Grundlegende Elektronik
Der Einstieg in die Grundelektronik ist einfacher als Sie vielleicht denken. Dieses Instructable wird hoffentlich die Grundlagen der Elektronik entmystifizieren, so dass jeder, der Interesse am Bau von Schaltkreisen hat, sofort loslegen kann. Dies ist ein kurzer Überblick über die praktische Elektronik und es ist nicht mein Ziel, tief in die Wissenschaft der Elektrotechnik einzutauchen. Wenn Sie mehr über die Wissenschaft der Grundelektronik erfahren möchten, ist Wikipedia ein guter Ort, um Ihre Suche zu starten.
Am Ende dieses Instructable sollte jeder, der Interesse am Erlernen der Grundelektronik hat, in der Lage sein, einen Schaltplan zu lesen und eine Schaltung unter Verwendung elektronischer Standardkomponenten aufzubauen.
Eine umfassendere und praktischere Übersicht über die Elektronik finden Sie in meinem Elektronikkurs.
Schritt 1: Strom
Es gibt zwei Arten von elektrischen Signalen: Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC).
Bei Wechselstrom kehrt sich die Richtung, in der der Strom durch den Stromkreis fließt, ständig um. Sie können sogar sagen, dass es sich um eine Richtungsänderung handelt. Die Umkehrrate wird in Hertz gemessen, dh der Anzahl der Umkehrungen pro Sekunde. Wenn sie also sagen, dass die US-Stromversorgung 60 Hz beträgt, bedeutet dies, dass sie sich 120 Mal pro Sekunde (zweimal pro Zyklus) umkehrt.
Bei Gleichstrom fließt Strom in eine Richtung zwischen Strom und Erde. In dieser Anordnung gibt es immer eine positive Spannungsquelle und eine Massespannungsquelle (0 V). Sie können dies testen, indem Sie eine Batterie mit einem Multimeter ablesen. Eine ausführliche Anleitung dazu finden Sie auf der Multimeter-Seite von Ladyada (Sie sollten insbesondere die Spannung messen).
In Bezug auf Spannung wird Elektrizität typischerweise als mit einer Spannung und einer Stromstärke definiert. Die Spannung wird offensichtlich in Volt und der Strom in Ampere angegeben. Zum Beispiel hätte eine brandneue 9-V-Batterie eine Spannung von 9 V und einen Strom von etwa 500 mA (500 Milliampere).
Elektrizität kann auch in Bezug auf Widerstand und Watt definiert werden. Wir werden im nächsten Schritt ein wenig über Widerstand sprechen, aber ich werde nicht näher auf Watt eingehen. Wenn Sie tiefer in die Elektronik eintauchen, werden Sie auf Komponenten mit Watt-Nennwerten stoßen. Es ist wichtig, die Nennleistung einer Komponente niemals zu überschreiten. Glücklicherweise kann die Leistung Ihres Gleichstromnetzteils leicht durch Multiplikation der Spannung und des Stroms Ihrer Stromquelle berechnet werden.
Wenn Sie diese verschiedenen Messungen besser verstehen möchten, was sie bedeuten und in welcher Beziehung sie zueinander stehen, sehen Sie sich dieses informative Video zum Ohmschen Gesetz an.
Die meisten grundlegenden elektronischen Schaltkreise verwenden Gleichstrom. Daher wird sich jede weitere Diskussion über Elektrizität um Gleichstrom drehen.
Schritt 2: Schaltungen
Ein Stromkreis ist ein vollständiger und geschlossener Pfad, durch den elektrischer Strom fließen kann. Mit anderen Worten, ein geschlossener Stromkreis würde den Stromfluss zwischen Strom und Masse ermöglichen. Ein offener Stromkreis würde den Stromfluss zwischen Strom und Erde unterbrechen.
Alles, was Teil dieses geschlossenen Systems ist und Strom zwischen Strom und Erde fließen lässt, wird als Teil des Stromkreises betrachtet.
Schritt 3: Widerstand
Die nächste sehr wichtige Überlegung ist, dass Strom in einem Stromkreis verwendet werden muss.
In der obigen Schaltung erhöht beispielsweise der Motor, durch den Strom fließt, den Stromfluss. Somit wird der gesamte Strom, der durch den Stromkreis fließt, genutzt.
