Электротехника для начинающих: Электротехника для чайников | AlexGyver

Электротехника для чайников | AlexGyver

Начнем пожалуй с понятия электричества. Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В качестве частиц могут выступать свободные электроны металла, если ток течет по металлическому проводу, или ионы, если ток течет в газе или жидкости.

Есть ещё ток в полупроводниках, но это отдельная тема для разговора. Как пример можно привести высоковольтный трансформатор из микроволновки – сначала электроны бегут по проводам, затем ионы движутся между проводами, соответственно сначала ток идет через металл, а потом через воздух. Вещество называются проводником или полупроводником, если в нём есть частицы, способные переносить электрический заряд. Если таких частиц нет, то такое вещество называется диэлектриком, оно не проводит электричество. Заряженные частицы несут на себе электрический заряд, который измеряется обозначается q в кулонах.

Единица измерения силы тока называется Ампер и обозначается буковой I, ток величиной в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда величиной 1 Кулон за 1 секунду, то есть грубо говоря сила тока измеряется в кулонах секунду. И по сути сила тока это количество электричества, протекающего за единицу времени через поперечное сечение проводника. Чем больше заряженных частиц бежит по проводу, тем соответственно больше ток.

Чтобы заставить заряженные частицы перемещаться от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение. Напряжение измеряется в вольтах и обозначается буквой V или U. Чтобы получить напряжение величиной 1 Вольт нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж. Согласен, немного непонятно.

Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под действием силы тяжести вытекает через трубу. Пусть вода – это электрический заряд, высота водяного столба – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток. Точнее не скорость потока, а количество вытекающей за секунду воды. Вы понимаете, что чем выше уровень воды, тем больше будет давление внизу А чем выше давление внизу, тем больше воды вытечет через трубу, потому что скорость будет выше. . Аналогично чем выше напряжение, тем больший ток будет течь в цепи.

Зависимость между всеми тремя рассмотренными величинами в цепи постоянного тока определяет закон ома, который выражается вот такой формулой, и звучит как сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению. Чем больше сопротивление, тем меньше ток, и наоборот.

Добавлю ещё пару слов про сопротивление. Его можно измерить, а можно посчитать. Допустим у нас есть проводник, имеющий известную длину и площадь поперечного сечения. Квадратный, круглый, неважно. Разные вещества имеют разное удельное сопротивление, и для нашего воображаемого проводника существует вот такая формула, определяющая зависимость между длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением.

Удельное сопротивление веществ можно найти в интернете в виде таблиц.

Можно опять же провести аналогию с водой: вода течёт по трубе, пусть труба имеет удельную шершавость. Логично предположить, что чем длиннее и уже труба, тем меньше воды будет по ней протекать за единицу времени. Видите, как всё просто? Формулу даже запоминать не нужно, достаточно представить себе трубу с водой.

Что касается измерения сопротивления, то нужен прибор, омметр. В наше время более популярны универсальные приборы – мультиметры, они измеряют и сопротивление, и ток, и напряжение, и ещё кучу всего. Давайте проведём эксперимент. Я возьму отрезок нихромовой проволоки известной длины и площади сечения, найду удельное сопротивление на сайте где я её купил и посчитаю сопротивление. Теперь этот же кусочек измерю при помощи прибора. Для такого маленького сопротивления мне придется вычесть сопротивление щупов моего прибора, которое равно 0.8 Ом. Вот так вот!

Шкала мультиметра разбита по размерам измеряемых величин, это сделано для более высокой точности измерения. Если я хочу измерить резистор с номиналом 100 кОм, я ставлю рукоятку на большее ближайшее сопротивление. В моём случае это 200 килоом. Если хочу измерить 1 килоом, то ставлю на 2 ком. Это справедливо для измерения остальных величин. То есть на шкале отложены пределы измерения, в который нужно попасть.

Давайте продолжим развлекаться с мультиметром и попробуем измерить остальные изученные величины. Возьму несколько разных источников постоянного тока. Пусть это будет блок питания на 12 вольт, юсб порт и трансформатор, который в своей молодости сделал мой дед. Напряжение на этих источниках мы можем измерить прямо сейчас, подключив вольтметр параллельно, то есть непосредственно к плюсу и к минусу источников. С напряжением всё понятно, его можно взять и измерить. А вот чтобы измерить силу тока, нужно создать электрическую цепь, по которой будет протекать ток. В электрической цепи обязательно должен быть потребитель, или нагрузка. Давайте подключим потребитель к каждому источнику. Кусочек светодиодной ленты, моторчик и резистор на (160 ом).

Давайте измерим ток, протекающий в цепях. Для этого переключаю мультиметр в режим измерения силы тока и переключаю щуп во вход для тока. Амперметр подключается в цепь последовательно измеряемому объекту. Вот схема, её тоже следует помнить и не путать с подключением вольтметра. Кстати существует такая штуковина как токовые клещи. Они позволяют измерять силу тока в цепи без подключения непосредственно к цепи. То есть не нужно отсоединять провода, просто накидываешь их на провод и они измеряют. Ну ладно, вернёмся к нашему обычному амперметру.

Итак, я измерил все токи. Теперь мы знаем, какой ток потребляется в каждой цепи. Здесь у нас светятся светодиоды, здесь крутится моторчик а здесь…. Так стоять, а че делает резистор? Он не поёт нам песни, не освещает комнату и не вращает никакой механизм. Так на что он тратит целых 90 миллиампер? Так не пойдёт, давайте разбираться. Слышь ты! Ау, он горячий! Так вот куда расходуется энергия! А можно ли как-то посчитать, что здесь за энергия? Оказывается – можно. Закон, описывающий тепловое действие электрического тока был открыт в 19 веке двумя учеными, Джеймсом Джоулем и Эмилием Ленцем. Закон назвали закон Джоуля-Ленца. Он выражается вот такой формулой, и численно показывает, сколько джоулей энергии выделяется в проводнике, в котором течёт ток, за единицу времени. Из этого закона можно найти мощность, которая выделяется на этом проводнике, мощность обозначается английской буквой Р и измеряется в ваттах.

Таким образом у меня на столе электрическая мощность идёт на освещение, на совершение механической работы и на нагрев окружающего воздуха. Кстати именно на этом принципе работают различные нагреватели, электрочайники, фены, паяльники и прочее. Там везде стоит тоненькая спираль, которая нагревается под действием тока.

Этот момент стоит учитывать при подведении проводов к нагрузке, то есть прокладка проводки к розеткам по квартире тоже входит в это понятие. Если вы возьмете для подведения к розетке слишком тонкий провод и подключите в эту розетку компьютер, чайник и микроволновку, то провод может нагреться вплоть до возникновения пожара. Поэтому есть вот такая табличка, которая связывает площадь поперечного сечения проводов с максимальной мощностью, которая по этим проводам будет идти. Если вздумаете тянуть провода – не забудьте об этом.

Также в рамках этого выпуска хотелось бы напомнить особенности параллельного и последовательного соединения потребителей тока. При последовательном соединении сила тока одинакова на всех потребителях, напряжение разделилось на части, а общее сопротивление потребителей представляет собой сумму всех сопротивлений. При параллельном соединении напряжение на всех потребителях одинаково, сила тока разделилась, а общее сопротивление вычисляется вот по такой формуле.

Из этого вытекает один очень интересный момент, который можно использовать для измерения силы тока. Допустим нужно измерить силу тока в цепи около 2 ампер. Амперметр с этой задачей не справляется, поэтому можно использовать закон ома в чистом виде. Знаем, что сила тока одинакова при последовательном соединении. Возьмём резистор с очень маленьким сопротивлением и вставим его последовательно нагрузке. Измерим на нём напряжение. Теперь, пользуясь законом ома, найдём силу тока. Как видите, она совпадает с расчётом ленты. Здесь главное помнить, что этот добавочный резистор должен быть как можно меньшего сопротивления, чтобы оказывать минимальное влияние на измерения.

