Inleiding tot de basiselektronica

Inleiding tot de basiselektronica

Leren over basiselektronica en uw eigen projecten maken is een stuk eenvoudiger dan u denkt. In deze tutorial geven we je een kort overzicht van veelgebruikte elektronische componenten en leggen we uit wat hun functies zijn. Daarna leer je over schematische diagrammen en hoe ze worden gebruikt om schakelingen te ontwerpen en te bouwen. En ten slotte zul je deze informatie in gebruik nemen door je eerste basisschakeling te maken.

VRIJE EBOOK (PDF) – Makerspace Info Bundle

Voordat je aan de slag gaat, zorg je ervoor dat je elektronische werkbank goed is ingesteld. De werkruimte hoeft niet luxe te zijn en je kunt zelfs je eigen elektronische werkbank bouwen.

Opbergen

Elektronische onderdelen kunnen klein zijn en het is een goed idee om alles georganiseerd te houden. De meest populaire optie is het gebruik van doorzichtige plastic opbergdozen voor het opbergen van onderdelen. Daarnaast kunt u plastic opbergbakken gebruiken die aan een rek hangen of op een plank passen.

Gereedschap

Nu u een goede werkruimte hebt ingericht, is het tijd om deze te voorzien van het juiste gereedschap en de juiste apparatuur. Dit is geen volledige lijst, maar het benadrukt wel de meest gebruikte items in de elektronica.

Breadboard

Breadboards zijn een essentieel gereedschap voor prototyping en het bouwen van tijdelijke circuits. Deze raad bevat gaten voor het inbrengen van draad en componenten. Omdat ze tijdelijk van aard zijn, kunt u er schakelingen mee maken zonder te solderen. De gaten in een breadboard zijn zowel horizontaal als verticaal in rijen met elkaar verbonden, zoals hieronder te zien is.

Digitale Multimeter

Een multimeter is een apparaat waarmee elektrische stroom (ampère), spanning (volt) en weerstand (ohm) gemeten kan worden. Het is zeer geschikt voor het opsporen van storingen in schakelingen en kan zowel wissel- als gelijkspanning meten. Bekijk dit bericht voor meer informatie over het gebruik van een multimeter.

Batterijhouders

Een batterijhouder is een plastic houder waarin batterijen van 9V tot AA kunnen worden geplaatst. Sommige houders zijn gesloten en kunnen een aan/uit-schakelaar hebben.

Testkabels (krokodillenklemmen)

Testkabels zijn zeer geschikt om componenten met elkaar te verbinden om een schakeling te testen zonder dat u hoeft te solderen.

Draadknipper

Draadknippers zijn essentieel voor het strippen van gevlochten en massief koperdraad.

Precisieschroevendraaierset

Precisieschroevendraaiers zijn ook bekend als juweliersschroevendraaiers en worden meestal als set geleverd. Het voordeel van deze schroevendraaiers ten opzichte van gewone schroevendraaiers zijn de precisietips van elke schroevendraaier. Deze zijn erg handig bij het werken met elektronica die kleine schroefjes bevat.

Helpende 3e hand

Wanneer u met elektronica werkt, lijkt het alsof u nooit genoeg handen hebt om alles vast te houden. Dit is waar de helpende hand (3e hand) in het spel komt. Zeer geschikt voor het vasthouden van printplaten of draad bij het solderen of vertinnen.

Hittepistool

Een hittepistool wordt gebruikt voor het krimpen van plastic buisjes, bekend als krimpkous om blootliggende draad te helpen beschermen. Hittekrimp wordt wel de ducttape van de elektronica genoemd en komt van pas bij een groot aantal toepassingen.

Jumper Wire

Deze draden worden gebruikt met breadboard- en ontwikkelingsborden en zijn over het algemeen 22-28 AWG draad met een massieve kern. Jumper draden kunnen mannelijke of vrouwelijke uiteinden hebben, afhankelijk van hoe ze moeten worden gebruikt.

