Что такое программа «Начала электроники». Как она помогает изучать основы электротехники. Какие возможности предоставляет виртуальный конструктор электрических схем. Для кого предназначена эта обучающая программа.
Что представляет собой программа «Начала электроники»
«Начала электроники» — это программный комплекс, разработанный для имитации процесса сборки и анализа электрических схем на компьютере. Он представляет собой виртуальный конструктор, позволяющий собирать электрические цепи и проводить измерения, как в реальном физическом эксперименте.
Основное назначение этой обучающей программы — помочь школьникам и студентам в изучении процессов и явлений, происходящих в электрических цепях. Она дополняет классическую схему обучения, состоящую из усвоения теории и выработки практических навыков в физической лаборатории.
Ключевые возможности виртуального конструктора
С помощью программы «Начала электроники» можно изучать:
- Законы постоянного тока (закон Ома для участка цепи и полной цепи)
- Законы параллельного и последовательного соединения элементов
- Зависимость сопротивления проводников от их параметров
- Принципы использования предохранителей
- Выделение тепловой энергии в электроприборах
- Индуктивное и емкостное сопротивления в цепях переменного тока
- Принципы создания электрических фильтров
- Явление резонанса
Особенности интерфейса и функционала программы
Рабочее окно программы включает в себя:
- Стол для монтажа схем с контактными площадками
- Корзину для удаления перегоревших деталей
- Панели вспомогательных инструментов и комментариев
- Панель с набором электронных компонентов
В библиотеку компонентов входят основные элементы электрических цепей: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники питания, генераторы сигналов, измерительные приборы и др.
Максимальное приближение к реальным физическим процессам
Ключевой особенностью конструктора является максимально возможная имитация реального физического эксперимента. Для этого предусмотрены следующие эффекты:
- Реалистичное отображение компонентов и приборов
- «Сгорание» элементов при превышении номинальных параметров
- Свечение и перегорание лампочек и нагревательных элементов
- Звуковое сопровождение различных операций
Измерительные приборы в составе программы
Для проведения измерений программный комплекс «Начала электроники» оснащен следующими виртуальными приборами:
- Цифровой мультиметр
- Двухканальный осциллограф
Это позволяет проводить измерения электрических параметров схем аналогично реальному эксперименту.
Дополнительные возможности программы
«Начала электроники» также предоставляет следующие функции:
- Определение параметров неизвестных компонентов («черный ящик»)
- Встроенный калькулятор для расчетов
- Просмотр и изменение параметров элементов схемы
- Сохранение и загрузка результатов работы
Для кого предназначена программа
«Начала электроники» рассчитана на широкий круг пользователей:
- Школьники, изучающие основы электротехники
- Студенты технических специальностей
- Преподаватели физики и электротехники
- Начинающие радиолюбители
- Все интересующиеся основами электроники
Программа не требует специальных навыков — достаточно базовых знаний работы с Windows.
История создания и распространение программы
Программа «Начала электроники» была разработана в 2000 году сотрудниками Казахского государственного национального университета имени аль-Фараби по заказу мэрии города Алматы. Руководил разработкой доцент Владимир Васильевич Кашкаров.
Программный комплекс распространяется бесплатно в качестве образовательного продукта. Он содержит справочные материалы по электротехнике и набор учебных лабораторных работ.
Системные требования и установка
«Начала электроники» имеет следующие особенности:
- Работает под управлением Microsoft Windows (от 95 до 7)
- Не требует установки — запускается из папки
- Для воспроизведения звуков нужна звуковая карта
- Занимает около 4 МБ дискового пространства
Программа проста в использовании и может стать отличным помощником для всех, кто делает первые шаги в изучении электроники и электротехники.
Начала Электроники
Программный комплекс, созданный с целью имитирования на компьютере процесса сборки электрических схем.
Основное назначение данного конструктора – помощь школьникам и студентам в изучении процессов и явлений, протекающих в электрических цепях. Эта обучающая программа представлена как мультимедийное приложение и позволяет исследовать особенности работы схем, а также выполнить измерения электрических величин подобно тому, как это происходит в реальном эксперименте. Программа «Начала Электроники» позволяет изучить:
- законы параллельного и последовательного соединения катушек, проводников и конденсаторов;
- законы постоянного тока;
- зависимости сопротивления проводников от длины, поперечного сечения и удельного сопротивления материалов;
- принципы применения предохранителей;
- выделение тепловой энергии в осветительных и электронагревательных приборах;
- индуктивное и емкостное сопротивления и выделение мощности в схемах переменного тока;
- принципы создания электрических фильтров;
- явление резонанса.
Рабочее окно программы включает в себя стол для монтажа с контактными площадками размерами 7 х 7, корзину для выброса перегоревших и ненужных деталей (кнопки «удалить» в конструкторе попросту нет), панели вспомогательных инструментов и комментариев, панель деталей. Библиотека компонентов не велика, однако содержит все ключевые элементы – резистор, предохранитель, конденсатор, катушку, монтажный провод, реальный проводник, выключатель, элемент питания, генератор синусоидального напряжения, лампочку, электронагреватель, реостат и переменный конденсатор.
Ключевой особенностей конструктора является его максимальная имитация реального физпроцесса. В частности изображения деталей и измерительных приборов представлены в «натуральном» виде, лампочки и электронагревательные приборы светяться и «сгорают», если рассеиваемая на них мощность превышает рабочие значения, резисторы, конденсаторы и предохранители также могут «выходить из строя», а большинство операций сопровождают звуковые эффекты.
Для проведения измерений программный комплекс «Начала Электроники» оснащен цифровым мультиметром и двухканальным осциллографом. Возможна постановка задачи по определению параметров неизвестной детали для чего имеется определенный элемент – «черный ящик», могущий быть резистором, конденсатором, индуктивностью или батарейкой. Среди прочих особенностей программы – вызов стандартного калькулятора Windows, просмотр состояния и изменение параметров каждой детали схемы, загрузка и сохранение результатов работ.
Программа была написана сотрудниками Казахского Государственного Национального Университета имени аль-Фараби (http://e1998.newmail.ru/, Казахстан, город Алма-Ата) под руководством доцента кафедры теплофизики и технической физики Кашкарова Владимира Васильевича. Первая версия конструктора «Начала Электроники» увидела свет в 2000 году.
Программный комплекс «Начала Электроники» распространяется бесплатно и свободно. Приложение содержит краткие правила работы, справочные материалы, касающиеся электрического тока и элементов электрических цепей, ряд лабораторных работ для выполнения. Кроме того вместе с конструктором распространяется множество файлов с уже готовыми схемами.
Программа представлена на двух языках – русском и английском.
Лабораторный комплекс «Начала Электроники» не требователен к ресурсам комьютера и работает под управлением операционной системы Microsoft Windows (95, 98, ME, NT, 2000, XP, Vista, 7). Для поддержки аудио эффектов необходима звуковая карта. Приложение устанавливается автоматически.
Распространение программы: бесплатная.
