Elektronika

Fizika, inženirstvo, tehnologija in aplikacija, ki se ukvarja z nadzorom poteka elektronov v vakumu in materiji

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.

Digitalna voltmetra


ZgodovinaUredi

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 spajkanjaUredi

Glavni članek: Spajkanje.

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.

SMDUredi

Za SMD komponente je posebno, da so majhne. Njih namreč poznamo veliko velikosti, kot so na primer:

 
SMD kondenzator
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 upori

THTUredi

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 osebnostiUredi

NapetostiUredi

 
Standardna 18650 Litij ijonska baterija (Li-ion)

Standarizirane napetostiUredi

Najbolj uporabljene napetosti ali tudi standarizirane napetosti so:

 
Multimeter

Napetosti v baterijahUredi

  • 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

MultimeterUredi

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 elektronikiUredi

 
Upori

Električni uporUredi

Glavni članek: Upor.

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:  

 
LED dioda

DiodeUredi

LED diodeUredi

Glavni članek: Svetleča dioda.

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.

 
SMD Schottky dioda

Schottky diodaUredi

Glavni članek: Schottky dioda.

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 diode

Zener diodaUredi

Glavni članek: Zener dioda.

Zener dioda je zelo podobna schottky diodi, a ta omogoča varčnejše preklapljanje, a zato tudi manjši tok in moč.

 
Kondenzatorji

KondenzatorUredi

Glavni članek: Kondenzator.

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.

 
Induktor

InduktorjiUredi

Glavni članek: Induktor.

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).

 
LM317 - regulator napetosti (MOSFET)

TranzistorjiUredi

Glavni članek: Tranzistor.

Tranzistorji so hitra in učinkovita električna stikala, ki navadno preklapljajo DC (dvosmerne) toke. Najbolje zastopani tranzistorji so MOSFET, BJT in IGBT

 
Rele

MOSFETUredi

Glavni članek: MOSFET.

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).

BJTUredi

Glavni članek: BJT.

BJTji so električna stikala za preklapljanje manjšega toka, kot MOSFETI. Zato so tudi varčejši kot MOSFETI.

ReleUredi

Glavni članek: Rele.

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.

 
Vrtenje DC motorja
 
BLDC motorja

MotorjiUredi

Glavni članek: Elektromotor.

Poznamo več vrst elektromotorjev, kot so DC motorji, BLDC motorji, servo motorji in stepper motorji.

 
DC Motor

DC motorjiUredi

Glavni članek: DC motor.

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 motorjiUredi

Glavni članek: BLDC.
 
Tiskana plošča (PCB)

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.

ZasloniUredi

Glavni članek: Zaslon.

Poznamo mnogo zaslonov, najbolj znani pa so OLED, AMOLED, LCD, TFT.

 
Prikaz sestave LCD zaslona

LCDUredi

Glavni članek: LCD.
 
LCD zaslon

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...

PCBUredi

PCB-ji (angleško Printed Circuit Board) so plošče iz plastike s tanko plastjo bakra na eni ali obeh straneh plošče. Primer PCB-ja so matične plošče v računalnikih. Rečemo jim tudi tiskana vezja ali samo vezja. 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.