Радиоэлектроника для новичка

Мультиметр вам в помощь

Возможно, со времен восьмого класса (или того, в котором в вашей школе проходили электричество и магнетизм) вы помните, кто такие амперметр и вольтметр. Мультиметр, или, по паспорту, «прибор измерительный универсальный», делает все то же самое, что эти ребята, и еще кое-что. Устройство позволяет измерять напряжение, работоспособность цепи, силу тока, температуру и коэффициент усиления транзистора.

В зависимости от модели характеристики варьируются, но все такие приборы многофункциональны. Самая знаменитая марка — DT, дешево и сердито. Если хотите сразу что-то более продвинутое, то обычно советуют Mastech или HoldPeak.

Мультиметр серии DT-800

Мультиметр нужен в первую очередь для того, чтобы проверять, как теория сходится с практикой. Нагревание элементов и паразитные токи могут влиять на конечный результат, поэтому нам нужен контролирующий прибор. Ну и конечно, при необходимости (и ради научного интереса) на работоспособность можно проверять отдельные детали.

Даже навороченный мультиметр прост в использовании. Выбираем режим, прикладываем щупы к нужным местам и снимаем показания. Режим зависит от того, какую характеристику измеряем и в каких пределах. Характеристики на мультиметрах выделены в отдельные рамки с подписью, в этих рамках мы и выбираем второй параметр — пределы измерения.

Признаюсь, у меня нет мультиметра, и для некоторых проектов мне приходилось одалживать его у знакомых. Советую вам приобрести его по одной простой причине: с ним будет намного легче. Не придется лишний раз ломать голову, почему что-то не работает, — можно просто проверить.

Проектирование и расчет схем: где научиться

В этой статье мы не будем углубляться в проектирование схем: материала тут огромное количество, но он неплохо покрыт школьной (а у кого-то и институтской) программой и литературой.

Если вы все проспали, но неплохо понимаете английский, то можете начать с лекций на «Академии Хана» — они бесплатны, очень доходчивы и от самых азов постепенно переходят к более серьезным темам. Есть даже небольшой курс, в котором объясняют устройство бытовых приборов: электронных часов, кофеварки, фена и так далее.

Если же хочется что-то на русском, то ваша дорога лежит в книжный магазин, техническую библиотеку или их аналоги в интернете. Вот три книги, которые я рекомендую посмотреть в первую очередь.

«Искусство схемотехники», П. Хоровиц и У. Хилл

Первая глава «Основы электроники» — практически школьный курс физики. Изложено все доступным языком, книга даст все необходимое, чтобы освоиться с нуля, или поможет восполнить пробелы и систематизировать знания тем, кто уже знаком со схемотехникой. На форумах пишут, что книга старая и упущены «тонкие моменты». Но почему-то не говорят, что именно упущено.

«Основы схемотехники», Е. Воробьева, В. Иванченко

Книга представляет собой конспект лекций. Плюс — краткость изложения. Минус очевидный: новичку эта книга может быть немного сложновата.

«Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», Д. Хэррис и С. Хэррис

Отличная книга, о которой слышал каждый, кто хоть когда-нибудь интересовался архитектурой компьютера. Здесь разбираются языки описания аппаратуры — SystemVerilog и VHDL.

Если у вас нет времени на чтение, то понять, что у чему, поможет ПО для моделирования схем (или послужит наглядной иллюстрацией к прочитанному). Из наиболее продвинутых можете посмотреть LTspice, DipTrace и опенсорсный Qucs. Но вариантов масса, есть даже бесплатные симуляторы, работающие прямо в браузере.

Пример схемы, разведенной в DipTrace

Основные токовые величины

При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока, измеряемой в амперах.

Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

Системы автоматической защиты

Электросеть несет 2 вида угроз:

Мощность бытовой проводки достаточна для возгорания материалов, используемых при отделке помещений. Замыкание в сети приводит к неконтролируемому повышению силы тока и воспламенению. Свести вероятность возникновения такой ситуации к нулю невозможно, однако ее снижают путем введения в цепь автоматического выключателя. При повышении параметров тока пластина устройства деформируется, высвобождается пружина, которая размыкает контакты. Автомат не реагирует на импульсы пускового тока.
Нулевой провод связан с землей, фазовый находится под напряжением по отношению к ней. Между таким проводником и заземленными предметами возникает ток. Поражение человека электричеством, образующимся между 2 сетевыми кабелями, практически не опасно. Однако при некоторых условиях прохождения тока электротравма становится смертельной. Автоматические системы защиты следят, чтобы ток входил в один провод и уходил по другому. При появлении напряжения между фазой и заземленным предметом, например, телом человека, УЗО обесточивает сеть.

Электроника на практике

ПЭ – это раздел электроники, на практике показывающий основные закономерности электричества. Именно в практической части изучается каждый элемент цепи отдельно и применяется на деле в совокупности с другими. С этим названием вышла и книга, в которой можно найти много интересных статей по электротехнике, сформулированных на общедоступном языке.

Вам это будет интересно Особенности напряжения прикосновения

Материал включает в себя фотографии и опыты, к которым даны полные инструкции. Прочитав его, можно спокойно разбираться во всех электронных и радиотехнических терминах, овладеть пайкой и получить навыки дл чтения простых схем.

Важно! Прошло второе переиздание книги, в котором были отредактированы небольшие ошибки и опечатки, учтены пожелания читателей. Второе издание стало стоящим и полезным учебником для начинающих радиолюбителей

Описание частотомера на микроконтроллере

Микроконтроллер Attiny2313 работает от внешнего кварцевого генератора с тактовой частотой 20 МГц (это максимально допустимая частота). Точность измерения частотомера определяется точностью данного кварца. Минимальная длина полупериода измеряемого сигнала должна быть больше, чем период кварцевого генератора (это связано с ограничениями архитектуры микроконтроллера ATtiny2313). Следовательно, 50 процентов от тактовой частоты генератора составляет 10 МГц (это максимальное значение измеряемой частоты).

Установка фьюзов (в PonyProg):

Если уж браться за создание цифрового частотомера, то делать сразу универсальный измерительный прибор, способный мерять частоты не до пары десятков мегагерц (что свойственно ), а до 1000 МГц . При всём этом, схема не сложнее стандартной, с использованиемpic16f84 . Отличие лишь в установке входного делителя, на специализированной микросхемеSAB6456 . Этот электронный счетчик будет полезен для измерения частоты различного беспроводных оборудования, особенно передатчиков, приемников и генераторов сигналов в диапазонах УКВ.

Разновидности

Основная классификация инструмента – по принципу нагрева и по особенностям конструкции.

По принципу нагрева различают паяльники:

нихромовые;
керамические;
индукционные;
импульсные;
газовые;
аккумуляторные.

стержневыми;
пистолетами;
станциями.

Стержневые – это традиционные конструкции для паяльников в виде прямого стержня. Рабочее жало закреплено в длинной рукоятке. Ими удобно работать с небольшими деталями.

Пистолеты – рабочий орган по отношению к рукоятке расположен перпендикулярно. Применяются для проведения электромонтажных и ремонтных работ.

Паяльные станции – это уже более сложные инструменты, которые работают от блока управления. Они еще делятся на:

инфракрасные – пайка за счет ИК-излучения;
термовоздушные – за счет нагретого воздуха;
цифровые – за счет снижения напряжения трансформатором.

Составляющие элементы

Электротехника для начинающих

Для того чтобы получилась удобная мастерская радиолюбителя, достаточно выбрать для стола хорошо освещённый угол комнаты. На стене возле примыкающей стороны стола надо поместить несколько электрических розеток. Кроме того, понадобится следующее:

электронные устройства;
основные измерительные приборы;
инструменты и материалы.

Регулируемый блок питания

В первую очередь надо обзавестись регулируемым блоком питания. Блок подключают к бытовой электросети. Переменный ток преобразуется в постоянный с напряжением от 3 до 12 вольт. Устройство состоит из трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.

