Elektronika - zestaw startowy [LISTA i CENY]

Sterowanie prądem elektrycznym pod wieloma względami przypomina sterowanie przepływem H2O. Na ile sposobów można kierować przepływem wody przy użyciu różnych urządzeń hydraulicznych, rur itp.? Między innymi można ograniczyć przepływ wody, odciąć go całkowicie, dostosować jego ciśnienie, pozwolić na przepływ wody tylko w jednym kierunku oraz zmagazynować ją w zbiorniku. (Porównanie do wody jest pomocne, ale nie jest całkowicie prawidłowe. Do wywołania przepływu wody nie jest potrzebny układ zamknięty — a żeby wywołać przepływ prądu elektrycznego, układ musi być zamknięty).

Energię elektryczną można kontrolować za pomocą rozmaitych elementów elektronicznych. Do najczęściej używanych zaliczają się rezystory (zwane też opornikami), służące do ograniczania przepływu prądu, i kondensatory, służące do magazynowania energii elektrycznej. Istnieją też cewki indukcyjne i transformatory, przechowujące energię elektryczną w polach magnetycznych. Diody z kolei pozwalają na przepływ prądu tylko w jednym kierunku, jak zawory wodne, a tranzystory to wszechstronne elementy, za pomocą których można włączać i wyłączać obwody oraz wzmacniać prąd. Ukady scalone (ang. integrated circuit — IC) składają się z wielu gęsto upakowanych pojedynczych (dyskretnych) elementów i mogą być wykorzystywane do sterowania prądem na wiele sposobów, w zależności od typu. Ważnymi składnikami układów elektronicznych są też czujniki, przełączniki itp.

Potrzebne narzędzia
Do przeprowadzenia eksperymentów i wykonania projektów potrzebne są narzędzia, których sumaryczny koszt może wynieść od 300 do 800 złotych, w zależności od tego, gdzie się je kupi.

Miernik uniwersalny — jest to narzędzie do mierzenia napięcia, rezystancji i natężenia prądu (rysunek 2.1). Za jego pomocą można stwierdzić, co się dzieje (albo nie dzieje) w budowanych obwodach. Przyzwoity miernik możesz kupić już za kilkadziesiąt złotych. Dodatkowo kup też zestaw sprężynowych klipsów (cena nie przekracza kilkunastu zł).

Rysunek 2.1. Miernik uniwersalny i klipsy sprężynowe

Płytka prototypowa niewymagająca lutowania — przy użyciu płytki prototypowej można budować, badać, modyfikować, przebudowywać i rozbierać układy elektroniczne. Zalecam zakup większego modelu, np. Elenco 9425 (do kupienia za niecałe 15 dolarów — ok. 60 zł — w różnych sklepach), który pokazano na rysunku 2.2.

Rysunek 2.2. Ta płytka prototypowa zawiera 830 otworów stykowych

Lutownica — to pokazane na rysunku 2.3 narzędzie służy do łączenia różnych części elektronicznych, takich jak przewody, styki elementów i płytki układów. Lutownica będzie Ci potrzebna np. do połączenia potencjometrów (rezystorów nastawnych) z niektórymi układami. W sprzedaży jest wiele modeli, od tych z niższej półki za kilkadziesiąt złotych po najwyższą półkę za kilkaset złotych. Dodatkowo będziesz potrzebował drutu lutowniczego z kalafonią o średnicy 0,75 – 1,5 mm (kosztuje ok. 15 zł za szpulę o wadze 100 g).

Rysunek 2.3. Stacja lutownicza Weller WES51 ma pokrętło do ustawiania temperatury i stojak

Narzędzia ręczne — najważniejsze narzędzia ręczne to szczypce szpiczaste do zaginania wyprowadze i drutu oraz przyrząd do cięcia drutu i ściągania izolacji z przewodów (rysunek 2.4). Szczypce przydają się też do wkładania i wyjmowania elementów na płytkach prototypowych. Narzędzia te można kupić w sklepie z narzędziami po 10 – 20 złotych.

Rysunek 2.4. Przyrząd do zdejmowania izolacji z przewodów i cięcia drutu oraz szczypce szpiczaste

Opaska antystatyczna na nadgarstek — opaskę taką, jak pokazana na rysunku 2.5, zakłada się na rękę po to, by uniemożliwić gromadzenie się ładunku statycznego na naszym ciele, aby w razie nagłego wyładowania nie spowodować uszkodzenia delikatnych układów scalonych.

