Wstęp
Obwód elektryczny to nic innego jak układ elementów, wszystkie mają
określony cel. Zadaniem obwodu jest prawidłowe dostarczanie energii
elektrycznej ze źródeł do odbiorników. W elektronice, wartości prądów
są tak małe, że służą one tylko do przekazu sygnałów elektrycznych,
impulsów itd. Pamiętamy, że aby mógł płynąć prąd, obwód musi być
zamknięty. Przyłożenie przykładowego drucika do jednego z bieguna
źródła i drugim końcem: do innego źródła, ale przeciwnego bieguna, nie
spowoduje przepływu prądu, co niektórym może się zdawać. Obieg musi być
zamknięty, i jest to podstawowe prawo w elektronice. Jak składać obwody,
jakie są jego elementy? – wszystko się dowiesz w odpowiednim czasie.
Powoli zbliżamy się do zajęć praktycznych, mam nadzieję, że teorię masz
już opracowaną. Do opisu obwodu używamy schematów. Ja nie będę ich tu
rysował, gdyż nie ma takiej możliwości – ale na pewno nie raz w życiu
widzieliście jakiś schemat. Wszystkie elementy obwodu możemy podzielić
na:
- źródła napięcia
- odbiorniki
- przewody łączące
Odbiorniki na liście, stanowią nie tylko elementy, które celowo
pobierają energię – również i rezystory i wszystkie inne, na których
wydziela się energia. Istnieje bardzo dużo rodzajów elementów w
obwodzie, my się zajmiemy tymi podstawowymi. Może najpierw zanim
poznamy „cokolwiek” lepiej się upewnić, czy posiadamy konkretne i
właściwe do tego oprzyrządowanie.
Co nam będzie potrzebne…
Przede wszystkim potrzebujesz swoje własnego „Electronic Tool Kit`a :))
„, który będzie miał wszystkie narzędzia, o których zaraz powiem.
Zaopatrzyć się należy w .. młotek. Oczywiście nie mówię o wielkim 5-cio
kilowym młocie, niewielki młotek koło 70 gramów starczy. Będzie można
wbijać nim nity lutownicze, we wcześniej nawiercone otwory. A otwory te
z kolei nawiercimy wiertarką. Wystarczy prosta wiertarka ręczna, nie
będziesz się w końcu przebijał przez beton. Imadło jest narzędziem
bardzo przydatnym, przypuszczam jednak, że takowego nie posiadasz –
zatem możesz sobie je darować. Kup również niewielki pilniczek płaski,
będzie można nim obrabiać niewielkie elementy, niwelować ostre
krawędzie i inne niezliczone czynności. Bardzo ważny element: szczypce.
Warto się zaopatrzyć w jedne duże szczypce (nie – nie takie coś jak
kombinerki, ale z ostrym czubkiem), chwytamy nimi mniejsze elementy i
nie tylko, możemy również je odpowiednio zginać. Istotna jest tu
również tzw. pęseta (szczypeczki) do łapania tudzież zaginionej śrubki
w buszu elementów, gdzie nie sposób wsadzić swojej wielkiej łapy.
Ucinaki, podobne do szczypiec, pozwalają na ucinanie przewodów,
skracania zacisków i innych czynności, również nieodzowne - nie robimy
takich rzeczy ręką, aby nie doszło do wycieku krwi. Podstawowy element,
zarazem największy : lutownica. Wystarczy lutownica niewielkiej mocy.
Przy zakupie lutownicy warto by się też zaopatrzyć w cynę. Bynajmniej
nie może być to cyna wyjęta z otchłani piwnicy sprzed 15-tu lat. Jak
się nią posługiwać – dowiesz się w swoim czasie. Na razie może się
wstrzymaj z jej włączeniem, nie chcę żeby coś się stało niedobrego.
Apropo: autor artykułu nie ponosi jakiejkolwiek odpowiedzialności za
wypadki spowodowane nieumiejętnym operowaniem narzędzi elektronika, ani
za inne zagrożenia bądź też utratę zdrowia lub życia.
Przyda nam się jeszcze jakiś dobry klej do różnych materiałów oraz
porządne, oświetlone miejsce pracy, żeby nie było, że ktoś czegoś nie
widzi, bo siedzi w swojej noże komputerowej. Następnym punktem
przygotowań do bycia jakże profesjonalnego elektronika jest zakup tzw.
uniwersalnego miernika elektrycznego. Takowy dostaniecie w najbliższym
sklepie z częściami elektronicznymi, gdzie również możecie dokonać
kupna wszystkich w/w przedmiotów codziennego użytku. Koszt takiego
urządzenia to około 30 PLN, a posiadać on powinien co najmniej: pomiar
prądu stałego, zmiennego, napięcia stałego, zmiennego, rezystancji
elementów, pojemność kondensatorów. Mimo, że miernik posiada instrukcję
obsługi, powiem wam później jak się posługiwać tymże urządzeniem.
