале пути и за радушный прием меня в качестве участника.
Расс Спрауз (Russ Sprouse) и Энтони Голин (Anthony Golin) собирали и тестировали схемы. Проверку технических фактов осуществляли Филипп Марек (Philipp Marek), Фредрик Янссон (Fredrik Jansson) и Стив Конклин (Steve Conklin). Не ругайте их, если в этой книге еще остались ошибки. Гораздо легче допустить ошибку с моей стороны, чем кому-либо найти ее.
ЧТО НОВОГО ВО ВТОРОМ ИЗДАНИИ
Все тексты первого издания этой книги были переписаны, большая часть фотографий и схем заменена.
В этой книге везде теперь используются макетные платы с одинарными шинами питания для снижения риска ошибок при монтаже. Это изменение повлекло за собой пересмотр электрических схем, но я думаю, что оно того стоило.
Вместо фотографий макетов устройств теперь приводятся схемы размещения компонентов на макетной плате. Я полагаю, что так понятнее. Рисунок соединений изнутри макетной платы был изменен в соответствии с выбранным типом платы.
Добавлены новые фотографии инструментов и расходных материалов. Для указания размера мелких предметов использована фоновая сетка.
По возможности я заменил компоненты на более дешевые. Также я уменьшил количество комплектующих, которые вам нужно купить.
Были полностью пересмотрены три эксперимента:
• В проекте «Игральные кости» устаревшие микросхемы серии LS74xx, которые рекомендовались в первом издании, теперь заменены на более новые микросхемы 74НСхх, как и в остальных устройствах, описанных в книге.
• Вместо генератора на однопереходном транзисторе предложена схема мультивибратора на двух биполярных транзисторах.
• В разделе о микроконтроллерах теперь признано, что Arduino стала самой популярной микропроцессорной средой для начинающих.
Кроме того, два устройства, предполагающих изготовление компонентов в мастерской с использованием АБС-пластика, были изъяты, поскольку многие читатели не сочли их целесообразными.
Безопасность и практика
Осваивая курс электротехники для начинающих, необходимо уделить особое внимание вопросам безопасности, поскольку несоблюдение определенных правил может привести к трагическим последствиям. Первое правило, которому необходимо следовать, – обязательно знакомиться с инструкцией
У всех электроприборов в руководстве по эксплуатации всегда имеется раздел, который посвящен вопросам безопасности
Первое правило, которому необходимо следовать, – обязательно знакомиться с инструкцией. У всех электроприборов в руководстве по эксплуатации всегда имеется раздел, который посвящен вопросам безопасности.
Второе правило заключается в контроле состояния изоляции проводников. Все провода обязательно должны покрываться специальными материалами, не проводящими электричество (диэлектриками). Если изоляционный слой нарушен, в первую очередь, следует его восстановить, иначе возможно нанесение вреда здоровью. Кроме того, работу в целях безопасности с проводами и электрооборудованием следует производить только в специальной одежде, которая не проводит электричество (резиновые перчатки и диэлектрические боты).
Третье правило состоит в использовании для диагностики параметров электросети только специальных приборов. Ни в коем случае не стоит делать этого голыми руками или пробовать «на язык».
Обратите внимание!
Пренебрежение данными элементарными правилами является основной причиной травм и несчастных случаев в работе электриков и электромонтеров.
Чтобы получить начальное представление об электричестве и принципах работы устройств с его применением, рекомендуется пройти специальный курс или изучить пособие «Электротехника для начинающих». Подобные материалы разработаны специально для тех, кто пытается с нуля освоить данную науку и получить необходимые навыки для работы с электрооборудованием в быту.
В пособии и видеоуроках подробно рассказывается, как устроена электрическая цепь, что такое фаза, а что такое ноль, чем отличается сопротивление от напряжения и силы тока и так далее
Отдельное внимание уделяется технике безопасности, чтобы избежать травм при работе с электроприборами
Конечно, изучение курсов или чтение пособий не позволит стать профессиональным электриком или электромонтером, но решить большинство бытовых вопросов по итогам освоения материала будет вполне по силам. Для профессиональной работы требуется уже получение специального допуска и наличие профильного образования. Без этого выполнять должностные обязанности запрещается различными инструкциями. Если же предприятие допустит человека без необходимого образования к работе с электрооборудованием, и он получит травму, руководитель понесет серьезное наказание, вплоть до уголовного.
Микросхемотехника
Радиотехника для начинающих
Это часть микроэлектроники, которая занимается исследованиями и разработкой электрических структурных построений цепей в интегральных микросхемах. Они представляют собой микроэлектронные изделия, выполняющие функции преобразования, обработки сигналов и накопления информации.
