10 класс

Конструирование программируемых устройств

Занятие 1. Введение. Техника безопасности. Электричество

1. Введение. Техника безопасности. Электричество

📅 01.09.2026 ⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Оргмомент. Техника безопасности при работе с электроникой. Что такое ток, напряжение, сопротивление.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Практика: измерение напряжения лабораторным источником питания. Знакомство с макетной платой.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Техника безопасности (по ПКЭУ 5-3)

⚠️ ВАЖНО! Соблюдение правил ТБ — обязательное условие допуска к работе!

До начала работы:

Внимательно изучите схему подключения.
Проверьте исправность всех компонентов.
Убедитесь в наличии необходимых инструментов.
Рабочее место должно быть чистым и сухим.
Исключите возможность попадания влаги.

При монтаже:

Соблюдайте полярность всех элементов.
Не применяйте чрезмерную силу при установке.
Держите выводы компонентов аккуратно.
Избегайте перегибов и повреждений выводов.

При подключении питания:

Подключайте лабораторный источник питания в последнюю очередь, установив минимальное напряжение.
Используйте только рекомендованное напряжение (не более 12В).
Проверяйте правильность подключения.
Не допускайте короткого замыкания!

Во время экспериментов:

Регулярно проверяйте температуру компонентов.
Следите за стабильностью работы схемы.
Не оставляйте включённую схему без присмотра.

📌 Запомните: При обнаружении неисправностей — немедленно отключите питание, проведите визуальный осмотр, проверьте все соединения. Устраняйте неполадки ТОЛЬКО после отключения питания!

2. Что такое электричество?

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц (электронов) в проводнике.

Напряжение (U) — разность потенциалов между двумя точками цепи. Измеряется в вольтах (В). Это "сила", которая заставляет электроны двигаться.
Ток (I) — количество зарядов, проходящих через сечение проводника за единицу времени. Измеряется в амперах (А).
Сопротивление (R) — свойство проводника препятствовать движению электронов. Измеряется в омах (Ом).

💡 Аналогия с водой: Напряжение — это давление воды в трубе, ток — количество воды, протекающее за секунду, сопротивление — сужение трубы.

3. Практическая часть

Задание на уроке: Измерение напряжения лабораторным источником питания

Цель: Научиться пользоваться лабораторным источником питания и мультиметром.

📌 Оборудование:

Лабораторный источник питания (0-30В, 0-3А)
Цифровой мультиметр
Соединительные провода ("крокодилы")

🔧 Порядок работы:

Установите на источнике питания напряжение 5В (ручка грубой и точной настройки).
Подключите мультиметр в режим измерения постоянного напряжения (DC V, предел 20В).
Красный щуп — к плюсовой клемме источника, черный щуп — к минусовой.
Снимите показания — запишите в тетрадь.
Повторите для напряжений: 3В, 9В, 12В.
Сравните показания мультиметра с установленными на источнике.

⚠️ ВНИМАНИЕ! Перед переключением напряжения на источнике — отключайте нагрузку (в данном случае мультиметр можно не отключать, но убедитесь, что он в режиме измерения напряжения, а не тока!).

Знакомство с макетной платой (breadboard)

🔌 Как устроена макетная плата:

Красные (+) и синие (-) шины по краям — для питания. Верхняя и нижняя шины соединяются по горизонтали.
Центральные ряды (по 5 контактов) — для монтажа компонентов. Соединяются по вертикали (в пределах группы из 5 отверстий).
Между центральными рядами — разделительная канавка (для DIP-микросхем).

Практика: Вставьте резистор 1 кОм в макетную плату. Подключите к нему источник питания 5В через перемычки. Измерьте напряжение на резисторе мультиметром.

📝 Домашнее задание

ДЗ #1 📅 Срок сдачи: 08.09.2026 🏆 Макс. балл: 5 баллов

Измерение напряжения лабораторным источником

Что нужно сделать:

Подготовьте тетрадь для лабораторных работ (подпишите: ФИО, группа, дата).
Нарисуйте схему подключения мультиметра к лабораторному источнику питания для измерения напряжения.
Составьте таблицу измерений (формат ниже).
Вывод: совпадают ли показания мультиметра с установленными на источнике? Если нет — почему?

📊 Таблица измерений (заполнить дома — по памяти или воображаемым данным):

Установлено на источнике (В)	Показания мультиметра (В)	Отклонение (В)
3.0	_____	_____
5.0	_____	_____
9.0	_____	_____
12.0	_____	_____

📤 Как сдать:

Фото/скан заполненной страницы в тетради с таблицей и выводом. Принести на следующий урок или отправить в чат.

