Wydawnictwo Helion
ul. Kościuszki 1c
44-100 Gliwice
tel. 032 230 98 63
e-mail:
e-mail:
redakcja:
redakcjawww@septem.pl
informacje:
o księgarni septem.pl
IDŹ DO:
KATALOG KSIĄŻEK:
CENNIK I INFORMACJE:
CZYTELNIA:
NOWOŚĆ
BESTSELLER
Elektronika dla bystrzaków.
Wydanie II
Autorzy: Cathleen Shamieh, Gordon McComb
Tłumaczenie: Łukasz Piwko
ISBN: 978-83-246-3332-6
Tytuł oryginału:
Format: 170 × 210, stron: 360
Elektronika w zasięgu Twoich rąk!
Jeżeli zastanawiałeś się kiedyś nad tym, jak działają urządzenia elektryczne, a teraz chciałbyś
spróbować swoich sił i zbudować własny układ elektroniczny, potrzebujesz wiedzy z zakresu
elektroniki i elektryczności. Brzmi strasznie? Nie bój się! Ta książka nie ma nic wspólnego
ze skomplikowanymi podręcznikami, które znasz ze szkoły lub studiów. Tutaj wszystko zostało
wytłumaczone w jasny i przystępny sposób. Duża liczba przykładów oraz własnoręcznie wykonane
i działające układy sprawią, że już za parę dni będziesz swobodnie poruszał się w świecie elektroniki!
Wszystko to dzięki książce z serii „Dla bystrzaków”. W trakcie lektury dowiesz się, jak działa Twój
iPod, komputer i pilot do telewizora. Jednak najpierw poznasz elementarne zasady bezpieczeństwa
oraz kilka istotnych cech prądu. Potem zobaczysz, jak zachowują się układy równoległe i szeregowe
oraz przypomnisz sobie podstawowe prawo Ohma. Ponadto dowiesz się, jak wykorzystać potencjał
kondensatorów, łączyć je oraz budować filtry. Mało? Kolejne strony to przydatna wiedza o cewkach,
półprzewodnikach oraz układach scalonych. Po wstępie teoretycznym czas na praktykę, bo jak
mówią autorzy: „Żeby się nauczyć, trzeba się ubrudzić”. W tej części książki skompletujesz sprzęt
potrzebny do pracy, zrozumiesz, jak trzeba czytać schematy, dokonywać pomiarów oraz lutować.
• Skąd się bierze prąd elektryczny
• Wykorzystanie energii elektrycznej do wykonania pracy
• Możliwości elektronów
• Sposoby na dostarczenie energii elektrycznej
• Opór, prawo Ohma
• Kondensatory, gromadzenie i wydobywanie ładunku
• Cewki indukcyjne i kryształy
• Świat półprzewodników
• Wykorzystanie układów scalonych
• Dobór potrzebnych części, gromadzenie narzędzi
• Bezpieczeństwo pracy z układami elektronicznymi
• Lutowanie
• Czytanie schematów
• Budowa układów elektronicznych
• Wykonywanie pomiarów
• Posługiwanie się multimetrem
• Praca z oscyloskopem
Spełnij swoje marzenia i dołącz do grona elektroników!
Spis treci
O autorach ....................................................................................................................15
Podzikowania od autorów ...........................................................................................17
Wstp ............................................................................................................................19
Dlaczego warto kupi t ksik? .......................................................................................................19
Dlaczego elektronika? ........................................................................................................................20
Naiwne zaoenia ..............................................................................................................................20
Bezpieczestwo przede wszystkim ......................................................................................................21
Jak podzielona jest ksika? ...............................................................................................................22
Cz I. Podstawy elektroniki ........................................................................................................22
Cz II. eby si nauczy, trzeba si ubrudzi ...............................................................................22
Cz III. Przekuwanie teorii w praktyk ........................................................................................22
Cz IV. Dekalogi .......................................................................................................................23
Ikony uyte w ksice ........................................................................................................................23
Cz I: Podstawy elektroniki .................................. 25
Rozdzia 1: Czym jest elektronika i co mona dziki niej zrobi? .................................27
Czym jest elektronika? .......................................................................................................................27
Skd si bierze prd elektryczny? .......................................................................................................28
Wydobywanie adunku z elektronów ..............................................................................................29
Mobilizowanie elektronów w przewodnikach ...................................................................................29
Wprawianie elektronów w ruch ......................................................................................................30
Wykorzystywanie energii elektrycznej do wykonywania pracy ...............................................................31
Wykorzystywanie energii elektrycznej .............................................................................................32
Umoliwianie elektronom dotarcia we waciwe miejsce ...................................................................32
Co elektrony potrafi zrobi (gdy tylko si nimi odpowiednio pokieruje)? ..............................................34
Wytwarzanie dobrych wibracji .......................................................................................................34
Zobaczy znaczy uwierzy .............................................................................................................34
Wyczuwanie i alarmowanie ...........................................................................................................35
Sterowanie ruchem .......................................................................................................................35
Rozwizywanie problemów (czyli uywanie komputerów) ................................................................35
Komunikacja ................................................................................................................................35
6
Elektronika dla bystrzaków
Rozdzia 2: Elektryczno w Twoich rkach ................................................................ 37
Dostarczanie energii elektrycznej ........................................................................................................37
Pobieranie prdu staego z baterii ..................................................................................................38
Uywanie prdu zmiennego z elektrowni ........................................................................................39
Zamiana wiata w elektryczno ...................................................................................................41
Rzeczywisty ruch elektronów a umowny kierunek przepywu prdu .......................................................42
Prosty obwód z arówk ....................................................................................................................43
Sterowanie prdem elektrycznym za pomoc podstawowych elementów ................................................45
Sposoby kontrolowania prdu ........................................................................................................46
Elementy czynne i bierne ...............................................................................................................47
Poczenia szeregowe i równolege .....................................................................................................47
Poczenia szeregowe ....................................................................................................................47
Poczenia równolege ...................................................................................................................48
Obwody mieszane ........................................................................................................................49
Tworzenie ukadów elektronicznych ...................................................................................................49
Skd bierze si ten dwik? ...........................................................................................................50
Rysowanie przy uyciu elektronów .................................................................................................51
Rozdzia 3: Napotykamy czynny opór ........................................................................... 53
Ograniczanie przepywu prdu ..........................................................................................................53
Rezystory — bierne, ale potne ........................................................................................................54
Do czego su rezystory? ..............................................................................................................55
Rodzaje rezystorów — stae i zmienne ...........................................................................................56
Budowa rezystorów staych ............................................................................................................57
Co w potencjometrze piszczy? .......................................................................................................59
Moc znamionowa rezystorów .........................................................................................................60
czenie rezystorów ..........................................................................................................................62
Szeregowe czenie rezystorów .......................................................................................................62
Równolege czenie rezystorów .....................................................................................................63
Kombinacje szeregowych i równolegych pocze rezystorów ..........................................................65
Przestrzeganie prawa Ohma ..............................................................................................................66
Przepyw prdu mimo stawianego mu oporu ...................................................................................66
Wszystko jest proporcjonalne .........................................................................................................66
Jedno prawo, trzy równania ...........................................................................................................67
Zastosowanie prawa Ohma do analizy obwodów ................................................................................68
Obliczanie natenia prdu pyncego przez element ......................................................................68
Obliczanie wartoci napicia prdu w elemencie .............................................................................69
Obliczanie rezystancji ...................................................................................................................71
Do czego tak naprawd przydaje si prawo Ohma? .............................................................................72
Analizowanie skomplikowanych obwodów ......................................................................................72
Projektowanie i modyfikowanie obwodów .......................................................................................73
Moc prawa Joule’a ............................................................................................................................74
Zastosowanie prawa Joule’a przy wyborze elementów elektronicznych ..............................................75
Joule i Ohm — doskonay duet ......................................................................................................75
Spróbuj swych si w projektowaniu obwodów z rezystorami ..................................................................75
Spis treci
7
Rozdzia 4: Wydobywanie adunku z kondensatorów ...................................................77
Kondensatory — zbiorniki na energi elektryczn ................................................................................78
adowanie i rozadowywanie kondensatorów ......................................................................................79
Przeciwstawianie si zmianom napicia ..........................................................................................80
Przepuszczanie prdu zmiennego ...................................................................................................81
Do czego su kondensatory? ............................................................................................................82
Charakterystyka kondensatorów .........................................................................................................83
Ile adunku mona zmagazynowa na pytce kondensatora? .............................................................83
Pilnowanie napicia znamionowego ...............................................................................................84
Wybór rodzaju (dielektryku) kondensatora .....................................................................................85
Rozmiary kondensatorów ..............................................................................................................85
Polaryzacja kondensatorów ............................................................................................................86
Odczytywanie wartoci kondensatorów ...........................................................................................87
Kondensatory zmienne ..................................................................................................................89
czenie kondensatorów ....................................................................................................................89
Równolege czenie kondensatorów ...............................................................................................89
Szeregowe czenie kondensatorów ................................................................................................90
Reaktancja pojemnociowa ................................................................................................................91
Zastosowanie prawa Ohma do obliczania reaktancji pojemnociowej ................................................93
Wspópraca z rezystorami ..................................................................................................................94
Czas jest najwaniejszy ..................................................................................................................94
Wyznaczanie staej czasowej obwodu RC .......................................................................................96
Tworzenie zegara .........................................................................................................................97
Wybór czstotliwoci przy uyciu prostych filtrów RC ..........................................................................97
Filtr dolnoprzepustowy ..................................................................................................................98
Filtr górnoprzepustowy .................................................................................................................98
Czstotliwo graniczna .................................................................................................................99
Filtrowanie pasm czstotliwoci ....................................................................................................100
Spróbuj swych si w projektowaniu obwodów z kondensatorami ..........................................................100
Rozdzia 5: Cewki indukcyjne i krysztay ....................................................................101
Niedalecy krewni — magnetyzm i elektryczno ................................................................................102
Rysowanie linii za pomoc magnesu .............................................................................................102
Wytwarzanie pola magnetycznego za pomoc elektrycznoci ..........................................................102
Indukcja prdu za pomoc magnesu .............................................................................................103
Cewka indukcyjna — zwój o charakterze przycigajcym jak magnes ..................................................104
Mierzenie indukcyjnoci ..............................................................................................................104
Przeciwstawne zmiany prdu .......................................................................................................105
Nadanie (albo i nie!) za prdem zmiennym ...............................................................................106
Reaktancja indukcyjna .....................................................................................................................107
Uycie wartoci reaktancji indukcyjnej w równaniach prawa Ohma ................................................108
Zmiana zachowania zalenie od czstotliwoci (po raz kolejny) ......................................................108
Zastosowanie cewek indukcyjnych w obwodach .................................................................................108
