Grundlegende Elektronik - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Der Einstieg in die Grundelektronik ist einfacher als Sie vielleicht denken. Dieses Instructable wird hoffentlich die Grundlagen der Elektronik entmystifizieren, so dass jeder, der sich für den Bau von Schaltungen interessiert, auf den Punkt kommen 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 grundlegenden Elektronik erfahren möchten, ist Wikipedia ein guter Ausgangspunkt für Ihre Suche.

Am Ende dieses Instructable sollte jeder, der daran interessiert ist, grundlegende Elektronik zu lernen, in der Lage sein, einen Schaltplan zu lesen und eine Schaltung mit Standard-Elektronikkomponenten aufzubauen.

Einen umfassenderen und praktischen Überblick über Elektronik finden Sie in meinem Elektronikkurs

Schritt 1: Strom

Es gibt zwei Arten von elektrischen Signalen, nämlich Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC).

Bei Wechselstrom kehrt sich die Richtung des Stromflusses durch den Stromkreis ständig um. Sie können sogar sagen, dass es sich um eine wechselnde Richtung handelt. Die Umkehrrate wird in Hertz gemessen, das ist die Anzahl der Umkehrungen pro Sekunde. Wenn sie also sagen, dass die US-Stromversorgung 60 Hz beträgt, meinen sie, dass sie 120-mal pro Sekunde (zweimal pro Zyklus) reversiert.

Beim Gleichstrom fließt Strom in eine Richtung zwischen Strom und Erde. In dieser Anordnung gibt es immer eine positive Spannungsquelle und Masse (0V) Spannungsquelle. Sie können dies testen, indem Sie eine Batterie mit einem Multimeter ablesen. Eine gute Anleitung dazu finden Sie auf der Multimeter-Seite von Ladyada (Sie werden insbesondere die Spannung messen wollen).

Apropos Spannung, Elektrizität wird normalerweise als eine Nennspannung und eine Nennstromstärke definiert. Spannung wird offensichtlich in Volt und 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 den Widerstand sprechen, aber ich werde nicht ausführlich auf Watt eingehen. Wenn Sie tiefer in die Elektronik eintauchen, werden Sie auf Komponenten mit Wattleistungen stoßen. Es ist wichtig, niemals die Wattzahl einer Komponente zu überschreiten, aber glücklicherweise kann die Wattzahl Ihres DC-Netzteils leicht berechnet werden, indem die Spannung und der Strom Ihrer Stromquelle multipliziert werden.

Wenn Sie diese verschiedenen Messungen besser verstehen möchten, was sie bedeuten und wie sie zusammenhängen, sehen Sie sich dieses informative Video zum Ohmschen Gesetz an.

Die meisten grundlegenden elektronischen Schaltungen verwenden Gleichstrom. Daher wird sich jede weitere Diskussion über Elektrizität um Gleichstrom drehen

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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 Erde 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 Kreislaufs betrachtet.

Schritt 3: Widerstand

Die nächste sehr wichtige Überlegung ist, dass Strom in einem Stromkreis verwendet werden muss.

In der obigen Schaltung zum Beispiel fügt der Motor, durch den Strom fließt, dem Stromfluss einen Widerstand hinzu. Somit wird die gesamte Elektrizität, die durch den Stromkreis fließt, verwendet.

Mit anderen Worten, es muss etwas zwischen Plus und Masse verdrahtet sein, das dem Stromfluss Widerstand verleiht und ihn verbraucht. Wenn eine positive Spannung direkt mit Masse verbunden ist und nicht zuerst durch etwas fließt, das den Widerstand erhöht, wie einen Motor, führt dies zu einem Kurzschluss. Das bedeutet, dass die positive Spannung direkt mit Masse verbunden ist.

Wenn Strom 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, weil sie dazu führen, dass Ihre Batterie und/oder Ihr Stromkreis überhitzt, bricht, Feuer fängt und/oder explodiert.

