Электроника для начинающих [1-е издание]

Рис. 1.12. Предохранитель номиналом 3 А, используемый в автомобильной промышленности; на рисунке показан в увеличенном масштабе

Потенциометры

С возможностью крепления на панели, роторного типа, однооборотные, с линейным изменением сопротивления, номиналом 2 кОм, мощностью не менее 0,1 Вт. Количество — 2 шт. Деталь Alpha — RV170F-10–15R1-B23 или деталь BI Technologies — P160KNPD-2QC25B2K по каталогу компании Mouser Еlectronics или других поставщиков компонентов (рис. 1.13).

Подойдут и аналогичные этим компоненты. Обозначение с отметкой «Ватт» (Ватты) означает максимальную мощность, которую может рассеять данный компонент. Вам не понадобятся потенциометры мощностью более 0,5 Вт.

Рис. 1.13. Потенциометры продаются в разнообразном исполнении по форме и размеру, с различной длиной осей для разного типа ручек. Для наших целей годится любая форма, но с потенциометрами больших размеров легче обращаться

Резисторы

Набор резисторов мощностью минимум 0,25 Вт, различного номинала, но обязательно должны быть в наличии сопротивлением 470 Ом, 1 кОм и 2 кОм или 2,2 кОм.

Количество — не менее 100 шт., RadioShack номер детали 271–312.

Можно поискать в Интернете на аукционе eBay с запросом «resistor assorted» (резисторы различного номинала).

Светоизлучающие диоды (светодиоды)

Светодиоды (LED — light-emitting diodes) любого размера или цвета (рис. 1.14 и 1.15). Количество — 10 шт. Номер детали RadioShack — 276–1622 или All Spectrum Electronics — K/LED1 в каталоге на сайте компании Mouser Еlectronics.

Подойдут и аналогичные им компоненты. Для первых экспериментов пригодятся любые светодиоды.

Рис. 1.14. Типичный светодиод диаметром 5 мм

Рис. 1.15. Светодиод большого размера (диаметром 10 мм) обладает большой яркостью свечения, которая в данном случае не нужна, и к тому же такой светодиод стоит дороже. В принципе для большинства экспериментов, приведенных в этой книге, можно купить любые светодиоды, которые вам больше понравятся

Эксперимент 1. ПРОВЕРЬТЕ НАПРЯЖЕНИЕ НА ВКУС!

Можно ли ощутить на вкус электричество? Наверное — нет, но в данном случае, похоже, что вы это сможете сделать.

Вам понадобятся:

• батарейка типа «Крона» с напряжением 9 В;

• разъем для подключения батарейки;

• мультиметр.

Порядок действий

Смочите слюной ваш язык и коснитесь его кончиком металлических контактов 9-вольтовой батарейки. Резкое быстрое покалывание, которое вы почувствуете, будет связано с потоком электрических зарядов, перемещающихся от одного вывода батарейки к другому (рис. 1.16) по влаге, которой смочен ваш язык.

Поскольку кожа вашего языка очень тонкая (это практически слизистая мембрана) и нервы расположены очень близко к его поверхности, вы можете очень легко ощутить этот поток.

Рис. 1.16. Шаг 1 в процессе обучения с помощью открытий: тестирование 9-вольтовой батарейки с помощью языка

Не более 9 В!

Батарейка с напряжением 9 В не представляет для вас какой-либо угрозы. Но не пытайтесь повторять этот эксперимент с батарейкой с более высоким напряжением или батарейкой большего размера, которая в состоянии поддерживать силу тока большой величины. Также, если у вас есть металлические коронки на зубах, то будьте очень внимательны, чтобы не коснуться их контактами батарейки.

После этого высуньте ваш язык, очень тщательно протрите его кончик салфеткой и повторите эксперимент, не допуская повторного увлажнения языка. Теперь покалывание уменьшится.

Приборы и инструменты

Выполнение настройки вашего тестера

Прочитайте инструкции, которые имеются в комплекте поставки вашего мультиметра, чтобы определить нужно ли в него установить питающую батарейку или же он куплен с уже установленной батарейкой.

Большинство приборов имеют съемные измерительные провода, известные еще, как измерительные щупы или просто щупы.

Кроме того, многие приборы имеют три гнезда на передней панели; крайнее левое обычно резервируется для измерения больших значений токов. В данном случае это гнездо нам не понадобится.

Измерительные провода обычно бывают черного и красного цвета (рис. 1.17). Вилка черного щупа вставляется в гнездо с отметкой «COM» или «Common» (общий). Вилка красного провода вставляется в гнездо с отметкой «V» или «volts» (вольты) (рис. 1.18).

Рис. 1.17. Вилка черного измерительного щупа вставляется в общее гнездо «COM» (Common), а вилка красного — в гнездо, которое обычно является самым правым гнездом мультиметра

Рис. 1.18. Чтобы измерить сопротивление и напряжение, нужно вставить черный измерительный провод в гнездо «COM», а красный в гнездо «V». Почти все мультиметры имеют отдельное гнездо, в которое вставляют красный измерительный провод только при необходимости выполнить измерение силы тока большой величины в амперах, но мы познакомимся с этой процедурой позднее

Другие концы измерительных проводов имеют металлические острия, которые называют иглами щупа или наконечниками щупа, которыми надо касаться компонентов при выполнении электрических измерений. Наконечники щупа предназначены для измерения электрических параметров; они не являются источниками большого электрического заряда. Поэтому они не могут нанести вам какую-нибудь травму, если только вы не поранитесь об их кончики.

