Картинка xadartstudio, Freepik

Сегодня мы поговорим о ряде любопытных лайфхаков, которые относятся к области электроники: выпрямление переменного тока без диодов, резистор без резистора, определение параметров неизвестного транзистора и не только (при этом поставим себе довольно жёсткое ограничение: допустим, что у нас нет мультиметра (маловероятно, но всё же)).

Посмотрим, как мы сможем выкрутиться из этой ситуации… :-)

Определение полярности — подручными средствами

Начнём, пожалуй, с забавного: предположим, что у нас есть слаботочный источник постоянного тока (до 12В, 2А) и нам нужно определить полярность его контактов (не забываем, мультиметра у нас нет :-) ).

Предположим, что провод, выходящий из источника питания, никак не маркирован (нет цветовой полосы), плоский, конец его оборван, на самом блоке поясняющих надписей тоже нет, поэтому мы никак не можем определить по вторичным признакам, где, какой контакт…

После формулировки задачи сразу вспомнился анекдот:

— Скажи, если ты увидишь медведя — что будешь делать?
— Я его застрелю!
— А если ты ружьё дома забыл?
— Как это — забыл? Я его никогда не забываю!
— А вот если?
— Ну, тогда я на дерево залезу!
— А если нет дерева?
— Как это нет?
— А вот нет — и всё. Лес сегодня такой.
— Тогда я убегу!
— А если у тебя нога сломана?
— Как сломана?! Нормальные у меня ноги!
— А вот если??!
— Слушай, я не понял, ты чей друг — мой или медведя??!

Тем не менее, несмотря на забавность ситуации, она вполне возможна, и из неё можно выкрутиться несколькими способами:

1) Самое первое, что приходит в голову: зачистить провода и окунуть их в воду. При этом с обоих проводов начнут подниматься вверх пузырьки газов: где с катода (минусовой провод) будут подниматься пузырьки водорода, которые будут более мелкого размера, и их будет больше. В свою очередь, с анода (плюсовой провод) будут подниматься пузырьки кислорода, где сами пузырьки будут крупнее, и их будет меньше.

2) Второй способ раньше частенько описывался во всяких книгах наподобие «самоделки школьника»: нужно также зачистить концы проводов, и если они медные, то использовать их в таком виде, если же нет, то прикрутить к ним медные проволочки (другие металлы, кроме меди — не сработают).

Далее нужно взять картофелину, разрезать её пополам, и концы этих медных проволочек вставить в плоскость разреза одной из половин.

После чего, если блок питания подключён, то можно увидеть, что вокруг одного из контактов (анода, плюсовой контакт) на картофеле начинает расплываться голубовато-зелёное пятно — окислившаяся медь (медный купорос). При этом на катоде (минусовом контакте) картофель остаётся практически без изменений.

Медный купорос образуется из-за взаимодействия следов сульфатов в картофеле, наличия воды и меди.

Естественно, что этот картофель потом не стоит употреблять в пищу :-)

В качестве альтернативы можно попробовать использовать лимон или яблоко.

3) Используя газету и карандаш: для этого нужно прочертить жирную полосу карандашом на газете, после чего прижать к концам этой полосы провода блока питания. Никакого дополнительного смачивания не требуется, тест проводится насухо.

Если продолжать удерживать их таким образом в течение примерно одной — двух минут, то можно заметить, что на одном конце нарисованной полосы графит на полосе существенно потеряет свою яркость. Провод, прижатый к этому концу, и будет плюсовым контактом. Дополнительно может появиться запах горелой бумаги…

Причиной потери графитом яркости является то, что на плюсовом контакте (аноде) происходит окисление графита с образованием углекислого газа и водорода (т. к. бумага всегда содержит некоторое количество воды, потому что она не может быть на 100% сухой) — в результате, графита становится банально меньше (он улетучивается в виде углекислого газа), что и приводит к потере цвета.

В свою очередь, на катоде (минусовой конец нарисованной полосы) изменений цвета не будет наблюдаться.

4) Используя яйцо: для этого теста, нужно разбить яйцо и взять небольшое количество белка, которое в виде капли нанести между электродами. Через некоторое время можно заметить, что на плюсовом контакте — белок пожелтеет…

Нахождение контактов и не только — у незнакомых транзисторов

И вот теперь, когда мы нашли полярность выводов нашего источника питания, мы можем перейти к следующему интересному этапу: не знаю как у вас, но у меня такая ситуация повторяется с некоторой периодичностью — бывает, что на рабочем столе скапливается некоторое количество биполярных транзисторов, на которых невозможно прочитать маркировку, или она отсутствует в принципе, и нужно понять, какие характеристики имеет конкретный транзистор (хотя бы приблизительно).