Es ist sehr wichtig, Kurzschlüsse zu vermeiden, indem Sie sicherstellen, dass die positive Spannung niemals direkt mit Masse verbunden wird

Denken Sie jedoch immer daran, dass Strom immer dem Weg des geringsten Widerstands zur Erde folgt. Dies bedeutet, dass, wenn Sie einer positiven Spannung die Wahl geben, einen Motor zur Erde zu leiten oder einem Draht direkt zur Erde zu folgen, dieser dem Draht folgt, da der Draht den geringsten Widerstand bietet. Dies bedeutet auch, dass Sie einen Kurzschluss erzeugt haben, indem Sie den Draht verwenden, um die Widerstandsquelle direkt an Masse zu überbrücken. Stellen Sie immer sicher, dass Sie beim Parallelverdrahten niemals versehentlich positive Spannung an Masse anschließen.

Beachten Sie auch, dass ein Schalter keinen Widerstand zu einem Stromkreis hinzufügt und das einfache Hinzufügen eines Schalters zwischen Strom und Masse einen Kurzschluss verursacht.

Schritt 4: Serie vs. Parallel

Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, Dinge miteinander zu verbinden, die als Serie und Parallel bezeichnet werden.

Wenn Dinge in Reihe geschaltet sind, werden Dinge nacheinander verdrahtet, so dass der Strom durch ein Ding, dann durch das nächste Ding, dann durch das nächste und so weiter fließen muss.

Im ersten Beispiel sind Motor, Schalter und Batterie alle in Reihe geschaltet, da der Strom nur von einem zum nächsten und zum nächsten fließen kann.

Wenn Dinge parallel verdrahtet sind, werden sie nebeneinander verdrahtet, so dass Strom gleichzeitig durch alle von einem gemeinsamen Punkt zu einem anderen gemeinsamen Punkt fließt

Im nächsten Beispiel sind die Motoren parallel verdrahtet, da der Strom durch beide Motoren von einem gemeinsamen Punkt zu einem anderen gemeinsamen Punkt fließt.

Im letzten Beispiel sind die Motoren parallel verdrahtet, aber das Paar paralleler Motoren, Schalter und Batterien sind alle in Reihe geschaltet. Der Strom wird also parallel zwischen den Motoren aufgeteilt, muss aber dennoch in Reihe von einem Teil des Stromkreises zum nächsten fließen.

Wenn dies noch keinen Sinn macht, machen Sie sich keine Sorgen. Wenn Sie anfangen, Ihre eigenen Schaltungen zu bauen, wird all dies klar.

Schritt 5: Grundkomponenten

Um Schaltungen zu bauen, müssen Sie sich mit einigen grundlegenden Komponenten vertraut machen. Diese Komponenten mögen einfach erscheinen, sind aber das Brot und die Butter der meisten Elektronikprojekte. Wenn Sie also diese wenigen grundlegenden Teile lernen, werden Sie in der Lage sein, einen langen Weg zu gehen.

Gedulden Sie sich mit mir, während ich erläutere, was die einzelnen Schritte in den kommenden Schritten sind.

Schritt 6: Widerstände

Wie der Name schon sagt, fügen Widerstände dem Stromkreis einen Widerstand hinzu und reduzieren den Stromfluss. Es wird in einem Schaltplan als spitze Kringel mit einem Wert daneben dargestellt.

Die unterschiedlichen Markierungen auf dem Widerstand repräsentieren unterschiedliche Widerstandswerte. Diese Werte werden in Ohm gemessen.

Widerstände kommen auch mit unterschiedlichen Wattzahlen. Für die meisten Niederspannungs-Gleichstromkreise sollten 1/4-Watt-Widerstände geeignet sein.

Sie lesen die Werte von links nach rechts in Richtung des (typischerweise) goldenen Bandes. Die ersten beiden Farben repräsentieren den Widerstandswert, die dritte repräsentiert den Multiplikator und die vierte (das Goldband) repräsentiert die Toleranz oder Präzision des Bauteils. Sie können den Wert jeder Farbe erkennen, indem Sie sich eine Widerstandsfarbwerttabelle ansehen.

