Alles wat u moet weten over elektronica voor beginners: 12 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Welkom terug. In deze Instructable zullen we een zeer breed onderwerp behandelen: alles. Ik weet dat dat misschien onmogelijk lijkt, maar als je erover nadenkt, wordt onze hele wereld bestuurd door elektronische schakelingen, van waterbeheer tot de productie van koffie tot woon-werkverkeer/school. En al deze elektronische apparaten worden bestuurd door zeer vergelijkbare componenten (weerstanden, transistors, potentiometers, condensatoren, schakelaars en nog veel, veel, meer). Deze componenten voeren allemaal een van de volgende taken uit: gegevens opnemen, gegevens verwerken en gegevens uitvoeren. Een muis (een combinatie van veel kleine stukjes) meet bijvoorbeeld de positie, een computerprocessor denkt na over die informatie en de computermonitor beweegt de cursor volgens uw muis. Laten we beginnen met deze Instructable door enkele van de bovengenoemde componenten te bespreken.

Stap 1: Schakel over

Ah, de goede oude schakelaar. Er is er een in bijna elk elektronisch circuit dat ooit is gemaakt. Als je een goed circuit hebt dat er geen heeft, reageer dan hieronder (knoopcelbatterijen + LED's tellen hier niet mee). Hoe dan ook, de schakelaar heeft één taak: elektriciteit doorlaten of niet. Er valt niet veel meer te zeggen over deze onuitgesproken held van de elektronica.

Stap 2: Weerstanden

Weerstanden zijn een hoeksteen van elk circuit. Ik zou het moeilijk hebben om een PCB te vinden (dat is Printed Circuit Board, voor de leek) die niet een van deze vitale spanningsverlagende objecten heeft. Weerstanden worden gebruikt om één spanning te nemen en deze naar een lagere te verlagen. Er hoeft niet veel anders te worden gezegd over deze essentiële kleine componenten.

Stap 3: Transistors

Transistors kunnen verwarrend zijn, vooral met alle verschillende soorten. In wezen is een transistor een halfgeleidende schakelaar die wordt geactiveerd door een elektrische stroom. Deze kleine, maar krachtige schakelaars zijn er in verschillende modellen, elk met een iets ander doel. Elk modern circuit dat gegevens kan verwerken, heeft een van deze jongens.

Stap 4: condensator

Condensatoren zijn een middel om kleine hoeveelheden elektriciteit op te slaan. Dit is hoe ze werken: Er zijn twee stukken metaal gescheiden door een niet-geleidend materiaal. Het type niet-geleidend materiaal, of diëlektricum, bepaalt het soort condensator en waarvoor het zal worden gebruikt.

Stap 5: Potentiometers/Reostaten

De Potentiometer is een fascinerend en belangrijk type variabele weerstand. Er zijn 3 pinnen - 2 ingangen en één uitgang. Het gebruik van alle drie de pinnen maakt het meer een sensor voor het invoeren van gegevens, terwijl het gebruik van twee pinnen het een gewone oude manier maakt om de spanning te verstikken. Als je op mij lijkt, wil je weten hoe het werkt. In principe is er een weerstand waar een slede of wisser mee beweegt, waardoor de afstand die de elektriciteit afwisselt afhankelijk is van de positie op de wisser/slede. Dit verhoogt of verlaagt de weerstand. Potentiometers zien er over het algemeen uit zoals de afbeelding hierboven, maar hun vorm en grootte kunnen variëren.

Stap 6: Borstelloze gelijkstroommotor

Dit ding is best cool. Ik liet kleine kinderen (technisch gezien waren ze van mijn leeftijd - ik zat in de vijfde klas) de gelijkstroommotor zien door de klemmen aan te sluiten op een 9V-batterij en voila - hij draaide! Alle andere kinderen waren jaloers (of dat fantaseerde ik tenminste). Je kunt ook de kracht van de motor hanteren. Het is een heel eenvoudig apparaat - er zijn twee of meer elektromagnetische spoelen die van polariteit wisselen. Dan is er een normale magneet die draait vanwege de afstoting van de elektromagneten (zie foto hierboven).