Есть ещё один очень важный момент, о котором нужно знать. Все источники имеют максимальный отдаваемый ток, если этот ток превысить – источник может нагреться, выйти из строя, а в худшем случае ещё и загореться. Самый благоприятный исход это когда источник имеет защиту от перегрузки по току, в таком случае он просто отключит ток. Как мы помним из закона ома, чем меньше сопротивление, тем выше ток. То есть если взять в качестве нагрузки кусок провода, то есть замкнуть источник самого на себя, то сила тока в цепи подскочит до огромных значений, это называется короткое замыкание. Если вы помните начало выпуска, то можете провести аналогию с водой. Если подставить нулевое сопротивление в закон ома то мы получим бесконечно большой ток. На практике такое конечно не происходит, потому что источник имеет внутреннее сопротивление, которое подключено последовательно. Этот закон называется закон ома для полной цепи. Таким образом ток короткого замыкания зависит от величины внутреннего сопротивления источника.

Сейчас давайте вернёмся к максимальному току, который может выдать источник. Как я уже говорил, силу тока в цепи определяет нагрузка. Многие писали мне вк и задавали примерно вот такой вопрос, я его слегка утрирую: Саня, у меня есть блок питания на 12 вольт и 50 ампер. Если я подключу к нему маленький кусочек светодиодной ленты, она не сгорит? Нет, конечно же она не сгорит. 50 ампер – это максимальный ток, который способен выдать источник. Если ты подключишь к нему кусочек ленты, она возьмёт свои ну допустим 100 миллиампер, и все. Ток в цепи будет равен 100 миллиампер, и никто никуда не будет гореть. Другое дело, если возьмёшь километр светодиодной ленты и подключишь его к этому блоку питания, то ток там будет выше допустимого, и блок питания скорее всего перегреется и выйдет из строя. Запомните, именно потребитель определяет величину тока в цепи. Этот блок может выдать максимум 2 ампера, и когда я закорачиваю его на болтик, с болтиком ничего не происходит. А вот блоку питания это не нравится, он работает в экстремальных условиях. А вот если взять источник, способный выдать десятки ампер, такая ситуация не понравится уже болтику.

Давайте для примера произведём расчёт блока питания, который потребуется для питания известного отрезка светодиодной ленты. Итак, закупили мы у китайцев катушку светодиодной ленты и хотим запитать три метра этой самой ленты. Для начала идём на страницу товара и пытаемся найти, сколько ватт потребляет один метр ленты. Эту информацию я найти не смог, поэтому есть вот такая табличка. Смотрим, что у нас за лента. Диоды 5050, 60 штук на метр. И видим, что мощность составляет 14 ватт на метр. Я хочу 3 метра, значит мощность будет 42 ватта. Блок питания желательно брать с запасом на 30% по мощности, чтобы он не работал в критическом режиме. В итоге получаем 55 ватт. Ближайший подходящий блок питания будет на 60 ватт. Из формулы мощности выражаем силу тока и находим её, зная, что светодиоды работают при напряжении 12 вольт. Выходит, нам нужен блок с током 5 ампер. Заходим, например, на али, находим, покупаем.

Очень важно знать потребляемый ток при изготовлении всяких USB самоделок. Максимальный ток, который можно взять от USB, составляет 500 миллиампер, и его лучше не превышать.

И напоследок коротенько о технике безопасности. Здесь вы можете видеть, до каких значений электричество считается неопасным для жизни человека.

основы электротехники для начинающих, меры безопасности

Электротехника — это как иностранный язык. Кто-то уже давно и в совершенстве владеет им, кто-то только начинает знакомиться, а для кого-то — это пока что недостижимая, но манящая цель. Почему многие хотят познать этот таинственный мир электричества? Всего около 250 лет люди знакомы с ним, но сегодня уже трудно себе представить жизнь без электричества. Чтобы познакомиться с этим миром, и существуют теоретические основы электротехники (ТОЭ) для чайников.

• Первое знакомство с электричеством
• Создание гальванического элемента
• Виды и характеристики тока
• Типы проводников
• Применяемые радиодетали
• Меры безопасности

Первое знакомство с электричеством

В конце XVIII века французский ученый Шарль Кулон стал активно исследовать электрические и магнитные явления веществ. Именно он открыл закон электрического заряда, который и назвали в честь него, — кулон.

Сегодня известно, что любое вещество состоит из атомов и вращающихся вокруг них электронов по орбитали. Однако в некоторых веществах электроны удерживаются атомами очень крепко, а в других эта связь слабая, что позволяет электронам свободно отрываться от одних атомов и прикрепляться к другим.

Для понимания, что это такое, можно представить большой город с огромным количеством машин, которые движутся без каких-либо правил. Эти машины движутся хаотично и не могут совершать полезную работу. К счастью, электроны не разбиваются, а отскакивают друг от друга, как мячики. Чтобы получить пользу от этих маленьких тружеников, необходимо выполнить три условия:

1. Атомы вещества должны свободно отдавать свои электроны.
2. К этому веществу необходимо приложить силу, которая заставит двигаться электроны в одном направлении.
3. Цепь, по которой движутся заряженные частицы, должна быть замкнутой.

Именно соблюдение этих трех условий и лежит в основе электротехники для начинающих.

Создание гальванического элемента

Все элементы состоят из атомов. Атомы можно сравнить с Солнечной системой, только у каждой системы свое количество орбит, и на каждой орбите может находиться сразу несколько планет (электронов). Чем дальше орбита находится от ядра, тем меньшее притяжение испытывают на себе электроны, находящиеся на этой орбите.

Притяжение зависит не от массы ядра, а от разной полярности ядра и электронов. Если ядро имеет заряд +10 единиц, электроны в общей сложности тоже должны иметь 10 единиц, но отрицательного заряда. Если электрон с внешней орбиты улетит, то суммарная энергия электронов будет уже -9 единиц. Простой пример на сложение +10 + (-9) = +1. Получается, что атом имеет положительный заряд.

Бывает и наоборот: ядро имеет сильное притяжение и захватывает «чужой» электрон. Тогда на его внешней орбите появляется «лишний», 11-й электрон. Тот же пример +10 + (-11) = -1. В этом случае атом будет отрицательно заряжен.

Если в электролит опустить два материала, обладающих противоположным зарядом, и к ним подключить через проводник, например, лампочку, то в замкнутой цепи потечет ток, и лампочка загорится. Если цепь разорвать, к примеру, через выключатель, то лампочка потухнет.

Электрический ток получается следующим образом. При воздействии электролита на один из материалов (электрод) в нем возникает излишек электронов, и он становится отрицательно заряженным. Второй электрод, наоборот, при действии электролита отдает электроны и становится положительно заряженным. Каждый электрод соответственно обозначается «+» (избыток электронов) и «-» (нехватка электронов).

Хотя электроны имеют отрицательный заряд, но электрод отмечают «+». Эта путаница произошла на заре электротехники. В то время считали, что перенос заряда происходит положительными частицами. С тех пор было составлено множество схем, и чтобы их не переделывать, оставили все как есть.

В гальванических элементах электрический ток образуется в результате химической реакции. Объединение нескольких элементов называют батареей, такое правило можно найти в электротехнике для «чайников». Если возможен обратный процесс, когда под действием электрического тока в элементе накапливается химическая энергия, то такой элемент называют аккумулятором.

Гальванический элемент изобрел Алессандро Вольта в 1800 году. Он использовал медные и цинковые пластины, опущенные в раствор соли. Это стало прообразом современных аккумуляторов и батарей.

