Основы электроники для начинающих

Питание операционных усилителей

Если выводы питания не указаны, то считается, что на ОУ идет двухполярное питание +E и -E Вольт. Его также помечают как  +U и -U, V_CC и V_EE, Vc и V_E. Чаще всего это +15 и -15 Вольт. Двухполярное питание также называют биполярным питанием. Как это понять – двухполярное питание?

Давайте представим себе батарейку

Думаю, все вы в курсе, что у батарейки есть “плюс” и есть “минус”.  В этом случае “минус” батарейки принимают за ноль,  и уже относительно нуля считают напряжение батарейки. В нашем случае напряжение батарейки равняется 1,5 Вольт.

А давайте возьмем еще одну такую батарейку и соединим их последовательно:

Итак, общее напряжение у нас будет 3 Вольта, если брать за ноль минус первой батарейки.

А что если взять на ноль минус второй батарейки и относительно него уже замерять все напряжения?

Вот здесь мы как раз и получили двухполярное питание.

Схема светильника

Общий вид будущей конструкции следующий: солнечная панель на 5 В, простой аккумулятора, литиевый аккумулятор, вольтметр-индикатор заряда батареи (можно и без него), и простой настенный выключатель.

схема автономного светильника

Открываем Алиэкспресс и смотрим, что мы можем там найти.

Солнечная панель 136х110. Смотрим здесь.

Она выдает 2 Вт и напряжение в холостом режиме около 6 В.

Модуль для заряда литий-ионных батарей. Смотрим тут.

Вольтметр-индикатор (необязательно)

Ну и по мелочи осветительные светодиоды, литиевый аккумулятор типоразмера 18650 и настенный бытовой выключатель.

Инструментальный усилитель

Инструментальные усилители (in-amps) — это дифференциальные усилители с очень высоким коэффициентом усиления, которые имеют высокий входной импеданс и однополярный выход. Приборные усилители в основном используются для усиления очень малых дифференциальных сигналов от тензодатчиков, термопар или датчиков тока в системах управления двигателем.

В отличие от стандартных операционных усилителей, в которых их усиление с обратной связью определяется внешней резистивной обратной связью, подключенной между их выходной клеммой и одной входной клеммой, положительной или отрицательной, «инструментальные усилители» имеют внутренний резистор обратной связи, который эффективно изолирован от своих входных клемм, как входной сигнал подается на два дифференциальных входа, V1 и V2 .

Инструментальный усилитель также имеет очень хороший коэффициент подавления синфазного сигнала, CMRR (нулевой выход, когда V ₁ = V ₂ ), значительно превышающий 100 дБ при постоянном токе. Типичный пример инструментального усилителя с тремя операционными усилителями с высоким входным сопротивлением (  Zin  ) приведен ниже:

Два неинвертирующих усилителя образуют дифференциальный входной каскад, выступающий в качестве буферных усилителей с усилением 1 + 2R2 / R1 для дифференциальных входных сигналов и единичным усилением для синфазных входных сигналов. Поскольку усилители А1 и А2 являются усилителями отрицательной обратной связи с обратной связью, можно ожидать, что напряжение на Va будет равно входному напряжению V1 . Аналогично, напряжение на Vb должно быть равно значению на V2 .

Поскольку операционные усилители не принимают ток на своих входных клеммах (виртуальное заземление), один и тот же ток должен протекать через сеть трех резисторов R2 , R1 и R2, подключенных к выходам операционного усилителя. Это означает, что напряжение на верхнем конце R1 будет равно V1, а напряжение на нижнем конце R1 будет равно V2 .

Это приводит к падению напряжения на резисторе R1, которое равно разности напряжений между входами V1 и V2 , дифференциальному входному напряжению, потому что напряжение на суммирующем соединении каждого усилителя Va и Vb равно напряжению, приложенному к его положительным входам.

Однако, если синфазное напряжение подается на входы усилителей, напряжения на каждой стороне R1 будут равны, и через этот резистор ток не будет течь. Поскольку ток не протекает через R1 (и, следовательно, через оба резистора R2 , усилители А1 и А2 будут работать как последователи с единичным усилением (буферы). Поскольку входное напряжение на выходах усилителей А1 и А2 по- разному проявляется в сети с тремя резисторами дифференциальное усиление схемы можно изменить, просто изменив значение R1 .

Выходное напряжение дифференциального операционного усилителя A3, действующего как вычитатель, представляет собой просто разницу между его двумя входами ( V2 — V1 ) и усиливается коэффициентом усиления A3, который может равняться единице (при условии, что R3 = R4 ). Тогда у нас есть общее выражение для общего усиления по напряжению схемы измерительного усилителя.

