Электроника для чайников: с чего начать изучение с нуля и как разбираться

Основы радиоэлектроники

Для начала рассмотрим обычную пальчиковую батарейку. На нем можно прочитать, что на нем напряжение 1,5 В. Проверим.

Батарейка 1,5 В АА

Для этого вам понадобится мультиметр, то есть цифровой измерительный прибор. В первую очередь следует приобрести более дешевую модель, обязательно с ручным выбором диапазона измерения.

Начало изучения радиотехники начинающими

Прежде чем изучать радиотехнику или электронику, нужно понять, почему это именно то, что нужно человеку. Если это увлечение на пару дней или месяцев, то лучше сразу отказаться от этой затеи, ведь если относиться к электронике халатно и не соблюдать меры предосторожности, то можно нанести серьезный вред своему организму. Если это направление увлекло вас с детства, но некогда было начать заниматься, сейчас самое время начать. Постепенное погружение означает:

• Получить или закрепить теоретические знания по физике. Для начала достаточно будет школьных знаний по электрофизике, включая детальное изучение закона Ома, основы всего электричества.
• Введение в теорию. От самых абстрактных вещей в физике надо переходить к самым осязаемым. Теория подразумевает точное и полное описание всех понятий, деталей, инструментов и устройств, которые будут использоваться на практике. Без теоретической базы сесть и начать что-то паять не получится.
• Применение на практике. Логическое завершение теории, позволяющее закрепить весь изученный материал и применить его при создании конкретных схем или устройств.

Закон Ома

Напряжение и ток – понятия

Любому электронному компоненту для работы требуется электрический ток. Он создается электрическим потенциалом, то есть «давлением» частиц. Самого потенциала недостаточно для протекания тока. Нужен и проводник, способный пропустить его через себя. Если проводника нет, то потенциал уходит в воздух, что очень хорошо препятствует распространению тока. Предметы, которые останавливают ток, называются диэлектриками, а те, которые пропускают через себя ток, называются проводниками.

Помимо проводника, для протекания тока нужна разность потенциалов, возникающая в цепи. Аналогию можно провести с водопроводной трубой. Если одинаковое давление с обеих сторон, как бы сильно оно ни было, вода не потечет. Разность потенциалов называется напряжением. Обозначается буквой «U» и измеряется в вольтах. Сила тока обозначается буквой «I» и измеряется в амперах.

Важно! По общему согласию считается, что ток течет от плюса к минусу, но на самом деле это условность. Что происходит, так это то, что отрицательные электроны были открыты после этого соглашения. В схемах и на практике никто не помнит, откуда и откуда течет ток.

Визуальная идентификация напряжения

Измерение напряжения

• подключите черный провод к разъему «COM»;
• подключите красный кабель к разъему измерения напряжения «V» (подключение кабелей другим способом может привести к повреждению счетчика);
• устанавливаем ручку на нужное деление, так как ожидаем получить значение около 1,5В, затем устанавливаем ручку на значение 20 в диапазоне DCV или V (прямая линия на букве V означает постоянное напряжение);
• металлические наконечники проводов мультиметра касаются полюсов батареи, но каким концом к какому? Попробуйте обе комбинации — результат должен быть одинаковым, только в одном случае он отображается как «положительное» число, а в других случаях ему предшествует знак «минус». Нам все равно, с вольтметром тоже ничего не случится;
• читаем значение; в этом случае напряжение новой батареи составляет 1,62 В;
• выключите мультиметр (не забудьте, иначе разрядится аккумулятор).

Измерение напряжения батареи 1,5 В: а) красный наконечник измерителя касается положительного полюса батареи: положительный результат; б) красный наконечник измерителя касается знака минус батареи — отрицательный результат со знаком минус перед цифрами.

Внимание! При проведении измерений, во избежание повреждения прибора, всегда устанавливайте диапазон измерения на значение, превышающее максимальный результат, который мы ожидаем получить. Если мы не знаем, чего ожидать, то самый безопасный вариант — установить измеритель на максимально возможный диапазон, а затем уменьшить его до максимально точного измерения.

Также проверим другие батареи/аккумуляторы. Для тестирования были выбраны: полностью заряженная батарея типоразмера AA 1,2В — 1,34В, частично разряженная NiMH батарея — 1,25В.

Теперь поместим наши 4 батарейки в общий корпус, так называемый держатель. Затем вставьте концы кабелей аккумуляторной батареи в отверстия макетной платы, как показано на фото ниже:

Батарейный отсек: а) пустой, б) со вставленными батареями, в) соединен с пластиной

Следующим шагом будет подготовка перемычек, то есть коротких проводов, которые будут соединять отдельные компоненты на макетной плате. Для этого достаточно куска компьютерного кабеля, кусачек или острого ножа.

Компьютерный кабель: а) изолированный, б) зачищенный

Сначала снимите изоляцию с провода. Внутри вы найдете скрученные более тонкие провода. Следующий шаг — отрезаем кусок провода нужной длины, снимаем небольшой кусочек изоляции, примерно по 1 см, с обоих концов и вуаля. Имейте в виду, что жилы в компьютерном кабеле тонкие и легко рвутся, и с ними следует обращаться осторожно и не сгибать их часто.

а) зажимы, б) неизолированный кабель, в) сборные мосты

В любом случае можно купить комплект готовых свитеров. Их большим преимуществом является то, что вам не нужно делать их самостоятельно, и они сделаны из более толстой проволоки, которая не так легко ломается.

Сломанный конец провода

Вне зависимости от того, какие перемычки вы выберете: ручной работы или готовые, мы подготовим контактный слой к дальнейшей работе. Вам понадобится 4 коротких перемычки (для соединения шин, распределяющих напряжение по плате) и два более длинных, желательно красный и синий для питания.

Макет с перемычками, соединяющими шины распределения напряжения

Теперь собираемся собрать нашу первую схему на макетной плате. Возьмите резистор на 22 кОм (красные/красные/оранжевые/золотые полосы). Каково ваше реальное сопротивление? Проверим мультиметром.

Измерение сопротивления

• подключите черный провод к разъему «COM»;
• подключите красный провод к красному разъему;
• установите ручку переключателя: мы ожидаем получить значение около 22 кОм, поэтому установите его на 200 кОм;
• металлические концы выводов мультиметра касаются выводов резистора (неважно, какой конец какой вывод);
• считаем значение: для этого резистора сопротивление равно 22,1 кОм;
• выключите устройство (не забудьте).

Измерьте сопротивление резистора омметром

Как и в случае с батареями, здесь значение, измеренное мультиметром, отличается от значения проверяемой ячейки. Золотая полоса на резисторе означает допуск 5%.

