面向制造商的实用电子产品(N的第一部分)

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面向制造商的实用电子产品(第2部分)[^]
面向制造商的实用电子产品(第3部分)[^]
制造商实用电子产品(第4部分)[^]

背景

在完成我的上一本书(编程Windows 10桌面:UWP焦点(15 of 15)[^])之后，我想直接进入下一本书。我喜欢让激情一直燃烧着，没有什么比摆弄电子产品更能刺激我的激情了。自从我开始与计算机打交道(在中生代)以来，我就对电子与它们在计算设备中实际做什么的关系很感兴趣。

显然，电子产品是所有计算设备的固有组成部分，但当我们关注软件时，我们中的许多人从未真正考虑过电子元件本身会发生什么。现在，随着廉价硬件的爆炸式发展，你可以很容易地进行嵌入式开发，许多人开始多考虑一些电子产品。我相信它开始变得更加开放了。

我过去发现的一个问题是，很少有资源能够从头开始并从那里继续下去(引用爱丽丝梦游仙境中我最喜欢的一句话)。

我对写这本书感到很兴奋，尽管它有点粗糙(而且我很可能写这本书很慢，因为它花费太多)，我还是想在这里列出一些章节。希望你们会觉得有趣和有用。

介绍

我写了下面的介绍来解释这本书是如何工作的。当我开始学习电子学时，我不知道读些关于原子和电子的东西。原子和电子很有趣，但我真正想做的是制造东西。后来我很高兴学习原子理论，但一开始对我来说意义不大。

也许你和我感觉一样。如果你发现自己同意这篇介绍的其余部分，那么你就会知道这本书对你有用。,

这是我想要的:

我想开始做些东西

有些东西我想做。我只有有限的电子经验(或者可能根本没有)，但我相信我需要学习的东西应该不会太难。我知道我在这一点上有点天真，但我希望有一个作者在我构建项目时指导我，帮助我创建一些有趣的东西。

我对构建一些有趣和/或有用的东西很感兴趣。我(还)对事物工作原理背后的电子学理论不感兴趣。首先我想做一些工作，做一些事情，然后我可以花时间回去理解它。,

建立电路

我不介意我们从简单地打开和关闭一个LED开始。我只是想把一个电路组合起来，然后开始看到一些事情发生。一旦电路工作起来，我将更有兴趣找出它工作的原因和方式。我想在书中看到很多电路，我想在书中看到电路越早越好。

难道我们就不能组装好零件就走吗?

现代电子产品都是元件，所以我想我应该能够学习一些基本的东西，把它们组合在一起，然后学习它们是如何工作的。我不介意在做项目的时候学习理论。事实上，我更喜欢一起建造和学习。

我也知道，我想要构建的一些系统可能比我一开始实际创建的要复杂得多，但我希望看到对这些系统的一些构建。我所说的积累是指如下过程:

形成一个我想要的东西的想法，就像格用我的手机打开我的车库门。
请参阅关于如何分解它的步骤。

我的手机有蓝牙，我如何通过蓝牙发送信息到车库门让它打开?我想我需要为手机写一个应用程序。
我的车库门没有蓝牙，我该怎么添加呢?是否有独立的蓝牙组件?有没有办法把新的蓝牙组件和我的旧车库门集成在一起?
我的车库门确实有一个壁挂式开关。如果我能远程激活那个开关，门就会被激活。我怎样才能做到呢?有什么组件我可以用来做这个吗?

阅读/观看构建系统各部分的遍历，每次一个。

如果太难，作者应该提供给我

如果某些东西在我目前的理解水平上太困难或太耗时，那么作者可以提供给我下载(如果是软件)或作为额外购买预制件组件。这样的话，如果我想的话，我就可以一直搬家，在手边建立项目，然后我可以回来，在我准备好了的时候，确切地了解它是如何工作的。

事情不是第一次就能成功的

我知道事情不是一开始就能成功的时间，我不介意。我希望看到一些常见的问题，这样当我陷入困境时，我就能理解即使是作者也会陷入困境并感到气馁。我也想看看测试我的电路和确定为什么事情不工作的常见方法。