Если ваш мультиметр не имеет функции автоматического выбора диапазона измерений, то каждая позиция дискового переключателя режимов и диапазонов измерения соответствует определенному числу. Это число означает «не больше чем». Например, вы хотите проверить напряжение батарейки номиналом 6 В, а у переключателя диапазонов в разделе измерения напряжения «V» имеется позиция 2 и следующая за ней позиция 20 (см. рис. 1.5), позиция 2 означает, что «измеряемое напряжение не должно быть больше 2 вольт». Поэтому в данной ситуации вам надо переключиться на следующую позицию, которая означает, что «измеряемое напряжение не должно быть более 20 вольт».

Если же вы сделали ошибку и пытаетесь выполнить какое-либо неправильное измерение, то тестер отобразит сообщение об ошибке, например, «E» (error) или «L» (lapse). Измените положение переключателя и выполните измерение снова.

Омы

Мы измеряем расстояние в милях или километрах, вес в фунтах или килограммах, температуру в градусах Фаренгейта или Цельсия, а электрическое сопротивление в омах. Ом является международной единицей измерения (входит в систему СИ).

В международном обозначении сопротивления в омах используется греческая буква омега — «Ω», как это показано на рис. 1.19–1.20, а в русском обозначении «Ом». Буква «K» (или альтернативное обозначение «KΩ» соответственно в русском обозначении «кОм») означает килоом, что равно 1000 Ом (табл. 1.1).

Буква «M» (или «МΩ» — в русском обозначении «МОм») означает мегаом, что равно 1 000 000 Ом.

Рис. 1.19. Греческая буква омега используется в качестве международного обозначения сопротивления в омах

Рис. 1.20. Вы можете встретить различные виды изображения данного символа

Материал, о котором известно, что он обладает очень большим сопротивлением, называют изолятором.

Большинство пластмасс и синтетических материалов, включая цветное покрытие проводов, являются изоляторами.

А материал, который имеет очень низкое сопротивление, называют проводником.

Такие металлы, как медь, алюминий, серебро и золото, являются отличными проводниками.

Порядок действий при измерении сопротивления

Мы собираемся использовать мультиметр для определения сопротивления вашего языка. Сначала переключите прибор в режим измерения сопротивления. Если у него есть функция автоматического определения диапазона измерения, то вы увидите, что он отображает букву «K», что означает килоомы, или букву «М», что означает мегаомы. Если же вы должны установить диапазон вручную, то начинать нужно со значения не менее 100 000 Ом (100 кОм). Примеры выбора режима и диапазона измерения показаны на рис. 1.21.

Рис. 1.21. Чтобы измерить сопротивление в омах, нужно повернуть переключатель режимов в положение для измерения сопротивления. На мультиметре этот режим обозначен греческой буквой омега — Ω. При использовании прибора с функцией автоматического выбора диапазона измерения (а и б) вы можете несколько раз нажать кнопку Range (диапазон) (см. рис. 1.6–1.7) для отображения различных диапазонов измерения сопротивления или просто прикоснуться концами измерительного щупа к резистору и дождаться пока прибор не выберет диапазон автоматически. В мультиметре с ручным выбором диапазона измерения (в) требуется установить переключатель диапазонов на соответствующее значение. Чтобы измерить сопротивление кожи вы должны установить диапазон «100K» или больше. Если же вам не удалось установить нужный диапазон, то следует попробовать другой

Коснитесь концами измерительных щупов вашего языка в точках, расстояние между которыми будет около одного дюйма (25,4 мм). Посмотрите на результат измерения, он должен быть около 50 кОм. Затем отложите измерительные щупы, высуньте язык и тщательно протрите его насухо. Не допуская повторного увлажнения языка, повторите тест, прибор в этом случае должен показать более высокое значение. Наконец, прикоснитесь концами измерительных щупов к вашей руке или кисти: вы можете вообще не получить каких-либо результатов до тех пор, пока не увлажните кожу руки.

В 9-вольтовой батарейке содержатся химические вещества, которые освобождают электроны (частицы-носители электрического заряда), создающие в результате химической реакции внутри корпуса батарейки ток от одной клеммы к другой. Для простоты внутреннее устройство батарейки можно представить в виде двух водяных баков, один из которых полный, а другой — пустой (рис. 1.22). Если их соединить трубой, то поток воды начнет перетекать из одного в другой до тех пор, пока уровень воды не выровняется. Аналогичным образом, как только вы между двумя выводами батарейки подключаете какую-либо цепь для протекания электрического тока, создается поток электронов между полюсами, даже если этой цепью является всего лишь влажный кончик вашего языка.

Поток электронов может легче проходить через одни проводящие среды (как например, мокрый язык) по сравнению с другими (например, сухой кончик языка).