Rysunek 2.5. Antystatyczna opaska na nadgarstek może uchronić Cię przed uszkodzeniem delikatnych elementów przez ładunek elektrostatyczny

Kalkulator — przy doborze elementów do układu i aby zrozumieć działanie niektórych obwodów, trzeba wykonać pewne obliczenia. Urządzenie to dobrze jest mieć pod ręką, nawet jeśli jest się świetnym z matematyki.

Oto lista zakupów części elektronicznych, z których większość widać na rysunku 2.6:

Rysunek 2.6. Przykładowe elementy elektroniczne potrzebne w eksperymentach i projektach

Baterie i dodatki
Przynajmniej jedna nowa jednorazowa bateria 9-woltowa (nie akumulator, który można ładować).
Przynajmniej cztery jednorazowe baterie AA.
Jedna oprawa na cztery baterie AA z wyprowadzeniami lub zaciskami.
Jeden klips do podłączania baterii 9-woltowej. Kup dwa, jeżeli Twoja oprawa na cztery baterie ma zaciski zatrzaskowe zamiast wyprowadzeń.
Drut, zaciski szczękowe i przełączniki
Izolowany drut pełny o średnicy 0,65 mm. W sumie potrzebne będzie około 1,5 metra. Najlepiej kupić kawałki w różnych kolorach, choć nie jest to konieczne. W różnych sklepach można np. kupić druty Elenco 884420 (czerwony), 884440 (żółty) i 884410 (czarny) kosztujące około 12 zł za szpulę o długości 7,5 metra.
Wybór odpowiednio przyciętych i pozbawionych izolacji drutów połączeniowych (nie są niezbędne, ale warto je mieć).

Izolowane zaciski szczękowe. Kup zestaw dziesięciu sztuk, najlepiej w różnych kolorach.

Przynajmniej pięć jednobiegunowych dwupołożeniowych przełączników suwakowych. Przyjrzyj się, czy przełączniki nadają się do montażu na płytce prototypowej, tzn. czy ich styki są rozstawione co 2,54 mm (0,1 cala).

Osiem miniaturowych przycisków chwilowych. Kup SparkFun Electronics COM00097 (ok. 1,5 zł za sztukę), Amico a12011500ux0302 (paczka 100 sztuk za 3,90 dolara, czyli niecałe 16 zł na Amazon.com) lub coś podobnego. Może być konieczne wyprostowanie nóżek tych przełączników, aby lepiej wchodziły w otwory na płytce prototypowej.

Rezystory — potrzebne Ci będą rezystory o różnych wartościach. Wielu producentów sprzedaje te elementy w paczkach po 5 lub 10 sztuk za kilka złotych. Odpowiednie będą rezystory o mocy 0,25 W z 10- lub 20-procentową tolerancją. Możesz zamówić po jednej paczce każdego rodzaju albo jedną dużą paczkę z różnymi rezystorami. Poniżej znajduje się lista wszystkich potrzebnych
rezystorów wraz z wyszczególnieniem kodów kolorowych i minimalną liczbą potrzebnych sztuk:

330 Ω (pomarańczowy-pomarańczowy-brązowy) — 1 szt.
470 Ω (żółty-fioletowy-brązowy) — 3 szt.
820 Ω (szary-czerwony-brązowy) — 1 szt.
1 kΩ (czarny-brązowy-czerwony) — 2 szt.
1,2 kΩ (brązowy-czerwony-czerwony) — 1 szt.
1,8 kΩ (brązowy-szary-czerwony) — 2 szt.
2,2 kΩ (czerwony-czerwony-czerwony) — 2 szt.
2,7 kΩ (czerwony-fioletowy-czerwony) — 1 szt.
3 kΩ (pomarańczowy-czarny-czerwony) — 1 szt.
3,9 kΩ (pomarańczowy-biały-czerwony) — 1 szt.
4,7 kΩ (żółty-fioletowy-czerwony) — 1 szt.
10 kΩ (brązowy-czarny-pomarańczowy) — 4 szt.
12 kΩ (brązowy-czerwony-pomarańczowy) — 1 szt.
15 kΩ (brązowy-zielony-pomarańczowy) — 1 szt.
22 kΩ (czerwony-czerwony-pomarańczowy) — 1 szt.
47 kΩ (żółty-fioletowy-pomarańczowy) — 1 szt.
100 kΩ (brązowy-czarny-żółty) — 1 szt.

Potencjometry (rezystory nastawne)

10 kΩ — 1 szt.
50 kΩ — 1 szt.
100 kΩ — 1 szt.
1 MΩ — 1 szt.