动机是罕见的，清除进入的障碍

我有很多事情要做，我不能总是在电子项目上花费很长时间，所以要确保我提前准备好项目所需的所有东西，这样当我有时间的时候我就可以投入工作了。还有，如果我把所有的时间都花在寻找组件和整理我的用品上，那么我就会累得不能真正地做我的项目了。在每个项目开始的时候，给我一个清单，列出我需要的所有东西(包括我将使用的工具)，这样我就可以把一切都准备好。

我不想把所有的时间都花在找零件上

寻找部件购买从信誉良好的卖家

我想要的所有组件，我需要建立一个具体的项目在每个项目的前面。我不想什么都在互联网上搜索，所以请给我链接，我可以买到这些组件，这样我就可以订购这些组件，而且它们一送到我的邮箱，我就知道我已经准备好了。我不想担心我是否从一个信誉良好的卖家/网站下订单。给我链接到特定的网站，我应该尝试，作者已经知道是有信誉的。

带领我尽快从非常容易的项目到高级项目

再说一次，我不介意简单的项目，但是要快速地带领我完成它们，并向我解释这一点在以后有多重要。只要我正在学习的电路是适用的，那么我不介意简单的小电路作为例子，但始终保持它在大的背景下，这样我就可以不断思考如何在我自己的项目中直接使用我学到的东西。

工作空间和电源电路

我希望作者能指导我一些基本知识，其中包括正确地设置我的电子工作空间，这样当我准备好时，我就可以直接进入实验。更重要的是，我知道给我的电路供电有时是一个挑战，因为我需要不同的电压和电流为不同的项目。我希望作者能帮助我思考如何以最好的方式来推动我的简单实验，以及如何以最好的方式来推动我的任何项目，我希望这些项目能作为成品长期使用。

我希望这本书是可读的

我还希望这本书容易读。我希望内容能够独立存在。我希望这本书能引导我通过这样一种方式，我可以先读这一章来学习，看看作者是如何进行实验的，看看事情是如何进行的。,我想让它有图片和好的步骤教我如何重建实验,这样即使我还没有能做实验(因为我还没有零件或设备)我仍然可以得到一个很好的主意,事态会如何发展。

在第1章中有一个例子。我用万用表检查了一些部件，但是读者可能还没有使用万用表，或者在购买万用表之前，她可能会等着看她是否真的愿意使用万用表。我将尝试描述我们将使用计量器具所做的一切，然后展示计量器具的运行快照。这样的话，当我们一起进行实验时，读者就好像在我身后看着我，即使她还没有一个物理测量仪。

很酷的项目:在我完成的时候

在我完成这本书的时候，我想建立几个有趣的成熟的项目，我可以更进一步，或者类似于我一直梦想建立的更高级的项目。,

我想看的一些东西是:

了解所有可用的电子元件是什么以及它们的基本功能
学习如何识别原理图上的元件，并阅读原理图，这样我就可以从别人的电路中学习，并捕捉到我自己的电路，这样我就不会忘记它们
建筑项目与最小的组件可能为了节省钱-即不使用一个微控制器，如果我可以做这与基本组件
用led做很酷的东西
控制电路与红外传感器
了解开关和放大器的原因自动化开关是电子学中最重要的东西
生成声音和播放通过扬声器
使用蓝牙
使用液晶显示屏显示数据

我用一个特殊的LCD屏幕度过了一段糟糕的时光，我给你们看一下。它在屏幕上写下疯狂的数据，我必须找出原因

从我的物联网项目写入数据到SD卡
用马达和伺服装置使物体移动
为Arduino编写基本代码——Arduino工具链以及为嵌入式设备编写代码的真正含义
用Arduino做一个音乐播放器
帮助我学习如何在我的项目上节约能源，这样他们就可以使用尽可能小的电池——我想与人们分享我的设备。
允许我用手机(通过蓝牙)打开/关上车库门
学习我如何构建一个设备来锁/解锁我的电脑与我的手机
只让我焊接东西时，我必须或当我做一个最终项目-并提供一些有用的基本焊接技巧

*显然有大量的电子元件，这将是本书广泛的列表，但我们会看一个巨大的列表的常见元件，以及这些元件是如何被用来制造其他。在本书结束时，您将知道如何通过阅读数据表来获得在研究我所列出的新组件时所需要的信息。

我希望它是一个收集的资源

我希望这本书能引导我完成所有这些项目，帮助我获得知识，这并不一定是在其他地方找不到的全新信息，这很好。我了解到它是一个收集和目标资源的一些最有趣的(作者的观点)项目，作者已经发现。我希望作者也能告诉我其他的资源，这样我在阅读这本书的时候和读完之后就可以更进一步。