Виды и характеристики тока

После получения первого электричества появилась идея передавать эту энергию на некоторое расстояние, и здесь возникли трудности. Оказывается, электроны, проходя через проводник, теряют часть своей энергии, и чем длиннее проводник, тем больше эти потери. В 1826 году Георг Ом установил закон, отслеживающий взаимоотношение между напряжением, током и сопротивлением. Читается он следующим образом: U=RI. Если словами, то получается: напряжение равно произведению силы тока на сопротивление проводника.

Из уравнения видно, что чем длиннее проводник, который увеличивает сопротивление, тем меньше будет ток и напряжение, следовательно, уменьшится мощность. Устранить сопротивление невозможно, для этого нужно понизить температуру проводника до абсолютного нуля, что осуществимо лишь в лабораторных условиях. Ток необходим для мощности, поэтому его трогать тоже нельзя, остается только повысить напряжение.

Для конца XIX века это была непреодолимая проблема. Ведь в то время не было ни электростанций, вырабатывающих переменный ток, ни трансформаторов. Поэтому инженеры и ученые устремили свой взор на радио, правда, оно сильно отличалось от современного беспроводного. Правительство разных стран не видело выгоды от этих разработок и не спонсировало такие проекты.

Чтобы можно было трансформировать напряжение, увеличивать или уменьшать его, необходим переменный ток. Как это работает, можно увидеть из следующего примера. Если провод свернуть в катушку и внутри неё быстро перемещать магнит, то в катушке возникнет переменный ток. В этом можно убедиться, подключив к концам катушки вольтметр с нулевой отметкой посередине. Стрелка прибора будет отклоняться влево и вправо, это будет свидетельствовать о том, что электроны движутся то в одном направлении, то в другом.

Такой способ получения электроэнергии называется магнитная индукция. Его используют, например, в генераторах и трансформаторах, получая и изменяя ток. По своей форме переменный ток может быть:

• синусоидальным;
• импульсным;
• выпрямленным.

Типы проводников

Первое, что влияет на электрический ток — это проводимость материала. Такая проводимость у разных материалов разная. Условно все вещества можно разделить на три вида:

• проводник;
• полупроводник;
• диэлектрик.

Проводником может быть любое вещество, свободно пропускающее через себя электрический ток. К ним относятся такие твердые материалы, как, например, металл или полуметалл (графит). Жидкие — ртуть, расплавленные металлы, электролиты. А также сюда входят ионизированные газы.

Исходя из этого, проводники делят на два типа проводимости:

• электронный;
• ионный.

К электронной проводимости относятся все материалы и вещества, в которых для создания электрического тока используются электроны. К таким элементам относятся металлы и полуметаллы. Хорошо проводит ток и углерод.

В ионной проводимости эту роль выполняет частица, имеющая положительный или отрицательный заряд. Ион — это частица с недостающим или лишним электроном. Одни ионы не прочь захватить «лишний» электрон, а другие не дорожат электронами и поэтому свободно их отдают.

В соответствии с этим такие частицы могут быть отрицательно заряженными и положительно заряженными. Примером служит соленая вода. Основным веществом является дистиллированная вода, которая является изолятором и не проводит ток. При добавлении соли она становится электролитом, то есть проводником.

Полупроводники в обычном состоянии не проводят ток, но при внешнем воздействии (температура, давление, свет и подобное) они начинают пропускать ток, хотя и не так хорошо, как проводники.

Все остальные материалы, не вошедшие в первые два вида, относятся к диэлектрикам или изоляторам. Они в обычных условиях практически не проводят электрический ток. Это объясняется тем, что на внешней орбите электроны очень прочно держатся на своих местах, а места для других электронов нет.

Применяемые радиодетали

При изучении электрики для «чайников» нужно помнить, что применяются все ранее перечисленные виды материалов. Проводники, в первую очередь, используются для соединения элементов схемы (в том числе в микросхемах). Могут присоединять источник питания к нагрузке (это, например, шнур от холодильника, электропроводка и т. д). Применяются при изготовлении катушек, которые, в свою очередь, могут использоваться в неизменном виде, например, на печатных платах либо в трансформаторах, генераторах, электродвигателях и т. п.

Проводники наиболее многочисленны и многообразны. Почти все радиодетали изготавливаются из них. Для получения варистора, например, может использоваться один полупроводник (карбид кремния или оксид цинка). Есть детали, в состав которых входят проводники разных типов проводимости, например, диоды, стабилитроны, транзисторы.

Особую нишу занимают биметаллы. Это соединение двух или более металлов, у которых разная степень расширения. Когда такая деталь нагревается, то она деформируется, благодаря разному процентному расширению. Обычно используется в токовой защите, например, для защиты электродвигателя от перегрева или отключения прибора по достижению заданной температуры, как в утюге.

Диэлектрики в основном выполняют функцию защиты (например, изоляционные ручки электроинструментов). Также они позволяют изолировать элементы электрической схемы. Печатная плата, на которой крепятся радиодетали, изготавливается из диэлектрика. Провода катушки покрываются изоляционным лаком для предотвращения замыкания между витками.

Меры безопасности

Однако диэлектрик при добавлении проводника становится полупроводником и может проводить ток. Тот же самый воздух становится проводником во время грозы. Сухое дерево плохо проводит ток, но если его намочить, оно уже не будет безопасным.

Электрический ток играет огромную роль в жизни современного человека, но, с другой стороны, может представлять смертельную опасность. Обнаружить его, например, в проводе, лежащем на земле, очень трудно, для этого нужны специальные приборы и знания. Поэтому при пользовании электрическими приборами нужно соблюдать предельную осторожность.

Человеческое тело состоит преимущественно из воды, но это не дистиллированная вода, которая является диэлектриком. Поэтому для электричества тело становится почти проводником. Получив электрический удар, мышцы сокращаются, что может привести к остановке сердца и дыхания. При дальнейшем действии тока кровь начинает закипать, затем происходит иссушение тела и, наконец, обугливание тканей. Первое, что нужно сделать, — прекратить действие тока, при необходимости оказать первую помощь и вызвать медиков.

В природе образуется статическое напряжение, но оно чаще всего не представляет опасности для человека, за исключением молнии. Зато оно может быть опасно для электронных схем или деталей. Поэтому при работе с микросхемами и полевыми транзисторами пользуются заземленными браслетами.

Руководство для начинающих по электротехнике | от Connectedreams.com | Блог Connectedreams

1. Что такое электротехника?

Электротехника является относительно новой отраслью техники и восходит к концу 19 века. Это та отрасль техники, которая занимается технологиями электричества, электронных компонентов и электромагнетизма. Инженеры-электрики работают над широким спектром компонентов, устройств и систем, от крошечных микросхем до огромных генераторов электростанций.

Интерес к этой отрасли обычно возникает из-за интереса к различным электрическим схемам и компонентам. Эта отрасль техники, от резисторов до трансформаторов, лежит в основе большинства бытовых электроприборов и множества сложных компонентов электростанции!

Ранние эксперименты с электричеством включали примитивные батареи и статические заряды. Однако собственно проектирование, конструирование и производство полезных устройств и систем началось с реализации Закон индукции Майкла Фарадея , который по существу утверждает, что напряжение в цепи пропорционально скорости изменения магнитного поля в цепи.

Некоторые из самых известных личностей в области электротехники включают Томаса Эдисона, известного изобретением электрической лампочки, Джорджа Вестингауза, известного изобретением переменного тока, Николы Теслы, известного изобретением простого асинхронного двигателя, Гульельмо Маркони квона. изобретение радио и Фило Т. Фарнсворт, известный изобретением телевидения. Эти устройства, столь распространенные в повседневном использовании человека, изначально были разработаны им самим.

2. Чем занимается инженер-электрик?

В сочетании с прекрасными концепциями физики, математики и теории электроники инженер-электрик обычно разрабатывает, проектирует и управляет простыми электронными приборами и схемами.

