Tutto quello che devi sapere sull'elettronica per principianti: 12 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Ciao di nuovo. In questo Instructable tratteremo un argomento molto ampio: tutto. So che può sembrare impossibile, ma se ci pensi, tutto il nostro mondo è controllato da circuiti elettronici, dalla gestione dell'acqua alla produzione di caffè, al pendolarismo per lavoro/scuola. E tutti questi dispositivi elettronici sono controllati da componenti molto simili (resistenze, transistor, potenziometri, condensatori, interruttori e molti, molti, altri). Questi componenti eseguono tutti una delle seguenti attività: acquisizione dei dati, elaborazione dei dati e emissione dei dati. Ad esempio, un mouse (che è una combinazione di molti piccoli pezzi) misura la posizione, un processore del computer pensa a tali informazioni e il monitor del computer sposta il cursore in base al mouse. Iniziamo questo Instructable esaminando alcuni dei componenti di cui sopra.

Passaggio 1: cambia

Ahh, il buon vecchio interruttore. Ce n'è uno in quasi tutti i circuiti elettronici mai realizzati. Se hai un buon circuito che non ne ha uno, commenta di seguito (batterie a bottone + LED non contano qui). Ad ogni modo, l'interruttore ha un compito: far passare l'elettricità o meno. Non c'è molto altro da dire su questo eroe non detto dell'elettronica.

Passaggio 2: resistori

I resistori sono una pietra angolare di qualsiasi circuito. Sarebbe difficile trovare qualsiasi PCB (che è un circuito stampato, per i non addetti ai lavori) che non abbia uno di questi oggetti vitali per la riduzione della tensione. I resistori sono usati per prendere una tensione e ridurla a una più bassa. Non c'è molto altro da dire su questi piccoli componenti vitali.

Passaggio 3: Transnistor

I transistor possono creare confusione, specialmente con tutti i diversi tipi. In sostanza, un transistor è un interruttore a semiconduttore attivato da una corrente elettrica. Questi interruttori minuscoli ma potenti sono disponibili in vari modelli diversi, ciascuno con scopi leggermente diversi. Ogni circuito moderno in grado di elaborare dati ha uno di questi ragazzi.

Passaggio 4: Capicitore

I condensatori sono un mezzo per immagazzinare piccole quantità di elettricità. Ecco come funzionano: ci sono due pezzi di metallo divisi da un materiale non conduttivo. Il tipo di materiale non conduttivo, o dielettrico, determina il tipo di condensatore e per cosa verrà utilizzato.

Passaggio 5: potenziometri/reostati

Il potenziometro è un tipo affascinante e importante di resistore variabile. Ci sono 3 pin: 2 ingressi e un'uscita. L'uso di tutti e tre i pin lo rende più simile a un sensore per l'immissione dei dati, mentre l'utilizzo di due pin lo rende un semplice vecchio modo di soffocare la tensione. Se sei come me, vuoi sapere come funziona. Fondamentalmente, c'è un resistore lungo il quale si muove una diapositiva o un tergicristallo, facendo fluttuare la distanza dell'elettricità a seconda della posizione sul tergicristallo/slitta. Questo aumenta o diminuisce la resistenza. I potenziometri generalmente assomigliano all'immagine sopra, ma la loro forma e dimensione possono variare.

Passaggio 6: motore CC senza spazzole

Questa cosa è piuttosto bella. Mostravo ai bambini piccoli (tecnicamente avevano la mia età - ero in quinta elementare) il motore a corrente continua collegando i terminali a una batteria da 9 V e voilà - è filato! Tutti gli altri bambini erano gelosi (o almeno così immaginavo). Puoi anche sfruttare la potenza del motore. È un dispositivo molto semplice: ci sono due o più bobine elettromagnetiche che alternano la polarità. Poi c'è un normale magnete che gira a causa della repulsione degli elettromagneti (vedi foto sopra).