Izolowanie i ekranowanie cewek indukcyjnych ...............................................................................109
Oznaczenia indukcyjnoci ...........................................................................................................109
czenie ekranowanych cewek indukcyjnych .................................................................................109
Filtrowanie sygnaów za pomoc cewek indukcyjnych ....................................................................110
Obliczanie staej czasowej obwodów RL ......................................................................................111
8
Elektronika dla bystrzaków
Przedstawiamy impedancj! .............................................................................................................111
Dostrajanie do stacji radiowych ........................................................................................................112
Rezonans w obwodach RLC ......................................................................................................113
Krystalicznie czysty rezonans .......................................................................................................114
Oddziaywanie na elementy ssiednie — transformatory ....................................................................115
Co czy nieekranowane cewki indukcyjne? ...................................................................................115
Izolowanie obwodów od róda zasilania ......................................................................................116
Podwyszanie i obnianie napicia ...............................................................................................116
Rozdzia 6: Bogaty wiat póprzewodników .............................................................. 119
Przewodzi czy nie przewodzi? .......................................................................................................119
Domieszkowanie póprzewodników ..............................................................................................121
Tworzenie elementów przy uyciu kombinacji póprzewodników typów n i p ...................................123
Diody zczowe ...............................................................................................................................123
Polaryzacja diod .........................................................................................................................124
Przewodzenie prdu przez diod .................................................................................................125
Wartoci znamionowe diod ..........................................................................................................126
Identyfikacja diod .......................................................................................................................126
Któr stron podcza? ..............................................................................................................127
Zastosowanie diod w obwodach .......................................................................................................127
Prostowanie prdu zmiennego .....................................................................................................127
Regulowanie napicia przy uyciu diod Zenera ............................................................................129
wiato z diod LED ...................................................................................................................130
Inne zastosowania diod ...............................................................................................................131
Niesamowicie utalentowane tranzystory ............................................................................................132
Tranzystory bipolarne zczowe ...................................................................................................133
Tranzystory polowe ....................................................................................................................133
Uywanie tranzystorów ...................................................................................................................134
Zasada dziaania tranzystorów .........................................................................................................134
Emitowanie i gromadzenie elektronów ..........................................................................................135
Wzmacnianie natenia prdu .....................................................................................................138
Nasycenie tranzystora .................................................................................................................138
Modelowanie dziaania tranzystorów ................................................................................................139
Wzmacnianie sygnaów za pomoc tranzystorów ...............................................................................141
Polaryzacja tranzystora, aby dziaa jak wzmacniacz ......................................................................141
Kontrolowanie wzmocnienia napiciowego ...................................................................................142
Konfiguracja obwodów wzmacniajcych z tranzystorami ................................................................142
Przeczanie sygnaów za pomoc tranzystorów .................................................................................143
Wybór tranzystora ...........................................................................................................................144
Najwaniejsze parametry tranzystorów .........................................................................................144
Identyfikacja tranzystorów ...........................................................................................................145
Jak rozpozna tranzystor? ............................................................................................................145
Rewolucja póprzewodnikowa ..........................................................................................................146
Spróbuj swych si w projektowaniu obwodów z elementami póprzewodnikowymi ................................146
Spis treci
9
Rozdzia 7: Ukady scalone .........................................................................................147
Dlaczego ukady scalone? ................................................................................................................147
Ukady analogowe, cyfrowe i mieszane .............................................................................................148
Podejmowanie logicznych decyzji .....................................................................................................149
Na pocztku by bit .....................................................................................................................149
Przetwarzanie danych przy uyciu bramek ....................................................................................151
Upraszczanie bramek przy uyciu tabel prawdy ...............................................................................153
Tworzenie elementów logicznych .................................................................................................154
Jak uywa ukadów scalonych? ........................................................................................................155
Identyfikacja ukadów scalonych wedug numerów czci ...............................................................155
Najwaniejsza jest obudowa ........................................................................................................156
Styki ukadów scalonych ..............................................................................................................157
Korzystanie z kart danych katalogowych .......................................................................................159
Popularne rodzaje ukadów scalonych ...............................................................................................159
Wzmacniacze operacyjne .............................................................................................................160
Wehiku czasu — ukad 555 .......................................................................................................161
Licznik dziesitny 4017 ..............................................................................................................167
Mikrokontrolery i inne popularne ukady scalone ...........................................................................168
Poszerzanie horyzontów ..................................................................................................................168
Rozdzia 8: Wybór czci ............................................................................................171
czenie elementów ........................................................................................................................171
Wybór rodzaju przewodów ..........................................................................................................171
Zcza .......................................................................................................................................173
Zasilanie ........................................................................................................................................174
Wyciskanie siódmych potów z baterii ...........................................................................................174
Wykorzystanie energii sonecznej .................................................................................................177
Zasilanie z gniazdka ciennego (niezalecane) ...............................................................................178
Wczanie i wyczanie prdu ..........................................................................................................178
Sterowanie dziaaniem przecznika .............................................................................................179
Nawizywanie pocze ..............................................................................................................180
Czujniki .........................................................................................................................................181
Zobaczy wiato ........................................................................................................................181
Wychwytywanie dwiku za pomoc mikrofonów ..........................................................................182
Wykrywanie ciepa ......................................................................................................................182
Inne rodzaje przetworników wejciowych ......................................................................................183
Efekt dziaania urzdze elektronicznych ..........................................................................................184
Gos goników ...........................................................................................................................185
Brzczenie brzczyków ................................................................................................................186
Silniki prdu staego ...................................................................................................................187
Cz II: eby si nauczy, trzeba si ubrudzi ......... 189
Rozdzia 9: Urzdzanie warsztatu i dbanie o bezpieczestwo ....................................191
Wybór miejsca na warsztat ...............................................................................................................192
Podstawowe wyposaenie warsztatu .............................................................................................192
Stó warsztatowy .........................................................................................................................193
10
Elektronika dla bystrzaków
Gromadzenie narzdzi i materiaów ..................................................................................................193
Sprzt do lutowania ....................................................................................................................193
Polowanie na multimetr ..............................................................................................................195
owienie narzdzi rcznych .........................................................................................................196
Szmatki i rodki czyszczce .........................................................................................................197
rodki smarne ............................................................................................................................199
Materiay klejce ........................................................................................................................199
Inne narzdzia i materiay ............................................................................................................200
Zaopatrywanie si w czci zapasowe ...............................................................................................201
Pytki stykowe ............................................................................................................................201
Zestaw pocztkowy .....................................................................................................................203
Wyposaenie dodatkowe .............................................................................................................204
Przechowywanie czci ................................................................................................................204
Ochrona zdrowia i elementów elektronicznych ..................................................................................205
Elektryczno moe by naprawd niebezpieczna ..........................................................................205
Bezpieczne lutowanie ..................................................................................................................209
Unikanie wyadowa elektrostatycznych jak zarazy ........................................................................210
Rozdzia 10: Czytanie schematów ............................................................................. 213
Co to jest schemat i do czego suy? .................................................................................................213
Spojrzenie z szerokiej perspektywy ...................................................................................................214
Poczenia s najwaniejsze .........................................................................................................214
Prosty obwód z bateri ................................................................................................................215
Insygnia mocy .................................................................................................................................216
Wskazywanie róda napicia ......................................................................................................217
Oznaczanie masy ........................................................................................................................218
Oznaczanie elementów elektronicznych .............................................................................................219
Analogowe elementy elektroniczne ...............................................................................................221
Elementy cyfrowe i ukady scalone ...............................................................................................222
Pozostae elementy .....................................................................................................................224
Miejsca dokonywania pomiarów .......................................................................................................226
Analiza schematu ............................................................................................................................226
Inne standardy symboli elementów elektronicznych ............................................................................228
Rozdzia 11: Budowa ukadów elektronicznych ......................................................... 231
Pytki stykowe .................................................................................................................................231
Szczegóy budowy pytki stykowej ................................................................................................232
Rozmiary pytek stykowych ..........................................................................................................233
Konstruowanie ukadów elektronicznych z wykorzystaniem pytek stykowych .......................................234
Przygotowywanie czci i narzdzi ...............................................................................................234
Przygotowywanie czówek na zapas ............................................................................................235