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 übersetzt sich wie folgt:

1 (braun) 0 (schwarz) x 1.000 = 10.000 mit einer Toleranz von +/- 5 %

Jeder Widerstand von über 1000 Ohm wird normalerweise mit dem Buchstaben K kurzgeschlossen. Zum Beispiel wäre 1.000 1K; 3, 900, würde zu 3,9 K übersetzen; und 470.000 Ohm würden zu 470K werden.

Ohmwerte über einer Million werden mit dem Buchstaben M dargestellt. In diesem Fall würden 1.000.000 Ohm zu 1M.

Schritt 7: Kondensatoren

Ein Kondensator ist ein Bauteil, das Strom speichert und bei einem Stromabfall in den Stromkreis entlädt. Sie können es sich als einen Wasserspeicher vorstellen, der bei Trockenheit Wasser abgibt, um einen stetigen Strom zu gewährleisten.

Kondensatoren werden in Farad gemessen. Die Werte, die Sie normalerweise bei den meisten Kondensatoren finden, werden in Picofarad (pF), Nanofarad (nF) und Mikrofarad (uF) gemessen. Diese werden oft synonym verwendet und es hilft, 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 Röhren aussehen, bei denen zwei Drähte am Boden (oder manchmal an jedem Ende) herauskommen.

Keramikscheibenkondensatoren sind nicht polarisiert, dh sie können unabhängig von ihrer Einbindung in den Stromkreis von Elektrizität durchflossen werden. Sie sind typischerweise mit einem Zahlencode gekennzeichnet, der entschlüsselt werden muss. Eine Anleitung zum Lesen von Keramikkondensatoren finden Sie hier. Diese Art von Kondensator wird typischerweise in einem Schaltplan als zwei parallele Leitungen dargestellt.

Elektrolytkondensatoren sind typischerweise polarisiert. Dies bedeutet, dass ein Bein mit der Masseseite des Stromkreises und das andere Bein mit Strom verbunden werden muss. Wenn es verkehrt herum angeschlossen ist, funktioniert es nicht richtig. Auf Elektrolytkondensatoren steht der Wert, der typischerweise in uF dargestellt wird. Sie kennzeichnen auch das mit Masse verbundene Bein mit einem Minussymbol (-). Dieser Kondensator ist in einem Schaltplan als eine nebeneinander liegende gerade und gekrümmte Linie dargestellt. Die gerade Linie stellt das Ende dar, das mit Strom verbunden ist, und die Kurve, die mit Masse verbunden ist.

Schritt 8: Dioden

Dioden sind Bauteile, die polarisiert sind. Sie lassen elektrischen Strom nur in eine Richtung durch. Dies ist insofern nützlich, als es in einen Stromkreis eingefügt werden kann, um zu verhindern, dass Strom in die falsche Richtung fließt.

Eine andere Sache, die Sie beachten sollten, ist, dass Energie benötigt wird, um eine Diode zu passieren, was zu einem Spannungsabfall führt. Dies ist typischerweise ein Verlust von etwa 0,7 V. Dies ist wichtig, wenn wir später über eine spezielle Form von Dioden namens LEDs sprechen.

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 ihre verschiedenen elektrischen Eigenschaften herausfinden, indem Sie das Datenblatt nachschlagen.

Sie sind schematisch als Linie mit einem darauf zeigenden Dreieck dargestellt. Die Linie ist die Seite, die mit Masse verbunden ist, und die Unterseite des Dreiecks ist mit Strom verbunden.

Schritt 9: Transistoren

Ein Transistor nimmt an seinem Basispin einen kleinen elektrischen Strom auf und verstärkt ihn so, dass ein viel größerer Strom zwischen seinen Kollektor- und Emitterpins fließen kann. Die Strommenge, die zwischen diesen beiden Pins fließt, ist proportional zu der am Basispin anliegenden Spannung.