Stap 7: relais

Een relais is een schakelaar die wordt geactiveerd door een elektrische stroom. Ik schetste het op mijn whiteboard in de afbeelding hierboven. In wezen stoot een elektromagnetische spoel een magnetische elektrode af, waardoor deze een andere elektrode raakt, waardoor stroom door het circuit stroomt.

Stap 8: piëzo-zoemer

De Piezo Buzzer is een van de meest irritante dingen in het universum. Ik bedoel, wie wil "BEEP, BEEP, BEEP!" horen. wanneer we de koelkast opruimen? Of wanneer de magnetron afgaat, maar je wilt niet stoppen met kijken naar Sherlock, en je wordt gedwongen om "Beep Beep, Beep Beep, Beep Beep" te verduren. Deze kleine sudo-luidsprekers zijn echter een belangrijk onderdeel van elektronisch ontwerp. Als u wilt dat uw circuit audiofeedback geeft, maar geen gewone luidspreker nodig heeft, zijn dit uw favoriete componenten. Ze maken geluid met een metalen plaatje dat een piëzo wordt genoemd. Door de piëzo loopt elektriciteit, waardoor deze zeer snel gaat trillen. Deze beweging maakt kronkelende lucht, ook wel bekend als geluid. De toonhoogte van de kronkelende lucht wordt bepaald door de snelheid van de trilling en de snelheid van de trilling wordt bepaald door de spanning.

Stap 9: LED-lampen

Deze kleine gloeilampen zijn zo gewoon in de elektronica dat het ongebruikelijk is om er niet minstens 20 in huis te hebben. Ze zijn klein, betaalbaar, energiezuinig, superhelder en worden niet warm. Wat is er niet leuk aan? Kortom, het licht in een LED, of Light Emitting Diode, wordt gecreëerd door elektronenbeweging in het halfgeleidende materiaal dat ongeveer het equivalent is van gloeidraad in een gloeilamp. Zelfs in de saaiste circuits vind ik het leuk om kleine groene of witte LED's te plaatsen om de boel op te fleuren.

*Waarschuwing: verstik de stroom die naar een LED gaat altijd met een soort weerstand. Ze werken meestal op een lage spanning, ongeveer 3,3 volt.

Stap 10: Microcontrollers

Deze stap is anders dan de andere, omdat het niet om een onderdeel gaat, maar om een onderwerp. Microcontrollers zijn eenvoudige computers die worden gebruikt om gegevens op te nemen, te interpreteren, weer te geven en erop te reageren. De meeste microcontrollers gebruiken alle of de meeste componenten die we hebben besproken. Omdat er zoveel soorten microcontrollers zijn, zal ik je drie van de meest aanbevolen voor beginners geven: Arduino, Raspberry Pi en BeagleBone. Deze drie borden zijn allemaal programmeerbaar en kunnen voor een willekeurig aantal projecten worden gebruikt.

*Disclaimer: ik bezit alleen de Arduino en Raspberry Pi, dus ik kan niet instaan voor de BeagleBone.

Stap 11: Programmeren

Programmeren is geweldig. Ik krijg een gevoel van warmte als ik aan een programma werk, een soort adrenalinestoot, maar zonder de vecht-vluchtreactie. Ik zou graag alles uitleggen wat ik weet over programmeren, maar dat zou even duren. Dus hier is de verkorte versie: er zijn veel verschillende talen die computers begrijpen (C, Python, JavaScript, Ruby, C++, Java, enz.), en het leren spreken (of typen) van die talen is een van de beste dingen die je kunt doen voor jezelf. Als je de taal eenmaal hebt geleerd, vertel je de computer (of microcontroller) gewoon wat je wilt dat hij doet, en hij zal voldoen, na wat debuggen. Zonder zelfs maar een basiskennis van programmeren, zul je zinken voordat je op de metaforische boot van elektronica stapt.

Stap 12: Dat is alles, mensen

Dit concludeert de Instructable. Bedankt voor het lezen, en neem alsjeblieft de tijd om op mij te stemmen in de Beginner Electronics-wedstrijd als je deze gids leuk vond. Ik hoop oprecht dat je je geïnspireerd voelt om nu met elektronisch ontwerp aan de slag te gaan.