Изучение электроники для начинающих. С чего начать изучение электроники

Мак-Комб Гордон, Бойсен Э

Год выпуска: 2013

Изд-во: Диалектика-Вильямс

ISBN: 978-5-8459-1871-0

400 страниц.

Мечтаете ли вы конструировать свои собственные электронные штучки? Хотите ли вы знать, как работают транзисторы, конденсаторы и другие ингредиенты электронной «кухни»? Интересно ли вам научиться паять или самостоятельно разводить печатные платы? Значит? эта книга для вас! Она станет для вас ключиком, с помощью которого вы сможете приоткрыть дверь в захватывающий и удивительный мир современной электроники. Здесь вы не встретите толстых фолиантов сухих и нудных лекций? книга, которую вы держите в руках, представляет собой руководство, содержащее только те сведения, которые действительно понадобятся вам для того, чтобы научиться изготавливать и настраивать собственные электронные поделки.

ОглавлениеОб авторах 17
Введение 18
Часть I. Начала начал электроники 23
Глава 1. От электронов к электронике 25
Глава 2. Безопасность людей и устройств 43
Часть II. Ряд 5, стеллаж с инструментами: запасаясь впрок 55
Глава 3. Рабочее место радиолюбителя 57
Глава 4. Первое знакомство: наиболее распространенные электронные радиодетали 75
Глава 5. Потребительская корзина радиолюбителя 103
Часть III. Электроника на бумаге 127
Глава 6. Читаем схемы 129
Глава 7. Основы функционирования электронных схем 149
Часть IV. Закатаем рукава 167
Глава 8. Все, что нужно знать о пайке 169
Глава 9. Как подружиться с мультиметром 183
Глава 10. Логический пробник и осциллограф 217
Часть V. Рог изобилия схем 241
Глава 11. Мои первые макетные платы 243
Глава 12. Делаем собственные печатные платы 259
Глава 13. Волнующий мир микроконтроллеров 289
Глава 14. Создаем собственные электронные устройства 307
Глава 15. Настоящий робот в вашей семье 327
Часть VI. Великолепные десятки 359
Глава 16. Лучшая десятка профессиональных инструментов для работы
с электроникой 361
Глава 17. 10 формул, которые должен знать каждый 369
Приложение. Интернет-ресурсы 377
Глоссарий 383
Предметный указатель 392

Основная деятельность напрямую не связана с электроникой. Она, как и программирование, всегда были лишь хобби. Семь лет назад я стал папой и вот пришло время научить сына, заодно попутно вспомнить всё, ну и научиться самому.

Вернусь к указанной выше статье. Кто нибудь посчитал количество употреблений слова «тупо»? Тупо берём, тупо вставляем, тупо находим скетч, тупо заливаем. И даже если работает, тупо не понимаем, что, зачем, почему. Я сторонник системного подхода. Но понимаю, что для поддержания интереса нужна и практика. И первое, чему мы научились с сыном, это паять. Нулевым были, наверное, бесконечные инструкции по технике безопасности. И всё же одного, пусть самого маленького, но ожога отскочившим при отпайке провода сын не избежал. Я его безумно люблю, он у меня один. Но считаю, что этот опыт был неизбежен и необходим. Ещё одной из тем нудных инструкций была бытовая электрическая сеть 220 вольт. Что ничего нельзя к ней подключать самому. Объяснения, что нужно долго учиться. Демонстрация фотографий поражения электрическим током, бесконечные истории «А вот, мальчик полез, и ток его убил. Он умер!!». Чувствую, что не прав. Многие скажут «Ты заложил в него комплекс, страх!». Но лучше я потом буду бороться с его фобией 220 вольт, чем он пострадает, самонадеянно решив, что всё сделал правильно, и полезет к розетке сейчас.