Es gibt zwei Grundtypen von Transistoren, nämlich 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 ermöglichen den Strom vom Kollektorstift zum Emitterstift. Sie sind schematisch 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 ermöglichen den Strom vom Emitter-Pin zum Kollektor-Pin. Sie sind schematisch mit einer Linie für eine Basis, einer diagonalen Linie, die mit der Basis verbunden ist, und einem diagonalen Pfeil, der auf die Basis zeigt, dargestellt.

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 Nennspannung und Stromstärke des Transistors.

Schritt 10: Integrierte Schaltungen

Ein integrierter Schaltkreis ist ein vollständiger spezialisierter Schaltkreis, der miniaturisiert wurde und auf einen kleinen Chip passt, wobei jeder Schenkel des Chips mit einem Punkt innerhalb des Schaltkreises verbunden ist. Diese miniaturisierten Schaltungen bestehen typischerweise aus Komponenten wie Transistoren, Widerständen und Dioden.

Zum Beispiel enthält der interne Schaltplan für einen 555-Timer-Chip über 40 Komponenten.

Wie bei Transistoren können Sie alles über integrierte Schaltungen erfahren, indem Sie deren Datenblätter nachschlagen. Auf dem Datenblatt erfahren Sie die Funktionsweise jedes Pins. Es sollte auch die Spannungs- und Stromwerte sowohl des Chips selbst als auch jedes einzelnen Pins angeben.

Integrierte Schaltungen gibt es in einer Vielzahl unterschiedlicher Formen und Größen. Als Anfänger werden Sie hauptsächlich mit DIP-Chips arbeiten. Diese haben Stifte für die Durchsteckmontage. Wenn Sie fortgeschrittener werden, 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 Pin oben links am Chip wird als Pin 1 bezeichnet. Von Pin 1 liest man sequentiell an der Seite nach unten, bis man unten ankommt (also Pin 1, Pin 2, Pin 3..). Unten angekommen, gehen Sie auf die gegenüberliegende Seite des Chips und beginnen dann, die Zahlen zu lesen, bis Sie wieder oben sind.

Denken Sie daran, dass einige kleinere Chips einen kleinen Punkt neben Pin 1 anstelle einer Kerbe oben auf dem Chip haben.

Es gibt keine Standardmethode, wie alle ICs in Schaltpläne integriert werden, aber sie werden oft als Kästchen mit Zahlen darin dargestellt (die Zahlen stehen für die Pin-Nummer).

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 einer Schaltung zu ändern. Wenn Sie jemals einen Lautstärkeregler an einer Stereoanlage oder einen Schiebelichtdimmer verwendet haben, dann haben Sie ein Potentiometer verwendet.

Potentiometer werden wie Widerstände in Ohm gemessen, haben jedoch keine Farbbänder, sondern ihren Wert direkt darauf geschrieben (z. B. "1M"). Sie sind auch mit einem "A" oder "B" gekennzeichnet, was die Art der Ansprechkurve anzeigt.

Mit einem "B" gekennzeichnete Potentiometer haben eine lineare Ansprechkurve. Das bedeutet, dass beim Drehen des Knopfes der Widerstand gleichmäßig ansteigt (10, 20, 30, 40, 50 usw.). Die mit "A" gekennzeichneten Potentiometer haben eine logarithmische Kennlinie. Das bedeutet, dass beim Drehen des Knopfes die Zahlen logarithmisch ansteigen (1, 10, 100, 10, 000 usw.)

Potentiometer haben drei Beine, um einen Spannungsteiler zu erzeugen, der im Wesentlichen aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen besteht. Wenn zwei Widerstände in Reihe geschaltet werden, ist der Punkt zwischen ihnen eine Spannung, die irgendwo zwischen dem Quellwert 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 (je nachdem, 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 mit einem zur Mitte weisenden Pfeil dargestellt.

