Теперь настало время заставить электричество сделать что-нибудь такое, что может принести какую-либо пользу. Для этой цели мы будем использовать компоненты под названием резисторы и светодиоды.
Вам понадобятся:
- батарейка типа АА с напряжением 1,5 В. Количество — 4 шт.;
- держатель для четырех батареек. Количество — 1 шт.;
- резисторы: 470 Ом, 1 кОм, 2 кОм или 2,2 кОм (номинал 2,2 кОм встречается гораздо чаще, чем 2 кОм, и также может использоваться в данном эксперименте). Количество — по одному резистору каждого номинала;
- светодиод любого типа. Количество — 1 шт.;
- зажимы типа «крокодил». Количество — 3 шт.
Предварительная подготовка
Наступило время познакомиться с одним из самых фундаментальных компонентов, который будет использоваться в электронных схемах, — обычным резистором (resistor). Как указывает его наименование, он создает сопротивление электрическому току. Как вы уже можете предположить, его номинал измеряется в омах.
Отечественные резисторы (Abb. 1) имеют на своем корпусе маркировку, где указанно число ом (номинал резистора), а импортные более часто маркируются цветными полосками (Figur 2), сочетание которых указывает на величину их сопротивлений.
Если с первыми все просто, то с последними придется научится разбираться. Здесь нет ничего сложного. Вы можете это сделать двумя способами.
- Применив ваш мультиметр. Это отличная практика для понимания тех цифр, которые отображаются мультиметром.
- Изучив цветовую кодировку, которая нанесена на большинство резисторов (для получения дополнительной информации см. разд. «Фундаментальные сведения — Расшифровка маркировки резисторов»).
После проверки значений сопротивлений неплохо было бы выполнить сортировку, разложив их по маленьким коробочкам с нанесенными на них номиналами (для этого удобно использовать пустые спичечные коробки). Мне лично нравятся специальные боксы для хранения радиодеталей, которые продаются в радиомагазинах.
|
Basisinformationen |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расшифровка маркировки резисторов
На некоторых резисторах их номинал сопротивления указывается цифрами (отечественные, или, что реже импортные). Сегодня все более часто приходится иметь дело с резисторами в которых применяется маркировка с использованием цветных полосок. Порядок действий для определения номинала при цветовой маркировке следующий: во- первых, следует исключить из рассмотрения цвет корпуса резистора. Во-вторых, нужно найти серебряную или золотую полоску. Если вы ее найдете, то поверните резистор таким образом, чтобы эта полоска находилась с правой стороны. Серебряный цвет означает, что величина сопротивления резистора выполнена с точностью в пределах 10%, а золотой цвет означает, что — в пределах 5%. Если же вы не можете найти серебряную или золотую полоску, то надо повернуть резистор таким образом, чтобы группа полосок находилась с левой стороны. Вы теперь должны обратить внимание на три цветных полоски, которые расположены слева. Некоторые резисторы имеют больше полосок, но мы в настоящий момент будем иметь дело только с трехцветной маркировкой (рис. 2). Начиная слева, первая и вторая полоски имеют цветовую кодировку, которая соответствует приведенной далее Tabelle 1 Tabelle 1.
Третья полоска имеет другое значение: она указывает количество нулей (табл. 2), которое следует добавить к полученному предыдущему цифровому значению. Таблица 2.
Следует помнить, что цветовая маркировка является вполне согласующейся и логичной, например, зеленый цвет означает либо величину 5 (для первых двух полосок), либо 5 нулей (для третьей полоски). Сама последовательность цветов совпадает с последовательностью цветов в радуге. Таким образом, резистор с маркировкой коричневая – красная – зеленая будет иметь значение 12 и пять нулей, что в итоге составляет 1 200 000 Ом или 1,2 МОм (1.2 МΩ). Резистор с маркировкой оранжевый – оранжевый – оранжевый будет иметь значение 33 и три нуля, что в итоге составляет 33 000 Ом или 33 кОм (33 KΩ). А резистор с маркировкой коричневая – черная – красная будет иметь значение 10 и два дополнительных нуля, что составляет в сумме 1000 Ом или 1 кОм (1 KΩ). На рис. 3 приведены некоторые другие примеры.