22кОм х 5% = 1,1кОм

Таким образом, диапазон сопротивления этого резистора может быть от 20,9 кОм до 23,1 кОм. Теперь подключим резервуар, батарейки на опоре и резистор, как на фото ниже:

Простейшая электронная схема подключается к макетной плате

В электронике диаграммы используются для иллюстрации связей между отдельными элементами. В нашем случае это будет выглядеть так:

Электрическая схема самая простая

Символ, обозначенный B1, — это батареи, которые обеспечивают общее напряжение 4 x 1,5 В = 6 В. А резистор 22 кОм обозначен R1. Закон Ома:

Я=У/Р
I = 6 В / 22 кОм
I = 6 В / 22000 Ом
I = 0,000273 А
I = 273 мкА

Теоретически ток в цепи должен быть 273 мкА. Но это сопротивление резистора может варьироваться в пределах 5%. Напряжение, обеспечиваемое батареями, также не равно 6 В и будет зависеть от уровня заряда батареи. Давайте посмотрим фактическое напряжение, обеспечиваемое 4 батареями по 1,5 В.

Измерение напряжения

• подключите черный провод к разъему «COM»;
• подключите красный провод к разъему «V»;
• выставляем ручку переключателя: ожидаем получить значение около 6В, поэтому выставляем ручку на 20 в диапазоне DCV или V-, при необходимости включаем прибор, он должен показывать 0;
• коснитесь металлическими щупами выводов мультиметра проводов держателя батареи (в зависимости от того, каким концом какой провод мы касаемся, результат будет положительным или отрицательным);
• считаем значение: напряжение аккумуляторной батареи 6,50 В;
• выключите питание.

Измерение напряжения аккумуляторной батареи

Подставляем измеренные значения в формулу, полученную из закона Ома:

Я=У/Р
I = 6,5 В / 22,1 кОм
I = 6,5 В / 22100 Ом
I = 0,000294 А
I = 294 мкА

Попробуем проверить, получим ли мы такой результат, измерив ток мультиметром.

Измерение тока

• подключите черный провод к разъему «COM»;
• подключите красный кабель к разъему «мА»;
• выставляем ручку: ожидаем получить значение 294 мкА, поэтому выставляем значение 2000 мкА в диапазоне А, при необходимости включаем прибор, который должен показывать 0;
• Чтобы провести измерение, сначала выключите цепь, потому что весь ток должен полностью пройти через мультиметр: коснитесь металлических концов проводов мультиметра, штырей перемычки, подключенных к положительному полюсу, и ножек резистора, подключенных к отрицательному полюсу;
• считаем значение — ток 294 мкА;
• выключите устройство.

Измерение тока в цепи

А затем простая схема, показывающая различия путем подключения вольтметра и амперметра к тестируемой цепи:

Схема подключения вольтметра и амперметра к проверяемой цепи

Вы научились измерять напряжение, ток и сопротивление с помощью мультиметра и построили свою первую схему на макетной плате. Теперь добавим еще резисторов и проверим, как это повлияет на ток и напряжение. Начнем со сборки по следующей схеме:

Цепь, состоящая из источника напряжения и 3 резисторов

• B1 — это еще батарейный отсек с 4 батарейками АА, каждая с номинальным напряжением 1,5 В (для простоты назовем ее батарейкой)
• R1 — резистор 22 кОм (красный/красный/оранжевый/золотые полосы)
• R2 — резистор 10 кОм (коричневый/черный/оранжевый/золотые полосы)
• R3 — резистор 2,2 кОм (красная/красная/красная/золотая полосы)

Обратите внимание, что каждый резистор имеет одну и ту же букву, меняется только число рядом с ним. И как бы резисторы были обозначены на схеме, если бы все 3 имели одинаковое сопротивление? Как и на диаграмме выше, каждый элемент будет иметь свой серийный номер. Это правило при маркировке электронных схем: каждый элемент одного типа имеет одинаковое буквенное обозначение, а число рядом с ним разное.

Вернемся к схеме, если мы уже нашли резисторы, будем монтировать схему на макетную плату. Все выглядит так:

Схема состоит из батареи и 3-х резисторов, подключенных к плате

Во-первых, давайте посмотрим, какое напряжение подает батарея в цепь. Возьмем мультиметр, настроенный на измерение напряжения, с ручкой, установленной на 20 В. Поместим щупы мультиметра с каждой стороны батареи B1:

Слева: схема подключения мультиметра, справа: мультиметр, измеряющий напряжение на обеих сторонах аккумулятора

Эта батарея питает цепь напряжением 6,02 В. Теперь мы собираемся измерить фактическое сопротивление каждого из резисторов, используемых в эксперименте. Получили результаты: 21,9 кОм, 10 кОм и 2,23 кОм соответственно. Какой ток в цепи? Попробуем сначала посчитать:

Я=У/Р

Символ U означает напряжение, подаваемое в цепь аккумулятором. А символ R — это сумма сопротивлений всех электронных компонентов, то есть резисторов, поэтому:

R = U / (R1 + R2 + R3)
I = 6,02 В / (21,9 кОм + 10 кОм + 2,23 кОм)
I = 6,02 В / 34,13 кОм
I = 6,02 В / 34130 Ом
I = 0,000176 = 176 мкА

Теперь измерим реальную силу тока мультиметром:

Измерение тока в цепи

Проведем измерение, прикоснувшись красным щупом к красной клемме аккумулятора, а черным — к черному проводу первого резистора. Как видно на картинке, ток точно такой же, как рассчитано выше: 176 мкА. Можно попробовать измерить ток, подключив измеритель к другому месту цепи, например между резисторами R3. Каждый раз вы будете получать один и тот же результат. Сила тока в нашей цепи везде одинакова. Помните сравнение силы течения с напором воды? Наш «водяной ток» течет от одного конца батареи последовательно через все резисторы к другому концу батареи, поэтому ток (водяной поток) везде одинаков.

Посмотрим, что произойдет с напряжением в цепи. Батарея выдает напряжение 6,02 В и ток во всей цепи 176 мкА. Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе. Как обычно, поможет закон Ома и формула I = U/R Падение напряжения на резисторе R1, сопротивление которого равно 22 кОм:

U = I х R
U = 176 мкА x 21,9 кОм

Чтобы не запутаться, переведем единицы измерения:

U = 0,000176 А x 21900 Ом
U = 3,85 В

Падение напряжения на резисторе R2, сопротивление которого равно 10 кОм:

U = I х R
U = 176 мкА х 10 кОм
U = 0,000176 А x 10000 Ом
U = 1,76 В

Падение напряжения на резисторе R2, сопротивление которого равно 2,2 кОм:

U = I х R
U = 176 мкА х 2,23 кОм
U = 0,000176 А х 2230 Ом
U = 0,39 В

Обратите внимание, что чем выше сопротивление данного резистора, тем выше падение напряжения на нем.

