Potrebujeme 100 ohmový odpor, 470 microfaradayový elektrolytický kondenzátor (alebo s väčšou kapacitou ak máte) a LEDku. Na zapojenie použite nepájivé pole. Po zapojení 5 voltov z napájacieho zdroja sa rozžiari LEDka. Keď sa odpojí napájanie, LEDka stále trochu svieti lebo je napájaná z kondenzátora, ktorý sa nabil keď bol obvod zapojený do zdroja. Ako dlho dokáže napájať kondenzátor LEDku? Zistíte, že dosť dlho.
———-
Ukazovateľ polarity napájacieho zdroja
Potrebujeme dva 100 ohmové odpory a 2 LEDky – zelenú dajte vľavo a červenú vpravo. Na zapojenie použite nepájivé pole. Po zapojení 5 voltov z napájacieho zdroja sa rozžiari zelená LEDka. Ak zapojíte zdroj opačne -plus na mínus a mínus na plus – rozžiari sa červená LEDka – oznámi tým, že ste zdroj zapojili opačne.
———-
Ukazovateľ úrovne el. napätia
Potrebujeme štyri 100 ohmové odpory a 4 LEDky. Na zapojenie použite nepájivé pole. Nastavte na zdroji 5 voltov a zapojte ho do obvodu. Postupným zvyšovaním el. napätia na zdroji sa budú rozsvecovať LEDky. Len to neprežente – max. 13-15 voltov , lebo inak môžete odpáliť niektoré LEDky – hlavne tie vľavo .
Povieme si tu ako si zabezpečiť čo najlacnejšie potrebné vybavenie na tvorbu el. zapojení. Na tvorbu elektronických obvodov potrebujeme:
Napájací zdroj
Slúži ako zdroj elektrickej energie pre obvody. Najlacnejší spôsob ako ho získa´ť je vybrať napájací zdroj zo starého nepoužívaného počítača a dokúpiť k nemu modul XH-M229 z Aliexpressu:
Ten zapojíte do napájacieho zdroja z počítača (pochopíte kam, keď ho uvidíte), vložíte najlepšie do nejakej plastovej škatulky a hotovo. A máte zdroj elektrickej energie na 3,3V, 5V, 12V -čo vám stačí na všetky bežné zapojenia obvodov. Cena len okolo 3 eurá.
O niečo lepší napájací zdroj získate kúpením tohoto:
Ide o regulovateľný napájací zdroj 0-18V , 0-3A aj s displejom. Dozadu stačí len zasunúť napájací adaptér k vášmu pracovnému alebo školskému notebooku. Ale pozor – niektoré adaptéry majú neštandardný tvar konektoru, ktorý sa zasúva do notebooku a tak nejdú zapojiť dozadu tohto zdroja – ale to sa dá vyriešiť výmenou konektoru vzadu na zdroji za vhodný. Cena okolo 25 eur.
Najdrahšou možnosťou je kúpiť stolný napájací zdroj. Získate regulovateľný zdroj 0-30V , 0-6A alebo 0-10A čo je super a nie je to až tak drahé – z Aliexpressu od 45 eur. Stačí zadať do hladania v Aliexpresse “bench power supply”.
Multimeter
Slúži na meranie jednosmerného i striedavého el. prúdu, napätia, odporu v rezistoroch, tranzistorov a pod. Na bežné zapojenia stačí aj lacný z Aliexpressu za okolo 5 eur.
Spájkovačka
Slúži na pripevnenie súčiastok na dosku plošných spojov. Znovu postačí lacná z Aliexpressu. Len si k nej dokúpte aj stojan kvôli bezpečnosti. Ešte treba dokúpiť spájkovací cín. Dokopy okolo 5-8 eur.
Nepájivé pole
Doska, vďaka ktorej sa el. súčiastky prepájajú medzi sebou. Je to doska z veľkým množstvom dierok kde je možné zapájať el.súčiastky a kábliky. Dierky sú prepojené medzi sebou takto:
Je dobrá na odskúšanie si funkčnosti zapojenia predtým ako sa vytvorí na doske plošných spojov. Z Aliexpressu za cca 2 eurá podľa veľkosti.
Doska plošných spojov
Pre jednoduchosť je najlepšie kúpiť unverzálnu dosku plošných spojov, kde sa zasunú súčiastky a prepoja sa spájkovacím cínom pomocou spájkovačky. Sada z rôznymi veľkosťami znovu z Aliexpressu za 3-4 eurá.
Neskôr je možné použiť dosku plošných spojov upravenú presne na el. obvod. Jej príprava je ale zložitejšia.
Elektronické súčiastky
Všetko lacno z Aliexpressu – v zátvorke je napísané čo treba napísať do vyhľadávanie v e-shope.
