Część 3

Po wakacjach lecimy dalej.

Parametry źródła zasilania

Aby układ elektroniczny mógł zadziałać, trzeba podłączyć do niego źródło energii elektrycznej, czyli źródło napięcia. Co ważne, napięcie, które oferuje na swoich zaciskach źródło (np. bateria) powinno znajdować się w zakresie akceptowalnym przez zasilany układ. Nigdy bowiem nie zdarzy się tak, że napięcie zasilania będzie idealnie równe potrzebnemu – dlatego zawsze określa się przedział.

Podłączenie do układu napięcia wyższego niż zalecane, może spowodować jego bezpowrotne zniszczenie. W przypadku napięcia zbyt niskiego, układ zadziała błędnie (lub wcale).

Po podłączeniu układu do źródła napięcia, będzie on z niego pobierał jakiś prąd. Jego wartość powinna być znana (chociażby zgrubnie) przed dołączeniem. Można się tutaj posłużyć intuicją: próba zasilenia dużego silnika z małej bateryjki nie zakończy się powodzeniem, do takich zadań potrzebne są większe źródła zasilania, z których można pobrać duży prąd.

Świetnym przykładem jest mała bateria A23G, której napięcie znamionowe to 12V. Chyba nikt nie ma wątpliwości, że nie można nią zastąpić wielkiego akumulatora samochodowego, którego napięcie znamionowe to również 12V. Samo napięcie to za mało, należy jeszcze pomyśleć o wydajności danego źródła zasilania. 

Malutka bateria 12V

Wielki i ciężki akumulator 12V

Wydajność prądowa źródła zasilania (prąd, jaki może ono "oddać") powinna być większa niż prąd, jaki będzie pobierał nasz układ.

Nie należy się martwić, jeżeli źródło może oddać prąd wielokrotnie większy niż jest potrzebny układowi – jeżeli napięcie jest odpowiednie, to pobierze on tylko tyle, ile potrzebuje. Czyli jeśli wiemy, że nasz układ przy zasilaniu z 12V będzie pobierał np. 100 mA, a na zasilaczu napisane jest 12V 1A to spokojnie można go wykorzystać. Po prostu z takiego zasilacza można pobrać maksymalnie 1A, ale nasz układ "weźmie sobie" tylko tyle ile potrzebuje. Zasilacz "nie wpompuje" w układ zbyt dużego prądu.

Odwrotnie byłoby w przypadku zasilacza o zbyt dużym napięciu wyjściowym. Jeśli urządzenie wymaga zasilania z 12V, to zasilacz o napięciu 24V uszkodzi je!

Czym zasilać swoje układy?

Początkującym zaleca się zasilanie urządzeń przede wszystkim z różnorakich baterii lub akumulatorów. Dysponują one na swoich zaciskach niskimi napięciami i mają ograniczoną wydajność prądową. Są więc bardzo bezpieczne, a ryzyko porażenia jest zminimalizowane.

Pisanie o porażeniu może wydawać się na wyrost, ale naprawdę nie można go lekceważyć. Prąd elektryczny to olbrzymia siła, wobec której należy mieć dużo pokory i doświadczenia, w przeciwnym razie może się to skończyć naprawdę tragicznie.

W tym kursie do doświadczeń będzie wykorzystywana popularna bateria o napięciu 9V. Pamiętaj, że taka bateria ma stosunkowo niską wydajność prądową, więc zasilanie z niej układów wymagających dużego prądu jest złym pomysłem. Jednak do naszych ćwiczeń będzie idealna, uważaj tylko, aby nie zewrzeć wyprowadzeń baterii.

Zwarcie baterii należy usunąć możliwie szybko, najlepiej przerywając obwód! Zwarta bateria silnie rozgrzewa się, co może prowadzić do wycieku z niej szkodliwych substancji.

Bateria 9V używana w naszym kursie elektroniki

Inną opcją zasilania urządzeń może być używanie regulowanego zasilacza warsztatowego. Musi to być urządzenie z regulowanym ograniczeniem prądowym i musi być wykonane, zgodnie z odpowiednimi normami bezpieczeństwa. Używanie różnorakich tanich, niesprawdzonych wynalazków może skończyć się bardzo niebezpiecznie! Dlatego nasza mała bateria 9V będzie idealna do nauki.

Podział elementów elektronicznych

Dowiedziałeś się już, co to jest prąd, napięcie, rezystancja i jak tę wiedzę można wykorzystać podczas prostych eksperymentów. Ponieważ artykuł ten dotyczy podstaw elektroniki, należy przejść teraz do sklasyfikowania podstawowego "materiału budulcowego", czyli elementów elektronicznych.

Elementy można podzielić na dwie grupy: czynne i bierne.

Elementy bierne nie są w stanie wytwarzać energii elektrycznej ani zmieniać swoich parametrów pod wpływem parametrów panujących w obwodzie (napięcia lub prądu). Ich jedynym zadaniem jest magazynowanie energii (cewka, kondensator) lub po prostu jej "tracenie" (rezystor).

Elementy czynne, to takie, które wytwarzają energię elektryczną lub są w stanie zmieniać swoje parametry, zależnie od przyłożonego do nich prądu i/lub napięcia. Do tej grupy należą, przede wszystkim, źródła zasilania (baterie) oraz tranzystory i układy scalone.

Przykłady elementów pasywnych (po lewej) oraz aktywnych (po prawej)

Wbrew pozorom, taka klasyfikacja nie jest jedynie sztucznym, teoretycznym tworem, ma ona duże znaczenie praktyczne. Pozwala na rozdzielenie podzespołów biorących udział w przetwarzaniu prądów lub napięć od tych, które im towarzyszą.

Patrząc na tę klasyfikację można stwierdzić, że elementy bierne, a w szczególności rezystory, które potrafią jedynie zużywać cenną energię, są zbędne. Wraz z kolejnymi częściami kursu przekonasz się, jak bardzo mylne jest to podejście. Na dziś to tyle.