就是这样。那就是我一直在找的那种书。我相信这就是我为你创作的那种书。

我也为自己制作了它，因为这是我想要的项目的日志。我希望你喜欢它，就像我把它放在一起一样。

如果这听起来你可能会感兴趣，那么让我们开始吧。

——罗杰·多伊奇，2018年1月2日

第一章

这是你能构建的最简单的电路。不需要电线。

这是你需要的

CR2032电池(硬币电池——看起来像硬币)

你可以在亚马逊花大约3美元买到2个(http://amzn.to/2zdKCqY)

领导

你可以在亚马逊花大约5美元买到30个带电阻的绿色led(稍后我们会讨论电阻)(http://amzn.to/2zfJWRY)

万用表(http://amzn。/ 2 csc3jl)

以下是你将学到的

电池有正极和负极。
一个LED有一个积极和消极的一面。
具有正极和负极的分量称为偏振分量。
并非所有组件都是偏振的
关于电的三个主要因素(电压、电流、电阻)的一点知识。换句话说，就是我们所知道和使用的电是由什么构成的。
读数据

什么是数据表?
为什么要读数据表?
你能从阅读数据表中学到什么?

万用表(电子测量设备)的基本知识
介绍欧姆定律

这是你需要的电池:

您可以看到，这一侧(我们将称为顶部)被标记为提供一些信息。

这是一个CR2032，它是3伏(更多关于这个一会儿)。他们经常会把这个缩写成V，比如:3V。这种圆形的小电池通常被称为硬币电池或纽扣电池，因为它们很像硬币或纽扣。这枚硬币大约有一枚美国镍币大小。这些电池有时也被称为手表电池，因为很久以前它们主要用于手表。

电池(和其他一些组件)有正极和负极

+标签表明这是电池的正侧。

电池有正极和负极。,

我之所以提到这一点，是因为led(发光二极管)也是偏振元件，而且它们也有正的一面和负的一面。实际上，由于普通led有两条腿，它们有一条腿是正的，另一条腿是负的。下面有一张LED(发光二极管)的图片。

电池的反面看起来是这样的:

你可以看到，这一面更有质感。可能只是为了确保它不会在它安装的任何地方滑动。

组件标签

这一边几乎没有标记。许多电子元件就是这样的:它们提供信息的一方或另一方。这是一个线索，如果你没有找到任何标记，那么也许你需要翻转组件或寻找其他地方，你可能会找到一些东西。

分量可以极化

正如我所说，任何电子元件都可能是偏振元件。这意味着它有正的一面和负的一面。知道这一点很重要，因为当你构建电路时，你需要像对齐不同的元件一样对齐。然而，并不是所有的元件都是偏振的。我们将学习关于电阻器是没有极化(没有负和正的一面)，并可以放置在一个电路的任何一个方向。你可以把一根普通的导线想象成无极化的，因为一根连接的导线可以在电路的任何一个方向上放置。,

电子Fl噢

另一种思考极性的方式是，它是电子在电路中流动的方式。极化分量是指只允许电子沿一个方向流过的分量。像一段导线这样能使电子双向流动的元件是没有极化的。

LED只允许电子向一个方向移动，所以它是极化的。

即使在第一个简单的实验中，我们也需要了解极化，因为我们需要将LED(发光二极管)的正极与电池的正极和负极相互连接。

积极/消极的真正含义是什么?

你可能想知道什么东西是积极的或消极的。这通常是关于电源的。在我们这里，电源是电池。电池有一面积聚了过多的电子。由于电子携带负电荷，与电子缺乏的一方-电池的正方相比，有多余电子的一方被认为是负方。正是这种差异产生了电压。我们一会儿再讨论这个问题。现在，简单地理解负的一边是有多余电子的一边就足以理解其他概念了。

