Indledning til grundlæggende elektronik

Indledning til grundlæggende elektronik

Det er meget nemmere end du måske tror at lære om grundlæggende elektronik og lave dine egne projekter. I denne vejledning vil vi give dig en kort oversigt over almindelige elektroniske komponenter og forklare, hvad deres funktioner er. Derefter vil du lære om skematiske diagrammer, og hvordan de bruges til at designe og opbygge kredsløb. Og til sidst vil du bruge disse oplysninger til at skabe dit første grundlæggende kredsløb.

GRATIS EBOOK (PDF) – Makerspace Info Bundle

Hvor du går i gang, skal du sørge for, at din elektroniske arbejdsbænk er korrekt opsat. Arbejdsområdet behøver ikke at være smart, og du kan endda bygge din egen elektroniske arbejdsbænk.

Opbevaring

Elektroniske komponenter kan være små, og det er en god idé at holde orden i det hele. Den mest populære mulighed er at bruge klare opbevaringsbokse i plastik til opbevaring af dele. Derudover kan du bruge opbevaringsbakker i plastik, der hænger fra et stativ eller passer på en hylde.

Værktøj

Nu, hvor du har indrettet et godt arbejdsområde, er det tid til at fylde det med det rette værktøj og udstyr. Dette er ikke en komplet liste, men den fremhæver de mest almindelige genstande, der bruges inden for elektronik.

Breadboard

Breadboards er et vigtigt værktøj til prototyper og til at bygge midlertidige kredsløb. Disse printplader indeholder huller til indsættelse af ledninger og komponenter. På grund af deres midlertidige karakter giver de dig mulighed for at skabe kredsløb uden lodning. Hullerne i et breadboard er forbundet i rækker både horisontalt og vertikalt som vist nedenfor.

Digitalt multimeter

Et multimeter er en enhed, der bruges til at måle elektrisk strøm (ampere), spænding (volt) og modstand (ohm). Det er et godt redskab til fejlfinding af kredsløb og kan måle både veksel- og jævnspænding. Se dette indlæg for at få flere oplysninger om, hvordan du bruger et multimeter.

Batteriholdere

En batteriholder er et plastiketui, der kan indeholde batterier fra 9V til AA. Nogle holdere er lukkede og kan have en indbygget tænd/sluk-knap.

Testledninger (Alligatorklemmer)

Testledninger er gode til at forbinde komponenter sammen for at teste et kredsløb uden at skulle lodde.

Trådskærer

Trådskærere er vigtige til at afisolere snoet og massiv kobbertråd.

Præcisionsskruetrækkersæt

Præcisionsskruetrækkere er også kendt som smykkeskruetrækkere og leveres normalt som et sæt. Fordelen ved disse i forhold til normale skruetrækkere er præcisionsspidserne på hver enkelt skruetrækker. De er meget praktiske, når man arbejder med elektronik, der indeholder små skruer.

Hjælpende 3. hånd

Når man arbejder med elektronik, ser det ud til, at man aldrig har hænder nok til at holde alt. Det er her, at den hjælpende hånd (3. hånd) kommer ind i billedet. Perfekt til at holde printplader eller ledninger, når du lodder eller fortynder.

Heat Gun

En varmepistol bruges til at krympe plastslanger, kendt som varmekrympebånd, for at hjælpe med at beskytte udsatte ledninger. Varmekrympere er blevet kaldt elektronikkens gaffatape og er praktisk i en lang række forskellige anvendelser.

Jumper Wire

Disse ledninger bruges sammen med breadboard og udviklingskort og er generelt 22-28 AWG solid core wire. Jumper-ledninger kan have han- eller hun-ender, afhængigt af hvordan de skal bruges.

Loddekolbe

Når det er tid til at skabe et permanent kredsløb, skal du lodde delene sammen. For at gøre dette er en loddekolbe det værktøj, du skal bruge. Selvfølgelig er en loddekolbe ikke noget værd, medmindre du har loddetøj til at gå sammen med den. Du kan vælge blyholdigt eller blyfrit loddetøj i nogle få diametre.

Elektroniske komponenter

Nu er det tid til at tale om de forskellige komponenter, der får dine elektroniske projekter til at komme til live. Nedenfor er en hurtig oversigt over de mest almindelige komponenter og de funktioner, de udfører.

Switch

Switche kan komme i mange former såsom trykknap, vippeknap, momentankontakt og andre. Deres grundlæggende funktion er at afbryde elektrisk strøm ved at tænde eller slukke for et kredsløb.

Resistor

Resistorer bruges til at modstå strømmen eller til at styre spændingen i et kredsløb. Den mængde modstand, som en modstand giver, måles i ohm. De fleste modstande har farvede striber på ydersiden, og denne kode vil fortælle dig om dens modstandsværdi. Du kan bruge et multimeter eller Digikeys modstandens farvekodeberegner til at bestemme værdien af en modstand.

Variabel modstand (potentiometer)

En variabel modstand er også kendt som et potentiometer. Disse komponenter kan findes i enheder som f.eks. en lysdæmper eller en lydstyrkekontrol til en radio. Når du drejer på akslen på et potentiometer, ændres modstanden i kredsløbet.