Регулируемый блок питания

Основы электроники

Постигать радиотехнику нужно с изучения законов электрических процессов. Теоретический материал должен закрепляться домашними опытами создания простейших схем. Приобрести справочную литературу совсем нетрудно.

Пользуясь информацией в сети, можно найти видео радиолюбительских курсов. Без знания основных радиоэлементов невозможно разобраться даже в простейшей схеме детекторного радиоприёмника. В справочнике «Радиотехника для начинающих» приведены самые употребляемые радиоэлементы, из которых состоят печатные платы современных электронных устройств.

Нужно знать и владеть способами создания печатных плат. Необходимо получить знание о том, как эффективно применять пайку радиодеталей. Опыт в создании самодельных простейших электронных схем постепенно приведёт к овладению самостоятельным конструированием печатных плат.

Обратите внимание! Не обязательно покупать справочники. В сети публикуется много материала для начинающих радиолюбителей, которые можно скачать на свой компьютер

Видео уроки для начинающих любителей радиоэлектроники принесут много пользы.

Для определения характеристик электрических токов, протекающих на определённых участках схем и через сами радиодетали, нужно иметь измерительные приборы. Начинающему радиолюбителю достаточно приобрести компактный мультиметр.

Номиналы радиодеталей

Вообще, в этом плане есть разногласия. Согласно ГОСТУ на текущий момент, номиналы деталей на принципиальных схемах не указывается. Это сделано ради того, чтобы не нагромождать схему информацией.

К принципиальной схеме прилагается список деталей, монтажная и структурные схемы, а также печатная плата.

Есть еще один общепринятый стандарт. На схемах указываются номиналы некоторых деталей и их рабочие напряжения.

Рассмотрим на схеме два конденсатора.

В данном случае C5 это неполярный конденсатор с емкостью 0,01 мкФ. Микрофарады могут обозначаться как мкФ, так и uF. А конденсатор С6 полярный и электролитический. На это указывает знак плюс возле УГО. Емкость С6 равна 470 мкФ. Номинальное рабочее напряжение указывается в вольтах. Здесь для С6 это 16 В.

Если на схеме нет приставки микрофарад (мкФ, uF), или нанофарад (нФ, nF) то емкость этого конденсатора измеряется в пикофарадах (пФ, pF). Такое условие не общепринятое, поэтому тщательно изучите схему, которую вы собираетесь читать или собирать. В фарадах (F) емкостей мало, поэтому используются мкФ, нФ и пФ.

Безопасность и практика

Основы электротехники для начинающих делают особое ударение на правилах техники безопасности. Их несоблюдение на практике порой может стать причиной получения электротравм и повреждения имущества. Для новичков в электротехнике надо следовать четырём основным требованиям ТБ.

Четыре правила техники безопасности для новичков:

Перед работой с каким-либо устройством или оборудованием следует ознакомиться с его документацией. Все руководства по эксплуатации имеют раздел безопасности. В нём описаны опасные действия, которые могут вызвать короткое замыкание или удар электрическим током.
Прежде, чем приступать к работе с электротехническими устройствами или электропроводкой, нужно отключить электричество. Затем произвести осмотр состояния изоляции проводников. Если обнаружено нарушение изоляционного покрытия, то оголённую часть проводников надо покрыть отрезком изоляционной ленты.
При работе с проводкой и оборудованием под напряжением бытовой электросети надо использовать диэлектрические перчатки, защитные очки и обувь на толстой резиновой подошве. В электрораспределительных шкафах, щитах и электроустановках новичкам вообще делать нечего. Ими занимаются квалифицированные электрики, которые имеют допуск к работе под напряжением.
Ни в коем случае нельзя касаться оголённых проводников руками. Для этого есть отвёртки-пробники, мультиметры и другие электроизмерительные приборы. Только убедившись в отсутствии напряжения, можно касаться проводов.