Passaggio 7: relè

Un relè è un interruttore attivato da una corrente elettrica. L'ho schematizzato sulla mia lavagna nella foto sopra. In sostanza, una bobina elettromagnetica respinge un elettrodo magnetico, facendolo toccare un altro elettrodo, lasciando così la corrente attraverso il circuito.

Passaggio 8: cicalino piezoelettrico

Il Piezo Buzzer è una delle cose più fastidiose dell'universo. Voglio dire, chi vuole sentire "BIP, BIP, BIP!" ogni volta che puliamo il frigo? O quando il microonde si spegne, ma non vuoi smettere di guardare Sherlock, e sei costretto a sopportare "Beep beep, beep beep, beep beep". Tuttavia, questi minuscoli sudo-altoparlante sono una parte importante del design elettronico. Se vuoi che il tuo circuito dia un feedback audio, ma non hai bisogno di un normale altoparlante, questi sono i tuoi componenti preferiti. Fanno rumore con una piccola piastra metallica chiamata piezo. L'elettricità scorre attraverso il piezo, facendolo vibrare molto velocemente. Questo movimento rende l'aria ondulata, altrimenti nota come suono. Il passo dell'aria ondulata è determinato dalla velocità della vibrazione e la velocità della vibrazione è determinata dalla tensione.

Passaggio 9: lampadine a LED

Queste piccole lampadine sono così comuni nell'elettronica che è raro non averne almeno 20 in casa. Sono piccoli, economici, efficienti dal punto di vista energetico, super luminosi e non si surriscaldano. Cosa c'è che non va? Fondamentalmente, la luce in un LED, o diodo a emissione di luce, è creata dal movimento degli elettroni nel materiale semiconduttore che è all'incirca l'equivalente del filamento in una lampadina a incandescenza. Anche nei circuiti più noiosi, mi diverto a mettere piccoli LED verdi o bianchi per ravvivare le cose.

*Avvertenza: soffocare sempre la corrente che entra in un LED con un qualche tipo di resistore. Di solito funzionano a bassa tensione, circa 3,3 volt.

Passaggio 10: microcontrollori

Questo passaggio è diverso dagli altri, in quanto non si tratta di un componente, ma di un argomento. I microcontrollori sono semplici computer utilizzati per assorbire, interpretare, visualizzare e rispondere ai dati. La maggior parte dei microcontrollori utilizza tutti o la maggior parte dei componenti di cui abbiamo discusso. Poiché ci sono così tanti tipi di microcontrollori, ti darò tre dei più altamente consigliati per i principianti: Arduino, Raspberry Pi e BeagleBone. Queste tre schede sono tutte programmabili e possono essere utilizzate per qualsiasi numero di progetti.

*Disclaimer: possiedo solo Arduino e Raspberry Pi, quindi non posso garantire per BeagleBone.

Passaggio 11: programmazione

La programmazione è fantastica. Ho un senso di calore ogni volta che sto lavorando a un programma, una sorta di scarica di adrenalina, ma senza la risposta lotta/fuga. Vorrei spiegare tutto quello che so sulla programmazione, ma ci vorrebbe un po' di tempo. Quindi ecco la versione condensata: ci sono molti linguaggi diversi che i computer comprendono (C, Python, JavaScript, Ruby, C++, Java, ecc.) e imparare a parlare (o digitare) quei linguaggi è una delle cose migliori che puoi fare per te. Una volta imparata la lingua, basta dire al computer (o al microcontrollore) cosa vuoi che faccia e si conformerà, dopo un po' di debug. Senza nemmeno una conoscenza di base della programmazione, affonderai prima di salire sulla barca metaforica dell'elettronica.

Passaggio 12: è tutto, gente

Questo conclude Instructable. Grazie per aver letto e per favore prenditi il tempo di votarmi nel concorso Beginner Electronics se ti è piaciuta questa guida. Spero sinceramente che tu ti senta ispirato a dedicarti al design elettronico ora.