Jak rozpocząć naukę podstaw elektronicznych?

Elektronika i programowanie to wspaniałe dziedziny techniki, które dają ogromne możliwości zarówno amatorom, jak i profesjonalistom. Dla specjalistów stanowią one dochodowy i ciekawy zawód, którego wartość na rynku pracy systematycznie wzrasta. Dla hobbystów i pasjonatów mogą być natomiast przygodą na całe życie. Ten, kto zna elektronikę, jest w stanie wykonać na własne potrzeby nieograniczony zakres projektów ułatwiających codzienne życie – takich jak elementy systemu inteligentnego domu, instrumenty muzyczne czy też w pełni funkcjonalne przyrządy pomiarowe. Naukę podstaw elektroniki można rozpocząć tak naprawdę w każdym wieku – o kursach dla dzieci piszemy w innym artykule na naszym blogu, natomiast tym razem zajmiemy się zestawami i akcesoriami wspomagającymi poznawanie elektroniki, a skierowanymi do nieco starszych adeptów nowych technologii.

Po pierwsze – opanowanie podstaw

Fundamentem wszystkich obszarów elektroniki, informatyki i mechaniki są zjawiska fizyczne oraz pewien zakres podstaw matematyki. Zatem najbardziej elementarną wiedzą, jaką należy zdobyć przed rozpoczęciem nauki elektroniki, jest poznanie i zrozumienie najważniejszych pojęć z zakresu fizyki oraz matematyki. Z grubsza można wskazać, że szczególne znaczenie dla pasjonata budowy urządzeń będą miały pojęcia związane z powstawaniem i przepływem prądu elektrycznego w obwodach, a także najważniejsze wielkości, takie jak napięcie, natężenie prądu, moc, opór elektryczny (i związane z nim prawa Ohma oraz Kirchoffa). Szczegółowo kwestie te opisujemy w osobnych artykułach na łamach naszego serwisu. Kolejny etap nauki stanowi poznanie najważniejszych elementów elektronicznych – odpowiedni przegląd znajdziesz również w electronicsafterhours.com. Zawczasu warto również przypomnieć sobie kwestię przeliczania jednostek – wprawa w „przesuwaniu przecinka” w przypadku przedrostków mili-, mikro-, kilo-, mega-, giga- itp. niezwykle przydaje się podczas codziennej pracy warsztatowej – choć oczywiście najczęściej zdarza się tak, że biegłość ta przychodzi po prostu z czasem.

Po drugie – płytki do układów elektronicznych

Każdy układ elektroniczny budowany jest na specjalnej płytce – w praktyce najczęściej spotyka się płytki PCB, czyli tzw. drukowane, jednak ich wykonanie wymaga sporej wprawy. Dlatego na początek warto zaopatrzyć się w akcesoria umożliwiające budowę układów na gotowej bazie – niegdyś stanowiły ją płytki uniwersalne, które obecnie zostały one w dużej mierze wyparte przez płytki stykowe. Płytka uniwersalna wykonana jest z klasycznego laminatu i wyposażona w szereg przewodzących ścieżek oraz otworów. Budowa układu elektronicznego polega na takim zaaranżowaniu ułożenia elementów, aby układ ścieżek pokrywał się z połączeniami na schemacie ideowym. Wadą tego rozwiązania jest jednak konieczność lutowania elementów, co z jednej strony stanowi wyzwanie dla osób zupełnie początkujących, a z drugiej strony – sprawia, że płytka jest praktycznie jednorazowego użytku.