«Инженеры-электронщики проектируют и разрабатывают электронное оборудование, такое как системы вещания и связи — от портативных музыкальных плееров до систем глобального позиционирования (GPS)». сообщает Бюро статистики труда США.

Первый в мире транзистор с тепловым приводом — логическая схема, которая управляется тепловым сигналом, а не электрическим сигналом.

Электротехника — это отрасль техники, которая дает полное представление обо всем, что связано с концепцией электричества. Эта ветвь охватывает такие темы, как

1. Напряжение и ток
2. Высокочастотные схемы
3. Цифровые и аналоговые схемы
4. Медицинские технологии
5. Измерение и управление
6. Силовые и энергетические системы
7. Микроконтроллеры
8. Генераторы
9. Управление батареями
10. Системы управления и многое другое….

Электроника в основном состоит из транзисторов, диодов и подобных компонентов, размещенных или хранящихся в миниатюрных интегральных схемах и т.п. Электроника упакована до применения простых устройств на печатной плате. Все, что вы найдете в компьютере, какой-нибудь части автомобиля и даже смартфоне! Здесь напряжение в большинстве случаев ограничено в пределах 5В, при малом токе.

1. Инженер по вещанию. Инженеры по вещанию, также известные как инженеры по вещанию, — это лица, ответственные за настройку и эксплуатацию видео- и аудиооборудования для теле- или радиовещания.
2. Разработчик схем — в основном занимается разработкой физической формы, которую примет электронная схема. Дает выровненное представление о электрическом проекте построения физической цепи.
3. Инженер по коммуникациям. Инженер по коммуникациям отвечает за исследования, проектирование, разработку и производство оборудования/систем связи. Инженерия связи охватывает такие способы связи, как спутники, радио, Интернет и широкополосные технологии, а также услуги беспроводной телефонной связи.
4. Защитник прав потребителей — лицо, чья работа заключается в защите прав клиентов, например, путем предоставления рекомендаций, тестирования продуктов или попыток улучшить законы, касающиеся продажи товаров
5. Инженер-проектировщик — Инженер-конструктор — это общий термин, охватывает несколько инженерных дисциплин, включая электрические, механические и т. д. В основном работает на этапе проектирования в любой заданной дисциплине от обзорного макета до полного продукта.
6. Инженер по планированию распределения — Работа здесь в основном связана с электрическим планированием и схемой распределения электроэнергии в любой заданный центр или командный пункт.
7. Техник-чертежник — Хотя известно, что это область гражданского строительства, инженеры-электрики тоже занимаются этим, рисуя электрическую сторону любого предмета, да, любого прибора.
8. Инженер по аппаратному обеспечению — инженеры по аппаратному обеспечению исследуют, проектируют, разрабатывают и тестируют электрические системы и компоненты, такие как процессоры, печатные платы, запоминающие устройства, сети и маршрутизаторы.
9. Пилот вертолета — Название говорит само за себя. Инженеры-электрики могут стать пилотами вертолетов!
10. Военный инженер — Должностная инструкция здесь включает в себя часть электрической связи в военных службах.
11. Сетевой инженер — сетевой инженер, также известный как сетевой архитектор, проектирует и реализует электрические сети. В отличие от сетевых администраторов, сетевой инженер фокусируется на высокоуровневом проектировании и планировании.
12. Инженер-ядерщик — Инженеры-ядерщики проектируют оборудование и создают рабочие процедуры, используемые на атомных электростанциях. Многие также используют оборудование, которое контролирует ядерную энергетику и находит методы безопасного обращения с ядерными отходами и их удаления.
13. Патентный поверенный. Лицо, имеющее право заниматься патентами (т. е. составлять и подавать заявку на патент), называется патентным поверенным. Учитывая тот факт, что составление патента требует специальных технических, а также юридических знаний, только лицо, имеющее квалификацию в обеих областях, сможет выполнять обязательства по патентному делопроизводству.
14. Инженер по разработке продуктов. Основная обязанность инженеров по разработке заключается в создании дизайна продукта, который отвечает стратегическим целям компании или клиента, интегрируя при этом потребности отделов маркетинга, продаж и производства. Они наблюдают за исследовательскими и проектными группами, руководят процедурами тестирования и составляют спецификации для производства.
15. Менеджер по продукту. Менеджер по продукту часто считается генеральным директором продукта и отвечает за стратегию, дорожную карту и определение функций для этого продукта или линейки продуктов. Должность может также включать в себя обязанности по маркетингу, прогнозированию и прибылям и убыткам (P&L).
16. Инженер-проектировщик. Инженер-проектировщик также часто является основным техническим контактным лицом для потребителя. В обязанности инженера проекта входит подготовка графика, предварительное планирование и прогнозирование ресурсов для инженерных и других технических работ, связанных с проектом.
17. Консультант по коммунальным предприятиям. Как следует из названия, этот вариант карьеры связан с предоставлением консультаций фирмам или какой-либо организации в отношении необходимой информации.
18. Инженер-исследователь — Инженеры-исследователи применяют свой опыт и знания в технических проектах, находя инновационные, рентабельные средства для улучшения исследований, методов, процедур и/или продуктов и технологий.
19. Технолог-робототехник — технологи-робототехники используют свои знания в области электрических, электронных и механических систем, чтобы помочь инженерам в разработке и производстве автоматизированного оборудования.
20. Торговый представитель — Торговые представители продают розничную продукцию, товары и услуги клиентам. Они работают с клиентами, чтобы найти то, что они хотят, создать решения и обеспечить бесперебойный процесс продаж. Торговые представители будут работать над поиском новых потенциальных клиентов с помощью бизнес-каталогов, рекомендаций клиентов и т. д.
21. Аналитик системной поддержки — Аналитик системной поддержки — это специалист по электрике, который анализирует и оптимизирует эти процессы для своей компании. Эти аналитики могут работать со многими формами технологий, от систем инвентаризации и векторов затрат и отклонений до более конкретных электрических проблем, таких как связь, энергосбережение и начисление заработной платы.
22. Технический инженер по продажам. Также иногда называемые «системными инженерами», «предпродажной поддержкой» или «консультантами на местах», SE выступают в качестве технической энциклопедии отдела продаж во время продажи, представляя технические аспекты того, как продукт решает задачу конкретного клиента. проблемы. Они проводят технические презентации продукта.
23. Технический писатель. Подобно автору контента или разработчику, технический писатель фокусируется на создании и написании контента, уделяя основное внимание техническим аспектам.
24. Техник по телекоммуникациям — Специалист по телекоммуникациям в основном должен обслуживать и ремонтировать сети, проверяя цепи, изолируя неисправности и ремонтируя оборудование. Продемонстрируйте правильное использование оборудования клиентам. Устанавливать и удалять проводку, оборудование и оборудование, используемые в системах и сетях связи.
25. Техник-испытатель — их основная обязанность — гарантировать, что продукты выполняют предложенные функции удовлетворительным образом. Для сложных продуктов, таких как автомобили или компьютеры, техники-испытатели могут специализироваться на мониторинге конкретной части или набора компонентов.
26. Дизайнер игрушек. Разработка электрических игрушек, таких как автомобиль, робот или даже пистолет, входит в основные обязанности этого варианта карьеры.
27. Профессор университета — описание не требуется.
28. Авиационный инженер. Авиационные инженеры работают над тем, чтобы двигательные установки работали эффективно и чтобы аэродинамические характеристики самолета были достаточными.
29. Аэрокосмический инженер — Аэрокосмические инженеры в первую очередь проектируют самолеты, космические корабли, спутники и ракеты. Кроме того, они тестируют прототипы, чтобы убедиться, что они функционируют в соответствии с дизайном.
30. Инженер по характеристикам самолетов. Как инженер по характеристикам самолетов вы будете нести ответственность за применение передовых инженерных принципов при проектировании и разработке самолетов, чтобы обеспечить их работу на оптимальном уровне, максимально безопасно и эффективно.
31. Инженер-астронавтик — относится к категории аэрокосмической техники и является подкатегорией.
32. Инженер по авионике. Инженер по авионике является подразделением авиационной техники и занимается электронными системами, которые используются на самолетах, искусственных спутниках и космических кораблях. В основном речь идет о системах, которые необходимы для бесперебойной работы самолета.
33. Инженер-электрик. Основные должностные обязанности: — Оценка электрических систем, продуктов, компонентов и приложений путем разработки и проведения исследовательских программ; применение знаний об электричестве и материалах. Подтверждает возможности системы и компонентов путем разработки методов тестирования; свойства тестирования.
34. Инженер по электрическим системам — Исследования, проектирование, разработка, испытания или надзор за производством и установкой электрического оборудования, компонентов или систем для коммерческого, промышленного, военного или научного использования.
35. Электрик — Обычно они делают следующее: Читают чертежи или технические схемы. Монтаж и обслуживание электропроводки, систем управления и освещения. Осмотрите электрические компоненты, такие как трансформаторы и автоматические выключатели.
36. Инженер-электронщик — Инженеры-электронщики проектируют и разрабатывают электронное оборудование, такое как системы вещания и связи, от портативных музыкальных плееров до систем глобального позиционирования (GPS). Многие также работают в областях, тесно связанных с компьютерным оборудованием.
37. Инженер по энергоэффективности — обычно они проектируют, разрабатывают или оценивают проекты или программы, связанные с энергопотреблением, для снижения затрат на энергию или повышения энергоэффективности на этапах проектирования, строительства или реконструкции строительства.
38. Предприниматель — Бизнесмены! Тип бизнеса на выбор.
39. Инженер по КИПиА — Инженер КИПиА (инженер КИПиА) отвечает за проектирование, разработку, установку, управление и/или техническое обслуживание оборудования, которое используется для контроля и управления инженерными системами, механизмами и процессами.

