Ознакомление с радиодеталями

Какие только детали не потребуются для изготовления конструкций, которые предлагаются! Здесь и резисторы, и транзисторы, и конденсаторы, и диоды, и выключатели. Из разнообразных радиодеталей нужно уметь быстро отличить по внешнему виду нужную, расшифровать надпись на ее корпусе, определить выводы и распознать ее на принципиальной схеме (схема самоделки). О том, как это сделать, и будет рассказано далее. Подробные сведения о радиодеталях вы найдете в описании конструкций самоделок. Не лишним будет купить справочник радиолюбителя. На данный момент с поиском такой литературы есть затруднения, поэтому, если отыщите на рынке какой‑нибудь старенький справочник, покупайте, пригодится и такой. По моему мнению, на сегодняшний день лучший справочник – Интернет.

 

Резисторы  

Эта деталь встречается практически в каждой конструкции. Она представляет собой фарфоровую трубочку (или стержень), на которую изнутри нанесена тончайшая пленка металла или сажи (углерода). Резистор имеет сопротивление и используется для того, чтобы установить нужный ток в электрической цепи. Вспомните пример с резервуаром: изменяя диаметр трубы (сопротивление нагрузки), можно получить ту или другую скорость потока воды (электрический ток разной силы). Чем тоньше пленка на фарфоровой трубочке или стержне, тем больше сопротивление тока.

Самые популярные из резисторов – постоянные, подстроечные и переменные. Из постоянных чаще всего используются резисторы типа МЛТ (металлизированный лакированный теплостойкий). Подстроечные резисторы предназначены для настройки аппаратуры, а резистор со сменным сопротивлением (переменный, или потенциометр) применяют для регулировки, например громкости в магнитофоне.

Резисторы различают по сопротивлению и мощности. Сопротивление, как вы уже знаете, измеряют в омах, килоомах и мегоомах, а мощность – в ваттах. Резисторы разной мощности отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем больше его размеры. Внешний вид резисторов показан на рис. 1.3, их обозначение на принципиальных схемах на рис. 1.4.

 

 

Рис. 1.3. Внешний вид резисторов:

_{а – постоянные резисторы; б – переменные резисторы; в – подстроечные резисторы}

 

 

Рис. 1.4. Обозначение резисторов на принципиальных схемах.

 

Сопротивление резистора обозначают на схемах рядом с его условным обозначением. Если сопротивление меньше 1 кОм, цифрами указывают число омов без единицы измерения. При сопротивлении от 1 кОм до 1 МОм указывают число килоомов и ставят рядом букву «К». Сопротивление 1 МОм и больше выражают числом мегаомов с написанием буквы «М».

Например, если на схеме рядом с обозначением резистора указано число 510, значит, сопротивление резистора 510 Ом. Обозначениям 3,6 к и 820 к отвечает сопротивление 3,6 кОм и 820 кОм. Надпись на схеме 1 М или 4,7 М означает, что используются резисторы сопротивлением 1 МОм и 4,7 МОм.

Надо отметить, что чем больше размеры резистора, тем больше его мощность. Раньше на принципиальных схемах мощность резисторов обозначалась косыми линиями (рис. 1.5), теперь ее указывают только в случае использования мощных резисторов. Если рядом с резистором не указана его мощность, можно смело ставить самый маленький размер.

 

 

Рис. 1.5. Обозначение ваттности резисторов на принципиальных схемах.

 

В отличие от постоянных резисторов, которые имеют два вывода, у сменных резисторов таких выводов три. На схеме указывают сопротивление между крайними выводами сменного резистора. Сопротивление же между средним выводом и крайними изменяется при вращении оси резистора, которая выступает наружу. Причем, если ось вращают в одну сторону, сопротивление между средним выводом и одним из крайних возрастает, соответственно уменьшаясь между средним выводом и другим крайним. Если же ось возвращают назад, происходит обратное. Это свойство сменного резистора используют, например, для регулирования громкости звука, тембра в усилителях, приемниках, магнитофонах.

