Introduzione all’elettronica di base
Imparare l’elettronica di base e creare i tuoi progetti è molto più facile di quanto tu possa pensare. In questo tutorial, ti daremo una breve panoramica dei componenti elettronici comuni e ti spiegheremo quali sono le loro funzioni. Poi imparerai a conoscere i diagrammi schematici e come vengono utilizzati per progettare e costruire circuiti. E infine, metterai in pratica queste informazioni creando il tuo primo circuito di base.
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Prima di iniziare, assicurati che il tuo banco di lavoro elettronico sia impostato correttamente. L’area di lavoro non ha bisogno di essere fantasiosa e potresti anche costruire il tuo banco di lavoro elettronico.
Stoccaggio
I componenti elettronici possono essere piccoli ed è una buona idea tenere tutto organizzato. L’opzione più popolare è quella di utilizzare scatole di plastica trasparente per conservare le parti. Inoltre, potresti usare dei contenitori di plastica che pendono da una rastrelliera o si adattano a uno scaffale.
Strumenti
Ora che hai un buon posto di lavoro pronto, è il momento di rifornirlo con gli strumenti e le attrezzature adeguate. Questa non è una lista completa, ma evidenzia gli oggetti più comuni usati in elettronica.
Breadboard
Le breadboard sono uno strumento essenziale per la prototipazione e la costruzione di circuiti temporanei. Queste schede contengono fori per l’inserimento di fili e componenti. A causa della loro natura temporanea, permettono di creare circuiti senza saldare. I fori in una breadboard sono collegati in file sia orizzontalmente che verticalmente come mostrato qui sotto.
Multimetro digitale
Un multimetro è un dispositivo che viene utilizzato per misurare la corrente elettrica (amp), la tensione (volt) e la resistenza (ohm). È un ottimo per la risoluzione dei problemi dei circuiti ed è in grado di misurare sia la tensione AC che DC. Controlla questo post per maggiori informazioni su come usare un multimetro.
Portabatterie
Un portabatterie è un contenitore di plastica che contiene batterie da 9V a AA. Alcuni portapile sono chiusi e possono avere un interruttore on/off incorporato.
Cavi di prova (morsetti a coccodrillo)
I cavi di prova sono ottimi per collegare i componenti insieme per testare un circuito senza bisogno di saldature.
Tagliafili
I tagliafili sono essenziali per spellare il filo di rame solido e intrecciato.
Set di cacciaviti di precisione
I cacciaviti di precisione sono conosciuti anche come cacciaviti da gioielliere e di solito sono forniti in set. Il vantaggio di questi rispetto ai normali cacciaviti è la precisione delle punte di ogni cacciavite. Questi sono molto utili quando si lavora con l’elettronica che contiene piccole viti.
Aiuto della terza mano
Quando si lavora con l’elettronica, sembra che non si abbiano mai abbastanza mani per tenere tutto. È qui che entra in gioco la mano d’aiuto (3a mano). Grande per tenere i circuiti o il filo quando si salda o si stagnano.
Pistola termica
Una pistola termica è usata per restringere i tubi di plastica conosciuti come termorestringenti per aiutare a proteggere il filo esposto. Il termorestringente è stato chiamato il nastro adesivo dell’elettronica ed è utile in un’ampia varietà di applicazioni.
Filo per ponticelli
Questi fili sono usati con breadboard e schede di sviluppo e sono generalmente 22-28 AWG solid core wire. I fili jumper possono avere estremità maschio o femmina a seconda di come devono essere usati.
Saldatore
Quando è il momento di creare un circuito permanente, vorrai saldare le parti insieme. Per fare questo, un saldatore è lo strumento da usare. Naturalmente un saldatore non serve a nulla se non si ha una saldatura da accompagnare. Puoi scegliere una saldatura con o senza piombo in alcuni diametri.
Componenti elettronici
Ora è il momento di parlare dei diversi componenti che danno vita ai tuoi progetti elettronici. Sotto c’è una rapida ripartizione dei componenti più comuni e delle funzioni che svolgono.
Interruttore
Gli interruttori possono essere di molte forme come pulsante, bilanciere, momentaneo e altri. La loro funzione di base è quella di interrompere la corrente elettrica accendendo o spegnendo un circuito.
Resistenza
Le resistenze sono usate per resistere al flusso di corrente o per controllare la tensione in un circuito. La quantità di resistenza che un resistore offre si misura in Ohm. La maggior parte dei resistori hanno strisce colorate all’esterno e questo codice vi dirà il suo valore di resistenza. Puoi usare un multimetro o la calcolatrice del codice colore delle resistenze di Digikey per determinare il valore di una resistenza.
Resistenza variabile (potenziometro)
Una resistenza variabile è anche conosciuta come potenziometro. Questi componenti possono essere trovati in dispositivi come un regolatore di luce o il controllo del volume di una radio. Quando si gira l’albero di un potenziometro la resistenza cambia nel circuito.