Ниже приведены некоторые компании в частном секторе, которые нанимают различных квалифицированных инженеров -электриков:

• Alstom
• ABB
• LARSEN и TOUBRO (L & T)
• CROMPTON GREAVES LIMIT Tata Steel
• Tata Motors
• Schweitzer Engineering Laboratories
• Jindal Steel & Power Ltd.
• Spectrum Power Generation Limited
• HBL Power Systems Limited

Есть много других компаний, которые нанимают инженеров-электриков. Public & Government Sector Electrical

Ниже приведены некоторые PSU (предприятия государственного сектора) , которые нанимают инженеров-электриков:

• National Thermal Power Corporation Limited
• Hindustan Petroleum Corporation Limited
• Gas Authority of India3 Limited 90 ООО «Ойл Корпорейшн»
• Heavy Engineering Corporation Ltd
• National Fertilizers Limited
• National Aluminium Company Limited
• Container Corporation of India Ltd.
• National Hydroelectric Power Corporation

Bharat Dynamics Limited

Для получения информации об этих университетах просто щелкните ссылку ниже.

1. Массачусетский технологический институт
2. Стэнфордский университет
3. Калифорнийский университет в Беркли
4. Кембриджский университет
5. Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA)
6. Национальный университет Сингапура — Swiss Federal Institute of Zurich
7. ETH
8. Nanyang Technological University, Singapore (NTU)
9. Harvard University
10. Imperial College London
11. University of Oxford
12. California Institute of Technology (Caltech)
13. Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
14. Georgia Institute of Technology
15. Tsinghua University
16. Токийский университет

Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс

Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния

Калифорнийский университет — Беркли, Беркли, Калифорния

Университет Иллинойса — Урбана-Шампейн, Шампейн, Иллинойс

Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния

Технологический институт Джорджии, Атланта, Джорджия

Мичиганский университет Анн-Арбор, Анн-Арбор, Мичиган

Университет Карнеги-Меллона, Питтсбург, Пенсильвания

Принстонский университет, Принстон, Нью-Джерси

Корнельский университет, Итака, Нью-Йорк

Пожалуйста, добавьте другие онлайн-ресурсы, кроме Coursera.

• Power Electronics
• Введение в программирование IOT
• Robotics
• Интернет вещей
• Компьютерная архитектура
• Введение в Electronics
• Платформа Arduino и C -Programming
• Платформа Arduino и C -Programming
• .
• Взаимодействие с Raspberry Pi
• Основы звуковой и музыкальной инженерии
• Введение в системную инженерию
• Цифровые системы
• Беспроводная связь
• Введение в спутниковую связь
• MOS Transistors
• Настройка платы Dragon
• Количественная формальная модели и наихудшая производительность.
• Планирование действий
• Цифровая обработка сигналов
• Взаимодействие с Arduino
• Схемы преобразователя
• Управление преобразователем
• Дизайн-проект Capstone
• Новые технологии Capstone

Безопасные беспроводные зарядные устройства — микросхема, которая блокирует попытки беспроводного заряда аккумулятора устройства, если только зарядное устройство не обеспечивает криптографическую аутентификацию. Изображение: Christine Daniloff/MIT

Другие предлагаемые онлайн-курсы: —

• Динамическое программирование и стохастическое управление
• Динамические системы и управление
• Feedback Systems
• Discrete-Time Signal Processing
• Principles of Digital Communication I
• Principles of Digital Communication II
• Semiconductor Manufacturing
• Submicrometer and Nanometer Technology
• Microelectronic Devices and Circuits
• Electromagnetics and Applications

Making 5G реальность — Узнайте о первом в мире известном модуле фазированной антенной решетки 5G mmWave на основе кремния, работающем на частоте 28 ГГц. Крупный план кремниевого модуля фазированной антенной решетки миллиметрового диапазона, установленного на тестовой плате.

Вы можете напрямую загрузить эти бесплатные онлайн-книги, используя указанные ссылки

1. Инженерная математика: Youtube Workbook
2. Автоматизация и робототехника
3. Основная инженерная математика
4. Введение в электронную инженерию
5. Понятия электрических цепей
6. 0 Введение в сложные числа 3
7. Электроэнергетика
8. Проблемы техники управления
9. Техника управления
10. Введение в векторы
11. Введение в силовую электронику. Технология
12. Основы электротехники и электроники
13. Практическое введение в искусство электротехники
14. Автоматизированные производственные системы с ПЛК

• электрика — машиностроение — портал .com — Этот веб-сайт очень хорош для последних достижений в области электротехники, а также для улучшения некоторых сложных концепций
• : http //www.electrical4u.com/ Этот веб-сайт очень хорош для обучения и повышения квалификации.
• ETRICAL — Этот блог содержит все концепции и множество вопросов для интервью, касающихся различных аспектов электротехники.
• IEEE Spectrum — Этот веб-сайт содержит все статьи и последние популярные проекты, происходящие в этой области по всему миру.
• Блог Engineering Expert Witness — Филип Дж. О’Киф — автор блога Engineering Expert Witness, одного из старейших инженерных блогов в Интернете; он также обычно используется в качестве ресурса студентами колледжей.
• Экскурсия по электротехнике — Этот веб-сайт представляет собой полный пакет туров по электротехнике, в котором вы найдете учебные пособия и все, что вы хотите знать об отрасли.
• EE Times — EE Times — это журнал, в котором инженеры публикуют самые свежие актуальные новости, аналитические материалы и мнения. Охватывая такие темы, как управление питанием, программируемая логика, тестирование и измерение и многое другое, EE Times является надежным источником инженерной информации.
• ЭлектрикНет — ElectricNet — цифровое издание, посвященное новостям о торговле и нормативным требованиям, с большим количеством новостей и информации для инженеров-электриков. Он также включает в себя различные другие платформы обучения, а также предлагает еженедельный информационный бюллетень.
• IEEE Xplore — IEEE стремится охватить сообщество инженеров в целом посредством своих публикаций, конференций, технологических стандартов, а также профессиональной и образовательной деятельности, а цифровая библиотека IEEE Xplore содержит более 3 775 000 элементов для дальнейшего развития ассоциации. миссия.