Теперь, садясь паять, он надевает одежду с длинным рукавом, всегда придерживает провода. Всегда внимателен к тому, где на столе паяльник, и в каком состоянии он находится. И не лезет к розетке. Вторым была суть электрической цепи. Что такое напряжение, ток, сопротивление. Очень помогли в этом статьи на Хабре. Аналогии с водой и трубами. Может великие гуру и считают их неточными, спорят. Но для ребёнка самое то. Есть батарейка - насос, есть провода - трубы. Есть устройства, использующие напор и объём протекающей воды - электричества. И есть элементы управления. Кнопки, выключатели, переключатели. На примере воды было объяснено, почему сгорел светодиод. Да его просто порвало диким напором. Конечно, были и вопросы. Если его порвало, почему электричество не вытекает? Помнишь, у нас в ванне порвало шланг душа? Пытливый детский ум. Который в итоге смог понять, что есть аналогии. Что вода аналогия, но не то же самое. После была практика. Бесконечные фонарики, маяки на башне из кубиков лего, с пультом управления, вынесенным на проводе. Ветвление цепей, главный выключатель, выключатели отдельных каналов. Суть сопротивлений. Сужение на трубе, форсунка, снижающая напор. Ещё позже были электромоторчики, редукторы. Первый станок из разобранного CD-Rom, рисующего шариковой ручкой всего лишь прямую линию. Но управляемого с выключателей и кнопок. Небольшое введение в механику. Для чего нужен редуктор, как он снижает обороты, но увеличивает силу.

И вот, встал выбор. Что дальше? Ардуино? При том, что он по русски то ещё толком читать не умеет. Путь «Тупо покупаем, тупо вставляем, тупо заливаем скачанную прошивку»? Я решил, а почему бы не быть переходной стадии? Да, микросхемы, но пока БЕЗ ардуино. Просто попробовать свои силы с элементарной логикой. А ещё изучить метод ЛУТ. На носу был день всех влюблённых. И родилось это:

Схема типовая, из мануала к таймеру NE555. Две микросхемы, собственно сам таймер и десятичный счётчик - дешифратор CD4017 (русский аналог К561ИЕ8).

Отличие только в том, что на выходы дешифратора подключены параллельно по два светодиода. Номиналы деталей: R1 от 10 до 47 кОм, VR1 (подстроечный) 47кОм, R2 56 Ом. С1 100мкФ 16В, С2 10мкФ 16В, 20 светодиодов.

Принцип работы: конденсатор С2, резистор R1 и подстроечный резистор VR1 образуют времязадающую цепочку для таймера NE555. Счётчик - дешифратор получает от таймера импульсы и выставляет «единичку» (напряжение питания) на своих выходах, к которым подключены светодиоды. В итоге получается последовательное включение светодиодов - бегущий огонёк. Резистор R2 ограничивает ток светодиодов на уровне 10 - 20 мА (миллиампер). Один на всех, так как в каждый момент времени активен только один выход дешифратора. Источник питания - батарея «Крона». Но схема будет работать как от порта USB, так и от бортовой сети мотоцикла или автомобиля. Надо лишь подобрать значение резистора R2. Обе микросхемы очень неприхотливы и спокойно работают в диапазоне напряжений питания от 5 до 16 вольт. При питании «кроной», номинале R1 10кОм, частота импульсов таймера около 5 герц, ток потребления всей схемы 22 мА.

Печатная плата выполнена в форме сердца из одностороннего фольгированного текстолита, лазерно - утюжным методом. На рисунке дорожек есть линия контура. После травления края грубо опиливаются полотном по металлу, после обрабатываются наждачной бумагой. На изготовление платы уходит 1 час.

На рисунке красным обозначены перемычки, изготавливаемые из обрезаемых ножек светодиодов, впаянные со стороны деталей. Плата разведена в Word"е. Да, не дружу я пока ни с Eagle, ни с Proteus. Но так проще. Открываем, либо печатаем дома на глянцевую фотобумагу на лазерном принтере, либо в фотомастерской, копировальном центре или минитипографии. Я распечатал в ближайшем центре. Цена одного листа 30 рублей. Шесть копий рисунка платы на листе.