Если на резистор нанесена группа из четырех полосок вместо трех, то первые три полоски являются цифрами, а четвертая полоска означает количество нулей. Третья цифровая полоска дает возможность указать сопротивление резистора с более высокой точностью. Вы сбиты с толку? Абсолютно. Именно поэтому чтобы проверять значения сопротивлений резисторов лучше использовать мультиметр. Однако следует иметь в виду, что результаты измерений могут слегка отличаться от значений, которые указаны на резисторе. Это может случиться, потому что ваш прибор не является прецизионным прибором, или скорее потому, что сопротивление резистора при его изготовлении имеет некоторый разброс параметров, или же эти обе причины имеют место. Если вы обнаружили, что сопротивление отличается от указанного значения не более чем на 5%, то для наших нужд это вполне допустимо. |
Зажигаем светодиод
Теперь рассмотрим наши светодиоды. Устаревающие электрические лампы накаливания потребляют слишком большую мощность, которую к тому же в основном превращают в тепло. Светодиоды намного «экономней»: большую часть энергии они преобразуют в свет и, если их правильно использовать, они могут работать почти бесконечно!
Светодиод критичен к количеству энергии, которое он получает, а также к тому, каким образом он ее получает. Поэтому при работе со светодиодами всегда нужно руководствоваться следующими правилами:
- к более длинному выводу (Anod) светодиода должно быть подключено положительный полюс источника питания, к короткому выводу (Kathode) – отрицательный;
- Напряжение между длинным и коротким выводами не должна превышать предельного значения, заданного производителем для используемого светодиода;
- ток, проходящий через светодиод, не должен превышать предельного значения, заданного производителем.
А что будет, если вы нарушите эти правила? Давайте выясним это!
Прежде всего, следует убедиться, что у вас имеются рабочие батарейки. Вы можете проверить их, выбрав на мультиметре режим измерения постоянного напряжения и коснувшись концами щупов обоих выводов каждой батарейки. Вы должны получить результат, который указывает, что каждая из них имеет напряжение, равное по меньшей мере 1,5 В (или около того).
Если полученное значение окажется несколько больше, чем это должно быть, то это нормально. Батарейка сначала выдает напряжение несколько больше номинального значения, а затем по мере использования постепенно уменьшает его величину. Батарейки также теряют свое напряжение, когда просто хранятся на полке в неподключенном состоянии.
Вставьте все 4 батарейки в держатель (Figur 4), проследив за тем, чтобы они были установлены правильно — все отрицательные выводы батареек должны находиться в контакте с пружинами в держателе. Используйте мультиметр, чтобы проверить напряжение на проводах, подключенных к держателю батареек. Это напряжение должно быть по меньшей мере 6 В.
Теперь надо взять резистор с сопротивлением 2 кОм. Следует помнить, что «2 кОм» означает «2000 Ом». Если же резистор имеет цветовую маркировку номинала с помощью цветных полосок, то их последовательность должна быть следующей — красная – черная – красная, что означает 20 и еще два нуля. Поскольку резисторы с сопротивлением 2,2 кОм встречаются в продаже гораздо чаще, чем резисторы с сопротивлением 2 кОм, то вы, разумеется, можете применить их. Эти резисторы будут иметь маркировку — красная – красная – красная.
Используя зажимы типа «крокодил», соберите цепь, которая показана на Abbildung. 5. При этом вы должны заметить, что светодиод будет светить, но, к сожалению, пока очень тускло.
Теперь отключите резистор с сопротивлением 2 кОм (или 2,2 кОм) и замените его резистором с номиналом 1 кОм, который имеет цветовую маркировку — коричневая – черная – красная, что означает 10 и еще два нуля. После этого светодиод должен загореться более ярко.
После этого удалите резистор с номиналом 1 кОм и замените его резистором на 470 Ом, который имеет цветовую маркировку — желтая – фиолетовая – коричневая, что означает 47 и еще один ноль. При этом светодиод должен загореться еще ярче.
Все это выглядит очень элементарно, но при этом можно сделать один важный вывод. На резисторе падает определенный процент напряжения в цепи. С точки зрения «водяной» аналогии сопротивление резистора можно рассматривать в качестве перегиба или сужения в гибком шланге при подаче воды. Резистор с более высоким значением сопротивления обеспечивает большее падение напряжения на своих контактах, оставляя меньшее падение напряжения на светодиоде.