Занятие 2. Закон Ома. Практика с резисторами и ВАХ

2. Закон Ома. Практика с резисторами и ВАХ

📅 15.09.2026 ⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Закон Ома (I = U / R). Размеры резисторов и их тепловая мощность. Понятие ВАХ (вольт-амперной характеристики). Правила измерения напряжения и тока.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:15: Урок 2 (часть 1): Бригадная лабораторная работа: измерение тока и напряжения для резисторов 1 кОм, 2.2 кОм и 4.7 кОм при U = 3, 5, 9, 12 В.
01:15-01:25: Урок 2 (часть 2): Демонстрационный эксперимент преподавателя: перегрузка низкоомного резистора 0.125 Вт, тепловой уход сопротивления («ток плывёт на глазах») и искажение линейности ВАХ.
01:25-01:30: Итоги. Разбор графика ВАХ для домашнего задания.

🎯 Основной материал

1. Закон Ома и тепловой предел компонентов

Физический закон: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка:

I = U / R | U = I · R | R = U / I

U — падение напряжения (Вольты, В). Задаётся регулятором ЛБП.
R — электрическое сопротивление (Омы, Ом). Задаётся номиналом постоянного резистора.
I — сила тока (Амперы, А). В слаботочных цепях измерения выполняются в миллиамперах: 1 А = 1000 мА.

Габариты резистора и рассеиваемая мощность

Любой резистор при протекании тока превращает электрическую энергию в тепло. Тепловая мощность рассчитывается как P = U · I = U² / R. Номинальное сопротивление резистора не определяет его допустимую мощность: резистор на 100 Ом может быть крошечным (0.125 Вт) или огромным керамическим бруском (10 Вт).

Главное правило: чем крупнее корпус резистора, тем большую площадь охлаждения он имеет и тем большую тепловую мощность способен рассеять без разрушения.

Сравнение размеров выводных резисторов по мощности

Мощность резистора	Характерный размер	Где применяется в реальной технике
0.125 Вт (наш стенд)	Длина ~3.5 мм, диаметр ~1.8 мм	Цифровые платы, датчики, подтяжка линий кнопок микроконтроллеров, материнские платы.
0.25 Вт	Длина ~6 мм, диаметр ~2.5 мм	Базовая электроника, индикаторные светодиоды, пульты ДУ, аудиоаппаратура.
1–2 Вт	Длина 11–15 мм, утолщённый корпус	Импульсные блоки питания, цепи разряда фильтрующих конденсаторов, драйверы моторов.
5–10 Вт и более	Керамический белый брусок 20–50 мм	Токовые шунты в инверторах, регуляторы оборотов печки автомобиля, нагревательные элементы 3D-принтеров.

2. Назначение вольт-амперной характеристики (ВАХ)

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — графическое отображение зависимости силы тока, протекающего через компонент, от приложенного к нему напряжения.

У постоянного линейного резистора ВАХ представляет собой прямую линию, начинающуюся в точке (0, 0). Угол наклона прямой строго определяется сопротивлением элемента. Для понимания домашнего задания ниже приведён эталонный график: чем меньше номинал, тем круче поднимается прямая.

Образец графика ВАХ для трёх номиналов резисторов

3. Схемы включения прибора (цэшки)

1. Измерение НАПРЯЖЕНИЯ (параллельно)

Схема остаётся замкнутой, щупы касаются выводов резистора.

2. Измерение ТОКА (в разрыв цепи)

Проводник размыкается, ток протекает через измерительный тракт прибора.

⚠️ ЗАПРЕТ КЗ: Категорически запрещается подключать прибор в режиме миллиамперметра параллельно источнику питания или выводам резистора. Пренебрежение правилом приводит к перегоранию защитного предохранителя прибора.

4. Практическая часть (Лабораторный практикум по бригадам)

Распределение заданий по бригадам:

Бригада 1: Резистор 1 кОм (коричневый-чёрный-красный-золотой). Ожидаемый диапазон токов: 3.0...12.0 мА.
Бригада 2: Резистор 2.2 кОм (красный-красный-красный-золотой). Ожидаемый диапазон токов: 1.36...5.45 мА.
Бригада 3: Резистор 4.7 кОм (жёлтый-фиолетовый-красный-золотой). Ожидаемый диапазон токов: 0.64...2.55 мА.

Порядок проведения измерений:

Установка выданного резистора 0.125 Вт в контактные разъёмы макетной платы.
Последовательная подача напряжений с ЛБП: 3 В, 5 В, 9 В, 12 В.
Фиксация фактического напряжения на резисторе вольтметром и фактического тока миллиамперметром (в разрыве цепи).
Занесение измеренных величин в протокол.