Кто не знаком с лазерно-утюжным методом: берём кусок фольгированного текстолита, зачищаем нулёвкой, обезжириваем ацетоном или спиртом. Прикладываем отпечаток дорожек тонером к фольге. Проглаживаем очень горячим утюгом минут пять, стараясь не сдвинуть отпечаток на фольге. Кладём получившийся бутерброд между двумя фанерками, и придавливаем (у меня 2 гантели по килограмму). Когда остынет кидаем в холодную воду. Через пол часа аккуратно скатываем размокшую бумагу. Весь тонер, рисунок, остаётся на фольге. Бумагу надо смыть тщательно, чтобы рисунок не белел при высыхании. Особенно центры отверстий. Так будет легче сверлить. Если есть мелкие недостатки (тонер не везде прилип) - подрисовываем лаком для ногтей. Потом кладём плату в раствор хлорного железа, покачиваем. В свежем растворе плата травится 10 - 12 минут. Для рук он безопасен. Но надо быть аккуратным. Пятна хлорного железа не отмываются с раковин из нержавеющей стали. Раствор можно использовать многократно. После травления промываем плату водой, можно с мылом. Смываем тонер ацетоном. Сверлим отверстия сверлом 1 мм. Они протравлены, кернить не надо, сверло не убегает. Лудим либо все дорожки целиком, либо только контактные площадки (на мой взгляд так красивее). Придаём плате нужную форму ножовочным полотном по металлу и наждачкой. Плата готова.

Подготавливаем детали. Ножки диодов и конденсаторов подрезаем, оставляя 2,5 - 3 мм. Ножки резисторов подгибаем, и также подрезаем. Из обрезков ножек светодиодов делаем перемычки. Ножки деталей должны торчать со стороны дорожек на 0,5 - 1 мм. Запаиваем, обращая внимание на полярность светодиодов (катодом на общий проводник по краю), электролитических конденсаторов и микросхем (плюсы конденсаторов и ключи микросхем помечены красными точками на рисунке дорожек). С пайкой справился мой сын.

Результат:

С корпусом мы не успели. Изготовили только подставку из оргстекла. На плате оставили выступ, на пластинке оргстекла высверлили паз. Заклеили на суперклей. Батарейку приклеили за платой на двухсторонний скотч.

Все детали можно приобрести в любом интернет-магазине. Мы покупали в магазинах города. Все детали, лист текстолита на 2 валентинки, хлорное железо, лак для ногтей нам обошлись в 500 рублей. Причём из них 300 - хлорное железо и текстолит. Светодиоды тоже дороговаты, 6 рублей штучка. На алиекспрессе продаются наборы. Чем больше штук, тем дешевле. Клемма для кроны 25 рублей. Микросхемы, резисторы и конденсаторы, стоят вообще копейки (рубли).

Проект можно модифицировать. Расположить по другому светодиоды, сильно увеличить время переключения, и поставить светодиоды, моргающие всеми цветами хаотично. Либо наоборот, уменьшить время. Получится эффект биения сердца, мерцающий красный контур. Можно сделать повторители поворотников для зеркал авто, мото, вело. Либо поставить под заднее стекло авто как дополнительный стоп-сигнал вместо китайской светодиодной линейки. Только подобрать номинал токоограничивающего резистора R2. Можно на выходы дешифратора повесить транзисторные ключи и хоть десятью новогодними гирляндами управлять.

Было изготовлено 2 готовых устройства, для мамы и двоюродной сестрёнки. И ещё две платы, которые остались лежать до лучших времён. Сын потерял к этому устройству интерес. Ему уже хочется больше. Он уже грезит 3D принтерами и фрезерами. Знает, что там шаговые моторы. Но следующее, чем мы занялись - это велокомпьютер. И он уже будет на ардуино нано. Но об этом уже в следующей статье.

Определять неисправность деталей, как установленных на плате, так и в «чистом» виде. Подбирать аналоги для замены, узнаете по каким основным критериям это делается, определять взаимозаменяемость деталей.

На практике узнаете типовые схемы включения с примерами включения в схеме реального устройства. В качестве примера мы рассмотрим схемы наиболее распространённых устройств: блок питания, ноутбуки, мониторы, зарядные устройства и т.д. В результате вы самостоятельно сможете проводить их ремонт на компонентном уровне.