Mit anderen Worten, es muss etwas zwischen Plus und Masse verdrahtet sein, das dem Stromfluss Widerstand verleiht und ihn verbraucht. Wenn die positive Spannung direkt mit Masse verbunden ist und nicht zuerst etwas durchläuft, das Widerstand hinzufügt, wie z. B. einen Motor, führt dies zu einem Kurzschluss. Dies bedeutet, dass die positive Spannung direkt mit Masse verbunden ist.
Wenn Elektrizität durch eine Komponente (oder eine Gruppe von Komponenten) fließt, die dem Stromkreis nicht genügend Widerstand hinzufügt, tritt ebenfalls ein Kurzschluss auf (siehe Video zum Ohmschen Gesetz).
Kurzschlüsse sind schlecht, da sie dazu führen können, dass sich Ihre Batterie und / oder Ihr Stromkreis überhitzen, brechen, Feuer fangen und / oder explodieren.
Es ist sehr wichtig, Kurzschlüsse zu vermeiden, indem sichergestellt wird, dass die positive Spannung niemals direkt mit Masse verbunden wird.
Denken Sie jedoch immer daran, dass Elektrizität immer dem Weg des geringsten Widerstands gegen Erde folgt . Dies bedeutet, dass wenn Sie der positiven Spannung die Wahl geben, durch einen Motor zur Erde zu gehen oder einem Draht direkt zur Erde zu folgen, dieser dem Draht folgt, da der Draht den geringsten Widerstand bietet. Dies bedeutet auch, dass Sie durch die Verwendung des Kabels zur Umgehung der Widerstandsquelle direkt gegen Masse einen Kurzschluss erzeugt haben. Stellen Sie immer sicher, dass Sie niemals versehentlich positive Spannung an Masse anschließen, während Sie Dinge parallel verdrahten.
Beachten Sie auch, dass ein Schalter einem Stromkreis keinen Widerstand hinzufügt und durch einfaches Hinzufügen eines Schalters zwischen Strom und Masse ein Kurzschluss entsteht.
Schritt 4: Serie Vs. Parallel
Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, wie Sie Dinge miteinander verbinden können, die als seriell und parallel bezeichnet werden.
Wenn Dinge in Reihe geschaltet werden, werden Dinge nacheinander verdrahtet, so dass Elektrizität durch eine Sache fließen muss, dann durch die nächste Sache, dann durch die nächste und so weiter.
Im ersten Beispiel sind Motor, Schalter und Batterie in Reihe geschaltet, da der einzige Stromflussweg von einem zum nächsten und zum nächsten führt.
Wenn Dinge parallel verdrahtet sind, werden sie nebeneinander verdrahtet, so dass Elektrizität alle gleichzeitig von einem gemeinsamen Punkt zu einem anderen gemeinsamen Punkt durchläuft
Im nächsten Beispiel sind die Motoren parallel verdrahtet, da die Elektrizität durch beide Motoren von einem gemeinsamen Punkt zu einem anderen gemeinsamen Punkt fließt.
Im letzten Beispiel sind die Motoren parallel geschaltet, aber das Paar paralleler Motoren, Schalter und Batterien sind alle in Reihe geschaltet. Der Strom wird also parallel zwischen den Motoren aufgeteilt, muss jedoch immer noch in Reihe von einem Teil der Schaltung zum nächsten fließen.
Wenn dies noch keinen Sinn ergibt, machen Sie sich keine Sorgen. Wenn Sie anfangen, Ihre eigenen Schaltkreise zu bauen, wird all dies klar.
Schritt 5: Grundkomponenten
Um Schaltkreise aufzubauen, müssen Sie sich mit einigen grundlegenden Komponenten vertraut machen. Diese Komponenten mögen einfach erscheinen, sind aber das A und O der meisten Elektronikprojekte. Wenn Sie also diese wenigen grundlegenden Teile kennenlernen, können Sie einen langen Weg zurücklegen.
Nehmen Sie mich mit, wenn ich in den kommenden Schritten erläutere, was diese jeweils sind.
Schritt 6: Widerstände
Wie der Name schon sagt, erhöhen Widerstände den Stromkreis und reduzieren den Stromfluss. Es wird in einem Schaltplan als spitzer Kringel mit einem Wert daneben dargestellt.
Die unterschiedlichen Markierungen auf dem Widerstand repräsentieren unterschiedliche Widerstandswerte. Diese Werte werden in Ohm gemessen.
Widerstände haben auch unterschiedliche Wattzahlen. Für die meisten Niederspannungs-Gleichstromkreise sollten 1/4 Watt-Widerstände geeignet sein.