Topografia ukadu ......................................................................................................................235
Zapobieganie uszkodzeniom .......................................................................................................237
Podstawy lutowania ........................................................................................................................238
Przygotowywanie do lutowania ....................................................................................................239
Technika lutowania ....................................................................................................................239
Sprawdzanie jakoci poczenia ...................................................................................................241
Rozlutowywanie .........................................................................................................................241
Spis treci
11
Postpowanie po zakoczeniu lutowania ......................................................................................242
Bezpieczestwo w czasie lutowania ..............................................................................................242
Pene zaangaowanie — czenie elementów na stae ........................................................................243
Budowa ukadu na uniwersalnej pytce drukowanej .......................................................................243
Wykonywanie prototypów przy uyciu perforowanych pytek montaowych .....................................244
Wykonywanie pocze owijanych ...............................................................................................246
Wykonywanie wasnej pytki obwodu drukowanego .......................................................................247
Rozdzia 12: Wykonywanie pomiarów i analizowanie obwodów ................................249
Niezwyke moliwoci maego multimetru ..........................................................................................250
Ale to jest przecie woltomierz! ..................................................................................................251
To take amperomierz! ...............................................................................................................251
Omomierz te! ...........................................................................................................................251
Rodzaje multimetrów ......................................................................................................................252
Analogowy czy cyfrowy? .............................................................................................................252
Multimetr cyfrowy ......................................................................................................................253
Wybór zakresu pomiaru ..............................................................................................................255
Kalibracja multimetru ......................................................................................................................256
Posugiwanie si multimetrem ..........................................................................................................257
Pomiar napicia prdu ................................................................................................................258
Pomiar natenia prdu ..............................................................................................................258
Pomiar rezystancji ......................................................................................................................260
Inne rodzaje prób ........................................................................................................................265
Sprawdzanie obwodów za pomoc multimetru ..................................................................................266
Rozdzia 13: Analizator stanów logicznych i oscyloskop ...........................................267
W gb logiki ..................................................................................................................................267
Analiza sygnaów przy uyciu oscyloskopu ........................................................................................270
Obserwacja przebiegu sygnaów ...................................................................................................271
Pasmo i rozdzielczo oscyloskopu ...............................................................................................273
Kiedy uywa oscyloskopu? .............................................................................................................274
Praca z oscyloskopem ......................................................................................................................275
Podstawowa konfiguracja i testowanie ..........................................................................................275
Wywietlanie i dokonywanie pomiaru sygnaów ................................................................................277
Wykonywanie pomiarów ..................................................................................................................279
Czy z baterii da si jeszcze co wycisn? .....................................................................................280
Obrazowanie przebiegu akustycznego sygnau radiowego ..............................................................280
Sprawdzanie czstotliwoci w obwodzie prdu zmiennego .............................................................281
Cz III: Przekuwanie teorii w praktyk ................ 285
Rozdzia 14: Podstawy budowy ukadów elektronicznych .........................................287
Przygotowanie do pracy ..................................................................................................................287
Zobaczy znaczy uwierzy — prawo Ohma naprawd dziaa! ...........................................................289
Analiza obwodu szeregowego ......................................................................................................289
Rozdzielanie napicia .................................................................................................................293
Obwody z rezystorami poczonymi równolegle .............................................................................294
12
Elektronika dla bystrzaków
adowanie i rozadowywanie kondensatorów ....................................................................................296
Gromadzenie i oddawanie adunku ..............................................................................................296
Zmienianie staej czasowej obwodu RC .......................................................................................298
Zmniejszanie napicia na diodach ....................................................................................................299
Wczanie diody LED ................................................................................................................300
Stabilizowanie napicia ...............................................................................................................301
Praca z tranzystorami ......................................................................................................................303
Wzmacnianie prdu ....................................................................................................................303
Przecznik jest wczony! ...........................................................................................................305
Sztuka logicznego mylenia ..............................................................................................................305
wiateko na kocu bramki NAND .............................................................................................306
Budowa bramki OR z trzech bramek NAND ..............................................................................307
Rozdzia 15: Projekty do samodzielnego wykonania w pó godziny ........................... 309
Potrzebne czci .............................................................................................................................309
Migajce byskotki ...........................................................................................................................310
Analiza obwodu migacza na bazie ukadu 555 .............................................................................310
Budowa ukadu migajcych wiateek ...........................................................................................312
Sprawdzanie gotowego obwodu ...................................................................................................314
Wystukiwanie wietlnej melodii dziki wykorzystaniu zjawiska piezoelektrycznoci ...............................315
Piezo… co? ...............................................................................................................................315
Krótki kurs piezoelektrycznoci ....................................................................................................315
wietlny bbenek ........................................................................................................................317
Widzenie w ciemnoci dziki detektorowi podczerwieni ......................................................................317
Wykrywanie czci detektora podczerwieni ...................................................................................317
Szukanie róde podczerwieni ......................................................................................................318
Konstrukcja domowego alarmu ........................................................................................................319
Gromadzenie czci ....................................................................................................................319
Zasada dziaania alarmu .............................................................................................................320
Trafianie do celu dziki elektronicznemu kompasowi .........................................................................321
Czci potrzebne do budowy kompasu .........................................................................................322
Konstrukcja kompasu ..................................................................................................................322
Jak jest jasno, to sycha jakie dwiki ..............................................................................................323
Lista czci do budowy wietlnego alarmu ....................................................................................324
Praktyczne zastosowania alarmu ..................................................................................................324
May wzmacniacz, ale jaki mocny .....................................................................................................324
Gos w sprawie potrzebnych czci ...............................................................................................325
Szczegóy konstrukcji maego wzmacniacza ...................................................................................325
Rczny wykrywacz róde wody .......................................................................................................326
Lista czci ................................................................................................................................326
Zasada dziaania wykrywacza wody .............................................................................................327
Generator niesamowitych efektów wietlnych .....................................................................................327
Lista czci generatora efektów wietlnych ....................................................................................327
Sterowanie wiatami ..................................................................................................................329
Rozmieszczenie diod LED .........................................................................................................329
Spis treci
13
Cz IV: Dekalogi ................................................ 331
Rozdzia 16: Gar cennych wskazówek ....................................................................333
Gotowe projekty elektroniczne ..........................................................................................................333
Uycie nastawnego róda zasilania ..................................................................................................334
Liczenie megaherców ......................................................................................................................334
Generowanie rónych rodzajów sygnaów .........................................................................................335
Zmiana czstotliwoci .....................................................................................................................336
Sprawdzanie pulsu ukadu ...............................................................................................................336
Analizowanie stanów logicznych ......................................................................................................338
Symulowanie ukadów elektronicznych ..............................................................................................338
Gdzie kupi przyrzdy pomiarowe? ..................................................................................................339
Rozdzia 17: Dziesi najpopularniejszych sklepów z czciami elektronicznymi .......... 341
Polska ............................................................................................................................................341
Aprovi .......................................................................................................................................341
AVT .........................................................................................................................................342
Cyfronika ...................................................................................................................................342
Distrelec ....................................................................................................................................342
Centrum Elektroniki ...................................................................................................................342
Allegro ......................................................................................................................................342
Poza Polsk ...................................................................................................................................342
RadioShack ...............................................................................................................................342
All Electronics ...........................................................................................................................343
Farnell .......................................................................................................................................343
Parts Express .............................................................................................................................343
Dyrektywa RoHS ...........................................................................................................................343
Nowe, uywane czy z wyprzeday? ..................................................................................................343
Dodatek: Zasoby internetowe .....................................................................................345
Skorowidz ....................................................................................................................347
Rozdzia 1: Czym jest elektronika i co mona dziki niej zrobi?
27
Rozdzia 1
Czym jest elektronika
i co mona dziki niej zrobi?
W tym rozdziale:
Wyjanienie, czym jest prd elektryczny
Istota mocy elektronów
Wykorzystywanie przewodników
czenie elementów w obwody
Sterowanie przepywem elektronów za pomoc elementów elektronicznych
Zastosowanie energii elektrycznej do wielu rónych rzeczy
ikszo ludzi ma pewne wyobraenie, czym jest elektronika. Kady z nas na
co dzie korzysta z urzdze elektronicznych powszechnego uytku, takich jak
iPod, sprzt stereo, komputer, aparat cyfrowy czy telewizor. Lecz dla wielu osób s one
jak magiczne czarne skrzynki z przyciskami, które speniaj nasze zachcianki.
Wiadomo, e pod pikn obudow kryje si zdumiewajca pltanina maych elementów,
które dziki pewnym poczeniom mog dziaa w odpowiedni sposób. Na pewno
chcesz wiedzie, jak to jest moliwe.
Z tego rozdziau dowiesz si, e prd to uporzdkowany ruch elektronów oraz e sterowanie
tym ruchem stanowi istot elektroniki. Wyjanimy, czym tak naprawd jest prd
elektryczny, i pokaemy, co trzeba zrobi, aby pyn. Ponadto zrobimy krótki przegld
moliwoci, jakie daje nam elektronika.
Czym jest elektronika?
Gdy wczasz wiato w swoim domu, to w rzeczywistoci czysz ródo energii
elektrycznej (najczciej dostarczanej przez elektrowni) i arówk w jeden ukad
nazywany obwodem elektrycznym. Jeli do obwodu doczysz ciemniacz albo regulator
czasowy, to bdziesz móg sterowa dziaaniem arówki w ciekawszy sposób, ni tylko
j wcza i wycza.