Изучение различных электронных компонентов, встречающихся практически во всех без исключения бытовых и промышленных устройствах электронной техники. Построение схем на их базе, от элементарно простых до более сложных, с построением временных диаграмм и детальным изучением, протекающих процессов

Изучение работы операционных усилителей, компараторов, логических элементов. Также проводиться сборка небольших схем на основе почти всех перечисленных элементов, с изучением их работы, измерением основных параметров или исследованием схем с помощью осциллографа.

Изучение основных принципов работы измерительных приборов, предназначенных для измерения тока напряжения сопротивления, визуального исследования электрических сигналов (осциллограф)

Будут рассмотрены топологии построения схем и примеры реальных схем на базе той или иной топологии. Рассказано об особенностях данных схем и областях применения. Рассмотрим несколько основных типовых схем построения импульсных БП, рассказывается об особенностях и областях применения той или иной схемы. Далее слушателям будут предложены реальные схемы (розданы листы со схемами БП-разными) и они будут должны самостоятельно определить топологию данной схемы. Именно определение топологии построения схемы на 80% определяет успех дальнейшего ремонта, который в 99% случаев придётся проводить, не имея схемы конкретно именно ремонтируемого БП.

Всем слушателям будет предложено рассмотреть несколько десятков электронных компонентов, различного исполнения; по мощности, по способу маркировки (буквенно-цифровое или цветовое) и рассказано что и как обозначается, чем является (диод, резистор, транзистор и т.д.) и для чего служит. Какие ещё варианты исполнения существуют и где какие устанавливаются, в зависимости от характеристик. Мы подготавливаем мастеров по ремонту, чтобы вы могли определить неисправность на любой электронной схеме.

Практические занятия по поиску и устранению неисправностей в электронных устройствах. Можно принести что-то неработающее из дома, и здесь мы коллективно или разбившись на группы это ремонтируем. На практические занятия люди приносят, для ремонта, платы от стиральных машин, гироскутеров, блоков питания и другой техники.

В процессе обучения, даём ученикам различные вопросы или задачки, имеющие нестандартные решения, чтобы не просто вызубрили, как работает тот или иной элемент, но и могли помыслить самостоятельно и применить полученные знания на практике.

Как правило, мы идём навстречу пожеланиям учащихся и делаем по их выбору основной упор при изучении схем, в сторону компьютерной, бытовой техники или телефонов.

Курс подойдет любому, кто планирует разобраться в ремонте кокой-либо электроники. Бытовая техника, промышленная и любая другая, которая работает под управлением электроники.

Обучение на курсах будет интересно как людям с нулевым опытом, так и для тех, кто уже занимается ремонтом техники. Для начала вы можете приехать в наш центр и посмотреть своими глазами как проходят курсы. Вы сможете пообщаться с преподавателем и более подробно узнать о курсе. Мы берём людей любого возраста.

В любой из понедельников вы можете приехать и попробовать абсолютно бесплатно позаниматься на курсе электроники.

После прохождения всего курса вы получите навыки ремонта любой электроники. Все наши ученики могут в любое время обратиться за советом или помощью, и мы рады будем помочь. Бонус! все наши ученики записываются в общую группу в Watsapp, где вы сможете консультироваться и делиться опытом. Также у вас будет скидка на другие наши курсы и конечно же сертификат об окончании курсов по ремонту электроники.

Мы подготавливаем опытных и сертифицированных мастеров, полностью подготовленных к работе. Полученный во время обучения опыт и знания дадут вам уверенность в своих способностях для открытия собственной мастерской по ремонту современной электроники.

Название: Радиоэлектроника для начинающих.

Данной книгой автор намерен вовлечь в интереснейший мир радиоэлектроники новых юных поклонников этого творчества.
Подача материала производится от простого к сложному. Использован многолетний опыт преподавания в радиокружке.
Книга рассчитана на учащихся 5-11 классов, учащихся колледжей, техникумов, студентов ВУЗов, а также на начинающих радиолюбителей.