Pamiętamy również, aby przy naszych pracach nie denerwować się zbytnio,
cierpliwość to podstawa. Jeśli się troszkę zdenerwujesz, nie musisz
zaraz rzucać wszystkim – oddaj części sąsiadowi – uciesz się chłop.
Teraz, gdy już jesteś odpowiednio zaopatrzony – możemy zaczynać :))
Płytka drukowana
Elementy obwodu elektrycznego należało by gdzieś osadzać. Oczywiście
można robić wszystko prowizorycznie i łączyć elementy kabelkami w
„locie”, ale wtedy robi się niepotrzebna mieszanina – nie polecam
takiego sposobu (nazywa się to „pajęczyna”). Wszystko umieszczamy na
tzw. płytce drukowanej. Chociażby wasza płyta główna w komputerze jest
doskonałym przykładem. Płytka taka umożliwia łatwy montaż układów
elektronicznych, no i co tu dużo nie mówić – to już jest standard. Jest
ona wykonana z materiału, który nie przewodzi prądu elektrycznego
(laminatu) i pokryta z jednej strony warstwą miedzi (przewodzącej prąd).
Otóż jak wygląda osadzanie elementów na takie płycie? Gdy już mamy
gotowy schemat (dla początkujących najlepiej jest wstawić jeden lub dwa
rezystory), możemy rozpocząć pracę. Po stronie z warstwą miedzi
rysujemy tuszem linie, gdzie mają przebiegać przewodniki. Oczywiście
mamy tu na myśli cieniutkie ścieżki na płycie, a nie żadne kable –
jednak zastosowanie ich jest takie samo. W miejscach, gdzie będzie
umieszczony dany element stawiamy wyraźny punkt. Nie rysujemy natomiast
samych miejsc osadzenia elementów, tylko punkty jako ich zaciski.
Pamiętajmy jednak aby szkic nasz był wodoodporny (najlepiej jakiś dobry
flamaster). Teraz tak gotową płytkę (z wyraźnie narysowanymi ścieżkami
po stronie warstwy miedzi) umieszczamy w niewielkiej wanience wody.
Wlewamy ciepłą wodę (około 70 stopni) tak aby płytka leżała jakiś
centymetr od lustra wody. Do wody wrzucamy kilka kulek tzw. chloru
żelazowego (do zakupienia w sklepie elektronicznym). Delikatnie
rozpuszczamy go w wodzie. Powodują one rozpuszczenie warstwy miedzi w
miejscu, gdzie nie jest pokryta tuszem. Tym sposobem zostają tylko
ścieżki, reszta jest rozmywana. Po około 20 minutach wyjmujemy płytkę z
wanienki i zmywamy tusz rozpuszczalnikiem. Tak oto przeszedliśmy przez
pierwszy etap konstrukcji naszego układu – mamy już pięknie gotowe
ścieżki (mam nadzieję, że pięknie i każdy użył mózgu i narysował je
linijką :))
Teraz wystarczy wziąć naszą wiertarkę i cieniutkim wiertłem zrobić
otwory, w miejscach oznaczonych punktami, gdzie będziemy przetykali
elementy. Po wykonaniu otworów (przy czynności tej uważamy aby nie
uszkodzić płytki) przygotowujemy elementy. Zaciski mogą być za długie,
zatem ucinamy je, aby ich długość była odpowiednia. Przekładamy zaciski
przez dziurki, tak aby element był po stronie, gdzie nie ma ścieżek.
Teraz, gdy już mamy wszystko dopasowane, można lutować.
Lutowanie
Służy nam ona do łączenia części metalowych ze sobą, trwało i spójnie.
W naszym przypadku są to niewielkie masy, używamy zatem lutnicy małej
mocy. Pamiętamy również aby nie dotykać nagrzanego grotu, co
poniektórzy mają skłonności robić, bo można się zdeczka uszkodzić. I
również ważna rzecz: obchodzimy się z nią delikatnie. Nie tylko ty
możesz zostać uszkodzony, ale również elementy przez niechciane
dotknięcie grotu. Także, cały czas musimy nad nią panować. Grot lutnicy
to sam jej koniec, dzięki któremu można łączyć elementy – jeżeli masz
jakąś starą lutownicę, a grot jej jest osadzony różnymi świństwami,
należy takowy wymienić na nowy (jest to wymienna końcówka). Pierwszą
czynnością jest włączenie naszego urządzenia do prądu. Na instrukcji
pisze ile czasu upływa do nagrzania (kwestia minut albo nawet i mniej,
w zależności od lutownicy). Ważne, aby końcówka grota lutownicy była
mała, umożliwia to lutowanie w trudno dostępnych miejscach jak i małych
elementów. A jak też wygląda samo lutowanie? Otóż nic specjalnego –
przykładamy dwa metale, które chcemy ze sobą połączyć, po czyn małą
ilość cyny (powtarzam – małą, znikomą, a nie pół kilograma jak to
początkujący robią). Mimo, że na pierwszy rzut oka wygląda to mało
trwale, za chwile wszystko wyschnie i będzie spójnie przytwierdzone.