Резисторы издают шумы. Различают собственные шумы и шумы скольжения. Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Их возникновение связано с тепловым движением свободных электронов и прохождением электрического тока. Собственные шумы тем выше, чем больше температура и напряжение. Высокий уровень шумов резисторов ограничивает чувствительность электронных схем и создает помехи при воспроизведении полезного сигнала. Шумы скольжения (вращения) присущи переменным резисторам. Они возникают в динамическом режиме при движении подвижного контакта по резистивному элементу в виде напряжения помех. В приемных устройствах эти помехи приводят к различным шорохам и трескам. Поэтому в электронике стали использовать цифровую регулировку. В настоящее время в аппаратуре не часто встретишь регулятор громкости, построенный на потенциометре.

Кроме постоянных и переменных резисторов, существуют полупроводниковые нелинейные – изделия электронной техники, основное свойство которых заключается в способности изменять свое электрическое сопротивление под действием управляющих факторов: температуры, напряжения, магнитного поля и др. В зависимости от воздействующего фактора они получили название терморезисторы, варисторы, магниторезисторы. В последнее время их стали относить к управляемым полупроводниковым резисторам. Иными словами, это элементы, чувствительные к воздействию определенного управляющего фактора.

Терморезисторы, или термисторы, изменяют свое сопротивление в зависимости от температуры. Существуют терморезисторы как с отрицательным, так и с положительным температурным коэффициентом сопротивления – позисторы. Терморезисторы используются в системах дистанционного и централизованного измерения и регулирования температур, противопожарной сигнализации, теплового «контроля и защиты машин, измерения мощности, измерения вакуума, скоростей движения жидкостей и газов, в схемах размагничивания масок цветных кинескопов и др. Номинальное сопротивление RH – электрическое сопротивление, значение которого обозначено на терморезисторе или указано в нормативной документации, измеренное при определенной температуре окружающей среды (для большинства типов этих резисторов при 20 °C, а для терморезисторов с высокими рабочими температурами до 300 °C).

Варисторы – полупроводниковые резисторы, отличительной особенностью которых является резко выраженная зависимость электрического сопротивления от приложенного к ним напряжения. Их используют для стабилизации и защиты от перенапряжений, преобразования частоты и напряжения, а также для регулирования усиления в системах автоматики, различных измерительных устройствах, в телевизионных приемниках.

Магниторезисторы – полупроводниковые резисторы с резко выраженной зависимостью электрического сопротивления от магнитного поля. Действие таких резисторов основано на использовании магниторезистивного эффекта, который заключается в изменении сопротивления резистора при внесении его в магнитное поле. Регулируя напряженность управляющего магнитного поля или перемещая резистор в поле постоянного магнита, можно управлять сопротивлением. Их используют в регуляторах громкости высококачественной радиоаппаратуры, в качестве датчиков угла поворота в специальных устройствах автоматики и т. п.

 

Конденсаторы  

Надо сказать, что конденсатор, как и резистор, можно увидеть во многих самоделках. Как правило, простейший конденсатор – это две металлические пластинки, с воздухом между ними. Вместо воздуха может быть фарфор, слюда или другой материал, который не проводит тока. Если резистор пропускает постоянный ток, то через конденсатор проходит только переменный. Благодаря такому свойству конденсатор ставят там, где надо отделить постоянный ток от переменного.

Как вы знаете, у резистора основной параметр – сопротивление, у конденсатора – емкость. Конденсаторы, как и резисторы, бывают постоянные, подстроечные и переменные. О постоянных конденсаторах нет смысла рассказывать, так как все было сказано выше, а вот про две другие разновидности этой детали стоить упомянуть. У подстроечных и переменных конденсаторов емкость изменяется при обращении оси, которая выступает наружу. Раньше они широко применялись в радиоприемниках. Именно конденсаторы переменной емкости крутили ваши родители для настройки на нужную радиостанцию.

