Чарльз Платт – Электроника для начинающих (2-е издание) (страница 17)

Мы не будем работать с высококачественным воспроизведением звука, поэтому подойдет любой дешевый динамик. Пара примеров показана на рис. 2.25.

Что-то еще?

Прочитав все предыдущее, вы, наверное, подумаете, что я перечислил очень много компонентов. Будьте спокойны: почти все указанные компоненты можно использовать неоднократно, и вам не потребуется много дополнительных деталей для остальных глав книги.

Эксперимент 6. Обычные переключатели

Этот эксперимент мы проведем с обычными тумблерами. Вам может показаться, что вы хорошо знаете, как их использовать, но далее мы рассмотрим гораздо более интересный вариант, когда два переключателя на два направления объединены в одной схеме.

Что вам понадобится

• Отвертка, кусачки, инструмент для зачистки проводов

• Монтажный провод 22-го калибра (диаметр 0,64 мм), длина не более 30 см

• Батарея 9 В (1 шт.)

• Стандартный светодиод (1 шт.)

• Тумблеры, однополюсные или двухполюсные, на два направления (2 шт.)

• Резистор номиналом 470 Ом (1 шт.)

• Тестовые провода с зажимами «крокодил» на концах (2 шт.)

Соедините детали так, как показано на рис. 2.26. Вам придется немного попрактиковаться в зачистке проводов, чтобы аккуратно снять изоляцию с двух концов провода. Для фиксации проводов в зажимных клеммах переключателя согните плоскогубцами конец каждого провода так, чтобы он выглядел в виде буквы «J». Затем подведите его под винт слева так, чтобы винт наматывал провод, когда его закручивают по часовой стрелке.

Длинный вывод светодиода также зажмите в одной из клемм. Не перепутайте контакты светодиода. Помните о том, что длинный вывод всегда должен быть более положительным, чем короткий.

Если ваши тумблеры не имеют зажимных клемм, то для их придется подключать к схеме с помощью тестовых проводов с зажимами «крокодил». Потребуется также еще один тестовый провод, чтобы подключить светодиод к центральной клемме левого тумблера.

Рис. 2.26. Ваш первый эксперимент с переключателями

Подсоединив батарею, поэкспериментируйте, переключая тумблеры. Что вы наблюдаете?

Если светодиод горит, то переключение любого тумблера его выключит. Если светодиод не горит, любой из тумблеров включит его. Я вскоре объясню это интересное поведение (см. раздел «Введение в электрические схемы» этой главы), но вначале должен довести до вас некоторые основные понятия и справочную информацию.

Все о переключателях

Рукоятка переключателя – это деталь, которую вы передвигаете пальцем. В тумблере, подобном изображенному на рис. 2.26, при переключении рукоятки центральный контакт соединяется с одним из двух контактов по бокам, как показано на рис. 2.27.

Центральный вывод называется полюсом переключателя. Так как вы можете переводить, или перекидывать тумблер, создавая два возможных подключения, такой компонент называется переключателем на два направления, в англоязычной литературе его сокращенно обозначают как DT (или, иногда, 2Т). Однополюсный переключатель на два направления сокращенно обозначается SPDT (или, иногда, 1Р2Т).

У некоторых переключателей только два контакта вместо трех. Они являются выключателями – это означает, что если вы переведете их рукоятку в одно положение, соединение появится, а если в другое, то соединение будет разомкнуто. Многие выключатели освещения в вашем доме именно такие. Их называют переключателями на одно направление. Однополюсный переключатель на одно направление обозначается SPST (или, иногда, 1Р1Т).

Иногда переключатели имеют два полностью раздельных полюса, и поэтому, манипулируя рукояткой, вы можете создать два независимых подключения одновременно. Такие переключатели называются двухполюсными, сокращенно DP (или, иногда, 2Р). Посмотрите на рис. 2.28–2.30 с фотографиями старомодных рубильников, которые до сих пор используются при изучении электроники в школах. Вам вряд ли потребуются такие переключатели для каких либо практических целей, но они очень наглядно иллюстрируют различия между соединениями SPST, SPDT и DPST.

Рис. 2.27. Обычно так переключаются контакты тумблера

Рис. 2.28. Демонстрационный однополюсный переключатель на одно направление (SPST)

Рис. 2.29. Однополюсный переключатель на два направления (SPDT) соединяет один полюс с выбранным контактом

Единственная возможность увидеть сегодня используемый с определенной целью рубильник – это фильмы ужасов. На рис. 2.31 некий одержимый ученый подает электропитание для своего эксперимента с помощью однополюсного рубильника на два направления, который практично установлен на стене в его подвальной лаборатории.

