电子入门基础：元件、电路搭建与传感器应用

### 电子入门基础：元件、电路搭建与传感器应用 #### 1. 可复位保险丝与电路保护 家里配电箱中的断路器其实就是可复位保险丝。当断路器“咔哒”一声，灯光熄灭时，意味着保险丝跳闸了，原因是电路超过了断路器的最大额定值。如果是不小心在烤面包、启动微波炉时还开着红外加热器导致跳闸，这可能还正常；但要是无负载情况下频繁跳闸，就该找电工检查电路了。 #### 2. 发光二极管（LED） - **结构特点**：LED有两条引脚，长引脚为正极，短引脚为负极，且有一个平边指示负极。其尺寸多样，从3mm到10mm不等。 - **电阻搭配**：使用LED时需搭配电阻，以降低电路电流。要确定电阻大小，需了解LED的最大电压、供电电压和电流额定值，这些数据可从制造商的规格书或产品包装上获取。 - **电阻计算示例**：以5mm红色LED为例，其工作电压为1.8 - 2.2V，电流为20mA。若使用5V供电电压，可根据公式 \(R = (V_{cc}-V_{f})/I\)（即 \(Resistor = (Volts\_supply - Volts\_forward) / Desired\_current\) ）计算电阻值。将数据代入公式： \[ \begin{align*} Resistor&=(5 - 2.0) / 0.020\\ &= 3.0 / 0.020\\ &= 150 \end{align*} \] 所以需要150欧姆的电阻。若计算值没有匹配的电阻，应选择稍大且最接近的电阻。 #### 3. 继电器 继电器能让低电压电路控制高电压。例如，想用最高输出3V的MicroPython板控制12V供电的设备，可通过继电器用3V电路触发，接通12V电源。继电器形式多样，接线方式不同，初始状态有常开和常闭之分。使用时要查看规格书确保接线正确，还可用于直流电路控制交流电器。 #### 4. 电阻器 电阻器是电子的基本元件，作用是阻碍电流、降低电压（转化为热量），电阻用欧姆衡量。它可降低其他元件的电压、限制频率响应或保护敏感元件免受过压影响。当用于上拉或下拉电压时，能避免电压处于不确定状态，上拉电阻确保稳定状态为正电压，下拉电阻确保为零电压（接地）。 #### 5. 开关 开关用于控制两个或多个引脚间的电流。形状、尺寸和封装多样，有简单的通断开关，也可切换电流到不同引脚组。安装方式包括PCB（通孔）和面板安装。开关类型如下： | 开关类型 | 含义 | | ---- | ---- | | SPST | 单极单掷 | | DPST | 双极单掷 | | SPDT | 单极双掷 | | DPDT | 双极双掷 | | 3PDT | 三极双掷 | 选择开关时，若只需通断，选单掷开关；需同时控制多根电线或电路，根据数量选极点；双掷开关适用于“A”和“B”状态切换；多掷开关可用于“A”、“B”和关闭状态，中间位置可作关闭。 #### 6. 晶体管 晶体管（双极晶体管）可周期性开关电流或放大电流波动，曾取代真空管用于放大电流。工作在开关模式时类似继电器，但“关”状态仍有小电流通过。常用于音频设备、信号处理和开关电源。其种类、封装和额定值多样，适用于不同场景。 #### 7. 电压调节器 电压调节器（线性电压调节器）用于保持电流稳定，常用于调节或降低电源电流。例如，想用9V电源为5V电路供电，电压调节器通过吸收电流并通过散热片耗散多余电流实现。它有三个引脚：正电流输入、负和正电流输出。常见型号如L