Soldeerbout

Wanneer het tijd is om een permanente schakeling te maken, zult u de onderdelen aan elkaar willen solderen. Om dit te doen, is een soldeerbout het gereedschap dat je zou gebruiken. Natuurlijk heb je niets aan een soldeerbout, als je er geen soldeer bij hebt. U kunt kiezen uit loodhoudende of loodvrije soldeer in een paar diameters.

Elektronische componenten

Nu is het tijd om te praten over de verschillende componenten die uw elektronische projecten tot leven brengen. Hieronder volgt een korte opsomming van de meest voorkomende componenten en de functies die ze vervullen.

Switch

Switches kunnen er in vele vormen zijn, zoals drukknoppen, tuimelschakelaars, pulsschakelaars en andere. Hun basisfunctie is het onderbreken van elektrische stroom door een stroomkring in of uit te schakelen.

Weerstand

Weerstanden worden gebruikt om weerstand te bieden tegen de stroomdoorgang of om de spanning in een stroomkring te regelen. De hoeveelheid weerstand die een weerstand biedt, wordt gemeten in Ohm. De meeste weerstanden hebben gekleurde strepen aan de buitenkant en deze code vertelt u de waarde van de weerstand. U kunt een multimeter of Digikey’s weerstand kleurcode calculator gebruiken om de waarde van een weerstand te bepalen.

Variabele weerstand (Potentiometer)

Een variabele weerstand staat ook bekend als een potentiometer. Deze componenten zijn te vinden in apparaten zoals een lichtdimmer of een volumeregelaar voor een radio. Wanneer u aan de as van een potentiometer draait, verandert de weerstand in de schakeling.

Lichtafhankelijke weerstand (LDR)

Een lichtafhankelijke weerstand is ook een variabele weerstand, maar wordt geregeld door het licht in plaats van door het draaien aan een knop. De weerstand in het circuit verandert met de intensiteit van het licht. Deze worden vaak aangetroffen in buitenlampen die automatisch aangaan bij schemering en uitgaan bij zonsopgang.

Capacitor

Capacitors slaan elektriciteit op en ontladen deze vervolgens weer in het circuit wanneer de spanning daalt. Een condensator is als een oplaadbare batterij en kan worden opgeladen en vervolgens ontladen. De waarde wordt gemeten in F (Farad), nano Farad (nF) of pico Farad (pF).

Diode

Een diode laat elektriciteit in één richting stromen en blokkeert de stroom de andere kant op. De belangrijkste rol van de diode is om te voorkomen dat elektriciteit een ongewenst pad binnen de schakeling neemt.

Light-Emitting Diode (LED)

Een light-emitting diode lijkt op een standaarddiode in die zin dat elektrische stroom slechts in één richting stroomt. Het belangrijkste verschil is dat een LED licht uitstraalt als er elektriciteit doorheen stroomt. In een LED zitten een anode en een kathode. De stroom loopt altijd van de anode (+) naar de kathode (-) en nooit in de tegenovergestelde richting. De lange poot van de LED is de positieve (anode) kant.

Transistor

Transistor zijn kleine schakelaars die een stroom in- of uitschakelen wanneer deze door een elektrisch signaal wordt geactiveerd. Behalve als schakelaar kan hij ook worden gebruikt om elektronische signalen te versterken. Een transistor is vergelijkbaar met een relais, maar dan zonder bewegende delen.

Relais

Een relais is een elektrisch bediende schakelaar die open of dicht gaat als er stroom op wordt gezet. In een relais bevindt zich een elektromagneet die een mechanische schakelaar bedient.

Geïntegreerde schakeling (IC)

Een geïntegreerde schakeling is een schakeling die zo klein is gemaakt dat ze in een piepkleine chip past. Deze schakeling bevat elektronische componenten zoals weerstanden en condensatoren, maar op een veel kleinere schaal. Geïntegreerde schakelingen zijn er in verschillende variaties, zoals 555 timers, spanningsregelaars, microcontrollers en nog veel meer. Elke pen op een IC is uniek in termen van zijn functie.

Wat is een schakeling?

