Михаил Серегин – Путь электроника: от простого тока к умным устройствам (страница 2)
Важно: Практически вся современная электроника питается постоянным током. Блок питания вашего ноутбука или зарядное устройство для телефона как раз и превращают переменный ток из розетки в постоянный ток нужного напряжения.
Практическое задание к главе 3:
· Найдите в доме блоки питания (от роутера, ноутбука, телефона). Посмотрите на наклейки на них. Вы обязательно найдете там обозначения входа (INPUT: AC 100-240V ~50/60Hz) и выхода (OUTPUT: DC 5V – 2A). Теперь эти надписи для вас не просто буквы!
––
Практикум 1: Знакомство с мультиметром
Мультиметр – это ваш лучший друг и детектив в мире электроники. Он сочетает в себе вольтметр, амперметр и омметр.
Что мы будем делать: Научимся измерять три главные величины.
Шаг 1: Измеряем напряжение (проверка батарейки)
1. Возьмите мультиметр. Красный щуп воткните в гнездо VΩmA, черный – в COM.
2. Поворотный переключатель установите в сектор DCV (напряжение постоянного тока) на значение 20 (это значит, что он покажет напряжение до 20В).
3. Прикоснитесь красным щупом к «плюсу» батарейки, черным – к «минусу».
4. На дисплее вы увидите число. Новая батарейка AA/AAA должна показывать около 1.5V. Если показания значительно ниже (например, 1.2V), батарейка почти разряжена.
Шаг 2: Измеряем сопротивление (проверка резистора)
1. Установите переключатель в сектор Ω (сопротивление). Начните с самого большого значения, например, 2000k.
2. Прикоснитесь щупами к ножкам резистора (неважно, какой щуп к какой ножке – полярности нет).
3. Если на дисплее «1» или «OL» (Over Limit), значит, предел измерения слишком большой. Уменьшайте его step by step (200k -> 20k -> 2k), пока не увидите цифры.
4. Сравните показания с номиналом резистора (определяемым по полоскам). Не пугайтесь, если есть небольшая погрешность (например, резистор 1 кОм может показать 0.98 кОм).
Шаг 3: Измеряем ток (самое опасное для прибора!)
· Внимание! При измерении тока неправильное подключение может сжечь мультиметр или его предохранитель!
· Ток измеряется не параллельно компоненту, как напряжение, а в разрыв цепи.
1. Соберите простейшую цепь: батарейка -> резистор 1 кОм -> светодиод. Пока не подключайте батарейку.
2. Вытащите провод, идущий от «плюса» батарейки к резистору.
3. Установите переключатель мультиметра в сектор DCA (постоянный ток) на значение 20m (20 миллиампер).
4. Подключите красный щуп мультиметра к «плюсу» батарейки, а черный щуп – к тому месту, откуда вы вытащили провод (то есть к резистору). Таким образом, мультиметр станет частью цепи, и через него потечет весь ток.
5. Включите питание. Вы увидите на экране значение тока, например, «9.35» (что означает 9.35 мА). Поздравляю, вы измерили ток!
––
Глава 4: Резисторы: укротители тока
Резистор – самый распространенный компонент. Его главная задача – создавать сопротивление току, ограничивая его или снижая напряжение.
Как читать цветовые полоски? У большинства резисторов нет цифр,только разноцветные полоски. Есть простая мнемоника для запоминания цветов:
· Черный – 0
· Коричневый – 1
· Красный – 2
· Оранжевый – 3
· Желтый – 4
· Зеленый – 5
· Синий – 6
· Фиолетовый – 7
· Серый – 8
· Белый – 9
Правило:
· Первые две полоски – это цифры.
· Третья полоска – это множитель (10 в степени номера цвета).
· Четвертая полоска – точность (допуск). Если ее нет, допуск 20%.
Пример: Резистор с полосками Красный-Фиолетый-Оранжевый-Золотой.
· Красный = 2, Фиолетовый = 7. Получилось число 27.
· Оранжевый (третья полоса) = 3. Значит, множитель 10³ = 1000.
· Считаем: 27 * 1000 = 27 000 Ом или 27 кОм.
· Золотая полоска означает допуск ±5%.
Практическое задание к главе 4:
· Возьмите 5-10 резисторов с разными полосками. Попробуйте «расшифровать» их номинал, а затем проверьте себя с помощью мультиметра.
––
Глава 5: Светодиоды (LED) и их подводные камни
Светодиод – это не просто лампочка. Это полупроводниковый прибор, который излучает свет при прохождении через него тока в прямом направлении.
Важные особенности:
1. Полярность. У светодиода есть анод («плюс») и катод («минус»).
· Анод (+): более длинная ножка.
· Катод (-): более короткая ножка, часто со скосом на корпусе.
· Правило: Длинная нога – на ПЛЮС!
2. Падение напряжения. Каждый светодиод «забирает» себе часть напряжения для работы. Оно зависит от цвета:
· Красный/желтый/зеленый: ~1.8-2.2V
· Белый/синий: ~3.0-3.6V
3. Ограничение тока. Это самое важное. Светодиод должен работать на определенном токе (обычно 5-20 мА). Если подключить его напрямую к батарейке даже на 3V, он моментально сгорит, так как ток через него будет слишком большим. Для ограничения тока обязательно используют резистор.
Как рассчитать резистор для светодиода? Вспоминаем Закон Ома:R = (V_источника – V_светодиода) / I_светодиода
Пример: У нас батарейка 9V (V_источника), красный светодиод (V_led = 2V), и мы хотим установить ток на 15 мА (0.015 А).
· R = (9V – 2V) / 0.015 A = 7V / 0.015 A ≈ 466 Ом