Nie zapomnieć zdjąć z kabelków izolacji, jeśli takowa była. I to
wszystko? Myślę, że nie ma co opisywać jak najłatwiej ją trzymać itd…
to każdy sam nabierze swojego doświadczenia, ważne żebyś wiedział o co
chodzi.
Na twoim aktualnym poziomie wiedzy, możesz już składać proste obwody,
również te ze schematów – pod warunkiem, że wiesz jaki to element… To
może teraz omówimy sobie podstawowe elementy…
Przewód elektryczny
To nic innego jak malutkie ścieżki na dole płytki, które żeś wcześniej
rysował flamastrem. Jego zadaniem jest transport prądu elektrycznego od
jednego elementu do drugiego – tak jak chcemy. Ważne jest, aby
rezystancja takiego przewodnika była możliwie mała. Na schematach
zaznaczamy przewody cienką linią. Należy starać się rysować je pod
kątem prostym, pionowo bądź poziomo. Ewentualnie można pod kątem 45
stopni, jeśli nie uda się inaczej, a w przypadku spotkania na schemacie
dwóch przewodów przecinających się to: są one połączone jeżeli jest
wyraźna kropka w miejscu przecięcia, bądź też nie są połączone – jeśli
takowej kopki nie widzimy. Natomiast jeśli koniecznie nie chcemy
rysować takich skrzyżowań w celach estetycznych, możemy zastosować
„tunel”, oznaczyć jeden wlot przewodu jako A1, drugi jako A2 i w
miejscu przecięcia nie rysować jednego z przewodów, tylko oznaczyć jego
końcówki (niczym tunel). To rozwiązanie jest również jak najbardziej
poprawne. Grubość kreski oznaczającej przewód na schemacie jest
całkowicie bez znaczenia. Na naszej płytce wszelkie przewody (ścieżki)
znajdują się z jednej strony płytki (tak jak już mówiłem).
Łącznik
Służy nam do rozłączania obwodu i jego ponownego włączenia. Po prostu
przerywa bądź też zwiera kabelki w odpowiednim miejscu. Przykładem może
być zwykły „guzik”, jakim zapalacie lampę. Na schemacie wygląda to jak
mały kawałek przewodu narysowany grubszą linią, na końcach którego są
dwa punkty (w pozycji zamkniętej). Bądź też tak samo, ale z jednej
strony wychylony (w pozycji otwartej).
------------o---o----------
Powyżej przykładowy „rysunek” łącznika, który jest w pozycji zamkniętej
(zwiera).
W pozycji otwartej jest on odchylony o jeden z punktów, tak aby nie
było połączenia.
Łączniki mogą być oczywiście różne, np. przełączające pomiędzy różnymi
kabelkami (możliwość wyboru), lub połączone z innymi. Wszystko kwestią
wyobraźni.
Żarówka
Elektronik używa jej do sygnałów różnych kolorów. Częściej stosuje się
zamiast niej diody, ale można i żarówkę. Przepływ prądu powoduje
zasygnalizowanie światłem. W sklepach dostępne są różne kolorowe
żaróweczki o różnych mocach. Na schematach zaznacza się je jako X w
kółku. Można je używać do optycznych wskaźników, czy płynie prąd.
Rezystor
Rezystor inaczej zwany opornikiem to najprostszy element stosowany w
elektronice. Jak liczyć prądy, napięcia i rezystancję? – powinniście
wiedzieć z części teoretycznej. Jest to tani element, używany
najczęściej w układach. Kształt jego to niewielki walec, z długimi
nóżkami na jego końcach (które przy montażu ucinamy odpowiednim
narzędziem). Jego zadaniem jest celowe stworzenie dużej rezystancji,
aby obwód był jak najbardziej dopasowany. Wielkość rezystora zależy od
jego mocy. W naszych układach stosujemy raczej niewielkie oporniki.
Jeżeli przez element ten przepływa prąd elektryczny, silnie się on
nagrzewa (dlatego czasami należy uważać aby się nie poparzyć w
przypadku jakiegoś większego układu, włączonego dłuższy okres czasu).