Kondensatory — dla wymienionych poniżej kondensatorów odpowiednie będzie napięcie znamionowe 16 V lub wyższe. Ceny wahają się w granicach od kilkudziesięciu groszy do paru złotych za sztukę, w zależności od rozmiaru i dostawcy produktu.

0,01 μF, dyskowy — 2 szt.
0,047 μF, dyskowy — 1 szt.
0,1 μF, dyskowy — 1 szt.
4,7 μF, elektrolityczny — 1 szt.
10 μF, elektrolityczny — 3 szt.
47 μF, elektrolityczny — 1 szt.
100 μF, elektrolityczny — 1 szt.
220 μF, elektrolityczny — 1 szt.
470 μF, elektrolityczny — 1 szt.

Diody — na liście podane są minimalne liczby, ale zalecam kupić przynajmniej po kilka sztuk więcej (diody są tanie, a łatwo je uszkodzić).

Dziesięć diod 1N4148. W internecie można je kupić za grosze.
Dziesięć dyfuzyjnych diod LED w dowolnym rozmiarze (zalecam 3 mm albo 5 mm) i kolorze. Diody takie kosztują po kilkadziesiąt groszy za sztukę.

Osiem ultrajasnych diod LED o rozmiarze 5 mm, w dowolnym kolorze. 

Tranzystory — kup parę więcej niż podana minimalna liczba każdego typu, tak na wszelki wypadek, gdyby któryś się spalił. W internecie można kupić tranzystory po kilkanaście groszy za sztukę.

Dwa tranzystory 2N3904, 2N2222, BC548 lub jakiekolwiek inne tranzystory bipolarne npn ogólnego przeznaczenia.
Jeden tranzystor 2N3906, 2N2907 lub jakikolwiek inny tranzystor bipolarny pnp.

Układy scalone

• Jeden układ CMOS 74HC00 z czterema 2-wejściowymi bramkami NAND w obudowie DIP14. Najlepiej kup dwa takie układy, ponieważ są bardzo wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne. Odpowiedni będzie np. układ Jameco 906339 lub podobny.
• Dwa układy czasowe 555 (obudowa DIP8). Zalecam kupienie dwóch zapasowych układów, których ceny wahają się w granicach 2 – 3 zł.
• Jeden wzmacniacz dźwięku LM386 (DIP8). Może kosztować w granicach 3 – 4 zł.
• Jeden licznik dziesiętny CMOS 4017. Polecam kupić przynajmniej jeden na zapas, ponieważ układ ten jest bardzo wrażliwy na wyładowania elektrostatyczne. Ceny wahają się w granicach 1 – 7 zł.

Inne części

• Jeden głośnik 8 Ω, 0,5 W.
• Przynajmniej jeden fotorezystor (o dowolnej wartości).
• Mikrofon pojemnościowy (opcjonalny).
• Jeden ołówek drewniany lub drewniany kołek o niewielkiej średnicy.
• Jeden dość silny magnes sztabkowy o długości około 5 centymetrów.

Przygotowanie do startu

Gdy zaopatrzysz się we wszystkie potrzebne części i narzędzia, to zanim zaczniesz budować własne układy, musisz wykonać jeszcze kilka czynności:

Podłącz klips do 9-woltowej baterii — klips ten ma przewody, którymi można podłączyć baterii do płytki prototypowej. Przewody te mają różne kolory. Jeden z nich jest czerwony, co oznacza, że powinien być podłączony do bieguna dodatniego baterii, a drugi jest czarny i powinien być podłączony do jej bieguna ujemnego (rysunek 2.7).

Rysunek 2.7. Przygotuj baterie do podłączenia do płytki prototypowej

Włóż cztery baterie AA do oprawy, zważając na oznaczenia biegunów. Oprawa łączy włożone do niej baterie i w ten sposób powstaje zestaw dostarczający napięcie o wartości 4 · 1,5 = 6 woltów. Jeżli oprawa nie ma wyprowadzeń, podłącz klips baterii do złączy na oprawie (rysunek 2.7).

Podłącz przewody do potencjometrów. Utnij po trzy krótkie (około 5 – 7 cm) odcinki drutu o średnicy 0,65 mm dla każdego potencjometru i usuń izolację z obu końców każdego z nich. Następnie przylutuj je z jednej strony do wyprowadzeń potencjometrów (patrz górny rząd na rysunku 2.6).

Elektronika dla bystrzaków. Wydanie III Autor: Cathleen Shamieh Wydawnictwo: Septem