docelektronika dla nieelektroników
download 
Reklamacja Transkrypt
elektronika dla nieelektroników
Fascynująca elektronika dla nieelektroników część 1 Wiele osób chciałoby praktycznie zaintereso− wać się elektroniką i budować rozmaite ukła− dy, ale wydaje im się, że jest to bardzo trud− ne. Rzeczywiście, osiągnięcia współczesnej elektroniki przyprawiają dziś o zawrót głowy, a zajrzenie do wnętrza nowoczesnego telefonu komórkowego, telewizora czy kom− putera może wpędzić w kompleksy i utwier− dzić w przekonaniu, że elektronikami mogą być tylko ludzie z ogromną wiedzą i umiejęt− nościami. Nic bardziej błędnego! Każdy, kto ma szczere chęci, z powodze− niem może zająć się elektroniką jako pięk− nym hobby. Z myślą o osobach, które właśnie teraz chcą zacząć swą piękną elektroniczną przygodę, ale nie bardzo wiedzą jak, opracowałem spec− jalny cykl nieskomplikowanych projektów. Do ich wykonania wcale nie trzeba wiel− kiej wiedzy ani też specjalnych umiejętnoś− ci. Nie trzeba też rozumieć działania ukła− dów ani roli poszczególnych podzespołów. Wystarczy kilka... kilkanaście popularnych elementów, mała płytka drukowana, jakakol− wiek nieduża lutownica i szczypce boczne. mentów, natomiast fotografie pełnią rolę pomocniczą. Będziesz miał do czynienia z dwoma rodzajami schematów: ideowymi i montażowymi. W każdym projekcie z serii (Elektronika dla Nieelektroników) znajdziesz schemat ideowy, schemat montażo− wy oraz fotografię modelu układu elektronicz− nego – patrz strony 54−58 tego numeru EdW. Od początku powinieneś wiedzieć, jak wyglądają najpopularniejsze elementy elek− troniczne. Dla ułatwienia przygotowałem Ci ściągawkę z symbolami najpopularniejszych elementów oraz fotografiami, jak wyglądają w rzeczywistości. Znajdziesz ją na fotografii tytułowej. Aby układ elektroniczny zadziałał, wszystkie elementy muszą być właściwego typu, odpowiedniej wartości i oczywiście prawidłowo zmontowane (połączone ze sobą). Jeden element o niewłaściwej wartoś− ci może uniemożliwić pracę układu, a nawet doprowadzić do uszkodzeń. Dlatego od samego początku swej przygody z elektroni− ką musisz nauczyć się dokładności i staran− ności, żeby nie popełnić błędów, które często popełniają Twoi koledzy. Elementy, symbole, schematy Biegunowość elementów Żeby wykonać układ elektroniczny, trzeba odpowiednio połączyć (zlutować) pewną liczbę elementów: rezystorów (zwanych po− tocznie opornikami), kondensatorów, diod, tranzystorów, układów scalonych, ewentual− nie także innych podzespołów. W elektronice podstawową pomocą przy montowaniu układu są schematy i wykaz ele− 26 Zdecydowana większość podzespołów elek− tronicznych to tzw. elementy biegunowe, wymagające ściśle określonego włączenia. Odwrotne włączenie może nie tylko unie− możliwić pracę układu, ale też spowodować uszkodzenie. Do takich elementów należą na przykład diody, tranzystory, kondensatory elektrolityczne, układy scalone i wiele innych. Większość elementów elektronicznych to tzw. elementy biegunowe − muszą one być włączone w ściśle określony sposób. Odwrotne włączenie może spowodować nieodwracalne uszkodzenie tych elementów, sąsiednich podzespołów, a w skrajnych przy− padkach pożar lub wybuch. Na przykład kondensatory elektrolityczne włączone odwrotnie mogą