Напоминаю: мультиметра у нас нет, так что схалтурить не выйдет :-)

Поэтому мы будем определять выводы транзистора подручными средствами :-)

Есть методика, которая позволяет определять контакты транзистора с применением лампочки, однако в современных условиях вместо лампочки, думаю, можно использовать светодиод (полагаю, что миниатюрная лампочка накаливания с гораздо меньшей вероятностью будет под рукой, чем светодиод — даже не помню, когда я в последний раз в руках держал такую лампочку, может быть, когда мне было лет семь?).

Но для начала, чтобы было понятно всё происходящее далее, посмотрим на картинку ниже:

Картинка: Jon77

Распространёнными типами транзисторов являются транзисторы с p-n-p и n-p-n переходами, и именно их структура и показана на картинке выше, где сам транзистор, по сути, можно представить как два диода подключённых к базе: где в случае p-n-p транзистора — к базе подключены минусовые контакты диодов, а в случае n-p-n — плюсовые.

Суть методики нахождения базы крайне проста и заключается в следующем: берётся лампочка и источник тока (3-9 В: батарейка/блок питания), а также резистор на 4,7 кОм и немного проводов.

Кстати, по поводу любых тестов ниже: если не используется лампа накаливания, которая выступала бы в роли естественного балласта, и предполагается для тестов использовать светодиод — то, чтобы транзистор не сгорел, нужно все тесты проводить с установленным в цепь резистором на 4,7 кОм (как минимум).

Это решение — источник питания до 12 В и резистор на 4,7 кОм, будет более-менее универсальным для многих транзисторов (обсуждаемо, если есть иные идеи — всегда будет интересно почитать).

Для начала попробуем понять, какой перед нами транзистор: p-n-p или n-p-n.

Для этого нужно подключить минусовой контакт батарейки/блока питания к одному из выводов транзистора (через резистор на 4,7 кОм, чтобы не сжечь!), о котором мы предполагаем, что это база.

После чего, плюсовой контакт батарейки/блока питания, мы подключаем к одному из выводов лампы, а вторым проводом, идущим от лампы, прикасаемся к каждой из оставшихся двух ножек транзистора, поочерёдно.

Суть задачи: добиться, чтобы лампочка горела при касании (поочерёдно) обеих оставшихся ножек.

Если при касании обеих ножек лампочка загорится, значит, мы нашли базу (и это, кроме того, означает, что это транзистор p-n-p типа), если не нашли — перемещаем минусовой контакт на другую ножку, после чего «тыкаем» минусовым проводом в любую из новых двух оставшихся ножек и т. д. (т. е. надо переместить минусовой контакт 3 раза).

Точно таким же образом можно определить, — не n-p-n ли транзистор перед нами: только в этом случае мы касаемся одной из ножек плюсовым контактом, перебирая минусовым контактом по двум другим ножкам.

Цель такая же — чтобы лампочка горела в обоих случаях. Если горит — ок, нашли базу, и это n-p-n транзистор.

А теперь задачка поинтереснее: базу-то мы нашли и тип транзистора определили, а как понять, где коллектор, а где эмиттер?

Ну здесь, на самом деле, всё достаточно просто: когда транзистор работает в режиме диодного теста, при прохождении тока через переход база-коллектор сопротивление будет меньше, и лампочка будет гореть ярче.

Таким образом: нашли базу, определили тип транзистора, после чего находим тот контакт, при прохождении тока через который, в сочетании с базой, лампочка горит наиболее ярко — это и будет коллектор, а оставшийся, соответственно — эмиттер…

По поводу мощности можно примерно сказать следующее:

• если транзистор выполнен в корпусе ТО-92, скорее всего, он маломощный, на нагрузку приблизительно до 0,5А,
• если же он выполнен в корпусах типа ТО-220, ТО-126 — то он, скорее всего, где-то до 5А (это очень условно, так как у меня у самого полно транзисторов в корпусе ТО-220 на 20-70А).

По поводу остальных не могу сказать, надо изучать вопрос…

На этом этапе мы уже знаем, какого типа у нас транзистор, и где у него какие выводы, поэтому нам остаётся только соединить базу через резистор на 4,7 кОм и контакт питания.

Как мы выше уже говорили, — использование резистора на 4,7 кОм будет более менее универсальным решением для источника питания до 12В — ограничит ток, и в то же время для полевых транзисторов — напряжение будет достаточным для открытия большинства из них:

• Для p-n-p транзисторов: базу и (через резистор 4,7 кОм) минусовой контакт 12 В источника.
• Для n-p-n транзисторов: базу и (через резистор 4,7 кОм) плюсовой контакт 12 В источника.