• Инженер: Билл Хэммок, доступный как в видео, так и в аудиоформате, является одним из самых разыскиваемых докладчиков. Его стиль — отточенное объяснение любого предмета.
• Embedded.fm: От проводящего текстиля до носимых технологий, у Элиши Уайт есть лучшие интервью и подробные наблюдения по ее практической теме.
• Подкаст Spark Gap: Карл и Кори — инженеры по встраиваемым системам, занимающиеся различными инженерными темами. Они делают свои подкасты забавными и легко усваивают концепции.
• Видеоруководства по AddOhms: Этот веб-сайт в основном дает полные руководства по большинству актуальных тем по большинству сложных и часто запутанных тем. место в отрасли благодаря последним достижениям.
• Talking Machines : Это, по сути, ваши ворота в мир машинного обучения. Еще одна отличная платформа, чтобы узнать о пустом окне
• Файлы Discovery : Еще один замечательный форум, на котором представлены все захватывающие и умопомрачительные электрические методы с их простыми научными объяснениями.
• Подкаст The Engineering Commons : Эти подкасты от виртуальной реальности до затонувших круизов дадут вам глубокий опыт изучения новейших технологий.
• MakingChips >> Оснащение лидеров производства (изготовление микросхем) : Эти подкасты, лежащие рядом с самой важной частью электротехники, заставят ваш мозг погрузиться в искусство изготовления микросхем!

• Дизайн силовой электроники — 6–8 недель

Нитин Шивараман

Вот несколько выдержек из беседы Апурвы с Нитином Шивараманом , инженером по встраиваемому программному обеспечению в HP Singapore, который нашел свое увлечение в области компьютеров Зрение. Он получил степень магистра в Технологическом университете Наньян, Сингапур,

«Моей мотивацией изучения электроники в качестве основной области обучения во время учебы в бакалавриате было то, что я был очень очарован схемами и всей идеей, лежащей в основе того, как вещи могут работать, соединяя один компонент с другим. . Как и любой студент бакалавриата, я также изучал множество предметов, от цифровой обработки сигналов до связи, сетей и встраиваемых систем, и изучил как можно больше, проходя стажировки и работая над проектами. Он работал на стыке аппаратного обеспечения (схемы) и программного обеспечения (построение логики и ее программирование), что в конечном итоге привлекло меня к области встроенных систем. Я решил работать инженером по исследованиям и разработкам в Nokia Siemens Networks, чтобы больше узнать об этой области и получить практический опыт в этой области. Позже, достигнув уровня насыщения, я планировал получить степень магистра по встраиваемым системам. Есть много факторов, которые необходимо учитывать при выборе учебных заведений, таких как личный интерес, академическая курсовая работа, сценарий стажировки и работы, финансирование обучения, профиль студента и т. д. Я выбрал две программы, предлагаемые Штутгартским университетом, Германия и Наньянский технологический университет (NTU) в Сингапуре, оба сосредоточились на аппаратных и программных аспектах этой области, чего не делали другие. Важным моментом, который должен отметить здесь каждый студент бакалавриата, является попытка поддерживать хороший академический профиль, поскольку это часто считается важным критерием для отбора студентов для их магистерских программ. NTU был лучшим решением в моей жизни, так как он не только дал мне доступ к области встраиваемых систем мирового уровня благодаря советам великих профессоров и наставников, но и открыл двери для получения опыта в научных кругах и промышленности. У меня была возможность работать в промышленности после выпуска в качестве инженера по встраиваемым системам, но когда я понял, что моя кривая обучения становится плоской, я снова переключился на исследования, чтобы ежедневно работать над чем-то новым. В исследованиях ожидается, что кто-то сделает что-то, чего никто раньше не делал, и вам нужно заставить вещи работать, а не доводить их до совершенства. Этот опыт работы в качестве научного сотрудника придал мне смелости попробовать разные вещи в моей нынешней работе в HP. Теперь я могу браться за новые проекты и работать над инновационными идеями, используя свой набор навыков, не опасаясь ошибиться.

Совет, который я хотел бы дать студентам бакалавриата, заключается в том, чтобы поработать не менее 1 или 2 лет, прежде чем рисковать любыми планами магистра или доктора философии. Попытайтесь узнать свои настоящие интересы, пройдя стажировку в области исследований или промышленности и поставив перед собой определенные цели. “

Авторы: Апурва Бхалла, сотрудник Connectedreams.com | Анкит Малхотра, Стажер в Connectedreams.com

Основы инженерного дела — SparkFun Electronics

• Базовые знания
• Цепи
• Инструменты
• Аналоговый и цифровой
• Протоколы связи

Электротехника — это техническая дисциплина, связанная с изучением, проектированием и применением электричества! С помощью электротехники мы можем проектировать устройства и системы с использованием электрических компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, транзисторы и т. д. Инженеры-электрики могут проектировать и работать над такими элементами, как сверхмаломощные микроконтроллеры, проектирование печатных плат, мощные турбины, навигационные системы и т. д.

Получите краткий обзор и погрузитесь глубже во все наши основы электротехники ниже .

Метрические префиксы и международная система единиц (единицы СИ):

Когда вы начинаете заниматься электротехникой, важно знать распространенные электронные единицы и префиксы.

Префикс	Мощность	Числовое представление
тера (Т)	10 12	1 триллион
гига (Г)	10 9	1 миллиард
мега (М)	10 6	1 миллион
кг (к)	10 3	1 тыс.
без префикса	10 0	1 шт.
милли(м)	10 -3	1 тысячный
микро (мк)	10 -6	1 миллионная
нано (н)	10 -9	1 миллиардная
пико (п)	10 -12	1 триллион

Полный список префиксов и единиц СИ

Что такое электричество?

Электричество окружает нас повсюду в нашей повседневной жизни. Даже когда вы не используете какое-либо электронное оборудование, электрические сигналы проходят через вашу нервную систему, сообщая вашему телу, что делать.

Электричество вкратце определяется как поток электрического заряда, но это гораздо больше. Имея дело с электроникой, вы будете иметь дело в основном с текущим электричеством. Однако вы можете задаться вопросом: «Откуда берутся заряды? Как мы их перемещаем? Куда они перемещаются? Как электрический заряд вызывает механическое движение или заставляет вещи светиться?» Чтобы начать объяснять электричество, нам нужно перейти от материи и молекул к атомам, из которых состоит все, с чем мы взаимодействуем в жизни. Погрузитесь или быстро освежите знания в нашем учебном пособии о природном явлении, которое мы называем электричеством.

Узнайте больше об электричестве

Электроэнергия

Для работы электроники требуется питание. Наши телефоны получают питание от своих перезаряжаемых батарей, а наши компьютеры получают питание от розетки переменного тока на 120 (или 220) вольт, которая преобразуется в 12 или 18 вольт постоянного тока. Мощность является одним из самых фундаментальных понятий, когда речь идет об электронике.

Как правило, чем больше мощность, тем больше энергии. Мы можем рассчитать мощность, используя различные единицы СИ, указанные выше. Энергия измеряется в джоулях, а мощность — это мера энергии за определенный период времени; следовательно, мы можем измерять энергию в джоулях в секунду, которые также известны как «ватты».

Как только вы научитесь вычислять ватт, вы сможете использовать более распространенное уравнение для расчета мощности.