Sie lesen die Werte von links nach rechts in Richtung des (typischen) Goldbandes. Die ersten beiden Farben repräsentieren den Widerstandswert, die dritte den Multiplikator und die vierte (das Goldband) die Toleranz oder Präzision der Komponente. Sie können den Wert jeder Farbe anhand einer Widerstandsfarbwerttabelle ermitteln.
Oder ... um Ihnen das Leben zu erleichtern, können Sie die Werte einfach mit einem grafischen Widerstandsrechner nachschlagen.
Wie auch immer ... ein Widerstand mit den Markierungen Braun, Schwarz, Orange, Gold wird wie folgt übersetzt:
1 (braun) 0 (schwarz) x 1.000 = 10.000 mit einer Toleranz von +/- 5%
Jeder Widerstand von mehr als 1000 Ohm wird typischerweise mit dem Buchstaben K kurzgeschlossen. Zum Beispiel wären 1.000 1K; 3.900, würde zu 3, 9K übersetzen; und 470.000 Ohm würden 470 K werden.
Werte von Ohm über einer Million werden mit dem Buchstaben M dargestellt. In diesem Fall würden 1.000.000 Ohm zu 1 M werden.
Schritt 7: Kondensatoren
Ein Kondensator ist eine Komponente, die Elektrizität speichert und bei Stromabfall in den Stromkreis entlädt. Sie können sich einen Wasserspeichertank vorstellen, der bei Trockenheit Wasser abgibt, um einen gleichmäßigen Strom zu gewährleisten.
Kondensatoren werden in Farad gemessen. Die Werte, die normalerweise bei den meisten Kondensatoren auftreten, werden in Picofarad (pF), Nanofarad (nF) und Mikrofarad (uF) gemessen. Diese werden häufig synonym verwendet und es ist hilfreich, eine Umrechnungstabelle zur Hand zu haben.
Die am häufigsten anzutreffenden Arten von Kondensatoren sind Keramikscheibenkondensatoren, die wie winzige M & Ms aussehen, aus denen zwei Drähte herausragen, und Elektrolytkondensatoren, die eher wie kleine zylindrische Rohre aussehen, bei denen zwei Drähte am Boden (oder manchmal an jedem Ende) herauskommen.
Keramikscheibenkondensatoren sind nicht polarisiert, was bedeutet, dass Elektrizität durch sie hindurchtreten kann, unabhängig davon, wie sie in den Stromkreis eingesetzt werden. Sie sind normalerweise mit einem Nummerncode gekennzeichnet, der dekodiert werden muss. Anweisungen zum Lesen von Keramikkondensatoren finden Sie hier. Diese Art von Kondensator wird typischerweise in einem Schema als zwei parallele Leitungen dargestellt.
Elektrolytkondensatoren sind typischerweise polarisiert. Dies bedeutet, dass ein Bein an die Erdungsseite des Stromkreises angeschlossen werden muss und das andere Bein an die Stromversorgung angeschlossen werden muss. Wenn es rückwärts angeschlossen ist, funktioniert es nicht richtig. Auf Elektrolytkondensatoren ist der Wert geschrieben, der typischerweise in uF dargestellt wird. Sie markieren auch das Bein, das mit Masse verbunden ist, mit einem Minuszeichen (-). Dieser Kondensator ist schematisch als nebeneinander liegende gerade und gekrümmte Linie dargestellt. Die gerade Linie repräsentiert das Ende, das mit Strom verbunden ist, und die Kurve, die mit Masse verbunden ist.
Schritt 8: Dioden
Dioden sind Komponenten, die polarisiert sind. Sie lassen nur elektrischen Strom in eine Richtung durch. Dies ist insofern nützlich, als es in einen Stromkreis geschaltet werden kann, um zu verhindern, dass Elektrizität in die falsche Richtung fließt.
Eine andere Sache, die zu beachten ist, ist, dass Energie benötigt wird, um durch eine Diode zu gelangen, und dies führt zu einem Spannungsabfall. Dies ist typischerweise ein Verlust von etwa 0, 7 V. Dies ist wichtig, um es später zu berücksichtigen, wenn wir über eine spezielle Form von Dioden sprechen, die als LEDs bezeichnet werden.
Der Ring an einem Ende der Diode zeigt die Seite der Diode an, die mit Masse verbunden ist. Dies ist die Kathode. Daraus folgt, dass die andere Seite an die Stromversorgung angeschlossen wird. Diese Seite ist die Anode.
Die Teilenummer der Diode ist normalerweise darauf geschrieben, und Sie können die verschiedenen elektrischen Eigenschaften herausfinden, indem Sie das Datenblatt nachschlagen.