Электронные компоненты и системы №1 2021

Название: «Электронные компоненты и системы»Год / месяц / номер: 2021 / январь — март / №1Издательство: Киев: «VD MAIS»Язык: русскийФормат: pdfСтраниц: 68Размер: 10,07 МбЖурнал предназначен для разработчиков и производителей аппаратуры электронной и электротехнической промышленности, средств телекоммуникаций, компьютерных управляющих систем, промышленной, транспортной и бытовой электроники.На страницах журнала публикуются статьи о новых электронных компонентах и их применении, новых технологиях, даются обзоры новинок продукции ведущих производителей электронных компонентов и оборудования для электронной промышленности.

Электроника для всех

▌А зачем?

Порой приходится работать с системами где крайне нежелательно, чтобы была электрическая связь между блоками устройства. Скажем между блоком датчиков, линиями ввода-вывода и блоком управления. Обычно это связано с тем, что линии IO находятся на горячей стороне с высоким напряжением, а цепи управления мало того, что работают на низком напряжении, так еще до них может дотянуться своими шаловливыми ручонками человек и убиться об них если что-то пойдет не так. Разделение часто делают, чтобы отрезать крайне шумную часть от нежных мозгов сложной логики, вроде контроллера, чтобы ему не прилетело в голову какой-нибудь высоковольтной помехой. Также гальваническую развязку делают в том случае если есть проблема с объединением земель между блоками из-за блуждающих токов, наводок и прочих бед.

При этом информация, а часто и питание передаются между блоками каким-нибудь не электрическим способом. Например, через свет или электромагнитные волны. А исходный сигнал вначале преобразуется из электрической величины в удобную для передачи, скажем из напряжения в частоту, этот частотный сигнал подается на светодиод, который моргает в глаз фотодиоду, а на обратной стороне происходит обратное преобразование, из частоты в напряжение. Вместо оптопары в некоторых случаях может использоваться трансформатор, т.к. через него свободно протекает переменный ток и можно гальванически развязать сигналы через магнитную индукцию. Так, например, сделано в Ethernet где трансформатор стоит либо прям в разъеме, либо в виде отдельного блока прям рядом с ним.

▌Гальваническое разделение питания

Обычно гальванически разделяют информационную составляющую сигнала связи, а питание каждый блок берет из своего источника. Но иногда надо выделить изолированную часть в одном приборе, а чем ее питать? Тут то на помощь и приходят изолированные преобразователи питания.

По схемотехнике чаще всего это маленький импульсный блок питания, у которого внутри постоянка превращается в переменку, прогоняется через маленький трансформатор и снова выпрямляется. Все это залито в единый блок. Поскольку мне чаще всего на горячей стороне приходится питать какую-нибудь АЦПшку или блок связи, то большая мощность не нужна, а значит сам преобразователь ставится маленький и дешевый. Ну, относительно дешевый

Я обычно использую три типа преобразователей в своей практике и держу их в запасе.

MeanWell NSD15-12S5

Это преобразователь 12 в 5 вольт. Но у MeanWell есть и другие номиналы похожего питальника. Ток у него до 3А. Я про него писал уже как то раз отдельную статью, несколько лет назад. Отличная штука. Надежная, дубовая. Работает как часы. Громоздкая только немного.

Aimtec AM1D-Z

Для меньшей мощности применяю блок от Aimtec AM1D-Z. Линейка преобразователей у Аймтека довольно большая, я обычно использую и держу в наличии всегда AM1D-0505SZ. Он принимает на входе 5 вольт и отдает 5 вольт, но уже гальванически отвязанные. И ток около 200мА, чего достаточно, чтобы запитать интерфейсные микросхемы, да микроконтроллер какой. КПД порядка 80%

Габариты у него совсем небольшие. А цена около 150-200р, не текущий момент.

(далее…)

Электроника на практике

Вам это будет интересно Определение тока короткого замыкания

Букварь начинающего телемастера

Электроника для начинающих

Желание освоить мастерство ремонта телевизоров является стимулом освоения основ радиотехники для начинающих. В сети интернет публикуется много материалов, где информация выстроена в виде букваря для начинающих телемастеров.