Voordat je een elektronisch project ontwerpt, moet je weten wat een schakeling is en hoe je er een goed maakt.

Een elektronische schakeling is een cirkelvormig pad van geleiders waarlangs elektrische stroom kan vloeien. Een gesloten circuit is als een cirkel omdat het begint en eindigt op hetzelfde punt en zo een volledige lus vormt. Bovendien kan in een gesloten stroomkring de elektriciteit ononderbroken van de (+) stroom naar de (-) aarde stromen.

Als er daarentegen een onderbreking is in de stroom van elektriciteit, wordt dit een open stroomkring genoemd. Zoals hieronder te zien is, kan een schakelaar in een stroomkring de stroomkring open of gesloten maken, afhankelijk van zijn stand.

Alle stroomkringen moeten uit drie basiselementen bestaan. Deze elementen zijn een spanningsbron, een geleidende weg en een belasting.

De spanningsbron, zoals een batterij, is nodig om de stroom door de schakeling te laten lopen. Bovendien moet er een geleidend pad zijn dat een route biedt voor de elektriciteit om te stromen. Tenslotte heeft een goede schakeling een belasting nodig die de stroom verbruikt. De belasting in de bovenstaande schakeling is de gloeilamp.

Schematisch diagram

Wanneer u met schakelingen werkt, zult u vaak iets aantreffen dat een schematisch diagram wordt genoemd. Deze diagrammen gebruiken symbolen om te illustreren welke elektronische componenten worden gebruikt en waar ze in de schakeling zijn geplaatst. Deze symbolen zijn grafische voorstellingen van de werkelijke elektronische componenten.

Hieronder staat een voorbeeld van een schema dat een LED-schakeling weergeeft die wordt bestuurd door een schakelaar. Het bevat symbolen voor een LED, een weerstand, een batterij en een schakelaar. Door een schema te volgen, weet u welke componenten u moet gebruiken en waar u ze moet plaatsen. Deze schema’s zijn uiterst nuttig voor beginners wanneer ze voor het eerst schakelingen leren.

Er zijn veel soorten elektronische symbolen en ze verschillen enigszins van land tot land. Hieronder vindt u enkele van de meest gebruikte elektronische symbolen in de VS.

Hoe bepaal je de grootte van een weerstand

Weerstanden worden vaak gebruikt in elektronicaprojecten en het is belangrijk om te weten welke maat je moet gebruiken. Om de weerstandswaarde te vinden, moet u de spanning en de ampères voor uw LED en batterij kennen.

Een standaard-LED heeft over het algemeen een spanning van ongeveer 2V en een stroom van 20mA of .02A nodig om correct te werken. Vervolgens moet u uitzoeken welk voltage uw batterij heeft. In dit voorbeeld gebruiken we een 9V batterij. Om de grootte van de weerstand te bepalen, moeten we gebruik maken van een formule die bekend staat als de wet van Ohm, zoals hieronder weergegeven.

Wet van Ohm – Weerstand (R) = Spanning (V) / Stroom (I)

• Weerstand wordt gemeten in Ohm (Ω)
• Voltage wordt gemeten in volt (V)
• Stroom wordt gemeten in ampère (A)

Met behulp van de wet van Ohm, moet u de spanning van de LED aftrekken van de spanning van de batterij. Dit levert een spanning van 7 op, die moet worden gedeeld door 0,02 ampère van de LED. Uit deze formule blijkt dat je een weerstand van 350 Ω nodig hebt.

Aantekening: standaard weerstanden zijn er niet in 350 Ω, maar wel in 330 Ω en dat werkt prima.

Elektronicaproject #1

Nu is het tijd om alles wat je hebt geleerd te combineren en een basisschakeling te maken. Dit project is een geweldig startproject voor beginners. We zullen meetsnoeren gebruiken om een tijdelijke schakeling te maken zonder het in elkaar te hoeven solderen.