Wenn Sie nur einen der äußeren Pins und den mittleren Pin mit dem Stromkreis verbinden, ändern Sie nur den Widerstand innerhalb des Stromkreises und nicht den Spannungspegel am mittleren Pin. Auch dies ist ein nützliches Werkzeug für den Schaltungsbau, denn oft möchte man nur den Widerstand an einer bestimmten Stelle ändern und keinen einstellbaren Spannungsteiler erstellen.

Diese Konfiguration wird in einer Schaltung oft als Widerstand mit einem Pfeil dargestellt, der aus einer Seite herauskommt und sich wieder einschleift, um zur Mitte hin zu zeigen.

Schritt 12: LEDs

LED steht für Leuchtdiode. Es ist im Grunde eine spezielle Art von Diode, die aufleuchtet, wenn Strom durch sie fließt. Wie alle Dioden ist die LED polarisiert und der Strom soll nur in eine Richtung passieren.

Normalerweise gibt es zwei Anzeigen, die Ihnen mitteilen, in welche Richtung der Strom fließt, und eine LED. Der erste Indikator dafür, dass die LED eine längere positive Leitung (Anode) und eine kürzere Masseleitung (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 sie manchmal falsch ist).

Wie alle Dioden erzeugen LEDs einen Spannungsabfall im Stromkreis, fügen jedoch normalerweise nicht viel Widerstand hinzu. Um einen Kurzschluss des Stromkreises zu verhindern, müssen Sie einen Widerstand in Reihe schalten. Um herauszufinden, wie groß ein Widerstand für eine optimale Intensität ist, können Sie diesen Online-LED-Rechner verwenden, um herauszufinden, 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 Rechner 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 genug Strom vorhanden ist, um sie zu leuchten. Daher ist es ideal, mehrere LEDs durch Parallelschaltung zum Leuchten zu bringen. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass alle LEDs die gleiche Leistung haben, bevor Sie dies tun (unterschiedliche Farben werden oft unterschiedlich bewertet).

LEDs werden in einem Schaltplan als Diodensymbol angezeigt, von dem Blitze abgehen, 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, öffnet oder schließt er den Stromkreis. Dies hängt von der Art des Schalters ab.

Normalerweise offene (N. O.) Schalter schließen den Stromkreis, wenn sie aktiviert werden.

Normalerweise geschlossene (N. C.) Schalter öffnen den Stromkreis, wenn sie aktiviert werden.

Wenn Switches komplexer werden, können sie bei Aktivierung sowohl eine Verbindung öffnen als auch eine andere schließen. Dieser Schaltertyp ist ein einpoliger Umschalter (SPDT).

Wenn Sie zwei SPDT-Schalter zu einem einzigen Schalter kombinieren würden, würde dies als zweipoliger Double-Throw-Schalter (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 Strom umwandelt. Um die Sache zu vereinfachen, kann man sagen, dass es "Energie speichert".

Indem Sie Batterien in Reihe schalten, addieren Sie die Spannung jeder nachfolgenden Batterie, aber der Strom bleibt gleich. Zum Beispiel hat eine AA-Batterie 1,5 V. Wenn Sie 3 in Reihe schalten, würde dies 4,5 V ergeben. Wenn Sie eine vierte in Reihe hinzufügen würden, würde es dann 6V werden.

Durch die Parallelschaltung von Batterien bleibt die Spannung gleich, aber die verfügbare Strommenge verdoppelt sich. Dies geschieht viel seltener als die Reihenschaltung von Batterien und ist normalerweise nur dann erforderlich, wenn der Stromkreis 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 einem Stromkreis durch eine Reihe von abwechselnden Linien unterschiedlicher Länge dargestellt. Es gibt auch zusätzliche Kennzeichnungen für Leistung, Masse und Nennspannung.

Schritt 15: Steckbretter

Breadboards sind spezielle Boards für das Prototyping von Elektronik. Sie sind mit einem Lochraster versehen, das in elektrisch durchgehende Reihen aufgeteilt ist.