Теперь осталось разобраться с самым последним моментом — как подключать нагрузку к этому транзистору (если, к примеру, он у нас работает в режиме ключа):

Если транзистор p-n-p типа:

• ПЛЮС — к эмиттеру.
• МИНУС — через нагрузку (например, это лампочка, микродвигатель и т. д.) — к коллектору.

Если транзистор n-p-n типа:

• ПЛЮС — через нагрузку (например, это лампочка, микродвигатель и т. д.) к коллектору.
• МИНУС — к эмиттеру.

Выпрямление переменного тока без диодов

Приходило ли вам в голову, что переменный ток может быть выпрямлен и без использования диодов? И даже, мало того, даже и без известных широкой публике электронных компонентов?

Исторически самым первым выпрямителем можно, наверное, считать так называемый «содовый выпрямитель», открытый ещё в 1855 году английским физиком Чарльзом Уитстоном.

Выпрямитель крайне прост и дёшев: в раствор (5-10%) пищевой соды погружается алюминиевый и свинцовый (но можно и стальной) электрод. Свинец более предпочтителен, так как он более стойкий к разрушающему действию электролита.

Оксидная плёнка, покрывающая алюминий, даёт току протекать только в одном направлении, во время полуволн, когда алюминиевый электрод является отрицательным по потенциалу.

Исторически такой выпрямитель использовался в самых ранних радиоприёмниках и слаботочных схемах питания.

Среди его минусов можно назвать (тут не все, а только те, которые показались мне наиболее существенными; полный список достоинства и недостатков можно почитать по ссылке выше):

• низкий КПД, связанный с потерями на нагрев и поляризацию,
• со временем наблюдается коррозия алюминия, и сам электролит тоже требует замены,
• большие габариты устройства,
• малая теплостойкость: при нагреве до 70 °С система теряет свойства односторонней проводимости,
• высокое сопротивление при прямом протекании тока (до 500 Ом) и малое сопротивление на обратный ток (примерно до 10 кОм).

Что это означает на практике: при работе он будет греться, а обратные пробои могут начаться уже при 10-30 В и порог, с которого они начнутся, напрямую зависит от того, насколько хорошо был сформирован оксидный слой. Поэтому такому формированию уделяется существенное внимание, и оно должно производиться с постепенным повышением напряжения, с подключённым балластным реостатом/лампочкой, так как изначально сопротивление системы весьма мало, а по мере формирования оксидного слоя на алюминии сопротивление увеличивается, и пластина приобретает ровный серый цвет.

Кроме содовых выпрямителей существовали ещё и купроксные выпрямители, представлявшие собой медную пластину, с помощью термической обработки покрытую закисью меди, являющейся полупроводником, с нанесённым на неё сверху, в свою очередь, серебряным слоем.

Тем не менее, похоже, что если говорить о простоте и дешевизне, то, видимо, что с содовыми выпрямителями мало что может сравниться.

В целом, варианты выпрямления тока не ограничиваются только этими, поэтому, если кому интересно, то вот здесь есть довольно полный обзор.

А вот здесь есть ещё немного информации про электролитические выпрямители.

Ну и небольшой тест такого выпрямителя, проведённый в наши дни (ссылкой, потому что хабр не позволяет вставлять вертикальное видео).

Резистор — без резистора

Да, как ни странно, и такое было в прошлом, по крайней мере, в том виде, который большинству не особо знаком — в первых телеграфных устройствах (в 19 веке) иногда могли применять так называемый «электролитический резистор»: точно так же, как в варианте выше, в ёмкость с водным раствором (5-10%) соды или поваренной соли погружаются плоские электроды из меди или стали, после чего между ними замеряется сопротивление, допустим, на нескольких фиксированных значениях расстояния. От площади пластин и от расстояния между ними будет зависеть и получающееся сопротивление.

Проблемой такой конструкции является следующее: при одном подключении — система имеет относительно малое сопротивление, и стабильный ток; при другом подключении, пузырьки газа мешают прохождению зарядов, сопротивление увеличивается — что ведёт к повышению температуры.

А повышение температуры, в свою очередь — уменьшает сопротивление…

В итоге система работает довольно нестабильно, сопротивление постоянно изменяется и необходимо как-то ограничивать ток…

Ну и в качестве завершения, бонусом: своеобразный мультиметр можно организовать и из любимой ардуинки, считывая значения с её пинов. Например, это можно использовать для замера сопротивлений резисторов и не только. Подробнее можно глянуть вот тут.

© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?