Rezistory – sada rôznych odporov (resistor set)
Keramické kondenzátory – sada rôznych kapacít (ceramic capacitor set)
Elektrolytické kondenzátory – sada rôznych kapacít (electrolytic capacitor set)
Diódy – sada (diode set)
LED diódy – sada (LED diode set)
Potenciometre -najpoužívanejšie sú 10kiloohmové (potentiometer 10k)
Tranzistory – najčastejšie používané sú 2n2222, 2n3904, bc547, bc557, bf494 (sú aj sady , ale tie nikdy neobsahujú všetky spomenuté pokope, takže “transistor set” alebo jednoducho zadať konkrétny model).
Integrované obvody – na základné obvody spomenuté aj na tejto stránke stačí NE555, LM386, CD4077, TDA2030 ( jednoducho zadať konkrétny model )
Ešte je potrebné zaobstarať prepájacie káble a spínače – znovu z čínskeho e-shopu.
A tým sme hotový. Dokopy pri použití najlacnejšieho napájacieho zdroja to vyjde okolo 30 eur.
Cieľom tohoto článku je čo najjednoduchšie (aj keď to tak možno nevypadá) vysvetliť základy elektroniky pre bežných ľudí, ktorý sa chcú venovať praktickej elektronike a nie zdĺhavej teórií. Niektoré fakty sú preto veľmi zjednodušene vysvetlené a interpretované.
Každá hmota sa skladá z atómov a tie sa skladajú z jadra, kde sa nachádzajú častice zvané protóny a neutróny a okolo nich obiehajú elektróny.
Zdroj: wikipedia
Jadro priťahuje elektróny k sebe podobným spôsobom ako sú planéty našej slnečnej sústavy priťahované k Slnku. A práve elektróny sú základom elektroniky. Každá látka má iný počet elektrónov a tie obiehajú v rôznej vzdialenosti od jadra. Tie najbližšie k jadru sú priťahované k nemu najsilnejšie a tie čo sú najďalej najslabšie. Niektoré látky ako je napr. železo, hliník alebo nikel majú najvzdialenejšie elektróny, ktoré sú k jadru priťahované tak slabo, že ich je možné vytrhnúť a uvoľniť. A práve to umožňuje vznik prúdu elektrónov. A čo dokáže vytrhnúť elektróny z atómov?
Je to alternátor, ktorý otáčaním kovového drôtu v magnete pôsobením magnetického poľa vytrháva z atómov elektróny a necháva ich voľne prúdiť drôtom. Prúdiace elektróny ale drôt menia na magnet. A každý magnet má magnetické poľe. Kedže ale drôtom prúdia elektróny tak sa zvykne nazývať elektrické poľe. Keď alternátor vytrhne elektróny z atómov a vyšle ich káblom preč , tie vytrhnuté elektróny budú v tých atómoch chýbať.
Preto ak majú možnosť vrátiť sa do atómov, z ktorých boli vytrhnuté -urobia to. Zapojenie drôtu do obvodu tak aby sa na konci vrátil do alternátoru sa nazýva uzavretý elektrický obvod a len ním tečie elektrina.
Intenzita prúdiacich elektrónov sa meria pomocou jednotky elektrický prúd. Značka jednotky je I a meria sa v ampéroch (A). Priamo s ňou súvisí druhá jednotka a to elektrické napätie. Značka jednotky je U a meria sa vo voltoch (V). Vyjadruje v podstate tlak v obvode , ktoré vytvárajú atómy čo prišli o elektróny a priťahujú ich ním k sebe späť. Miesto odkiaľ prúdia elektróny sa nazýva kladný el. pól a miesto kam prúdia elektróny späť do alternátora sa nazýva záporný el. pól.
Elektrický zdrojom okrem alternátora môže byť napríklad aj batéria. Tá sa skladá z dvoch rozdielnych látok (napr.: nikel-kadmium). Jedna má navyše elektróny a druhej elektróny chýbajú. Keď sa spoja pomocou el. obvodu začnú prúdiť elektróny z látky čo má navyše elektróny ( kladný el. pól ) do látky kde chýbajú ( záporný el. pól ). Keď prejdú všetky elektróny tak je batéria vybitá.
Batéria vytvára jednosmerný el. prúd, pretože elektróny idú jedným smerom. Alternátor ale vytvára striedavý el. prúd, pretože ako sa otáča drôt v magnetickom poľi alternátoru tak striedavo vysiela elektróny obidvoma smermi po drôte. Striedavý el. prúd sa dobre presúva na veľké vzdialenosti , preto sa používa na prenos elektriny z elektrárne do domácností. Na to aby bol použitelný sa musí potom obvykle v spotrebičoch meniť na jednosmerný el. prúd. Striedavý el. prúd sa tiež využíva aj rádioelektronike.
