Điện tử cơ bản cho người bắt đầu

Học điện tử hoàn toàn có thể không khó như bạn nghĩ. Bài viết này nhằm mục đích mục tiêu làm sáng tỏ những điều cơ bản nhất trong điện tử nhằm mục đích giúp cho những ai thương mến điện tử hoàn toàn có thể tự mình làm ra một mạch điện tử ứng dụng cho riêng mình. Những điều được trình diễn ở trong bài viết này chỉ mang đặc thù ra mắt và hướng dẫn, không nhằm mục đích mục tiêu khám phá sâu về kỹ thuật điện tử .
Sau khi đọc xong bài viết này, các bạn hoàn toàn có thể đọc được một sơ đồ nguyên tắc ( schematic ) và kiến thiết một mạch điện tử với các linh phụ kiện điện tử tiêu biểu vượt trội .
Xem thêm bài viết : Giáo trình điện tử cơ bản

Điện AC và DC

Như tất cả chúng ta đã biết, có 2 loại tín hiệu điện đó là điện xoay chiều ( AC – Alternating Current ) và điện một chiều ( DC – Direct Current ) .
Đối với dòng điện xoay chiều, chiều của dòng điện chảy trong mạch luôn luôn đổi chiều. Tốc độ thay đổi chiều của dòng điện được đo bằng đơn vị chức năng Hz. 1H z là số lần hòn đảo chiều trong một giây. Vì vậy, khi người ta nói rằng nguồn điện có tần số 60 Hz, điều này có nghĩa là dòng điện hòn đảo chiều 120 lần trong một giây ( hai lần hòn đảo chiều trong một chu kỳ luân hồi ) .
Đối với dòng điện một chiều, dòng điện chảy trong mạch luôn theo một hướng từ cực dương đến cực âm của nguồn điện .
Điện được xác lập trải qua thông số kỹ thuật của điện áp và dòng điện. Điện áp được đo bằng đơn vị chức năng Volt ( V ) và đơn vị chức năng của dòng điện là Ampere ( A ). Chẳng hạn, một viên pin mới có điện áp 9V và dòng điện khoảng chừng 500 mA .
Điện cũng hoàn toàn có thể được xác lập trải qua điện trở và hiệu suất. Chúng ta sẽ khám phá điện trở ở phần tiếp theo, giờ đây tôi sẽ nói qua về Watt. Khi bạn điều tra và nghiên cứu sâu về điện tử, bạn sẽ gặp các linh phụ kiện có thông số kỹ thuật Watt. Thông số này rất quan trọng, khi sử dụng linh phụ kiện tất cả chúng ta không khi nào vượt qua giá trị định mức này. Tuy nhiên, cũng như mong muốn là hiệu suất của bộ nguồn DC hoàn toàn có thể giám sát được một cách thuận tiện bằng cách nhân điện áp với dòng điện .

Mạch điện

Mạch điện là một con đường hoàn hảo và khép kín trải qua đó dòng điện hoàn toàn có thể chảy qua. Nói cách khác một mạch điện kín sẽ được cho phép các điện tích chảy giữa nguồn và mass và ngược lại, mạch điện hở thì không có dòng chảy các điện tích giữa nguồn và mass .

Chúng ta luôn ghi nhớ rằng điện trong một mạch phải được sử dụng. Chẳng hạn, ở mạch điện trên, dòng điện chạy qua động cơ sẽ thêm điện trở vào dòng chảy điện tích. Vì vậy, tổng thể các điện tích chạy qua mạch đều được sử dụng .
Nói cách khác, cần có dây dẫn để liên kết giữa cực dương và mass, chính điều này sẽ thêm điện trở vào dòng chảy điện tích. Nếu cực dương được nối trực tiếp đến mass mà không qua một cái gì đó để thêm điện trở, giống như động cơ, điều này sẽ gây ra ngắn mạch .
trái lại, nếu điện tích chạy qua một linh phụ kiện ( hoặc một nhóm linh phụ kiện ) mà không thêm đủ điện trở vào mạch thì cũng hoàn toàn có thể xảy ra ngắn mạch .