Официальный сайт Начала Электроники: http://zeus.malishich.com/
Форматы файлов Начала Электроники: E
Скачать Начала Электроники
Обсуждение программы на форуме
cxem.net
Радиоэлектроника, или как я начал её постигать / Habr
Добрый день, уважаемое сообщество.Меня все время удивляли люди, которые понимают в радиоэлектронике. Я всегда их считал своего рода шаманами: как можно разобраться в этом обилии элементов, дорожек и документации? Как можно только взглянуть на плату, пару раз «тыкнуть» осциллографом в только одному ему понятные места и со словами «а, понятно» взять паяльник в руки и воскресить, вроде как почившую любимую игрушку. Иначе как волшебством это не назовёшь.
Расцвет радиоэлектроники в нашей стране пришёлся на 80-е годы, когда ничего не было и все приходилось делать своими руками. С той поры прошло много лет. Сейчас у меня складывается впечатление, что вместе с поколением 70-х уходят и знания с умением. Мне не повезло: половину эпохи расцвета меня планировали родители, а вторую половину я провёл играя в кубики и прочие машинки. Когда в 12 лет я пошёл в кружок «Юный техник» — это были не самые благополучные времена, и ввиду обстоятельств через полгода пришлось с кружком «завязать», но мечта осталась.
По текущей деятельности я программист. Я осознаю, что найти ошибку в большом коде ровно тоже самое, что найти «плохой» конденсатор на плате. Сказано — сделано. Так как по натуре я люблю учиться самостоятельно — пошёл искать литературу. Попыток начать было несколько, но каждый раз при начале чтения книг я упирался в то, что не мог разобраться в базовых вещах, например, «что есть напряжение и сила тока». Запросы к великому и ужасному Гуглу также давали шаблонные ответы, скопированные из учебников. Попробовал найти место в Москве, где можно поучиться этому мастерству — поиски не закончились результатом.
Итак, добро пожаловать в кружок начинающего радиолюбителя.
Я люблю учиться и узнавать что-то новое, но просто знания мне мало. В школе мне привили навык «теорему нельзя выучить — её можно только понять» и теперь я несу это правило по жизни. Окружающие, конечно, смотрят с недоумением, когда вместо того, чтобы взять готовые решения и сложить по-быстрому их воедино я начинаю изобретать свои велосипеды. Второй довод для написания статьи — это мысль «если ты понимаешь предмет — ты можешь его с лёгкостью объяснить другому». Ну что ж, попробую сам понять и другим объяснить.
Первая моя цель, прямо как по книгам — аналоговый радиоприёмник, а там пойдем и в цифру.
Сразу хочу предупредить — статья написана дилетантом в радиоэлектронике и физике и является скорее рассуждением. Все поправки буду рад выслушать в комментариях.
Итак, чем что такое напряжение, ток и прочее сопротивление? В большинстве случаев для понимания электрических процессов приводят аналогию с водой. Мы не будем отходить от этого правила, правда с небольшими отклонениями.
Представим трубу. Для контроля некоторых показателей мы включим в неё несколько счётчиков расхода воды, манометров для измерения давления, и элементы, которые мешают току воды.
В электрическом эквиваленте схема будет выглядеть примерно так:
Напряжение
Курс физики нам говорит, что напряжение — это разность потенциалов между двумя точками. Если перекладывать определение на нашу трубу с водой, то потенциал — это давление, т. е. напряжение — это разница давлений между двумя точках. Этим и объясняется принцип его измерения вольтметром. Получается, что если попытаться измерить напряжение в двух соседних точках трубы, где нет никаких сопротивлений движению воды (отсутствуют краны и сужения, внутренним трением воды о стенки трубы мы пока пренебрежём) и давление не меняется — то разница давлений в этих двух точках будет равна нулю. Если же сопротивление присутствует, происходит снижение давления (в электрическом эквиваленте падение напряжения), то мы получим величину напряжения. Сумма напряжений на всех элементах равна напряжению на источнике. Т.е. если сложить показания всех вольтметров на нашей схеме, мы получим напряжение батареи.
Например, будем считать, что наша батарея даёт напряжение 5 вольт и резисторы имеют сопротивление 100 и 150 Ом. Тогда по закону Ома U=IR, или I=U/R, получаем, что по цепи течёт ток с силой I=5/250=20мА. Так как сила тока во всей цепи одинакова (пояснения чуть дальше), из того же закона Ома следует, что первый вольтметр покажет U=0,02*100=2В, а второй U=0,02*150=3В.
Сила тока
Из того же курса физики известно, что это количество заряда за единицу времени. В водяном эквиваленте — это сама вода, а её измеритель, амперметр — есть счётчик воды. Опять таки становится понятно, почему амперметр подключается в разрыв цепи. Если его подключить на место, например, вольтметра V1, то образуется новая цепь, из которой будет исключено сопротивление R1, а значит как минимум мы получим некорректные значения (что будет «как максимум»станет понятно чуть позже). Вернёмся к нашей водичке — подключение амперметра параллельно любому из элементов означает, что часть воды пойдёт по основной трубе, а другая часть пойдёт через счётчик — и как раз этот счётчик будет врать.
Ах, да, о цепи. В большинстве литературы что мне попадалось фраза о том, что батарейки являются лишь источником напряжения, и только сопротивления являются источником тока. Как же так? Как сопротивление может являться источником чего-то ещё, кроме как источником сопротивления (тепло пока не в счёт)? Все верно, если опираться на закон Ома I=U/R, однако сколько не прикладывай сопротивление, ток не появится, пока не будет источника напряжения и замкнутой цепи (ровно как если заткнуть справа нашу трубу пробкой что не делай — счётчики воды будут молчать)!
Сопротивление в цепи просто должно присутствовать, ведь если оно равно нулю — сила тока устремится в бесконечность. Такую ситуацию мы видим при «замыкании» — искры это и есть очень большая сила тока, а если точнее теплота, равная Q=(I^2)Rt (формула действительна при постоянной силе тока и сопротивления).
Ещё одно важное замечание — при рассмотрении расчёта напряжения и силы тока я не нашёл уточнений, что в замкнутой цепи на всех участках сила тока будет одинаковой. Т.е. все счётчики будут крутиться с одной скоростью и показывать одни и те же значения. По сути, количество тока, который прошёл по цепи аналогичен количеству «воды», вышедшей из трубы.
Сопротивление
Пожалуй, самое простое явление для объяснения. Вернувшись к нашей трубе, сопротивление — это есть все возможные сужения и краны. Согласно тому, что мы разобрали выше — при повышении сопротивления уменьшается ток во всей цепи и понижает напряжение на концах сопротивления. Или снова в водяных реалиях — закрытие нашего крана на пол оборота вызовет уменьшение расхода воды на всех счётчиках и пропорциональное (в зависимости от сопротивления) снижение давления на манометрах.
Так куда же все падает и уменьшается? Вот здесь аналогия с водой неоднозначна, так как в случае с электричеством «излишки» превращаются в тепло и рассеиваются. Количество теплоты, которое при этом выделяется, снова можно рассчитать формулой Q=(ΔI^2)Rt (снова при постоянном сопротивлении). Если поделить количество теплоты на время, получим мощность, которую нужно применить при выборе самого резистора P=Q/t=(ΔI^2)R.
