Электроника для детей

Курс теории и практики.

Эйвинд Даль «Электроника для детей. Собираем простые схемы, экспериментируем с электричеством» Манн, Иванов и Фербер, 2017 год, 288 стр. (15,2 мб pdf)

Книга научит ребенка делать удивительные вещи используя для этого те же детали из которых состоят телевизоры, приемники, компьютеры, а также любые другие электронные устройства. Из первой части вы получите базовые знания и узнаете, что такое электричество, как его получить, и использовать, заставляя двигаться различные предметы. Во второй части вы узнаете о важнейших элементах (резисторы, конденсаторы, полупроводниковые приборы и др.) электронных схем, будете их собирать, научитесь работать с паяльником.

В третьей части представлены основы цифровой электроники на примере умных схем, использующих логику для принятия решений. Полученные знания можно закрепить на практике. Следуя четким пошаговым инструкциям, создавайте электронные устройства и изучайте работу каждого компонент. Также вы узнаете, как пользоваться макетной платой, паять и читать принципиальные схемы. Со временем ваши самоделки станут сложнее и интереснее. А к окончанию курса вы создадите электронную игру, в которую можно играть одному и с друзьями. Книга предназначена для детей от 10 лет и их родителей. ISBN: 978-5-00100-687-9

Оглавление книги

Содержание.

Предисловие 15
Введение 17
Об этой книге 18
Для кого эта книга 18
Как читать эту книгу 18
Что вы найдете в этой книге 19
Ваша электронная лаборатория 20
Запас необходимых материалов и инструментов 21
Безопасность прежде всего! 22

Часть I. Знакомство с электричеством

1. Что такое электричество 25

Проект № 1. Включите свет! 26
Список необходимых материалов 26
Шаг 1. Осмотр лампочки 26
Шаг 2. Подключение лампочки к батарейке 26
Как электричество заставляет лампочку гореть 27
Что такое электрон 27
Напряжение заставляет электроны двигаться 28
Электрический ток 28
Сопротивление уменьшает силу тока 29
Зажигаем лампочку 29
В чем электрическая цепь подобна системе труб 30
Знакомьтесь: выключатель 31
Проект № 2. Охранная сигнализация 32
Список необходимых материалов 32
Инструменты 33
Шаг 1. Проверка зуммера 34
Шаг 2. Подготовка фольги 34
Шаг 3. Закрепление фольги на двери 34
Шаг 4. Подготовка контактного провода 35
Шаг 5. Соединение зуммера с контактным проводом 35
Шаг 6. Установка зуммера и контактного провода 36
Шаг 7. Подключение источника питания 36
Шаг 8. Проверка сигнализации 37
Шаг 9. Если сигнализация не работает 37

2. Приведение предметов в движение с помощью электричества и магнитов 39

Как действуют магниты 40
Знакомьтесь: электромагнит 41
Проект № 3. Создаем свой электромагнит 42
Список необходимых материалов 43
Инструменты 44
Шаг 1. Проверка болта 44
Шаг 2. Удаление изоляции с одного конца
обмоточного провода 45
Шаг 3. Намотка провода 46
Шаг 4. Соединение обмотки с минусом батарейки 46
Шаг 5. Подключение выключателя 46
Шаг 6. Проверка электромагнита 48
Шаг 7. Если электромагнит не работает 48
Знакомьтесь: электромотор 49
Проект № 4. Создание электромотора 50
Список необходимых материалов 51
Инструменты 52
Шаг 1. Создание ротора 52
Шаг 2. Создание основания мотора 53
Шаг 3. Установка магнитов 54
Шаг 4. Нанесение изоляции на часть ротора 55
Шаг 5. Запуск мотора 56
Шаг 6. Если мотор не работает 57