В радиолюбительских конструкциях и промышленной аппаратуре за основу принята единица емкости – микрофарад. Однако чаще применяется другая единица – пикофарад. На схемах вы встретите и ту, и другую. Причем емкость до 9100 пФ включительно указывают на схемах в пикофарадах, а большую – в микрофарадах. Если, например, рядом с условным обозначением конденсатора написано 27, 510 или 6800, значит, емкость конденсатора соответственно 27, 510 или 6800 пФ. А вот цифры 0,015, 0,25 или 1,0 свидетельствуют о том, что емкость конденсатора составляет соответствующее число микрофарад.

Типов конденсаторов очень много. Они отличаются материалом между пластинами и конструкцией. Бывают конденсаторы воздушные, слюдяные, керамические, пленочные и т. п. Одна из разновидностей постоянных конденсаторов – электролитический. Их выпускают большой емкости – от 0,5 до 4000 мкФ. На схемах для них указывают не только емкость, но и максимальное напряжение, на котором их можно использовать.

Например, надпись 5,0x10 В означает, что конденсатор емкостью 5 мкФ надо взять на напряжение не ниже 10 В. Некоторые разновидности конденсаторов показаны на рис. 1.6, а их обозначение на принципиальных схемах на рис. 1.7.

 

 

Рис. 1.6. Внешний вид конденсаторов:

_{а – электролитические конденсаторы; б – слюдяные, керамические, пленочные конденсаторы; в – конденсаторы переменной емкости, подстроечные}

 

 

Рис 1.7. Обозначение конденсаторов на принципиальных схемах.

 

Для сменных или подстроечных конденсаторов на схеме указывают крайние значения емкости, которые создаются, если вращать ось конденсатора от одного крайнего положения к другому или вертеть по кругу (как у подстроечных конденсаторов). Например, надпись 5‑180 свидетельствует о том, что в одном крайнем положении оси емкость конденсатора составляет 5 пФ, а в другом ‑180 пФ. При плавном возвращении с одного положения в другое емкость конденсатора также плавно будет изменяться от 5 до 180 пФ или от 180 до 5 пФ.

 

Полупроводниковые приборы

Их составляет целая группа деталей: диоды, стабилитроны, транзисторы. В каждой детали использован полупроводниковый материал или более простой полупроводник. Что это такое? Все существующие вещества можно условно разделить на три большие группы. В первую входят медь, железо, алюминий и прочие металлы, хорошо проводящие электрический ток, то есть проводники. Вторую группу составляют материалы, не проводящие тока: древесина, фарфор, пластмасса. Это непроводники, то есть изоляторы (диэлектрики). В третью входят полупроводники, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Такие материалы проводят ток только при определенных условиях.

 

Транзисторы  

Из полупроводниковых приборов транзистор чаще всего применяется в радиоэлектронике. У него три вывода: база (б), эмиттер (е) и коллектор (к) (см. обозначение на принципиальных схемах – рис. 1.10).

 

 

Рис. 1.10. Обозначение транзисторов на принципиальных схемах.

 

Транзистор – усилительный прибор. Условно его можно сравнить с таким известным вам устройством, как рупор. Чтобы ваш голос был хорошо слышен человеку, находящемуся в нескольких десятках метров от вас, нужно всего лишь произнести что‑нибудь перед узким отверстием рупора, направив широкое в сторону приятеля. Если воспринять узкое отверстие как вход рупора‑усилителя, а широкое – как выход, то можно сказать, что исходный сигнал в несколько раз сильнее входного. Это и есть показатель усилительной способности рупора, его коэффициент усиления. Некоторые разновидности транзисторов представлены на рис. 1.8 и 1.9.

 

 

Рис. 1.8. Внешний вид устаревших транзисторов.

 

Рис. 1.9. Внешний вид современных транзисторов.

 

Если пропустить через участок база‑эмиттер слабый ток, он будет усилен транзистором в десятки и даже сотни раз и потечет через участок коллектор‑эмиттер. В зависимости от тока, который можно пропускать через коллектор, транзисторы бывают маломощные, средней и большой мощности. Кроме того, эти полупроводниковые приборы могут быть структуры p‑n‑р или n‑p‑n. Так различаются транзисторы с разным дежурством пластов полупроводниковых материалов (если в диоде два пласта материалов, то здесь их три).