Курить не круто!Когда я ходил в кружок Юный техник более старшие товарищи проводили «эксперименты» с прикуриванием от электричества. Для этого они брали блок питания, подключали к нему резисторы малой мощности и повышали напряжение. Повышали до тех пор, пока он не раскалялся до красна, как автомобильный прикуриватель. После этого, практически через мгновение резистор «перегорал» и отправлялся в мусорное ведро.
С постоянным током все понятно, а переменный?
Переменный ток, как таковой в радиоэлектронике используется редко. Его как минимум делают постоянным и в большинстве случаев снижают. Видимо по этому в попадавшейся мне литературе про него практически не говорится.
В чем же его отличие? C обывательской точки зрения, в малом — направление тока в нем меняется. Здесь аналогия с трубой не совсем уместна, первое что приходит в голову — шейкер для коктейлей (жидкость при смешивании в нем гуляет туда-сюда). Нам в радиоэлектронике нужно знать, как идёт ток в нашей цепи, чтобы получить от него то, что мы хотим.
Следующее, с чем я пошёл разбираться — полупроводники. Дырки? Электроны? Ключевой режим? Каскады? Полевой транзистор, то тот, который нашли в поле? Пока ничего не понятно…
habr.com
«Начала электроники» — новая программа для расчёта и проектирования электронных схем
«Начала электроники» — новая программа для расчёта и проектирования электронных схем
«Начала электроники» — новая программа для расчёта и проектирования электронных схем
https://masterkit.ru/info/soft/888
Программа представляет собой электронный конструктор, позволяющий имитировать на экране монитора процессы сборки электрических схем, исследовать особенности их работы, проводить измерения электрических величин так, как это делается в реальном физическом эксперименте.
С помощью конструктора можно:
- изучать зависимость сопротивления проводников от удельного сопротивления его материала, длины и поперечного сечения;
- изучать законы постоянного тока — закон Ома для участка цепи и закон Ома для полной цепи;
- изучать законы последовательного и параллельного соединения проводников, конденсаторов и катушек;
- изучать принципы использования предохранителей в электронных схемах;
- изучать законы выделения тепловой энергии в электронагревательных и осветительных приборах, принципы согласования источников тока с нагрузкой;
- ознакомиться с принципами проведения измерений тока и напряжения в электронных схемах с помощью современных измерительных приборов (мультиметр, двухканальный осциллограф), наблюдать вид переменного тока на отдельных деталях, сдвиг фаз между током и напряжением в цепях переменного тока;
- изучать проявление емкостного и индуктивного сопротивлений в цепях переменного тока, их зависимость от частоты генератора переменного тока и номиналов деталей;
- изучать выделение мощности в цепях переменного тока;
- исследовать явление резонанса в цепях с последовательным и параллельным колебательным контуром;
- определять параметры неизвестной детали;
- исследовать принципы построения электрических фильтров для цепей переменного тока.
Конструктор можно также использовать в рамках его возможностей и для других задач в самостоятельной творческой работе учащихся.
Одной из главных особенностей комплекса является максимально возможная имитация реального физического процесса. Для этой цели предусмотрено, например, следующее:
- изображения деталей конструктора и измерительных приборов приводятся не схематически, а в таком виде, как «на самом деле»;
- при превышении номинальной мощности электрического тока, протекающего через сопротивление, последнее «сгорает» и приобретает вид почерневшей детали;
- лампочка и электронагревательный прибор при номинальной мощности начинают светиться и «перегорают», если мощность, рассеиваемая на них, превышает рабочее значение;
- при превышении рабочего напряжения на конденсаторе, последний также «выходит из строя»;
- при превышении номинального рабочего тока через предохранитель, он «перегорает»;
- большинство операций и их результаты сопровождаются звуковыми эффектами.
Программа «Начала электроники» выполнена по заказу мэрии г. Алматы и опубликована в Интернет как дар мэрии всем школьникам и начинающим радиолюбителям.
Работа изготовлена в учебной лаборатории компьютерного моделирования механико-математического факультета НИИ механики и математики Казахского государственного национального университета им. Аль Фараби.
Мы выражаем признательность авторам программы и желаем им дальнейших творческих успехов!
Объём 3.81 Мб. Расширение rar. Скачать
masterkit.ru
ПРОГРАММА ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ Данная программа появилась у меня уже и не помню откуда, но… Никогда не подумал бы, что придется это сказать, но за эту программу говорю искреннее СПАСИБО меру города Алма-Ата Храпунову Виктору Вячеславовичу, который в 2000 году посодействовал разработке этой программы. Я ни чего не имею против Алма-Аты, просто удивительно, что мерия дало задании НИИ на разработку данного продукта. Продукт предназначен в помощь учащимся (и преподавателям) средних, а также средних специальных учебных заведений для изучения разделов курса физики «Электричество». Он естественным образом дополняет классическую схему обучения, состоящую из усвоения теоретического материала и выработки практических навыков экспериментирования в физической лаборатории. Программа представляет собой электронный конструктор, позволяющий имитировать на экране монитора процессы сборки электрических схем, исследовать особенности их работы, проводить измерения электрических величин так, как это делается в реальном физическом эксперименте. С помощью конструктора можно:
Конструктор можно также использовать в рамках его возможностей и для других задач в самостоятельной творческой работе учащихся. Одной из главных особенностей комплекса является максимально возможная имитация реального физического процесса. Для этой цели предусмотрено, например, следующее:
Это делается для того, чтобы учащийся наглядно видел последствия своих ошибок, учился разбираться в причинах того или иного неудачного эксперимента и вырабатывал необходимые навыки предварительного анализа схемы. Для пользования программой достаточно начальных навыков работы в системе Windows. И это действитель нотак — данная программа для начинающих действительно очень полезна, поскольку дает представление о работе приборов, а так же дает представление о работе более сложных симуляторов, таких как МИКРОКАП и МУЛЬТИСИМ. СКАЧАТЬ НАЧАЛА ЭЛЕКТРОНИКИ Адрес администрации сайта: [email protected]
|
soundbarrel.ru
Курс начинающего электронщика часть 1
Перевёл alexlevchenko для mozgochiny.ru
Каждый из нас, когда начинает увлекаться чем-то новым, сразу кидается в «пучину страсти» пытаясь выполнить или реализовать непростые проекты самоделок. Так было и со мной, когда я увлекся электроникой. Но как обычно бывает – первые неудачи поубавили запал. Однако отступать я не привык и начал систематически (буквально с азов) постигать таинства мира электроники. Так и родилось «руководство для начинающих технарей»
Шаг 1: Напряжение, ток, сопротивление
Эти понятия являются фундаментальными и без знакомства с ними продолжать обучение основам было бы бессмысленно. Давайте просто вспомним, что каждый материал состоит из атомов, а каждый атом в свою очередь имеет три типа частиц. Электрон — одна из этих частицы, имеет отрицательный заряд. Протоны же имеют положительный заряд. В проводящих материалах (серебро, медь, золото, алюминий и т.д.) есть много свободных электронов, которые перемещаются хаотично. Напряжение является той силой, которая заставляет электроны перемещаться в определенном направлении. Поток электронов, который движется в одном направлении, называется током. Когда электроны перемещаются по проводнику, то они сталкиваются с неким трением. Это трение называют сопротивлением. Сопротивление «ужимает» свободное перемещения электронов, таким образом снижая величину тока.
