Alles, was Sie über Elektronik für Anfänger wissen müssen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Hallo wieder. In diesem Instructable werden wir ein sehr breites Thema abdecken: alles. Ich weiß, das mag unmöglich erscheinen, aber wenn Sie darüber nachdenken, wird unsere gesamte Welt von elektronischen Schaltkreisen gesteuert, von der Wasserwirtschaft über die Kaffeeproduktion bis hin zum Pendeln zur Arbeit/Schule. Und all diese elektronischen Geräte werden von sehr ähnlichen Komponenten gesteuert (Widerstände, Transistoren, Potentiometer, Kondensatoren, Schalter und vieles mehr). Diese Komponenten führen alle eine der folgenden Aufgaben aus – Daten aufnehmen, Daten verarbeiten und Daten ausgeben. Zum Beispiel misst eine Maus (die aus vielen kleinen Teilen besteht) die Position, ein Computerprozessor denkt über diese Informationen nach und der Computermonitor bewegt den Cursor entsprechend Ihrer Maus. Beginnen wir dieses Instructable, indem wir einige der oben genannten Komponenten durchgehen.

Schritt 1: Schalter

Ahh, der gute alte Schalter. In fast jeder elektronischen Schaltung, die jemals hergestellt wurde, gibt es eine davon. Wenn Sie eine gute Schaltung haben, die keine hat, kommentieren Sie bitte unten (Knopfzellenbatterien + LEDs zählen hier nicht). Wie auch immer, der Schalter hat eine Aufgabe - Strom durchzulassen oder nicht. Über diesen unausgesprochenen Helden der Elektronik gibt es nicht mehr viel zu sagen.

Schritt 2: Widerstände

Widerstände sind ein Eckpfeiler jeder Schaltung. Es würde mir schwerfallen, eine Leiterplatte (das ist eine Leiterplatte für den Laien) zu finden, die nicht eines dieser lebenswichtigen spannungsreduzierenden Objekte hat. Widerstände werden verwendet, um eine Spannung zu nehmen und auf eine niedrigere zu reduzieren. Über diese lebenswichtigen kleinen Komponenten muss nicht viel mehr gesagt werden.

Schritt 3: Transistoren

Transistoren können verwirrend sein, insbesondere bei all den verschiedenen Arten. Im Wesentlichen ist ein Transistor ein halbleitender Schalter, der durch einen elektrischen Strom ausgelöst wird. Diese winzigen, aber leistungsstarken Schalter gibt es in verschiedenen Modellen mit jeweils leicht unterschiedlichen Zwecken. Jede moderne Schaltung, die Daten verarbeiten kann, hat einen dieser Typen.

Schritt 4: Kondensator

Kondensatoren sind ein Mittel zur Speicherung kleiner Strommengen. So funktionieren sie: Es gibt zwei Metallteile, die durch ein nicht leitfähiges Material getrennt sind. Die Art des nicht leitenden Materials oder Dielektrikums bestimmt die Art des Kondensators und wofür er verwendet wird.

Schritt 5: Potentiometer/Rheostate

Das Potentiometer ist ein faszinierender und wichtiger Typ eines variablen Widerstands. Es gibt 3 Pins - 2 Eingänge und einen Ausgang. Die Verwendung aller drei Pins macht es eher zu einem Sensor für die Eingabe von Daten, während die Verwendung von zwei Pins es zu einer einfachen alten Art macht, Spannung zu drosseln. Wenn Sie wie ich sind, möchten Sie wissen, wie es funktioniert. Grundsätzlich gibt es einen Widerstand, den sich ein Schlitten oder Schleifer entlang bewegt, wodurch die Entfernung der Elektrizität je nach Position auf dem Schleifer / Schlitten schwankt. Dies erhöht oder verringert den Widerstand. Potentiometer sehen im Allgemeinen wie in der Abbildung oben aus, können jedoch in Form und Größe variieren.

Schritt 6: Bürstenloser Gleichstrommotor

Dieses Ding ist ziemlich cool. Früher habe ich kleinen Kindern (sie waren technisch gesehen in meinem Alter - ich war in der fünften Klasse) den Gleichstrommotor gezeigt, indem ich die Klemmen an eine 9-V-Batterie angeschlossen habe und voila - es drehte sich! Alle anderen Kinder waren eifersüchtig (oder so habe ich es mir vorgestellt). Sie können auch die Kraft des Motors nutzen. Es ist ein sehr einfaches Gerät - es gibt zwei oder mehr elektromagnetische Spulen, die ihre Polarität wechseln. Dann gibt es einen normalen Magneten, der sich aufgrund der Abstoßung von den Elektromagneten dreht (siehe Bild oben).