Sie werden schematisch als Linie mit einem darauf zeigenden Dreieck dargestellt. Die Leitung ist die Seite, die mit Masse verbunden ist, und die Unterseite des Dreiecks ist mit Strom verbunden.
Schritt 9: Transistoren
Ein Transistor nimmt einen kleinen elektrischen Strom an seinem Basisstift auf und verstärkt ihn so, dass ein viel größerer Strom zwischen seinen Kollektor- und Emitterstiften fließen kann. Die Strommenge, die zwischen diesen beiden Stiften fließt, ist proportional zur am Basisstift angelegten Spannung.
Es gibt zwei Grundtypen von Transistoren: NPN und PNP. Diese Transistoren haben eine entgegengesetzte Polarität zwischen Kollektor und Emitter. Eine sehr umfassende Einführung in Transistoren finden Sie auf dieser Seite.
NPN-Transistoren lassen Elektrizität vom Kollektorstift zum Emitterstift fließen. Sie sind in einem Schema mit einer Linie für eine Basis, einer diagonalen Linie, die mit der Basis verbunden ist, und einem diagonalen Pfeil dargestellt, der von der Basis weg zeigt.
PNP-Transistoren lassen Elektrizität vom Emitterstift zum Kollektorstift fließen. Sie sind in einem Schema mit einer Linie für eine Basis, einer diagonalen Linie, die mit der Basis verbunden ist, und einem diagonalen Pfeil dargestellt, der zur Basis zeigt.
Auf Transistoren ist die Teilenummer aufgedruckt, und Sie können ihre Datenblätter online nachschlagen, um mehr über ihre Pin-Layouts und ihre spezifischen Eigenschaften zu erfahren. Beachten Sie auch die Spannungs- und Stromstärke des Transistors.
Schritt 10: Integrierte Schaltungen
Eine integrierte Schaltung ist eine gesamte spezialisierte Schaltung, die miniaturisiert und auf einen kleinen Chip gepasst wurde, wobei jeder Zweig des Chips mit einem Punkt innerhalb der Schaltung verbunden ist. Diese miniaturisierten Schaltungen bestehen typischerweise aus Komponenten wie Transistoren, Widerständen und Dioden.
Zum Beispiel enthält das interne Schema für einen 555-Timer-Chip über 40 Komponenten.
Wie bei Transistoren können Sie alles über integrierte Schaltkreise erfahren, indem Sie deren Datenblätter nachschlagen. Auf dem Datenblatt erfahren Sie die Funktionalität jedes Pins. Es sollte auch die Spannungs- und Stromwerte sowohl des Chips selbst als auch jedes einzelnen Pins angeben.
Integrierte Schaltkreise gibt es in verschiedenen Formen und Größen. Als Anfänger arbeiten Sie hauptsächlich mit DIP-Chips. Diese haben Stifte für die Durchgangslochmontage. Wenn Sie weiter fortgeschritten sind, können Sie SMT-Chips in Betracht ziehen, die auf einer Seite einer Leiterplatte oberflächenmontiert sind.
Die runde Kerbe an einer Kante des IC-Chips zeigt die Oberseite des Chips an. Der Stift oben links auf dem Chip wird als Stift 1 betrachtet. Von Stift 1 lesen Sie nacheinander die Seite hinunter, bis Sie den Boden erreichen (dh Stift 1, Stift 2, Stift 3 ..). Sobald Sie unten angekommen sind, bewegen Sie sich auf die gegenüberliegende Seite des Chips und lesen die Zahlen nach oben, bis Sie wieder oben sind.
Beachten Sie, dass einige kleinere Chips einen kleinen Punkt neben Pin 1 anstelle einer Kerbe oben auf dem Chip haben.
Es gibt keine Standardmethode, mit der alle ICs in Schaltpläne integriert werden, aber sie werden häufig als Kästchen mit Zahlen dargestellt (die Zahlen, die die Pin-Nummer darstellen).
Schritt 11: Potentiometer
Potentiometer sind variable Widerstände. Im Klartext haben sie eine Art Knopf oder Schieberegler, den Sie drehen oder drücken, um den Widerstand in einem Stromkreis zu ändern. Wenn Sie jemals einen Lautstärkeregler an einer Stereoanlage oder einem Schiebelichtdimmer verwendet haben, haben Sie ein Potentiometer verwendet.