📋 Форма протокола измерений (заполняется бригадой):

Точка	Заданное напряжение ЛБП	U факт на резисторе (В)	I факт по прибору (мА)	I расч = Uфакт / R (мА)
0	0 В	0.0 В	0.0 мА	0.0 мА
1	3 В	______ В	______ мА	______ мА
2	5 В	______ В	______ мА	______ мА
3	9 В	______ В	______ мА	______ мА
4	12 В	______ В	______ мА	______ мА

🔥 Демонстрационный эксперимент преподавателя: Нарушение линейности ВАХ при тепловой перегрузке

ДЕМОНСТРАЦИЯ ПРОВОДИТСЯ ТОЛЬКО ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ! Наблюдается тепловой уход сопротивления тонкоплёночного резистора мощностью 0.125 Вт при многократной токовой перегрузке.

Параметры демонстрационной цепи:

Используемый компонент: резистор номиналом 68 Ом (или 100 Ом) мощностью 0.125 Вт.
Прикладываемое напряжение: подъём от 0 до 12 В.
Расчётная мощность: P = 12² / 68 ≈ 2.1 Вт (превышение допустимого порога в 17 раз).

Наблюдаемые эффекты на экране измерителя:

В начальный момент ток подчиняется формуле (I ≈ 176 мА).
В течение 5–10 секунд происходит резкий разогрев корпуса: цифры тока на табло мультиметра начинают непрерывно падать («ток плывёт на глазах»).
Реальная ВАХ резистора в зоне высоких напряжений резко загибается, демонстрируя нелинейность, после чего компонент обугливается и уходит в обрыв.

📝 Домашнее задание

ДЗ #2 📅 Срок сдачи: 22.09.2026 🏆 Макс. балл: 5 баллов

Камеральная обработка данных, расчёт погрешностей, построение ВАХ и выводы

Требования к оформлению отчёта в рабочей тетради:

Расчёт теоретических значений тока и погрешности измерений: Для каждого экспериментального замера своей бригады (3 В, 5 В, 9 В, 12 В):
- Вычисление теоретического тока по формуле: I_расч = (U_факт / R_ном) · 1000 (в мА).
- Определение абсолютной погрешности: ΔI = |I_расч − I_факт| (в мА).
- Определение относительной погрешности в процентах: δ = (ΔI / I_расч) · 100%.
Построение графика ВАХ резистора по координатной сетке:
- Горизонтальная ось (ось абсцисс): Напряжение U, В (масштаб: 1 Вольт = 1 клетка).
- Вертикальная ось (ось ординат): Сила тока I, мА (масштаб: для 1 кОм — 1 мА = 1 клетка; для 2.2 кОм и 4.7 кОм — 0.5 мА = 1 клетка).
- Нанесение точки (0, 0) и четырёх экспериментальных точек из протокола.
- Построение по линейке прямой линии через точки измерений (по образцу графика из теоретического раздела).
Формулировка аналитических выводов:
- Геометрический смысл сопротивления: Объяснение физической причины, почему прямая для резистора 1 кОм идёт круче, чем для 4.7 кОм.
- Анализ погрешности: Выявление основных факторов отклонения экспериментальных данных от расчётных (производственный допуск резистора ±5%, сопротивление контактов макетной платы и проводов, погрешность измерителя).
- Вывод по демонстрационному опыту: Объяснение причин нарушения линейности закона Ома и снижения тока при термической перегрузке резистора мощностью 0.125 Вт.

📊 Образец итоговой таблицы для отчёта (на примере бригады 1 кОм):

U факт (В)	I расч (теория, мА)	I факт (прибор, мА)	Абсолютная погрешность ΔI (мА)	Относительная погрешность δ (%)
5.02 В	(5.02 / 1000) · 1000 = 5.02 мА	4.91 мА	\|5.02 − 4.91\| = 0.11 мА	(0.11 / 5.02) · 100% ≈ 2.2%

📤 Формат сдачи:

Заполненная расчётная таблица погрешностей, график ВАХ, начерченный по линейке в тетради, и письменные ответы на вопросы выводов. Сдача отчётов производится в начале занятия 22.09.2026.

Занятие 3. Светодиод. Анод/катод. Падение напряжения и Data Sheet

3. Светодиод. Анод/катод. Падение напряжения и Data Sheet

📅 22.09.2026 ⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Конструкция светодиода и определение полярности (анод/катод). Понятие прямого падения напряжения (Vf). Что такое Data Sheet (технический паспорт) и где брать параметры деталей. Сравнение нелинейной ВАХ диода с линейной ВАХ резистора. Расчёт токоограничивающего резистора.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:15: Урок 2 (часть 1): Бригадная лабораторная работа: измерение падения напряжения Vf для светодиодов из каталога, проверка эквивалентности схем подключения резистора (со стороны анода и катода).
01:15-01:25: Урок 2 (часть 2): Демонстрационный эксперимент преподавателя: прямое включение светодиода к ЛБП 5 В без балластного резистора (тепловой пробой p-n перехода).
01:25-01:30: Итоги. Постановка сквозной задачи блока: инженерный расчёт светильника для чтения книги.

