Электроника для начинающих [1-е издание]

Благодарен Мэтту Метсу (Matt Mets), Беки Стерн (Becky Stern), Колину Канингхэму (Collin Cunningham), Марку де Винку (Marc de Vinck), Филиппу Торрону (Phillip Torrone), Лимору Фрейду (Limor Fried), Джону Эдгару Парку (John Edgar Park), Джону Бейшталлю (John Baichtal) и Джонатану Вульфу (Jonathan Wolfe) за помощь при самом последнем тестировании проекта.

Наконец, я должен упомянуть гениальных людей Джона Варнока (John Warnock) и Чарльза Гешке (Charles Geschke), основателей системы Adobe Systems и создателей замечательного языка программирования PostScript, который сделал революцию во всем издательском деле. Ужас от того, что пришлось бы делать попытку создавать эту книгу, используя другие графические средства от … какой-то другой компании… представить практически невозможно. Фактически без таких программ, как Illustrator, Photoshop, Acrobat и InDesign, сомнительно, чтобы я решился на выполнение этой задачи. Я также обязан камере Canon 1Ds со 100-миллиметровым макрообъективом, с помощью которого было получено большее количество фотографий, представленных в этой книге.

Не было получено никаких бесплатных образцов или какой-либо другой помощи от любого из поставщиков оборудования, упомянутых здесь, за исключением двух образцов книг журнала MAKE, которые я читал, чтобы быть уверенным в том, что я не включил какие-либо вещи, которые уже были опубликованы.

Глава 1

ПОЛУЧЕНИЕ ОПЫТА В ИЗУЧЕНИИ ЭЛЕКТРОНИКИ

Я хочу дать почувствовать вам вкус к электронике — буквально! — при выполнении первого эксперимента. В этой главе книги вы узнаете:

• как с полным пониманием выполнять измерения основных электрических величин;

• как обращаться и как соединять элементы схемы не допуская воздействия на них больших нагрузок, а также не повреждая и не выводя их из строя.

Даже если вы уже имеете какие-либо предварительные знания в электронике, все равно будет очень полезно, если вы выполните эти эксперименты перед началом своего путешествия по всем остальным страницам этой книги.

СПИСОК НЕОБХОДИМЫХ ПОКУПОК ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ С 1 ДО 5

Если вы хотите уменьшить количество посещений магазина или количество покупок через Интернет, то посмотрите списки того, что надо купить, в остальных частях книги и, объединив их, купите все сразу целиком.

В этой главе для каждого инструмента и компонента, которые мы будем использовать, я приведу все номера деталей и места, где их можно купить (более подробную информацию о поставщиках см. в Предисловии). Впоследствии я не думаю, что вам потребуется специальная информация такого рода, поскольку вы уже получите свой собственный опыт поиска необходимых позиций.

Примечание

Компания Maker Shed (www.makershed.com) разместила на сайте ряд сопутствующих наборов Make: Electronics (Электроника своими руками). В эти наборы входят все необходимые инструменты и компоненты, используемые в экспериментах, описанных в данной книге. Приобретение таких наборов — это быстрый, простой и экономичный способ получения всего того, что необходимо для выполнения всех устройств, описанных в этой книге.

Приборы и инструменты

Маленькие плоскогубцы

RadioShack Kronus 4,5 дюйма, номер детали 64–2953 или длинноносые миниплоскогубцы Xcelite 4 дюйма, модель L4G.

Или аналогичные им компоненты (рис. 1.1–1.3). Ищите эти инструменты в хозяйственных магазинах или в местах, которые перечислены в Предисловии. Торговая марка (бренд) не имеет значения. После какого-то времени их использования у вас появятся свои собственные предпочтения. Практически вы должны решить только один момент — нравится ли вам работать с подпружиненными ручками или нет. Если вы решили, что нет, то вам наверняка понадобится вторая пара плоскогубцев, чтобы вынуть пружины из первой.

Рис. 1.1. Стандартные длинноносые тонкогубцы это основной инструмент, который используется для фиксации, изгиба и захвата упавших деталей

Рис. 1.2. Длинноносые тонкогубцы: они очень полезны для работы в местах с ограниченным доступом

Рис. 1.3. Плоскогубцы с острыми носиками были сконструированы для изготовления ювелирных изделий, но также полезны и для захвата компонентов малого размера

Рис. 1.4. Кусачки для проводов, иногда именуемые бокорезами, также очень важны

Кусачки

RadioShack Kronus 4,5 дюйма, номер детали 64–2951 или Stanley 7 дюймов модель 84–108.

Или аналогичные им компоненты. Следует использовать их для перекусывания медных проводов, а не проволоки из более твердых металлов (рис. 1.4).

Мультиметр

Модели Extech EX410, или BK Precision 2704-B, или Amprobe 5XP-A, или аналогичные им компоненты. Поскольку электричество невидимо, нам нужен инструмент для визуализации разности потенциалов (напряжения) и протекающего тока (силы тока), а тестер это единственный способ решить эту проблему.

Для ваших начальных экспериментов будет вполне достаточно возможностей недорогого тестера. Если вы покупаете его через Интернет, то надо посмотреть, что пишут о продавце, поскольку надежность купленного недорогого товара может оказаться под большим вопросом. Вы можете приобрести этот товар в розничных магазинах, которые предлагают наилучшую цену. Не следует забывать о поиске на интернет-аукционе eBay.