Resistenza dipendente dalla luce (LDR)
Una resistenza dipendente dalla luce è anche una resistenza variabile ma è controllata dalla luce invece di girare una manopola. La resistenza nel circuito cambia con l’intensità della luce. Si trovano spesso nelle luci esterne che si accendono automaticamente al tramonto e si spengono all’alba.
Condensatore
I condensatori immagazzinano elettricità e poi la scaricano di nuovo nel circuito quando c’è un calo di tensione. Un condensatore è come una batteria ricaricabile e può essere caricato e poi scaricato. Il valore è misurato in F (Farad), nano Farad (nF) o pico Farad (pF).
Diodo
Un diodo permette all’elettricità di fluire in una direzione e le impedisce di fluire nella direzione opposta. Il ruolo principale del diodo è quello di impedire che l’elettricità prenda un percorso indesiderato all’interno del circuito.
Diodo ad emissione luminosa (LED)
Un diodo ad emissione luminosa è come un diodo standard nel fatto che la corrente elettrica scorre solo in una direzione. La differenza principale è che un LED emette luce quando la corrente elettrica scorre attraverso di esso. All’interno di un LED ci sono un anodo e un catodo. La corrente scorre sempre dall’anodo (+) al catodo (-) e mai nella direzione opposta. La gamba più lunga del LED è il lato positivo (anodo).
Transistor
I transistor sono piccoli interruttori che accendono o spengono una corrente quando vengono attivati da un segnale elettrico. Oltre ad essere un interruttore, può anche essere usato per amplificare i segnali elettronici. Un transistor è simile a un relè, ma senza parti mobili.
Relè
Un relè è un interruttore azionato elettricamente che si apre o si chiude quando viene applicata la corrente. All’interno di un relè c’è un elettromagnete che controlla un interruttore meccanico.
Circuito Integrato (IC)
Un circuito integrato è un circuito che è stato ridotto nelle dimensioni per essere inserito in un piccolo chip. Questo circuito contiene componenti elettronici come resistenze e condensatori, ma su una scala molto più piccola. I circuiti integrati sono disponibili in diverse varianti come timer 555, regolatori di tensione, microcontrollori e molti altri. Ogni pin di un IC è unico in termini di funzione.
Che cos’è un circuito?
Prima di disegnare un progetto elettronico, devi sapere cos’è un circuito e come crearne uno correttamente.
Un circuito elettronico è un percorso circolare di conduttori attraverso i quali può scorrere la corrente elettrica. Un circuito chiuso è come un cerchio perché inizia e finisce nello stesso punto formando un anello completo. Inoltre, un circuito chiuso permette all’elettricità di fluire dall’alimentazione (+) alla terra (-) senza interruzioni.
Al contrario, se c’è un’interruzione nel flusso di elettricità, questo è noto come un circuito aperto. Come mostrato qui sotto, un interruttore in un circuito può causare che sia aperto o chiuso a seconda della sua posizione.
Tutti i circuiti devono avere tre elementi di base. Questi elementi sono una fonte di tensione, un percorso conduttivo e un carico.
La fonte di tensione, come una batteria, è necessaria per far fluire la corrente nel circuito. Inoltre, ci deve essere un percorso conduttivo che fornisce un percorso per il flusso di elettricità. Infine, un circuito corretto ha bisogno di un carico che consuma la corrente. Il carico nel circuito di cui sopra è la lampadina.
Diagramma schematico
Quando si lavora con i circuiti, si trova spesso qualcosa chiamato un diagramma schematico. Questi diagrammi usano simboli per illustrare quali componenti elettronici sono usati e dove sono posizionati nel circuito. Questi simboli sono rappresentazioni grafiche dei componenti elettronici reali.
Di seguito è riportato un esempio di schema che rappresenta un circuito LED controllato da un interruttore. Contiene simboli per un LED, un resistore, una batteria e un interruttore. Seguendo un diagramma schematico, si è in grado di sapere quali componenti usare e dove metterli. Questi schemi sono estremamente utili per i principianti quando imparano per la prima volta i circuiti.
Ci sono molti tipi di simboli elettronici e variano leggermente tra i paesi. Sotto ci sono alcuni dei simboli elettronici più comunemente usati negli Stati Uniti.
Come determinare la dimensione di un resistore
I resistori sono comunemente usati nei progetti elettronici ed è importante sapere quale dimensione usare. Per trovare il valore del resistore, è necessario conoscere la tensione e gli ampere per il vostro LED e la batteria.
Un LED standard generalmente ha bisogno di una tensione di circa 2V e una corrente di 20mA o .02A per funzionare correttamente. Successivamente, è necessario scoprire la tensione della vostra batteria. In questo esempio, useremo una batteria da 9V. Per determinare la dimensione del resistore, dobbiamo usare una formula nota come legge di Ohm come mostrato di seguito.
