Sam Sattel

Salutări noi ingineri. Acesta este un loc minunat de început, cu circuitul simplu, care constituie elementul de bază pentru fiecare piesă electronică din lumea noastră. Odată pe deplin înțeles, veți fi gata să începeți propria călătorie în proiectarea și depanarea dvs. personală.

Elementele de bază ale circuitului

Înainte de a vă scufunda într-un circuit complet, este înțelept să vă înfășurați mai întâi mintea în jurul pieselor individuale care alcătuiesc întregul, fiind fluxul, încărcarea și conductivitatea. Am organizat aceste principii în trei reguli de bază:

  • Regula 1 - Electricitatea va dori întotdeauna să curgă de la o tensiune mai mare la o tensiune mai mică.
  • Regula 2 - Electricitatea are întotdeauna o muncă de făcut.
  • Regula 3 - Electricitatea are întotdeauna nevoie de o cale de călătorie.

Regula 1 - Este totul despre flux

Fiecare circuit electronic are nevoie de o sursă de alimentare, fie că este vorba de o baterie AA pe care o puteți introduce în controlerul Xbox One sau ceva cu ceva mai multă forță, cum ar fi priza de perete, care poate alimenta un număr mare de dispozitive. Electricitatea care iese din aceste surse este măsurată în tensiune sau volți sau pur și simplu în V.

reguli

Da, vorbim despre acest tip de tensiune! Când este suficient de mare, poate provoca daune grave.

Indiferent de unde curge această putere, scopul său este întotdeauna același - să treacă dintr-o zonă în alta și, în acest proces, să facă unele lucrări, cum ar fi încărcarea computerului sau aprinderea luminilor.

Componenta fundamentală a acestui flux de energie este aceea că va avea electricitatea mereu doresc să curgă de la o tensiune mai mare la o tensiune mai mică. Mereu. Aceasta se numește potenţial . Ați putea spune că energia electrică potențială trebuie să se deplaseze dintr-o zonă în alta.

Debitul de tensiune ridicată (pozitivă) la tensiunea mică (negativă).

Cum se leagă acest lucru de lumea noastră reală? Să luăm ca exemplu bateria simplă:

  • O baterie are două fețe, partea negativă este tensiunea scăzută, măsurând la 0v, partea pozitivă este tensiunea înaltă, măsurând la 1,5v.
  • Energia va dori întotdeauna să curgă din partea pozitivă a bateriei pentru a ajunge la partea negativă pentru a găsi echilibrul.
  • Pentru a face acest lucru, trebuie să curgă de-a lungul a ceva, de obicei un fir de cupru, și să lucreze în acest proces, cum ar fi aprinderea unei lumini sau rotirea unui motor.

La sfârșitul zilei, toată energia electrică dorește să-și găsească echilibrul la sol (0v). Singura modalitate de a face acest lucru într-o baterie este să treceți de la partea pozitivă la cea negativă. Beneficiem de această dorință naturală de energie prin plasarea unor obiecte în modul în care trebuie să curgă, permițându-ne să aprindem luminile, să alimentăm motoarele și să pornim și să oprim tranzistoarele într-un computer.

Toate acestea se ridică la regula 1 - Electricitatea va dori întotdeauna să curgă de la o tensiune mai mare la o tensiune mai mică. Tine minte asta; nu se va schimba niciodată.

Regula 2 - Efectuarea unor lucrări

Acum, s-ar putea să aveți niște energie electrică care dorește să curgă de la o tensiune mai mare la o tensiune mai mică, dar ce rost are? Singurul motiv pentru a face fluxul de energie electrică este să-i oferiți ceva de făcut. Acest proces de electricitate care funcționează într-un circuit este numit sarcină . Fără a avea o sarcină sau ceva de lucru pentru electricitate, atunci nu are rost să ai un circuit. O sarcină poate fi orice vă puteți imagina, cum ar fi:

  • Învârtirea un motor care întoarce elicele unei drone.
  • Cotitură pe un LED de pe un cablu de încărcare pentru a indica faptul că laptopul este conectat.
  • Conectarea setul cu cască fără fir cu laptopul pentru a asculta muzică.

În acest sezon, sarcina electrică vine în mai multe forme, dintre care una este alimentarea acestor LED-uri. (Sursa imaginii)

Observați că toate aceste încărcări sunt acțiuni. Electricitatea face întotdeauna să se întâmple ceva fizic, chiar dacă nu putem să-l vedem cu ochii noștri. Dar de ce se numește sarcină? Vă puteți gândi la asta ca la o povară pentru tot ceea ce vă alimentează circuitul. Învârtirea unui motor necesită electricitate, iar acest lucru vă îndepărtează energia de la sursa de alimentare pe care o avea odată.