Một điều rất quan trọng để tránh xảy ra ngắn mạch đó là đảm bảo cực dương của điện áp không bao giờ nối trực tiếp với mass.

Chúng ta ghi nhớ rằng điện tích luôn chảy bên nhánh có ít điện trở nhất để xuống mass. Điều này có nghĩa là, nếu bạn cho cực dương điện áp đã chọn đi qua một động cơ xuống mass hoặc qua một dây dẫn xuống mass. Dòng điện sẽ đi qua dây dẫn và xuống mass vì dây dẫn có điện trở tối thiểu. Điều này cũng có nghĩa là bằng cách sử dụng dây dẫn, để rẽ nhánh nguồn điện trở thẳng xuống mass, bạn đã tạo ra ngắn mạch. Luôn luôn bảo vệ rằng bạn không bao giở để xảy ra việc vô tình lắp ráp cực dương điện áp với mass khi lắp rắp các linh phụ kiện song song .

Nối tiếp và song song

Có 2 cách khác nhau để bạn hoàn toàn có thể liên kết các linh phụ kiện với nhau đó là mắc tiếp nối đuôi nhau và mắc song song .
Khi linh phụ kiện được mắc tiếp nối đuôi nhau, linh phụ kiện này mắc tiếp nối đuôi nhau với linh phụ kiện khác. Khi đó dòng điện sẽ vận động và di chuyển qua linh phụ kiện thứ nhất, sau đó qua linh phụ kiện thứ hai, rồi linh phụ kiện thứ 3 ,. v.v. .
Trong ví dụ tiên phong, động cơ, công tắc nguồn được mắc tiếp nối đuôi nhau do tại chỉ có một đường duy nhất để cho dòng điện chảy từ linh phụ kiện thứ nhất đến các linh phụ kiện tiếp theo .

Khi các linh phụ kiện được mắc song song, dòng điện chạy qua toàn bộ các linh phụ kiện này ở cùng một thời gian, từ một điểm chung này đến một điểm chung khác .
Ở ví dụ tiếp theo, các động cơ được mắc song song chính do dòng điện chạy qua cả 2 động cơ từ điểm chung này đến điểm chung khác .

Ở ví dụ ở đầu cuối các động cơ được mắc song song còn công tắc nguồn và pin được mắc tiếp nối đuôi nhau. Vì vậy, dòng điện được chia ra giữa 2 động cơ theo kiểu song song nhưng vẫn phải đi theo dạng tiếp nối đuôi nhau từ phần mạch tiên phong đến phần mạch tiếp theo .

Các linh kiện cơ bản

Để thiết kế xây dựng được các mạch điện tử, tất cả chúng ta cần phải làm quen với một vài linh phụ kiện cơ bản. Những linh phụ kiện này hoàn toàn có thể rất đơn thuần nhưng xuất hiện ở hầu hết các mạch điện tử ( lớn hay nhỏ ). Vì vậy, trải qua việc học nhưng linh phụ kiện cơ bản này, bạn hoàn toàn có thể học thêm nhiều kỹ năng và kiến thức nữa .

Điện trở (Resistor)

Như tên gọi đã hàm ý, điện trở thêm điện trở vào mạch và làm giảm dòng điện. Nó được trình diễn trong mạch điện bằng ký hiệu và giá trị bên cạnh .
Thông thường, giá trị của điện trở được xác lập trải qua vạch màu được ghi lại trên thân điện trở. Giá trị của điện trở được đo bằng đơn vị chức năng Ohm ( Ω ) .
Các điện trở gắn liền với thông số kỹ thuật Watt. Đối với hầu hết các mạch DC điện áp thấp, điện trở ¼W là tương thích .
Bạn đọc giá trị của điện trở từ trái sang phải hướng về phía vạch vàng kim ( thường thì ). Hai vòng đầu cho biết giá trị của điện trở, vòng thứ 2 cho biết thông số nhân và vòng thứ 3 ( thường thì là vàng kim ) cho biết dung sai hay độ đúng mực của linh phụ kiện. Bạn hoàn toàn có thể biết giá trị của mỗi màu bằng cách xem bảng vạch màu của điện trở .
Ví dụ : Một điện trở có các vạch màu : nâu, đen, cam, vàng kim sẽ có giá trị như sau :
1 ( nâu ) 0 ( đen ) x 1. 000 ( cam ) = 10. 000 Ω với dung sai là + / – 5 %
Bất kỳ điện trở nào trên 1000 ohm thường được rút ngắn bằng chữ K. Ví dụ, 1.000 sẽ là 1K ; 3,900 ohm sẽ chuyển thành 3,9 K ; và 470.000 ohm sẽ trở thành 470K .
Giá trị của ohm trên một triệu được màn biểu diễn bằng chữ M. Trong trường hợp điện trở một triệu ohm sẽ được viết là 1M .