Узнайте больше об электричестве

Работа с проводом

Электрические провода бывают двух видов: одножильный или многожильный . Сплошной сердечник — это сплошной провод, а многожильный сердечник — это множество одножильных проводов, собранных в группу. Многожильный провод гораздо более гибкий в работе, чем одножильный, однако его сложнее использовать в макетной плате или при пайке PTH.

Провода также бывают разного сечения. Калибр или толщина провода используются для определения силы тока, которую может безопасно выдержать провод. Как правило, чем толще провод, тем больший ток он может нести. Большинство инструментов для зачистки проводов имеют соответствующие прорези для легкой и точной зачистки проводов, и мы можем сращивать провода, зачищая их концы, спаивая их вместе, а затем повторно изолируя оголенный провод термоусадочной изоляционной лентой или каким-либо другим защитным материалом для паяное соединение, чтобы закрыть открытое соединение. Для более подробного ознакомления с зачисткой проводов, их сращиванием и различными типами обжима (разъемов) ознакомьтесь с нашим учебным пособием «Работа с проводами».

Узнайте больше о работе с проводами

Основы соединителей

Соединители используются для соединения различных частей цепей вместе. Есть много типов разъемов, и все они гендерные.

Например, адаптер питания от настенной розетки, который заряжает ваш телефон, является распространенным типом разъема. Если он подключается к другому разъему, то он называется штекерным разъемом, если он подключается к другому разъему, то это разъем-розетка. Большинство разъемов имеют полярность; например, современные штепсельные вилки имеют два штекера разной ширины. Этот разъем поляризован, потому что он подключается к стене только одним способом. Если вы хотите изучить более базовую терминологию разъемов, идентифицировать поляризованные разъемы и узнать, какие разъемы лучше всего подходят для определенных приложений, вы можете следовать нашему руководству.

Узнайте больше о разъемах

Введение в схемы

Каждый проект в области электроники начинается со схемы. Здесь мы поговорим об основах схемы, рассмотрим закон Ома, обсудим, как определить, является ли схема последовательной или параллельной, и поговорим об операционных усилителях.

Что такое цепь?

Цепь можно представить как поток электрического тока по круговой траектории, который начинается и заканчивается в одном и том же месте.

Рис. 1. Базовая схема

При использовании источника напряжения мы добавляем в цепь так называемую «нагрузку». Это могут быть светодиоды, резисторы и т. д. В основном все, что вызывает падение напряжения, потому что электрический ток хочет течь от более высокого напряжения к более низкому.

Рисунок 2: Короткое замыкание

Если в цепи нет нагрузки, это короткое замыкание . Это опасно, потому что ничто не ограничивает протекание тока, и вы можете получить сгоревшие провода, повреждение источника напряжения или быстро разряженную (или взорвавшуюся!) батарею.

Рисунок 3: Разомкнутая цепь

Это разомкнутая или разорванная цепь , то есть незавершенная цепь. Хотя это не так опасно, как короткое замыкание, в конечном итоге оно не сработает, потому что напряжение не может достичь компонентов.

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

Изучая мир электроники, очень важно начать с понимания основ напряжения, тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования.

С источником постоянного напряжения мы можем видеть, как изменяются ток и сопротивление. При большом сопротивлении через нагрузку будет протекать очень малый ток. При низком сопротивлении мы увидим обратное. Мы можем использовать закон Ома в сочетании с уравнением мощности для определения любой электрической характеристики (мощности, напряжения, тока или сопротивления), если нам известны две другие величины. Чтобы получить полное представление о взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением, просмотрите наш учебник по закону Ома.

Узнайте больше о законе Ома

Последовательные и параллельные цепи

Простые схемы (состоящие всего из нескольких компонентов) обычно довольно просты, но могут возникнуть трудности, когда задействованы другие, более сложные компоненты. Здесь в игру вступают последовательные и параллельные цепи.

При рассмотрении разницы между последовательными и параллельными цепями. Сначала нам нужно знать, что такое узел, чтобы мы могли определить, является ли цепь последовательной или параллельной. На рисунке ниже видно, что R2, R3 и R4 подключены к одному и тому же узлу (бирюзово-синий провод). Здесь ток будет разделяться, представляя параллельную цепь. Между R1 и R2 есть узел, но ток не разделяется, так что это пример последовательной цепи.

Пример схемы с четырьмя узлами уникального цвета.

Помните: два компонента соединены последовательно, если они имеют общий узел и через них протекает одинаковая величина тока. Если два компонента имеют два общих узла, то они параллельны.

Последовательная схема

Параллельная схема

Чтение схем

Схемы — это карты для проектирования, построения и устранения неисправностей схем. Понимание того, как читать и следовать схемам, является важным навыком для любого инженера-электрика.

Каждая часть схемы, от транзисторов до переключателей, имеет свой собственный символ схемы.

Научитесь читать схемы

Инструменты, которые мы используем

В дополнение к знаниям во всех областях электроники, перечисленных выше, от инженеров-электриков также требуются знания и навыки для использования множества различных инструментов. Давайте рассмотрим некоторые из основных моментов.

Мультиметр

Пожалуй, самым незаменимым инструментом в арсенале инженера-электрика является мультиметр. Помимо измерения напряжения и тока, мультиметр также может помочь вам диагностировать цепи, узнать о существующих электронных конструкциях и даже проверить батарею. Они также могут провести тест на непрерывность, чтобы убедиться, что дорожки и компоненты подключены правильно. Взгляните на наше полное руководство и видео, чтобы начать работу и увидеть различные мультиметры, которые мы носим.

Научитесь пользоваться мультиметром

Макетная плата

Макетная плата является одним из основных элементов обучения построению схем. Макетная плата обычно используется для прототипирования, так как легко заменять компоненты, диагностировать проблемы и тестировать без необходимости пайки.

Научитесь пользоваться макетной платой

Осциллограф

Осциллограф используется, когда необходимо проанализировать сигнал (амплитуда, период, тактовый цикл и т. д.). Пробник осциллографа считывает различные типы сигналов, например непрерывные и дискретные, поэтому пользователю могут отображаться как аналоговые, так и цифровые сигналы.

Надежный o-scope очень универсален и полезен в различных ситуациях поиска и устранения неисправностей, в том числе:

• Определение частоты и амплитуды сигнала, что может иметь решающее значение при отладке входа, выхода или внутренних систем схемы. Из этого вы можете определить, неисправен ли компонент в вашей цепи.
• Определение уровня шума в вашей цепи.
• Определение формы волны — синусоидальная, квадратная, треугольная, пилообразная, комплексная и т. д.
• Количественное определение разности фаз между двумя разными сигналами.

Научитесь пользоваться осциллографом

Паяльник

Пайка — один из самых основных навыков, необходимых при работе с электроникой. Для начала вам понадобится только утюг, припой и паяльные жала.

Существуют и другие полезные термины и инструменты, которые следует знать, если вы хотите научиться паять. Наконечник — это часть утюга, которая нагревается и позволяет припою обтекать два соединяемых компонента. У большинства паяльников есть возможность заменить жало, если оно повреждено или вам нужно другое жало для выполняемой задачи. Фитиль для пайки позволяет удалять припой, чтобы облегчить перемещение компонента. Средство для лужения наконечника удаляет окисление, которое накапливается на наконечнике паяльника, чтобы обеспечить максимальную теплопередачу от наконечника. Флюс чрезвычайно полезен – это химическое вещество, которое способствует плавному течению бессвинцового припоя. Учебник по паяльникам и различным инструментам можно найти ниже.

Узнайте, как паять

Аналоговые и цифровые сигналы

Сигнал состоит из изменяющейся во времени величины, которая позволяет визуально увидеть, как схема взаимодействует с различными компонентами. Для нас эта изменяющаяся во времени величина, скорее всего, является напряжением или током. Когда дело доходит до работы с электроникой, мы имеем дело как с аналоговыми, так и с цифровыми сигналами, которые могут быть как входными, так и выходными. Проекты, которые мы создаем, должны каким-то образом взаимодействовать с реальным аналоговым миром, но большинство микропроцессоров, компьютеров и логических схем построены с использованием чисто цифровых компонентов.

Аналоговый:

Аналоговые сигналы представляют собой плавный непрерывный график с напряжением по оси Y и временем (обычно в секундах) по оси X. Пример аналогового сигнала можно увидеть на рисунке 6. Некоторые из наиболее распространенных аналоговых компонентов — это резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и транзисторы.

Цифровой:

Цифровые сигналы должны иметь конечный набор возможных значений. Большинство цифровых сигналов колеблются между двумя фиксированными значениями. Пример аналогового сигнала можно увидеть на рисунке 7. Большая часть связи между интегральными схемами является цифровой, например, последовательная связь,
я ² C и SPI, которые мы рассмотрим более подробно позже.

Аналого-цифровое преобразование (АЦП):

Большинство микроконтроллеров имеют встроенный АЦП, который позволяет нам считывать аналоговый сигнал из внешнего мира и преобразовывать его в цифровой сигнал. Вы узнаете, есть ли на плате, с которой вы работаете, контакты АЦП, потому что у большинства производителей плат перед этикеткой стоит буква «А» (например, A0-A7).

С цифровыми сигналами легче работать, поскольку они состоят только из двух фиксированных значений. Например, если цифровой сигнал выдает 5 В, мы можем преобразовать его в двоичную единицу, которая будет изображать активный контакт (высокий контакт). Если на выходе 0 В, мы можем преобразовать его в 0 в двоичном формате, что покажет, что контакт выключен.

Узнайте больше о цифро-аналоговом преобразовании

Погружаясь в аналоговые

Здесь мы обсудим наиболее распространенные аналоговые компоненты: конденсаторы, диоды, делители напряжения и транзисторы.

Конденсаторы

Конденсатор представляет собой электрический компонент с двумя выводами. Наряду с резисторами и катушками индуктивности они являются одними из самых основных пассивных компонентов, которые мы используем.

Когда ток течет в конденсатор, заряд застревает на пластинах, когда он не может пройти через изолирующий диэлектрик. Поскольку электроны прилипают к одной из пластин, конденсатор заряжается отрицательно. Отрицательный заряд на одной пластине отталкивает аналогичные заряды на противоположной пластине, делая ее положительно заряженной. Стационарные заряды на этих пластинах создают электрическое поле, влияющее на напряжение, в результате чего конденсатор заряжается. Вы можете рассчитать зарядите в конденсаторе по следующему уравнению.

Чтобы рассчитать ток через конденсатор, мы используем следующее уравнение:

Здесь dv/dt — производная напряжения. Если напряжение постоянное, то
ток, протекающий через конденсатор, равен 0, потому что производная постоянного числа равна 0. Вот почему ток не может течь через конденсатор, поддерживающий постоянное напряжение.

Узнать все о конденсаторах

Диоды

Диод предназначен для управления направлением тока. Ток, проходящий через диод, может идти только в одном направлении — вперед.

Ток, пытающийся течь в обратном направлении, заблокирован. Если напряжение на диоде отрицательное, ток не может течь, и результирующая цепь действует как разомкнутая цепь; в этой ситуации говорят, что диод смещен в обратном направлении. Диод имеет два вывода: анод (положительный вывод) и катод (отрицательный вывод). Ниже приведена таблица характеристик диодов.

Существует третья характеристика диода под названием пробой . Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.

Светодиоды действуют как обычные диоды и пропускают ток только в одном направлении. Они также имеют номинальное прямое напряжение, то есть напряжение, необходимое для того, чтобы они загорелись.

Узнайте все о диодах

Делители напряжения

Делитель напряжения — это схема, которая преобразует большое напряжение в меньшее.

Используя всего два последовательных резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, которое является частью входного. Делители напряжения являются одними из самых фундаментальных схем в электронике. Вы можете видеть, что они нарисованы по-разному, но они всегда должны быть одной и той же схемой. И помните, любая часть вашей системы, потребляющая ток, похожа на добавление еще одного резистора в сеть, поэтому не забудьте включить все потенциальные нагрузки на любые узлы!

Уравнение, используемое для расчета выходного напряжения (или одного из других значений), выглядит следующим образом.

Узнайте больше о делителях напряжения

Погружение в цифру

Здесь мы обсудим двоичные данные, то есть то, как компьютер считывает данные (1 и 0), а также то, как работают логические рычаги.

Двоичный

Большинство людей привыкли думать о числах как о десятичных значениях или системе счисления с основанием 10. Электроника, однако, думает о числах в двоичной системе счисления или системе счисления с основанием 2. В двоичном коде также есть побитовые операторы: дополнение, и, или, & xor.

Здесь мы используем те же две строки, определенные выше, при вычислении комплимента.

Подробнее о двоичном коде

Логические уровни

Логический уровень — это состояние, в котором может существовать сигнал. Часто в цифровых схемах это состояние либо включено, либо выключено, 1 или 0 в двоичном коде соответственно. Многие современные микроконтроллеры также имеют контакты «активный-низкий» и «активный-высокий».

Контакты с активным низким уровнем должны быть подключены к земле, а контакты с активным высоким уровнем подключены к входному напряжению, которое обычно составляет 3,3 В или 5 В в зависимости от спецификации микроконтроллера.

Узнайте все о логических уровнях

Протоколы связи

Многие протоколы связи можно разделить на две категории: параллельная и последовательная связь. Параллельные интерфейсы передают несколько битов одновременно и требуют шины для передачи данных, тогда как последовательные интерфейсы передают данные по одному биту за раз. Последовательная связь имеет несколько правил, которым необходимо следовать:

• Биты данных: Данные, которые вы хотите отправить (например, символ ASCII), преобразуются в 8-битное число.
• Биты синхронизации: Стартовые биты и стоповые биты начинают начало и конец пакета. Всегда есть только один стартовый бит, но может быть до двух стоповых битов.
• Биты четности: Низкоуровневая проверка ошибок, необязательная и редко используемая из-за замедления передачи данных.
• Скорость передачи: Скорость передачи данных по последовательной линии, выраженная в битах в секунду (бит/с).

Универсальный асинхронный приемник/передатчик (UART)

Универсальный асинхронный приемник/передатчик (UART) представляет собой блок, который реализует последовательную связь, имея как параллельный, так и последовательный интерфейсы.

Одна сторона (параллельная) состоит из линий данных, а другая сторона (последовательная) имеет линии передачи (TX) и приема (RX). Никогда не подключайте TX к TX и RX к RX! Провода должны пересекаться, TX должен быть подключен к RX, а RX должен быть подключен к TX между отдельными устройствами последовательной связи. UART существуют как автономные микросхемы, но чаще их можно найти внутри микроконтроллеров.

Узнайте больше об UART

Последовательный периферийный интерфейс (SPI):

SPI — это интерфейсная шина, используемая для передачи данных между микроконтроллерами и небольшими компонентами, такими как датчики и SD-карты.

SPI работает несколько иначе, чем последовательная связь, — он использует синхронную шину данных, а не асинхронную шину данных. Имея это в виду, он использует отдельные линии для данных и часы, которые обеспечивают идеальную синхронизацию как принимающей, так и передающей стороны друг с другом. Тактовый сигнал представляет собой колебательный сигнал, который сообщает приемнику, когда именно нужно производить выборку битов на линии данных. Это либо нарастающий, либо спадающий фронт тактового сигнала. Когда приемник обнаруживает этот фронт, он немедленно смотрит на строку данных, чтобы прочитать следующий бит. Одна из причин популярности SPI заключается в том, что принимающее оборудование может быть простым сдвиговым регистром — проще и дешевле, чем UART, который требуется для асинхронной последовательной связи.