Принципиальная схема без явного источника питания
Источник питания зачастую не рисуют в явном виде, а используют отдельные символы для
плюса и минуса. Такая схема ещё более компактна.
Принципиальная схема с отдельными контурами
Часто для удобства одну цепь на схемах разбивают на отдельные части. В сложных проектах
так добиваются наглядности и делят зоны ответственности между несколькими инженерамиразработчиками.
Закон Ома
Закон Ома — главный закон электричества
Мощность
Мощность — мера скорости трансформации электрической энергии в другую форму
Зная закон Ома, можно заметить, что мощность можно рассчитать иначе:
Мир не идеален и часть электроэнергии непременно трансформируется в тепло. Из-за этого и
греются компьютеры, телефоны, телевизоры и другая электроника.
Короткое замыкание
Соединение плюса с минусом напрямую, по закону Ома, приводит к очень
большому току, следовательно, к очень большой мощности нагрева, что в
итоге приводит к возгоранию.
Это называется коротким замыканием или в просторечии просто «козой».
Никогда не допускайте его, ни при каких обстоятельствах
Последовательное подключение
При последовательном подключении сила тока в каждом потребителе — одна и та же,
различается напряжение: в каждом компоненте падает его часть.
Параллельное подключение
При параллельном подключении напряжение вокруг каждого потребителя — одно и то же,
различается сила тока: каждый потребляет ток в соответствии с собственным
сопротивлением.
Быстрая сборка схем
Для надёжной сборки устройств создаются индивидуальные печатные платы. Если делать их
самостоятельно, это займёт много времени и заставит повозиться с химикатами и
паяльником. Индивидуальные платы с промышленным монтажом на заказ крайне дороги при
малом тираже.
Для быстрой сборки электрических схем без пайки и без проблем существует макетная
плата. Её же называют макетной доской, макеткой или breadboard’ом.
Принцип работы
Под слоем пластика скрываются медные пластины-рельсы, выложенные по незамысловатому
принципу:
Пример использования
Одну и ту же схему на макетной доске можно собрать множеством способов. Пример одной
из конфигураций разберём для такой схемы:
На макетной доске её физическое воплощение может быть сделано таким способом:
На что стоит обратить внимание:
* Цвета проводов, конечно же, значения не имеют. Однако хорошим тоном является
использование красных проводов для линии питания и чёрных или синих для линии земли
* Мы подключили источник питания к длинным боковым рельсам. Это позволяет не тянуть к
нему самому большое количество проводов с разных участков схемы, а задача по его замене
или перемещению сильно упрощается
* Положение всей схемы на макетной доске не так важно. Важно взаимное
положение компонентов друг относительно друга
* Схема по горизонтали побита на отдельные участки, которые легко воспринимать и изменять
по отдельности
Конденсатор
Конденсатор — крошечный аккумулятор, который очень быстро заряжается и очень быстро
разряжается.
Резистор
Резистор
Резистор — искусственное «препятствие» для тока. Сопротивление в чистом виде. Резистор
ограничивает силу тока, переводя часть электроэнергии в тепло.
Диод
Диод — это электрический «ниппель». У него есть 2 полюса: анод и катод. Ток пропускается
только от анода к катоду.
Виды диодов
Выпрямительный диод
Также известен как защитный, кремниевый
* VF = 0,7 В
* VDC — сотни или тысячи вольт
* Открывается медленно
* Восстанавливается после пробоя обратным током
Диод Шоттки
Шоттки — фамилия его изобретателя. Также известен как сигнальный, германиевый.
* VF = 0,3 В
* VDC — десятки вольт
* Открывается быстро
* Сгорает после пробоя обратным током
Диод Зеннера
Зеннер — фамилия его изобретателя. Также известен как стабилитрон
* VF = 1 В
* VDC — фиксированное значение на выбор
* Умышленно используется в обратном направлении как источник фиксированного напряжения
Светодиод
Светодиод (англ. Light Emitting Diode или просто LED) — энергоэффективная, надёжная,
долговечная «лампочка»
Светодиод — вид диода, который светится, когда через него проходит ток от анода (+) к
катоду (−).
Кнопка
Тактовая кнопка — простой, всем известный механизм, замыкающий цепь пока есть давление
на толкатель.
Мотор
Мотор переводит электрическую энергию в механическую энергию вращения.
Самый простой вид мотора — коллекторный. При подаче напряжения в одном направлении
вал крутится по часовой стрелке, в обратном направлении — против часовой
Силу иногда упрощённо измеряют в килограммах против гравитации Земли. А крутящий
момент — в кг×см. Американцы любят измерять крутящий момент в унциях на дюйм (англ.
oz×in).
Автоматическое управление
Замыкать и размыкать цепь, измерять напряжение также можно, не вручную, а
автоматически, по заданному алгоритму при помощи запрограммированного
микроконтроллера.
Существуют «сырые» микроконтроллеры, выполненные в виде одной микросхемы. Они
дёшевы при массовом производстве, но их программирование и правильное подключение —
нетривиальная задача для новичка.
Чтобы решить эту проблему, существуют готовые платы или, как ещё говорят,
вычислительные платформы. Они делают процесс взаимодействия с микроконтроллером
очень простым. Типичным представителем этого семейства являются платы Arduino.