Теперь проверим, какое напряжение мы получаем, прикладывая щупы мультиметра непосредственно до и после следующих резисторов:

Слева: схема подключения мультиметра, справа: измерение напряжения мультиметром на обеих сторонах резистора R1

Слева: схема подключения мультиметра, справа: мультиметр, измеряющий напряжение на обеих сторонах резистора R2

Слева: схема подключения мультиметра, справа: измеряемое мультиметром напряжение на обеих сторонах резистора R3

Измеритель обнаружил определенное падение напряжения на каждом резисторе:

UR1 = 3,83 В
UR2 = 1,75 В
UR3 = 0,39 В
UR1 + UR2 + UR3 = 5,97 В
UB1 = 6,02 В

Сумма падений напряжения на отдельных резисторах почти равна напряжению, приложенному к батарее. По идее, напряжения UB1 и UR1+UR2+UR3 должны быть равны между собой, но практика обычно немного отличается от этого. В этом случае разница, вероятно, связана с неточностью измерения. Следует также помнить, что резисторы не являются единственным сопротивлением току. Токоведущие провода также имеют небольшое сопротивление.

В любом случае мы экспериментально пришли ко второму закону Кирхгофа, который гласит, что сумма напряжений источника в цепи постоянного тока равна сумме напряжений нагрузки.

Итак, проверяем и вычисляем ток и напряжение в цепи, в которой последовательно соединены резисторы. Напоминаем, что такое подключение показано на схеме:

Принципиальная схема, в которой резисторы соединены последовательно

Последовательное соединение — это соединение, при котором отдельные компоненты соединяются последовательно один за другим. Известно, что:

1. в такой цепи сила тока постоянна, независимо от того, где она измеряется.
2. общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных резисторов Rc = R1 + R2 + R3.
3. сумма падений напряжения на отдельных резисторах равна напряжению батареи U B1 = U R1 + U R2 + U R3.

Рассмотрим цепь, в которой резисторы соединены параллельно. Начнем со схемы компоновки. Отметки на схеме будут соответствовать значениям элементов:

• B1-держатель батареи, номинальное напряжение в каждой ячейке 1,5 В, всего 6 В
• R1 — резистор 22 кОм (красный/красный/оранжевый/золотые полосы)
• R2 — резистор 10 кОм (коричневый/черный/оранжевый/золотые полосы)
• R3 — резистор 2,2 кОм (красная/красная/красная/золотая полосы)

Собираем схему на макетной плате. Чему будет равно общее сопротивление Rc всех резисторов в цепи? Прежде чем ответить на этот вопрос, обратите внимание, что параллельно подключены только R1 и R2. Сначала мы будем иметь дело только с ними. Формула полного сопротивления параллельно соединенных резисторов:

R1,2 = (R1 x R2) / (R1 + R2)
R1.2 = (22 кОм x 10 кОм) / (22 кОм + 10 кОм)
R1.2 = 220 кОм / 32 кОм
R1.2 = 6,9 кОм
R1.2 = 6900 Ом

Суммарное сопротивление R1 и R2 равно 6,9 кОм. Теперь снова посмотрим на схему: резисторы R1 и R2 включены последовательно по отношению к резистору R3. Упрощение схемы выделит:

Последовательные этапы преобразования схемы: а) вид исходной схемы, б) эквивалентная схема после замены двух ветвей на замещающую ветвь с резистором R1.2, в) эквивалентная схема после замены резисторов R1.2 и R3 на резистор RC.

Учтите, что при замене исходной схемы эквивалентное напряжение и ток в непреобразованной части схемы должны остаться прежними.

Возвращаясь к теме: так как резисторы R1 и R2 соединены параллельно и последовательно с резистором R3, то достаточно добавить резистор R 1,2, рассчитываемый теперь с резистором R3, чтобы получить общее сопротивление Rc:

Rc = (R1 * R2) / (R1 + R2) + R3
Rк = R1,2 + R3
Rc = 6,9 кОм + 2,2 кОм
Rc = 9,1 кОм
Rc = 9100 Ом

Мы знаем, как рассчитать импеданс цепи. Помните, что вы рассчитали его исходя из номинальных значений сопротивления используемых резисторов. В качестве упражнения предлагаем точно так же рассчитать реальное сопротивление в вашей цепи (предварительно измерив сопротивления всех резисторов мультиметром). В данном случае оно равно 9,1 кОм.

Для расчета силы тока необходимо знать напряжение, выдаваемое аккумулятором:

Слева: схема подключения мультиметра, справа: измерение напряжения с обеих сторон аккумулятора

В этой схеме батарея, то есть источник напряжения, питает цепь напряжением 6,10 В. Вычислить ток I:

I = U/Rк
I = 6,10 В / 9100 Ом
I = 0,00067 А = 0,67 мА = 670 мкА

Теперь посмотрим напряжение в цепи, разместив щупы измерителя в разных местах:

Слева: схема подключения мультиметра; справа: измерение падения напряжения на резисторе R1

Слева: схема подключения мультиметра; справа: измерение падения напряжения на резисторе R2

Слева: схема подключения мультиметра; справа: измерение падения напряжения на резисторе R3

Аккумулятор подает в цепь напряжение 6,10 вольт. Интересно, что падения напряжения на параллельно соединенных резисторах одинаковы (по 4,60 вольта на каждом), несмотря на то, что они имеют разное сопротивление. Падение на R3 составляет 1,49 В.

Получим ли мы одинаковые значения из расчетов?

U R1,2 = I х R 1,2
U R1.2 = 670 мкА х 6,9 кОм
UR1.2 = 4,62 В
U R3 = I х R3
U R3 = 670 мкА х 2,2 кОм
UR3 = 1,47 В

Результаты вышли почти идентичными.

Теперь измерим ток в отдельных точках цепи:

Слева: схема подключения амперметра к цепи; справа: текущее измерение I

Слева: схема подключения амперметра к цепи; справа: измерение тока I1

Слева: схема подключения амперметра к цепи; справа: измерение тока I2

Аккумулятор обеспечивает напряжение 6,10 вольт в замкнутой цепи, где протекает ток 670 мкА. Сила тока (мы можем думать о ней как о движении электронов) разделяется на две ветви: часть электронов проходит через ветвь, обозначенную I1, а часть — через ветвь I2. Во втором узле ветви I1 и I2 снова соединяются, чтобы дать ток I. Здесь достигается первый закон Кирхгофа: для каждого узла электрической цепи сумма токов, втекающих в узел, равна сумма токов, выходящих из узла. В нашем случае:

Я = я1 + я2

Посмотрим, совпадает ли расчетный ток с измеренным:

I1 = UR1 / R1
I1 = 4,62 В / 22 кОм
I1 = 210 мкА
I2 = UR2 / R2
I2 = 4,62 В / 10 кОм
I2 = 460 мкА
Я = я1 + я2
I = 210 мкА + 460 мкА

Результаты, полученные экспериментально, очень похожи на полученные расчеты, что прекрасно показывает связь между теорией и практикой в ​​радиоэлектронике.