🎯 Основной материал

1. Устройство светодиода и полярность (Анод и Катод)

Светодиод (LED — Light Emitting Diode) — полупроводниковый прибор с p-n переходом, излучающий свет при протекании электрического тока в прямом направлении.

Светодиод пропускает ток только в одну сторону: от Анода (+) к Катоду (−). При обратной полярности ток через элемент не протекает, свечение отсутствует.

Определение выводов светодиода в круглом корпусе 5 мм

2. Где узнать прямое падение напряжения (Vf)? Что такое Data Sheet

На корпусе светодиода диаметром 5 мм нет маркировки номинала. В инженерной практике для получения точных параметров обращаются к официальной документации производителя.

Data Sheet (даташит) — технический паспорт электронного компонента. Документ содержит электрические параметры, чертежи корпуса, графики зависимостей (включая ВАХ) и предельные режимы эксплуатации.

В даташите на светодиод ключевым является раздел Electrical Characteristics и строка Forward Voltage (VF) при номинальном токе IF = 20 мА.

Светодиоды лабораторного стенда (спецификации из каталога компонентов):

Маркировка компонента	Цвет и оптические параметры	Прямое падение Vf (тип. / макс.)	Ссылка на спецификацию
FYL-5013HD	Красный диффузный, 660 нм, 5 мкд, угол 60°	2.0 В (макс. 2.5 В)	FYL-5013HD в каталоге
FYL-5013URC	Красный ультраяркий прозрачный, 660 нм, 1000 мкд, угол 20°	1.9 В (макс. 2.4 В)	FYL-5013URC в каталоге
FYL-5013YD	Жёлтый диффузный, 585 нм, 20 мкд, угол 60°	2.1 В (макс. 2.5 В)	FYL-5013YD в каталоге
FYL-5013UBD1C	Синий повышенной яркости, 470 нм, 1300 мкд, угол 55°	3.2 В (макс. 3.8 В)	FYL-5013UBD1C в каталоге

3. Вольт-амперная характеристика: Резистор против Светодиода

У постоянного резистора ток начинает нарастать с первых милливольт строго прямолинейно. У полупроводникового светодиода до достижения порогового напряжения открытия Vf ток равен нулю. После преодоления порога сопротивление кристалла падает почти до нуля, вызывая резкий вертикальный взлёт тока.

Сопоставление ВАХ постоянного резистора и полупроводниковых светодиодов

4. Методика расчёта токоограничивающего резистора

Открытый светодиод стабилизирует на себе паспортное напряжение Vf. Всё избыточное напряжение источника питания падает на балластном резисторе:

U_R = U_пит − V_f

Сопротивление для ограничения тока на безопасном уровне рассчитывается по формуле:

R = (U_пит − V_f) / I

📝 Пример проектного расчёта для источника 5 В:
Исходные данные: источник питания 5.0 В, красный светодиод FYL-5013HD (по даташиту Vf = 2.0 В), номинальный ток I = 15 мА (0.015 А).
1. Напряжение на резисторе: U_R = 5.0 − 2.0 = 3.0 В.
2. Расчётное сопротивление: R = 3.0 / 0.015 = 200 Ом (выбирается стандартный номинал 220 Ом).
3. Тепловая мощность: P = U_R · I = 3.0 · 0.015 = 0.045 Вт.
Вывод: мощность 0.045 Вт существенно меньше допустимого предела 0.125 Вт, нагрев отсутствует.

5. Схемы включения: равнозначность положения резистора

В неразветвлённой последовательной цепи сила тока одинакова в любой точке. Токоограничивающий резистор выполняет свою защитную функцию одинаково эффективно как со стороны анода, так и со стороны катода.

Вариант А: Резистор включён со стороны АНОДА

Классический монтаж в цифровых схемах.

Вариант Б: Резистор включён со стороны КАТОДА

Полностью идентичная схема по току и падению напряжения.

6. Практическая часть (Лабораторный практикум по бригадам)

Распределение компонентов по бригадам:

Бригада 1: Красный LED (FYL-5013HD или FYL-5013URC) + резистор 220 Ом (0.125 Вт).
Бригада 2: Жёлтый LED (FYL-5013YD) + резистор 220 Ом (0.125 Вт).
Бригада 3: Синий LED (FYL-5013UBD1C) + резистор 150 Ом (0.125 Вт).

Порядок сборки и проведения измерений:

Сборка последовательной цепи на макетной плате (Вариант А: резистор включён до анода светодиода).
Подача напряжения 5.0 В с лабораторного блока питания.
Замер прямого падения напряжения: щупы мультиметра в режиме вольтметра подключаются параллельно выводам диода (красный к аноду, чёрный к катоду). Фиксируется величина Vf факт.
Замер падения напряжения на резисторе: щупы подключаются параллельно выводам резистора. Фиксируется UR факт.
Проверка баланса напряжений: сопоставляется сумма (Vf + UR) с напряжением источника (5.0 В).
Проверка Варианта Б: резистор переносится в цепь катода. Производится повторный замер для подтверждения неизменности режима работы.
Измерение силы тока: цепь размыкается, прибор в режиме миллиамперметра подключается в разрыв. Замеряется фактический ток Iфакт.