3. Как вырабатывают электричество 59

Производство электроэнергии с помощью магнитов 60
Изменение магнитного поля порождает электричество 60
Как работает генератор 60
Знакомьтесь: мультиметр 62
Как измерять напряжение 62
Что такое переменный ток и постоянный ток 63
Проект № 5. Создание «трясогенератора» 64
Список необходимых материалов 64
Инструменты 65
Шаг 1. Подготовка трубки 66
Шаг 2. Намотка катушки 66
Шаг 3. Подключение мультиметра 67
Шаг 4. Трясем! 67
Шаг 5. Если напряжения нет 68
Как работают батарейки 70
Как устроен гальванический элемент 70
Химическая суть гальванического элемента 71
От чего зависит напряжение гальванического элемента 71
Проект № 6. Получение света от лимонов 72
Знакомьтесь: светодиод 72
Список необходимых материалов 73
Инструменты 73
Шаг 1. Подготовка проводов 74
Шаг 2. Вставляем электроды в лимон 74
Шаг 3. Создание батареи из лимонных элементов 75
Шаг 4. Последовательное соединение лимонных элементов 76
Шаг 5. Проверка лимонной батареи 78
Шаг 6. Если лимонная батарея не работает 78

ЧастьII. Создание схем

4. Получение света с помощью светодиодов 83

Знакомьтесь: резистор 84
Цветовая кодировка резисторов 84
Из чего сделаны резисторы 86
Резисторы управляют током и напряжением 86
Закон Ома 87
Проект № 7. Сжигаем светодиод! 87
Список необходимых материалов 88
Шаг 1. Определяем выводы светодиода 88
Шаг 2. Сжигаем светодиод! 89
Шаг 3. Если со светодиодом ничего
не произошло 89
Как правильно использовать светодиоды 89
Защита светодиода резистором 90
Расчет нужного сопротивления 90
Проект № 8. Питание светодиода 91
Список необходимых материалов 91
Шаг 1. Соединение светодиода с резистором. 92
Шаг 2. Подключение к разъему для батарейки 92
Шаг 3. Да будет свет! 93
Шаг 4. Если светодиод не горит 93
Сборка схем на макетной плате 93
Как соединять компоненты и провода 94
Провода для работы с макетной платой 95
Проект № 9. Ваша первая схема на макетной плате 96
Список необходимых материалов 96
Шаг 1. Установка резистора 97
Шаг 2. Установка светодиода 97
Шаг 3. Подключение разъема батарейки 98
Шаг 4. Если светодиод не горит 98

5. Первая мигалка 101

Знакомьтесь: конденсатор 102
Как работает конденсатор 102
Полярные и неполярные конденсаторы 103
Значения емкости конденсаторов 103
Проект № 10. Испытайте конденсатор 104
Список необходимых материалов 104
Шаг 1. Исходная схема со светодиодом 105
Шаг 2. Добавляем конденсатор 105
Шаг 3. Заряжаем конденсатор 106
Шаг 4. Питаем светодиод от конденсатора 106
Шаг 5. Если схема не работает 106
Принципиальные схемы и условные обозначения 106
Знакомьтесь: реле 107
Использование реле для создания эффекта мигания света 109
Замедление мигания 110
Проект № 11. Мигалка 111
Список необходимых материалов 111
Шаг 1. Назначение выводов реле 112
Шаг 2. Создание быстродействующего релейного переключателя 113
Шаг 3. Заставляем реле дольше оставаться замкнутым 114
Шаг 4. Заставляем реле дольше оставаться разомкнутым 115
Шаг 5. Добавление светодиода и резистора 116
Шаг 6. Если светодиод не мигает 117