Более научное определение тока – скорость изменения количество электронов в определенном направлении. Единица измерения тока — Ампер (I). В электронных схемах протекающий ток лежит в диапазоне миллиампера (1 ампер = 1000 миллиампер). Например, свойственный ток для светодиода 20mA.
Единица измерения напряжения – Вольт (В). Батарея – является источником напряжения. Напряжение 3В, 3.3В, 3.7В и 5В является наиболее распространенным в электронных схемах и устройствах.
Напряжение является причиной, а ток – результатом.
Единица измерения сопротивления – Ом (Ω).
Шаг 2: Источник питания
Аккумуляторная батарея — источник напряжения или «правильно» источник электроэнергии. Батарея производит электроэнергию за счет внутренней химической реакции. На внешней стороне у неё присутствуют две клеммы. Одна из них является положительным выводом (+ V), а другая отрицательным (-V), или «землёй». Обычно источники питания бывают двух типов.
- Батареи;
- Аккумуляторы.
Батарейки используются один раз, а затем утилизируются. Аккумуляторы могут быть использованы несколько раз. Батарейки бывают разных форм и размеров, от миниатюрных, используемых для питания слуховых аппаратов и наручных часов до батарей размером с комнату, которые обеспечивают резервное питание для телефонных станций и компьютерных центров. В зависимости от внутреннего состава источники питания могут быть разных типов. Несколько наиболее распространённых типов, используемых в робототехнике и технических проектах:
Батареи 1,5 В
Батарейки с таким напряжением могут иметь различные размеры. Наиболее распространённые размеры АА и ААА. Диапазон ёмкости от 500 до 3000 мАч.
3В литиевая «монетка»
Все эти литиевые элементы рассчитаны номинально на 3 В (при нагрузке) и с напряжением холостого хода около 3,6 вольт. Ёмкость может достигать от 30 до 500мAч. Широко используется в карманных устройствах за счёт их крошечных размеров.
Никель-металлогидридные (NiМГ)
Эти батареи имеют высокую плотность энергии и могут заряжаться почти мгновенно. Другая важная особенность — цена. Такие аккумуляторы дешёвые (в сравнение с их размерами и ёмкостями). Этот тип батареи часто используется в робототехнических самоделках.
3.7 В литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы
Они имеют хорошую разряжающую способность, высокую плотность энергии, отличную производительность и небольшой размер. Литий-полимерный аккумулятор широко используется в робототехнике.
9-вольтовая батарея
Наиболее распространенная форма — прямоугольная призма с округленными краями и клеммами, что расположены сверху. Ёмкость составляет около 600 мАч.
Свинцово-кислотные
Свинцово-кислотные аккумуляторы являются рабочей лошадкой всей радио-электронной промышленности. Они невероятно дешёвы, перезаряжаются и их легко купить. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в машиностроении, UPS (источниках бесперебойного питания), робототехнике и других системах, где необходим большой запас энергии, а вес не так важен. Наиболее распространенными являются напряжения 2В, 6В, 12В и 24В.
Последовательно-параллельное соединение батарей
Источник питания может быть подключен последовательно или параллельно. При подключении последовательно величина напряжения увеличивается, а когда подключение параллельное – увеличивается текущая величина тока.
Существует два важных момента относительно батарей:
Емкость является мерой (как правило, в Aмп-ч) заряда, хранящейся в батарее, и определяется массой активного материала, содержащегося в ней. Ёмкость представляет собой максимальное количество энергии, которую можно извлечь при определенно заданных условиях. Тем не менее, фактические возможности хранения энергии аккумулятора могут значительно отличаться от номинального заявленного значения, а ёмкость батареи сильно зависит от возраста и температуры, режимов зарядки или разрядки.
Ёмкость батареи измеряется в ватт-часах (Вт*ч), киловатт-часах (кВт-ч), ампер-часах (А*ч) или миллиампер-час (мА * ч). Ватт-час – это напряжение (В) умноженное на силу тока(I) (получаем мощность – единица измерения Ватты (Вт)), которое может выдавать батарея определенный период времени (как правило, 1 час). Так как напряжение фиксируемое и зависит от типа аккумулятора (щелочные, литиевые, свинцово-кислотные, и т.д.), часто на внешней оболочке отмечают лишь Ач или мАч (1000 мАч = 1Aч). Для более продолжительной работы электронного устройства необходимо брать батареи с низким током утечки. Чтобы определить срок службы аккумулятора, разделите ёмкость на фактический ток нагрузки. Цепь, которая потребляет 10 мА и питается от 9-вольтной батареи будет работать около 50 часов: 500 мАч / 10 мА = 50 часов.
Во многих типах аккумуляторов, вы не можете «забрать» энергию полностью (другими словами, аккумулятор не может быть полностью разряжен), не нанося серьезный, и часто непоправимый ущерб химическим составляющим. Глубина разрядки (DOD) аккумулятора определяет долю тока, которая может быть извлечена. Например, если DOD определено производителем как 25%, то только 25% от ёмкости батареи может быть использовано.
Темпы зарядки/разрядки влияют на номинальную ёмкость батареи. Если источник питания разряжается очень быстро (т.е., ток разряда высокий), то количество энергии, которое может быть извлечено из батареи снижается и ёмкость будет ниже. С другой стороны если батарея разряжается очень медленно (используется низкий ток), то ёмкость будет выше.
Температура батареи также будет влиять на ёмкость. При более высоких температурах ёмкость аккумулятора, как правило, выше, чем при более низких температурах. Тем не менее, намеренное повышение температуры не является эффективным способом повышения ёмкости аккумулятора, так как это также уменьшает срок службы самого источника питания.
С-Ёмкость: Токи заряда и разряда любой аккумуляторной батареи измеряются относительно её емкости. Большинство батарей, за исключением свинцово-кислотных, оценено в 1C. Например, батарея с ёмкостью 1000mAh, выдает 1000mA в течение одного часа, если уровень – 1C. Та же батарея, с уровнем 0.5C, выдает 500mA в течение двух часов. С уровнем 2C, та же батарея выдает 2000mA в течение 30 минут. 1C часто упоминается как одночасовой разряд; 0.5C – как двухчасовой и 0.1C – как 10-часовой.
Ёмкость батареи обычно измеряется с помощью анализатора. Анализаторы тока отображают информацию в процентах отталкиваясь от значения номинальной ёмкости. Новая батарея иногда выдает больше 100 % тока. В таком случае, батарея просто оценена консервативно и может выдержать более длительное время, чем указанно производителем.