Potentiometer werden wie Widerstände in Ohm gemessen, aber anstatt Farbbänder zu haben, ist ihre Wertbewertung direkt darauf geschrieben (dh "1 M"). Sie sind auch mit einem "A" oder einem "B" gekennzeichnet, das die Art der Antwortkurve angibt.
Mit einem "B" gekennzeichnete Potentiometer haben eine lineare Antwortkurve. Dies bedeutet, dass sich der Widerstand beim Drehen des Knopfes gleichmäßig erhöht (10, 20, 30, 40, 50 usw.). Die mit "A" gekennzeichneten Potentiometer haben eine logarithmische Antwortkurve. Dies bedeutet, dass sich die Zahlen beim Drehen des Knopfes logarithmisch erhöhen (1, 10, 100, 10.000 usw.).
Potentiometer haben drei Schenkel, um einen Spannungsteiler zu erzeugen, bei dem es sich im Grunde um zwei in Reihe geschaltete Widerstände handelt. Wenn zwei Widerstände in Reihe geschaltet werden, ist der Punkt zwischen ihnen eine Spannung, die irgendwo zwischen dem Quellenwert und Masse liegt.
Wenn Sie beispielsweise zwei 10K-Widerstände in Reihe zwischen Strom (5 V) und Masse (0 V) haben, ist der Punkt, an dem sich diese beiden Widerstände treffen, die Hälfte der Stromversorgung (2, 5 V), da beide Widerstände identische Werte haben. Angenommen, dieser Mittelpunkt ist tatsächlich der Mittelstift eines Potentiometers. Wenn Sie den Knopf drehen, steigt die Spannung am Mittelstift tatsächlich in Richtung 5 V oder sinkt in Richtung 0 V (abhängig davon, in welche Richtung Sie ihn drehen). Dies ist nützlich, um die Intensität eines elektrischen Signals innerhalb eines Schaltkreises einzustellen (daher seine Verwendung als Lautstärkeregler).
Dies wird in einer Schaltung als Widerstand dargestellt, wobei ein Pfeil in die Mitte zeigt.
Wenn Sie nur einen der äußeren Stifte und den mittleren Stift mit dem Stromkreis verbinden, ändern Sie nur den Widerstand innerhalb des Stromkreises und nicht den Spannungspegel am mittleren Stift. Auch dies ist ein nützliches Werkzeug für den Schaltungsaufbau, da Sie häufig nur den Widerstand an einem bestimmten Punkt ändern und keinen einstellbaren Spannungsteiler erstellen möchten.
Diese Konfiguration wird häufig in einer Schaltung als Widerstand dargestellt, wobei ein Pfeil von einer Seite kommt und sich zurückschleift, um zur Mitte zu zeigen.
Schritt 12: LEDs
LED steht für Leuchtdiode. Es handelt sich im Grunde genommen um einen speziellen Diodentyp, der aufleuchtet, wenn Strom durch ihn fließt. Wie alle Dioden ist die LED polarisiert und Elektrizität soll nur in eine Richtung hindurchtreten.
In der Regel gibt es zwei Anzeigen, die Sie darüber informieren, durch welche Richtung Strom fließt, und eine LED. Die erste Anzeige, dass die LED eine längere positive Leitung (Anode) und eine kürzere Erdungsleitung (Kathode) hat. Die andere Anzeige ist eine flache Kerbe an der Seite der LED, um die positive (Anoden-) Leitung anzuzeigen. Beachten Sie, dass nicht alle LEDs diese Anzeigekerbe haben (oder dass dies manchmal falsch ist).
Wie alle Dioden erzeugen LEDs einen Spannungsabfall in der Schaltung, fügen jedoch normalerweise nicht viel Widerstand hinzu. Um einen Kurzschluss des Stromkreises zu vermeiden, müssen Sie einen Widerstand in Reihe schalten. Um herauszufinden, wie groß ein Widerstand ist, den Sie für eine optimale Intensität benötigen, können Sie mit diesem Online-LED-Rechner herausfinden, wie viel Widerstand für eine einzelne LED benötigt wird. Es ist oft eine gute Praxis, einen Widerstand zu verwenden, dessen Wert etwas größer ist als der vom Taschenrechner zurückgegebene.
Sie könnten versucht sein, LEDs in Reihe zu schalten, aber denken Sie daran, dass jede aufeinanderfolgende LED zu einem Spannungsabfall führt, bis schließlich nicht mehr genügend Strom vorhanden ist, um sie leuchten zu lassen. Daher ist es ideal, mehrere LEDs durch parallele Verdrahtung zu beleuchten. Bevor Sie dies tun, müssen Sie jedoch sicherstellen, dass alle LEDs die gleiche Nennleistung haben (verschiedene Farben werden häufig unterschiedlich bewertet).