对齐偏振组件的类似侧面

为了使LED工作，我们将需要校准LED的正腿与电池的积极面和负极腿与电池的消极面。

第一个实验

让我们做第一个实验，让LED发光。这很简单。你不需要任何东西，除了你的LED和我们提到的硬币电池。

长腿是积极的

如果你仔细观察你将要使用的LED，你会发现它的一条腿比另一条长。那一条是正极。那条腿需要接触电池的正极。

显然，较短的腿将是负极的腿，必须接触——你猜对了——电池的负极。

现在你可以用一只手垂直握住电池，然后把腿放下，直到一只手接触到电池的两边。,

这是我的CR2032电池，放在面包板上，靠在两根电线上(以便拍照时稳定它)。

在这里，我把LED的腿放在电池的适当侧面，这样LED就会亮起来。请记住，电池后面的电线只是为了稳定电池，所以我可以用手来拍照。,

如果由于某些原因你不能判断LED的哪条腿长，那么你可以(至少)检查另外两件事来确定哪条腿长哪条腿长。

塑料平面:负片

如果你仔细观察LED的塑料覆盖物，你会发现一边(把每条腿都放在塑料里的一边)是平的。这一边是负的一边当然消去的过程告诉你另一边是正的一边。

你也可以看看塑料的内部，你会看到如下的东西:

你会看到一边比另一边大。在图片中，你可以看到右边的金属板(在塑料内部)要大得多。较大的一边是负的一边，当然，较小的一边是正的。大的一面叫铁砧，小的一面叫柱子。

这是一个很好的LED近距离视图:

图片来自:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:LED，_5mm，green(en).svg

你可以看到LED的负极也被称为阴极，正极被称为阳极。我们将在后面更多地讨论这个问题，我们将看到这些术语与其他组成部分的关联。

如果你触摸双腿的正面会怎样?

也许你想知道如果你触摸电池的正极或者负极，会发生什么?LED会破裂、爆炸或融化吗?不，什么也不会发生。去试试吧，这样你就可以亲眼看看了。

为什么什么都没发生?

什么也没有发生，因为没有电子流动。为什么没有电子流?因为LED的两腿之间没有电压差。那是什么意思?

电压是推动电子通过电路的电的一部分。电压是电子的推动力。如果两点之间没有电压差(在这种情况下是LED的两条腿之间)，那么电子就不会移动。电路中有电子，但当你将两端连接到同一极性(都是正的或都是负的)时，就没有推动力了gative)。电路的推动力(电压)是由电路中两点的电子间的差产生的。如果你没有这两点之间的差异(在这种情况下，LED的两腿)，那么你没有电压，没有电子运动，没有电流也称为电流。

电压可以看作是水的压力

想象一下，一根管子装满了水，但是放在一个水平的表面上——管子的两端都是水平的。由于管子的两端没有差别，水就不流动。然而，如果你抬起管子的一端，水就会开始从管子的低端流出来。那是电子行为的一个很好的类比。,

你也可以把它想象成小溪中的水。如果河床是完全平坦的，那么水就不会移动。如果水不动，我们就说没有水流。我们也把移动的电子称为电流。所以，如果没有电压，就没有电流——没有移动的电子。如果没有移动的电子，我们就没有电——没有电流。

那里有势能(静止的能量)，但是由于电流没有移动，所以什么也没有发生。要使某些事情发生，电子必须被激发。例如，任何铜线都含有电子，但是直到铜线连接到一个一端含有过量电子而另一端缺少电子的源(通常被认为是接地)，就没有电压和电流流动。电压，推动电子通过导线的压力，使电子移动。但是要获得电压，电路的各部分之间必须有一个压差。在这种情况下，当你把两条腿连接到正极或两条腿连接到负极时，没有压力差，所以什么也不会发生。管子好像是铺在平坦的地面上。

电子移动，LED发光

然而，当我们连接正极到正极和负极到负极的时候，电子就开始流动了。当电子流动时，它们通过LED的键合线(如上图所示)到达半导体芯片。当半导体芯片被激活时，它释放出能量光子(光)照亮LED。

我们所讨论的压力差是因为我们使用的电池在电池的负极有电子堆积而在正极则相反。由于在电池的负极上有大量的电子，这就在电池的负极和正极之间产生了压力差和电压。当这种情况发生时，你用一个导体(导线、金属、LED等)连接到每一边，它会释放电子，电子就会从负极流向正极。,

电池怎么死的

当你使用电池时，正极继续获得电子。当它最终获得与负极一样多的电子时(在长时间使用电池后)，电池将不再工作，因为电压差降为零。这时我们就认为电池没电了。它在这两点之间达到了电子的平衡状态。这就好像管道的两端又回到了同一水平线上。