Практическая электроника

Практическое изучение электроники с нуля начинается с понимания принципов работы электронных устройств и устройств, действие которых основано на взаимодействии электромагнитных полей и свободных электрических зарядов. Описание этих процессов можно найти во всех учебниках по радио и микроэлектронике. В этом отношении особенно полезны видеоуроки в Интернете. Основы современной электроники в практической сфере понимаются путем приобретения знаний по следующим темам:

1. Строить схемы;
2. Полупроводники;
3. Знаки и меры;
4. Цепи питания;
5. Цифровой электронный.

Построение цепей

Электротехника для начинающих

Основой для создания различных электрических схем являются правила построения схем. Те же принципы построения электрических соединений применимы и к структуре микросхем. Уверенное понимание важнейших законов Ома и Кирхгофа позволяет понять логику построения линий, соединяющих компоненты электронных схем.

Примечание! Без изучения основных законов физики и электротехники невозможно с нуля приступить к освоению основ электроники. Именно это знание открывает все секреты создания электронных схем. Можно часами наблюдать за работой различных сложных устройств, но без знания основ электроники вы не сможете понять механизмы их действия.

Полупроводники

Полупроводники занимают важное место в мире микроэлектроники. Чтобы понять принцип его действия, нужно знать его физические возможности. Полупроводники изменяют свое сопротивление при нагревании. При повышении температуры сопротивление уменьшается; при низких температурах полупроводники приобретают свойства диэлектриков.

Полупроводники на плате

К полупроводникам относятся такие радиодетали, как:

• диоды;
• транзисторы;
• тиристоры

Сигналы и измерения

Сигналы являются носителями информации. Они переносятся электронами в электрической цепи. Величина заряженной частицы служит единицей измерения энергии заряда. Измерения и исследования сигналов в электронике проводятся с помощью осциллографов. Цифровой прибор выполняет математическую обработку полученных результатов.

Цифровой осциллограф предназначен для профессиональных электронщиков и стоит довольно дорого. Для новичков подойдут недорогие модели отечественного производства – С1-73 и С1-101.

Электропитание схем

Питание электронных схем осуществляется через специальные блоки питания. Сетевые импульсные источники питания называются электронными трансформаторами. Это простые блоки питания, работающие от сети 220 вольт. В интернете можно купить достаточно дешевые модели китайского производства.

Цифровая электроника

Основы цифровой электроники для начинающих основаны на концепции двоичной системы (ноль и единица) и алгебраической логике. Учебники и различные учебники объясняют основные логические элементы электронных схем. К ним относятся триггеры, регистры, декодеры и микроконтроллеры.

Цифровая электроника

Цифровая технология передачи сигналов кодирует их и, доставив в нужное место, расшифровывает. Этим достигается чистота информационных сигналов, защищенность от любых помех. Примером этого является цифровое телевидение.

Как составлять схему

Составление электрической схемы должно выполняться опытным электриком с учетом действующих государственных стандартов, поясняющих и уточняющих работу тех или иных проводников. По словам гостя, электрические схемы бывают структурные, функциональные, основные, монтажные, общие и сводные. Вы можете составить любой из вышеперечисленного списка, выстраивая самые простые элементы друг с другом.

Составляющие элементы

Как подключить вольтметр

Чтобы получить комфортную радиолюбительскую мастерскую, достаточно выбрать для стола хорошо освещенный угол комнаты. На стене возле примыкающей стороны стола следует разместить несколько электрических розеток. Кроме того, вам понадобится следующее:

• электронные устройства;
• основные измерительные приборы;
• инструменты и материалы.

Электронные устройства

Регулируемый блок питания

Прежде всего, вам необходимо приобрести регулируемый блок питания. Устройство подключается к бытовой электросети. Переменный ток преобразуется в постоянный с напряжением от 3 до 12 вольт. Устройство состоит из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.

Многофункциональная розетка

Многофункциональный блок питания позволяет создать максимально комфортные условия работы для радиолюбителя. При сборке и монтаже радиосхем часто возникает необходимость одновременного подключения нескольких потребителей, как сети, так и постоянного тока 12 вольт.

На корпусе многофункционального устройства имеется главный выключатель для всех разъемов. Кроме того, устройство оснащено блоком преобразователя переменного тока.

Дополнительная информация. Готовую многофункциональную розетку можно приобрести. Начинающему радиолюбителю будет интересно собрать такой прибор своими руками.

Основные измерительные приборы

Основными измерительными приборами являются амперметр, вольтметр и омметр. Как правило, устройства занимают довольно много места на рабочем столе. Выход из этой ситуации – купить мультиметр (тестер). Цифровое устройство заменяет сразу все три устройства.

Что такое мультиметр

Тестер оснащен жидкокристаллическим дисплеем. Прибор измеряет переменные и постоянные характеристики токов в разных диапазонах. Универсальный прибор может измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный ток, величину сопротивления. Диоды и конденсаторы, а также другие радиоэлементы проверяются мультиметром.

На передней панели расположены:

1. ЖК-экран. Отображает значения различных текущих функций в цифровом изображении.
2. В центре вращающийся диск с указателем. Он находится перед меткой требуемого режима замера.
3. Вокруг диска расположены следующие символы:

• ВЫКЛ: устройство выключено;
• ACV — измерение переменного напряжения;
• DCV — то же постоянное напряжение;
• DCA — измерение постоянного тока;
• ом — измерение сопротивления.

1. Вставьте конец черного кабеля в разъем COM.
2. Гнездо красного провода «10ADC» используется для измерения напряжения или тока до 10 ампер.
3. Разъем «VRmA» используется для измерения токов до 200 мА.
4. Для определения сопротивления используется вилка со знаком «Ом».
5. Клеммное отверстие под знаком «▬►▌▬» служит для проверки целостности электрической цепи.

Важно! При использовании устройств помните, что черный кабель всегда должен быть подключен к разъему COM со знаком «-». Если щупы поменять местами, перегорит предохранитель измерительного устройства.

Инструменты и материалы

Рабочий стол радиолюбителя должен быть оснащен необходимыми инструментами и материалами.

Инструменты

Самые необходимые инструменты составляют следующий набор:

1. Сварщик.
2. Индукционная паяльная станция.
3. Сварочная сушилка.
4. Сопутствующие аксессуары.

Материалы

Вот примерный список материалов для начинающего радиоинженера:

• текстолит для изготовления печатных плат;
• травильная жидкость;
• припой и флюс;
• салфетки или медная стружка.

Безопасность и практика

При освоении курса электротехники для начинающих необходимо особое внимание уделить вопросам безопасности, так как несоблюдение некоторых правил может привести к трагическим последствиям.

Первое правило, которому нужно следовать, — обязательно прочитать инструкцию. У всех электроприборов в инструкции по эксплуатации всегда есть раздел, посвященный вопросам техники безопасности.

Важно! Соблюдение рекомендаций поможет предотвратить травмы и порчу имущества.