eksplodować, stwarzając zagrożenie bezpieczeństwa. Błęd− ne włączenie diod, tranzystorów, układów scalonych może spowodować przegrzanie wskutek przepływu dużego prądu, a nawet pożar. Natomiast rezystory, dławiki i kondensa− tory stałe (z wyjątkiem kondensatorów elek− trolitycznych) są niebiegunowe, czyli można je montować „w dowolnym kierunku” (nie− biegunowe są też m.in. przełączniki i przy− ciski, bezpieczniki, warystory, termistory, fotorezystory, rezonatory kwarcowe). Producenci elementów generalnie prze− strzegają pewnych zasad, ułatwiających montaż elementów biegunowych. Mianowi− cie wiele dwukońcówkowych elementów biegunowych ma dłuższą końcówkę „dodat− nią”, czy jak mówią inni „plusową”. Tak jest na przykład w diodach LED oraz w konden− satorach elektrolitycznych, gdzie bieguno− wość jest dodatkowo zaznaczona na obudo− wie. W innych przypadkach (np. brzęczyk piezo z generatorem, złączka baterii, zwana potocznie kijanką) biegunowość oznaczona jest kolorami: kolor czerwony – to końcówka dodatnia, kolor czarny – końcówka ujemna. Przykłady podane są w plakacie w środku tego numeru. Elektronika dla Wszystkich Kondensatory elektrolityczne, zwane potocznie elektrolitami, zawsze mają napis określający pojemność (zawsze w mikrofa− radach) oraz napięcie pracy. Stąd np. 22/25 oznacza 22µF/25V; 100/100 – 100µF/100V; 1000/6V3 – 1000µF 6,3V). Kondensatory elektrolityczne „zwykłe”− aluminiowe oraz tantalowe, są elementami biegunowymi – odwrotne włączenie (a także przekroczenie napięcia nominalnego) kończy się nieodwracalnym uszkodzeniem, a ponad− to może spowodować wybuch i rozerwanie kondensatora. Dłuższa końcówka jest elek− trodą dodatnią. Biegunowość jest też zawsze wyraźnie zaznaczona na obudowie. Wartości elementów W układach elektronicznych najwięcej jest rezystorów (zwanych też opornikami) i kon− densatorów. Poważnym problemem, jaki na− potykają początkujący przy próbie złożenia układu elektronicznego, jest trafne zidentyfi− kowanie i określenie wartości wszystkich rezystorów i kondensatorów. W przypadku rezystorów podstawowym parametrem jest rezystancja (oporność), w przypadku kon− densatorów – pojemność. Podstawową jednostką rezystancji jest om, oznaczany w skrócie dużą grecką literą omega (Ω). Problem w tym, że nawet w pros− tych układach stosujemy rezystory o opor− ności od 0,1 oma (0,1Ω) do 22 milionów omów (22 000 000Ω). Jest to ogromnie duża rozpiętość wartości. Zrozumiej i zapamiętaj raz na zawsze, że w praktyce nie mówimy o tysiącach czy milionach omów. Zamiast tysiąc omów, mówimy – kiloom i piszemy w skrócie 1kΩ. Zamiast milion omów, mówimy megaom i piszemy w skrócie 1MΩ. Możemy też powiedzieć, że tysiąc kiloomów (tysiąc tysięcy omów) to jeden megaom (mil− ion omów). Te kilo i mega nie są związane wyłącznie z omami – używamy ich też w związku z innymi jednostkami. Na przykład 1 kilo− metr (1km) to 1000 metrów, a 1 megawat (1MW) to milion watów. Dla „okrągłych” ułamków też mamy specjalne nazwy. I tak mili− to jedna tysięczna, na przykład mililitr i miligram to odpowiednio 0,001 litra i 0,001grama. Mikro− to jedna milionowa, na przykład mikrometr to 0,000001 metra. Dla kondensatorów podstawową jednost− ką pojemności jest farad, oznaczany dużą literą F. Jeden farad (1F) to bardzo duża pojemność, w