Измерительный прибор может быть цифровым, но не следует забывать и об устаревшем аналоговом приборе со стрелкой, которая перемещается вдоль установленной шкалы с нанесенными на нее делениями. В этой книге предполагается, что вы пользуетесь прибором с цифровым дисплеем.

Я полагаю, что вы не станете покупать прибор с автоматической настройкой диапазона измерения. «Автоматическое изменение диапазона» звучит, как нечто полезное, например, когда вы хотите проверить батарейку напряжением 9 В, то такой прибор сам определит, что вы не пытаетесь измерить напряжением величиной в сотни вольт, а также величиной доли вольт. Проблема состоит в том, что это может стать причиной совершения вами ошибок. А что если батарейка уже почти разряжена? Тогда при измерении вы можете получить в результате доли вольт, не понимая, что вы на самом деле меряете. Единственная выводимая информация, на которую при этом можно легко не обратить внимание, это небольшая буква «m», которая в данном случае будет указывать на «милливольты» и будет находиться на дисплее мультиметра справа от больших цифр.

Если же у вас прибор с ручным выбором диапазона измерения, а источник измеряемого напряжения имеет напряжение за пределами установленного диапазона, то мультиметр будет информировать вас о том, что вы делаете ошибку. Я предпочитаю именно этот вариант. Кроме того, меня раздражает то время, которое тратится прибором для срабатывания функции автоматического определения диапазона при каждом выполнении измерения. Однако все это относится к индивидуальным предпочтениям.

На рис. 1.5–1.7 приведены примеры некоторых мультиметров.

Рис. 1.5. На моем собственном любимом мультиметре вы можете заметить следы износа и даже царапины. У него есть все необходимые основные функции, и он может измерять емкость (диапазоны обозначены буквой «F»). Кроме того, с его помощью можно проверить исправность транзисторов. Однако при работе с этим мультиметром диапазоны измерения надо устанавливать вручную

Рис. 1.6. Мультиметр RadioShack из среднего ценового диапазона, который имеет все основные функции; однако имеется двойное назначение каждой позиции дискового переключателя, уточняемое с помощью кнопки SELECT, что, безусловно, приводит к некоторым трудностям. Тем не менее этот прибор имеет автоматическое определение диапазона измерения

Рис. 1.7. Мультиметр, произведенный компанией Extech, имеет автоматическое определение диапазона измерения, обладает всеми основными функциями. Кроме того, в приборе имеется датчик температуры, который может быть полезен для определения температуры разогрева некоторых компонентов, например блоков питания

Расходуемые материалы

Батарейки

Батарейка типа «Крона» с напряжением 9 В. Количество — 1 шт.

Батарейка типа АА с напряжением 1,5 В. Количество — 6 шт.

Батарейки должны быть щелочными — они не создадут нам проблем при их утилизации, поскольку некоторые из них мы можем вывести из строя. Вы должны категорически отказаться от использования аккумуляторных батареек в экспериментах 1 и 2.

Держатели для батареек и разъемы

Разъем для подключения 9-вольтовой батарейки типа «Крона» с припаянными проводами (рис. 1.8). Количество — 1 шт. Номер детали 270–325 от RadioShack или аналогичные ей. Подойдет любой аналогичный разъем с присоединенными к нему проводами.

Рис. 1.8. Разъем для подключения батарейки типа «Крона» напряжением 9 В

Держатель для одной батарейки типа АА с присоединенными к нему проводами (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Держатель для одной батарейки размера АА с присоединенными проводами

Количество — 1 шт. Номер детали 270–401 RadioShack или номер 12BH410-GR в каталоге на сайте компании Mouser Еlectronics или аналогичные им; подойдет любой держатель для одной батарейки с присоединенными проводами. Держатель для четырех батареек типа АА с присоединенными проводами (рис. 1.10). Количество — 1 шт. Номер BH-342 в каталоге All Electronics или номер 270–391 компании RadioShack или аналогичные им.

Рис. 1.10. Держатель для четырех батареек типа АА, которые должны быть подключены последовательно, создавая источник с напряжением 6 В

Зажимы типа «крокодил»

Зажимы типа «крокодил» с виниловой изоляцией (красные и черные). Количество — не менее 8 шт. По каталогу All Electronics номер ALG-28 или номер детали RadioShack — 270–1545 или аналогичные им (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Зажимы типа «крокодил» с виниловой цветной изоляцией, которая уменьшает вероятность случайного возникновения короткого замыкания

Компоненты

Вы можете не знать для чего предназначены некоторые из этих деталей или что они делают. Поэтому пока обращайте внимание только на номера деталей и описания, а также на их соответствие тем деталям, которые изображены на фотографиях, приведенных в данной книге. В процессе изучения с помощью открытий смысл всех этих деталей очень скоро станет вам понятен.

Предохранители

Автомобильные с ножевыми контактами, с минилезвиями, на 3 А. Количество — 3 шт. Номер детали RadioShack — 270–1089 или деталь Bussmann — ATM-3, которые доступны у таких поставщиков, как, например, AutoZone (рис. 1.12). Подойдут и аналогичные им, однако предохранители с ножевыми контактами легче захватывать «крокодилами», чем предохранители круглого типа.