Разновидности катушек индуктивности

Контурные катушки индуктивности, используемые в радиотехнике

Эти катушки используются совместно с конденсаторами для организации резонансных контуров. Они должны иметь высокую термо- и долговременную стабильность, и добротность, требования к паразитной ёмкости обычно несущественны.

Катушки связи, или трансформаторы связи

Взаимодействующие магнитными полями пара и более катушек обычно включаются параллельно конденсаторам для организации колебательных контуров. Такие катушки применяются для обеспечения трансформаторной связи между отдельными цепями и каскадами, что позволяет разделить по постоянному току, например, цепь базы последующего усилительного каскада от коллектора предыдущего каскада и т. д. К нерезонансным разделительным трансформаторам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи (коэффициент взаимоиндукции).

Вариометры

Это катушки, индуктивностью которых можно управлять (например, для перестройки частоты резонанса колебательных контуров) изменением взаимного расположения двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая обычно располагается внутри первой и вращается (ротор). Существуют и другие конструкции вариометров. При изменении положения ротора относительно статора изменяется степень взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника относительно обмотки, либо изменением длины воздушного зазора замкнутого магнитопровода.

Дроссели

Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Дроссели включаются последовательно с нагрузкой для ограничения переменного тока в цепи, они часто применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента, а также в качестве балласта для включения разрядных ламп в сеть переменного напряжения. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита. Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки (бусины или кольца), нанизанные на отдельные провода или группы проводов (кабели) для подавления синфазных высокочастотных помех.

Сдвоенный дроссель

Сдвоенные дроссели

Это две намотанных встречно или согласованно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны для фильтрации синфазных помех при тех же габаритах. При согласной намотке эффективны для подавления дифференциальных помех. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике. Предназначены как для защиты источников питания от попадания в них наведённых высокочастотных сигналов из питающей сети, так и во избежание проникновения в питающую сеть электромагнитных помех, генерируемых устройством. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет ферромагнитный сердечник (из трансформаторной стали). Для фильтрации высокочастотных помех — сердечник ферритовый.

Алгоритм поиска неисправности

Анализируем ситуацию

Анализ ситуации предполагает обзор и исследование  возникшей проблемы. Будьте Шерлоками Холмсами! Ответьте себе на все вопросы: где, куда, откуда, как, почему, когда, зачем??? Нужно внимательно осмотреть пациента, перед тем как его вскрывать. Может кто смотрел сериал Доктор Хаус? Всю серию они анализируют ситуацию, и только уже потом лечат. Если вы все-таки не знаете с чего начать, вот вам небольшой план:

• обсудите неисправность с владельцем данного электронного устройства
• может вы раньше ремонтировали что то подобное, вспомните что-нибудь похожее из своей практики, бывает так, что узлы радиоэлектронных устройств строятся по одинаковому принципу.
• а если все-таки неисправности нет, просто у владельца нет толка общения с данным устройством. Помню как то у мужичка громкость не добавлялась на мобиле, так он оказывается ее не теми кнопками пытался добавить))).
• определите различия между поломанным устройством и с тем какое оно должно быть при правильной работе.
• оцените ситуацию и сделайте правильные выводы из всего выше сказанного

Определяем причину

Самый большой  по времени и серьезный шаг. Начните с подготовки соответствующих схем. Не старайтесь сократить этот этап, бросаясь сразу работать и тратя много времени на исправление устройства, в то время как простое чтение руководства по техническому обслуживанию может способствовать скорейшему решению проблемы. Когда вы подготовились, выполните следующие операции:

• опишите проблему про себя
• сравните ситуацию с условиями работы устройства до возникновения неисправности
• вспомните различные симптомы которые были замечены при возникновении дефекта. Это может быть какой-то шум, запах, искры, дым и тд.
• сравните компоненты. Какие компоненты в порядке, а какие нет. Например, большой резистор во включенной аппаратуре должен быть чуть нагретый.
• сделайте тестирование оборудования с помощью мультика и других приборов.

Принимаем решение

На этом этапе рассматриваем различные варианты решения проблем. Ремонтировать его или выкинуть? Что дешевле и проще? Покупать микросхему или выпаять ее из другого устройства? Смотрим, что будет экономнее по времени и по деньгам. Решать вам.

Помните о необходимости всегда выполнять эти три фазы. Для того, чтобы стать первоклассным специалистом, нужно строго им следовать.

Варианты исполнения LED-светильников

Классификация светодиодных ламп определяется сферами их применения. Их можно разбить на следующие группы:  

– в зависимости от места монтажа:  

• настенные; 
• потолочные;  
• напольные; 

– в зависимости от способа монтажа:  

• накладные; 
• встраиваемые;  

– в зависимости от типа корпуса:  

• каскадные; 
• светильники-прожекторы; 
• точечные; 
• светодиодные ленты; 

– в зависимости от области применения:  

• для офиса;  
• для дома; 
• промышленные; 
• для общественных помещений; 
• экстерьерные.  