LEDs werden in einem Schaltplan als Diodensymbol mit von ihm ausgehenden Blitzen angezeigt, um anzuzeigen, dass es sich um eine leuchtende Diode handelt.
Schritt 13: Schalter
Ein Schalter ist im Grunde ein mechanisches Gerät, das eine Unterbrechung in einem Stromkreis erzeugt. Wenn Sie den Schalter aktivieren, wird der Stromkreis geöffnet oder geschlossen. Dies hängt von der Art des Schalters ab.
Normalerweise schließen (NO) Schalter schließen den Stromkreis, wenn sie aktiviert sind.
Normalerweise geschlossene (NC) Schalter öffnen den Stromkreis, wenn sie aktiviert sind.
Wenn Switches komplexer werden, können sie bei Aktivierung sowohl eine Verbindung öffnen als auch eine andere schließen. Diese Art von Schalter ist ein einpoliger Doppelwurfschalter (SPDT).
Wenn Sie zwei SPDT-Schalter zu einem einzigen Schalter kombinieren würden, würde dies als zweipoliger Doppelwurfschalter (DPDT) bezeichnet. Dies würde jedes Mal, wenn der Schalter aktiviert wurde, zwei separate Stromkreise unterbrechen und zwei andere Stromkreise öffnen.
Schritt 14: Batterien
Eine Batterie ist ein Behälter, der chemische Energie in Elektrizität umwandelt. Um die Sache zu vereinfachen, kann man sagen, dass sie "Strom speichert".
Wenn Sie die Batterien in Reihe schalten, addieren Sie die Spannung jeder aufeinanderfolgenden Batterie, aber der Strom bleibt gleich. Zum Beispiel ist eine AA-Batterie 1, 5V. Wenn Sie 3 in Reihe schalten, würde dies 4, 5 V ergeben. Wenn Sie ein viertes in Reihe hinzufügen würden, würde es 6V werden.
Durch Parallelschalten der Batterien bleibt die Spannung gleich, aber die verfügbare Strommenge verdoppelt sich. Dies geschieht viel seltener als das Reihenschalten von Batterien und ist normalerweise nur erforderlich, wenn die Schaltung mehr Strom benötigt, als eine einzelne Reihe von Batterien bieten kann.
Es wird empfohlen, eine Reihe von AA-Batteriehaltern zu erwerben. Zum Beispiel würde ich ein Sortiment bekommen, das 1, 2, 3, 4 und 8 AA-Batterien enthält.
Batterien werden in einer Schaltung durch eine Reihe alternierender Leitungen unterschiedlicher Länge dargestellt. Es gibt auch zusätzliche Markierungen für Leistung, Masse und Nennspannung.
Schritt 15: Steckbretter
Steckbretter sind Spezialbretter für das Prototyping von Elektronik. Sie sind mit einem Gitter von Löchern bedeckt, die in elektrisch durchgehende Reihen aufgeteilt sind.
Im mittleren Teil befinden sich zwei Spalten von Zeilen, die nebeneinander liegen. Auf diese Weise können Sie eine integrierte Schaltung in die Mitte einfügen. Nach dem Einsetzen ist an jeden Pin der integrierten Schaltung eine Reihe elektrisch kontinuierlicher Löcher angeschlossen.
Auf diese Weise können Sie schnell eine Schaltung aufbauen, ohne dass Sie Drähte zusammenlöten oder verdrillen müssen. Verbinden Sie einfach die miteinander verdrahteten Teile zu einer der elektrisch durchgehenden Reihen.
An jeder Kante des Steckbretts verlaufen normalerweise zwei durchgehende Buslinien. Einer ist als Leistungsbus und der andere als Erdungsbus vorgesehen. Durch Anschließen von Strom und Masse an jedes dieser Geräte können Sie von überall auf dem Steckbrett problemlos darauf zugreifen.
Schritt 16: Draht
Um Dinge über ein Steckbrett miteinander zu verbinden, müssen Sie entweder eine Komponente oder einen Draht verwenden.
Drähte sind schön, weil Sie damit Dinge verbinden können, ohne der Schaltung praktisch keinen Widerstand hinzuzufügen. Auf diese Weise können Sie flexibel festlegen, wo Sie Teile platzieren, da Sie diese später mit Draht verbinden können. Außerdem können Sie ein Teil mit mehreren anderen Teilen verbinden.
