Основы электротехники для любителей компьютерного моддинга
Эта статья является ознакомительной. Автор не несет ответственности за какой-либо ущерб, причиненный читателю после ее прочтения.
Начнем с того, что все в нашем компьютере работает только потому, что на него подается напряжение, ток :). Из-за этого происходит ряд процессов и механизмов, но не будем углубляться. Откуда оно берется это напряжение? Конечно же, с Блока Питания (БП). Его мощность выражается Ваттами (Вт).
Обычно блоки питания идут не менее чем на 250Вт, сейчас все чаще устанавливают блок питания на 300-350Вт. От его мощности зависит, то, сколько девайсов можно будет подключить к твоему ПК. Кроме того, есть еще такой показатель, как сила тока в цепи. Но, как правило, даже в маломощных БП довольно большая сила тока и этот вопрос не должен тебя беспокоить. Так же блоки питания могут быть 2-х типов: AT или ATX. АТ использовался на старых системах, сейчас доминирует АТХ.
Ну, приступим непосредственно к электротехническим работам :).
Внимание! Перед тем как начинать работу, нужно выключить компьютер и желательно из розетки, а то будет легкий электрошок :). Если пробуешь себя в этом деле первый раз, то не помешало бы тестировать свои поделки на отдельном блоке питания, который не подключен к материнской плате и остальным девайсам.
Перед тем как подключать ново-сделанную фишку для проверки к блоку питания, нужно заизолировать все открытые участки проводов и спаянных частей. Для этого обычно используют либо изоляционную ленту (изоленту)…
… либо термоусадочную трубку (кембрик), она бывает разных диаметров и при нагревании сжимается. В противном случае коротнет не на шутку, у меня доходило до воспламенения.
Компьютерные девайсы подключаются через специальный разъем – молекс.
MOLEX (молекс) — стандартный четырехконтактый разъем от БП, а также (гораздо реже) — трехконтактный разъем для подключения кулера. Вероятно, оба разъема придумала фирма Molex, отсюда и название…
Аналогично и все остальные устройства мы будем запитывать от молексов. Вот его наглядное фото:
А вот схематическое изображение:
Как видишь, на нем присутствуют 4 контакта: 5В, «-», «-» и 12В. Для подключения наших моддинговых фишек можно использовать как 5В, так и 12В в зависимости от нужного напряжения. Для того чтобы понизить напряжение, например чтобы подключить светодиод, используются резисторы.
РЕЗИСТОР (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь), радио- или электротехническое изделие, основное функциональное назначение которого оказывать известное активное сопротивление электрическому току. Резистор характеризуют номинальным значением сопротивления (от нескольких Ом до 1000 ГОм) и максимальной мощностью рассеяния (от сотых долей Вт до нескольких сотен Вт). Резистор бывает постоянный (сопротивление его постоянно) и переменный (сопротивление можно менять в некоторых пределах).
Позже, на примере подключения светодиода мы рассмотрим использование резисторов в моддинге, а пока рассмотрим принципы соединения резисторов:
1. Последовательное (пригодится, если не найдете необходимых резисторов, но в наличие будут другие, с меньшим номиналом).
При последовательном соединении номиналы резисторов просто складываются: 150+150+250=550 Ом.
2. Параллельное (пригодится, если не найдете необходимых резисторы, но в наличие будут другие, с большим номиналом, чем необходимо).
Тут считать сложнее:
R(среднее) = 1/(1/150+1/150+1/250)=~57.69=~58 Ом
Программа, которая определяет номинал по цветовым меткам — Rezistor.
Для тех, кто не разобрался с этой программой, есть вот такая таблица:
СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД (светодиод, электролюминесцентный диод), полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом или контактом металл — полупроводник, генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое излучение, которое в видимой области воспринимается как одноцветное. Применяется в индикаторных устройствах, системах отображения информации и др.; перспективен в оптической связи и т. д.
Питание светодиодов:
Как правило работает такая схема: длинная нога – анод (плюс), короткая – катод (минус). Но бывает, что светодиод был снят с корпуса или с другого девайса и там ножки скорее всего уже укорочены. Для этого я бы советовал проверять диоды перед пайкой с помощью батарейки на 3В размером с таблетку в диаметре 2 см:
Ею практически невозможно спалить ни один диод, который продается в наших магазинах радиодеталей, а размерами это самый удобный вариант из всех предложенных мне ранее.
