1. Инструменты и безопасность
Инструменты и безопасность (занятия 1–2)
Компетенции регламента: «Знание общих правил ТБ… Знание устройства макетной платы. Умение собирать электрические цепи… подключать питание. Умение пользоваться мультиметром: измерять силу тока, напряжение, сопротивление, делать проверку цепи на обрыв или КЗ».
Занятие 1. Макетная плата и питание
Цель занятия: обучающиеся подключают лабораторный БП к макетной плате и зажигают светодиод через резистор, соблюдая порядок «собрал → проверил → подал питание».
Входная диагностика (15 мин)
Проба «зажги лампочку от батарейки», 3 вопроса об опыте, вопрос о мотивации. Результаты — в таблицу группы.
Разбор (worked example): как устроена макетка
Преподаватель на документ-камере/большой макетке показывает и сразу проверяет прозвонкой, что:
- пять отверстий каждого короткого ряда центральной части соединены между собой;
- ряды слева и справа от центральной канавки не соединены;
- боковые шины «+» и «−» соединены вдоль (у длинных плат — иногда с разрывом посередине: прозвонить свою!).
flowchart TB
BP["Лабораторный БП<br/>выставить 3,0 В ДО подключения"] --> P["Шины макетки:<br/>красная = «+», синяя = «−»"]
P --> R["Резистор 100 Ом<br/>из шины «+» в ряд 10"]
R --> LED["Светодиод: анод (длинная ножка) в ряд 10,<br/>катод (короткая) в ряд 12"]
LED --> GND["Провод из ряда 12 в шину «−»"]
Практика
Выставить БП без нагрузки
Включить БП, ручкой напряжения выставить 3,0 В по индикатору, ограничение тока (если есть) — на минимум ~0,1 А. Только после этого подключать к макетке: красный провод в «+», чёрный в «−».
Собрать цепь при ОТКЛЮЧЁННОМ питании
Резистор 100 Ом: шина «+» → ряд. Светодиод: анод (длинная ножка) в тот же ряд, катод — в соседний. Провод: ряд катода → шина «−».
Самопроверка до подачи питания
Глазами по цепи от «+» до «−»: нет ли перемычки напрямую между шинами (КЗ)? Все ножки в разных рядах, где должны быть в разных?
Подать питание и наблюдать
Светодиод горит. Не горит — см. «Типичные ошибки». Затем: переставить светодиод наоборот (не горит — диод проводит в одну сторону), заменить 100 Ом на 1 кОм (горит тускло — ток в 10 раз меньше).
Повторить в симуляторе дома
Собрать ту же цепь на falstad.com/circuit (правый клик → Draw → добавить Voltage source 2-terminal, Resistor, LED) и в Tinkercad Circuits — там макетка выглядит как настоящая. В Falstad ток подписан прямо на схеме — сверьте с расчётом 10 мА.
Техника безопасности — правила всего модуля, спрашиваются на каждом квизе:
- Питание подаётся последним, после самопроверки цепи; любое изменение схемы — при снятом питании.
- Короткое замыкание шин «+» и «−» недопустимо: греются провода, «падает» БП, портятся батарейки.
- Не превышать 9 В из набора; не касаться оголённых контактов цепи под напряжением мокрыми руками.
- Электролитические конденсаторы и светодиоды полярны — включение наоборот выводит их из строя.
- Запах гари/нагрев компонента → немедленно отключить питание, позвать преподавателя.
Типичные ошибки
- Обе ножки светодиода в одном ряду из пяти отверстий — элемент закорочен сам на себя, не горит.
- Светодиод наоборот — не горит; ориентир: длинная ножка — анод, к «+».
- Резистор «перепрыгнул» канавку и попал в несоединённый ряд — цепь разомкнута.
- БП выставлен на 9 В «для яркости» — ток втрое выше расчётного, светодиод деградирует.
Мини-проверка выхода
Собрать без подсказок: синий светодиод от 5 В через 220 Ом (или 2×100 Ом + объяснить почему). Назвать вслух три правила ТБ.
Занятие 2. Мультиметр: шесть измерений
Цель занятия: обучающиеся измеряют напряжение, ток и сопротивление в собранной цепи и находят обрыв прозвонкой.
Разминка-вспоминание (5 мин, без подглядывания)
- Какие отверстия макетки соединены между собой?
- Зачем светодиоду резистор? Формула?
- Что делаем ДО подачи питания?
Разбор (worked example)
Преподаватель на одной цепи (5 В → 200 Ом, то есть 2×100 Ом последовательно → красный светодиод) показывает все режимы:
| Что меряем | Режим | Как включаем | Ожидание |
|---|---|---|---|
| U на светодиоде | V⎓ (DCV 20) | параллельно светодиоду | ~2,0 В |
| U на резисторе | V⎓ | параллельно резистору | ~3,0 В (сумма = Uпит!) |
| I цепи | mA (гнездо mA!) | в разрыв цепи, последовательно | ~15 мА |
| R сборки резисторов | Ω | при снятом питании, вне цепи | ~200 Ом |
| Обрыв | прозвонка 🔊 | при снятом питании | пищит = цепь есть |
| КЗ шин | прозвонка | между «+» и «−» без БП | пищит = ищем КЗ до включения |
Практика
Шесть измерений по чек-листу
Каждый выполняет таблицу выше на своей цепи, записывает значения в бланк (тренируем оформление: значение + единица измерения).
Проверка закона: U_R + U_VD = U_пит
Сравнить сумму двух напряжений с напряжением БП. Расхождение >0,2 В — искать, где теряется (плохой контакт).
Найти саботаж
Преподаватель незаметно вносит в цепь соседа неисправность (вынутый на полдырки провод, резистор 10 кОм вместо 100 Ом, перевёрнутый светодиод). Задача — найти прозвонкой и измерениями, не разбирая цепь, за 5 минут.
Мини-проверка выхода (квиз, 5 вопросов)
- Амперметр включают … , вольтметр — … ?
- Сопротивление меряют при поданном питании?
- Прозвонка пищит между «+» и «−» шинами до подключения БП. Что это значит и что делать?
- На резисторе 2,4 В, на светодиоде 2,1 В. Каково напряжение БП?
- Назовите два действия при запахе гари.