Es wird empfohlen, einen isolierten 22awg (22 Gauge) Vollkerndraht zu verwenden. Sie können dies bei Radioshack bekommen. Rotes Kabel zeigt normalerweise einen Stromanschluss an und schwarzes Kabel steht für eine Erdungsverbindung.
Um Draht in Ihrem Stromkreis zu verwenden, schneiden Sie einfach ein Stück zu, entfernen Sie eine 1/4 "Isolierung von jedem Ende des Drahtes und verbinden Sie damit die Punkte auf dem Steckbrett miteinander.
Schritt 17: Ihre erste Schaltung
Liste der Einzelteile:
1K Ohm - 1/4 Watt Widerstand
5mm rote LED
SPST-Kippschalter
9V Batterieanschluss
Wenn Sie sich den Schaltplan ansehen, werden Sie feststellen, dass der 1K-Widerstand, die LED und der Schalter alle in Reihe mit der 9-V-Batterie geschaltet sind. Wenn Sie die Schaltung aufbauen, können Sie die LED mit dem Schalter ein- und ausschalten.
Sie können den Farbcode für einen 1K-Widerstand mit dem grafischen Widerstandsrechner nachschlagen. Denken Sie auch daran, dass die LED richtig eingesteckt werden muss (Hinweis - das lange Bein geht zur positiven Seite des Stromkreises).
Ich musste einen festen Kerndraht an jedes Bein des Schalters löten. Anweisungen dazu finden Sie in der Anleitung "Löten". Wenn dies für Sie zu schmerzhaft ist, lassen Sie den Schalter einfach aus dem Stromkreis.
Wenn Sie sich für die Verwendung des Schalters entscheiden, öffnen und schließen Sie ihn, um zu sehen, was passiert, wenn Sie den Stromkreis herstellen und unterbrechen.
Schritt 18: Ihr zweiter Stromkreis
Liste der Einzelteile:
2N3904 PNP-Transistor
2N3906 NPN-Transistor
47 Ohm - 1/4 Watt Widerstand
1K Ohm - 1/4 Watt Widerstand
470K Ohm - 1/4 Watt Widerstand
10uF Elektrolytkondensator
0, 01 uF Keramikscheibenkondensator
5mm rote LED
3V AA Batteriehalter
Optional:
10K Ohm - 1/4 Watt Widerstand
1M Potentiometer
Dieser nächste Schaltplan mag entmutigend aussehen, ist aber eigentlich ziemlich einfach. Es werden alle Teile verwendet, die wir gerade durchgesehen haben, um automatisch eine LED zu blinken.
Alle Allzweck-NPN- oder PNP-Transistoren sollten für die Schaltung geeignet sein. Wenn Sie jedoch zu Hause mitmachen möchten, verwende ich 293904 (NPN) - und 2N3906 (PNP) -Transistoren. Ich habe ihre Pin-Layouts gelernt, indem ich ihre Datenblätter nachgeschlagen habe. Eine gute Quelle für das schnelle Auffinden von Datenblättern ist Octopart.com. Suchen Sie einfach nach der Teilenummer und Sie sollten ein Bild des Teils und einen Link zum Datenblatt finden.
Zum Beispiel konnte ich anhand des Datenblattes für den Transistor 2N3904 schnell erkennen, dass Pin 1 der Emitter, Pin 2 die Basis und Pin 3 der Kollektor war.
Abgesehen von den Transistoren sollten alle Widerstände, Kondensatoren und LED einfach anzuschließen sein. Es gibt jedoch ein kniffliges Stück im Schaltplan. Beachten Sie den Halbbogen in der Nähe des Transistors. Dieser Bogen zeigt an, dass der Kondensator über die Spur von der Batterie springt und stattdessen mit der Basis des PNP-Transistors verbunden wird.
Vergessen Sie beim Aufbau der Schaltung nicht, dass die Elektrolytkondensatoren und die LED polarisiert sind und nur in eine Richtung arbeiten.
Nachdem Sie den Stromkreis aufgebaut und die Stromversorgung angeschlossen haben, sollte er blinken. Wenn es nicht blinkt, überprüfen Sie sorgfältig alle Verbindungen und die Ausrichtung aller Teile.
Ein Trick zum schnellen Debuggen der Schaltung besteht darin, die Komponenten im Schaltplan im Vergleich zu den Komponenten auf Ihrem Steckbrett zu zählen. Wenn sie nicht übereinstimmen, haben Sie etwas ausgelassen. Sie können den gleichen Zähltrick auch für die Anzahl der Dinge ausführen, die mit einem bestimmten Punkt in der Schaltung verbunden sind.