W
28
Cz I: Podstawy elektroniki
W ukadach elektrycznych takich jak obwody elektryczne w domu uywa si
„czystego”, niemodyfikowanego prdu elektrycznego, który suy np. do zasilania arówek.
W ukadach elektronicznych idziemy o krok dalej: za ich pomoc sterujemy
przepywem prdu. Zmieniamy jego parametry i kierunek, aby uzyska róne efekty,
od przyciemnienia arówki po komunikacj za porednictwem satelity — rysunek 1.1.
Wanie ta moliwo kontrolowania prdu odrónia ukady elektroniczne od elektrycznych.
Rysunek 1.1.
W tym obwo-
dzie przepy-
wem prdu
elektrycznego
do arówki ste-
ruje ciemniacz
Skd si bierze prd elektryczny?
Prd elektryczny, czasami nazywany elektrycznoci (zob. ramk „Co to jest elektryczno?”),
to ruch malekich elektrycznie naadowanych czstek — elektronów. Gdzie konkretnie
mona te elektrony znale i jak si one poruszaj? Aby odpowiedzie na to pytanie, trzeba
zajrze do wntrza atomu.
Co to jest elektryczno?
Nieatwo wyjani, czym jest elektryczno. Termin
„elektryczno” jest niejednoznaczny, a jego róne
definicje czsto s sprzeczne, co powoduje wiele nie-
porozumie nawet wród nauczycieli i naukowców.
Ogólnie rzecz biorc, pojcie elektrycznoci jest zwi-
zane z tym, jak pewnego rodzaju czstki wystpujce
w naturze oddziauj midzy sob, gdy umieci si
pewn ich ilo w jakim okrelonym obszarze.
Dlatego lepiej jest uywa innych, precyzyjniejszych
terminów do opisu poj zwizanych z elektryczno-
ci. Oto niektóre z nich:
9
adunek elektryczny — fundamentalna (tzn.
niepodlegajca dyskusji) waciwo niektó-
rych czstek opisujca sposób ich wzajemnego
oddziaywania midzy sob. Wyrónia si dwa
rodzaje adunku elektrycznego: dodatni i ujemny.
Czstki tego samego typu (dodatnie lub ujemne)
odpychaj si, a przeciwnych typów — przy-
cigaj.
9
Energia elektryczna — rodzaj energii wytwa-
rzanej przez naadowane elektrycznie czstki. Za
to pacisz elektrowni.
9
Prd elektryczny — ruch elektrycznie naado-
wanych czstek. Jest to najszerzej znane wyja-
nienie elektrycznoci i na nim bdziemy si
koncentrowa w tym rozdziale.
Jeli wic ucinasz sobie pogawdk z kumplami
przy szklance wody, to moesz swobodnie uywa
sowa „elektryczno”, aby powiedzie, co zasila
Twoj konsol do gier. Jeli jednak bdziesz sza-
sta tym sowem wród zawodowych fizyków, to
mog nie zechcie z Tob rozmawia.
Rozdzia 1: Czym jest elektronika i co mona dziki niej zrobi?
29
Wydobywanie adunku z elektronów
Atomy to podstawowy skadnik, z którego zbudowane jest wszystko we wszechwiecie,
zarówno to, co stworzya natura, jak i wytwory czowieka. S tak mae, e w jednej drobinie
kurzu mieci si ich wiele milionów, a wic wyobra sobie, ile ich musi by w redniego
wzrostu zawodniku sumo. W kadym atomie s elektrony, które znajduj si poza
jego rodkiem, czyli jdrem. Wszystkie elektrony maj ujemny adunek elektryczny
i przycigaj inny rodzaj malekich czstek, które nazywamy protonami. Protony maj
adunek dodatni i znajduj si w jdrze atomu.
adunek elektryczny to waciwo niektórych czstek, elektronów, protonów
i kwarków (tak, wanie kwarków), okrelajca sposoby ich wzajemnego oddziaywania.
Istniej dwa rodzaje adunku elektrycznego, którym nadano nazwy „dodatni” i „ujemny”
(nazwy te nie maj adnego zwizku z prawdziwym znaczeniem tych sów, równie
dobrze mona by uywa nazw „Flip” i „Flap” albo „pónoc” i „poudnie”). Czstki
o takim samym rodzaju adunku odpychaj si, a czstki o rónych rodzajach adunku
— przycigaj. Dlatego wanie elektrony i protony czuj do siebie taki silny pocig.
W typowych warunkach atom zawiera tyle samo protonów, co elektronów, i wówczas
mówi si, e jest elektrycznie obojtny. Sia przycigajca protony do elektronów
dziaa jak niewidzialny klej, który utrzymuje czstki atomu razem, podobnie jak grawitacja
ziemska utrzymuje Ksiyc w pobliu naszej planety. Elektrony znajdujce si najbliej
jdra s zwizane z atomem silniej ni elektrony znajdujce si nieco dalej. Niektóre atomy
trzymaj swoje dalsze elektrony bardzo mocno, podczas gdy inne s bardziej rozlunione.
Mobilizowanie elektronów w przewodnikach
Materiay, które lubi zatrzymywa elektrony przy sobie (np. powietrze i tworzywa
sztuczne), nazywamy izolatorami. Natomiast materiay takie jak mied, aluminium
i inne metale, w których elektrony pooone dalej od jdra atomu nie s z nim mocno
zwizane, nazywamy przewodnikami.
W metalach elektrony pooone daleko od jdra atomu s tak sabo przycigane, e mog
wyrwa si na wolno i wdrowa midzy atomami. Te wolne elektrony mona porówna
do owiec pascych si na zboczu wzgórza — krc si bez celu po okolicy, ale nie oddalaj
si zbyt daleko ani nie poruszaj si w adnym cile okrelonym kierunku. Jeli jednak
zastosujemy jaki specjalny bodziec, wszystkie te elektrony z przyjemnoci zaczn poda
w jedn stron. Prd elektryczny (czsto nazywany elektrycznoci) to masowy ruch
elektronów w przewodniku, wymuszony przez si, która dziaa na nie z zewntrz.
Wydaje si, e ruch ten rozpoczyna si natychmiast. Jest to spowodowane tym, e wszystkie
wolne elektrony — na caej dugoci przewodnika — zaczynaj si rusza mniej wicej
jednoczenie.
Porównajmy to z grup ludzi podajcych sobie wiadra podczas gaszenia poaru. Mamy
kilka osób ustawionych w rzdzie, kada z nich trzyma w rkach wiadro wody. Osoba
bdca na pocztku kolejki napenia puste wiadro wod, a osoba znajdujca si na kocu
wylewa wod z wiadra. Na specjaln komend kada osoba podaje swoje wiadro osobie
30
Cz I: Podstawy elektroniki
po swojej lewej stronie i odbiera wiadro od ssiada z prawej strony. Mimo i kade wiadro
pokonao tylko bardzo krótk drog (z rk jednej osoby do nastpnej), to moe si
wydawa, e jedno wiadro przebyo cay dystans od pierwszej do ostatniej osoby w kolejce.
Podobnie jest z prdem elektrycznym — kady elektron przechodzi na miejsce
poprzedniego wzdu przewodnika (rysunek 1.2).
Rysunek 1.2.
Ruch elektronów
w przewodniku
mona porówna
do grupy osób
podajcych
sobie wiadra
z rki do rki
Prd elektryczny to królestwo malekich czstek, które czasami oddziauj midzy
sob w ogromnych ilociach. Dlatego do jego opisu potrzebne s specjalne jednostki
miary. Na przykad jeden kulomb oznacza adunek przenoszony przez 6,24
u 10
18
(czyli 624 i 16 zer) elektronów. Jeli jeden kulomb adunku przepywa przez dowoln
paszczyzn w cigu jednej sekundy, to mówimy, e natenie prdu elektrycznego
wynosi jeden amper (w skrócie 1 A). To bardzo dua liczba elektronów, znacznie
wiksza ni liczba elektronów przepywajcych w typowym ukadzie elektronicznym.
W elektronice prd czciej mierzy si w miliamperach (mA). Jeden miliamper to
jedna tysiczna ampera.
Wprawianie elektronów w ruch
Prd elektryczny to przepyw ujemnie naadowanych elektronów przez przewodnik
wskutek dziaania pewnej siy. Ale co to za sia, która sprawia, e elektrony poruszaj
si w uporzdkowany sposób? Co zarzdza elektryczn brygad poarow z wiadrami?
Sia wprawiajca elektrony w ruch to napicie, które mierzy si w jednostkach o nazwie
wolt (w skrócie V). Jeli do przewodnika przyoy si odpowiednio silne napicie,
to znajdujce si w nim wolne elektrony zaczn porusza si w jednym kierunku,
tak jak owce zaganiane do zagrody, tylko duo szybciej.
Napicie mona sobie wyobrazi jako cinienie. Tak jak cinienie wody powoduje jej
przepyw przez rury i zawory, tak napicie pcha elektrony przez przewodniki. Im wysze
cinienie, tym silniejsza sia popychajca — a wic im wysze napicie, tym silniejszy
jest prd przepywajcy przez przewodnik.
W opisach napicia elektrycznego czasami mona spotka te takie okrelenia, jak rónica
potencjaów, potencja napicia, spadek potencjau czy spadek napicia. Nie
musisz si na razie nimi przejmowa. Wicej o tych pojciach dowiesz si z rozdziau 2.