Важно! Микросхемы имеют высокую плотность соединённых элементов на площади в несколько мм2. Их элементы не могут быть отделены от кристалла и подложки
Микросхемотехника
Проектированием и монтажом интегральных микросхем (ИМ) занимаются схемотехники. ИМ бывают нескольких видов:
- плёночные – все элементы и межэлементные компоненты выполнены в виде плёнок;
- гибридные – содержат кристаллы;
- аналоговые – предназначены для обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции;
- цифровые – обработка сигналов по закону дискретной функции.
Понятия и свойства электрического тока
Электрические законы и формулы требуются не только для проведения каких-либо расчетов. Они нужны и тем, кто на практике выполняет операции, связанные с электричеством. Зная основы электротехники можно логическим путем установить причину неисправности и очень быстро ее устранить.
Суть электрического тока заключается в движении заряженных частиц, переносящих электрический заряд от одной до другой точки. Однако при беспорядочном тепловом движении заряженных частиц, по примеру свободных электронов в металлах, переноса заряда не происходит. Перемещение электрического заряда через поперечное сечение проводника происходит лишь при условии участия ионов или электронов в упорядоченном движении.
Электрический ток всегда протекает в определенном направлении. О его наличии свидетельствуют специфические признаки:
- Нагревание проводника, по которому протекает ток.
- Изменение химического состава проводника под действием тока.
- Оказание силового воздействия на соседние токи, намагниченные тела и соседние токи.
Электрический ток может быть постоянным и переменным. В первом случае все его параметры остаются неизменными, а во втором — периодически происходит изменение полярности от положительной к отрицательной. В каждом полупериоде изменяется направление потока электронов. Скорость таких периодических изменений представляет собой частоту, измеряемую в герцах
Пособие для начинающих.
Чарльз Платт «Электроника для начинающих» БХВ-Петербург, 2012 год, 480 стр. (11,8 мб. pdf) + добавлено 2-е издание 2017 год (23,4 мб. pdf + 30,3 мб. epub, fb2)
Как построена книга.
Электроника для начинающих, это обычно изучение основ, правил, теорий элементной базы, а затем соединение этих элементов в схемы согласно написанным инструкциям. Чарльз Платт, как автор этой книги решил не следовать общепринятой практике преподания материала для начинающих и изучать предмет сразу с практических экспериментов, и построения элементарных схем.
Для кого предназначено издание.
Нужно отметить, что вся информация в книге дается простым и доступным для начинающих языком не требующим специальных специфических знаний. Достаточно уровня средней школы в объеме 6-8 классов. Однако в работе следует соблюдать некоторые условия техники безопасности (хотя работа будет вестись только с низким напряжением). Поэтому перед началом работ внимательно прочтите предисловие автора. Вы найдете подробные инструкции по безопасному ведению монтажных работ электронных схем, представленных в книге.
О книге.
Описания элементной базы электронных компонентов, схем, устройств, инструментов и технологии электронных экспериментов наглядно иллюстрируются рисунками, фотографиями, таблицами и схемами. Всего в руководстве более 500 наглядных иллюстраций. Начальные эксперименты очень просты, так как это электроника для начинающих. Они предназначены для ознакомления с принципами построения электрической схемы-как основы всех электронных устройств. Изучая материал книги и последовательно выполняя рекомендации автора, вы изготовите полезные, имеющие практическое применение, электронные устройства: сигнализацию, кодовый замок, елочные огни и др. А самое главное разберетесь, как и почему работают радиокомпоненты схем.
Электроника, как хобби.
Если чтение книги стало для вас не только полезным, но и приятным времяпровождением, то возможно увлечение электроникой станет вашим хобби. Руководство для начинающих предназначено для получения элементарных, но достаточных для чтения и создания несложных устройств по готовым принципиальным схемам. Для получения более фундаментальных знаний следует обращаться к специализированной литературе. но знания полученные при чтении этой книги, не будут лишними никогда.
ISBN 978-5-9775-0679-3
PDF изд-1 PDF изд-2 epub, fb2 2-е издание
Электроника. Теория и практика
Микроконтроллеры серии 8051
Самодельные электронные игрушки
Электроника начинающим
Энциклопедия начинающего радиолюбителя
1 474
Поделиться
Измерение сопротивления
черный провод подключить к разъему «COM»;
красный провод подключите к разъему красного цвета;
установите ручку переключателя — ожидаем получить значение примерно 22 кОм, поэтому установите на значение 200 кОм;
металлические концы проводов мультиметра касаются выводов резистора (неважно каким концом какой вывод);
считаем значение — для этого резистора сопротивление 22.1 кОм;
выключаем прибор (не забывайте).