6. Будем паять! 119

Процесс пайки 120
Техника безопасности при работе с паяльником 121
Нагрев паяльника 122
Очистка жала паяльника 122
Лужение жала паяльника 123
Нагрев выводов и контактной площадки 123
Добавляем припой 123
Убираем паяльник 124
Проверка качества соединений 124
Проект № 12. Спаяйте вашу первую схему
со светодиодом 125
Список необходимых материалов 125
Инструменты 126
Шаг 1. Размещение компонентов 127
Шаг 2. Отгибание ножек компонентов 127
Шаг 3. Нагрев паяльника и очистка его жала 127
Шаг 4. Пайка светодиода и резистора 128
Шаг 5. Откусывание ножек 129
Шаг 6. Пайка проводов разъема для подключения батарейки 130
Шаг 7. Да будет свет! 130
Шаг 8. Если схема, которую вы спаяли, не работает 131
Как удалить припаянный компонент 131
Проект № 13. Выпаиваем разъем для батарейки 132
Список необходимых материалов 132
Инструменты 132
Шаг 1. Нагреваем паяльник 133
Шаг 2. Прикладываем оплетку для выпайки к соединению 133
Шаг 3. Нагреваем распаиваемое соединение и оплетку
для выпайки 134
Шаг 4. Отрезаем конец оплетки для выпайки 134
Шаг 5. Выпаиваем другой провод разъема 135

7. Управление вещами с помощью электричества 137

Знакомьтесь: транзистор 138
Зачем нужен транзистор 139
Как работает транзистор 140
Управление светодиодом с помощью транзистора 140
Проект № 14. Создание датчика прикосновения 142
Список необходимых материалов 143
Инструменты 144
Шаг 1. Установка компонентов на плату 145
Шаг 2. Проверка размещения компонентов 145
Шаг 3. Пайка компонентов и откусывание ножек 145
Шаг 4. Создание контактной площадки 146
Шаг 5. Подключение питания 146
Шаг 6. Проверка датчика 147
Шаг 7. Если датчик не работает 147
Резисторы, сопротивление которых может изменяться 148
Познакомьтесь с потенциометром 149
Познакомьтесь с фоторезистором 149
Деление напряжения с помощью резисторов 150
Делитель напряжения 150
Расчет выходного напряжения делителя 151
Как делитель напряжения помогает измерять свет 151
Проект № 15. Солнечный будильник 152
Список необходимых материалов 153
Инструменты 154
Шаг 1. Установка компонентов на плату 155
Шаг 2. Пайка компонентов и откусывание ножек 155
Шаг 3. Подключение зуммера 156
Шаг 4. Выполнение остальных соединений 156
Шаг 5. Присоединение разъема для батарейки 158
Шаг 6. Настройка включения зуммера 158
Шаг 7. Если зуммер не работает 158

8. Создание музыкального инструмента 161

Знакомьтесь: интегральная микросхема 162
Микросхемы и техническое описание 163
Как заставить электричество звучать 163
Звуки, которые люди способны слышать 164
Знакомьтесь: таймер 164
Питание ИС 165
Как задать частоту колебаний таймера 555 166
Проект № 16. Получение звука с помощью таймера 555 168
Список необходимых материалов 169
Шаг 1. Установка таймера на макетную плату 170
Шаг 2. Задаем частоту 170
Шаг 3. Подключение динамика и разделительного конденсатора 171
Шаг 4. Подключение источника питания 173
Шаг 5. Включение звука 173
Шаг 6. Если звука нет 174
Превращение неприятного гудка в музыку 175
Проект № 17. Электромузыкальный инструмент 175
Список необходимых материалов 176
Шаг 1. Подключение таймера и конденсаторов 178
Шаг 2. Подключение перемычек 178
Шаг 3. Подключение регулятора тона и резистора 179
Шаг 4. Добавление кнопки включения звука 180
Шаг 5. Подключение динамика 180
Шаг 6. Музыка, играй! 181
Шаг 7. Если электромузыкальный инструмент не работает 182