Рис. 2.30. Двухполюсный переключатель на одно направление (DPST) имеет два полюса, которые полностью изолированы друг от друга. Каждый полюс может соединяться только с одним из контактов

Рис. 2.31. Одержимый ученый запускает свою «адскую машинку» с помощью рубильника SPDT

Чтобы добиться более интересных эффектов, вы можете купить переключатели с тремя или четырьмя полюсами. (У некоторых поворотных переключателей полюсов еще больше, но мы не будем работать с ними.) Кроме того, некоторые тумблеры на два направления имеют дополнительное центральное положение «выключено».

Собрав всю эту информацию вместе, я составил таблицу (табл. 2.1), в которой приведены некоторые из возможных видов переключателей и описывающие их аббревиатуры. Для кнопочных устройств употребляются такие же сокращения. Если вы просматриваете каталог деталей, можете сверяться с этой таблицей, чтобы вспомнить, что обозначают сокращения.

Таблица 2.1

Рукоятки некоторых переключателей снабжены пружинами, вследствие чего они возвращаются в исходное положение сразу же, как только прекращается нажатие на них. Если сокращения «ВКЛ» или «ВЫКЛ» заключены в скобки, то это говорит о том, что вы должны удерживать переключатель в нажатом состоянии, чтобы он сохранял свое состояние.

Вот несколько примеров:

• ВЫКЛ-(ВКЛ). Поскольку состояние ВКЛ заключено в скобки, оно является кратковременным. Таким образом, это однополюсный переключатель, который создает контакт только тогда, когда вы нажимаете на него, и отскакивает обратно, чтобы разорвать контакт, когда вы его отпускаете.

Он называется также «нормально разомкнутым» переключателем без фиксации положения, сокращенно NO (normally open). Большинство кнопочных устройств работает именно так.

• ВКЛ-(ВЫКЛ). Вариант, который противоположен переключателю без фиксации положения. В нормальном состоянии он замкнут, и когда вы нажимаете на него, он размыкает соединение. Поэтому положение ВЫКЛ – кратковременное. Он называется также «нормально замкнутым» переключателем без фиксации положения, сокращенно NC (normally closed).

• (ВКЛ)-ВЫКЛ-(ВКЛ). Этот переключатель имеет центральное положение ВЫКЛ. Если вы переключаете его в любую сторону, то он создает кратковременный контакт, а затем возвращается в центральное положение, когда вы его отпускаете.

Возможны и другие варианты, например, ВКЛ-ВЫКЛ-(ВКЛ) или ВКЛ-(ВКЛ). Если помнить о том, что скобки указывают на кратковременность состояния, вы сможете понять, как будут вести себя такие переключатели.

Искрение контактов

Когда вы создаете и разрываете электрическое подключение, при этом обычно возникает искра. Искрение плохо сказывается на контактах переключателей. Контакты постепенно разрушаются и в конечном счете переключатель выходит из строя. Поэтому следует выбирать переключатель, рассчитанный на напряжение и силу тока, с которыми вы работаете.

В электрических схемах, описанных в этой книге, ток небольшой, а напряжение низкое, поэтому подойдет практически любой переключатель. Но если вы подключаете электродвигатель, то импульс тока в начальный момент не менее чем в два раза превосходит расчетный ток при нормальной работе. Так, например, для включения и выключения двухамперного электродвигателя потребуется четырехамперный переключатель.

Проверка переключателя

Проверить переключатель можно с помощью мультиметра. Например, легко выяснить, какие контакты подключаются, когда вы перемещаете рукоятку в то или иное положение. Мультиметр будет полезен также, если у вас есть кнопочное устройство, и вы не помните, какого оно типа: нормально разомкнутое (вы нажимаете на него, чтобы создать соединение) или нормально замкнутое (вы нажимаете на него, чтобы разорвать соединение).

При проверке переключателя будет удобно, если вы настроите мультиметр на прозвонку цепи.

Устройство подаст звуковой (или визуальный) сигнал, если обнаружит соединение, и ничего не будет делать при отсутствии соединения. На рис. 2.32 приведены примеры настройки различных мультиметров для прозвонки цепи. Вспомните, что символ, который в мультиметрах обозначает режим прозвонки цепи, уже встречался вам в главе 1 (см. рис. 1.7).

Рис. 2.32. Разные мультиметры, настроенные на прозвонку цепи

Эволюция коммутирующих устройств

Переключатели выглядят настолько неотъемлемой составляющей нашего мира, а их принцип работы так прост, что мы с легкостью забываем о том, что и они прошли процесс эволюции. Примитивные рубильники были вполне привычными устройствами для первооткрывателей электричества, поскольку им требовалось лишь подключение и отключение аппаратуры в лаборатории. Но когда стали развиваться телефонные системы, потребовался более сложный подход. Обычно оператору коммутационной панели было необходимо подключить одну пару из 10 000 линий. Как это можно было сделать?