简单讲一下移动电子

在前面的段落中，当我们继续阅读材料的时候，你会看到，我提到电子会移动。对于那些纯粹的原子理论主义者，我得花点时间来说明一下，电子在导线中运动并不像汽车在高速公路上行驶那样。这只是我们用来帮助理解的一个惯例。一个更好的解释电子如何运动的方法是想象一个装满乒乓球的管子。当你推管子一端的一个乒乓球时，每个乒乓球只轻微地移动，远处的乒乓球就会掉出来。,这可能是一个更好的表示的电子导电材料从一个原子转移到下一个,但是当我们谈论现在和在其他地方当你阅读大多数人讨论运动传统的思考方式的电子移动像汽车下高速公路,这是对我们的目的。

电压多少?

不同类型的功需要不同的电压。很明显，如果我们要使更多的电子运动得更快，我们就需要更多的电压。以我们的LED为例，如果我们没有提供足够的电压，那么电子将没有足够的能量移动，LED将不会发光。

我们怎么知道我们需要多少电压来做一个特定的事情呢?

零件的原制造商会提供这些信息，以便我们核查它知道。这都是熟悉电子工作的一部分。

驱动一个LED需要多少伏特?

你可以问"驱动一个LED需要多少伏特"你可能会得到一个很好的答案。

我的电池目前提供3.077V和40ma的电流。

这是我测量电池电压的方法。

我启动了我的万用表(multiuse meter)，它可以用于测量电压和电流等测量。

我把探头连接到万用表上正确的端口来测量电压。然后我把负极(黑色)触到电池的负极，把正极(红色)触到电池的正极，然后看着万用表屏幕上显示的电压(3.077)。

测量电压和电流必须采用不同的方法。你必须测量一个元件从一边到另一边(从高边到低边)的电压降，因为它测量的是两边的差值。就像你不能通过触摸电池的正极来让LED发光一样，你也不能通过触摸电池的一侧来测量电压。为了测量电压，我们必须测量两点之间的差，因此探头必须接触两个不同的点——而不是同一个点(正或负)。

这是一个示意图，显示了一个电压表，因为我们正在使用它来测量我们的电池。

我知道这看起来非常简单，但是知道一个仪表可以在示意图中表示是很好的，这实际上向我们展示了仪表的探针需要被正确放置。就电压表而言，为了测量电压，它的探头必须横跨有电压差的地方，否则就没有电压可测量。我们继续讨论这个问题。

这是另一个观察仪表没有两个探针接触。屏幕上的值只是滚动到不同的值，所以您必须忽略显示的值，因为它实际上没有度量任何东西，而且是没有意义的。图像显示电压在13 mV，但它只是一个随机产生的值，因为它不是真正测量电压差异在任何方式。

在这里要记住的主要事情是，你看到的红色电线都是一个探针(一端插入仪表和探针末端指向电池。对于黑色的探测器来说也是如此。要点是，只有两根导线(两个探针)，用这两个探针你可以测量电压。,

我们也将使用这两个相同的探针来测量电流，但是红色的探针将被移到仪表的另一个端口。但是普通探测器(黑色的)将停留在同一个港口。

测量电流

我们也可以测量电流，但必须和电路串联。与电路串联意味着万用表成为电路的一部分。为了更好地理解这一点，我们需要思考什么是电路，以及电子如何只流经连续连接的电路。

这个概念有时会让人感到困惑，所以如果你还没有完全理解它，也不要担心。随着我们读这本书，它会变得更加牢固。我只是想让你知道，你必须用不同的方法来测量电压和电流，我们可以用仪表来测量。

我在SparkFun网站上找到了一个数据表:

https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/LED/COM-09590-YSL-R531R3D-D2.pdf

该数据表列出了特定LED SparkFun销售的绝对最大值，它们看起来如下:

注意，它指出最大正向电流不应超过30 mA。然而，电流从我的CR2032硬币电池实际上提供40毫安。这很有可能会限制LED的使用寿命。但它对我们的目的是有效的。

数据表的另一部分也显示了最大电压:

超过最大电压的影响

正如你所看到的，最大电压是2.2V，因为我们使用的是3V电池，我们驱动电子通过LED太快了。这将产生更多的热量，并将使组件(柱子，砧，塑料外壳)分解得更快，因为材料不属于这个级别。