Rozdzia 1: Czym jest elektronika i co mona dziki niej zrobi?
31
Dowiadczanie elektrycznoci
Moesz na wasnej skórze odczu przepyw elek-
tronów. Wystarczy, e w suchy dzie potrzesz sto-
pami o dywan, a nastpnie dotkniesz klamki u drzwi.
Trzanicie, które usyszysz (i iskra, która moe si
pojawi), jest efektem przeskoczenia elektrycznie
naadowanych czstek z Twojego palca na klamk.
Nazywamy to elektrycznoci statyczn. Jest to
nagromadzenie si elektrycznie naadowanych cz-
stek w jednym miejscu; s one statyczne (nierucho-
me) a do momentu zblienia i przycignicia ich do
przeciwnie naadowanych czstek.
Innym przykadem elektrycznoci statycznej jest by-
skawica (aczkolwiek lepiej jej nie dowiadcza na
wasnej skórze), któr wywouj naadowane czstki
podróujce midzy chmurami lub od chmury do
ziemi. Poruszajce si naadowane czstki uwalniaj
energi, któr obserwujemy w postaci byskawic
i grzmotów.
Kto potrafi zmusi wystarczajc liczb naadowa-
nych czstek do poruszania si i umie zapanowa nad
wyzwalan przez nie energi, moe t energi wy-
korzysta do zasilania arówek i innych urzdze.
Wykorzystywanie energii elektrycznej
do wykonywania pracy
Jednym z pionierów bada nad elektrycznoci by Benjamin Franklin, autor wielu
terminów i poj (np. prd, ang. current), które dzi doskonale wszyscy znamy. Wbrew
powszechnej opinii Franklin nie trzyma klucza znajdujcego si na kocu sznurka
przyczepionego do latawca w czasie owej pamitnej burzy w 1752 roku (gdyby go trzyma,
to nie wziby udziau w wojnie o niepodlego Stanów Zjednoczonych). Moliwe, e
przeprowadzi ten eksperyment, ale na pewno w czasie jego trwania nie mia klucza w rce.
Franklin zdawa sobie spraw z tego, jak niebezpieczna i zarazem potna jest elektryczno.
Po zapoznaniu si z jego prac wiele osób zastanawiao si, czy elektryczno mona
wykorzysta w praktyce. Naukowcy i wynalazcy, tacy jak Michael Faraday czy Thomas
Edison, rozwinli prace Franklina i odkryli róne sposoby panowania nad energi
elektryczn oraz moliwoci jej wykorzystania.
Zanim zaczniesz fascynowa si moliwociami wykorzystania energii elektrycznej, zwró
uwag na straszn ikon ostrzeenia, któr wida po lewej stronie. Pamitaj, e ponad
250 lat temu Benjamin Franklin wiedzia ju, jak naley postpowa z elektrycznymi
siami natury. Ty równie postpuj z rozwag. miertelnie niebezpieczne mog by
nawet niewielkie iloci adunku elektrycznego, jeli dojdzie do splotu niekorzystnych
warunków. Potencjalne niebezpieczestwa, jakie niesie ze sob praca z prdem, oraz
sposoby ochrony przed nimi opisalimy w rozdziale 9. Ale ju teraz bd ostrony!
Z tej czci rozdziau dowiesz si, jak elektrony przenosz energi i jak mona j
wykorzysta do wykonywania pracy.
32
Cz I: Podstawy elektroniki
Wykorzystywanie energii elektrycznej
Podróujce elektrony przenosz energi z jednego koca przewodnika na drugi. Takie
same adunki si odpychaj — kady elektron odpycha swojego ssiada bezdotykow
si, przesuwajc go wzdu przewodnika. W ten sposób energia jest przesyana przez
przewodnik.
Jeli wiesz, jak przetransportowa t energi do urzdzenia, które moe wykona okrelon
prac, np. arówki, silnika albo gonika, to moesz jej uy na wasn korzy. Energia
elektryczna przenoszona przez elektrony jest pobierana przez dane urzdzenie, które
nastpnie zamienia j na inn posta, np. wiato, ciepo albo energi mechaniczn.
To wanie dziki tej przemianie drucik w arówce si arzy, wirnik silnika si obraca,
a membrana w goniku drga.
Poniewa pyncych elektronów nie wida — i lepiej nie dotyka przewodnika — aby
uatwi sobie zrozumienie, na czym polega ujarzmianie energii elektrycznej, pomyl
o wodzie. Jedna kropla wody na niewiele si zda (i nikogo nie skrzywdzi), ale wystarczy
wzi du liczb takich kropel, poczy je, przepuci przez kana, którego wylot jest
skierowany na jaki przedmiot (np. koo wodne), i ju mona wykorzysta energi wody
do swoich celów. Podobnie jak miliony kropel wody poruszajce si w jednakowym
kierunku tworz prd, miliony elektronów poruszajcych si w tym samym kierunku
tworz prd elektryczny. W istocie Benjamin Franklin równie zauway, e elektryczno
zachowuje si podobnie do cieczy i ma nawet podobne do niej waciwoci, tzn. „prd”
i „cinienie” (ale pewnie nie polecaby nam jej pi).
Ale skd si bierze pierwotna energia, ta, dziki której elektrony w ogóle zaczynaj si
rusza? Pochodzi ona ze róda energii elektrycznej, np. baterii (omówienie róde
energii elektrycznej znajduje si w rozdziale 2.).
Umoliwianie elektronom
dotarcia we waciwe miejsce
Prd elektryczny nie moe pyn wszdzie (gdyby móg, to cay czas bylibymy nim raeni).
Elektrony mog pyn tylko wówczas, gdy zapewnimy im zamknit przewodzc ciek,
czyli obwód, po której bd mogy si porusza, oraz zainicjujemy przepyw za pomoc
baterii lub innego róda energii elektrycznej. Mied i inne materiay przewodzce czsto
formuje si w przewody (druty), które s nastpnie wykorzystywane do wytwarzania
„cieek” przepywu wolnych elektronów i kierowania energii elektrycznej do arówek
i innych urzdze. Tak jak w przypadku rur wodnych, im wiksz rednic ma przewód,
tym atwiej mog porusza si w nim elektrony.
Jeli w obwodzie wystpuje przerwa (jest to wówczas tzw. obwód otwarty), to elektrony
przestaj pyn, szybko przechodz w przewodniku w stan elektrycznie obojtny. Mona
to porówna do litra wody przepywajcego przez niezatkan rur. Woda szybko w caoci
wyleci na zewntrz i przestanie pyn. Gdyby pyna w obiegu zamknitym, to poruszaaby
si tak dugo, jak dugo byaby do tego zmuszana. Aby utrzyma ruch elektronów, trzeba
zbudowa obwód elektryczny. Na rysunku 1.3 wida, e kady obwód musi zawiera
trzy podstawowe elementy, aby elektrony mogy w nim pyn i dostarcza energi
do urzdzenia, które ma wykona prac:
Rozdzia 1: Czym jest elektronika i co mona dziki niej zrobi?
33
Rysunek 1.3.
Obwód elek-
tryczny skada
si ze róda za-
silania, obci-
enia i przewo-
dów, którymi
pynie prd
elektryczny
9
ródo energii elektrycznej — ródo dostarcza si, która popycha elektrony
w obwodzie. Czasami ródo energii elektrycznej nazywa si jeszcze takimi terminami,
jak ródo elektryczne, ródo zasilania, ródo napicia albo ródo energii.
róda energii elektrycznej opisalimy w rozdziale 2.
9
Obcienie — jest to element obwodu elektrycznego, który pochania energi
(np. arówka albo gonik). Stanowi on punkt docelowy, do którego ma by
przesana energia.
9
Przewody — umoliwiaj przepyw elektronów od róda do obcienia.
Elektrony s „popychane” przez ródo i w przewodach zaczyna pyn prd elektryczny
do obcienia, w którym energia elektryczna zostaje zamieniona na co innego — np. wiato.
Pracujce elektrony dostarczaj moc
W przypadku elektronów dostarczajcych energi do
arówki i innych urzdze sowo „praca” jest uywane
w rozumieniu fizycznym. Praca to ilo energii wyko-
rzystanej przez urzdzenie w okrelonym czasie przy
sile (napiciu) zastosowanej do zbioru elektronów
w tym urzdzeniu. Im wicej elektronów wepchniemy
do urzdzenia oraz im silniej bdziemy je popycha,
tym wicej energii elektrycznej wyzwolimy i tym
wicej pracy bdzie mogo by wykonane (np. arów-
ka bdzie janiej wieci albo w silniku szybciej bdzie
si obraca wirnik). Sum energii zuytej podczas
wykonywania pracy w okrelonym przedziale czasu
nazywa si moc i mierzy si j w watach. Aby ob-
liczy moc, naley pomnoy si (napicie) przez roz-
miar strumienia elektronów (natenie):
Moc = napicie × natenie
Obliczenia mocy s w elektronice bardzo wane,
poniewa pozwalaj okreli, jak ilo energii
podzespoy elektroniczne s w stanie wytrzyma.
Jeli do elementu elektronicznego „wpompujemy”
zbyt duo elektronów, wytworzy si nadmierna ilo
ciepa i element ten moe ulec uszkodzeniu (spali
si). Na wielu czciach elektronicznych znajduje si
oznaczenie maksymalnego poboru mocy, dziki
czemu mona nie dopuci do ich uszkodzenia.