Im mittleren Teil befinden sich zwei Reihen von Reihen, die nebeneinander liegen. Dies soll es Ihnen ermöglichen, einen integrierten Schaltkreis in die Mitte einzufügen. Nach dem Einsetzen weist jeder Stift des integrierten Schaltkreises eine Reihe von elektrisch durchgehenden Löchern auf, die mit ihm verbunden sind.

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 jedem Rand des Steckbretts verlaufen typischerweise zwei durchgehende Buslinien. Einer ist als Energiebus und der andere als Erdungsbus vorgesehen. Indem Sie jeweils Strom und Masse anschließen, können Sie von überall auf dem Steckbrett leicht darauf zugreifen.

Schritt 16: Draht

Um Dinge mit einem 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. So sind Sie flexibel bei der Platzierung von Teilen, da Sie diese später mit Draht miteinander verbinden können. Es ermöglicht Ihnen auch, ein Teil mit mehreren anderen Teilen zu verbinden.

Es wird empfohlen, isolierten 22awg (22 Gauge) Vollkerndraht für Steckbretter zu verwenden. Früher war es bei Radioshack zu finden, konnte aber stattdessen das oben verlinkte Anschlusskabel verwenden. Ein roter Draht zeigt normalerweise einen Stromanschluss an und ein schwarzer Draht steht für eine Masseverbindung.

Um Draht in Ihrem Stromkreis zu verwenden, schneiden Sie einfach ein Stück zu, isolieren Sie jedes Ende des Drahtes 1/4 Zoll und verbinden Sie damit die Punkte auf dem Steckbrett.

Schritt 17: Ihre erste Schaltung

Teileliste: 1K Ohm - 1/4 Watt Widerstand 5mm rote LED SPST Kippschalter 9V Batterieanschluss

Wenn Sie sich den Schaltplan ansehen, sehen Sie, dass der 1K-Widerstand, die LED und der Schalter alle mit der 9V-Batterie in Reihe 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 auf die positive Seite des Stromkreises).

Ich musste einen festen Kerndraht an jedes Bein des Schalters löten. Anweisungen dazu finden Sie im Instructable "How to Solder". Wenn Ihnen dies zu mühsam ist, lassen Sie den Schalter einfach aus dem Stromkreis.

Wenn Sie den Schalter verwenden möchten, öffnen und schließen Sie ihn, um zu sehen, was passiert, wenn Sie den Stromkreis schließen und unterbrechen.

Schritt 18: Ihr zweiter Stromkreis

Teileliste: 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 0,01uF Keramikscheibenkondensator 5mm rote LED 3V AA Batteriehalter

Optional: 10K Ohm - 1/4 Watt Widerstand 1M Potentiometer

Dieses nächste Schema mag entmutigend aussehen, aber es ist eigentlich ziemlich einfach. Es verwendet alle Teile, die wir gerade durchgegangen sind, um automatisch eine LED zu blinken.

Alle Allzweck-NPN- oder PNP-Transistoren sollten für die Schaltung ausreichen, aber wenn Sie zu Hause mitgehen möchten, verwende ich 293904 (NPN) und 2N3906 (PNP) Transistoren. Ich habe ihre Pin-Layouts gelernt, indem ich ihre Datenblätter nachgeschlagen habe. Eine gute Quelle zum schnellen 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.

Aus dem Datenblatt des 2N3904-Transistors konnte ich beispielsweise 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 LEDs einfach anzuschließen sein. Es gibt jedoch ein kniffliges Bit im Schaltplan. Beachten Sie den Halbbogen in der Nähe des Transistors. Dieser Bogen zeigt an, dass der Kondensator über die Leiterbahn von der Batterie springt und stattdessen mit der Basis des PNP-Transistors verbunden ist.

Denken Sie beim Aufbau der Schaltung auch daran, dass die Elektrolytkondensatoren und die LED polarisiert sind und nur in eine Richtung arbeiten.