📋 Форма протокола измерений:

Параметр цепи	Бригада 1 (Красный)	Бригада 2 (Жёлтый)	Бригада 3 (Синий)
Модель светодиода	FYL-5013HD / URC	FYL-5013YD	FYL-5013UBD1C
Vf типовое из Data Sheet	1.9 ... 2.0 В	2.1 В	3.2 В
Номинал резистора R	220 Ом	220 Ом	150 Ом
Vf фактическое (вольтметр)	______ В	______ В	______ В
UR фактическое (вольтметр)	______ В	______ В	______ В
Сумма (Vf + UR)	______ В	______ В	______ В
Ток цепи (миллиамперметр)	______ мА	______ мА	______ мА

🔥 Демонстрационный эксперимент преподавателя: Прямое включение светодиода без резистора

ДЕМОНСТРАЦИЯ ВЫПОЛНЯЕТСЯ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ! Наблюдается тепловой пробой p-n перехода при отсутствии токоограничения.

Сценарий демонстрации:

Светодиод подключается напрямую к выходным клеммам лабораторного блока питания.
Напряжение плавно поднимается от 0 В до порога открытия (~2.0 В). Диод начинает светиться в штатном режиме.
При подъёме напряжения всего на 0.5–1.0 В выше порогового (до 2.5–3.0 В) ток лавинообразно превышает 300–400 мА.
Происходит ослепительная вспышка, разрушение золотого проводника разварки кристалла и необратимый обрыв цепи с оплавлением линзы.

Инженерный вывод: Включение светодиода напрямую к источнику напряжения недопустимо, так как его внутреннее динамическое сопротивление в открытом состоянии стремится к нулю.

📝 Домашнее задание

ДЗ #3 📅 Срок сдачи: 29.09.2026 🏆 Макс. балл: 5 баллов

Расчёт модуля подсветки для сквозного проекта освещения

Требования к оформлению отчёта в рабочей тетради:

Камеральная обработка лабораторных измерений:
- По данным лабораторной таблицы проверить выполнение баланса напряжений: подтверждается ли равенство Uпит = Vf + UR с учётом погрешности прибора?
- Рассчитать силу тока через падение напряжения на резисторе: I = UR факт / R. Сопоставить результат с показанием миллиамперметра.
Инженерный расчёт светильника для чтения книги: Выполнить проектный расчёт автономного светильника:
- Источник питания: батарея 9.0 В («Крона»).
- Излучатель: один яркий светодиод (по данным Data Sheet принять Vf = 3.2 В, рекомендуемый рабочий ток I = 15 мА).
- Вычислить требуемое сопротивление резистора R по формуле: R = (Uпит − Vf) / I.
- Выбрать ближайший стандартный номинал из ряда E24 в сторону увеличения (например: 390 Ом, 430 Ом или 470 Ом).
- Рассчитать фактическую мощность, рассеиваемую на резисторе: P = I² · R. Сделать вывод о пригодности резистора мощностью 0.125 Вт.
Графическая часть: Изобразить в тетради принципиальную электрическую схему светильника (источник питания 9 В, механический выключатель, рассчитанный резистор и светодиод с правильной маркировкой анода и катода).

📊 Пример оформления расчёта в тетради:
Падение напряжения на резисторе: UR = 9.0 В − 3.2 В = 5.8 В.
Расчётное сопротивление: R = 5.8 В / 0.015 А = 386.7 Ом → выбирается стандартный номинал 390 Ом.
Рассеиваемая мощность: P = (5.8 В)² / 390 Ом = 0.086 Вт.
Условие P < 0.125 Вт строго соблюдено (нагрев резистора безопасен).

📤 Формат сдачи:

Заполненная лабораторная таблица, расчёты светильника с проверкой по мощности резистора и принципиальная схема в рабочей тетради. Сдача отчётов — в начале занятия 29.09.2026.

Занятие 4. Последовательное соединение. Расчёт и практика

4. Последовательное соединение. Расчёт и практика

📅 29.09.2026 ⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:20: Проверка домашнего задания: Сборка и испытание рассчитанных в ДЗ светильников для чтения («Крона 9В + резистор 390 Ом + белый светодиод»).
00:20-00:40: Теория: Законы последовательного соединения элементов. Общее сопротивление, постоянство тока и суммирование падений напряжений. Особенности последовательного соединения светодиодов.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Практикум: Сборка цепочек из нескольких последовательных светодиодов (подготовка к вариантам проектного задания). Измерение напряжений на каждом диоде.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания по расчёту многоэлементного модуля освещения.