Зарядное устройство может быть подобрано с точки зрения ёмкости батареи или величины C. Например зарядное устройство с номиналом C/10 полностью зарядит батарею через 10 часов, зарядное устройство с номиналом в 4C, зарядило бы аккумулятор через 15 минут. Очень быстрые темпы зарядки (1 час или менее) обычно требуют того, чтобы зарядное устройство тщательно контролировало параметры аккумулятора, такие как предельное напряжение и температура, чтобы предотвратить перезаряд и повреждения батареи.
Напряжение гальванического элемента определяется химическими реакциями, что проходят внутри него. Например, щелочные элементы – 1.5 В, все свинцово- кислотные – 2 В, а литиевые – 3 В. Батареи могут состоять из нескольких ячеек, поэтому вы редко, где сможете увидеть 2-вольтовую свинцово-кислотную батарею. Обычно они соединены вместе внутри, чтобы выдавать 6 В, 12 В или 24 В. Не стоит забывать о том, что номинальное напряжение в «1.5-вольтовой» батарее типа AA фактически начинается с 1.6 В, затем быстро опускается к 1.5, после чего медленно дрейфует вниз к 1.0 В, при котором батарею уже принято считать ‘разряженной’.
Как лучше выбрать батарею для поделки?
Как вы уже поняли, в свободном доступе, можно найти много типов батарей с разным химическим составом, таким образом, не легко выбрать, какое питание является лучшим для именно вашего проекта. Если проект очень энергозависимый (большие системы звука и моторизованные самоделки) следует выбирать свинцово-кислотную батарею. Если вы хотите построить переносную поделку, которая будет потреблять небольшой ток, то следует выбрать литиевую батарею. Для любого портативного проекта (легкий вес и умеренное питание) выбираем литиево-ионный аккумулятор. Вы можете выбрать более дешёвый аккумулятор на основе метало-никелевого гидрида (NIMH), хотя они более тяжёлые, но не уступают литиево-ионным в остальных характеристиках. Если вы хотели бы сделать энергоёмкий проект то литиево-ионный щелочной (LiPo) аккумулятор будет лучшим вариантом, потому что он имеет маленькие размеры, лёгок по сравнению с другими типами батарей, перезаряжается очень быстро и выдаёт ток высокого значения.
Хотите, чтобы Ваши аккумуляторы прослужили долгое время? Используйте высококачественное зарядное устройство, которое имеет датчики для поддержания надлежащего уровня заряда и подзарядки малым током. Дешёвое зарядное устройство убьёт ваши аккумуляторы.
Шаг 3: Резисторы
Резистор — очень простой и наиболее распространённый элемент на схемах. Он применяется для того, чтобы управлять или ограничивать ток в электрической цепи.
Резисторы — пассивные компоненты, которые только потребляют энергию (и не могут производить её). Резисторы, как правило, добавляются в цепь, где они дополняют активные компоненты, такие как ОУ, микроконтроллеры и другие интегральные схемы. Обычно они используются, чтобы ограничить ток, разделить напряжения и линии ввода/вывода.
Сопротивление резистора измеряется в Омах. Большие значения могут быть сопоставлены с префиксом кило-, мега-, или гига, чтобы сделать значения легко читаемыми. Часто можно увидеть резисторы с меткой кОм и МОм диапазоне (гораздо реже мОм резисторы). Например, 4,700Ω резистор эквивалентен 4.7kΩ резистору и 5,600,000Ω резистор можно записать в виде 5,600kΩ или (более обычно ) 5.6MΩ.
Существуют тысячи различных типов резисторов и множество фирм, что их производят. Если брать грубую градацию то существуют два вида резисторов:
- с чётко заданными характеристиками;
- общего назначения, чьи характеристики могут «гулять» (производитель сам указывает возможное отклонение).
Пример общих характеристик:
- Температурный коэффициент;
- Коэффициент напряжения;
- Шум;
- Частотный диапазон;
- Мощность;
- Физический размер.
По своим свойствам резисторы могут быть классифицированы как:
Линейный резистор — тип резистора, сопротивление которого остается постоянным с увеличением разности потенциалов (напряжения), что прикладываются к нему (сопротивление и ток, что проходит через резистор не изменяется от приложенного напряжения). Особенности вольт-амперной характеристики такого резистора — прямая линия.
Не линейный резистор – это резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от значения прикладываемого напряжения или протекающего через него тока. Это тип имеет нелинейную вольт-амперную характеристику и не строго следует закону Ома.
Есть несколько типов нелинейных резисторов:
- Резисторы ОТК (Отрицательный Температурный Коэффициент) — их сопротивление понижается с повышением температуры.
- Резисторы ПЕК (Положительный Температурный Коэффициент) — их сопротивление увеличивается с повышением температуры.
- Резисторы ЛЗР (Светло-зависимые резисторы) — их сопротивление изменяется с изменением интенсивности светового потока.
- Резисторы VDR (Вольт зависимые резисторы) — их сопротивление критически понижается, когда значение напряжения превышает определенное значение.
Не линейные резисторы используются в различных проектах. ЛЗР используется в качестве датчика в различных робототехнических проектах.
Кроме этого, резисторы бывают с постоянным и переменным значением:
Резисторы постоянного значения — типы резисторов, значение которых уже установлено, при производстве и не может быть изменено во время использования.
Переменный резистор или потенциометр – тип резистора, значение которого может быть изменено во время использования. Этот тип обычно имеет вал, который поворачивается или перемещается вручную для изменения значения сопротивления в фиксированном диапазоне, например, от. 0 кОм до 100 кОм.
Магазин сопротивлений:
Этот тип резистора состоит из «упаковки», в которой содержится два или более резисторов. Он имеет несколько терминалов, благодаря которым может быть выбрано значение сопротивления.
По составу резисторы бывают:
Углеродные:
Сердечник таких резисторов отливается из углерода и связующего вещества, создающих требуемое сопротивление. Сердечник имеет чашеобразные контакты, удерживающие стержень резистора с каждой стороны. Весь сердечник заливается материалом (наподобие бакелита) в изолированном корпусе. Корпус имеет пористую структуру, поэтому углеродные композиционные резисторы чувствительны к относительной влажности окружающей среды.
Эти типы резисторов обычно производит шум в цепи за счёт электронов, проходящих через углеродные частицы, таким образом, эти резисторы, не используются в «важных» схемах, хотя они дешевле.
Осаждения углерода:
Резистор, который сделан путём нанесения тонкого слоя углерода вокруг керамического стержня — называется углеродо-осаждённым резистором. Он изготавливается путем нагревания керамических стержней внутри колбы метана и осаждением углерода вокруг них. Значение резистора определяется количеством углерода, осажденного вокруг керамического стержня.
Пленочный резистор:
Резистор выполнен путем осаждения распыляемого металла в вакууме на керамическую основу прута. Эти типы резисторов очень надежны, имеют высокую устойчивость, а также имеют высокий температурный коэффициент. Хотя они дороже по сравнению с другими, но используются в основных системах.
Проволочный резистор:
Проволочный резистор изготовлен путем намотки металлической проволоки вокруг керамического сердечника. Металлический провод представляет собой сплав различных металлов подобранных согласно заявленным особенностям и сопротивлениям требуемого резистора. Эти тип резистора имеет высокую стабильность, а также выдерживает большие мощности, но, как правило, они более громоздкие по сравнению с другими типами резисторов.