Измерьте сопротивление резистора омметром
Как и в случае с батареями, здесь значение, измеренное мультиметром, отличается от номинала проверяемого элемента. Золотая полоса на резисторе означает допуск 5%.
22 кОм х 5% = 1.1 кОм
Следовательно, диапазон сопротивления для этого резистора может составлять от 20,9 кОм до 23,1 кОм. Теперь подключим пласту, батареи в холдере и резистор, как на фото ниже:
Электронная схема простейшая подключена к макетной плате
В электронике схемы используются для иллюстрации соединений между отдельными элементами. В нашем случае это будет выглядеть так:
Электрическая схема простейшая
Символ, обозначенный как B1, — это батарейки, обеспечивающие общее напряжение 4 x 1,5 В = 6 В. А 22 кОм резистор помечен символом R1. По закону Ома:
I = U / R
I = 6 В / 22 кОм
I = 6 В / 22000 Ом
I = 0,000273A
I = 273 мкА
Теоретически ток в схеме должен составлять 273 мкА. Но что сопротивление резистора может изменяться в пределах 5%. Напряжение обеспечивается батареями также не номинальные 6 В, и оно будет зависеть от уровня заряда батареи. Давайте рассмотрим фактическое напряжение, обеспечиваемое 4 батареями по 1,5 В.
Пример
Настало время применить полученные знания и собрать что-то практически полезное. Логические операции — это, конечно, прекрасно, но хотелось бы и работать с числами, хотя бы для разнообразия!
Представим, что наши требования к безопасности таковы, что мы не можем доверять даже процессорам крупных компаний. Мы опасаемся возможных закладок, на уровне компании — разработчика схемы или на уровне компании — производителя кристалла, каких-либо гипотетических уязвимостей, которые могут эксплуатировать недоброжелатели, — словом, мы опасаемся всего и сразу. Значит, нужно собрать все самостоятельно, не доверяя никому!
Начинать стоит именно с процессора, а если еще конкретнее, то с сумматора в АЛУ. Это ключевой блок всего компьютера. Как если бы мы захотели приехать в Москву и очутились бы сразу на Красной площади.
Полусумматор
Конкретизируем задачу — пусть нам надо сложить два восьмибитных положительных значения друг с другом. Если использовать алгоритм сложения столбиком, то это будет выглядеть примерно так.
Мы последовательно складываем цифры в каждом разряде, справа налево, и получаем результат для этого разряда. При этом мы распространяем дальше перенос, если у нас возникло переполнение. Таким образом, у нас в схеме должно быть два входа (A и B) и два выхода (S и C). Составим таблицу истинности для всех возможных комбинаций А и В.
Рассматривая по отдельности получившиеся колонки S и C, легко заметить, каким логическим элементам они соответствуют. Теперь можно представить схему полностью.
Сумматор
Предыдущий блок носил несколько обидное название «полусумматора». Почему только половинка — догадаться нетрудно, ведь здесь мы никак не учитываем выход с предыдущего разряда. Логично предположить, что, комбинируя два таких блока, мы можем составить схему полного сумматора. Это как с Землей — есть Северное и Южное полушария. Хотя стоп, есть же еще Западное и Восточное…
Вопрос, куда девали вторую Землю, остается открытым
Теперь, когда мы получили возможность полноценно складывать биты из одного разряда, мы можем последовательно вычислить полную сумму нашего числа, каким бы большим оно ни было. Да, вот так все просто!
Практическая электроника
Практическое изучение электроники с нуля начинается с понимания принципов работы электронных приборов и устройств, функционирование которых основано на взаимодействии электромагнитных полей и свободных электрических зарядов. Описание этих процессов можно найти во всех учебниках по радио,- и микроэлектронике. Особенно помогают в этом отношении видео уроки в интернете. Азы современной электроники в практической области постигаются приобретением знаний по следующим вопросам:
- Построение цепей;
- Полупроводники;
- Сигналы и измерения;
- Электропитание схем;
- Цифровая электроника.
Построение цепей
Электротехника для начинающих
Основой создания различных электрических схем являются правила построения цепей. Те же принципы построения электрических связей распространяются и на структуру микросхем. Твёрдое знание самых важных законов Ома и Кирхгофа позволяют понять логику создания линий, связующих компоненты электронных схем.