Часть III. Цифровой мир

9. Как схемы понимают единицы и нули 187

Единицы и нули как уровни напряжения 188
Знакомьтесь: двоичная система счисления 188
Проект № 18. Преобразование двоичного числа
в десятичное 189
Инструменты 189
Шаг 1. Запись числа на бумаге 190
Шаг 2. Запись значений позиций 190
Шаг 3. Определение значения каждой цифры 190
Шаг 4. Суммирование чисел 191
Биты и байты 192
Числа могут выражать все что угодно 192
Проект № 19. Игра «Угадай цвет» 193
Познакомьтесь с RGB-светодиодом 194
Список необходимых материалов 194
Шаг 1. Установка кнопок задания цвета 195
Шаг 2. Подключение RGB-светодиода 196
12   Оглавление
Шаг 3. Подключение кнопки показа цвета 197
Шаг 4. Проверка цветов 198
Шаг 5. Если схема не работает 199
Создание слов с помощью двоичных чисел 199
Проект № 20. Машина для секретных сообщений 200
Познакомьтесь с DIP-переключателем 202
Список необходимых материалов 202
Шаг 1. Подключение кнопки 203
Шаг 2. Подключение DIP-переключателя 204
Шаг 3. Подключение светодиодов 205
Шаг 4. Отправка секретного сообщения 207
Шаг 5. Если схема не работает 208

10. Схемы, которые делают выбор 211

Всего лишь логика 212
Знакомьтесь: логические вентили 213
Вентили И проверяют истинность обоих входов 213
Вентили ИЛИ проверяют истинность
хотя бы одного из входов 214
Вентиль НЕ инвертирует входной сигнал 214
Вентиль И с четырьмя входами 215
Как изображать логические схемы 216
Логическое уравнение для секретного кода 216
Преобразование логического уравнения в электрическую схему 216
Использование логических вентилей на практике 217
Проект № 21. Детектор секретного кода 219
Список необходимых материалов 221
Инструменты 222
Как использовать другое напряжение питания для схем
на макетной плате 222
Шаг 1. Установка переключателей и резисторов 224
Шаг 2. Установка микросхем 224
Шаг 3. Установка транзистора и светодиода 225
Шаг 4. Построение логической схемы 226
Шаг 5. Завершение подключения транзистора 228
Шаг 6. Подача питания и проверка схемы 229
Шаг 7. Если светодиод не загорается 231
Вентили с инвертированной логикой 231
Вентиль И-НЕ выявляет состояние ложь на одном из входов 231
Вентиль ИЛИ-НЕ выявляет состояние ложь на двух входах
одновременно 232

11. Схемы, запоминающие информацию 235

Запоминание битов по одному 236
Улучшенная схема памяти 237
Память, которая изменяется только по сигналу 237
Выход, который переключается сам 240
Проект № 22. Электронная игра «Орел или решка» 241
Список необходимых материалов 242
Шаг 1. Сборка схемы генератора 243
Шаг 2. Подключение кнопки старта 244
Шаг 3. Создание переключающей схемы 245
Шаг 4. Установка светодиодов «орел и решка» 246
Шаг 5. «Бросаем монетку» 247
Шаг 6. Если схема не работает 248

12. Давайте создадим игру! 251

Знакомьтесь: микросхемы для игры
на быстроту реакции 252
Обозначения VCCи GND 253
Таймер 555 для задания темпа игры 253
Счетчик для включения светодиодов 255
Триггер для запуска и остановки бега огонька 257
Проект № 23. Игра на быстроту реакции 258
Список необходимых материалов 260
Инструменты 261
Шаг 1. Построение схемы с таймером 261
Шаг 2. Построение схемы управления светодиодами 263
Шаг 3. Построение схемы пуска и остановки 266
Шаг 4. Тренировка на развитие быстроты реакции 268
Шаг 5. Если схема не работает 268
Добавьте к игре звонок 270

Полезные ресурсы 273

Компоненты и единицы измерения.
Справочные таблицы 274
Цветовые коды резисторов 274
Коды конденсаторов 275
Стандартные префиксы 276
Закон Ома 276
Простейшая схема делителя напряжения 277
Интернет-магазины электронных компонентов и материалов 278
Обучающие онлайн-ресурсы 278

Предметный указатель 279
Об авторе 284
О техническом консультанте 284
Благодарности 285

 

Скачатьpdf

Похожая литература