🎯 Основной материал

1. Испытание домашних модулей подсветки

В начале урока производится экспресс-контроль выполнения домашнего задания №3. Бригады собирают на макетных платах рассчитанный индивидуальный светильник (батарея 9 В, резистор ~390 Ом и белый светодиод) и проверяют его работоспособность с помощью мультиметра.

Фиксируется соответствие расчётного тока фактическому значению и проверяется отсутствие перегрева резистора. После этого класс переходит к изучению случая, когда требуется запитать не один, а сразу несколько светодиодов от единого источника питания.

2. Законы последовательного соединения элементов

Последовательным называется такое соединение проводников, при котором конец первого элемента соединяется с началом второго, и в цепи образуется единственный путь для электрического тока.

Сила тока везде одинакова: I = I1 = I2 = ... = In (ток в цепи во всех точках постоянен).
Общее сопротивление складывается: Rобщ = R1 + R2 + ... + Rn.
Общее напряжение равно сумме напряжений: Uобщ = U1 + U2 + ... + Un.

Принципиальная схема последовательного соединения элементов

3. Последовательное соединение светодиодов

При включении нескольких светодиодов в одну цепочку их прямые падения напряжения суммируются. Общее падение напряжения на группе диодов рассчитывается как:

Vf_общ = N · Vf (для одинаковых диодов)

Формула расчёта токоограничивающего резистора для последовательной цепочки из N светодиодов:

R = (Uпит − N · Vf) / I

⚠️ Важное инженерное ограничение: Суммарное падение напряжения цепочки (N · Vf) всегда должно быть заметно меньше напряжения питания Uпит, чтобы на резисторе оставалось хотя бы 2-3 Вольта для стабильного удержания рабочего тока. Кроме того, в одну последовательную цепь разрешается объединять только одинаковые по цвету и току светодиоды.

4. Практическая часть (Лабораторный практикум по вариантам проекта)

Практические задания для бригад:

Каждая бригада собирает на макетной плате модель осветительного модуля по заданному варианту:

Вариант 1 (Гирлянда из красных диодов): 3 красных светодиода (Vf ≈ 2.0 В каждый, общее падение 6.0 В) + защитный резистор, питание от ЛБП Uпит = 9.0 В.
Вариант 2 (Комбинированная цепочка): 2 красных диода (2 × 2.0 = 4.0 В) + 1 зелёный диод (2.2 В) = 6.2 В суммарно + резистор, питание от ЛБП Uпит = 12.0 В.
Вариант 3 (Линейка синих диодов): 2 синих светодиода (2 × 3.2 = 6.4 В) + резистор, питание от ЛБП Uпит = 12.0 В.

Порядок выполнения работ:

Выполнить расчёт резистора для своего варианта на рабочую силу тока I = 15 мА.
Собрать цепочку последовательно на макетной плате.
Установить на ЛБП заданное напряжение питания и подать питание. Убедиться в равномерном свечении всех элементов.
Вольтметром измерить падение напряжения на каждом светодиоде по отдельности и на резисторе. Проверить выполнение закона суммирования напряжений.
Измерить общий ток цепи мультиметром в режиме миллиамперметра.

📋 Форма отчётного протокола:

Параметр цепи	Вариант 1 (3 красных)	Вариант 2 (2 красных + 1 зелёный)	Вариант 3 (2 синих)
Напряжение питания (Uпит)	9.0 В	12.0 В	12.0 В
Сумма Vf элементов	6.0 В	6.2 В	6.4 В
Напряжение на резисторе (UR)	______ В	______ В	______ В
Фактический ток цепи (Iфакт)	______ мА	______ мА	______ мА

📝 Домашнее задание

ДЗ #4 📅 Срок сдачи: 06.10.2026 🏆 Макс. балл: 5 баллов

Инженерный расчёт многоэлементного модуля освещения для проекта

Требования к оформлению отчёта в рабочей тетради:

Выбор индивидуального варианта осветительного прибора: Выполнить расчёт для своего варианта проектного модуля:
- Вариант А (Индикаторная панель): 3 красных светодиода (Vf = 2.0 В каждый) включены последовательно. Источник питания — стабилизированный адаптер 12.0 В. Рабочий ток I = 15 мА.
- Вариант Б (Подсветка макета): 2 синих светодиода (Vf = 3.2 В каждый) включены последовательно. Источник питания — батарея 9.0 В («Крона»). Рабочий ток I = 15 мА.
Математический расчёт:
- Вычислить суммарное падение напряжения на диодах: N · Vf.
- Вычислить падение напряжения на токоограничивающем резисторе: UR = Uпит − N · Vf.
- Рассчитать номинал сопротивления резистора R по формуле: R = UR / I. Подобрать ближайший номинал из ряда E24.
- Рассчитать рассеиваемую тепловую мощность резистора: P = I² · R и подтвердить безопасность применения компонента 0.125 Вт.
Принципиальная схема: Начертить в тетради электрическую схему разработанного модуля с указанием номиналов и правильной полярности всех диодов.

📊 Пример оформления расчёта в тетради (на примере Варианта А):
Сумма напряжений диодов: 3 · 2.0 В = 6.0 В.
Напряжение на резисторе: UR = 12.0 В − 6.0 В = 6.0 В.
Сопротивление резистора: R = 6.0 В / 0.015 А = 400 Ом → принимается стандартный номинал 390 Ом или 430 Ом.
Мощность резистора: P = (6.0 В)² / 390 Ом = 0.092 Вт (< 0.125 Вт).

📤 Формат сдачи:

Оформленный расчёт многоэлементной цепочки, проверка тепловой мощности резистора и принципиальная схема в рабочей тетради. Проверка и защита расчётов — в начале занятия 06.10.2026.

Занятие 5. Параллельное соединение

5. Параллельное соединение. Расчёт и практика

📅 29.09.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Теория параллельного соединения. Формулы: 1/Rобщ, Iобщ, U = const. Сравнение с последовательным.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Лабораторная работа: 2 резистора параллельно. Лабораторная работа: 2 LED параллельно с резисторами.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Параллельное соединение резисторов

📌 Особенности параллельного соединения: Напряжение на всех элементах одинаково, общий ток равен сумме токов через каждый элемент.

Общее сопротивление: 1/R_общ = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/R_n
Общий ток: I_общ = I₁ + I₂ + ... + I_n
Напряжение: U = const (одинаково на всех элементах)

📝 Пример: Два резистора 100 Ом и 220 Ом параллельно, напряжение 5В. 1/Rобщ = 1/100 + 1/220 = 0.01 + 0.00455 = 0.01455 → Rобщ = 68.75 Ом. I1 = 5/100 = 50 мА, I2 = 5/220 = 22.7 мА, Iобщ = 72.7 мА.

2. Параллельное соединение светодиодов

При параллельном соединении LED напряжение на каждом одинаковое (Vf).
Для каждого LED нужен свой резистор! Один резистор на все нельзя — ток распределится неравномерно.
Формула для одного резистора (для каждого LED): R = (U_пит - V_LED) / I

⚠️ Важно: В параллельной цепи каждый LED должен иметь свой ограничивающий резистор, иначе ток будет распределяться неравномерно, и LED могут перегореть.

3. Практическая часть

Лабораторная работа №5.1: 2 резистора параллельно

Оборудование: Лабораторный источник питания, мультиметр, резисторы 100 Ом и 220 Ом, провода.

Порядок работы: Соберите цепь: источник → (+) узел (параллельно резисторы) → (-) узел → мультиметр (амперметр) → источник. Измерьте общий ток, ток через каждый резистор и напряжение. Заполните таблицу и проверьте расчёты.

Лабораторная работа №5.2: 2 LED параллельно с резисторами

Оборудование: Лабораторный источник питания, мультиметр, 2 красных LED, 2 резистора (рассчитанных), провода.

Порядок работы: Соберите цепь: источник → (+) узел → (резистор1 + LED1) и (резистор2 + LED2) параллельно → (-) узел → источник. Установите напряжение 5В. Измерьте ток через каждый LED и общий ток. Сравните с расчётом.

📝 Домашнее задание

ДЗ #5📅 Срок сдачи: 06.10.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Расчёт параллельной цепи с LED

Задание:

Рассчитайте резисторы для 2-х красных LED (Vf=2.2В, I=20 мА) при напряжении питания 5В. Каждый LED должен иметь свой резистор.
Рассчитайте общий ток цепи.
Нарисуйте схему подключения.
Сделайте вывод: почему в параллельной цепи нельзя использовать один общий резистор?

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.docx / .pdf).

Занятие 6. Делитель напряжения. Потенциометр

6. Делитель напряжения. Потенциометр

📅 06.10.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Делитель напряжения: формула Vout = Vin·R2/(R1+R2). Практика: собрать делитель, измерить выход.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Потенциометр как делитель. Подключение нагрузки (LED) — наблюдение проблемы.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Делитель напряжения

📌 Делитель напряжения — схема из двух последовательных резисторов, позволяющая получить меньшее напряжение.

Формула: U_вых = U_вх × (R₂ / (R₁ + R₂))
Применение: регулировка громкости, сенсоры, обратные связи.

📝 Пример: Uвх=12В, R1=2кОм, R2=1кОм → Uвых = 12 × (1000/3000) = 4В.

2. Потенциометр как делитель

Потенциометр — переменный резистор с тремя выводами. Два крайних — резистивная дорожка, средний — скользящий контакт.
Подключив потенциометр как делитель, можно плавно регулировать напряжение на выходе.
Проблема с нагрузкой: при подключении нагрузки (например, LED) напряжение падает, потому что нагрузка создаёт параллельную цепь и меняет сопротивление делителя.