Книга «Радиоэлектроника для начинающих (и не только)» написана педагогом-практиком, по многолетнему опыту знающим как заинтересовать учащихся для появления у них интереса к радиоэлектронике.
Теоретический материал в книге излагается в доступной для начинающих радиолюбителей форме, для понимания физических процессов используются аналогии из механики и гидравлики, с которыми они часто встречаются в жизни.
Конструкции, рекомендуемые для самостоятельного изготовления, взяты из курса, который автор уже много лет ведет в радиокружке. Автор книги надеется, что авторы используемых в книге статей благосклонно отнесутся к такому подходу. Рекомендуемые конструкции подобраны таким образом, что каждый радиолюбитель может проверить свои знания на практике. Если в предлагаемой для изготовления конструкции радиолюбитель найдет незнакомые для себя элементы (транзисторы, микросхемы и т.д.), он может обратиться к соответствующей главе книги, где, как правило, может найти ответ на свой вопрос.

Введение
Глава 1. Электро- и радиотехнические материалы.
Пайка и основы электрического монтажа
1.1.Металлы
1.1.1.Правка листового материала
1.1.2.Изгибание листового металла
1.1.3.Изгибание листового дюралюминия
1.1.4.Резка металлов
1.1.5.Простые правила сверления
1.1.6.«Рубашка» для сверла
1.1.7.Вместо сверла - напильник
1.1.8.Опасности при сверлении
1.1.9.Резьба в отверстиях
1.1.10.Самодельные метчики для нарезки резьбы
1.1.11.Очистка загрязненных поверхностей
1.1.12. Уход за напильником
1.1.13.Надписи на металле
1.1.14.Совместимые и несовместимые пары металлов
1.2.Изоляционные материалы
1.2.1.Области применения
1.2.2.Работа с изоляционными материалами
1.3.Работа с древесиной
1.3.1.Покрытие эпоксидным клеем
1.3.2.Как освежить изделия и детали из светлой древесины
1.3.3.Ремонт трещин
1.4.Магнитные материалы
1.5.Провода
1.5.1.Обмоточные провода
1.5.1.1.Медные обмоточные провода
1.5.1.2.Высокочастотные обмоточные провода (литцендраты)
1.5.1.3.Обмоточные провода высокого сопротивления (манганин, константан, нихром)
1.5.2.Монтажные провода
1.6.Пайка и основы электрического монтажа
1.6.1. Устройство паяльника
1.6.2.Ремонт паяльника
1.6.3.Методика обучения пайке
1.6.4.Припои и флюсы
1.7.Полезные советы
1.7.1.Пайка алюминия
1.7.2.Пайка нихрома
1.7.3. Лужение провода в эмалевой изоляции
1.7.4.Вместо припоя - клей
1.7.5.Провод типа «литцендрат»
1.7.6. Лак для закраски паек
1.7.7. Зашита переводных надписей
Глава 2. Постоянный электрический ток
2.1.Электрическая цепь постоянного тока
2.2.Электрический ток и напряжение
2.3.Закон ома. сопротивление проводов
2.4.Последовательное и параллельное соединение резисторов
2.5.Измерение силы тока, напряжения и сопротивления
2.6.Мощность электрического тока
2.7. Для самостоятельного изготовления
2.7.1. Миллиавометр
2.8.Полезные советы
2.8.1. Измерение напряжений вольтметром с малым входным сопротивлением
2.8.2. Измерение постоянных напряжений миллиамперметром
2.8.3. Измерение силы тока низкоомным вольтметром
2.8.4. Измерение малых сопротивлений миллиамперметром
2.8.5. Измерение сопротивлений вольтметром
2.8.6.Два способа измерения сопротивления и тока полного отклонения микроамперметра с помощью двух постоянных резисторов
2.8.7. На что способна батарейка
2.9.Задачи
Глава 3. Переменный ток
3.1.Переменный ток синусоидальной формы, получение переменного тока, основные параметры
3.2.Электрическая цепь переменного тока. Элементы цепи