当然，由于我们只在短时间内使用它，通过周期性地接触硬币电池的两条腿，我们可能不会对LED造成足够大的损坏。但是如果把它接上电路，LED的寿命会明显缩短。

如何测量电流

电流是通过在一定时间内通过某一点的电子数来测量的。电压是用伏特来测量的。电流是以安培计的通常缩写为amps。一安培电流是一库仑电子(6.24 x 1018或6.24的万亿电子)在一秒钟内通过电路的一个点。这么多电子啊。,

在我们的小电路中，我们不是在一安培，而是只有40ma(毫安)也就是0.040安培。因为毫的意思是千分之一，这是一安培的四万分之一，所以我们没有把那么多的电子快速地推过这个点。然而，我们正在推动超过最大30ma的数据表告诉我们这LED可以处理。由于电子在电路中产生摩擦，它们也产生热量，而这些热量对电路不利，因为这些热量很容易很快消散。,

这是我如何用万用表测量这个小电路中的电流。,

这是电路中电流表的原理图。

这实际上告诉我们安培计是电路的一部分。换句话说，它被添加到电路中，就像我们添加到电路中的任何其他东西一样——比如LED、电阻器或任何其他元件。再一次，你会看到更多关于这是如何不同的方式，我们必须测量电压，当我们继续通过书。

快速测量电压差的例子

但是，这里有一个快速的例子，如何测量电压是不同的。电压必须以两点之差来测量。在我们最初的电压表原理图中，我们只测量从电池的正极到负极，所以很明显我们有一个电压差。然而，当电路中有一个元件时，情况就有点不同了。,

如果你回头看一下我们最初的测量电压的原理图(如下图所示)，并将其与右边的例子(其中包含了一个额外的LED组件)进行比较，你可能会认为右边的那个可以用来测量电压。然而，事实并非如此。,

如果你仔细看右边的那个，两个探头现在都是电路的负极，没有电压差。当电路中有一个或多个元件分离时，我们需要确保测量各个元件之间的电压。

我知道这可能仍然有点令人困惑，但这是你如何测量LED元件上的电压。,

现在，正探头在电路的正端负探头在负端现在一个电压会显示在电压表上。还要注意，这与安培计(测量电流的方法)的方法不同。,

这可能仍然令人困惑。

所有这些解释和示例的目的只是简单地向您介绍这些概念，以便您可以在了解更多内容时进行思考。如果它仍然看起来令人困惑，这是可以的，因为我们将看到它向前发展。当然，我们将在接下来的章节中构建电路，并用我们的电压和安培计(万用表)来测量它们，我们将在现实生活中看到这些工作，而不仅仅是一组图像。,

产生了大量的热量

如果我们提高电压，在电路中增加电流，LED就会熔化。这是因为电子在电路内部产生摩擦，而摩擦产生热量。最终，你的腿会变得很热，如果你抱着它，它会把你烫伤。使用电路时过热是危险之一，所以要非常小心。经常检查你的元件和电源，这样你就能正确地考虑最大电压和电流。

你也开始看到电压和电流是密切相关的，因为当我们提高电压时，电路中的电流通常也会增加。这和想象水管里的水很相似。如果你只提高水管几度，水将不会像你提高水管45度那样快(水流将会更慢)。当电路中其它元件都相等时，电压和电流就成正比。电压升高，电流也升高。,

我们如何控制电压?

有时，我们可能有一个电池的电压不是很正确。在我们的简单电路中，我们确实有一个电池源在3V过高，这导致我们超过了我们的LED的最大电流额定值。然而，要制造出一种恰好满足每个电路所需电压的电池是困难的(如果不是完全不可能的话)。然而，就像你可以制造出限制水流最大数量的小管道一样，我们也可以使用一个元件来限制电子(电流)在电路中移动的速度。

我们用来做这个的主要元件叫做电阻器因为它能抵抗电流。它实际上通过降低电路中的电压来抵抗电流。

是的，学点数学会有帮助

由于电压和电流是相关的，我们可以通过一个很小的公式来计算我们应该使用多少电压来得到电路中流过的特定电流值。请不要为这些数学问题烦恼。这并不比计算你用5美元在麦当劳买一个苹果派剩下的钱困难多少。