Tụ điện (Capacitor)

Tụ điện là linh phụ kiện có năng lực tàng trữ điện tích và sau đó xả điện vào mạch khi có sự sụt giảm điện. Bạn hoàn toàn có thể tưởng tượng nó giống như một bể chứa nước, bể chứa này sẽ xả nước khi hạn hán để bảo vệ dòng chảy không thay đổi .
Tụ điện được đo bằng đơn vị chức năng Fara ( F ). Giá trị mà tất cả chúng ta thấy ở hầu hết các tụ điện được đo bằng picofarad ( pF ), nanofarad ( nF ) và microfarad ( uF ) .
Loại tụ điện thông dụng nhất thường thấy đó là tụ ceramic và tụ hóa. Tụ ceramic là loại tụ không có cực tính. Có nghĩa là điện hoàn toàn có thể đi qua chúng bất kể chúng được đưa vào mạch điện như thế nào. Chúng thường được lưu lại bằng mã số cần giải thuật. Loại tụ điện này thường được trình diễn trong sơ đồ nguyên tắc bằng hai đường song song .

Các tụ hóa thường có cực. Điều này có nghĩa là một chân của tụ cần được kết nối bên phía mass của mạch và chân còn lại phải được kết nối với nguồn. Nếu như tụ được kết nối theo chiều ngược lại thì nó sẽ hoạt động không chính xác nữa. Tụ hóa có giá trị được viết trên thân của chúng, đơn vị thường là uF. Chúng cũng đánh dấu, chân nối với mass có ký hiệu dấu (-). Tụ này được biểu diễn trong sơ đồ mạch bằng một đường thẳng và một đường cong. Đường thẳng cho biết đầu nối với nguồn dương và đường cong nối mass.

Diode là các linh phụ kiện được phân cực. Chúng chỉ được cho phép dòng điện đi qua chúng theo một chiều. Điều này rất có ích vì nó hoàn toàn có thể được đặt trong một mạch điện để ngăn dòng điện chạy sai hướng .
Một điều khác cần ghi nhớ đó là nó cần nguồn năng lượng để đi qua một diode và điều này dẫn đến sự sụt điện thế. Thường mất khoảng chừng 0,7 V. Điều này rất quan trọng để ghi nhớ về sau khi tất cả chúng ta tìm hiểu và khám phá về một loại diode đặc biệt quan trọng gọi là LED.
Vạch màu trắng ở một đầu của diode cho biết phía diode liên kết với mass. Đây là cực Cathode. Đầu còn lại sẽ liên kết với nguồn. Cực này là cực Anode .
Số hiệu của diode thường được ghi trên thân, và bạn hoàn toàn có thể tìm ra các đặc tính điện khác nhau của diode bằng cách tra datasheet của nó .
Diode được màn biểu diễn trong mạch bằng một đường thẳng với một tam giác trỏ vào đường thẳng này. Đường thẳng là phía liên kết với mass và đáy của tam giác liên kết với nguồn .

