Co musisz wiedzieć, by zostać elektronikiem? Poznaj podstawowe cegiełki wszystkich urządzeń elektronicznych

Jakie urządzenia elektroniczne można zbudować w domu? Właściwie… wszystkie! Pasjonaci elektroniki bez problemu stworzą własny system alarmowy, robota mobilnego, a nawet… drukarkę 3D. A jeśli zamienią swoją pasję w pracę, mogą liczyć na naprawdę znakomite zarobki. Naukę zawsze trzeba jednak zacząć od pierwszego kroku – w tym przypadku jest nim poznanie różnych elementów elektronicznych – ich rodzajów, właściwości oraz zastosowań. Jeśli zaczniesz dziś, w przyszłości poradzisz sobie z budowaniem urządzeń składających się z dziesiątek, setek, a często nawet tysięcy różnorodnych komponentów. W tym artykule przyjrzymy się podstawowym grupom elementów elektronicznych, przedstawimy też sprytną metodę, która znacznie przyspieszy Twoją pracę nad prototypami własnych urządzeń.

Elementy bierne

Zdecydowaną większość stosowanych we współczesnej technice komponentów elektronicznych można podzielić na pasywne (bierne) oraz aktywne. Do pierwszej grupy zaliczamy rezystory (oporniki stałe oraz zmienne, czyli potencjometry, jakie znasz chociażby ze sprzętów muzycznych), kondensatory oraz elementy indukcyjne (cewki, dławiki, transformatory, etc.). Czy pamiętasz prawo Ohma? Głosi ono, że natężenie prądu płynącego przez układ rośnie wraz ze wzrostem napięcia (czyli jest do niego wprost proporcjonalne), a maleje wraz ze wzrostem oporu (inaczej: rezystancji). Taką zależność nazywamy liniową, dlatego podzespoły pasywne często nazywane są właśnie liniowymi. Z komponentami biernymi spotkasz się zdecydowanie najczęściej we wszystkich urządzeniach elektronicznych, zwykle będą też one stanowić najmniej kosztowną część Twojej elektronicznej listy zakupów.

Elementy półprzewodnikowe

Komponenty półprzewodnikowe określane są często aktywnymi lub nieliniowymi, co – najprościej rzecz ujmując – oznacza, że ich właściwości zależą od… warunków pracy w danym układzie. Przykładem mogą być nawet najprostsze z nich – diody prostownicze, w których zależność natężenia prądu zmienia się (w przybliżeniu) wykładniczo wraz ze wzrostem napięcia przyłożonego do ich końcówek. Inną grupą podstawowych elementów półprzewodnikowych są wszelkiego rodzaju tranzystory – bipolarne i polowe, choć oczywiście także tutaj możemy dokonywać kolejnych podziałów, biorąc pod uwagę różnice w budowie i sposobie działania poszczególnych komponentów. Bez zbędnej przesady możemy powiedzieć, że to właśnie tranzystory stanowią o rozwoju elektroniki – wszystkie układy scalone, od najprostszych bramek logicznych czy timerów (np. słynnego układu 555) po najnowocześniejsze procesory wielordzeniowe, zbudowane są właśnie z odpowiedniej liczby tranzystorów. A to nadal dopiero początek listy elementów aktywnych – w wielu urządzeniach spotkać się można m.in. z triakami, diakami i tyrystorami (służącymi do przełączania dużych obciążeń, np. sterowania silników elektrycznych), a także wszelkiej maści elementami optoelektronicznymi – w tym z wszechobecnymi diodami LED, czujnikami optycznymi (fototranzystorami, fotorezystorami i fotodiodami), czy wreszcie z bazującymi na półprzewodnikach wyświetlaczami.

Moduły elektroniczne – klucz do budowy własnych urządzeń

Jeśli zaczynasz technologiczne eksperymenty, koniecznie sprawdź ofertę dostępnych na rynku modułów elektronicznych. To genialne rozwiązania, które zdobywają w ostatnich latach coraz większą popularność. Okazuje się bowiem, że osoby pragnące rozpocząć budowę własnych urządzeń elektronicznych nie są już zmuszone do składania swoich wynalazków z najdrobniejszych elementów! Zamiast mozolnego projektowania i obliczania poszczególnych obwodów, można po prostu zastosować gotowe, fabrycznie zmontowane płytki, pełniące różne użyteczne funkcje. 

Wiele osób rozpoczynających swoją przygodę z elektroniką wybiera moduły Arduino – niewielkie płytki wyposażone w mikrokontrolery, które możesz zaprogramować samodzielnie za pomocą dowolnego komputera z zainstalowanym środowiskiem Arduino IDE. Każda płytka z serii Arduino jest w stanie zarówno odczytywać sygnały z tzw. urządzeń wejściowych (czujników, klawiatur, joysticków, itp.), przetwarzać je według samodzielnie opracowanego algorytmu, jak i sterować na tej podstawie rozmaitymi urządzeniami wykonawczymi – czyli np. silnikami elektrycznymi, oświetleniem LED czy też wyświetlaczem. Ogromną zaletą nauki elektroniki w oparciu o Arduino jest fakt, że wraz z poznawaniem układów, jednocześnie przyswajasz lub utrwalasz posiadaną już wiedzę z zakresu programowania. To niezmiernie ważne, trudno bowiem wyobrazić sobie rozwój elektroniki bez udziału informatyki, a nauka podstaw obu tych dziedzin jest nie tylko doskonałą rozrywką, lecz także świetną inwestycją w zawodową przyszłość.