我的观点是，如果你一直在做这些计算，你就不会出一身冷汗或害怕数学。,

现在，你甚至不需要理解它。只要代入数字就能得到你需要的答案。

欧姆定律

欧姆定律表明，电压(以伏特计量)等于电路中的电流(以安培计量)乘以电路中的电阻(以欧姆计量)。

把它看成一个公式会更简单。

隐藏,复制CodeVoltage = Current * Resistance

当然，人们会缩短一些东西，这样你就可以看到:

隐藏,复制CodeV= C*R

然而，这背后有一些历史，最初电压被称为电动势。这说得通，因为我们知道电压是推动电流通过电路的压力或力。

这就是为什么你会看到欧姆定律表述为:

隐藏,复制CodeE = C*R

这仍然意味着电压=电流*电阻。

然而，你实际上不会这么看，因为电流被法国研究人员命名为intensite de courant(电流强度)。所以I在历史上一直被用来表示电路中的电流。所以把电流的C换成I，你会得到:

隐藏,复制CodeE = I*R

因为数学家们很喜欢缩写你们通常会看到:

隐藏,复制CodeE=IR

没有更多的变化

这就是只我保证不会再换了。

有时我们知道电压和我们想要的电流，但我们不知道我们应该使用(通过一个电阻元件)电阻来得到我们想要的电流。

这就是我们第一巡回法庭的情况。

我们知道我们有3V我们知道我们想要不超过30毫安但是我们不知道使用什么电阻。为了计算这个，我们重新整理了原来的公式，这样我们就能求出R(阻力)

它是这样的:

隐藏,复制CodeE/I = R

当然，这仅仅意味着电压除以电流就可以得到我们需要的电阻器的大小(单位是欧姆)。

在我们的例子中，我们代入数字，然后:

隐藏,复制Code3 / .030 = R

3 / .030 = 100 Ohms

结果很好。所以，如果我们想要保护我们的电路长期使用，我们只需要增加一个100欧姆的电阻，然后电流就会被限制在最大30毫安。,

但是，唉，现实世界并不精确，电阻也不精确。它们只有在一定的容忍范围内才是好的。当然，3V电池也不准确，因为我测量过它在2.92V和3.077 v另一次。

如果我们插入实际电压，我们得到:

隐藏,复制Code2.92 / .030 = R

2.92 / .030 = 97.333 (repeating decimal)

电子的优点是它不精确。通常你可以咬掉。,但是,当然,因为最大电流30毫安(mA)在领导我们要确保我们略低于这个值,所以如果有上涨或者电池3.1 v我们会好的。

我们可以通过简单地增加一点电阻器来做到这一点。,

而不是只是猜测，我们可以选择一个当前的价值，我们喜欢，这是一个bit以下的最大30mA，然后再做我们的计算。

当然，如果我们选择的电流太低，那么LED就不会燃烧得那么亮，或者如果我们限制的电流太大，那么LED就不会发光。回到数据表。

我看到一排，看起来像:

建议*最有可能被建议。所以，数据表上说这个LED在16 - 18ma电流下工作得很好。那太好了。看看这些数据表有多有用吧?

我们用0。018的最好值。

隐藏,复制Code3 / .018 = R

3 / .018 = 166.666 (repeating decimal)

电阻器没有那个特定的尺寸

当你去买电阻时，你会发现你找不到那种精确的尺寸。不过没关系，因为我们可以找到一些接近的东西。

在这种情况下，我们只需要提高一点到180欧姆的电阻。

让我们用180重新计算，这样我们就能看到最终的电流值是多少。

由于我们不计算最终电流，我们希望我们的公式看起来如下:

隐藏,复制CodeE / R = I

3 / 180 = .01666 (repeating decimal)

16mA对我们来说是个不错的数字。然而，我们缺少一些信息，我们需要得到正确的计算。

我们需要一些额外的信息

如果电路仅仅由电池、导线和一个电阻器组成，那么到目前为止我们计算出来的所有这些都是完全正确的。但是，我们有for要考虑到电路中还有一个LED，而且LED还会在电路中产生电阻。这意味着电路中的实际电流将小于我们之前计算的18mA。

让我们看看第一个简单的电路，我们将建立在第二章，这样你可以得到一个想法的组件是什么样子:

LED正向电压(Vf)

这里的挑战是，我们没有LED的电阻值，相反，我们有将在电阻上发生的Vf(正向电压)降。如数据表所述，电压降将在1.8-2.2V之间。通常我们只使用中间的某个值，比如1.9V来进行计算。