Однако совсем не обязательно транзисторы разной структуры должны иметь разное усиление. Усилительная способность транзистора определяется его так называемым статическим коэффициентом передачи тока. Для некоторых конструкций этот коэффициент важен, и его указывают в описании.

В некоторых самоделках встречается еще одна разновидность транзистора – полевой. У него также три вывода, но называют их по‑другому: затвор (как база), исток (эмиттер), сток (коллектор). Подбирать эти транзисторы по усилительной способности не придется, а вот проверять их надо. Чтобы во время подключения того или другого транзистора к деталям самоделки не перепутать выводы, нужно четко знать их расположение – цоколевку, или распиновку. Ее можно посмотреть в различных радиолюбительских справочниках.

 

Стабилитроны  

Эти полупроводниковые приборы имеют два вывода: анод и катод. В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, свободно пропуская ток. В обратном направлении он сначала не пропускает ток, а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг «пробивается» и начинает пропускать. Напряжение «пробоя» называют напряжением стабилизации. Оно будет оставаться неизменным даже при значительном увеличении входного напряжения. Благодаря этому свойству стабилитрон применяется в тех случаях, когда надо получить стабильное напряжение питания какого‑либо устройства при колебаниях, например сетевого напряжения.

Этот прибор часто используют в блоках питания. Зачастую он похож на диод, поэтому мы покажем внешний вид диода (рис. 1.11).

 

 

 

Рис. 1.11. Внешний вид диодов (стабилитроны имеют похожий вид).

 

Диоды  

У диода также два вывода: анод и катод. Если подключить к нему батарею: плюс – к аноду, минус – к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое. Если же попробовать изменить полюса батарей, то есть включить диод «наоборот», то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод имеет большое сопротивление.

Совокупность нескольких диодов – диодный мост (рис. 1.12).

 

 

Рис. 1.12. Диодные мосты (сборки) – совокупность нескольких диодов.

 

Разновидностей диодов существует достаточно много (рис. 1.13).

 

 

Рис. 1.13. Внешний вид некоторых полупроводниковых приборов.

 

Самый используемый в любых конструкциях – полупроводниковый. Существуют также выпрямительные диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Бывают универсальные и импульсные диоды, применяющиеся в импульсных режимах работы. Они имеют малую длительность переходных процессов включения и выключения. Туннельные диоды используются в усилителях, переключающих устройствах на частотах до сотен и тысяч мегагерц. Обращенные диоды сделаны на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении вследствие туннельного эффекта значительно больше, чем при прямом напряжении.

Существует и масса других элементов этой категории. Они используются не так часто, как перечисленные выше, но упомянуть о них стоит.

Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения. Он применяется в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

Тиристор – полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или более р‑n переходов. Он может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. В зависимости от способа управления тиристоры подразделяются на динисторы, трионые тиристоры, не проводящие в обратном направлении, запираемые тиристоры, симметричные тиристоры, оптронные тиристоры.

Светоизлучающий диод (светодиод) – полупроводниковый прибор с одним переходом, в котором осуществляется непосредственное преобразование электрической энергии в энергию светового излучения вследствие рекомбинации электронов и дырок. Он предназначен для использования в устройствах визуального представления информации.

Излучающий диод ПК‑диапазона – полупроводниковый диод, в котором осуществляется непосредственное преобразование электрической энергии в энергию инфракрасного (ИК) излучения.

Полупроводниковый знаковый индикатор – полупроводниковый прибор, состоящий из нескольких светоизлучающих диодов, предназначенный для использования в устройствах визуального представления информации в качестве индикатора знаков.

Оптопара – оптоэлектронный полупроводниковый прибор, состоящий из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь, обеспечивающая электрическую изоляцию между входом и выходом.