Na to aby sme mohli pokračovať musíme si ešte povedať čo sú to polovodiče. Je to materiál, ktorý môže byť raz vodivý a inokedy nevodivý. Zistilo sa, že niektoré látky- hlavne kremík- má 4 elektróny, ktoré je možné vytrhnúť z atómu (volajú sa valenčné elektróny).
A že keď ho zmiešajú s látkou, ktorá má 5 valenčných elektrónov (napríklad fosfor) tak vznikne materiál zvaný polovodič typu N. Ten má voľné elektróny, ktoré môže posielať preč.
Keď kremík zmiešajú s látkou, ktorá má 3 valenčné elektróny (napríklad indium) tak vznikne materiál zvaný polovodič typu P. Tomu chýbajú elektróny a potrebuje ich prijať.
Keď sa tieto dva typy polovodičov spoja vznikne tzv. PN prechod. Ten umožňuje prúdenie elektrónov len jedným smerom od N do P. Takže je super napríklad na usmernenie striedavého prúdu. Keď sa spoja materiály v poradí PNP alebo NPN vznikne tranzistor – podrobnosti o ňom si prečitate nižšie.
Elektronické súčiastky
Aby bolo možné elektrinu v el. obvode využiť, zapájajú sa do neho elektronické súčiastky:
Rezistor – obsahuje látku, ktorá kladie prekážku (odpor) elektrónom v ich ceste obvodom, čím znižuje el. prúd aj el. napätie. Značka jednotky je R a meria sa v ohmoch ( Ω ).
Potenciometer – rezistor s voliteľným odporom
Kondenzátor – obsahuje 2 kovové pláty oddelené nevodivým materiálom-dielektrikom. Funguje ako batéria s veľmi malou kapacitou. Značka jednotky je C a meria sa v faradayoch ( F ) – obvykle ale v zlomkoch faradayov- microfaradayoch, nanofaradayoch. Existujú 2 typy:
Keramické (malá kapacita)
Elektrolytické (veľká kapacita)
Kapacitný trimmer – kondenzátor s voliteľnou kapacitou
Cievka – je obvykle drôt zatočený do podoby cievky. Umožňuje indukovať (vytvoriť ) elektrický prúd v zosilnenom elektrickom poli vytvorenom cievkou ako napríklad vytvárať el. prúd v alternátoroch (drôt v alternátoroch je obvykle tvarovaný ako cievka). Značka jednotky je L a meria sa v henry ( H ) – obvykle ale v zlomkoch henry- microhenry, nanohenry.
Dióda – je polovodič typu PN, ktorý usmerňuje elektrický prúd jedným smerom. Existuje viacero typov, ale najpoužívanejšie je obyčajná polovodičová dióda. V schémach sa označuje ako D.
LED dióda – je dióda, ktorá má P a N časť prepojenú miniatúrnym žhaviacim vláknom. To sa rozžhaví a teda aj rozsvieti keď LED diódou prechádza el. prúd. Keď je el. prúdu alebo el. napätia priveľa tak sa odpáli. Slúži ako malé svietielko v obvode.
Tranzistor – je polovodič typu NPN alebo PNP, ktorý slúži na spínanie elektrickej energie (niečo ako svetelný spínač v izbe ale oveľa rýchlejší) alebo ako zosilňovač signálu ( slabý el. prúd a el. napätie zosilí). Má 3 vývody, ktoré sa nazývajú báza(B), kolektor(C) a emitor(E).
Princíp: Keď sa pripojí el. napájanie na kolektor a emitor , tak el. prúd netečie – tranzistor je izolant. Keď ale zapojíme aj len malý el. prúd na bázu tak el. prúd medzi kolektorom a emitorom bude prúdiť v objeme, ktorý závisí od toho aký veľký el. prúd sme zapojili do bázy.
Špeciálnym typom tranzistoru je tzv. MOSFET tranzistor, ktorý umožňuje spínať alebo zosilovať veľké objemy el. prúdu.
Existuje veľa modelov tranzistorov z rôznymi parametrami. Ich názvy si zvolili výrobcovia ako napr.: 2n3904, 2n2222, bf494…..
Integrovaný obvod (IC) – je hotový elektrický obvod z nejakou funkciou (zosiľňovač, menič napätia, časovač…) zmenšený na miniatúrnu veľkosť a vložený do plastového púzdra s vyvedenými prepojovacími káblikmi – tzv. nožičkami. Najpoužívanejšie v základných zapojeniach sú NE555, CD4077, LM386 a TDA2030.