Метало-керамические:
Эти резисторы изготовлены путем обжига некоторых металлов, смешанные с керамикой на керамической подложке. Доля смеси в смешанном метало-керамическом резисторе определяет значение сопротивления. Этот тип очень стабилен, а также имеет точно вымеренное сопротивление. Их в основном используют для поверхностного монтажа на печатных платах.
Прецизионные резисторы:
Резисторы, значение сопротивлений которых лежит в пределах допуска, поэтому они очень точны (номинальная величина находится в узком диапазоне).
Все резисторы имеют допуск, который даётся в процентах. Допуск говорит нам, насколько близко к номинальному значению сопротивления может изменяться. Например, 500Ω резистор, который имеет значение допуска 10%, может иметь сопротивление между 550Ω или 450Ω. Если же резистор имеет допуск 1%, сопротивление будет меняться только на 1%. Таким образом, 500Ω резистор может варьироваться от 495Ω 505Ω.
Прецизионный резистор — резистор, у которого уровень допуска всего 0.005%.
Плавкий резистор:
Проволочный резистор, разработан таким образом, чтобы легко перегореть, когда номинальная мощность превысет граничный порог. Таким образом плавкий резистор имеет две функции. Когда питание не превышено, он служит ограничителем тока. Когда номинальная мощность превышена, оа функционирует как предохранитель, после перегорания цепь становится разорванной, что защищает компоненты от короткого замыкания.
Терморезисторы:
Теплочувствительный резистор, значение сопротивления которого изменяется с изменением рабочей температуры.
Терморезисторы показывают или положительный температурный коэффициент (PTC) или отрицательный температурный коэффициент (NTC).
Насколько изменяется сопротивление с изменениями рабочей температуры зависит от размера и конструкции терморезистора. Всегда лучше проверить справочные данные, чтобы узнать все спецификации терморезисторов.
Фоторезисторы:
Резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от светового потока, что падает на его поверхность. В тёмной среде сопротивление фоторезистора очень высоко, несколько M Ω. Когда интенсивный свет попадает на поверхность, сопротивление фоторезистора существенно падает.
Таким образом фоторезисторы — переменные резисторы, сопротивление которых зависит от количества света, что падает на его поверхность.
Выводные и безвыводные типы резисторов:
Выводные резисторы: Этот тип резисторов использовался в самых первых электронных схемах. Компоненты подключались к выводным клеммам. С течением времени, начали использоваться печатные платы, в монтажные отверстия которых впаивались выводы радиоэлементов.
Резисторы поверхностного монтажа:
Этот тип резистора всё более часто стали использовать начиная с введения технологии поверхностного монтажа. Обычно этот тип резистора создается путём использования тонкоплёночной технологии.
Шаг 4: Стандартные или общие значения резисторов
Система обозначений имеет свои истоки, которые выходят с начала прошлого века, когда большинство резисторов были углеродными с относительно плохими производственными допусками. Объяснение довольно простое – используя 10% допуск можно уменьшить число выпускаемых резисторов. Было бы малоэффективно производить резисторы с сопротивлением 105 Ом, так как 105 находится в пределах 10%-го диапазона допуска резистора на 100 Ом. Следующая рыночная категория составляет 120 Ом, потому что у резистора на 100 Ом с 10%-й терпимостью, будет диапазон между 90 и 110 Ом. У резистора на 120 Ом диапазон лежит между 110 и 130 Ом. По этой логики предпочтительно выпускать резисторы с 10% допуском 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и так далее (соответственно округлены). Это — ряд E12, показанный ниже.
Терпимость 20% E6,
Терпимость 10% E12,
Терпимость 5% E24 (и обычно 2%-я терпимость),
Терпимость 2% E48,
E96 1% терпимости,
E192 0,5, 0,25, 0,1% и выше допуски.
Стандартные значения резисторов:
Е6 серии: (20% допуска) 10, 15, 22, 33, 47, 68
E12 серии: (10% допуска) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82
E24 серии: (5% допуска) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91
E48 серии: (2% допуска) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 215, 226, 237, 249, 261, 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 681, 715, 750, 787, 825, 866, 909, 953
E96 серии: (1% допуска) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 147, 150, 154, 158, 162, 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 261, 267, 274, 280, 287, 294, 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 464, 475, 487, 491, 511, 523, 536, 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 845, 866, 887, 909, 931, 959, 976
E192 серии: (0,5, 0,25, 0,1 и 0,05% допуска) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 165, 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 213, 215, 218, 221, 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 280, 284, 287, 291, 294, 298, 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 374, 379, 383, 388, 392, 397, 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 505, 511, 517, 523, 530, 536, 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 673, 681, 690, 698, 706, 715, 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 909, 920, 931, 942, 953, 965, 976, 988
При разработке оборудования лучше всего придерживаться самого низкого раздела, т.е. лучше использовать E6, а не E12. Таким образом, чтобы число различных групп в любом оборудовании было минимизировано.
Продолжение следует
(A-z Source)
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!
About alexlevchenko
Ценю в людях честность и открытость. Люблю мастерить разные самоделки. Нравится переводить статьи, ведь кроме того, что узнаешь что-то новое — ещё и даришь другим возможность окунуться в мир самоделок.mozgochiny.ru
Основы практической электроники для новичков
Электроника – эта одна из передовых областей науки и техники, которая занимается разработкой и практическим применением различных электронных приборов и устройств. Ребёнок с первых лет своей жизни уже сталкивается с массой электронных устройств. Люди любого возраста выказывают желание познать основы современной электроники для начинающих. В этой статье даны понятия, на которых основываются азы электроники.
Самый простой самоучитель
Пути совершенствования (микроминиатюризация)
С момента появления твердотельной электроники она начала развиваться темпами математической прогрессии. Активные радиоэлементы, по сравнению со старыми прототипами, уменьшились по размеру в тысячи раз. Некоторые детали стали измеряться в нанометрах. Большие электрические схемы стали помещаться в одном чипе (микросхеме).
Внедрение новых технологий открыло путь резкому развитию микроэлектроники. Это видно по совершенствованию приборов сотовой связи. За относительно короткий срок простой сотовый телефон превратился в смартфон с огромными возможностями. Громоздкие по габаритам маломощные компьютеры были заменены на ноутбуки. Появилось много различных миниатюрных электронных гаджетов. Прогресс в совершенствовании продуктов электронной промышленности с каждым днём только набирает обороты.
Познавательная электроника для начинающих должна начинаться с усвоения учебников, видео программ по основам цифровой электроники. Нужно понимать, что такое микросхематика, практическая электроника, как составляются цепи в электронных схемах. Самоучители пошагово дадут возможность ученику познать основы электроники.
Плата электронной схемы
Микросхемотехника
Это часть микроэлектроники, которая занимается исследованиями и разработкой электрических структурных построений цепей в интегральных микросхемах. Они представляют собой микроэлектронные изделия, выполняющие функции преобразования, обработки сигналов и накопления информации.
