Лампа накаливания

Лампа содержит внутри вольфрамовую нить, которая светится при прохождении тока.

Светодиод

В отличие от лампы накаливания, светодиод содержит внутри кристалл, светящийся определенным цветом. Второе важное отличие от лампы - при подключении светодиода важно соблюдать полярность. Диод может пропускать ток только в одном направлении, если включить его наоборот, он гореть не будет.

Подробнее про светодиод будет рассказано в следующей главе.

Резистор

Резистор - это элемент, обладающий определенным электрическим сопротивлением, оно измеряется в Омах или Килоомах. Рядом с резистором на схеме должно быть написано его значение.

На самом резисторе значение кодируется цветом полосок:

Их цвета можно посмотреть в интернете, но часто бывает проще измерить сопротивление мультиметром.

Резистор также может быть переменным: он может менять свое сопротивление, обычно вращением небольшой рукоятки.

Такие резисторы используются, например, в радиоприемнике для регулировки громкости.

В англоязычных статьях или компьютерных программах может использоваться другое обозначение резистора:

Конденсатор

Конденсатор - это элемент, способный накапливать электрическую энергию. Его емкость измеряется в нано, микро или пикофарадах, и обозначается нФ, пФ или мкФ (на схемах может применяться также обозначение u, например 10u = 10мкФ).

Конденсаторы небольшой емкости обозначаются специальными кодами, например “150” или “152”. Первые две или три цифры обозначают значение емкости в пикофарадах (пФ), а последняя цифра — количество нулей. Легко подсчитать, что “151” обозначает емкость “15 0” = 150 пикофарад, а “152” - “15 00”, т.е. 1500 пикофарад. Эти коды можно найти в Интернет, набрав в поиске “маркировка конденсаторов”. Бывают также конденсаторы переменной емкости, но в наших опытах они не пригодятся. Обычно они используются в радиоприемниках для перестройки частоты.

Наибольшую емкость имеют электролитические конденсаторы. В отличие от обычных, для их подключения важна полярность, и на схеме такие конденсаторы отмечают значком “+”.

На самом конденсаторе белой полоской отмечен “-”, как показано на рисунке.

Второй важный параметр для электролитического конденсатора - максимальное напряжение, оно указано на корпусе конденсатора. Если его превысить, конденсатор может выйти из строя или даже взорваться, но при нормальном использовании он совершенно безопасен. Поэтому, если на схеме написано 100мкФx15В, то можно использовать конденсатор с большим напряжением (например 100мкФх50В), а вот с меньшим (например 100мкФх6В) уже нельзя.

Транзистор

Транзистор - ключевой элемент современной электроники, причем как в переносном, так и в прямом смысле. С помощью транзистора можно усилить слабый сигнал, или управлять включением и выключением лампы большой мощности. К примеру, нельзя подключить напрямую мощный светодиод к выводу микроконтроллера, он не загорится. На помощь придет транзистор, способный управлять мощным током с помощью слабого сигнала.

Транзисторы бывают биполярные и полевые, о разных видах мы поговорим отдельно. А пока закончим с теорией, и приступим к практике.

1.4 Подключаем светодиод

Одним из наиболее популярных элементов для начинающих радиолюбителей является светодиод. Светодиодным освещением можно украсить колесо велосипеда, новогоднюю елку, корпус компьютера, есть даже женские украшения на основе светодиодов:

Схема подключения светодиода, и сам светодиод, выглядят так:

При подключении важно запомнить, что:

- Для светодиода важна полярность. Если подключить его наоборот, светодиод гореть не будет. Обозначение выводов показано справа от схемы.

- Обязательно нужен резистор для ограничения тока. Без него светодиод сразу же перегорит.

- Для светодиода важнее сила тока, чем напряжение. Можно использовать практически любой источник напряжения (6В, 9В, 12В), главное правильно подобрать номинал резистора.

Некоторые значения резистора для разных напряжений показаны в таблице:

Напряжение

Сопротивление

3.0В

56 Ом

4.5В

150 Ом

9В

390 Ом

12В

560 Ом

24В

1.2 КОм

Эти значения являются примерными. Например вместо сопротивления в 150 Ом подойдет и 220 Ом, светодиод лишь будет гореть чуть слабее, что возможно будет даже незаметно на глаз. Если установить резистор слишком малого сопротивления, светодиод будет гореть ярче, но быстрее перегорит. При слишком большом номинале резистора, он будет гореть очень слабо, но и потребление тока при этом будет меньше. Это можно использовать, например, для ночника.

Для более точного расчета можно воспользоваться онлайн калькулятором, например по адресу http://cxem.net/calc/ledcalc.php.

Можно подключить несколько светодиодов подряд, соединяя последовательно “плюс” с “минусом”, такое подключение называется последовательным:

Светодиоды будут гореть слабее, чтобы повысить яркость, можно взять резистор меньшего сопротивления.

Последовательно можно соединять не только светодиоды, но и батареи - их напряжение при этом суммируется. Это очень полезно, если нужно из нескольких батарей собрать источник питания с более высоким напряжением.

Кстати, в продаже есть и готовые светодиодные ленты разных цветов, в них уже встроены и светодиоды и резисторы. Такие ленты можно подключать напрямую к источнику в 12В.

Если посмотреть на такую ленту вблизи, то мы увидим знакомые элементы - светодиоды и резисторы.

Такой лентой можно не только украсить что-либо, но и даже использовать их для освещения комнаты.

Задание: опыты со светодиодом и батарейками

Опыт 1. Собрать источник питания.

Взять 3 батарейки АА, соединить их последовательно в одну большую батарею.

Следует убедиться, что общее напряжение соответствует сумме напряжений отдельных батарей.

Опыт 2. Собрать схему из светодиода и резистора на 220 Ом.

Для сборки нам понадобится макетная плата. Это плата с отверстиями, которые внутри соединены следующим образом:

Верхние и нижние линии используются для подключения питания, внутренние нужны для подключения элементов.

С помощью макетной платы и соединительных проводов очень быстро и легко собрать нужную схему:

Нетрудно убедиться, что все соединения образуют электрическую цепь, и при подключении батареи светодиод будет гореть. Плюс такой платы в том, что переключение или замена элемента занимает всего лишь несколько секунд.