Popis elektroničkih komponenti
Ako razmišljate o projektu elektronike, morate razumjeti osnovne elektroničke komponente i njihove funkcije. Neke od komponenti s kojima ćete se vjerojatno susresti su otpornici, kondenzatori, induktori, tranzistori, motori i diode. Također ćete vjerojatno raditi s osnovnim građevinskim blokovima kao što su žice, matične ploče na kojima možete graditi svoje projekte i baterije za napajanje. Ako tek počinjete s elektronikom, potražite upute na internetu; obično počinju popisom elektroničkih komponenti, kao što recepti počinju popisom sastojaka.
Elektroničke komponente i njihova upotreba
Kada otvorite moderne elektroničke uređaje, često vidite čipove s integriranim krugovima koji izgledaju poput crnih kutija montiranih na tiskane ploče. Nije moguće golim okom reći koji se elektronički dijelovi nalaze unutar ovih čipova, ali oni sadrže minijaturne verzije mnogih istih komponenti koje možete koristiti za izradu i prototipiranje vlastitih projekata.
U osnovi, elektronika se vrti oko protoka mikroskopskih čestica koje se nazivaju elektroni kroz strujne krugove koje je napravio čovjek, gdje se njihova energija koristi za obavljanje korisnih stvari kao što je stvaranje topline, emitiranje svjetlosti, pomicanje objekata ili izvođenje računanja. Postoje različite komponente koje kontroliraju kada i gdje elektroni teku ili kako bi iskoristile njihovu energiju za različite zadatke.
Neke od komponenti koje ćete susresti u elektronici uključuju otpornike koji koče protok električne energije; induktori i kondenzatori, koji pohranjuju energiju; releji i tranzistori, koji su vrste elektroničkih sklopki; i diode, koje propuštaju struju samo u jednom smjeru. Također ćete se susresti s raznim uređajima koji omogućuju interakciju električnog kruga sa svijetom oko sebe. To uključuje senzore, koji omogućuju strujnim krugovima da reagiraju na uvjete u okolnom svijetu; motori, koji električnu energiju pretvaraju u mehaničku; i diode koje emitiraju svjetlost i žarulje, koje koriste električnu energiju za emitiranje svjetlosti.
Električni krugovi često se crtaju s dijagramima poznatim kao sheme, koji koriste standardne simbole i oznake za označavanje vrsta komponenti koje bi trebale biti uključene. Naučiti čitati sheme korisno je ako želite graditi elektroničke uređaje ili razumjeti kako rade.
Čemu otpornici služe
Kao što naziv implicira, otpornici oduprijeti protoku elektriciteta. Mogu se koristiti za ograničavanje količine energije koja ulazi u druge komponente na razinu koja je sigurna i ne oštećuje drugu opremu u krugu. Oni obično električnu energiju pretvaraju u toplinsku, pa možete primijetiti da se otpornik zagrijava dok ga koristite.
Količina otpora koju pruža otpornik mjeri se u ohm . Kada kupujete otpornike, specificirate otpor koji želite, a ako trebate znati otpor otpornika u vašoj kolekciji, obično ga možete pronaći gledajući trake u boji ispisane na njegovoj površini. Zapamtite što označavaju različite boje ili pogledajte mrežnu tablicu.
Većina otpornika također navodi nazivnu snagu u vatima , što pokazuje koliko električne energije može sigurno proći kroz njih. Nemojte prekoračiti taj broj ili možete oštetiti otpornik ili čak izazvati požar.
Neki otpornici su promjenjivi otpornici koji se mogu podesiti da daju veći ili manji otpor. Brojčanici na tradicionalnim radijima obično upravljaju promjenjivim otpornicima.
Kako rade kondenzatori i induktori
Kondenzatori i induktori se koriste za pohranu energije u električnom krugu. Kondenzator obično se sastoji od dvije metalne ploče smještene vrlo blizu jedna drugoj, ali se ne dodiruju. Kada električna struja prolazi kroz kondenzator, elektroni se nakupljaju na jednoj od dvije ploče, dok je druga ploča osiromašena elektronima. Kada su u mogućnosti, elektroni požure uspostaviti ravnotežu između dviju ploča, a njihova pohranjena energija se koristi negdje u krugu.
Kondenzatori se mogu koristiti za pohranu energije kada je potreban brzi nalet snage, kao što je stvaranje bljeskalice u fotoaparatu. Također se mogu koristiti za uravnoteženje fluktuacija energije iz drugih izvora, poput baterija ili zidnih utičnica. Budite oprezni pri radu sa snažnim kondenzatorima; ako dodirnete nabijenu, možete se šokirati ako pohranjena energija prođe kroz vaše tijelo.