Znakomitą alternatywą dla płytek uniwersalnych stały się płytki stykowe. W tym przypadku mamy do czynienia z płaską obudową z tworzywa sztucznego, wyposażoną w szereg małych otworów oraz – ukrytą w środku – sieć sprężystych blaszek (styków). Elementy przewlekane włożone w otwory w płytce sięgają blaszek, dzięki czemu cała konstrukcja funkcjonuje na takiej samej zasadzie, jak obwody drukowane i elementy wlutowane w płytkę, z tą jednak różnicą, że… niczego nie trzeba tu lutować! Z tego względu popularne „stykówki” są wprost idealne dla początkujących elektroników, ale nie tylko – powszechnie korzystają z nich nawet doświadczeni projektanci urządzeń, aby szybko przetestować poprawność działania nowego układu lub jego fragmentu. Ogromną zaletą płytek stykowych jest też fakt, że można używać ich wiele razy – wystarczy wyjąć użyte poprzednio elementy i płytka jest gotowa do budowy kolejnego prototypu. Oczywiście na pewnym etapie zaawansowania każdy elektronik powinien pomyśleć również o samodzielnym projektowaniu i wykonaniu płytek drukowanych, ale z pewnością warto odłożyć ten etap do czasu, gdy poczujesz się pewnej w swoich działaniach warsztatowych.

Po trzecie – kursy i książki

Nauką podstaw elektroniki rządzą dokładnie takie same prawa, jak w przypadku każdej innej dziedziny wiedzy. Aby odnotować szybkie postępy, należy uciekać jak najdalej od przyswajania na pamięć „suchych” informacji teoretycznych. Szkolenie przyniesie efekty najszybciej, jeśli będzie skutecznym połączeniem praktycznych eksperymentów z próbą wyjaśnienia zjawisk, jakie za nimi stoją. Według takiej właśnie idei skonstruowane są wszystkie najlepsze, wiodące obecnie kursy elektroniki i programowania dla początkujących, a także dla średnio zaawansowanych czy nawet zaawansowanych projektantów urządzeń. Na uwagę zasługują przede wszystkim kursy stworzone przez twórców platformy FORBOT (które szerzej omawiamy w artykule poświęconym kursom elektroniki), ale także kursy wideo, na których można zobaczyć krok po kroku wszystkie etapy i czynności związane z montażem układów elektronicznych, pomiarami najważniejszych parametrów itp. Oprócz kursów i szkoleń z elektroniki, godne polecenia są także publikacje książkowe. Wielu pasjonatów nowych technologii tworzy całe podręczne biblioteczki, w których znajdują się poradniki, podręczniki, a także obszerniejsze, przekrojowe omówienia danych – nieraz wręcz niszowych – zagadnień. Posiadanie fachowego księgozbioru okazuje się niezbędne, ponieważ żaden kurs nie prezentuje aż tak dokładnie pewnego „tła” teoretycznego, jak czynią to właśnie autorzy książek o elektronice i programowaniu. W wielu przypadkach warto sięgać również po branżowe czasopisma – systematycznie prezentują one bowiem aktualną wiedzę, rynkowe nowości, zawierają rozwiązania problemów i porady dla konstruktorów.

Po czwarte – proste układy na początek

Nauką elektroniki rządzą pewne zasady, które potwierdzi każdy doświadczony projektant. Jedna z nich głosi, że optymalnymi projektami dla początkujących elektroników są możliwie jak najprostsze układy, w których w intuicyjny sposób – np. dzięki sygnałom dźwiękowym czy też poprzez miganie diody – można przekonać się, że dany obwód funkcjonuje prawidłowo. Oczywiście pierwsze kroki z elektroniką nie pozwalają jeszcze na samodzielne zaprojektowanie takiego układu. Na tym etapie hobbyści koncentrują się na dokładnym odwzorowaniu układów proponowanych w kursach czy szkoleniach. Najlepsza ścieżka polega zatem na wybraniu schematu, dobraniu odpowiednich elementów, zmontowaniu układu na płytce stykowej i zrozumieniu, jakie procesy sprawiają, że układ działa prawidłowo. Nie należy przy tym zrażać się błędami – one zdarzają się każdemu i bywają nawet znacznie cenniejszym źródłem wiedzy, niż te układy, które od pierwszej chwili działają poprawnie. Każdy samodzielnie rozwiązany problem lub każda wykryta nieprawidłowość sprawi, że początkujący elektronik zapamięta pomyłkę i nie popełni jej po raz drugi. Warto także mieć na uwadze fakt, że nawet najbardziej doświadczonym projektantom zdarzają się trudności czy nieprzewidziane, niespodziewane zakłócenia w działaniach urządzeń, a najtrudniejsza ścieżka prowadzi czasem do najważniejszych odkryć.