Versuchen Sie, den Wert des 470K-Widerstands zu ändern, sobald er funktioniert. Beachten Sie, dass durch Erhöhen des Werts dieses Widerstands die LED langsamer blinkt und durch Verringern der LED schneller blinkt.
Der Grund dafür ist, dass der Widerstand die Rate steuert, mit der sich der 10uF-Kondensator füllt und entlädt. Dies hängt direkt mit dem Blinken der LED zusammen.
Ersetzen Sie diesen Widerstand durch ein 1M-Potentiometer, das mit einem 10K-Widerstand in Reihe geschaltet ist. Verdrahten Sie es so, dass eine Seite des Widerstands mit einem äußeren Stift am Potentiometer und die andere Seite mit der Basis des PNP-Transistors verbunden ist. Der mittlere Stift des Potentiometers sollte mit Masse verbunden sein. Die Blinkrate ändert sich jetzt, wenn Sie den Knopf drehen und durch den Widerstand streichen.
Schritt 19: Ihr dritter Stromkreis
Liste der Einzelteile:
555 Timer IC
1K Ohm - 1/4 Watt Widerstand
10K Ohm - 1/4 Watt Widerstand
1 M Ohm - 1/4 Watt Widerstand
10uF Elektrolytkondensator
0, 01 uF Keramikscheibenkondensator
Kleiner Lautsprecher
9V Batterieanschluss
Diese letzte Schaltung verwendet einen 555-Timer-Chip, um mit einem Lautsprecher Rauschen zu erzeugen.
Was passiert ist, dass die Konfiguration von Komponenten und Verbindungen auf dem 555-Chip dazu führt, dass Pin 3 schnell zwischen hoch und niedrig pendelt. Wenn Sie diese Schwingungen grafisch darstellen würden, würde dies wie eine Rechteckwelle aussehen (eine Welle, die zwischen zwei Leistungsstufen wechselt). Diese Welle pulsiert dann schnell den Lautsprecher, der Luft mit einer so hohen Frequenz verdrängt, dass wir dies als einen gleichmäßigen Ton dieser Frequenz hören.
Stellen Sie sicher, dass sich der 555-Chip in der Mitte des Steckbretts befindet, sodass keiner der Stifte versehentlich verbunden werden kann. Stellen Sie außerdem einfach die Verbindungen her, wie im Schaltplan angegeben.
Beachten Sie auch das Symbol "NC" im Schaltplan. Dies steht für "No Connect", was offensichtlich bedeutet, dass nichts mit diesem Pin in dieser Schaltung verbunden ist.
Auf dieser Seite können Sie alles über 555 Chips lesen und auf dieser Seite eine große Auswahl zusätzlicher 555-Schaltpläne sehen.
Verwenden Sie in Bezug auf den Lautsprecher einen kleinen Lautsprecher, wie Sie ihn möglicherweise in einer musikalischen Grußkarte finden. Diese Konfiguration kann keinen großen Lautsprecher steuern. Je kleiner der Lautsprecher ist, desto besser ist es für Sie. Die meisten Lautsprecher sind polarisiert. Stellen Sie daher sicher, dass die negative Seite des Lautsprechers mit Masse verbunden ist (falls erforderlich).
Wenn Sie noch einen Schritt weiter gehen möchten, können Sie einen Lautstärkeregler erstellen, indem Sie einen äußeren Pin eines 100K-Potentiometers an Pin 3, den mittleren Pin an den Lautsprecher und den verbleibenden äußeren Pin an Masse anschließen.
Schritt 20: Du bist alleine
Okay ... Du bist nicht gerade alleine. Das Internet ist voll von Leuten, die wissen, wie man das macht und ihre Arbeit so dokumentiert haben, dass Sie auch lernen können, wie man das macht. Geh hinaus und suche, was du machen willst. Wenn die Schaltung noch nicht vorhanden ist, besteht die Möglichkeit, dass eine Dokumentation von etwas Ähnlichem bereits online ist.
Ein großartiger Ort, um Schaltpläne zu finden, ist die Discover Circuits-Site. Sie haben eine umfassende Liste von Spaßschaltungen, mit denen sie experimentieren können.
Wenn Sie zusätzliche Ratschläge zur Grundelektronik für Anfänger haben, teilen Sie diese bitte in den Kommentaren unten mit.