Второе правило – проверить состояние изоляции проводников. Все кабели должны быть покрыты специальными материалами, не проводящими электричество (диэлектриками). Если изолирующий слой нарушен, в первую очередь его необходимо восстановить, иначе можно нанести ущерб здоровью. Также в целях безопасности работы с электрическими кабелями и оборудованием необходимо проводить только в специальной одежде, не проводящей электричество (резиновые перчатки и диэлектрические сапоги).

Третье правило – использовать только специальные приборы для диагностики параметров электрической сети. Ни в коем случае нельзя делать это голыми руками или пробовать «на язык».

Примечание! Пренебрежение этими элементарными правилами является основной причиной травматизма и несчастных случаев в работе электриков и электриков.

Основные токовые величины

Когда в цепи возникает электрический ток, происходит постоянный перенос заряда по поперечному сечению проводника. Количество заряда, переносимого в данную единицу времени, называется силой тока и измеряется в амперах.

Для создания и поддержания движения заряженных частиц необходимо действие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия прекращается и подача электрического тока. Эта сила называется электрическим полем, она также известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжения на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины используется специальная единица — вольт. Между основными величинами существует определенная связь, отраженная в законе Ома, о котором будет подробно сказано.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Эта величина является своеобразным аналогом проводника для протекания в нем электрического тока. В результате сопротивления проводник нагревается. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения величина сопротивления увеличивается. Значение 1 Ом возникает, когда разность потенциалов на проводнике составляет 1 В, а сила тока равна 1 А.

Как выбрать литературу для самообразования

Теперь давайте разберемся, как правильно выбрать литературу для самообразования вне зависимости от направления.

1. Необходимо обратить внимание на количество постов. Чем больше раз была опубликована книга, тем выше вероятность того, что она будет хорошей книгой. Так что книга зарекомендовала себя с течением времени. Издатели заинтересованы в переиздании таких книг, потому что на них есть спрос.
2. Тираж. Чем больше тираж, тем больше спрос на книгу.
3. Список используемой литературы. Обратите внимание на библиографию. Со временем вы познакомитесь с классикой в ​​той или иной области. И чем больше ссылок на произведения классиков, тем больше вероятность, что книга подойдет.

На самом деле разумный отбор литературы — более гибкий процесс, но эти три маркера послужат отправной точкой.

Если вы хотите понять математику, вы должны сначала читать книги в стиле математики для гуманитариев или математики не для математиков. То же самое касается электротехники и электронной техники и т д., например, электротехника не для технических учебных заведений.

Не стоит сразу изучать литературу для высших учебных заведений, лучше начать с соответствующей литературы для школ, техникумов, университетов. Там материал изложен проще, к тому же не загроможден формулами.

Лучшие книги по электронике для начинающих

Теперь давайте посмотрим на, на мой взгляд, толковую литературу по электронике для начинающих.

1. Сворен Рудольф «Электричество шаг за шагом» и (или) «Электроника шаг за шагом». Скачать книгу.
2. Атанас Шишков «Первые шаги в радиоэлектронике». Скачать книгу.
3. Борисов В.Г. «Юный радиолюбитель». Скачать книгу.
4. Горовиц П., Хилл В. «Искусство схем». Скачать книгу.
5. Ревич Юрий «Занимательная электроника». Скачать книгу.
6. Чарльз Платт «Электроника для начинающих». Скачать книгу.

Следует отметить, что книга Ю. Ревича содержит множество тонкостей и нюансов, но для того, чтобы оценить все тонкости, желательно иметь определенный базовый уровень.

Книгу «Схематическое искусство» нужно начинать уже имея базовый уровень, опираясь хотя бы на одну из первых трех книг.

Мне пригодится книга Чарльза Платта с подробным описанием режимов работы микросхемы NE555, она же таймер 555.

Я намеренно не стал давать обширный список литературы по электронике для начинающих, чтобы не утонуть в нем.

Пожалуйста, напишите в комментариях дополнение к вышеперечисленному списку, то есть книгу или книги, которые, по вашему мнению, стоит прочитать начинающему электронщику или электронщику, уже имеющему базовый уровень и стремящемуся развиваться дальше.

Особенности чтения схем

На принципиальных схемах проводники (или дорожки) изображаются линиями.

Это обозначение проводников, пересекающихся, но не имеющих общего соединения и электрически не связанных друг с другом.

А вот так они выглядят, если между ними есть связь. Черная точка — узел на диаграмме. Узел – это соединение нескольких проводников или частей между собой. Они электрически связаны друг с другом.

Общая точка

У начинающих радиолюбителей часто возникает вопрос: что это за обозначение на схеме?

Это общая точка (GND, земля). Раньше его называли общим проводом. Так обозначается одиночный силовой кабель. Обычно это отрицательный источник питания. Раньше на схемах могли сделать обычный провод и большей мощности. В этом случае схема без общей точки будет выглядеть так:
Общая точка с однополярным питанием визуально выглядит лучше и компактнее, чем если провести между ними одну линию.

Ее еще называют общей точкой, потому что относительно нее можно измерить любую другую точку на диаграммах. Например, поставить щуп мультиметра на общую точку, а вторым щупом можно проверить любой участок цепи на схеме.

Почему его можно назвать землей (GND)? Раньше шасси приборного ящика можно было использовать как общий кабель. Из-за этого возникла путаница между почвой и землей. Он интерпретируется в контексте схемы. Схема, которую разобрали выше: общая точка (земля) — это просто минусовая мощность. Другое дело — двухполярные источники тока и заземление.

Двуполярное питание и общая точка

В биполярном питании общей точкой является средний контакт между плюсом и минусом.

Заземление

Пример заземления — фильтр на блоках питания компьютеров.

От емкостного фильтра помехи идут на корпус блока питания. Это заземление. А от блока питания они должны идти в розетку, если она заземлена, иначе сам корпус блока питания может быть под напряжением. Течения там не большие, опасности для жизни не представляют. Это сделано с целью снижения импульсных помех в блоке питания и в целях безопасности.

Иногда в блоках питания конденсаторная помеха вместо корпуса направлена ​​в общую точку. Все зависит от конструкции и схемы. В этом случае помех будет больше, чем при заземлении.

Вообще в цепях разные заземления. Например, в цифровой технике аналоговая земля отделена от цифровой земли, чтобы не нарушать режимы работы схемы. Импульсный шум может повлиять на аналоговую часть схемы.

Номиналы радиодеталей

В общем, по этому поводу есть разногласия. По ГОСТу на данный момент номиналы деталей на принципиальных схемах не указываются. Это сделано для того, чтобы не загромождать схему информацией.

Принципиальная схема сопровождается списком деталей, электрической и блок-схемой, а также печатной платой.

Есть еще один общепринятый стандарт. На схемах указаны номиналы некоторых деталей и их рабочие напряжения.

Например, в этой схеме два резистора.

По умолчанию резистор без префикса записывается только числом. R2 имеет сопротивление 220 Ом. А у R3 после цифры стоит буква. Сопротивление этого резистора читается как 2,2 кОм (2200 Ом).