Induktori pohraniti energiju pomoću magnetskog polja. Obično se sastoje od sićušnih žica uvijenih u zavojnicu, oblika koji je pogodan za stvaranje takvog polja. Prirodno se odupiru promjenama u količini električne struje koja teče kroz njih, što se može koristiti za filtriranje šuma u električnim krugovima, poput fluktuirajućih napona iz napajanja ili šuma u radio signalu.
Sposobnost kondenzatora da pohranjuje energiju ili kapacitivnost , mjeri se u jedinicama koje se nazivaju faradi , dok je sposobnost induktora da to učini poznata kao induktivitet i mjerne jedinice zvane henry .
Releji, tranzistori i vakuumske cijevi
Često želite upotrijebiti jedan dio strujnog kruga kako biste kontrolirali može li struja teći kroz drugi dio kruga. Na primjer, možda ćete htjeti upotrijebiti senzor topline ili svjetlosti za uključivanje ili isključivanje svjetla upozorenja u određenim situacijama ili možda želite prikazati izlaz na zaslonu ovisno o rezultatima izračuna.
Kao što možete upaliti ili ugasiti svjetlo pomoću mehaničkog prekidača, to možete učiniti i pomoću električnog prekidača. Jedan od najjednostavnijih tipova električnih prekidača naziva se elektromehanički relej . Koristi elektromagnet koji stvara magnetsko polje kada kroz njega teče struja za otvaranje ili zatvaranje prekidača. Primjena električne energije na magnet otvara ili zatvara put za električnu energiju negdje drugdje u krugu.
Tranzistori služe sličnoj svrsi osim što radije ne rade na temelju elektromagneta, rade na temelju kemijskih i fizičkih svojstava na mikroskopskoj razini materijala koji se koriste za njihovu izradu. Tranzistori se mogu koristiti kao sklopke za otvaranje ili zatvaranje strujnog kruga na temelju napona primijenjenog na određeno mjesto ili se mogu koristiti kao pojačala, u biti zamjenjujući malu primjenu električne struje s većom, proporcionalnom.
Tranzistori su sveprisutni u današnjoj elektronici i jedan su od osnovnih građevnih blokova modernih računalnih uređaja. Prije nego što su izumljeni i usavršeni, umjesto njih koristili su se uređaji zvani vakuumske cijevi. Vakuumske cijevi mnogo su veći, skuplji i manje pouzdani od tranzistora.
Jedno od najpoznatijih zapažanja o evoluciji suvremene tehnologije zove se Mooreov zakon , nazvan po Intelovom suosnivaču Gordonu Mooreu, koji je uočio da se otprilike svakih 18 mjeseci broj tranzistora koje inženjeri mogu smjestiti na računalni čip određene veličine udvostruči, dok su troškovi prepolovljeni.
Ulazni i izlazni uređaji
Električni krugovi su u konačnici korisni samo za njihovu interakciju s vanjskim svijetom. Elektronički uređaji pomažu nam u komunikaciji, stvaraju svjetlo u mraku, stvaraju toplinu kada je hladno i premještaju stvari s mjesta na mjesto. Također često želimo da reagiraju na promjene u svom okruženju bez da čovjek mora okrenuti brojčanik ili pritisnuti prekidač.
Žarulje i diode koje emitiraju svjetlo ili LED , dvije su uobičajene komponente za pretvaranje električne energije u svjetlost. Svjetleće diode često su učinkovitije od žarulja jer odaju manje otpadne topline i traju dulje. Možete kupovati žarulje i LED diode koje daju potrebnu količinu svjetla u boji koja vam se sviđa.
Električni motori koriste se za pretvaranje električne energije u mehaničku. Uobičajeni su u svemu, od dječjih igračaka do električnih automobila. Većina radi pomoću elektromagneta za okretanje rotirajućeg objekta.
Veliki izbor elektroničkih senzora također je dostupan za promjenu toka električne energije u krugu na temelju različitih okolnosti. Mikrofoni pretvaraju mehaničku energiju zvuka u električnu energiju, svjetlosni senzori stvaraju električnu energiju ili dopuštaju protok struje kada je svjetlost prisutna, a druge vrste senzora utječu na krugove na temelju vlage, topline ili drugih čimbenika iz okoline.