Schéma el. obvodu
Na obrázkoch hore môžete vidieť značky všetkých bežných elektronických komponentov. Tie sa zakreslujú do schémy. Podľa nej sa potom vytvorí funkčný el. obvod z príslušných súčiastok. Príklad za všetky:
Ide o zosilňovač. Úplne vpravo hore aj dole vidíme, že sa celý obvod napojí na 9 voltový zdroj energie-napr. 9v batériu. Hore kladný pól , dole záporný pól. V obvode sú 3 elektrolytické kondenzátory s kapacitou 1 mikrofarad. Rezistory -2x 1kiloohmový, 1x 220 kiloohmový, 1x 6,8 kiloohmový a jeden 100 kiloohmový (v niektorých obvodoch sa vynecháva značká ohmu , takže napr. 1kiloohmový rezistor je označený ako 1k). Sú tam 2 tranzistory modelového označenia 2N3904.
Keď chceme taký obvod vytvoriť potrebujeme príslušné súčiastky a dosku kde ich poprepájame – ale o tom si povieme v ďalšom článku o elektronike.
A na doplnenie – kedže ide o zosiľňovač tak na vstup treba pripojiť zdroj hudby – napr. váš mobil a na výstup reproduktor(y) – napr. reproduktory k vášmu PC.
Mikrobit má na spodnej časti 5 pinov ,kde je možné zapojiť rôzne elektronické súčiastky pomocou káblikov nazývaných krokodíly.
Cez prvé 3 piny sa zapájajú súčiastky , 4. a 5. pin slúžia ako zdroj elektriny pre tie súčiastky a uzemnenie.
Kábliky – krokodíly
Zapojenie LED diód
LED diódu zapojíme tak, že dlhšiu nožičku prepojíme s pinom 0 a kratšiu s pinom GND – zem:
Program vyzerá takto – novinkou je príkaz pin0.write_digital(1), ktorý pustí el. prúd do pinu 0 a pin0.write_digital(0) vypne el. prúd posielaný do pinu 0:
from microbit import *
while True:
pin0.write_digital(1)
sleep(1000)
pin0.write_digital(0)
sleep(1000)
LED dióda bude blikať – každú sekundu sa Ledka zapne a potom vypne
Zapojenie RGB ledky
Zapojíme ju takto:
Dlhšiu nožičku zapojíme do pinu GND -zem. Program bude vyzerať takto:
from microbit import *
while True:
pin0.write_digital(1)
pin1.write_digital(0)
pin2.write_digital(0)
sleep(1000)
pin0.write_digital(0)
pin1.write_digital(1)
pin2.write_digital(0)
sleep(1000)
pin0.write_digital(0)
pin1.write_digital(0)
pin2.write_digital(1)
sleep(1000)
Každú sekundu sa rozsvieti jedna s troch farieb – červená, modrá, zelená.
Zapojenie servo motoru
Zapojíme ho takto:
Program je trošku zložitejší. Na pin 0 sa posiela analógový signál – tzn. nie len 0 voltov alebo 3 volty ale podľa potreby ľubovolná uroveň napätia od 0-3 voltov – tieto úrovne su reprezentované hodnotami 0-1023. Prepočet pre požadované otočenie servo motoru je v zátvorkách príkazu pin0.write_analog(1023*1.0/20) .
Ak je zvýraznená hodnota 1.0 tak sa otočí úplne doprava.
Ak je zvýraznená hodnota 1.5 tak sa otočí na stred otáčania.
Ak je zvýraznená hodnota 2 tak sa otočí úplne doľava.
from microbit import *
pin0.set_analog_period(20)
while True:
pin0.write_analog(1023*1.0/20)
sleep(3000)
pin0.write_analog(1023*2/20)
sleep(3000)
pin0.write_analog(1023*1.5/20)
sleep(3000)
Program otáča stále servom v poradí: úplne doprava , na stred, úplne doľava. Upozornenie: program nefunguje na mikrobite verzia 2 .
Na posielanie správ slúži príkaz radio.send(“správa”) a na prijímanie správ príkaz prijata_sprava = radio.receive(). Hotový ukážkový program môže vyzerať takto:
V nekonečnom cykle While True sa neustále odosiela správa a prijíma správa (ukladá sa do premennej prijata_sprava) od iného mikrobitu. Ak v premennej prijata_sprava nie je prázdno ( is not None) tak sa jej obsah vypíše na displej. Cyklus sa opakuje každých 500 milisekúnd.
Samozrejme rovnaký program musí byť uložený aj v druhom mikrobite.
Správy je lepšie odosielať pomocou tlačidiel:
frommicrobitimport *
importradio
radio.on()
radio.config(channel=19)
radio.config(power=7)
odosielana_sprava_1 = "1SP"
odosielana_sprava_2 = "2SP"
whileTrue:
if button_a.is_pressed():
radio.send(odosielana_sprava_1)
if button_b.is_pressed():
radio.send(odosielana_sprava_2)
prijata_sprava = radio.receive()
if prijata_sprava isnotNone:
display.scroll(prijata_sprava)
sleep(500)
Pri stlačení tlačidla A sa pošle prvá správa a pri stlačení tlačidla B sa pošle druhá správa