praktyce najczęściej stosujemy kondensatory o pojemności od jednej bilio− nowej farada (0,000000000001F) do jednej setnej farada (0,01F). Wcale nie posługujemy się jednak takimi koszmarnymi ułamkami. Zamiast mówić jedna bilionowa farada, mówimy pikofarad i zapisujemy w skrócie 1pF. Zamiast jedna miliardowa farada mówimy nanofarad i piszemy 1nF. Zamiast jedna milionowa farada, mówimy mikrofa− Elektronika dla Wszystkich rad i piszemy 1uF lub 1 µF. Dalsze szczegóły znaj− dziesz w plakacie. Nie chciałbym Ci robić zamiesza− nia w głowie, ale dla jednej tysięcznej farada moglibyśmy użyć określenia milifarad (1mF). W praktyce bardzo rzadko posługujemy się milifaradami. 1mF (jeden milifa− rad) to 1000uF (tysiąc mikrofara− dów) i na schema− tach znajdziesz war− tość 1000uF, a nie 1mF. Nawet dla wartości większych używamy mikrofa− radów: napiszemy 2200uF, a nie 2,2mF oraz 4700uF, a nie 4,7mF. Niechęć do milifaradów ma Fot. 2 swoje głębokie uza− sadnienie i wiąże się z... mikrofaradami. Otóż zapisując wartość w mikrofaradach, powinniśmy używać nie literki u, tylko małej greckiej litery mi (µ), jednak w praktyce okazuje się, iż taka grecka literka w komputerze „lubi się zamienić” na małą literkę m. A mała literka m oznacza mili, czyli jedną tysięczną. W przypadku konden− satorów omyłkowa zamiana 1µF na 1mF czy 22µF na 22mF to zmiana (wzrost) wartości o tysiąc razy. Żeby wyeliminować nawet cień ryzyka takiego błędu i wątpliwości, unikamy stosowania literki m, a zamiast małej greckiej litery mi (µ), piszemy nieco podobną „zwyk− łą” małą literkę u. Przyzwyczaj się do tego! Ja też będę używał skrótu uF zamiast µF, ale Ty masz to czytać jako mikrofarad, a nie jakiś „ufarad”. Najczęściej używane rezystory mają war− tości w zakresie 0,1Ω ... 22MΩ, a kondensa− tory w zakresie 1pF … 10000uF. Początkują− cym zawsze sprawia trudności przeliczanie rezystancji z omów na kiloomy i megaomy oraz przeliczanie mikrofaradów na nanofara− dy czy pikofarady. Pomocą w intuicyjnym zrozumieniu zależności dla rezystorów i kon− densatorów niech będzie zapis: Ω Ω − kΩ − MΩ − kiloom − megaom − nF − uF − mF − nano − mikro − mili pF piko Dla utrwalenia wiadomości starannie przeanalizuj też poniższe przykłady: 1kΩ = 1000Ω 1MΩ = 1000kΩ = 1000000Ω 0,91kΩ = 910Ω 1200Ω = 1,2kΩ = 0,0012MΩ 36000Ω = 36kΩ = 0,036MΩ 750kΩ = 0,75MΩ = 750000Ω 0,62MΩ = 620kΩ = 620000Ω 1nF = 1000pF = 0,001uF 1uF = 1000nF = 1000000pF 470pF = 0,47nF 15000pF = 15nF = 0,015uF 2200nF =2,2uF = 2200000pF 0,068uF = 68nF = 68000pF 100nF = 0,1uF Tolerancja, szeregi Choć elektronika może wydawać się dziedzi− ną bardzo precyzyjną, w ogromnej większoś− ci układów stosujemy elementy mało precy− zyjne. Nigdy nie szukaj więc rezystora o war− tości na przykład 749753Ω (749,753kΩ) czy kondensatora 47256pF (47,256nF). Elemen− tów o tak precyzyjnych wartościach po pros− tu nie ma. Nawet gdyby były, wpływ tempe− ratury i upływ czasu znacząco zmieniłby ich wartość. W elektronice precyzję wartości ±1% uznaje się za bardzo dobrą, a w więk− szości układów stosujemy nieprecyzyjne rezystory i kondensatory o tolerancji ±5%, ±10%, a nawet ±20%. W związku z tym pro− dukuje się elementy o wartościach nominal− nych według pewnych znormalizowanych szeregów. Na przykład elementy o tolerancji 27