Телемастер за работой

Здесь расскажут о том, как устроен современный телевизор, ознакомят с методиками определения и устранения неисправностей. Изучая информацию, новичок сможет понять устройство телевизионного прибора, его структурную схему, узнать о модулях и узлах аппарата и про их взаимодействие.

Наряду с этим, на рынке печатной продукции можно найти книги, выпущенные в форме букваря для начинающих телемастеров. Это удобная форма подачи необходимой информации для новичка в радиотехнике.

Схемы отечественной и зарубежной техники заводского производства

Усилители мощности низкой частоты (57)Принципиальные схемы усилителей мощности низкой частоты отечественного и зарубежного производства.

Предварительные усилители НЧ (3)Предварительных усилители низкой частоты отечественного/зарубежного производства.

Пусковые и зарядные устройства (10)Схемы пусковых и зарядных устройств для автомобильных и других аккумуляторов.

Компьютеры и периферия (5)Компьютерная техника: мониторы, принтеры, сканеры, материнские платы, ноутбуки, разная периферия.

Музыкальные центры и комплексы (8)Принципиальные схемы музыкальных центров (комплексов) отечественного/зарубежного производства.

Акустические системы и агрегаты (13)Схемы усилителей и фильтров к акустическим системам отечественного и зарубежного производства.

Измерительные приборы (31)Схемотехника осциллографов, мультиметров, генераторов и других измерительных приборов отечественного/зарубежного производства.

Связная радиоаппаратура (6)Принципиальные схемы раций, радиостанций и трансиверов, приемников и передатчиков отечественного и зарубежного производства.

Основы электроники

Видео уроки для начинающих любителей радиоэлектроники принесут много пользы.

Разновидности профессии

Специальность электрика предусматривает довольно широкий спектр обязанностей и выполняемых работ в самых различных отраслях.

Среди таких направлений стоит выделить:

Электромонтажники – выполняют монтаж электропроводки и другого электрооборудования как в низковольтных, так и в высоковольтных сетях.

Монтажные работы

Эксплуатационный персонал – осуществляет контроль состояния, режимов работы электрического оборудования, осуществляет взаимодействие между различными электроустановками и даже частями энергосистемы.
Электрики, осуществляющие наладку, испытание оборудования перед вводом в работу и в процессе электроснабжения.

Наладка оборудования

Электронщики – работают с электронными схемами, включая современное оборудование (компьютеры, сервера и т.д.), выполняют пайку радиодеталей.

Работа с электронными схемами

Аудиторы – анализируют потребление и расход электроэнергии, разрабатывают эффективные меры по снижению потерь и т.д.

Данный перечень определяет только основные направления, на практике существует прикладное применение в зависимости от соответствующей отрасли: автоэлектрики, сетевики, подстанционники, железнодорожные электрики, электрики, обслуживающие системы автоматики и телемеханики, релейных защит, специализирующиеся на бытовых сетях и т.д.

Обслуживание сетевого хозяйства

Применительно к каждому конкретному производству или работе обязанности электрика и объем требуемых от него знаний определяется местными инструкциями и положениями.

Эксперименты

Эксперимент 1. Попробуйте электричество на вкус!
Эксперимент 2. Давайте испортим батарею!
Эксперимент 3. Ваша первая электрическая цепь
Эксперимент 4. Переменное сопротивление
Эксперимент 5. Давайте изготовим гальванический элемент
Эксперимент 6. Обычные переключатели
Эксперимент 7. Исследование реле
Эксперимент 8. Генератор на основе реле
Эксперимент 9. Время и конденсаторы
Эксперимент 10. Транзисторные переключатели
Эксперимент 11. Свет и звук

Когда с первыми 11 экспериментами будет покончено, можно переходить ко второй части набора, которая содержит дополнительные компоненты, позволяющие дойти до 25-го эксперимента.