Важно! Микросхемы имеют высокую плотность соединённых элементов на площади в несколько мм2. Их элементы не могут быть отделены от кристалла и подложки.
Микросхемотехника
Проектированием и монтажом интегральных микросхем (ИМ) занимаются схемотехники. ИМ бывают нескольких видов:
- плёночные – все элементы и межэлементные компоненты выполнены в виде плёнок;
- гибридные – содержат кристаллы;
- аналоговые – предназначены для обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции;
- цифровые – обработка сигналов по закону дискретной функции.
Практическая электроника
Практическое изучение электроники с нуля начинается с понимания принципов работы электронных приборов и устройств, функционирование которых основано на взаимодействии электромагнитных полей и свободных электрических зарядов. Описание этих процессов можно найти во всех учебниках по радио,- и микроэлектронике. Особенно помогают в этом отношении видео уроки в интернете. Азы современной электроники в практической области постигаются приобретением знаний по следующим вопросам:
- Построение цепей;
- Полупроводники;
- Сигналы и измерения;
- Электропитание схем;
- Цифровая электроника.
Построение цепей
Основой создания различных электрических схем являются правила построения цепей. Те же принципы построения электрических связей распространяются и на структуру микросхем. Твёрдое знание самых важных законов Ома и Кирхгофа позволяют понять логику создания линий, связующих компоненты электронных схем.
Обратите внимание! Без изучения базовых законов физики и электротехники начать овладевать основами электроники с нуля невозможно. Именно эти знания открывают все секреты создания электронных схем. Можно часами простоять, наблюдая за работой тех или иных сложных устройств, но без знаний основ электроники понять механизмы их действия не получится.
Полупроводники
В мире микроэлектроники полупроводники занимают важное место. Для того чтобы понять принцип их действия, нужно знать их физические возможности. Полупроводники меняют своё сопротивление в зависимости от нагрева. С повышением температуры сопротивление падает, в условиях низких температур полупроводники приобретают свойства диэлектриков.
Полупроводники на плате
К полупроводникам относятся такие радиодетали, как:
- диоды;
- транзисторы;
- тиристоры.
Сигналы и измерения
Сигналы – это носители информации. Они передаются электронами электрической цепи. Величина заряженной частицы служит единицей измерения энергетического заряда. Измерения и исследования сигналов в электронике проводятся с помощью осциллографов. Цифровой прибор производит математическую обработку полученных результатов.
Цифровой осциллограф предназначен для профессиональных электронщиков и стоит довольно дорого. Для начинающих любителей подойдут недорогие модели отечественного производства – С1-73 и С1-101.
Электропитание схем
Энергообеспечение электронных схем осуществляется через специальные блоки питания. Сетевые импульсные блоки питания называют электронными трансформаторами. Это простые источники питания, работающие от сети 220 вольт. В сети интернет можно приобрести довольно дешёвые модели китайского производства.
Цифровая электроника
Основы цифровой электроники для начинающих базируются на понятии двоичной системы (ноль и единица) и алгебраической логике. В самоучителях и разных учебниках даются разъяснения, что такое базовые логические элементы электронных схем. К ним относятся триггеры, регистры, дешифраторы и микроконтроллеры.
Цифровая электроника
Цифровая технология передачи сигналов кодирует, а после доставки в нужное место дешифрует их. Этим добиваются чистоты информационных сигналов, защищённых от каких-либо помех. Примером этому служит цифровое телевидение.
Основные разделы и направления
Сюда относятся:
- исследования протекания процессов в вакууме и твёрдой массе;
- изучение квантовой электроники;
- путь от прототипа к готовому устройству.
Вакуумные среды и твёрдые тела
Сфера вакуумной электроники занимается следующим:
- проектирование и производство электронных ламп;
- изготовление сверхчастотных магнетронов, клистронов и аналогичных приборов;
- производство фотоэлементов, индикаторов и различных фотоэлектронных устройств.
Электроника в твёрдых телах занимается изучением и совершенствованием полупроводников, а также изготовлением на их основе радиоэлектронных компонентов. Вместе с этим этот раздел уделяет внимание следующим вопросам:
- проектирование и создание электронных сфер, связанных с выращиванием кристаллов;
- нанесение диэлектрических и металлизированных плёнок на поверхности полупроводников;
- создание теоретической базы, подкреплённой практикой, по производству технологии выращивания плёнок заданной формы и с соответствующими техническими характеристиками;
- поиск новых решений по управлению процессами, происходящими на поверхности полупроводников;
- совершенствование и разработка новых технологий по получению наночастиц.
Квантовая электроника
Квантовая электроника изучает и создаёт приборы и устройства, занимающиеся обработкой информационных сигналов на основе движения элементарных частиц. Квантовая теория о свойствах электронов и других атомных элементов стала базой освоения технологий, создающих мощные лазеры. На основе последних разработок квантовой электроники появилась перспектива построения квантового компьютера.
От прототипа к готовому продукту
В связи с совершенствованием электронных схем в геометрической прогрессии путь от прототипа нового электронного устройства до массового производства готового продукта может занимать от 2,3-х до нескольких месяцев. Это заметно по постоянному обновлению ассортимента на рынке электронной аппаратуры.
Полученные знания основ электроники помогут новичку в этой области устранить мелкие поломки, выявить и заменить повреждённые компоненты электронных схем. Это позволит не выглядеть «чайником» в глазах электротехников, выполняющих ремонтные работы бытовых электронных приборов, что иногда приносит существенный экономический эффект.
Видео
amperof.ru
Обзор образовательных наборов по электронике для детей (7+) / MakeItLab corporate blog / Habr
Интересный и доступный образовательный набор по электронике для детей — это, наверное, мечта любого родителя, кто хочет увлечь ребёнка чем-то «реальным».
Направление популяризации технического творчества среди детей — было в числе интересов нашего хакспейса, и с момента образования (3 года назад) мы следили за ситуацией в этой сфере — и за это время на российском рынке появилось несколько интересных образовательных наборов для детей.
Мы взяли для обзора наборы на базе макетных плат, что обеспечивает быстрый старт — позволяет получить работающую схему без необходимости пайки, разработчики наборов — российские компании, и целевой возраст от 7 лет.
Обзор будет включать три набора, от компаний Амперка, Киберфизика и Мастер-Кит:
- Детский электронный конструктор Амперка Микроник
- Киберфизика. Основы электроники. Начало
- Конструктор Мастер-Кит NR03, Азбука электронщика — Основы cхемотехники
Эти наборы мы предоставили участнику хакспейса, и он с братом (7 лет) — сделали TestDrive всех наборов, и про это рассказ от первого лица:
Всем привет! Меня зовут Антон и я хочу рассказать о том, как от доброго коллеги мне и брату для обзора достались три набора для обучения электронике и схемотехнике.
Немного обо мне: 25 лет, диплом ИТ инженера. Познания в электронике заканчиваются университетским курсом. Иногда держу в руках паяльник (в основном, чтобы спаять провода), знаю, для чего нужен тот или иной элемент, если вспомню или найду формулу – могу что-то посчитать для схемы.