Legge di Ohm – Resistenza (R) = Tensione (V) / Corrente (I)
- La resistenza si misura in Ohm (Ω)
- La tensione si misura in volt (V)
- La corrente si misura in ampere (A)
Usando la legge di Ohm, devi sottrarre la tensione del LED dalla tensione della batteria. Questo vi darà una tensione di 7 che deve essere divisa per 0,02 ampere dal LED. Questa formula mostra che avrai bisogno di una resistenza da 350 Ω.
Come nota, le resistenze standard non sono disponibili in 350 Ω ma in 330 Ω che andranno bene.
Progetto di elettronica #1
Ora è il momento di combinare tutto quello che hai imparato e creare un circuito di base. Questo progetto è un grande progetto iniziale per i principianti. Useremo i puntali per creare un circuito temporaneo senza doverlo saldare insieme.
Parti necessarie:
- Batteria 9V
- Batteria Snap-on Connettore
- Conduttori di prova con morsetti a coccodrillo
- Resistenza da 330 Ohm
- LED – Basic Red 5mm
Diagramma schematico
Passi del progetto
- Attacca la clip della batteria alla parte superiore della batteria da 9V.
- Il filo rosso dalla clip della batteria è collegato a un morsetto a coccodrillo sul puntale rosso.
- L’altra estremità del puntale rosso è collegata alla gamba lunga (+) del LED.
- Connettere un morsetto a coccodrillo dal puntale nero alla gamba corta (-) del LED.
- L’altra estremità del puntale nero è collegata a una gamba della resistenza da 330 Ω.
- Clip un lato dell’altro puntale nero all’altra gamba della resistenza da 330 Ω.
- L’estremità opposta del puntale nero è collegata al filo nero della batteria.
IMPORTANTE – Non collegare mai un LED direttamente a una batteria da 9V senza una resistenza nel circuito. Facendolo si danneggia/distrugge il LED. Puoi comunque collegare un LED ad una batteria da 3V o più piccola senza una resistenza.
Come usare una breadboard
Un altro modo per creare e testare un circuito è costruirlo su una breadboard. Queste schede sono essenziali per testare e prototipare circuiti perché non è necessario saldare. I componenti e i fili sono spinti nei fori per formare un circuito temporaneo. Poiché non è permanente, è possibile sperimentare e apportare modifiche fino a raggiungere il risultato desiderato.
Sotto i fori di ogni fila ci sono delle clip metalliche che collegano i fori tra loro. Le file centrali corrono verticalmente come mostrato, mentre le colonne esterne sono collegate orizzontalmente. Queste colonne esterne sono chiamate power rails e sono usate per ricevere e fornire energia alla scheda.
Le breadboard avranno bisogno di essere alimentate e questo può essere fatto in diversi modi. Uno dei modi più semplici è quello di collegare i fili di un portabatteria ai binari di alimentazione. Questo fornirà tensione solo al binario in cui è collegato.
Per alimentare entrambi i binari, è necessario utilizzare un filo di collegamento dal (+) e (-) al binario sul lato opposto.
Progetto di elettronica #2
Ora impareremo come creare un circuito su una breadboard. Questo circuito è esattamente lo stesso che abbiamo fatto prima, ma non useremo i puntali.
Parti necessarie:
- Batteria da 9V
- Connettore a scatto della batteria
- Resistenza da 330 Ohm
- LED – Rosso di base da 5mm
- Breadboard- Half Size
Diagramma schematico
Passi del progetto
- Attacca la clip della batteria alla parte superiore della batteria 9V.
- Posizionare il filo rosso dalla clip della batteria in F9 della breadboard.
- Inserire il filo nero dalla clip della batteria in J21 della breadboard.
- Curvare le gambe della resistenza da 330 Ω e posizionare una gamba in F21.
- Posiziona l’altra gamba della resistenza in F15.
- Inserisci la gamba corta del LED in J15 e la gamba lunga in J9.
Le frecce rosse nell’immagine sottostante aiutano a mostrare come l’elettricità scorre in questo circuito. Tutti i componenti sono collegati tra loro in un cerchio proprio come quando abbiamo usato i puntali.
IMPORTANTE – Non collegare mai un LED direttamente a una batteria da 9V senza una resistenza nel circuito. Così facendo si danneggia/distrugge il LED.
Come saldare
Se vuoi rendere il tuo circuito permanente, avrai bisogno di saldarlo insieme. Per un tutorial approfondito su come saldare l’elettronica, guarda il nostro post Come saldare per una guida completa passo dopo passo.
Fornimento di elettronica
Ci sono un sacco di ottimi posti online per trovare componenti elettronici, parti e strumenti. Di seguito è riportato un elenco dei nostri posti preferiti per fare acquisti di elettronica.
- Mouser Electronics
- DigiKey
- Newark Element 14
- Sparkfun Electronics
- Adafruit
- Tutta Elettronica
- MCM Electronics
- Jameco