Elektronika
Elektrónika je področje elektrotehnike, s poudarkom na električnih napravah, s katerimi krmilimo. Te naprave so sestavljene iz gradnikov, ki jim rečemo elektronski elementi: tranzistor, dioda, triak, elektronka, kondenzator, upor, dušilka, ... S povezovanjem elektronskih elementov dobimo elektronska vezja kot so: ojačevalnik, filter, multiplekser, flip flop, logična vrata,... Te naprave se delijo na analogne (nizkofrekvenčne in visokofrekvenčne) in digitalne.
Zgodovina
[uredi | uredi kodo]Na začetku 20. stoletja so odkrili elektronko. Ena od elektronk se imenuje trioda. Bila je prvi elektronski element v zgodovini elektrotehnike, ki je omogočal ojačevanje. S tem je bil položen temelj za radio, televizijo in mnoge druge elektronske naprave. Elektronke so razmeroma energetsko razsipne, velike in kratkega veka. V petdesetih letih 20. stoletja so odkrili tranzistor. To je polprevodniški ojačevalni elektronski element. Tranzistor je v skoraj vseh ozirih boljši od elektronke, zato jo je izpodrinil. Danes lahko množico tranzistorjev združimo v enem ohišju - integrirano vezje ali čip.
Tehnika spajkanja
[uredi | uredi kodo]Spajkanje je tehnika spajanja elektronskih komponent z napravo za spajkanje. Spajkanje poteka z zlitino imenovano cin, ki ima tališče pri 350 °C. Poznamo tako imenovane THT (through hole technology) in SMD (surface mount device) komponente.
SMD
[uredi | uredi kodo]Za SMD (Surface Mount Device), tudi SMT (Surface Mount) komponente je posebno, da so izjemno majhne. Njih namreč poznamo veliko velikosti, kot so na primer:
Ime |
---|
0201 |
0402 |
0603 |
0805 |
0804 |
1206 |
Imena so poimenovana po velikosti, čeprav nastane zmeda, ker so nekatera imena SMD komponent v milimetrih druga pa v inčih. Standard je inč. SMD komponente so direktno prispajkane na tiskano ploščo (PCB), kar pomeni, da lahko to delo opravljajo tudi t.i. pick and place naprave.
THT
[uredi | uredi kodo]THT (Through hole technology) komponente prepoznamo po dolgih kovinskih konicah. Te komponente so navadno večje od SMD komponent, zato so veliko lažje za spajkanje.
Pomembne osebnosti
[uredi | uredi kodo]Napetosti
[uredi | uredi kodo]Standarizirane napetosti
[uredi | uredi kodo]Najbolj uporabljene napetosti ali tudi standarizirane napetosti so:
- 1.5V - AA, AAA baterije
- 3.3V - predvsem mikrokontrolerji (Arduino)
- 5V - mikrokontrolerji, USB naprave (telefoni)
- 12V - avtomobili, luči...
- 24V
- 110V AC - standard za vtičnice v Indiji
- 220V AC - standard za vtičnice v Evropi
Napetosti v baterijah
[uredi | uredi kodo]- 1.5V - AA, AAA, gumbne baterije...
- 3V - gumbne baterije
- 3.7V - LiPo in Li-ion baterije
- 4.5V - ploščata baterija (4.5V baterija)
- 6V AC - dinamo
- 9V - 9V baterija
- 12V - avtomobilska baterija
Multimeter
[uredi | uredi kodo]Multimeter je osnovno orodje vsakega elektronika. Meri lahko razne uporabne lastnosti stvari. Večina jih meri upornost (v ohmih), napetost (v voltih) in moč elektrike (v amperih).
Standardne komponente v elektroniki
[uredi | uredi kodo]Električni upor
[uredi | uredi kodo]Električni upori so pasivne komponente v elektroniki, ki omejujejo moč elektrike (amperi) in s tem posledično tudi napetost (v voltih). Izgubljeno energijo oddajajo v okolje v obliki vročine. Čim večji je upor, tem več toka lahko prenese, a zato je tudi manj učinkovit.
Georg Simon Ohm si je izmislil zakon, ki je v elektroniki eden izmed najosnovnejših - ohmov zakon, ki govori:
Diode
[uredi | uredi kodo]LED diode
[uredi | uredi kodo]LED diode so diode, ki na določeni napetosti, ki je navadno do 5 voltov oddajajo svetlobo. So zelo varčne in majhne, navadno porabljajo do 2 mA. Navadno imajo daljšo konico, ki pa je vedno pozitivni pol.
Schottky dioda
[uredi | uredi kodo]Schottky dioda je vrsta diod, ki omogoča hitro preklapljanje, podobno kot tranzistorji. Omogoča zaščito pred narobe obrnjeno polariteto. Uporablja se predvsem kot prej omenjeno zaščito in v transformatorjih iz AC v DC tok.
Zener dioda
[uredi | uredi kodo]Zener dioda je zelo podobna schottky diodi, ta omogoča varčnejše preklapljanje, a zato tudi manjši tok in moč.