Рассмотрим два конденсатора на схеме.

В данном случае С5 представляет собой несмещенный конденсатор емкостью 0,01 мкФ. Микрофарады могут обозначаться как uF, так и uF. А конденсатор С6 полярный и электролитический. На это указывает знак «плюс» рядом с UGO. Емкость С6 470 мкФ. Номинальное рабочее напряжение указано в вольтах. Вот для С6 это 16В.

Нанофарады известны как nF.

Если в схеме нет приставки микрофарад (мкФ, мкФ) или нанофарад (нФ, нФ), то емкость этого конденсатора измеряется в пикофарадах (пФ, пФ). Такое условие обычно не принимается, поэтому внимательно изучите схему, которую собираетесь читать или собирать. В фарадах (Ф) мало емкостей, поэтому используются мкФ, нФ и пФ.

Что такое даташит и для чего он нужен

Паспорт – это техническая спецификация, содержащая полную информацию о радиодетали. Вся техническая информация, главная схема включения, параметры и типы корпусов указаны в этом документе.

Спецификации доступны на нескольких языках, в основном на английском. Есть и переведенные версии.

Документация на микросхему NE555. Рисуется тело и внешний вид детали.

Подробно описывает микросхему, ее параметры и условия работы.

Такая документация есть на любую часть. Это очень удобно и информативно, особенно при поиске аналогов. А с помощью интернета поиск аналога деталей или схем стал еще проще.

Другой техпаспорт позволяет идентифицировать неизвестную деталь или микросхему. Просто введите свое имя в поисковик, добавьте слово datasheet, и вся документация будет в результатах поиска.

Как научиться читать принципиальные схемы

На самом деле способов всего несколько. Это теория и практика. Если вы выучили обозначения компонентов магнитолы, это не значит, что вы выучили схемы. Это как учить алфавит, но без грамматики и практики язык не выучишь.

Теория схем, книги, описание принципа работы схемы. Практика заключается в сборке устройств, ремонте и пайке.

Например, простая схема усилителя на одном транзисторе.

Вход X1 плюс (левый или правый канал), X2 минус. Звуковой сигнал поступает на электролитический конденсатор С1. Он защищает транзистор VT1 от короткого замыкания, так как транзистор VT1 постоянно открыт посредством делителя напряжения между R1 и R2. Делитель напряжения устанавливает рабочую точку на базе транзистора VT1 и транзистор не искажает входной сигнал. Резистор R3 и конденсатор С2, которые подключены к эмиттеру транзистора VT1, выполняют функцию термостабилизации рабочей точки при повышении температуры транзистора. Электролитический конденсатор С3 накапливает и фильтрует напряжение питания. Динамическая головка BF1 служит выходом аудиосигнала.

Можно ли это понять, просто изучив обозначения радиодеталей без схемотехники и теории? Навряд ли.

Еще сложнее обстоит дело с цифровыми технологиями.

Что это за микроконтроллер, какие функции он выполняет, какая прошивка и какие фьюзы на нем установлены? А вторая микросхема, что это за усилитель? Без техпаспортов и описаний схем не получится разобраться в его работе.

Изучайте схемы, теорию и практику. Только выучив название деталей, не получится разобраться в схеме. Обозначение радиодеталей выучится само собой с практикой и накоплением знаний. Все зависит от выбранной отрасли. У связистов одна схема, у ремонтников мобильной техники другая. А те, кто занимается звуком, в электрике толком не разберутся. Как и наоборот. Чтобы понять другую отрасль, ее схемы и принципы работы, нужно погрузиться в нее.

Схематика — это тип языка, который имеет различные диалекты.

Поэтому не следует строить иллюзий. Изучайте схемы и стройте схемы.

Принципиальные схемы помогают собирать устройства и при изучении теории понимать работу устройства. Без знаний и опыта схема — это всего лишь схема.

Обозначения радиодеталей на принципиальных схемах

УГО – это условное графическое изображение радиодетали на схеме. Некоторые УГО отличаются друг от друга.

Например, в США обозначение сопротивлений отличается от СНГ и Европы.

За счет этого меняется восприятие схемы.

Однако они похожи по дизайну и внешнему виду. Или, например, транзисторы. Где-то они нарисованы кружками, а где-то без. Размеры и углы стрелок могут быть разными. В таблице приведены УГО бытовых радиодеталей.

UGOName
Биполярный транзистор npn
Биполярный pnp транзистор
Непереходный транзистор на основе n
Непереходный транзистор на p-основе
Обмотка реле
Заземление
Диод
Диодный мост
Диод Шоттки
Стабилитрон с двойным анодом
Двунаправленный стабилитрон
Инвертированный диод
Стабилитрон
Туннельный диод
Варикап
Индуктор
Индуктивность с регулируемым сердечником
Сердечник индуктора
Классический трансформер
Обмотка
Регулируемое ядро
Электролитический конденсатор
Неполярный конденсатор
Эталонный конденсатор
Переменный конденсатор
Отсекающий конденсатор
DIP-переключатель
Геркон
Выключатель
Закрыть переключатель
FET с каналом типа n
P-канальный полевой транзистор
Быстродействующий предохранитель
Инерционный взрыватель
Предохранитель
Перегоревший предохранитель
Тепловая катушка
Тугоплавкий предохранитель
Предохранитель переключатель
Вызывать
Двухэлектродный разрядник
Электрохимический громоотвод
Ионный разрядник
Горячий разрядник
Молниеотвод
Симметричный разрядник
Трехэлектродный громоотвод
Трубчатый громоотвод
Углеродный громоотвод
Вакуумный разрядник
Предохранительный клапан
Телефонная розетка
Разъем
Разъем
Переменный резистор
Прочность на сдвиг
Резистор
Сопротивление 0,125 Вт
Сопротивление 0,25 Вт
Сопротивление 0,5 Вт
Резистор 1 Вт
Резистор 2 Вт
Сопротивление 5 Вт
Динистор с обратным выводом
Динистор блокировки заднего хода
Диодный симметричный тиристор
Тиристорный тетрод
Тиристор с катодным управлением
Тиристор с анодным управлением
Тиристор с катодным управлением
Симметричный триодный тиристор
Запираемый тиристор с анодным управлением
Запираемый тиристор с катодным управлением
Диодная оптопара
Фотодиод
Фототиристор
Фототранзистор
Резистивная оптопара
Светоизлучающий диод
Тиристорная оптопара Это еще не все детали. И зубрить их смысла нет. Эти таблицы полезны в виде справочника. Определить, какая деталь представлена ​​на схеме, можно при ее изучении или сборке устройства.