Przypominamy o tym jeszcze w dalszych rozdzia-
ach, przy opisie poszczególnych elementów i ich
mocy znamionowej.
34
Cz I: Podstawy elektroniki
Co elektrony potrafi zrobi
(gdy tylko si nimi
odpowiednio pokieruje)?
Wyobra sobie, e do pary goników podczasz prd, którym w aden sposób nie
sterujesz i któremu nie nadajesz adnego „ksztatu”. Co by usysza? Na pewno nie
muzyk! Przy uyciu odpowiednich, waciwie poczonych elementów elektronicznych
mona sprawi, aby membrana gonika drgaa w okrelony sposób i wytwarzaa
rozpoznawalne dwiki, np. mow lub muzyk (oczywicie jak konkretn). Gdy umiemy
sterowa przepywem elektronów, moemy zrobi z prdem elektrycznym wiele rzeczy.
Elektronika w caoci opiera si na wykorzystaniu specjalnych urzdze, nazywanych
elementami elektronicznymi (s to np. rezystory, kondensatory, cewki indukcyjne
i tranzystory, które opisalimy odpowiednio w rozdziaach 3., 4., 5. i 6.), do sterowania
prdem (czyli przepywem elektronów) w taki sposób, aby zmusi go do wykonania
okrelonych zada.
W prostych urzdzeniach elektronicznych do sterowania przepywem prdu uywa si
tylko kilku elementów elektronicznych. Jako przykad mona wymieni ciemniacz,
kontrolujcy przepyw prdu do arówki, lecz wikszo ukadów elektronicznych to
znacznie bardziej skomplikowane systemy. Zamierzony cel jest w nich uzyskiwany poprzez
poczenie wielu elementów elektronicznych w obwód lub obwody. Najlepsze jest to,
e gdy pozna si istot dziaania kilku takich elementów oraz nauczy si stosowa do nich
pewne podstawowe zasady, to mona zacz rozumie i samodzielnie budowa obwody
elektroniczne speniajce ciekawe funkcje.
W tym podrozdziale przedstawiamy tylko próbk tego, co mona zrobi, odpowiednio
sterujc elektronami w obwodach elektronicznych.
Wytwarzanie dobrych wibracji
Elementy elektroniczne znajdujce si w Twoim iPodzie, odtwarzaczu samochodowym
i innych systemach audio zamieniaj energi elektryczn w dwik. W kadym z tych
przypadków funkcj obcienia, czyli miejsca docelowego dla pyncych elektronów,
peni goniki. Zadaniem elementów elektronicznych jest nadanie pyncemu do
goników prdowi takiego „ksztatu”, aby wprawia ich membrany w ruch, który
spowoduje odtworzenie oryginalnego dwiku.
Zobaczy znaczy uwierzy
W systemach wizualnych elementy elektroniczne s wykorzystywane do sterowania czasem
i intensywnoci emisji wiata. Wiele przyrzdów do zdalnego sterowania urzdzeniami
takimi jak Twój fotel firmy La-Z-Boy emituje promieniowanie podczerwone, gdy jest
naciskany jeden z ich przycisków. Promieniowanie to ma pewne znaki szczególne,
stanowice rodzaj kodu odbieranego przez sterowane urzdzenie, który informuje je,
co ono ma robi.
Rozdzia 1: Czym jest elektronika i co mona dziki niej zrobi?
35
Wewntrzna powierzchnia ekranu w telewizorze kineskopowym (takie jeszcze istniej?)
jest pokryta luminoforem, który wieci, gdy uderza w niego wizka elektronów. Ukady
elektroniczne znajdujce si w telewizorze kontroluj kierunek i intensywno wizek
elektronów, okrelajc w ten sposób pojawiajcy si na ekranie obraz. Owiecenie!
Wyczuwanie i alarmowanie
Urzdzenia elektroniczne mog wykonywa pewne dziaania w odpowiedzi na dany
poziom intensywnoci wiata, ciepa, dwiku czy jaki ruch. Czujniki elektroniczne
wytwarzaj lub zmieniaj prd elektryczny pod wpywem jakiego bodca. Mikrofonów,
czujników ruchu, czujników temperatury i czujników wiata mona uywa do wzbudzania
wybranych elementów elektronicznych w celu np. aktywacji automatycznego otwierania
drzwi albo wczania alarmu.
Sterowanie ruchem
Elektronik czsto wykorzystuje si do wczania i wyczania silników oraz kontrolowania
intensywnoci ich obrotów. Z kolei sterujc silnikami, mona kontrolowa dziaanie
napdzanych nimi mechanizmów. Urzdzenia elektroniczne znajduj si w robotach,
samolotach, rakietach kosmicznych, windach itp.
Rozwizywanie problemów
(czyli uywanie komputerów)
Ludzie yjcy w staroytnoci (tzn. bardzo dawno temu, nie dotyczy to Twoich dziadków)
do wykonywania oblicze arytmetycznych uywali abakusa. My w tym samym celu
posugujemy si kalkulatorami i komputerami. W abakusie liczby byy symbolizowane
koralikami, które przesuwano, aby wykona obliczenia. W komputerach natomiast liczby,
znaki i inne dane maj posta wzorów energii elektrycznej, a obliczenia wykonujemy
poprzez manipulowanie tymi wzorami za pomoc elementów elektronicznych (oczywicie
elektrony robotnicy tak naprawd nie maj pojcia, e przeprowadzaj obliczenia). Jeli
masz pod rk swój tajny piercie dekodujcy, to moesz dany wzór rozszyfrowa,
aby sprawdzi, jak liczb w nim zakodowano (albo moesz zda si w tej kwestii na
elektronik wywietlacza).
Komunikacja
Znajdujce si w Twoim telefonie komórkowym ukady elektroniczne zamieniaj dwik
Twojego gosu w sygna elektryczny, modyfikuj ten sygna (poddajc go kompresji
i kodujc w celu przygotowania do wysania), przeksztacaj go na sygna radiowy,
a nastpnie wysyaj do stacji przekanikowej. Inne ukady w Twoim telefonie odbieraj
przychodzce ze stacji sygnay i dekoduj zawarte w nich komunikaty na dwik gosu
Twojego znajomego (który syszysz w suchawce).
Oparte na elektronice systemy komunikacyjne transmisji danych, których uywasz za
kadym razem, gdy dokonujesz zakupów przez internet, zamieniaj Twoje materialistyczne
pragnienia w zamówienia sklepowe i przy okazji wysysaj pienidze z Twojego konta.
Skorowidz
A
AC,
Patrz prd zmienny
akumulator
niklowo-kadmowy (NiCd), 176
niklowo-metalowo-wodorowy (NiMH), 176
alarm wietlny, 323
praktyczne zastosowania, 324
schemat, 323
amper,
Patrz prd elektryczny
amperomierz, 226, 251
symbol, 226
analizator stanów logicznych, 267, 338
brak wskazania, 270
próba, 268
pulsowanie, 270
wskanik stanu niskiego, 269
wskanik stanu wysokiego, 269
antena, 50, 183
atom, 29
dziura elektronowa, 121
elektron, 28, 29
elektron walencyjny, 120
elektrycznie obojtny, 29
jdro atomowe, 29
proton, 29
wizania kowalentne, 120
B
bajt, 151
bateria, 38, 78, 288
alkaliczna, 176
anoda, 38
blokowa, 174
cynkowo-wglowa, 175
czas ycia, 177
katoda, 38
litowa, 176
ogniwo, 39
sprawdzenie napicia, 280
bezpiecznik, 265
sprawdzanie, 265
bit, 50, 149, 150, 151, 155
bramka logiczna, 151, 305
AND („i”), 151
NAND („nie i”), 151
NOR („nie lub”), 152
NOT („nie”, inwerter), 152
OR („lub”), 151
XOR („wykluczajce lub”), 152
budowa bramki OR z trzech bramek
NAND, 307
styk, 152
symbole, 152, 223
tablica prawdy, 153
bramka uniwersalna, 153
brzczyk, 186
parametry, 187
brzczyk piezoelektryczny, 186
C
cewka indukcyjna, 46, 101, 106
budowa, 104
drut, 103
ekranowanie, 109
izolowanie, 109
napicie wsteczne, 104
poczenia równolege, 110
poczenia szeregowe, 109
rdze, 103
zastosowanie, 108
zwarcie, 105
348
Elektronika dla bystrzaków
czstotliwo, 41
herc, 41
czujnik
promieniowania podczerwonego, 184
wiata, 183
elektroniczny, 35, 181
nacisku i pooenia, 183
D
DC,
Patrz prd stay
demodulator, 50
detektor podczerwieni, 317
schemat, 318
dielektryk,
Patrz izolator
dioda, 46, 124, 288
anoda, 123
budowa bramek logicznych, 132
elektroluminescencyjna
,
Patrz dioda LED
identyfikacja, 126
katoda, 123
LED, 55, 130, 288
prd przewodzenia, 130