 

Прочие радиодетали

Акустические приборы. С одним из таких приборов вы сталкиваетесь каждый день, когда слушаете радио, плеер, магнитофон. Звук доносится из динамической головки (так называют динамик, или громкоговоритель), которая и превращает электрический ток, поступающий на ее выводы (их два), в колебания звуковой частоты (звук). Для простых приемников или усилителей выпускают наушные телефоны. Они состоят из двух капсюлей («наушников»).

С другими радиодеталями (выключателями, гальваническими элементами и батареями, трансформаторами и т. п.) вы сможете ознакомиться на собственном опыте или благодаря описаниям радиолюбительских самоделок.

В этом особых сложностей не будет. Чтобы вы смогли определить их на принципиальных схемах, обязательно запомните обозначение этих элементов на рис. 1.14.

 

 

Рис. 1.14. Обозначение различных элементов на принципиальных схемах.

 

Изображение радиодеталей на принципиальных схемах разных стран практически одинаково, но иногда встречаются серьезные отличия (рис. 1.15).

 

 

Рис. 1.15. Детали на принципиальных схемах разных стран.

 

Глава 2

Инструмент и устройства

 

Еще до ознакомления со строением конструкций и приобретения деталей надо запастись инструментом. Отвертка, кусачки, плоскогубцы, круглогубцы, пинцет, складной перочинный ножик или в крайнем случае лезвие бритвы – вот что нам понадобится для начала. И, конечно, паяльник. Лучше, если у вас будет паяльник мощностью 40 Вт, но можно пользоваться и менее мощным 25 Вт).

 

 

Рабочее место радиолюбителя

А теперь мы займемся устройством рабочего места. В первую очередь понадобится подставка для паяльника. Вы можете изготовить ее сами из толстой проволоки или купить готовую. А вот с емкостью для хранения мелких деталей вам нужно будет немного потрудиться самим. Из спичечных коробков надо сделать кассетницу – небольшой шкафчик с выдвижными ящиками. Для любой кассетницы возьмите 24 коробка и составьте из них два ряда. Один используйте для резисторов, другой – для конденсаторов. Поставьте их рядом и свяжите нитями или изоляционной лентой. На передней стенке каждого ящичка сделайте надписи.

На первом ящике для резисторов нужно написать 100 Ом, на втором – 510 Ом, на третьем – 1 кОм и потом 5,1 кОм, 10 кОм, 30 кОм, 62 кОм, 100 кОм, 300 кОм, 620 кОм, 1 МОм, 10 МОм. Это значит, что в первом ящичке будут храниться резисторы сопротивлением до 100 Ом, во втором – от 100 до 510 Ом, в третьем – от 510 Ом до 1 кОм (1000 Ом) и т. д. (рис. 2.1).

 

 

Рис. 2.1. Кассетница для резисторов из спичечных коробков.

 

На ящичках для конденсаторов сделайте надписи 10 пФ, 51 пФ, 100 пФ, 300 пФ, 510 пФ, 820 пФ, 1000 пФ, 5100 пФ, 0,01 мкФ, 0,03 мкФ, 0,05 мкФ, 0,1 мкФ. Принцип размещения деталей такой же, как и резисторов. В качестве коробки для проводов можно использовать любой небольшой ящичек из металла или фанеры.

 

 

Измерительный прибор

Без измерительного прибора вам не обойтись, так как придется проверять сопротивление резисторов, напряжение и ток в разных цепях конструкций. Измерительный прибор, в народе авометр, или тестер, – должен иметь каждый радиолюбитель. Сейчас наиболее популярны цифровые приборы (рис. 2.2).

 

 

Рис. 2.2.  Некоторые виды современных цифровых приборов. Слева простой, справа более сложный.

 

Они многофункциональны, просты в использовании и сравнительно недороги.

Цифровые тестеры отличаются друг от друга функциями. Простым, дешевым тестером вы можете измерять сопротивление, напряжение, ток, а более сложным еще и проверять радиодетали. Но если вам в наследство от дедушки достался стрелочный прибор, то можно научиться пользоваться и им. Правда, для этого вам потребуются элементарные знания в математике для подсчетов.