Onderdelen nodig:

• 9V Batterij
• Batterij Snap-on Connector
• Testkabels met krokodillenklemmen
• 330 Ohm Weerstand
• LED – Basis Rood 5mm

Schema

Projectstappen

1. Bevestig de batterijclip aan de bovenkant van de 9V-batterij.
2. De rode draad van de batterijclip wordt verbonden met een krokodillenklem op het rode meetsnoer.
3. Het andere uiteinde van het rode meetsnoer wordt verbonden met het lange been (+) van de LED.
4. Sluit één krokodillenklem van het zwarte meetsnoer aan op het korte been (-) van de LED.
5. Het andere uiteinde van het zwarte meetsnoer wordt vastgeklemd aan één been van de 330 Ω-weerstand.
6. Klem een kant van het andere zwarte meetsnoer aan het andere pootje van de 330 Ω weerstand.
7. Het andere uiteinde van het zwarte meetsnoer wordt verbonden met de zwarte accudraad.

BELANGRIJK – Sluit een LED nooit rechtstreeks aan op een 9V batterij zonder een weerstand in het circuit. Als u dat doet, beschadigt/vernietigt u de LED. U kunt echter een LED aansluiten op een 3V of kleinere batterij zonder een weerstand.

Hoe een breadboard te gebruiken

Een andere manier om een schakeling te maken en te testen is door deze op een breadboard te bouwen. Deze borden zijn essentieel voor het testen en prototypen van schakelingen omdat er niet gesoldeerd hoeft te worden. Componenten en draden worden in de gaten geduwd om een tijdelijke schakeling te vormen. Omdat het niet permanent is, kunt u experimenteren en veranderingen aanbrengen totdat het gewenste resultaat is bereikt.

Onder de gaten van elke rij zitten metalen clips die de gaten met elkaar verbinden. De middelste rijen lopen verticaal zoals afgebeeld, terwijl de buitenkolommen horizontaal zijn verbonden. Deze buitenkolommen worden stroomrails genoemd en worden gebruikt om stroom te ontvangen en te leveren aan het bord.

Breadboards zullen van stroom moeten worden voorzien en dit kan op een paar manieren worden gedaan. Een van de gemakkelijkste manieren is om de draden van een batterijhouder in de stroomrails te steken.

Om beide rails van stroom te voorzien, moet u een jumperdraad gebruiken van de (+) en (-) naar de rail aan de tegenoverliggende kant.

Electronicaproject #2

Nu gaan we leren hoe we een schakeling op een breadboard kunnen maken. Deze schakeling is precies dezelfde als eerder, maar we gebruiken de meetsnoeren niet.

Onderdelen nodig:

• 9V Batterij
• Batterij Snap-on Connector
• 330 Ohm Weerstand
• LED – Basic Rood 5mm
• Breadboard- Half size

Schematisch diagram

Projectstappen

1. Bevestig de batterijclip aan de bovenkant van de 9V-batterij.
2. Plaats de rode draad van de batterijclip in F9 van het breadboard.
3. Plaats de zwarte draad van de batterijclip in J21 van het breadboard.
4. Buig de pootjes van de 330 Ω-weerstand en plaats één pootje in F21.
5. Plaats het andere pootje van de weerstand in F15.
6. Plaats het korte pootje van de LED in J15 en het lange pootje in J9.

De rode pijlen in de afbeelding hieronder helpen om aan te geven hoe de elektriciteit in deze schakeling stroomt. Alle componenten zijn met elkaar verbonden in een cirkel, net als bij het gebruik van de meetsnoeren.

IMPORTANT – Sluit een LED nooit rechtstreeks aan op een 9V-batterij zonder een weerstand in de schakeling.

Hoe solderen

Als u uw schakeling permanent wilt maken, moet u deze in elkaar solderen. Voor een diepgaande tutorial over het solderen van elektronica, bekijk onze post Hoe te solderen voor een complete stap-voor-stap handleiding.

Electronics Supply

Er zijn een heleboel geweldige plaatsen online om elektronische componenten, onderdelen en gereedschappen te vinden. Hieronder is een lijst van onze favoriete plaatsen om voor elektronika te winkelen.

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