###### tags: `Arduino` `電子材料`
# 基本電學及基礎電料

## 電學公式參考
基本單位:電壓( V ) 電流( A ) 電阻( Ω ) 電量( C )
* V = IR (電壓 = 電流 x 電阻)
* E = QV = Pt = IVt
(能量 = 電量 x 電壓 = 功率 x 時間 = 電流 x 電壓 x 時間)
* R = ρL/A (電阻 = 電阻係數(依材質而定) x 導線長度 ÷ 導線截面積)

## 訊號(資料)型態
在Arduino中，大部分的控制執行都是由訊號的傳遞來達成，其中又能分為數位信號、類比訊號及PWM訊號

### **1. digital(數位**
由連貫的1和0所組成，訊號讀取時只會有高低電位的差別，只要是高電位就是1(true)(HIGH)，低電位就是0(false)(LOW)，而藉由高低電位的變化再加上時間的移動便能呈現出一連串的資料，在加上特定的函式運算、量化後即可得到想要的數據，而數位信號還會邏輯組合電路有關，甚至到積體電路都是藉由數位信號在運作，而在Arduino中最常見的是LED的明滅、開關的導通與否，更多的是在模組和電腦資料的傳輸，像是I2C協定及SPI協定。

### **2. analog(類比)**
由一連串變動的值所組成，訊號讀取時會有低到高的量值，因為數值基本上是連續的，所以可以出呈現訊號的強弱變化，但缺點在於在傳輸時易受訊號干擾影響，所以通常會先轉換成數位信號進行傳輸，接收端在把訊號轉回類比訊號，常見的應用在於耳機、喇叭、電話等需要透過波動接收訊息的原件上，而在Arduino中顯示的值是由0~1023，也就是由低電位到高電位。

### 3. PWM(Pulse Width Modulation,脈衝寬度調變)
PWM的原理是利用數位訊號的調變、延遲，來控制能量的輸出，這時能量的變化就會出現像是類比訊號的波動值，藉此模擬類比訊號的輸出，而在Arduino板上的類比腳只能做輸入，並不能輸出，所以要輸出連續的類比訊號就要利用PWM，腳位只能使用旁邊有寫~的數位腳位，

## 基本電路所需工具
### 麵包板
在電子學實作時一定會用到的東西，有很多不同的大小，但都分成兩個方向導通，兩旁的紅和藍線是分別導通，中間則是從溝槽分開，兩邊橫向導通，如箭頭所示

### pcb萬用板
和麵包板類似，但是是要用焊接的方式固定，大小和板子上的焊接點、位置分布要看各廠商，而它又有分為單面噴錫及雙面噴錫兩種

### 陶瓷電阻
在接不論任何電路時不可或缺的一種零件，可依照公式調整電路中的電阻大小，電阻的數值判斷使是用電阻上的環的顏色，常見的有3.4.5.6環，以五環為例：辨別數值的方法是由左到右(右邊是兩環間空格較大的那邊)，前幾位是數值，倒數第二環是倍數(乘上前面的數值)，最後一環是電阻誤差值。
[Digi key 電阻值計算機](https://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-resistor-color-code)

### 杜邦線
它是有接了粗的銅線的電線，長度有很多種，一般多是一排幾十條一組，要撕開一條一條使用也可以，同時它也有公頭和母頭可以接麵包版或是感測器模組，另外如果想自已控制長度，也可以買直徑約0.5-0.6mm的單芯線來代替。

### 焊接工具-電烙鐵&焊錫

烙鐵是加熱焊錫用的工具，型號用瓦數決定，而瓦數可以決定它的加熱速度，市面上也有可以控制溫度的烙鐵，而因為瓦數的不同、最高溫的不同(定溫的烙鐵)，所以烙鐵頭也有所不同，瓦數越大的溫度越高，加熱速度也越快，而通常買烙鐵會順便買它的架子，上面的海綿也是必備品之一。

焊錫有分為有鉛銲錫及無鉛銲錫，因為有了鉛，所以當它被加熱時容易溢散出鉛蒸氣(***<font color = "red">有毒</font>***)，操作時要盡量找通風良好的地方並避免吸入。

## 電子零件

### [電容](/5U2Mv7fKR8GGnivmbVT1-A)
它有點類似於蓄水池的概念，可以暫時的存放能量，需要時再放出。

### [電阻](/0cl8WzjNTumtD-B-YIZ_MQ)
電路中最重要的一個元件，用來控制電路中的電流大小。

### [開關](/DkqwwXjsTEe-U5CQUt_A9A)
開關顧名思義是控制電路的啟動與否，或是用來控制電流的走向

### [電晶體](/jtiyypCsRuKO-SSRJKe2qw)
電晶體可藉由訊號的控制來調整輸出的電流大小，也能想成是訊號的放大器

### [二極體](/1ujQ-2hgRLiHYpaACo6hIw)
二極體是一個只能單向導通的電子元件，常見於電流的整流或是安全防護

### [振盪器](/ItWzHh_6QhiUIZy4P0ui9A)
有許多的IC有其不同的工作時脈(CLOCK)，所以需要振盪器來提供IC工作所需的時脈

### [繼電器](/auvL3deKSKay0lQhnAg3uw)
繼電器是利用電流通過來控制內部的電樞，達到類似開關的效果，常用於大電流的控制

### [蜂鳴器](/iqDUzDi3SIq2yct7Zj41uw)
可發出聲音的小型的喇叭，一般分為有源和無源

### [積體電路(IC)](/pxeZLUkLQ3Gjthpn572-JA)
凡是能自主運作的家電或是電子用品都有它的身影，功能也各不相同