Методические указания по лабораторным работам по курсу

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Тема: «Построение электрической схемы на макете (Breadboard)».


Цель занятия: формирование у студентов навыков по построению простых электрических схем мехатронной модули.
В этом занятии студенты изучат, как создать очень простую схему, которая освещает светоизлучающий диод (LED) Light Emitting Diode.
Студенты узнают:
• о резисторах;
• о светодиодах;
• как читать схему;
• как построить схему на макете


Компоненты схемы:

Наименование	Фотография	Обозначение	Примечание
Резистор 470 Ом			Желтый, фиолетовый, коричневый
Резистор 1 кОм			Коричневый, черный, красный
Резистор 5.6 кОм			Зелёный, синий, красный
Резистор 10 кОм			Коричневый, черный, оранжевый
Резистор 22 кОм			Красный, красный, оранжевый
Резистор 47 кОм			Жёлтый, фиолетовый, оранжевый
Резистор 100 кОм			Коричневый, чёрный, чёрный, оранжевый
Резистор 270 кОм			Красный, фиолетовый, жёлтый
Резистор переменный 1К 1
Резистор переменный 10К 1
Резистор переменный
Конденсатор 10 мкФ			Ёмкость указывается на корпусе: 10µ - 10 мкФ; 47µ - 47 мкФ и т.п.
Конденсатор 47мкФ
Конденсатор 100 мкФ
Конденсатор 220 мкФ			Ёмкость керамического конденсатора указывается на корпусе в виде цифрового кода: «103» – 0.01 мкФ «473» – 0.047 мкФ «104» – 0.1 мкФ «224» – 0.22 мкФ «474» – 0.47мкФ
Конденсатор 0,01 мкФ
Конденсатор 0,047мкФ
Конденсатор 0,1 мкФ
Конденсатор 0,22 мкФ
Конденсатор 0,47мкФ
Светодиод красный			Определение полярности: - вывод «+» (анод) длиннее; - фаска корпуса у вывода «-» (катода); - площадь катода внутри кристалла больше.
Светодиод жёлтый
Светодиод зелёный
Светодиод синий (прозрачный корпус)
Фотодиод EFD4300
Транзистор BC547
Кнопка
Зуммер со встроенным генератором
Зуммер без встроенного генератора HCM1205F
Клеммы батареи
Батарея 9В типа «Крона»
Плата макетная

Теоретические данные
Рези́стор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др.
При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются
При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратные сопротивлению (то есть общая проводимость 1/R складывается из проводимостей каждого резистора 1/R_i)
LED (Light-emitting diode) — технология, которая позволяет получить световое излучение в месте соприкосновения катода и полупроводника соединённого с анодом (электроны взаимодействуют с излучением фотонов при переходе через полупроводник на катод).
Светодиод - это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение.
Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.
Полупроводник - вещество, обладающее определённой степенью электронной проводимости. Полупроводники́ — материалы, по своей удельной проводимости, занимающие промежуточное место между проводниками и диэлектриками, и отличающиеся от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводников является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.
Самым известным полупроводником является кремний (Si). Но, кроме него, есть много других. Примером могут служить такие природные полупроводниковые материалы, как цинковая обманка (ZnS), куприт (Cu₂O), галенит (PbS) и многие другие.
При пропускании электрического тока через p-n-переход в прямом направлении носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).
p-n-перехо́д или электронно-дырочный переход — область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости — дырочной (p, от англ. positive — положительная) и электронной (n, от англ. negative — отрицательная). Электрические процессы в p-n-переходах являются основой работы полупроводниковых приборов с нелинейной вольт-амперной характеристикой (диодов, транзисторов и других).