Transistor

Một transistor lấy một dòng điện nhỏ ở chân B và khuếch đại nó để có một dòng điện lớn hơn hoàn toàn có thể đi qua giữa chân C và chân E. Độ lớn của dòng điện đi qua giữa 2 chân này tỷ suất thuận với điện áp đưa vào chân B .
Có 2 loại transistor cơ bản đó là NPN và PNP. Những transistor này có cực tính trái ngược nhau giữa cực C và cực E.
Transistor NPN được cho phép dòng điện đi qua từ chân C đến chân E. Chiều dòng điện chạy qua transistor PNP từ chân E sang chân C .
Số hiệu của transistor được in trên thân. Bạn hoàn toàn có thể tìm kiếm datasheet của transistor trên mạng để biết được sơ đồ chân và các đặc tính của từng loại transistor .
Khi sử dụng transistor bạn cần chăm sóc đến điện áp, cũng như các thông số kỹ thuật dòng điện .

IC (Integrated Circuit) – Mạch tích hợp

Một mạch tích hợp là một mạch chuyên sử dụng trọn vẹn đã được thu nhỏ và vừa với một con chip nhỏ với mỗi chân của chip liên kết với một điểm trong mạch. Các mạch thu nhỏ này thường gồm có các linh phụ kiện như transistor, điện trở và diode .
Chẳng hạn, sơ đồ mạch bên trong của IC555 có trên 40 linh phụ kiện bên trong nó .
Cũng giống như transistor, bạn hoàn toàn có thể khám phá thêm về IC bằng cách tìm kiếm datasheet của chúng. Trong datasheet, bạn sẽ biết được tính năng của các chân. Nó cũng cho biết thông số kỹ thuật điện áp và dòng điện của cả chip và từng chân riêng rẽ .

Các mạch tích hợp có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Đối với người mới bắt đầu, các bạn chủ yếu làm việc với các chip  DIP (Dual In-line Package). Chúng có chân để gắn xuyên qua lỗ. Ở trình độ cao hơn, bạn sẽ sử dụng các chip SMT là loại chip được dán trên bề mặt của bản mạch.

Biến trở

Biến trở là điện trở mà hoàn toàn có thể đổi khác được giá trị. Biến trở có núm chỉnh hoặc thanh trượt để bạn xoay hoặc đẩy để đổi khác điện trở trong một mạch. Nếu bạn đã từng sử dụng một núm chỉnh âm lượng trên một âm thanh hoặc núm chỉnh làm cho đèn sáng tỏ hay sáng mờ, thì bạn đã sử dụng một biến trở .
Biến trở cũng có đơn vị chức năng là Ohm như điện trở. Nhưng thay vì dùng các vòng màu, giá trị của biến trở được ghi trực tiếp trên thân. Ví dụ : 1M tức là biến trở có giá trị 1M Ω. Biến trở có 3 chân để tạo ra một cầu phân áp. Về có bản đó là hai điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau nhau. Điểm giữa 2 điện trở này là một điện áp có giá trị giữa giá trị nguồn và mass .

LED (Light Emitting Diode)

LED là loại diode đặc biệt quan trọng, nó sẽ phát sáng khi có dòng điện chạy qua. Giống như diode, LED được phân cực và dòng điện chỉ hoàn toàn có thể đi qua một hướng .
Thông thường, có hai tín hiệu để cho bạn biết hướng dòng điện sẽ đi qua LED. Dấu hiệu tiên phong đó là LED có một chân dài hơn ( Anode ) và một chân ngắn hơn ( Cathode ). Một tín hiệu khác là một vết phẳng ở mặt bên của đèn LED để chỉ ra cực Anode. Hãy nhớ rằng không phải tổng thể các đèn LED có tín hiệu này ( hoặc nhiều lúc nó sai ) .
Giống như diode, LED tạo ra sụt áp trên mạch, nhưng thường không thêm nhiều điện trở. Để hạn chế dòng điện qua LED, bạn cần mắc một điện trở tiếp nối đuôi nhau với LED .
Bạn hoàn toàn có thể bị cám dỗ bằng đèn LED, nhưng hãy nhớ rằng mỗi đèn LED liên tục sẽ làm giảm điện áp cho đến khi sau cuối không còn đủ nguồn năng lượng để giữ cho đèn sáng. Như vậy, nó là lý tưởng để ánh sáng nhiều đèn LED bằng cách dây chúng song song. Tuy nhiên, bạn cần phải chắc như đinh rằng tổng thể các đèn LED có cùng mức hiệu suất trước khi bạn làm điều này ( màu khác nhau thường có thông số kỹ thuật khác nhau ) .