Lysafhængig modstand (LDR)

En lysafhængig modstand er også en variabel modstand, men styres af lyset i stedet for at dreje på en drejeknap. Modstanden i kredsløbet ændres i takt med lysets intensitet. Disse findes ofte i udendørslamper, der automatisk tændes i skumringen og slukkes ved daggry.

Kondensator

Kondensatorer lagrer elektricitet og udleder den derefter tilbage i kredsløbet, når der er et fald i spændingen. En kondensator er som et genopladeligt batteri og kan oplades og derefter aflades. Værdien måles i F (Farad), nano Farad (nF) eller pico Farad (pF).

Diode

En diode tillader elektricitet at strømme i én retning og blokerer den for at strømme i den modsatte retning. Diodens primære rolle er at lede elektricitet fra at tage en uønsket vej i kredsløbet.

Lysemitterende diode (LED)

En lysemitterende diode ligner en almindelig diode, idet den elektriske strøm kun flyder i én retning. Den væsentligste forskel er, at en lysdiode udsender lys, når der strømmer elektricitet gennem den. Inde i en lysdiode er der en anode og en katode. Strømmen flyder altid fra anoden (+) til katoden (-) og aldrig i den modsatte retning. LED’ens længere ben er den positive (anode) side.

Transistor

Transistorer er små afbrydere, der tænder eller slukker for en strøm, når de udløses af et elektrisk signal. Ud over at være en afbryder kan den også bruges til at forstærke elektroniske signaler. En transistor svarer til et relæ, bortset fra at den ikke har nogen bevægelige dele.

Relæ

Et relæ er en elektrisk betjent kontakt, der åbner eller lukker, når der tilføres strøm. Inde i et relæ er der en elektromagnet, som styrer en mekanisk kontakt.

Integreret kredsløb (IC)

Et integreret kredsløb er et kredsløb, der er blevet reduceret i størrelse, så det passer ind i en lille chip. Dette kredsløb indeholder elektroniske komponenter som modstande og kondensatorer, men i en meget mindre skala. Integrerede kredsløb findes i forskellige varianter såsom 555 timere, spændingsregulatorer, mikrocontrollere og mange flere. Hver pin på et integreret kredsløb er unik med hensyn til sin funktion.

Hvad er et kredsløb?

Hvor du designer et elektronisk projekt, skal du vide, hvad et kredsløb er, og hvordan man skaber et korrekt.

Et elektronisk kredsløb er en cirkulær bane af ledere, hvorigennem elektrisk strøm kan flyde. Et lukket kredsløb er som en cirkel, fordi det starter og slutter på samme sted og danner en komplet sløjfe. Desuden tillader et lukket kredsløb, at elektriciteten kan flyde fra (+) strømmen til (-) jorden uden afbrydelser.

Hvis der derimod er en afbrydelse i strømmen af elektricitet, kaldes det et åbent kredsløb. Som vist nedenfor kan en afbryder i et kredsløb bevirke, at det er åbent eller lukket, afhængigt af dens position.

Alle kredsløb skal have tre grundlæggende elementer. Disse elementer er en spændingskilde, en ledende vej og en belastning.

Spændingskilden, som f.eks. et batteri, er nødvendig for at få strømmen til at løbe gennem kredsløbet. Desuden skal der være en ledende vej, som giver strømmen en vej til at strømme. Endelig har et korrekt kredsløb brug for en belastning, der forbruger strømmen. Belastningen i ovenstående kredsløb er pæren.

Skematisk diagram

Når du arbejder med kredsløb, vil du ofte finde noget, der kaldes et skematisk diagram. Disse diagrammer bruger symboler til at illustrere, hvilke elektroniske komponenter der anvendes, og hvor de er placeret i kredsløbet. Disse symboler er grafiske repræsentationer af de faktiske elektroniske komponenter.

Nedenfor er et eksempel på et skematisk diagram, der viser et LED-kredsløb, der styres af en afbryder. Det indeholder symboler for en LED, en modstand, et batteri og en afbryder. Ved at følge et skematisk diagram er du i stand til at vide, hvilke komponenter der skal bruges, og hvor de skal placeres. Disse skemaer er yderst nyttige for begyndere, når de først skal lære kredsløb.

Der findes mange typer af elektroniske symboler, og de varierer lidt fra land til land. Nedenfor er nogle af de mest almindeligt anvendte elektroniske symboler i USA.

Hvordan man bestemmer en modstandsstørrelse

Resistorer er almindeligt anvendt i elektronikprojekter, og det er vigtigt at vide, hvilken størrelse man skal bruge. For at finde modstandsværdien skal du kende spændingen og strømstyrken for din LED og dit batteri.

En standard LED har generelt brug for en spænding på omkring 2V og en strømstyrke på 20mA eller 0,02A for at fungere korrekt. Dernæst skal du finde ud af, hvilken spænding dit batteri har. I dette eksempel vil vi bruge et 9V-batteri. For at bestemme modstandsstørrelsen skal vi bruge en formel kendt som Ohm’s lov som vist nedenfor.