Powinniście się zaopatrzyć w kilka standardowych rezystorów.. mówię
standardowych bo nie możecie kupić w sklepie elementu tego o dokładnie
określonej rezystancji. Dostępne są tylko ściśle określone wartości
rezystancji, w przypadku dobrania jej odpowiednio, należy składać je
równolegle bądź szeregowo (o czym również już wiesz). Jeżeli już masz
przykładowy rezystor w ręce, dziwisz się na pewno dlaczego nie jest on
opisany… nigdzie nie widać napisu z rezystancją. Otóż jest ona w
wyraźny sposób oznaczona, ale poprzez barwne pierścienie dookoła niego.
Po to na przykład, abyś sobie nie zalutował napisu od strony płyty, a
później nie mógł odczytać bez wylutowywania. W ten sposób widzisz
zawsze rezystancję, bo paski te są widoczne z wszystkich stron. Jest
również różna ilość pasków na rezystorach różnych producentów. I tak
(patrząc od strony lewej, odpowiednio):
- 3 pierścienie : wartość 1 rezystancji, wartość 2 rezystancji, mnożnik
(tolerancja 20%)
- 4 pierścienie: wartość 1 rezystancji, wartość 2 rezystancji, mnożnik,
tolerancja
Niekiedy spotyka się również 5 lub 6 pierścieni, ale na razie takie
rezystory nie są ci potrzebne. To teraz wyjaśnienia:
1 i 2 druga wartość rezystancji po postu stanowią dwucyfrową wartość,
np. 5 i 1 to 51… nic szczególnego. Oznaczenia (odpowiednio od 1 do 9
dla pierwszej wartości ) to: brązowy, czerwony, pomarańczowy, żółty,
zielony, niebieski, fioletowy, szary, biały. Dla drugiej natomiast
(również odpowiednio, tylko od 0 do 9): czarny, brązowy, czerwony,
pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, fioletowy, szary, biały. Teraz
otrzymaną rezystancję mnożymy przez tzw. mnożnik. Odpowiednio dodając
jedno zero (od x1, do x10000000): brązowy, czerwony, pomarańczowy,
żółty, zielony, niebieski, fioletowy. W przypadku trzech pasków,
wartość tzw. tolerancji jest ściśle określona (20%), gdy natomiast mamy
czwarty pasek można ją obliczyć (co to jest tolerancja? - zaraz się
dowiesz). Srebrny: 10%, złoty: 5%, brązowy: 1%, czerwony: 2%,
pomarańczowy: 15%, zielony: 0,5%, niebieski: 0,25%, fioletowy: 0,1 %.
Noo.. to teraz umiesz już odczytywać rezystancję elementów z barwnych
pasków. Przykładowo: cztery paski – wszystkie koloru czerwonego to
rezystor 2,25 kilo om oraz 2% tolerancji. I tym ostatnim teraz się
zajmiemy.
Maszyna produkując rezystor nie jest w stanie czasem ustalić taką
dokładność, aby dany rezystor miał dokładnie taki opór jak chcemy.
Procent tolerancji oznacza, że dany rezystor może mieć opór maksymalny
większy od oznaczonego o procent tolerancji oraz minimalny – mniejszy
od oznaczonego o wartość tolerancji. Przykładowo: mamy rezystor 1000 om
(1 kilo om) o wartości tolerancji 20%. Oznacza to, że może mieć on od
800 do 1200 om, co oczywiście nie oznacza „musi” aczkolwiek może. Im
mniejsza tolerancja, tym rezystor jest lepszy, można powiedzieć, ze ma
lepszą jakość.
Nie tylko zwykłe rezystory możemy w sklepie dostać. Dostępna jest cała
gama różnych elementów z tej rodziny. Oto ważniejsze z nich:
- potencjometr: rezystor nastawny, możemy ręcznie zmieniać jego
rezystancje poprzez zmianę zaczepienia bądź też pokrętła lub innego
mechanicznego sposobu (ang: potentiometer).
- fotorezystor: w skrócie LDR (Light Dependent Resistor) , jego
rezystancja jest uzależniona od aktualnego oświetlenia. Od razu może
nam posłużyć jako prowizoryczna fotokomórka :)))
- termistor: rezystor zależny od aktualnej temperatury. Może być typu
NTC (Negative Temperatur Coeffizient) – w stanie zimnym ma większą
rezystancję niż w ciepłym lub typu PTC (Positiv Temperatur Coeffizien)
– odwrotnie.
- warystory: VDR (Voltage Dependent Resistor). Jego rezystancja jest
zależna od napięcia, jakie na nim panuje. Przy wysokich napięciach,
jego opór maleje.
To be Continued..
|