prd szczytowy, 130
wczanie, 300
napicie polaryzacji, 124
napicie przewodzenia, 124
napicie wsteczne, 124
natenie znamionowe, 126
niespolaryzowana, 125
ochrona przed przepiciami, 131
pojemnociowa, 89
polaryzacja przewodzenia, 124
polaryzacja zaporowa, 124
polaryzacja, 124
póprzewodnikowa, 123
prd przewodzenia, 124
prd wsteczny, 125
prostowanie elektryczne, 123
prostownicza, 128
mostek prostowniczy, 128
prostowanie penookresowe, 128
prostowanie póokresowe, 128
przewodzenie prdu, 125
sposób podczenia, 127
sprawdzanie, 263
sterowanie przepywem prdu, 132
sygnaowa, 128
szczytowe napicie wsteczne, 125
wartoci znamionowe, 126
warto szczytowego napicia wstecznego, 126
zastosowanie, 127
Zenera, 122, 129, 301
moc znamionowa, 129
napicie przebicia, 129
regulowanie napicia, 129
zczowa, 123
zmniejszanie napicia, 299
dawik, 104
doprowadzenie, 43
dostarczanie energii elektrycznej, 37
drugie prawo Kirchhoffa, 44, 289
dyrektywa RoHS, 343
dziaanie prdu elektrycznego na ludzkie ciao,
207
dzielnik napicia, 55, 56, 70, 302
E
efekt piezoelektryczny, 114, 182
elektromagnes, 103, 104
elektromagnetyzm, 102
elektroniczny kompas, 321
konstrukcja, 322
schemat, 321
elektronika póprzewodników, 123
elektryczno, 28, 31, 102,
Patrz równie prd
elektryczny
elektryczno statyczna, 31
elementy elektroniczne, 34
bierne, 47
czynne, 47
wybór, 46
energia elektryczna, 28
energia wtórna, 39,
Patrz równie energia
elektryczna
F
farad,
Patrz pojemno elektryczna
filtr, 97
czstotliwo graniczna, 99, 111
dolnoprzepustowy, 98, 111
górnoprzepustowy, 98, 111
rodkowoprzepustowy, 100
rodkowozaporowy, 100, 114
tumienie, 99
format cyfrowy, 50
Skorowidz
349
fotodioda, 143, 177, 181
fotoogniwa,
Patrz ogniwa soneczne
fotorezystor, 181
fototranzystor, 145, 181
G
generator
efektów wietlnych, 327
schemat, 328
funkcji, 281, 335
podstawy czasu, 336
tonów, 320
gonik, 50, 185
impedancja, 185
moc znamionowa, 186
pasmo czstotliwoci, 185
gowice odczytu danych z tam
magnetycznych, 184
H
henr,
Patrz indukcyjno
herc,
Patrz czstotliwo
I
impedancja, 70, 112
indukcja elektromagnetyczna, 40, 103
indukcyjno, 104, 109,
Patrz równie
samoindukcja
henr, 104
indukcyjno wzajemna, 115
inwerter,
Patrz bramka NOT
izolator, 29, 78
K
kabel, 173
ekran, 173
kabel tamowy, 174
kondensator, 46, 77, 78, 81, 288
blokowanie przepywu prdu staego, 82
budowa, 78
cakowite rozadowanie, 95
charakterystyka, 83, 84
adowanie, 79, 94, 95, 296
czenie równolege, 89
czenie szeregowe, 90
magazynowanie energii elektrycznej, 82
napicie znamionowe, 85
odczytywanie wartoci, 87
oznaczenia pojemnoci, 88
oznaczenia tolerancji, 88
pojemno zastpcza, 91
polaryzacja, 86
rozadowywanie, 79, 296
rozmiary, 85
sprawdzanie, 262
sprzgajcy, 82
stan penego naadowania, 94
symbole, 86, 89
tolerancja, 88
tworzenie zegarów, 82
wybieranie czstotliwoci, 83
wybór rodzaju, 85
wygadzajcy, 82
wygadzanie napicia, 82
zmienny, 89
konstrukcja domowego alarmu, 319
kocówka, 38
kryszta, 114
kryszta kwarcowy,
Patrz kryszta
kulomb,
Patrz adunek elektryczny
L
licznik dziesitny 4017, 167
schemat wyprowadze, 167
logika cyfrowa, 149
lutowanie, 193, 209, 238, 242
bezpieczestwo, 242
lut, 193
lutownica, 194
podstawka lutownicy, 194
stacja lutownicza, 194
stop lutowniczy, 194
technika lutowania, 239
zimny lut, 241
zcze lutowane, 193
adunek elektryczny, 28, 29
dodatni, 29
kulomb, 30
ujemny, 29
cznik dotykowy, 305
350
Elektronika dla bystrzaków
M
magnes, 40, 103
magnetyzm, 102
may wzmacniacz, 324
schemat, 325
szczegóy konstrukcji, 325
masa, 44, 45
obudowy, 218
odniesienia,
Patrz masa
oznaczanie pocze, 218
pywajca, 45
sygnaowa, 219
symbole, 216
McComb Gordon, 15
miernik czstotliwoci, 283, 334
przelicznik wstpny, 335
migacz LED, 312
budowa obwodu, 313
schemat obwodu, 311
mikrofon, 182
membrana, 182
dynamiczny, 182
krystaliczny, 182
pojemnociowy, 182
wiatowodowy, 182
mikrokontroler, 168
mikroukad,
Patrz ukad scalony
mobilizowanie elektronów
w przewodnikach, 29
moc, 33
wat, 33
modyfikowanie napicia, 55
multimetr, 195, 250, 288
analogowy, 252
budowa, 254
cyfrowy, 253
kalibracja, 256
maksymalny zakres pomiarowy, 255
pomiar napicia prdu, 258
pomiar natenia prdu, 258
pomiar rezystancji, 260
pomiar wyszych wartoci, 256
sprawdzanie bezpieczników, 265
sprawdzanie diody, 263
sprawdzanie kondensatora, 262
sprawdzanie obwodów, 266
sprawdzanie potencjometru, 261
sprawdzanie przecznika, 265
sprawdzanie przewodów i kabli, 264
sprawdzanie rezystora, 261
sprawdzanie tranzystora, 263
wskazanie przekraczajce zakres, 255
wybór zakresu pomiaru, 255
automatyczna zmiana zakresu, 253
multiwibrator astabilny, 162, 310, 320
multiwibrator bistabilny, 165
multiwibrator monostabilny, 164
N
nadprzewodnik, 54
napicie elektryczne, 30
stabilizowanie, 301
wolt, 30
O
obwody mieszane, 49
obwód
analogowy, 149
bierny, 47
czynny, 47
elektryczny, 27, 32, 33
obcienie, 33
otwarty, 32, 43
przewody, 33
sterowanie, 27
wzrost napicia, 44
logiczny,
Patrz ukad logiczny
RC, 94
staa czasowa, 96, 298
tworzenie zegara, 97
zmienianie staej czasowej, 298
RL, 110
RLC, 112
równolegy, 294
strojony, 113
szeregowy
analiza, 289
budowa, 290
rozdzielanie napicia, 293
sumowanie wartoci napicia, 291
odsysacz
cyny, 195, 241
gruszkowy, 242
sprynowy z ruchomym trzpieniem, 241
Skorowidz
351
ogniwa fotoelektryczne,
Patrz ogniwa soneczne
ogniwa fotowoltaiczne,
Patrz ogniwa soneczne
ogniwa soneczne, 41
ograniczanie iloci prdu, 55
ograniczanie przepywu prdu, 53
om,
Patrz rezystancja
omomierz, 226, 251
symbol, 226
sprawdzanie cigoci poczenia, 252
oscylator, 114, 162
oscyloskop, 270, 271
konfiguracja i testowanie, 275
obrazowanie przebiegu akustycznego
sygnau radiowego, 280
obserwacja przebiegu sygnaów, 271
opónienie podstawy czasu, 274
pami cyfrowa, 274
pasmo, 273
pomiar sygnau prdu zmiennego, 281
przebieg, 270, 271
przebieg prdu staego (DC), 272
przebieg prdu zmiennego (AC), 272
przebieg sygnau cyfrowego, 272
przebieg sygnau pulsujcego, 272
rozdzielczo, 274
sprawdzenie napicia baterii, 280
warto podstawy czasu, 273
wykonywanie pomiaru sygnaów
elektrycznych, 278
zastosowanie, 274
owijanie, 246
oznaczanie elementów elektronicznych, 219
identyfikator, 219, 221
numer czci, 219
symbole elementów analogowych, 221
warto, 219
P
panel soneczny, 177
para Darlingtona, 305
perforowane pytki montaowe, 244
piezoelektryczno, 315
dysk piezoelektryczny, 315
obwód demonstracyjny, 316
piksel, 51
pytka obwodu drukowanego,
Patrz pytka PCB
pytka PCB, 247
laminat, 247
okadzina, 247
pytka stykowa, 287
pytka uniwersalna, 243
pytki obwodów drukowanych, 61
monta powierzchniowy, 61
pytki prototypowe,
Patrz pytki stykowe
pytki stykowe, 201, 231
budowa, 232
konstruowanie ukadów
elektronicznych, 234
otwory wtykowe, 231
pojemno pasoytnicza, 238
rozmiary, 233
topografia ukadu, 235
zapobieganie uszkodzeniom, 237
pojemno elektryczna, 83
farad, 83
mikrofarad, 83
pikofarad, 83
poczenia równolege, 48
poczenia szeregowe, 47
potencjometr, 56, 57, 60, 288
budowa, 59
dostrojczy, 60
nastawny,
Patrz potencjometr dostrojczy
obrotowy, 59
sprawdzanie, 261
suwakowy, 60
poziom rezystancji, 54
dugo materiau, 54