Обычное напряжение питания светодиодов:
Красный: 1,6В
Зеленый: 2,1В
Желтый: 2,1В
Оранжевый: 2,5В
Голубой: 3,5-5В
Повторим курс физики за 8 класс и вспомним как нужно подключать светодиоды и резисторы:
1. Резистор подключен последовательно со светодиодом:
Ток обычного светодиода ~20 миллиампер = 0,02 ампера. Допустим напряжение питания диода равно 3 вольта, а общее напряжение – 5 вольт. Тогда мы сначала рассчитываем, какое падение напряжения должен обеспечивать резистор 5В-1,6В=3,4В. А далее по закону Ома рассчитываем номинал резистора: R= U/I = 3.4В/0,02А = 170Ом. Теперь ищем ближайший заводской номинал, и смело его покупаем. В принципе всегда есть номинал, отличающийся от заданного не более чем на 5 %, надо только хорошо поискать. Например, тут ближайший – 180Ом.
2. Последовательное соединение 2-х светодиодов и резистора.
Тут принципы все те же самые, но только надо учесть, что теперь резистор должен обеспечивать меньшее падение напряжения (а именно, 5В-1,6В-1,6В=1,8В). По закону Ома: R=U/I=1,8В/0,02A=90Ом. Ближайший заводской номинал: 82Ом.
По этим двум незамысловатым примерам видно, что везде мы использовали одну и туже формулу для нахождения номинала резистора — R=U/I.
При параллельном соединении, в отличии от последновательного, напряжения будет одним для всех диодов независимо сколько их будет подключено и равно нашим 1,6В, зато сила тока будет возврастать в прямой пропорции количеству наших светодиодов, а их у нас два (то есть так: 0,02A+0,02A=0,06А) Итак, падение напряжения: 5В–1,6В=3,4В. По закону Ома: R= U/I = 3,4В/0,06А = 56Ом.
Для закрепления изученного материала 🙂 рассмотрим, как уменьшить шум издаваемый от стандартного компьютерного вентилятора.
Это делается 2-мя способами:
1. Нужно его смазать.
2. Нужно понизить на нем напряжение.
Внимание: При понижении напряжения уменьшается скорость вращения вентилятора, что, естественно, снижает издаваемый шум, но, самое главное — снизит поток воздуха. Что может пагубно отразиться на температуре внутри системного блока.
На первом способе подробно останавливаться не будем, так как он не относится к этой статье. А о втором способе поговорим немного больше. Понизить напряжение можно двумя способами:
Во-первых, можно в цепь питания впаять резистор (формулы для расчета такие же, как и для подключения светодиодов), или можно получить 7 вольт прямо с блока питания.
Обычный вентилятор работает от 12 вольт. Так первоначально он был подключен:
Еще возможно подключение через 3-х контактный разъем, но принцип один и тот же – 12В и «-». Обычно на вентиляторах «+» это красный (!) провод, а «-» черный.
Если мы будем впаивать резистор в цепь, то нужно это делать от «+» к «-» (резистор обозначен синим цветом):
Обычные 80-ти мм вентиляторы имеют такие характеристики: напряжение 12В и сила тока 0.11А. Поэтому рассчитываем по формуле какого номинала нам нужен резистор, чтобы понизить напряжение до 7В: R=U/I=(12В-7В)/0.11A=45Ом. Так же можно понизить напряжение до 10В, 8В, 5В и т.д.
Но есть и другой способ понизить напряжение, не прибегая к резисторам. Как говорилось раньше – получить 7В с БП. Для этого нам нужно перепаять один провод питания, а точнее черный (т.е. «-») от вентилятора к красному на молекс-разъеме:
Подведем итог. После прочтения статьи вы должны знать основные положения по электротехнике, без которых в моддинге не обойтись и можете смело пробовать перепаивать светодиоды на передней панели корпуса и собирать разнообразные устройства типа фен-, бей-, рео-басов и т.п. (статьи о их сборке вы можете найти на сайтах посвященных моддингу).
Автор: Паук-Человек
Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!
Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:
Факультет Интернет вещей
Вы сможете:
-
Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;
-
Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;
-
Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.
Starter box для первых экспериментов в подарок!
После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды…
Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.
Подробнее здесь:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы