Понятие электричества
Гидравлическая система
| Под действием давления насоса | Паскаль |
| по трубам и клапанам разного сечения, | 1/см² |
| из области высокого давления | |
| в область низкого давления | |
| переносится объём жидкости, | м³ |
| формируя поток определённой силы, | м³/сек |
| который совершает полезную работу, | Джоуль |
| передавая энергию турбине с некой скоростью | Ватт |
Электрическая цепь
| Под действием напряжения источника питания, | U | Вольт |
| по проводникам и компонентам разного сопротивления, | R | Ом |
| от высокого потенциала, | + | «плюс» |
| к низкому потенциалу | – | «минус» |
| переносится заряд, | Q | Кулон |
| формируя электрический ток определённой силы | I | Ампер |
| который совершает полезную работу, | W | Джоуль |
| превращаясь в другую энергию с некой скоростью. | P | Ватт |
Принципиальные схемы
Чтобы изобразить на бумаге как должна выглядеть та или иная электрическая цепь
используют схемы. Схемы бывают разных видов со своими преимуществами и недостатками.
Ниже приведена одна и та же электрическая схема, изображённая по-разному, в четырёх
вариациях.
Рисованная схема
Красиво, но громоздко и непрактично:
Принципиальная схема
Компактно и наглядно:
- То, что соединено линией, в реальности должно быть соединено проводником
- То, что не соединено линией, в реальности должно быть электрически изолировано
Принципиальная схема без явного источника питания
Источник питания зачастую не рисуют в явном виде, а используют отдельные символы для
плюса и минуса. Такая схема ещё более компактна.
Управление электричеством
Если постоянно и монотонно трансформировать электроэнергию в другую форму, область
применения электричества будет сильно ограничена. Огромный мир разнообразных полезных
устройств открывается, если научиться контролировать и взаимодействовать с
электричеством. Для этого существует несколько способов.
Управление вручную
Автоматическое управление
Замыкать и размыкать цепь, измерять напряжение также можно, не вручную, а
автоматически, по заданному алгоритму при помощи запрограммированного
микроконтроллера.
Существуют «сырые» микроконтроллеры, выполненные в виде одной микросхемы. Они
дёшевы при массовом производстве, но их программирование и правильное подключение — нетривиальная задача для новичка.
Чтобы решить эту проблему, существуют готовые платы или, как ещё говорят,
вычислительные платформы. Они делают процесс взаимодействия с микроконтроллером
очень простым. Типичным представителем этого семейства являются платы Arduino.
Быстрая сборка схем
Для надёжной сборки устройств создаются индивидуальные печатные платы. Если делать их
самостоятельно, это займёт много времени и заставит повозиться с химикатами и
паяльником. Индивидуальные платы с промышленным монтажом на заказ крайне дороги при
малом тираже.
Для быстрой сборки электрических схем без пайки и без проблем существует макетная
плата. Её же называют макетной доской, макеткой или breadboard’ом.
Принцип работы
Под слоем пластика скрываются медные пластины-рельсы, выложенные по незамысловатому
принципу:
Пример использования
Одну и ту же схему на макетной доске можно собрать множеством способов. Пример одной
из конфигураций разберём для такой схемы
На макетной доске её физическое воплощение может быть сделано таким способом:
На что стоит обратить внимание:
- Цвета проводов, конечно же, значения не имеют. Однако хорошим тоном является
использование красных проводов для линии питания и чёрных или синих для линии земли - Мы подключили источник питания к длинным боковым рельсам. Это позволяет не тянуть к
нему самому большое количество проводов с разных участков схемы, а задача по его замене
или перемещению сильно упрощается - Положение всей схемы на макетной доске не так важно. Важно взаимное
положение компонентов друг относительно друга - Схема по горизонтали побита на отдельные участки, которые легко воспринимать и изменять
по отдельности