Какими буквами обозначаются радиодетали на схемах

Обозначение букв на схеме	Радиодеталь
Р	Резисторы (переменные, подстроечные и постоянные)
Венерическое заболевание	Диоды (стабилитрон, мост, варикап и т.д.)
С	Конденсаторы (неполярные, электролитические, переменные и т.д.)
Л	Катушки и дроссели
ЮАР	Переключатели
ФУ	Автоматические выключатели
ФВ	Загрузчики
Икс	Соединители
К	Реле
Против	Тиристоры (тетрод, динисторы, фототиристоры и др.)
Вермонт	Транзисторы (биполярные, полевые)
NS	Светодиоды
Ты	Оптопары

Как научиться электронике и схемотехнике

Выбор платформы: Arduino или Raspberry Pi

Две самые известные самодельные платформы — это микрокомпьютер Raspberry Pi и микроконтроллер Arduino. А знаменитость в таких случаях означает множество совместимых компонентов и руководств, которые можно использовать без модификации.

Arduino Uno и Raspberry Pi 3B+

Arduino — это плата с открытым исходным кодом, основанная на чипах Atmel ATmega 8/168/328 AVR. Его основное применение — работа с датчиками и датчиками. Эта плата идеально подходит для простых проектов, где устройству нужно только реагировать на входящие данные.

Чтобы начать работу с Arduino, вам понадобится среда разработки: Arduino IDE. Обычно он написан на языке программирования Arduino. Но есть также поддержка C и C++.

Программное обеспечение Arduino простое в использовании и не вызовет никаких проблем у новичка, но в то же время оно достаточно гибкое, чтобы вы не перестали им пользоваться в дальнейшем. Arduino IDE без проблем работает на Mac, Windows и Linux.

В общем, Arduino является обязательным для всех, кто хочет изучить электронику и начать делать электронные вещи. В качестве стартового проекта подойдет любой из готовых наборов или что-то из разработок сообщества Arduino. Самый простой вариант можно собрать на макетной плате.

В линейке моделей марки Arduino есть разные варианты. В первую очередь вам понадобится Уно или Леонардо.

Сравнительная таблица моделей Uno и Leonardo

Главное отличие между ними в том, что Leonardo можно подключить не только как COM-порт, но и как мышь или клавиатуру. В остальном разница между Уно и Леонардо несущественна. Но берясь за более амбициозные проекты, обязательно присмотритесь к Mega и Duo, у них много важных отличий: больше входов и выходов, больше оперативной и флэш-памяти. А модель Micro выделяется своими размерами, всего 4,8 на 1,77 см.

Также у Ардуино есть многочисленные клоны, многие из которых не уступают по качеству оригиналу. Они могут стоить намного дешевле, но совместимы с программным обеспечением и модулями Arduino. Нет ничего особенно плохого в покупке клона, так как дизайн Arduino является открытым исходным кодом. Но ответственность за сборку и качество клонированных комплектующих несут только их производители. Габариты и проводка, расположение кнопок и светодиодов также могут отличаться, в пределах, не нарушающих периферийную совместимость.

Многочисленные клоны Arduino

Craftduino, Seeeduino, Freeduino, Robotdyn, Iteaduino — зарубежные аналоги Arduino, по качеству сравнимые с оригиналом. Ваниль и Искра русские. Кстати, у Искры тоже есть свои модули.

Заказать табличку по очень хорошей цене можно на Алиэкспресс, но проблема в том, что нет простого способа отличить качественный клон от некачественной подделки по фото. Брак едва заметен, как показано на картинке.

Отличия оригинала от подделки

Однако, если вы уже сталкивались с платой, которая не работает, при желании (и при определенных навыках) вы можете это исправить.

Еще одна распространенная проблема с дешевыми китайскими клонами — использование чипа CH340 вместо ATmega. Если вы видите Arduino за 200 рублей, то наверняка там есть именно этот чип CH340. Однако для его поддержки нужно просто установить еще один драйвер, так что в каком-то смысле экономия может быть очень даже оправдана.

Что касается Raspberry Pi, то это компьютер со своей операционной системой, на него даже можно установить большинство программ для Linux (если есть сборка для ARM или если можно собрать из исходников). Raspberry Pi используется для создания игровых консолей, камер видеонаблюдения, устройств с сенсорным экраном, файлового сервера для блокировки рекламы и т д

Если вашему проекту нужен полноценный компьютер с множеством утилит и библиотек, то Raspberry Pi или Raspberry Pi Zero W — отличный вариант, хорошо поддерживаемый разработчиками и сообществом. Если вы хотите, вы даже можете соединить Arduino и Raspberry Pi для совместной работы: например, несколько микроконтроллеров Arduino будут собирать информацию с датчиков, а Raspberry Pi будет ее обрабатывать.

Несколько советов начинающим

На первых этапах невозможно не ошибиться, это неизбежная часть обучения. Однако было бы жестоко не поделиться советами, которые сэкономят вам время, деньги и нервы.

• Возьмите готовые модули, чтобы не паять поначалу. Когда я сжег свой первый Bluetooth-модуль, это на какое-то время отвлекло меня от работы с Arduino.
• Не обязательно сразу покупать много комплектов и деталей. Если в вашем арсенале есть светодиодная матрица, камера, датчик шума и прочие игрушки, закончить хотя бы один проект становится сложно. И очень важно как можно быстрее получить первый результат, чтобы не потерять энтузиазм на пути к достижению цели.
• При выборе проекта ориентируйтесь на свой уровень: не берите сложный проект. Скорее всего, он превратится в простую копию, которая не доставит вам никакого удовольствия. Самое главное на этом этапе – хорошо выбрать проект, иначе можно потерять желание двигаться вперед. (А дальше, только интереснее!)
• Макетная доска была бы очень кстати. Для начала лучше взять немного больше — с ним проще работать, вы не будете путаться в проводах, и сможете лучше понять процесс. Сэкономленные 60 рублей счастья не принесут, но с высоким гонораром работать будет гораздо приятнее и эффективнее.

Хлебная доска

Время паять!

Когда-нибудь, когда я буду изучать электронику и схемы, обязательно настанет время взять в руки паяльник. Это, скорее всего, произойдет, когда вы беретесь за собственный проект, где вам нужны немодульные детали. Так что придется делать новые модули или травить схему. В любом случае придется паять. А что, это отдельная тема.

Меня вполне устраивает мой паяльник за 200 рублей (можно сказать все собираю на коленках!). Однако, какого бы сварщика вы ни выбрали, никто не отменял элементарных мер безопасности: заранее уберите со стола посторонние предметы (особенно легковоспламеняющиеся), обеспечьте вентиляцию, не пренебрегайте защитными очками; они скорее всего продаются там же, где и сварочник.

Пользуюсь тем же паяльником

Прежде чем покупать что-то серьезное вроде паяльной станции, рекомендую обзавестись простым паяльником и опробовать его. Стабильная температура, которую будет обеспечивать станция, пригодится при пайке микросхем, но в остальных случаях в ней нет особой необходимости. Кстати, по личному опыту пайки SMD могу сказать, что это реально сделать и обычным паяльником, надо только иметь пару запасных на случай, если сгорит.