为了计算所需的电阻大小，我们只需要记住LED的正向电压，并稍微改变之前的公式。

由于LED实际上会将电池电压降低1.9V，所以我们将之前的公式改为如下所示:

隐藏,复制CodeBattery voltage (3) - LED Voltage drop Vf (1.9) / R (180) = I

用电池总电压(3V)减去LED正向电压降1.9V。

隐藏,复制Code3 - 1.9 = 1.1V

1.1V / 180(Ohm) = .006 = 6mA

再一次简化的公式可能看起来像如下(我使用Vb作为电池电压):

隐藏,复制Code(Vb - Vf) / R = I

(3V-1.9V) / 180 = .006

较小的电流会影响电路

对于电路中流过的总电流来说，6mA比我们之前计算的16mA要小得多。这一点很重要，因为降低电流甚至可能导致LED不发光。

既然我们已经有效地改变了总电压(因为LED Vf下降)，我们应该再次计算我们的目标电阻。

隐藏,复制Code1.1V / .018 = R (target resistor size)

1.1V / .018 = 61.111

当然，就像我之前说的你不会为每一个计算值都找到电阻所以我们在这种情况下只使用100欧姆的电阻。我们再重新计算一下，这样我们就知道目标电流是多少。

隐藏,复制Code1.1V / 100 = I (target current)

1.1 / 100 = .011 (11mA)

这可是很多信息啊

以后我们会继续讲解这个概念，但我想让你们现在就了解它，因为它确实会影响电流，并且在我们继续学习材料的过程中对你们的学习有帮助。

总结的公式

让我们总结一下欧姆定律的公式和我刚刚给你的新信息，这样你就不会对任何代数感到不知所措了。

从任意两个中计算任意值

我们可以计算这三个值(电压、电阻或电流)中的任何一个，只需选择下面的公式并将已知的两个数字代入即可。

计算电压

隐藏,复制CodeE = IR (easy multiplication)

计算电阻

隐藏,复制CodeR = E/I

计算当前

隐藏,复制CodeI = E/R

始终考虑led正向电压

当然，如果你要在电路中添加一个LED，你必须首先通过减去串联电路中每个LED的Vf降来计算总电压。,当然，计算总电压很容易。只需从电池电压中减去Vf下降。

隐藏,复制Code(Vb - Vf) = total voltage = E

我们以后会更多地讨论这个事实这实际上是基尔霍夫电压定律的一部分。此外，在第三章中，我们将建立一个类似的电路，并用万用表测量，这样你就可以第一手地看到，由于LED的电压降，电流较低。

不要太担心公式

不要太担心那些公式，因为随着时间的推移，它们将成为第二天性。如果在这一点上它们仍然使你迷惑，这不是一个问题，我们将继续把它们一起工作，到你读完这本书的一半的时候，你会记住它们，它们将对你有意义。

我们在这一章学到了很多

在本章中你学到了很多，你将看到你学到的知识是如何应用到实际电路中的。我知道这一章只有一个电路，但是你学到的关于这个电路的东西(极性，电压，电流，电阻)将会使我们在下一章构建很多电路变得更容易理解。

这一章并没有包含一个很好的关于电路的例子，因为这不是一个可以独立存在的电路。你必须把它攥在手里。从现在开始，从第二章开始，我们所有的电路都将被建造成独立的。为此，我们将使用breadboard。

即将到来的Chapter

什么是面包板?

要做电路原型，一个叫做“面包板”的东西可以用来把电线和元件连接在一起，这样你就不必为了测试而把东西焊接在一起了。电路板是一种塑料块，它提供了基本的电气(金属)连接，将您的组件连接在一起，就像他们建立了一个印刷电路板。我们将在第二章更详细地讨论它们。您将需要面包板和所有其他组件列出在本章的开始，所以去检查列表，并得到零件订购所以你准备好了就有了。

最重要的是一个开关

在下一章我们将看到:

开关出乎意料的重要性——我希望这个演讲能让你感到兴奋和惊奇，因为你会发现一种新的方式来思考自动化和开关。
在电子学中扮演开关角色的大量东西。开关是一个如此简单的概念，它是惊人的(和觉醒)开关实现在这么多的电子方式。

历史

第一次出版:2018-01-04

本文转载于：http://www.diyabc.com/frontweb/news17271.html

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