Обратите внимание! Без изучения базовых законов физики и электротехники начать овладевать основами электроники с нуля невозможно. Именно эти знания открывают все секреты создания электронных схем
Можно часами простоять, наблюдая за работой тех или иных сложных устройств, но без знаний основ электроники понять механизмы их действия не получится.
Полупроводники
В мире микроэлектроники полупроводники занимают важное место. Для того чтобы понять принцип их действия, нужно знать их физические возможности
Полупроводники меняют своё сопротивление в зависимости от нагрева. С повышением температуры сопротивление падает, в условиях низких температур полупроводники приобретают свойства диэлектриков.
Полупроводники на плате
К полупроводникам относятся такие радиодетали, как:
- диоды;
- транзисторы;
- тиристоры.
Сигналы и измерения
Сигналы – это носители информации. Они передаются электронами электрической цепи. Величина заряженной частицы служит единицей измерения энергетического заряда. Измерения и исследования сигналов в электронике проводятся с помощью осциллографов. Цифровой прибор производит математическую обработку полученных результатов.
Цифровой осциллограф предназначен для профессиональных электронщиков и стоит довольно дорого. Для начинающих любителей подойдут недорогие модели отечественного производства – С1-73 и С1-101.
Электропитание схем
Энергообеспечение электронных схем осуществляется через специальные блоки питания. Сетевые импульсные блоки питания называют электронными трансформаторами. Это простые источники питания, работающие от сети 220 вольт. В сети интернет можно приобрести довольно дешёвые модели китайского производства.
Цифровая электроника
Основы цифровой электроники для начинающих базируются на понятии двоичной системы (ноль и единица) и алгебраической логике. В самоучителях и разных учебниках даются разъяснения, что такое базовые логические элементы электронных схем. К ним относятся триггеры, регистры, дешифраторы и микроконтроллеры.
Цифровая электроника
Цифровая технология передачи сигналов кодирует, а после доставки в нужное место дешифрует их. Этим добиваются чистоты информационных сигналов, защищённых от каких-либо помех. Примером этому служит цифровое телевидение.
Основные разделы и направления
Самоделки своими руками: электрика DIY
Сюда относятся:
- исследования протекания процессов в вакууме и твёрдой массе;
- изучение квантовой электроники;
- путь от прототипа к готовому устройству.
Вакуумные среды и твёрдые тела
Сфера вакуумной электроники занимается следующим:
- проектирование и производство электронных ламп;
- изготовление сверхчастотных магнетронов, клистронов и аналогичных приборов;
- производство фотоэлементов, индикаторов и различных фотоэлектронных устройств.
Электроника в твёрдых телах занимается изучением и совершенствованием полупроводников, а также изготовлением на их основе радиоэлектронных компонентов
Вместе с этим этот раздел уделяет внимание следующим вопросам:
- проектирование и создание электронных сфер, связанных с выращиванием кристаллов;
- нанесение диэлектрических и металлизированных плёнок на поверхности полупроводников;
- создание теоретической базы, подкреплённой практикой, по производству технологии выращивания плёнок заданной формы и с соответствующими техническими характеристиками;
- поиск новых решений по управлению процессами, происходящими на поверхности полупроводников;
- совершенствование и разработка новых технологий по получению наночастиц.
Квантовая электроника
Квантовая электроника изучает и создаёт приборы и устройства, занимающиеся обработкой информационных сигналов на основе движения элементарных частиц. Квантовая теория о свойствах электронов и других атомных элементов стала базой освоения технологий, создающих мощные лазеры. На основе последних разработок квантовой электроники появилась перспектива построения квантового компьютера.
От прототипа к готовому продукту
В связи с совершенствованием электронных схем в геометрической прогрессии путь от прототипа нового электронного устройства до массового производства готового продукта может занимать от 2,3-х до нескольких месяцев. Это заметно по постоянному обновлению ассортимента на рынке электронной аппаратуры.
Полученные знания основ электроники помогут новичку в этой области устранить мелкие поломки, выявить и заменить повреждённые компоненты электронных схем. Это позволит не выглядеть «чайником» в глазах электротехников, выполняющих ремонтные работы бытовых электронных приборов, что иногда приносит существенный экономический эффект.
Похожие записи:
Классы защиты от поражения электрическим током по гост
Как подключить аналоговую камеру видеонаблюдения к компьютеру?
Реле контроля фаз и напряжения
Фототранзистор: схема, принцип работы и характеристики
Используем arduino uno с wifi на одной плате для post запроса на сервер
Выполнение схемы электрической принципиальной и перечня элементов к ней