Сварщики, конечно, тоже разные. Я рекомендую носить устройство со сменным жалом, для большей гибкости. Нагреватель обычно рекомендуют керамический, так как он более прочный. Впрочем, работать с ним каждый день, вероятно, не придется, поэтому подойдет и более дешевый нихром.

При покупке паяльника тоже приходится становиться на его сторону: ждать, пока инструмент остынет или нагреется, утомительно и неблагодарно. Особенно грустно, если приходится постоянно держать его в руках. И даже не думайте оставить его в «безопасном состоянии» на столе и начать курить!

Паяльная станция

Что касается паяльных станций, то они гораздо надежнее и удобнее, но и намного дороже. По сути, паяльная станция — это апгрейд паяльника. Самый простой и дешевый вариант будет включать кронштейн и модуль управления. Он содержит монитор для отображения текущей температуры и контроль-регулятор. Комплектация паяльной станции может варьироваться в зависимости от цены. В комплект может входить вакуумный пинцет, оловоотсос, фен для локального нагрева и еще много интересных функций, которые сделают вашу жизнь проще.

Мультиметр вам в помощь

Возможно, со времен восьмого класса (или того, в котором в вашей школе преподавали электричество и магнетизм) вы помните, что такое амперметр и вольтметр. Мультиметр, или, по паспорту, «универсальный измерительный прибор», делает все то же самое, что и эти ребята, и немного больше. Прибор позволяет измерять напряжение, работоспособность схемы, силу тока, температуру и коэффициент усиления транзистора.

В зависимости от модели характеристики различаются, но все эти устройства многофункциональны. Самый известный бренд — ДТ, дешево и сердито. Если вы хотите что-то более продвинутое прямо из коробки, обычно рекомендуются Mastech или HoldPeak.

Мультиметр серии DT-800

Мультиметр нужен в первую очередь для проверки того, насколько теория сходится с практикой. На конечный результат могут повлиять нагревательные элементы и вихревые токи, поэтому нужен контрольный прибор. И конечно, при необходимости (и в интересах науки) можно проверить работоспособность отдельных деталей.

Даже причудливый мультиметр прост в использовании. Выбираем режим, прикладываем щупы к нужным местам и снимаем показания. Режим зависит от того, какая характеристика измеряется и в каких пределах. Характеристики мультиметров выделены в отдельные рамки с подписью, внутри этих рамок выбираем второй параметр — пределы измерений.

Признаюсь, мультиметра у меня нет, и для некоторых проектов приходилось брать его у друзей. Советую приобрести по простой причине: с ним будет намного проще. Вам не нужно удивляться, почему что-то не работает, вы можете просто проверить это.

Проектирование и расчет схем: где научиться

В этой статье мы не будем углубляться в схемотехнику — материала здесь много, но он хорошо освещен школьной (а для некоторых и старшеклассников) программой и литературой.

Если вы уснули на всем протяжении, но хорошо понимаете английский, то можно начать с лекций на Khan Academy — они бесплатные, очень доходчивые, и постепенно переходить от азов к более серьезным темам. Есть даже краткий курс, объясняющий устройство бытовой техники: электронные часы, кофеварки, фены и т.д.

Если вы хотите что-то на русском языке, то ваш путь в книжный магазин, техническую библиотеку или их аналоги в Интернете. Вот три книги, которые я рекомендую прочитать в первую очередь.

«Искусство схем», П. Горовиц и У. Хилл

Первая глава «Основ электроники» — это практически школьный курс физики. Все изложено доступным языком, книга даст все необходимое, чтобы освоиться с нуля, или поможет восполнить пробелы и систематизировать знания тем, кто уже знаком со схемами. На форумах пишут, что книга старая и «слабые моменты» утеряны. Но почему-то не говорят, чего именно не хватает.

«Основы схем», Е. Воробьева, В. Иванченко

Книга представляет собой сводку конференций. Кроме того, это краткость. Минус очевиден: для новичка эта книга может показаться сложной.

«Цифровые схемы и компьютерная архитектура», Д. Харрис и С. Харрис

Отличная книга, о которой слышал каждый, кто интересовался компьютерной архитектурой. Здесь понимаются языки описания оборудования: SystemVerilog и VHDL.

Если у вас нет времени читать, программное обеспечение для моделирования цепей поможет вам понять, что к чему (или послужит наглядной иллюстрацией того, что вы читаете). Из более продвинутых можно посмотреть на LTspice, DipTrace и Qucs с открытым исходным кодом. Но вариантов много, есть даже бесплатные симуляторы, работающие прямо в браузере.

Пример разведенной цепи в DipTrace

Первый проект

Аналог «Hello world!» в электронике это мигание светодиода. Как первый проект, самое то. Если вы хотите все усложнить, сделайте массив светодиодов, где вы можете отображать пиксельную картинку или даже анимацию. Добавьте пару кнопок и готов игровой автомат, в котором будет ходить «Змейка». Затем вы можете освоить модули, которые вам нравятся, например, для измерения температуры и влажности в помещении.

Все это не займет много времени, но позволит вам освоиться с базовыми навыками и вдохновиться на дальнейшее развитие. Теперь более сложный проект будет как минимум не казаться таким страшным.

Если вы еще не определились, чем хотите заниматься, но уже определились с платформой, то в интернете вы точно найдете занятие по душе. Если вы выбрали Raspberry Pi, имеет смысл заглянуть на Projects.raspberrypi.org.

Если ваш выбор пал на микроконтроллер Arduino, вас впечатлит подборка проектов на arduino.cc.

Примеры для вдохновения

Наконец, я хочу рассказать о некоторых крутых проектах, которые должны еще больше вас заинтересовать.

В какой-то момент меня впечатлило устройство на базе Arduino, которое может взломать кодовый замок примерно за пять минут. При предварительной проверке замка количество комбинаций для перебора можно уменьшить в десятки раз.

Устройство для открывания замков

Если вам больше нравятся роботы, обратите внимание на робота-рыбу, собранного из труб ПВХ. На мой вкус отличный образец робототехники. Его можно использовать для изучения водоема или сделать аквариум с такими обитателями в свое удовольствие. А для создания такой рыбки нужно совсем немного: водонепроницаемые сервоприводы и контроллер Arduino.

Очень реалистичная рыба-робот из трубы ПВХ

Вы можете сделать самодельный компьютер или планшет из Raspberry Pi, но это не очень увлекательно. По крайней мере, по сравнению с воздушным шаром Raspberry Pi, который делает потрясающие фотографии или видео. Некоторые даже запустили Супермена в небо, где ему и место. Супергерой достиг значительной высоты – 35,5 км.

Полет

Я попытался рассказать здесь об основах, но чем больше изучаешь тему, тем интереснее она становится. Надеюсь, что мои советы помогут вам в изучении электроники и схем и вы сможете создать что-то удивительное.