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

В 1878 году Чарльз Э. Скрибнер (изображен на рис. 2.33) разработал переключатель «складной нож», названный так, потому что деталь, которую держал оператор, напоминала рукоятку складного ножа. Из него выступал штекер, и когда его вставляли в гнездо, возникало соединение. Гнездо, фактически, содержало контакты переключателя.

Аудиоразъемы гитар и усилителей по-прежнему работают по этому принципу, и когда мы говорим о штекерах, то этот термин отсылает нас к изобретению Скрибнера. Контакты переключателя до сих пор монтируются внутри гнезда.

Сегодня коммутационные панели стали такой же редкостью, как и телефонные операторы. Вначале их заменили на реле — электрически управляемые переключатели, о которых мы поговорим далее в этой главе. А затем реле были вытеснены транзисторами, которые выполняют все без участия каких-либо движущихся деталей. В эксперименте 10 вы будете управлять электрическим током с помощью транзисторов.

На рис. 2.34 я изобразил соединение компонентов с рис. 2.26 в упрощенной форме, называемой «электрической схемой». С этого момента и далее я буду изображать электрические цепи в виде схем, потому что с их помощью легче понять принцип действия соединения. Чтобы интерпретировать схемы, вам необходимо знать некоторые символы.

На рис. 2.26 и 2.34 изображены одни и те же компоненты и соединения между ними. Зигзагообразный элемент на схеме — это резистор, символ с двумя стрелками — светодиод, а батарея изображена как два параллельных отрезка разной длины.

Большой треугольник в символе светодиода показывает ток условного направления, который протекает от плюса к минусу. Две диагональные стрелки сообщают о том, что данный диод является светоизлучающим (я вернусь к другим видам диодов позже). В символе батареи более длинный отрезок соответствует положительному полюсу источника питания.

Проследите путь, который электрический ток проходит по цепи, и представьте тумблеры, переключенные в то или иное положение. Теперь вы должны четко понимать, почему любой из переключателей будет переводить светодиод из выключенного состояния во включенное и наоборот.

На рис. 2.35 представлена та же схема с небольшими улучшениями. Линии сделаны прямыми, положительный полюс источника питания теперь находится слева вверху, а отрицательный полюс — справа внизу. На схемах, как правило, ток условного направления протекает сверху вниз, а сигналы определенного вида (например, входной аудиосигнал в усилителе) проходят слева направо. Построение схемы «сверху вниз» облегчает ее понимание.

Важно уяснить то, что эти две схемы соответствуют одному и тому же устройству, даже если выглядят они по-разному. Имеет значение только тип компонентов и способ их соединения. Точное местоположение компонентов не важно.

Замечание

Электрическая схема не подскажет вам, где устанавливать компоненты. Она всего лишь сообщает о том, как их соединять.

Кстати, в вашем доме тоже, возможно, есть пример схемы, изображенной на рис. 2.35, когда два выключателя освещения расположены вверху и внизу лестничного пролета и любой из них можно использовать для включения и выключения света. Эта ситуация показана на рис. 2.36, на котором фазный и нейтральный провода сети переменного тока обозначены внизу слева. Провод под напряжением (фазный) — переключаемый, а нейтральный провод идет вдоль него к лампе (белый кружок со спиральной линией, которая обозначает нить накала старомодной лампы накаливания).

Единственная проблема, связанная с электрическими схемами, заключается в том, что некоторые условные графические обозначения не стандартизированы. Вы можете встретить несколько вариантов, которые означают одно и то же. Я буду объяснять их по мере появления.

1. Переключатель. На рис. 2.37 показаны пять вариантов изображения важнейшего компонента — однополюсного переключателя на одно направление. В каждом случае полюс располагается справа, а контакт слева, хотя для переключателя такого типа (SPST) это не имеет большого значения. Для этой книги я выбрал вариант, где каждый переключатель обведен белым прямоугольником, который указывает на то, что две части переключателя представляют собой один компонент.

На рис. 2.38 изображен более сложный вариант, двухполюсный переключатель на два направления. Пунктирная линия указывает на то, что оба сегмента переключателя движутся вместе, когда вы переключаете рукоятку, хотя каждый полюс и группа контактов изолированы друг от друга. Вариант обозначения, изображенный в центре рисунка, иногда встречается на больших схемах, где чертеж не позволяет расположить секции переключателя близко друг к другу. Каждая группа контактов обозначается аббревиатурой, заканчивающейся буквами А, В, С и т. д. При этом вы должны понимать, что все эти контакты находятся внутри одного переключателя.

2. Источник питания. Источник питания постоянного тока может обозначаться на схемах различными способами. На рис. 2.39 вверху изображены условные обозначения гальванического элемента и батареи. Короткая линия обозначает отрицательный полюс, длинная положительным. Традиционно одна пара линий обозначает один элемент на 1,5 В, две пары линий — элемент на 3 В и т. д. Но если в цепи присутствует источник высокого напряжения для электровакуумного прибора, составитель схемы обычно изображает пунктирную линию между элементами вместо нескольких десятков линий подряд.