Công tắc (Switch)

Về cơ bản, công tắc nguồn là một thiết bị cơ khí để tạo ra ngắt mạch. Khi bạn kích hoạt công tắc nguồn, nó sẽ đóng hoặc mở mạch điện. Điều này phụ thuộc vào vào loại công tắc nguồn sử dụng .
Công tắc thường mở ( NO – Normal Open ), công tắc nguồn đóng mạch khi được kích hoạt .
Công tắc thường đóng ( NC – Normal Close ), công tắc nguồn mở mạch khi được kích hoạt .
Đối với các công tắc nguồn phức tạp hơn, chúng hoàn toàn có thể vừa mở một liên kết này và đóng một liên kết khác khi được kích hoạt. Loại công tắc nguồn này gọi là SPDT ( Single-Pole, Single-Throw ) .

Pin (Battery)

Pin là thiết bị quy đổi nguồn năng lượng hóa thành điện .
Bằng cách liên kết pin theo dạng tiếp nối đuôi nhau, bạn hoàn toàn có thể tăng điện áp của từng pin riêng lẽ nhưng dòng điện vẫn không biến hóa. Ví dụ, một pin AA là 1.5 V. Nếu bạn mắc 3 pin tiếp nối đuôi nhau, nó sẽ tăng lên đến 4.5 V. Nếu bạn thêm pin thứ tư vào, nó sẽ trở thành 6V .
Bằng cách mắc pin theo dạng song song, điện áp vẫn giữ nguyên, nhưng dòng điện sẽ gấp đôi. Cách mắc này ít được triển khai hơn nhiều so với cách mắc pin tiếp nối đuôi nhau, và thường chỉ thiết yếu khi mạch nhu yếu dòng điện lớn hơn so với cách mắc tiếp nối đuôi nhau .

Testboard

Breadboard là loại board đặc biệt quan trọng được dùng để tạo ra các nguyên mẫu điện tử. Chúng gồm có các lỗ được sắp xếp dưới dạng lưới, các lỗ này được chia thành các hàng liên tục có link với nhau để dẫn điện .
Ở phần TT ( chính giữa ) có hai cột với các hàng cạnh nhau. Việc phong cách thiết kế này được cho phép bạn hoàn toàn có thể đặt ( cắm ) một IC vào chính giữa. Sau khi IC được đặt ( cắm ) vào, từng chân của IC sẽ được liên kết với các lỗ liên tục có link với nhau về điện .

Bằng cách này, bạn có thể xây dựng nhanh chóng một mạch điện mà không cần phải hàn hay xoắn các dây dẫn lại với nhau. Đơn giản chỉ cần kết nối các bộ phận được nối với nhau vào một trong các hàng liên tục có liên kết điện.

Trên mỗi cạnh của Breadboard, thường thì có hai đường bus liên tục chạy dọc. Một đường dùng cho bus nguồn và đường còn lại dùng cho bus GND. Bằng cách cắm nguồn và GND tương ứng vào từng đường bus này, bạn hoàn toàn có thể thuận tiện truy vấn chúng từ mọi nơi trên breadboard .

Dây dẫn

Để liên kết các linh phụ kiện của mạch điện tử lại với nhau sử dụng Breadboard bạn cần có dây dẫn .
Dây dẫn được xem là tốt khi chúng được cho phép liên kết mọi thứ mà phần đông không thêm điện trở vào mạch. Điều này được cho phép bạn linh động trong việc đặt các linh phụ kiện chính bới bạn hoàn toàn có thể liên kết chúng lại với nhau sau bằng dây dẫn. Nó cũng được cho phép bạn một linh phụ kiện với nhiều linh phụ kiện khác .

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử