Управление электричеством

Электрические устройства и приспособления необходимы для того, чтобы трансформировать электрическую энергию в один из других типов энергии, например: механическую, тепловую, световую и т.д. Для расчёта электрических цепей мы можем пользоваться основными законами электричества, главным из которых является закон Ома. Тем не менее, это очень неудобно, когда электрическая цепь постоянно и монотонно трансформирует энергию в другую форму, без возможности управления ею.

Управлять электричеством можно двумя способами: в ручную и с помощью автоматики.

РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Рассмотрим несколько примеров ручного управления. Для того, чтобы включить в комнате свет, вы используете выключатель. Выключатель необходим для того, чтобы иметь возможность замыкать и размыкать цепь в любой момент:

Измерять напряжение на лампе мы можем с помощью мультиметра, подключив его к клеммам лампы.

Для плавной регулировки электрического напряжения существуют триммеры и потенциометры, которые часто используются вместе с выключателями и позволяют регулировать яркость света в комнате. Потенциометры незаменимы там, где нужна плавная ручная настройка каких-либо электрических параметров цепи. Если вставить потенциометр в разрыв цепи, то он изменяя своё сопротивление, сможет  плавно регулировать напряжение на подключённой вместе с ним нагрузке:

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Автоматическое управление электрическими цепями стало возможно с появлением полупроводников. Это специальные компоненты электрической цепи, которые могут менять своё сопротивление в зависимости от каких-либо внешних условий, тем самым изменяя напряжение на нагрузке, подключённой вместе с ними. Один из таких элементов — фоторезистор. Фоторезистор изменят значение своего сопротивления в зависимости от освещённости и используется в системах включения уличных фонарей.

В наше время, для того, чтобы управлять сложными цепями и получать данные о значениях напряжения и тока в этих цепях, используют микроконтроллеры. Существуют «сырые» микроконтроллеры, выполненные в виде одной микросхемы. Они дёшевы при массовом производстве, но их программирование и правильное подключение — нетривиальная задача для новичка. Чтобы решить эту проблему, существуют готовые платы или, как ещё говорят, вычислительные платформы. Они делают процесс взаимодействия с микроконтроллером очень простым. Типичным представителем этого семейства являются платы Arduino.