3.2.1. Конденсатор как накопитель электрической энергии
3.2.2. Конденсатор «не пропускает» постоянный ток
3.2.3.Сопротивление конденсатора переменному току зависит от его емкости и частоты тока
3.2.4. Сила тока опережает напряжение на емкости на угол п/2
3.2.5. Катушка индуктивности обладает индуктивным сопротивлением, которое также называется реактивным
3.2.6. Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности
3.2.7. Катушка индуктивности как накопитель магнитной энергии
3.2.8. Сила тока отстает от напряжения на катушке индуктивности на угол п/2
3.2.9. На активном сопротивлении (на резисторе) сила тока и напряжение совпадают по фазе
3.3. Интегрирующие и дифференцирующие цепи
3.4. Последовательный колебательный контур
3.5. Для самостоятельного изготовления
3.5.1.Цветомузыкальная приставка
3.5.2. Усилитель звуковой частоты «электронное ухо»
3.5.3. Электронная сирена с усилителем
3.5.4.Когда напряжение сети нестабильно
3.5.5. Тиристорный регулятор напряжения
3.5.6. Два варианта включения ламп дневного света
3.6. Полезные советы
3.6.1. Определение назначения обмоток сетевого трансформатора
3.6.2. Определение числа витков обмоток сетевого трансформатора
3.6.3. Нахождение обмотки с большим числом витков
3.6.4. Электродвигатель станет сильнее
3.6.5. Устройство для намагничивания магнитов
3.6.6. Как размагнитить инструмент
3.7.Задачи
Глава 4. Полупроводниковые приборы
4.1. Полупроводниковые диоды
4.2.1.Рекомендации по применению диодов
4.2.2.Стабилитроны -
4.3. Биполярные транзисторы
4.3.1. Общие сведения
4.3.2. Схемы включения транзисторов
4.3.3.Основные параметры транзисторов
4.3.4.Статические вах транзистора
4.3.5. Анализ усилительных каскадов
4.4.Полевые транзисторы
4.4.1. Основные параметры полевых транзисторов
4.4.2. Максимально допустимые параметры
4.4.3. Вольт-амперные характеристики ПТ
4.4.4. Рекомендации по применению ПТ
4.5. Тиристоры
4.4.1.Основные параметры тиристоров
4.6. Для самостоятельного изготовления
4.6.1. Испытатель тиристоров
4.6.2. Универсальный вольтметр
4.6.3. Индикатор радиоактивности
4.6.4. Пробник для проверки однопереходных транзисторов
4.7. Полезные советы. Простые эксперименты с диодами и стабилитронами
4.7.1. Как снять ВАХ диода? (рис. 4.39)
4.7.2. Регулятор мощности на одном диоде (рис. 4.40)
4.7.3. Управление люстрой по двум проводам (рис. 4.41)
4.7.4. Простейший генератор шума (рис. 4.42)
4.7.5. Получение прямоугольных импульсов из синусоидального напряжения (рис. 4.43)
4.7.6. Стабилитрон - ограничитель постоянного напряжения (рис. 4.44)
4.7.7. Как «растянуть» шкалу вольтметра (рис. 4.45)
4.7.8. Подключение кассетного магнитофона или приемника к автомобильной сети (рис. 4.46)
4.7.9. Транзистор - переменный резистор (рис. 4.47)
4.7.10. Транзистор в качестве стабилитрона (рис. 4.48)
4.7.11. Транзистор как выпрямительный диод (рис.4.49)
4.7.12. Устройство для термоиспытаний транзисторов (рис. 4.50)
4.7.13. Определение цоколевки транзистора (рис. 4.51)
4.7. Задачи
Глава 5. Питание радиоэлектронных устройств от сети переменного тока
5.1.Однофазные выпрямители
5.2.Сглаживающие фильтры
5.2.1.Емкостные фильтры
5.2.2.Г-образные фильтры
5.3.Внешние характеристики выпрямителей
5.4.Стабилизаторы напряжения
5.4.1. Параметрические стабилизаторы напряжения
5.5. Для самостоятельного изготовления
5.5.1.Приставка-автомат к блоку питания
5.5.2. Стабилизатор в адаптере
5.5.3. Электрошоковое средство защиты
5.5.4. Формирователь биполярных напряжений }