przekrój materiau, 54
rodzaj materiau, 54
temperatura, 54
póprzewodnik, 41, 119
akceptor, 121
domieszkowanie, 121
donor, 121
napicie przebicia, 122
zcze p-n, 122, 123
póprzewodnik typu n, 121
póprzewodnik typu p, 121
póprzewodnikowy czujnik temperatury, 184
pósumator, 154
tablica prawdy, 154
praca, 33
352
Elektronika dla bystrzaków
prawo Joule’a, 74, 75
zastosowanie, 75
prawo Ohma, 49, 53, 66, 67, 75, 289
projektowanie i modyfikowanie obwodów,
73
weryfikowanie, 291
zastosowanie, 68, 70, 93
prd elektryczny, 28, 29, 30, 37, 42
amper, 30
indukcja, 40, 103,
Patrz równie indukcja
elektromagnetyczna
kierunek odniesienia prdu, 42
mierzenie bardzo maych wartoci, 304
miliamper, 30
sposoby kontrolowania, 46
sterowanie, 34, 45
umowny kierunek prdu, 42
prd konwencjonalny, 216
prd stay, 38, 39, 205
prd zmienny, 38, 40, 205
chwilowy, 40
czstotliwo, 41
fala sinusoidalna, 40
napicie, 40
napicie midzyszczytowe (U
pp
), 40
warto skuteczna (U
s
), 40
warto szczytowa, 40
warto szczytowa napicia, 40
prostownik, 120, 128
prostownik penookresowy, 128
przekanik, 180
symbol, 224
przecznik, 179
DPDT, 180
DPST, 180
dwustabilny, 179
jednobiegunowy, 180
koyskowy, 179
listkowy, 179
podwójny styk zwierny, 180
pojedynczy styk zwierny, 180
pozycja otwarta, 179
pozycja zamknita, 179
przyciskowy, 179
SPDT, 180
sprawdzanie, 265
SPST, 180
symbole, 224
suwakowy, 179
przepyw elektronów,
Patrz prd elektryczny
przerzutnik, 165
przetwornica prdu, 41
przetwornik wejciowy, 183, 184
symbole, 225
przetwornik wyjciowy, 184
symbole, 225
przewodnik, 29
wolne elektrony, 29
przewód, 171
jednoyowy, 172
wieloyowy, 172
pulsator logiczny, 336
R
radiator, 61
reakcja elektrochemiczna, 38
reaktancja indukcyjna, 107, 108
reaktancja pojemnociowa, 91, 92
rejestr, 155
reostat, 56, 57, 60
rezonans, 113, 114
czstotliwo rezonansowa, 113
obwód rezonansowy, 113
rezystancja, 53,
Patrz równie poziom
rezystancji
kiloom, 54
megaom, 54
om, 54
rzeczywista, 56
zastpcza, 62, 72
rezystor, 45, 46, 54, 288
dobór do obwodu, 61
czenie równolege, 63
czenie szeregowe, 62
moc, 57
moc znamionowa, 60
sprawdzanie, 261
symbole, 57
tolerancja, 56, 57
warto znamionowa, 57, 58
rezystor stay, 56
budowa, 57
precyzyjny, 56
standardowy, 56
rezystor zmienny,
Patrz potencjometr, reostat
Skorowidz
353
rczny wykrywacz róde wody, 326
schemat, 326
rodziny ukadów logicznych, 166
rozlutowywanie, 241
rónica potencjaów,
Patrz spadek napicia
ruch elektronów, 30,
Patrz równie prd
elektryczny
S
samoindukcja, 104, 115,
Patrz równie
indukcyjno
schemat blokowy, 51
schemat ideowy, 22, 213
analiza, 226
poczenia, 214
szyna, 214
schemat pocze,
Patrz schemat ideowy
Shamieh Cathleen, 15
silnik prdu staego, 187
elektromagnes, 187
komutator, 188
modulacja czasu trwania impulsu, 188
napicie robocze, 188
prdko obrotowa, 188
solenoid, 104
spadek napicia, 44, 73
sprzenie
pojemnociowe, 82
transformatorowe, 115
zmiennoprdowe,
Patrz sprzenie
pojemnociowe
stabilizowanie napicia, 301
stan logiczny, 150
niski, 267
pulsowanie, 267
wysoki, 267
wysokiej impedancji, 270
strumie magnetyczny, 102
linie strumienia, 102
sygna
analogowy, 149
cyfrowy, 149
elektryczny, 50
analogowy, 50
cyfrowy, 50
wyjciowy, 51
symulator ukadów elektronicznych, 338
algorytm SPICE, 338
system
binarny, 149
liczba binarna, 150
potga dwójki, 150
dwójkowy,
Patrz system binarny
dziesitny, 149
systemy liczbowe, 150
wykadnik potgi, 150
wietlny bbenek, 317
T
termistor, 54, 182
kalibracja, 182
NTC, 182
PTC, 182
termoogniwo, 184
transformator, 46, 101, 115
1:1, 116
izolacyjny, 116
obniajcy napicie, 117
podwyszajcy napicie, 117
symbole, 116
uzwojenie pierwotne, 115
uzwojenie wtórne, 115
tranzystor, 46, 132, 139, 288
akcja tranzystora, 139
identyfikacja, 145
nasycenie, 138, 140
odcicie, 140
polaryzacja, 140, 141
przecznik, 140, 143
sprawdzanie, 263
tryb aktywny, 140
wzmacnianie prdu, 303
wzmacnianie sygnaów, 141
wzmocnienie napiciowe, 142
wzmocnienie prdowe, 138
zasada dziaania, 134
tranzystor bipolarny zczowy, 133
baza, 133
emiter, 133
kolektor, 133
354
Elektronika dla bystrzaków
tranzystor bipolarny zczowy
maksymalna ilo rozpraszanej energii, 144
maksymalne napicie w obwodzie
kolektor-emiter, 144
maksymalne natenie prdu kolektora, 144
polaryzacja, 137
tranzystor npn, 133
tranzystor pnp, 133
wzmocnienie prdu staego, 144
zasada dziaania, 135
tranzystor Darlingtona, 143
tranzystor mocy, 145
tranzystor polowy, 133
bramka, 133
dren, 133
JFET, 133
MOSFET, 133
zasada dziaania, 134
ródo, 133
tranzystor sygnaowy, 145
tuner, 50
tworzenie ukadów elektronicznych, 49
U
ukad 555, 161
schemat wyprowadze, 161
zastosowanie, 162
ukad elektroniczny, 28
moliwo kontrolowania prdu, 28
ukad elektryczny, 28
ukad logiczny, 132
ukad scalony, 146, 147, 148, 288
4081, 153
cyfrowy, 149
gsto upakowania, 148
identyfikacja, 155
konwersja, 168
liniowy (analogowy), 149
mieszany, 149
mikroprocesor, 168
monta powierzchniowy, 157
montowanie, 243
multipleksowanie, 168
nota aplikacyjna, 159
obudowa, 156
prd wpywajcy, 158
prd wypywajcy, 158
skadanie, 156
styki, 157
wzmacniacz odwracajcy, 160
wzmacniacz operacyjny, 160
wzmacniacz rónicowy, 160
ukady zalene od czstotliwoci, 336
uniwersalna pytka drukowana,
Patrz pytka
drukowana
uziemienie, 45
uywanie prdu zmiennego z elektrowni, 39
W
waraktor,
Patrz dioda pojemnociowa
warikap,
Patrz dioda pojemnociowa
warsztat, 191
materiay klejce, 199
narzdzia rczne, 196
ochrona zdrowia i elementów
elektronicznych, 205
pytki stykowe, 201
praca z obwodami prdu zmiennego, 208
sprzt do lutowania, 193
sprzt ochronny i pomocniczy, 200
stó warsztatowy, 193
rodki bezpieczestwa, 212
rodki czyszczce, 197
rodki smarne, 199
uziemianie narzdzi, 212
wyposaenie dodatkowe, 204
zestaw pocztkowy, 203
wat,
Patrz moc
wolt,
Patrz napicie elektryczne
woltomierz, 45, 226, 251
symbol, 226
wprawianie elektronów w ruch, 30
wspólna masa, 218,
Patrz równie masa
wydobywanie adunku z elektronów, 29
wykorzystanie energii sonecznej, 177
wykorzystywanie energii elektrycznej, 32
wyadowania elektrostatyczne, 134, 210
wytwarzanie pola magnetycznego, 102
wzmacniacz, 50
Skorowidz
355
Z
zasilacz, 41
zasilacz nastawny, 334
zasilacz sieciowy, 178,
Patrz równie zasilacz
zasilacz stabilizowany,
Patrz zasilacz
ziemia odniesienia,
Patrz masa
zcze, 173
bimetaliczne, 184
gniazdo wtykowe, 173
kocówka, 173
listwa zaciskowa, 173
symbole, 226
typu pin header, 174
wtyczka, 173
zwój, 104
ródo
podczerwieni, 318
elektryczne,
Patrz ródo napicia
elektrycznoci,
Patrz ródo napicia
energii,
Patrz ródo napicia
napicia, 33, 38
symbole, 216
napicia staego, 217
napicia zmiennego, 218
zasilania,
Patrz ródo napicia
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Elektronika dla bystrzakow Wydanie II elebys
Elektronika dla bystrzakow Wydanie II elebys(1)
Elektronika dla bystrzakow Wydanie II
Elektronika dla bystrzakow Wydanie II
Elektronika dla bystrzakow Wydanie II
informatyka elektronika dla bystrzakow wydanie ii cathleen shamieh ebook
Elektronika dla bystrzakow Wydanie II 2
Instrumenty klawiszowe dla bystrzakow Wydanie II pianby
więcej podobnych podstron