Ohm’s lov – Modstand (R) = Spænding (V) / Strøm (I)

• Vedstanden måles i ohm (Ω)
• Spændingen måles i volt (V)
• Stømmen måles i ampere (A)

Ved hjælp af Ohm’s lov, skal du trække LED-spændingen fra batterispændingen. Dette vil give dig en spænding på 7, som skal divideres med 0,02 ampere fra LED’en. Denne formel viser, at du skal bruge en modstand på 350 Ω.

Som en bemærkning kan standardmodstande ikke leveres i 350 Ω, men fås i 330 Ω, som vil fungere fint.

Elektronikprojekt #1

Nu er det tid til at kombinere alt det, du har lært, og skabe et grundlæggende kredsløb. Dette projekt er et godt startprojekt for begyndere. Vi vil bruge testledninger til at skabe et midlertidigt kredsløb uden at skulle lodde det sammen.

Dele, der er nødvendige:

• 9V batteri
• Batteri Snap-on Connector
• Testledninger med Alligator Clips
• 330 Ohm Resistor
• LED – Basic Red 5mm

Skematisk diagram

Projekt trin

1. Befæstig batteriklipsen på toppen af 9V-batteriet.
2. Den røde ledning fra batteriklemmen forbindes med en alligatorklemme på den røde testledning.
3. Den anden ende af den røde testledning forbindes med det lange ben (+) på LED’en.
4. Slut den ene krokodilleklemme fra den sorte testledning til det korte ben (-) på LED’en.
5. Den anden ende af den sorte testledning klipses fast til det ene ben på 330 Ω-modstanden.
6. Klip den ene side af den anden sorte testledning fast til det andet ben af 330 Ω-modstanden.
7. Den modsatte ende af den sorte testledning forbindes til den sorte batteriledning.

VIGTIGT – Tilslut aldrig en LED direkte til et 9V-batteri uden en modstand i kredsløbet. Hvis du gør det, kan du beskadige/ødelægge LED’en. Du kan dog tilslutte en LED til et 3V-batteri eller mindre uden modstand.

Sådan bruger du et breadboard

En anden måde at skabe og teste et kredsløb på er at bygge det på et breadboard. Disse brætter er vigtige til test og prototyping af kredsløb, fordi det ikke er nødvendigt at lodde. Komponenter og ledninger skubbes ind i hullerne for at danne et midlertidigt kredsløb. Fordi det ikke er permanent, kan du eksperimentere og foretage ændringer, indtil du opnår det ønskede resultat.

Under hullerne i hver række er der metalclips, der forbinder hullerne med hinanden. De midterste rækker løber lodret som vist, mens de yderste kolonner er forbundet vandret. Disse udvendige søjler kaldes strømskinner og bruges til at modtage og levere strøm til printpladen.

Breadboards skal have strøm tilført, og det kan gøres på et par måder. En af de nemmeste måder er at sætte ledningerne fra en batteriholder ind i strømskinnerne. Dette vil kun levere spænding til den skinne, den er sat i.

For at forsyne begge skinner med strøm skal du bruge en jumpertråd fra (+) og (-) til skinnen på den modsatte side.

Elektronikprojekt #2

Nu skal vi lære, hvordan man laver et kredsløb på et breadboard. Dette kredsløb er nøjagtig det samme som det, vi lavede tidligere, men vi vil ikke bruge testledningerne.

Nødvendige dele:

• 9V batteri
• Batteri snap-on-stik
• 330 Ohm modstand
• LED – Basic Red 5mm
• Breadboard- Halv størrelse

Skematisk diagram

Projekt trin

1. Befæstig batteriklipsen på toppen af 9V-batteriet.
2. Sæt den røde ledning fra batteriklemmen ind i F9 på brødkortet.
3. Sæt den sorte ledning fra batteriklemmen ind i J21 på brødkortet.
4. Bøj benene på modstanden på 330 Ω, og sæt det ene ben ind i F21.
5. Sæt det andet ben af modstanden ind i F15.
6. Sæt det korte ben af LED’en ind i J15 og det lange ben ind i J9.

De røde pile i billedet nedenfor er med til at vise, hvordan elektriciteten flyder i dette kredsløb. Alle komponenter er forbundet med hinanden i en cirkel, ligesom da vi brugte testledningerne.

VIGTIGT – Tilslut aldrig en LED direkte til et 9V-batteri uden en modstand i kredsløbet. Hvis du gør det, kan du beskadige/ødelægge LED’en.

Sådan lodder du

Hvis du ønsker at gøre dit kredsløb permanent, skal du lodde det sammen. Du kan få en grundig vejledning i lodning af elektronik i vores indlæg Sådan lodder du for at få en komplet trin-for-trin-guide.

Elektronikforsyning

Der er mange gode steder på nettet, hvor du kan finde elektroniske komponenter, dele og værktøj. Nedenfor er en liste over vores foretrukne steder at handle elektronik.

• Mouser Electronics
• DigiKey
• Newark Element 14
• Sparkfun Electronics
• Adafruit
• All Electronics
• MCM Electronics
• Jameco