Придать любой точке помещения акцент и выгодно ее выделить помогут светодиодные споты, которые имеют поворотный кронштейн.    

После определения сферы применения и места крепления осветительного прибора вторым вопросом обычно становится цена. Немалая стоимость по сравнению с обычными лампами обусловлена тем, что светильники LED гарантированно прослужат Вам не один десяток лет и станут отличным дополнением любого интерьера.  

Современное LED-освещение – это, несомненно, весомый прорыв не только в сфере световой индустрии, но и в дизайнерских решениях. Если для Вас на первом месте всегда остается здоровье – свое и окружающих, впору задуматься о данных абсолютно безвредных приборах.

Широкий выбор многофункциональных, креативных вариантов LED-светильников представлен в современных магазинах. Выбирайте свой вариант комфорта, не выходя из дома!

Эльдорадо

Эльдорадо не нуждается в представлении, поскольку у него устоявшаяся репутация крупного российского ритейлера. Среди устройств, которые вы можете приобрести в Эльдорадо есть 4K телевизоры, саундбары, магнитолы, колонки и принтеры всех известных производителей.

Продавец предоставляет пользователям огромный выбор товаров по льготным ценам. Honor, Jet, Digma, Dell и HP — это лишь часть уважаемых брендов, которые можно купить в Эльдорадо. Компания заботится о безопасности своих клиентов, поэтому все платежи и личные данные на сайте защищены от взлома.

На прилавках онлайн магазина есть все виды товаров, которые можно найти в розничной сети. В сегменте электроники Эльдорадо всегда большой выбор устройств (аудио- и видеотехника, гаджеты, ноутбуки, фотоаппаратура). На сайте можно нередко встретить специальные предложения и товары дня.

Автопилот Тесла

По-моему, это самая крутая вещь, которую воплотила в жизнь команда Илона Маска. Автопилот использует систему обратной связи из 8 камер, которые охватывают угол обзора все 360 градусов на дальности в 250 метров, 12 сенсоров, которые помогают в опасных ситуациях, а также помогают парковаться, и есть также функция Summon, которая помогает перемещать автомобиль, например, из гаража, либо вывести с парковки с помощью мобильного приложения.

Автопилот Тесла может полностью водить автомобиль в автономном режиме. Он также может предупреждать владельца об опасных ситуациях на дороге.

Области электроники

Можно различать следующие области электроники:

• физика (микромира, полупроводников, электромагнитных волн, магнетизма, электрического тока и др.) — область науки, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами,
• бытовая электроника — бытовые электронные приборы и устройства, в которых используется электрическое напряжение, электрический ток, электрическое поле или электромагнитные волны. (Например телевизор, мобильный телефон, утюг, лампочка, электроплита,.. и др.).
• Энергетика — выработка, транспортировка и потребление электроэнергии, электроприборы высокой мощности (например электродвигатель, электрическая лампа, электростанция), электрическая система отопления, линия электропередачи.
• Микроэлектроника — электронные устройства, в которых в качестве активных элементов используются микросхемы:
  • оптоэлектроника — устройства в которых используются электрический ток и потоки фотонов,
  • аудио-видеотехника — устройства усиления и преобразования звука и видео изображений,
  • цифровая микроэлектроника — устройства на микропроцессорах или логических микросхемах. Например: электронный калькулятор, компьютер, цифровой телевизор, мобильный телефон, принтер, робот, панель управления промышленным оборудованием, средствами транспорта, и другие бытовые и промышленные устройства.

Электронное устройство может включать в себя самые разные материалы и среды, где происходит обработка электрического сигнала с использованием разных физических процессов. Но в любом устройстве обязательно имеется электрическая цепь.

Изучению различных аспектов электроники посвящены многие научные дисциплины технических вузов.

История твердотельной электроники

Термин твердотельная электроника появился в литературе в середине XX века для обозначения устройств на полупроводниковой элементной базе: транзисторах и полупроводниковых диодах, заменивших громоздкие низкоэффективные электровакуумные приборы — радиолампы. Корень «тверд» использован здесь, потому что процесс управления электрическим током происходит в твёрдом теле полупроводника в отличие от вакуума, как это происходило в электронной радиолампе. Позднее, в конце XX века этот термин потерял своё значение и постепенно вышел из употребления, поскольку практически вся электроника нашей цивилизации начала использовать исключительно полупроводниковую твердотельную активную элементную базу.

Миниатюризация устройств

С рождением твердотельной электроники начался революционно быстрый процесс миниатюризации электронных приборов. За несколько десятков лет активные элементы уменьшились в десять миллиардов раз — с нескольких сантиметров электронной радиолампы до нескольких нанометров интегрированного на полупроводниковом чипе транзистора.