Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт

На иллюстрациях макетных плат будут изображены электролитические конденсаторы там, где вы, как я полагаю, будете их использовать. Их можно заменить соответствующими по номиналу керамическими конденсаторами.

Соблюдайте полярность конденсаторов!

В самых распространенных электролитических конденсаторах используются алюминиевые пластины. В конденсаторах других типов обкладки содержат тантал или ниобий. Все эти конденсаторы очень чувствительны к полярности прикладываемого напряжения. Вот характерный пример: танталовый конденсатор был вставлен в макетную плату и неправильно подключен к источнику питания, обеспечивающему большой ток. Через минуту или около того конденсатор вздулся и взорвался, а разлетевшиеся горящие кусочки прожгли макетную плату (рис. 2.71).

Мораль такова: соблюдайте полярность!

Рис. 2.71. Последствия неправильного включения танталового конденсатора в цепь с мощным источником питания

Поиск неисправностей

По мере того как вы будете собирать на макетной плате все больше цепей, схемы будут усложняться, и более вероятными станут ошибки. Никто от них не застрахован.

Одна из распространенных ошибок макетирования – подключение провода к неправильному ряду макетной платы. Ее особенно легко допустить, когда у вас такой компонент, как реле, где контакты скрыты. При монтаже я обычно еще раз вытаскиваю этот компонент, проверяю заново и вставляю обратно, чтобы твердо убедиться в правильности подключения.

Более сложная ошибка возникает, когда вы забываете о соединениях, созданных внутренними проводниками макетной платы. Посмотрите на рис. 2.72. Казалось бы, что может быть проще? Очевидно, что ток протекает от положительной шины источника питания через светодиод, перемычку, а затем через резистор к отрицательной шине. Но если вы соберете компоненты так, как показано на этом рисунке, я абсолютно точно гарантирую вам, что устройство работать не будет.

Рис. 2.72. Эта схема, собранная на макетной плате, не будет работать. Догадайтесь, почему?

Ситуация ухудшится, если вы поменяете местами резистор и светодиод. Теперь при подаче питания светодиод сразу же перегорит.

Рис. 2.73. «Просвеченный» вид помогает объяснить, почему схема не будет работать

Все становится очевидным, когда вы посмотрите на рис. 2.73. Проблема в том, что оба вывода светодиода подключены к одному и тому же внутреннему проводнику монтажной платы. У электрического тока есть возможность пройти через светодиод или же в обход по медной дорожке, а поскольку сопротивление дорожки составляет крошечную часть от сопротивления светодиода, большинство электронов предпочтет двигаться по медному проводнику и светодиод останется выключенным.

При сборке макетов возможны и многие другие ошибки. Как найти их наиболее быстро и эффективно? Главное – действовать в определенной последовательности. Попробуйте придерживаться такого алгоритма поиска неисправности:

1. Проверьте напряжение. Прикрепите красный провод мультиметра к положительной шине на вашей макетной плате. Настройте мультиметр на измерение напряжения в вольтах (постоянного тока, если эксперимент не предусматривает другого). Убедитесь в том, что питание подано. Теперь поочередно касайтесь черным щупом мультиметра различных точек отрицательной шины. Показания мультиметра должны быть близки к напряжению источника питания. Если вы обнаружите почти нулевое значение, то, возможно, вы забыли вставить перемычку, чтобы соединить разрыв проводников в отрицательной шине. Если прибор покажет значение напряжения, которое существенно ниже, чем напряжение источника питания, то, вероятно, в схеме есть короткое замыкание, которое снижает напряжение батареи (если вы используете батарею). Теперь прикрепите черный щуп к отрицательной шине и проверьте положительную шину сверху донизу. Наконец, пока черный щуп прикреплен к отрицательной шине, красным щупом проверьте напряжение в произвольных точках цепи. Если вы обнаружите напряжение, близкое к нулю, то, возможно, где-либо нарушено соединение или же контакт между выводом компонента и внутренним проводником макетной платы.

2. Проверьте размещение компонентов. Убедитесь, что все перемычки и выводы компонентов находятся там, где они должны быть на макетной плате.

3. Проверьте ориентацию компонентов. Диоды, транзисторы и полярные конденсаторы должны быть установлены и подсоединены правильно. Когда вы начнете работать с микросхемами, далее в этой книге, всегда проверяйте, правильно ли они расположены, а также следите, чтобы ни один из выводов микросхемы не согнулся и не оказался под корпусом компонента.

4. Проверьте соединения. Иногда (редко, но бывает) соединение вывода компонента с внутренним проводником макетной платы может оказаться ненадежным. Если у вас время от времени возникает непонятное короткое замыкание или случайно пропадает напряжение, попробуйте изменить расположение некоторых компонентов. Исходя из своего опыта, скажу, что такая проблема возникает при покупке дешевых макетных плат. Вероятность плохого контакта возрастает, если вы используете провод, диаметр которого меньше провода 22-го калибра (диаметр 0,64 мм). (Помните о том, что больший номер калибра означает более тонкий провод.)

5. Проверьте номиналы компонентов. Проверьте правильность номиналов всех резисторов и конденсаторов. Моя стандартная процедура – перед подключением проверить каждый резистор мультиметром. На это потребуется время, которое в конечном итоге окупится при поиске ошибок.

6. Замените неисправные компоненты. Интегральные схемы и транзисторы могут выйти из строя от неправильного напряжения, несоблюдения полярности или от статического электричества. Всегда держите запчасти под рукой, чтобы быстро выполнить замену.

7. Сделайте перерыв. Когда все остальное не принесло результатов, сделайте перерыв. Увлеченность работой в течение долгого периода времени может привести к сужению восприятия, которое мешает вам увидеть неисправность. Если вы ненадолго переключите ваше внимание на что-либо другое, а затем вернетесь к проблеме, то ее решение может внезапно стать очевидным.

Совет

Возможно, не помешает сделать закладку на этот перечень действий при поиске неисправностей, чтобы вернуться к нему позже, когда что-то не работает.

Майкл Фарадей и конденсаторы

Как я уже упоминал ранее, фарад назван в честь Майкла Фарадея (рис. 2.74). Этот англичанин изучал химию и физику и жил с 1791 по 1867 год.

Хотя Фарадей был не слишком образован и имел слабые познания в математике, в течение семи лет, пока он работал в качестве ученика переплетчика книг, у него была возможность прочесть множество различных книг, и таким образом ему удалось заниматься самообразованием. Кроме того, он жил в то время, когда относительно простые эксперименты позволяли раскрыть фундаментальные свойства электричества. Он сделал крупные открытия (в том числе открыл электромагнитную индукцию), которые привели к разработке электродвигателей. Он также обнаружил, что магнитное поле способно отклонять лучи света.

Рис. 2.74. Майкл Фарадей, в честь которого названа единица измерения емкости

Его работа отмечена множеством наград, а его портрет был нанесен на английские банкноты номиналом 20 фунтов стерлингов с 1991 по 2001 год.