Nachdem Sie den Stromkreis aufgebaut und die Stromversorgung eingesteckt haben, sollte sie blinken. Wenn sie 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 gegenüber 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.

Sobald es funktioniert, versuchen Sie, den Wert des 470K-Widerstands zu ändern. Beachten Sie, dass die LED langsamer blinkt, wenn der Wert dieses Widerstands erhöht wird, und dass die LED schneller blinkt, wenn Sie ihn verringern.

Der Grund dafür ist, dass der Widerstand die Geschwindigkeit steuert, mit der der 10uF-Kondensator gefüllt und entladen wird. 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 Pin des Potentiometers und die andere Seite mit der Basis des PNP-Transistors verbunden ist. Der Mittelstift des Potentiometers sollte mit Masse verbunden sein. Die Blinkgeschwindigkeit ändert sich jetzt, wenn Sie den Knopf drehen und durch den Widerstand streichen.

Schritt 19: Ihr dritter Stromkreis

Teileliste: 555 Timer IC 1K Ohm - 1/4 Watt Widerstand 10K Ohm - 1/4 Watt Widerstand 1M Ohm - 1/4 Watt Widerstand 10uF Elektrolytkondensator 0,01uF Keramikscheibenkondensator Kleiner Lautsprecher 9V Batterieanschluss

Diese letzte Schaltung verwendet einen 555-Timer-Chip, um mit einem Lautsprecher Geräusche zu erzeugen.

Was passiert ist, dass die Konfiguration von Komponenten und Verbindungen auf dem 555-Chip dazu führt, dass Pin 3 schnell zwischen High und Low schwingt. Wenn Sie diese Schwingungen grafisch darstellen würden, würden sie 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 stetigen Ton dieser Frequenz hören.

Stellen Sie sicher, dass der 555-Chip die Mitte des Steckbretts überspannt, so dass keiner der Pins versehentlich verbunden werden kann. Ansonsten einfach die Anschlüsse wie im Schaltplan angegeben herstellen.

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.

Sie können auf dieser Seite alles über 555-Chips lesen und auf dieser Seite eine große Auswahl an zusätzlichen 555-Schaltplänen sehen.

Verwenden Sie als Lautsprecher einen kleinen Lautsprecher, wie Sie ihn vielleicht in einer musikalischen Grußkarte finden. Diese Konfiguration kann keinen großen Lautsprecher ansteuern. Je kleiner der Lautsprecher, den Sie finden können, desto besser wird es Ihnen gehen. Die meisten Lautsprecher sind polarisiert, stellen Sie also sicher, dass die negative Seite des Lautsprechers mit Masse verbunden ist (falls dies erforderlich ist).

Wenn Sie noch einen Schritt weiter gehen möchten, können Sie einen Lautstärkeregler erstellen, indem Sie einen äußeren Pin eines 100K-Potentiometers mit Pin 3, den mittleren Pin mit dem Lautsprecher und den restlichen äußeren Pin mit Masse verbinden.

Schritt 20: Du bist auf dich allein gestellt

Okay… Sie sind nicht ganz allein. Das Internet ist voll von Leuten, die wissen, wie man diese Dinge macht und ihre Arbeit so dokumentiert hat, dass Sie auch lernen können, wie man es macht. Gehen Sie weiter und suchen Sie nach dem, was Sie machen möchten. Wenn die Schaltung noch nicht existiert, besteht die Möglichkeit, dass etwas Ähnliches bereits online dokumentiert ist.

Ein großartiger Ort, um mit der Suche nach Schaltplänen zu beginnen, ist die Website Discover Circuits. Sie haben eine umfassende Liste von unterhaltsamen Schaltungen, mit denen Sie experimentieren können.

Wenn Sie weitere Ratschläge zur grundlegenden Elektronik für Anfänger haben, teilen Sie diese bitte in den Kommentaren unten mit.

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