Schritt 7: Relais

Ein Relais ist ein Schalter, der durch einen elektrischen Strom aktiviert wird. Ich habe es auf meinem Whiteboard im Bild oben grafisch dargestellt. Im Wesentlichen stößt eine elektromagnetische Spule eine magnetische Elektrode ab, sodass sie eine andere Elektrode berührt und so Strom durch den Stromkreis lässt.

Schritt 8: Piezo-Summer

Der Piezo Buzzer ist eines der nervigsten Dinge im Universum. Ich meine, wer will schon "BEEP, BEEP, BEEP!" Wann immer wir den Kühlschrank ausräumen? Oder wenn die Mikrowelle ausgeht, Sie aber nicht aufhören wollen, Sherlock zu sehen, und Sie gezwungen sind, "Beep beep, Beep Beep, Beep beep" zu ertragen. Diese winzigen Sudo-Lautsprecher sind jedoch ein wichtiger Bestandteil des elektronischen Designs. Wenn Sie möchten, dass Ihre Schaltung Audio-Feedback gibt, aber keinen normalen Lautsprecher benötigen, sind dies Ihre bevorzugten Komponenten. Sie machen Geräusche mit einer kleinen Metallplatte namens Piezo. Strom fließt durch den Piezo, wodurch er sehr schnell vibriert. Diese Bewegung erzeugt verschnörkelte Luft, auch als Geräusch bekannt. Die Tonhöhe der verschnörkelten Luft wird durch die Geschwindigkeit der Schwingung bestimmt, und die Geschwindigkeit der Schwingung wird durch die Spannung bestimmt.

Schritt 9: LED-Lampen

Diese kleinen Glühbirnen sind in der Elektronik so verbreitet, dass es ungewöhnlich ist, nicht mindestens 20 davon in Ihrem Haus zu haben. Sie sind klein, günstig, energieeffizient, superhell und werden nicht heiß. Was mag man nicht? Grundsätzlich wird das Licht in einer LED oder Light Emitting Diode durch Elektronenbewegung im halbleitenden Material erzeugt, das ungefähr dem Glühfaden in einer Glühbirne entspricht. Selbst in den langweiligsten Strecken genieße ich es, kleine grüne oder weiße LEDs zu platzieren, um die Dinge zu beleben.

*Warnung: Drosseln Sie den Strom, der in eine LED fließt, immer mit einer Art Widerstand. Sie arbeiten normalerweise mit einer niedrigen Spannung von etwa 3,3 Volt.

Schritt 10: Mikrocontroller

Dieser Schritt unterscheidet sich von den anderen, da es sich nicht um eine Komponente, sondern um ein Thema handelt. Mikrocontroller sind einfache Computer, die verwendet werden, um Daten aufzunehmen, zu interpretieren, anzuzeigen und darauf zu reagieren. Die meisten Mikrocontroller verwenden alle oder die meisten der besprochenen Komponenten. Da es so viele Arten von Mikrocontrollern gibt, gebe ich Ihnen drei der am meisten empfohlenen für Anfänger - Arduino, Raspberry Pi und BeagleBone. Diese drei Boards sind alle programmierbar und können für beliebig viele Projekte verwendet werden.

*Haftungsausschluss: Ich besitze nur den Arduino und Raspberry Pi, daher kann ich nicht für den BeagleBone bürgen.

Schritt 11: Programmierung

Programmieren ist toll. Ich bekomme ein Gefühl von Wärme, wenn ich an einem Programm arbeite, eine Art Adrenalinschub, aber ohne die Kampf-Flucht-Reaktion. Ich würde gerne alles erklären, was ich über das Programmieren weiß, aber das würde eine Weile dauern. Hier also die komprimierte Version: Computer verstehen viele verschiedene Sprachen (C, Python, JavaScript, Ruby, C++, Java usw.) für sich selbst. Sobald Sie die Sprache gelernt haben, teilen Sie dem Computer (oder Mikrocontroller) einfach mit, was er tun soll, und er wird nach einigem Debuggen mithalten. Ohne Grundkenntnisse in der Programmierung versinkst du, bevor du auf das metaphorische Boot der Elektronik steigst.

Schritt 12: Das ist alles, Leute

Dies schließt das Instructable ab. Vielen Dank fürs Lesen, und bitte nehmen Sie sich die Zeit, für mich im Elektronikwettbewerb für Anfänger zu stimmen, wenn Ihnen dieser Leitfaden gefallen hat. Ich hoffe aufrichtig, dass Sie sich jetzt inspiriert fühlen, sich mit elektronischem Design zu befassen.