Брат, 7 лет от роду, учится в первом классе. Любит играть конструкторами, но не любит собирать сам. Интересуется компьютерами, телефонами, планшетами и прочими современными штуками.
Набор Микроник
Итак, первый набор, который я рассмотрел, был Микроник. Так получилось, что собирать его я начал в одиночку. Встретила опрятная с виду коробочка, внутри которой лежали аккуратно разложенные по пакетикам элементы и брошюра со схемами. До этого читал обзоры наборов от Амперки (и даже работал с одним таким) и поэтому исполнение мне показалось очень похожим. И не зря, это действительно оказался набор от Амперки. Брошюра очень красочная, все нарисовано с душой, достаточно понятно, хотя я был бы не против принципиальных схем и чутка теории.
Разложив все пакетики на столе и открыв брошюру, начал собирать схемы. Огорчило отсутствие батареек в комплекте, т.к. дома не всегда удастся найти три пальчиковых батарейки. Клеммник тоже оказался весьма капризным – провода пришлось дополнительно зачищать, но все равно оказалось сложно их крепить внутри клеммника. Доставать клеммник из макетной платы было не очень удобно, поэтому каждый раз мучался с отключением одного из проводов питания.
Сама макетная плата оказалась маленькая, а перемычки большими. Со сборкой первых схем проблем не возникло, хотя периодически приходилось поправлять и переставлять элементы, т.к. не было контакта с макетной платой. Дойдя до схемы с таймером 555 столкнулся с неожиданными трудностями. Собранная схема не работала. Примерно 20 минут потратил на внимательное изучение схемы, два раза с нуля пересобирал ее. И, наконец, после очередного раза, когда пошевелил все элементы – схема стала работать как надо.
Еще одна неприятная особенность, которая возникла при сборке набора обратно – складывать все пакетики оказалось неудобно. Места мало, крышка коробки с трудом закрылась.
В целом впечатления остались положительные – если судить по ценникам, то набор самый недорогой, и в целом вполне оправдывает свою цену – все разложено по пакетикам, все подписано, брошюра понятная и красочная, но макетная плата мне показалась маловата и ощущение, что элементы в макетке плохо держатся, т.к. иногда приходилось их поправлять, чтобы появился контакт.
Список проектов набора Микроник Лампа
Разноцветные огни
Бочонок с электричеством
Телеграф
Диммер
Светофор
Глупый светильник
Волшебные пальцы
Кодовый замок
Маяк
Умный светильник
Стробоскоп
Железнодорожный эксперимент
Клаксон
Терменвокс
Сигнализация
Почти рояль
Таймер
Выключатель для коридора
Охота на утку
Набор “Киберфизика”
На второй день к работе с набором подключился брат. Нас встретила большая красочная коробка с кучей коробочек поменьше внутри. Пока малой разглядывал брошюру, я прошелся по коробочкам – все аккуратно разложено, все подписано, все в отдельных пакетиках. Обратил внимание, что элементы разложены по коробочкам тоже неспроста: отдельно резисторы, отдельно полупроводники, отдельно конденсаторы и так далее.
Брошюрка оказалась достаточно информативной, тут присутствует перечень элементов, необходимых для сборки каждый схемы, принципиальная схема и схема для сборки на макетной плате. Брат быстро сообразил, что надо посмотреть, какие элементы нужны для схемы, и достать из соответствующего пакетика необходимые элементы.
Порадовал размер макетной платы – много места для творчества. Я собрал первую схему с одним светодиодом, потом брат по аналогии добавил другие светодиоды. С небольшой моей помощью собрали другие схемы.
На следующий день брат уже сам спокойно собирал разные схемки, разве что иногда просил помочь, когда промахивался с выводами элементов. За первый день собрали половину схем, и я задумался, что надо бы поискать в Интернете еще простеньких схем, на будущее
От набора остались исключительно положительные впечатления – все сделано на высоком уровне, понятно даже ребенку. Из недостатков могу выделить разве что относительно высокую цену (по сравнению с Микроник), но если посмотреть цены на элементы по отдельности и цену на соответствующие учебные материалы, то вопрос отпадает – цена становится вполне адекватной.
Список проектов набора Киберфизика Основы электроники Самая первая схема. Индикатор питания.
Световая азбука Морзе.
Кнопочный светофор.
Мягкий приглушенный свет. Диммер, или светорегулятор. Потенциометр.
Бестолковый светильник. Фоторезистор.
Копилка для электрического заряда. Конденсатор.
Человек-проводник. Биполярный транзистор.
Охранная сигнализация на одном транзисторе.
Строптивый огонёк. RC-цепочка.
Автоматический ночник.
Симметричный мультивибратор на двух транзисторах
Знакомство с самой популярной микросхемой — таймером 555. Сборка макета светофора на ж/д переезде.
Световой терменвокс. Активный зуммер.
Метроном на микросхеме NE555.
Толкай огонёк. Микросхема — кольцевой счетчик CD4017.
Бег на месте. Автомат «Бегущий огонёк».
Полицейская мигалка. Синий и красный светодиоды поочередно быстро вспыхивают по три раза, как настоящая мигалка на полицейском автомобиле.
Светодиодная рулетка. Почти как в казино.
Модель кодового замка.
Набор Мастеркит
На третий день решили посмотреть, что же за набор из себя представляем Мастеркит. Это также достаточно большая коробка с оформлением в духе школьных учебников. Внутри оказалось брошюра, макетная плата, батарейка и… один пакетик с россыпью элементов.
Лично мне понравилось наличие теоретической части в брошюре. Тут и формулы расчета сопротивления, и формулы расчета емкости конденсаторов и изложение теории лично мне показалось более понятным и приятным.
Очень не порадовала колодка для подключения батарейки – после набора Киберфизики подключать провода оказалось очень неудобно – они то и дело норовили загнуться и не попасть внутрь макетки. В саму макетную плату, по ощущениям, элементы вставлялись лучше, но прозрачный пластик оказался не очень практичен в сравнении с белым – сложно разглядеть, куда подключен элемент. Также странным показалось подключение батарейки к макетной плате на схемах – плюсовой контакт подключаем к минусовой шине. Брату также пришлось объяснять, что обозначение шин «+» и «-» лишь для удобства.
Описываемые в брошюре схемы в основном идентичные, разве что сюда добавлен инфракрасный датчик, что добавило интереса.
В наборе мне понравилась брошюра с теоретической частью и языком изложения, но все достоинства перекрыли следующие недостатки:
— упаковка всех элементов в один пакетик
— немного странные схемы подключения питания
— плохая колодка для подключения батарейки к макетной плате
Выводы
Поскольку целью было сравнить три набора, то удобнее представить их в таблице:
Итого, я бы предпочел для начала занятий электроникой и схемотехникой набор Киберфизика, т.к. в нем есть все необходимое для начала и есть потенциал для дальнейшего изучения схем самостоятельно. Но и другие наборы так же могут заинтересовать электроникой.
Цены и где купить (UPD: цена на 12.2017 )
habr.com