Rețineți regula 2 - Electricitatea are întotdeauna o muncă care va trebui făcută . Fără muncă, atunci un circuit nu are rost.

Regula 3 - Urmarea unei cărări

A treia și ultima regulă este ceea ce face posibile primele două reguli - electricitatea are nevoie de o cale de parcurs. Această cale acționează ca un fel de intermediar. Să presupunem că conectați încărcătorul laptopului la o priză de perete, apoi la laptop. Se încarcă, evident, dar fără acel cablu dintre computer și priză, nu s-ar întâmpla nimic.

Acest lucru se datorează faptului că electricitatea are nevoie de o cale de urmat pentru a ajunge de la o destinație la alta. Și călătoria este întotdeauna aceeași:

  • Putere - Electricitatea pornește întotdeauna de la o sursă, cum ar fi o baterie sau o priză.
  • Călătorie - Își face apoi călătoria de-a lungul unei căi, făcându-și treaba pe parcurs.
  • Destinaţie - Apoi ajunge la destinația finală, găsind odihnă în cel mai mic punct de tensiune.

Această cale pe care merge electricitatea este alcătuită din ceea ce se numește material conductor, care este alcătuit din metale obișnuite, cum ar fi cuprul, argintul, aurul sau aluminiul. Electricității îi place să călătorească pe aceste lucruri. Electricitatea este, de asemenea, foarte selectivă și nu va deranja să călătoriți pe căi formate din materiale inductive. Aceasta include lucruri precum cauciucul, sticla și chiar aerul.

Vezi toate aceste fire de cupru? Electricitatea iubește să călătorească pe acest material conductiv.

Rețineți regula 3 - Electricitatea are întotdeauna nevoie de o cale pe care să călătorească . Fără o cale, nu poate merge nicăieri.

Punând totul împreună - Circuitul complet

Să punem toate aceste reguli împreună într-o definiție completă a unui circuit.

Un circuit este pur și simplu o cale prin care electricitatea poate curge.

Și cu acest concept simplu chiar acolo, bărbații și femeile au continuat să construiască niște circuite extrem de complexe care au trimis rasa umană în spațiu și în adâncurile oceanelor noastre cele mai adânci. Deocamdată, vom păstra lucrurile simple și vom pune la punct primul nostru circuit. Iată de ce veți avea nevoie dacă doriți să continuați:

  • (1) Baterie de 9 volți
  • (1) rezistor de 470 Ω
  • (1) LED generic
  • (3) Cabluri de testare cu cleme de aligator

Pasul 1 - Adăugarea unei surse de alimentare

Revenind la regula noastră a celor trei, primul spune că electricitatea va dori întotdeauna să curgă de la o tensiune mai mare la o tensiune mai mică. Bine, deci asta înseamnă că avem nevoie de un fel de sursă de alimentare în acest circuit, vom adăuga bateria de 9V.

Începutul circuitului nostru începe cu o baterie de 9V.

Regula 1 este acum îndeplinită. Avem un fel de sursă de energie care are o tensiune ridicată la capătul pozitiv (+) și 0v la capătul negativ (-). Dar toată acea energie electrică se va risipi dacă nu facem ceva cu el, așa că să-i dăm ceva de lucru (încărcare).

Pasul 2 - Adăugarea unor lucrări

Vrem acum ca electricitatea noastră să facă ceva pentru noi înainte să se poată odihni, așa că să-l punem pe o lumină LED simplă. Probabil că le-ați văzut peste tot, în pomul de Crăciun, lanterne, becuri, etc ... Deci, vom lua acest LED și îl vom așeza de cealaltă parte a bateriei.

Acum, singurul lucru de menționat despre un LED este că este cu adevărat sensibil și nu poate avea prea multă putere prin el, așa că trebuie să adăugăm ceea ce se numește rezistor. Nu vom intra în detalii acum, dar trebuie doar să știm că un rezistor va face așa cum spune numele său - rezistați la fluxul de electricitate suficient pentru ca LED-ul nostru să îl poată manipula. Să plasăm rezistorul în stânga LED-ului nostru.

Adăugarea unor lucrări la circuitul nostru cu un LED și o rezistență.

Super, regula 2 este acum completă, iar electricitatea noastră are ceva de făcut. Dar nu are o modalitate de a-și finaliza munca fără o cale, să adăugăm asta acum.