Kondenzator
[uredi | uredi kodo]Kondenzatorji so pomemben del in prav tako pasivne komponente. Uporabljajo se v veliki večini vezij, večinoma kot filtri. Shranjujejo le malo električne energije, a pri kratkem stiku naberejo veliko več moči, kot navadne baterije. Energija se meri v F (faradih), posledično pa lahko iz tega izračunamo tudi energijo v J (joulih). Poznamo keramične, elektrolitske in druge vrste kondenzatorjev.
Induktorji
[uredi | uredi kodo]Induktorji ali tuljave (angleško Inductor ali coil, nemško Induktor) so pasivne komponente. Shranjujejo energijo v obliki magnetnega polja in jo tudi nazaj sproščajo. Uporabljajo se predvsem v transformatorjih, a so na splošno zelo uporaben element. Njihova energija se meri v H (henrijih).
SOC in Mikrokontrolerji
[uredi | uredi kodo]Na tržišču so razni SOC (System On a Chip) računalniki ali manj zmogljivi mikrokontrolerji.
Arduino
[uredi | uredi kodo]Arduino je zagotovo najbolj priljubljen mikrokontroler. Programira se ga z Arduino Okoljem za Razvijalce (Arduino IDE), programski jezik pa je prilagojen C.
Raspberry Pi
[uredi | uredi kodo]Raspberry Pi je najbolj priljubljen SOC (System On a Chip). Poganja prilagojeno različico Ubuntuja, katerega kličejo Raspberry Pi OS, včasih tudi Raspbian. Ima tudi programljive vhode in izhode, ki se lahko programirajo v Pythonu ali C-ju
Tranzistorji
[uredi | uredi kodo]Tranzistorji so hitra in učinkovita električna stikala, ki navadno preklapljajo DC (dvosmerne) toke. Najbolje zastopani tranzistorji so MOSFET, BJT in IGBT
MOSFET
[uredi | uredi kodo]MOSFETi so hitra električna stikala za preklapljanje enosmernega toka (DC). So zelo učinkovita. Razlikujemo jih na P-kanalne MOSFETE (P-channel MOSFET) in na N-kanalne MOSFETE (N-channel MOSFET). Razlika med tema različicama je samo, ali preklaplja negativno (ozemljeni) pol (N-channel), ali preklaplja pozitivni tok (P-channel). Prenesejo veliko več toka (v voltih) in veliko več moči (v amperih).
BJT
[uredi | uredi kodo]BJTji (angleško Bipolar Junction Transistors) so električna stikala za preklapljanje manjšega toka, kot MOSFETI. Zato so tudi varčejši kot MOSFETI.
Rele
[uredi | uredi kodo]Rele (angleško Relay, nemško das Relais) je komponenta, ki lahko preklaplja AC (dvosmerni tok) napetost s pomočjo enosmernega (DC) signala. Ko je DC tok vključen, tuljava sklene krog med AC vhodom in AC izhodom.
Motorji
[uredi | uredi kodo]Poznamo več vrst elektromotorjev, kot so DC motorji, BLDC motorji, servo motorji in stepper motorji.
DC motorji
[uredi | uredi kodo]DC motorji so najosnovnejši elektromotorji. Vrtijo se, ko imajo določeno napetost priklopljeno. Če obrneš pola, se bo vrtel v nasprotno smer. Narejeni so iz enega velikega elektromagneta in feromagnetne kovine na ohišju.
BLDC motorji
[uredi | uredi kodo]BLDC motorji (angleško BrushLess DC motors) so vrsta motorjev, ki imajo 3 priključke, in sicer PWM signal, ozemljitev in napetost. PWM signal se kontrolira s pomočjo t.i. ESC-ja (angleško Electric Speed Controller). Slovijo po svoji hitrosti, ki jo je možno upravljati. Uporabljajo se predvsem v dronih.
Zasloni
[uredi | uredi kodo]Poznamo mnogo zaslonov, najbolj znani pa so OLED (organic light-emitting diode), AMOLED (active-matrix organic light-emitting diode), LCD (LiquidCrystal Display), TFT (Thin Film Transistor) zasloni.
LCD
[uredi | uredi kodo]LCD zasloni (angleško Liquid Crystal Display) so najosnovnejši zasloni in prvi zasloni, ki so se pojavili na tržišču. Delujejo s pomočjo svetlobe in filtra, ki pomaga prikazovati določeno (vprogramirano) animacijo...
Tiskana vezja
[uredi | uredi kodo]Tiskana vezja (angleško Printed Circuit Board, PCB) so plošče iz ogljikovih vlaken ali plastike s tanko plastjo bakra na eni ali obeh straneh plošče. Primer PCB-ja so matične plošče v računalnikih. Najdemo jih v skoraj vseh elektronskih napravah. Postopek izrezovanja plošče se angleško imenuje »PCB milling«. Ta postopek se lahko izvaja na dva načina, z jedkanjem oz. obdelovanja plošče z jedkimi kemikalijami ali z vgraviranjem z laserskim rezalnikom ali pogosteje CNC-jem.