Pasul 3 - Furnizarea unei căi

Această parte este simplă, trebuie doar să ne conectăm clipurile de aligator între toate componentele circuitului nostru. Dacă faceți acest lucru corect, atunci LED-ul dvs. va străluci puternic! Amintiți-vă, atunci când conectați firele la o baterie, conectați întotdeauna capătul pozitiv mai întâi, apoi cel negativ. Consultați imaginea de mai jos pentru a afla cum trebuie conectat totul.

Electricitatea noastră are acum o cale de curgere prin intermediul clipurilor de aligator adăugate

Tipuri de circuite

Acum, înainte de a ieși în sălbăticie și de a-ți construi propriile circuite, trebuie să știi despre două moduri de a descrie un circuit, dintre care unul ar putea ruina ziua circuitului tău, acestea includ:

Circuit închis sau deschis

Un circuit este considerat un circuit inchis când există o cale completă disponibilă pentru a putea călători electricitatea. Acest lucru este denumit și un circuit complet. Acum, dacă circuitul dvs. nu funcționează conform intenției, atunci acest lucru înseamnă că este un circuit deschis . Acest lucru poate fi cauzat de mai multe lucruri, inclusiv o conexiune slăbită sau un fir rupt.

Iată o modalitate ușoară și vizuală de a înțelege diferența dintre un circuit închis sau deschis, consultați schema de circuite de mai jos și observați că este același circuit pe care l-am făcut mai sus, cu excepția faptului că acum are un comutator.

Iată o diagramă a circuitului pe care l-am realizat mai sus. Observați adăugarea unui comutator.

În acest moment, comutatorul este activat și veți vedea că electricitatea nu are o cale lină de curgere, deoarece întrerupătorul întrerupe conexiunea. Acesta este un circuit deschis. Dar ce se întâmplă dacă întoarceți comutatorul?

Acum este declanșat comutatorul nostru, care completează circuitul, permițând curentului electric să curgă către LED-ul nostru!

Aha! Acum tocmai ați creat o cale completă pentru ca electricitatea dvs. să se deplaseze, iar LED-ul dvs. se va aprinde! Acesta este un circuit închis.

Scurt circuit

Apoi este scurt circuit . Când nu oferiți circuitului nici o treabă de făcut, dar totuși oferiți o anumită putere, pregătiți-vă pentru unele probleme. Verificați circuitul nostru de mai jos, am scos LED-ul, rezistorul și comutatorul, lăsând doar firul de cupru și bateria.

Iată un circuit bine pregătit pentru a deveni un scurtcircuit! Fără nicio lucrare de făcut, această baterie se va arde în curând.

Dacă conectăm acest lucru împreună în forma sa fizică, atunci bateria și firul vor deveni foarte fierbinți și, în cele din urmă, bateria va rămâne fără suc. De ce se întâmplă asta? Atunci când oferiți electricității ceva de făcut într-un circuit, cum ar fi aprinderea unui LED sau rotirea unui motor, atunci acest lucru limitează cât de multă energie electrică va curge prin circuitul dvs.

Dar, în momentul în care scoateți din circuitul dvs. oricare dintre acele lucrări, electricitatea o ia razna și se învârte în jurul vitezei sale, fără ca nimic să o împiedice. Dacă lăsați acest lucru să se întâmple pentru o perioadă lungă de timp, atunci vă veți găsi cu o sursă de alimentare deteriorată, o baterie descărcată sau poate ceva chiar mai rău, cum ar fi un incendiu!

Vai! Nu încercați asta acasă. Iată o baterie de lanternă de 12V, care este scurtcircuitată în numele științei. (Sursa imaginii)

Deci, dacă lucrați vreodată cu un circuit și cablul sau bateria dvs. se încinge foarte tare, atunci oprește totul imediat și căutați orice scurtcircuit.

Acum ești periculos

Iată, tânăr maestru în electronică, ai acum toate informațiile de care ai nevoie pentru a controla umilul circuit. Înțelegând cum funcționează un circuit, în curând veți putea aborda proiecte de toate formele și dimensiunile. Dar, înainte de a-ți începe propria călătorie, amintește-ți Regula de ghidare în trei:

  • Regula 1 - Electricitatea va dori întotdeauna să curgă de la o tensiune mai mare la o tensiune mai mică.
  • Regula 2 - Electricitatea are întotdeauna o muncă de făcut.
  • Regula 3 - Electricitatea are întotdeauna nevoie de o cale pe care să călătorească.

Și dacă circuitul tău se încălzește vreodată, oprește-l! Ai un scurtcircuit.

Sunteți gata să vă construiți primul circuit azi? Încercați Autodesk EAGLE gratuit.