⚠️ Важно! Потенциометр можно использовать для управления напряжением только при малом токе нагрузки. Для мощной нагрузки нужен дополнительный усилитель (транзистор, ОУ).

3. Практическая часть

Эксперимент 1: Делитель напряжения

Оборудование: Лабораторный источник питания, мультиметр, резисторы 1кОм и 2кОм, провода.

Порядок работы: Соберите делитель: источник (+) → R1 (1кОм) → R2 (2кОм) → источник (-). Измерьте напряжение на R2 при Uвх=5В и Uвх=12В. Сравните с расчётом.

Эксперимент 2: Потенциометр с нагрузкой

Оборудование: Лабораторный источник питания, мультиметр, потенциометр 10кОм, LED + резистор 220 Ом.

Порядок работы: 1. Подключите потенциометр как делитель к источнику 5В. Измерьте напряжение на среднем выводе при разных положениях (без нагрузки). 2. Подключите LED с резистором параллельно среднему выводу и земле. Измерьте напряжение снова. 3. Объясните разницу.

📝 Домашнее задание

ДЗ #6📅 Срок сдачи: 13.10.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Расчёт делителя напряжения

Задание:

Рассчитайте делитель напряжения для получения 3.3В из 5В. R1=1кОм, найти R2.
Рассчитайте делитель для получения 6В из 12В. R2=2.2кОм, найти R1.
Нарисуйте схему делителя для второго случая.
Объясните, почему при подключении нагрузки к делителю напряжение изменяется.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.docx / .pdf).

Занятие 7. Введение в Arduino. Blink

7. Введение в Arduino. Установка IDE. Blink

📅 13.10.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Что такое Arduino. Платы UNO/Nano. Установка Arduino IDE, драйверы. Подключение платы к ПК.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Разбор кода Blink: setup, loop, pinMode, digitalWrite, delay. Изменение интервала мигания. Подключение внешнего LED.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Что такое Arduino?

📌 Arduino — платформа для создания электронных устройств на основе микроконтроллера с открытой архитектурой.

Популярные платы: Arduino UNO (ATmega328P), Arduino Nano (компактная).
Особенности: открытый код, простота программирования, большое сообщество.
Применение: робототехника, умный дом, измерительные приборы.

2. Установка Arduino IDE

Скачать с arduino.cc (бесплатно).
Установить драйверы для платы (особенно для китайских клонов — CH340).
В IDE: выбрать плату (Tools → Board → Arduino Uno/Nano) и порт (Tools → Port).

3. Структура программы Arduino

void setup() {
 // Выполняется один раз при запуске
 pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
 // Выполняется бесконечно
 digitalWrite(13, HIGH); // Включить LED
 delay(1000);         // Ждать 1000 мс
 digitalWrite(13, LOW);  // Выключить LED
 delay(1000);
}

setup() — инициализация (выполняется 1 раз).
loop() — основной цикл (выполняется бесконечно).
pinMode(pin, mode) — настройка пина (INPUT/OUTPUT).
digitalWrite(pin, state) — подача HIGH (5В) или LOW (0В).
delay(ms) — пауза в миллисекундах.

4. Практическая часть

Задание: Первая программа — Blink

Оборудование: Arduino UNO/Nano, USB-кабель, LED, резистор 220 Ом, макетная плата, провода.

Порядок работы:

Подключите Arduino к ПК через USB.
Откройте Arduino IDE, выберите плату и порт.
Загрузите стандартный скетч Blink (File → Examples → 01.Basics → Blink).
Подключите внешний LED к пину 13 через резистор 220 Ом (анод к пину, катод к GND).
Измените интервал мигания на 200 мс и загрузите снова.

📝 Домашнее задание

ДЗ #7📅 Срок сдачи: 20.10.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Модификация Blink

Задание:

Напишите программу, где LED мигает 3 раза быстро (по 200 мс), затем 1 раз медленно (1 с).
Используйте только функции digitalWrite() и delay().
Приложите код с комментариями.
Опишите, что происходит в программе по шагам.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись с кодом) или электронный документ (.ino файл или .txt с кодом).

Занятие 8. Переменные, типы данных, Serial Monitor

8. Переменные, типы данных, Serial Monitor

📅 20.10.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Переменные: int, float, boolean. Арифметические операторы. Serial.begin(), Serial.print(), Serial.println().
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Практика: вывод "Hello, World!" и чисел. Практика: кнопка + LED (digitalRead, if-else).
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Переменные и типы данных

int — целые числа (от -32768 до 32767). Пример: int a = 10;
float — числа с плавающей точкой. Пример: float b = 3.14;
boolean — true/false. Пример: boolean flag = true;
char — один символ. Пример: char c = 'A';

int x = 5;
float y = 2.5;
boolean status = true;
char letter = 'A';

2. Serial Monitor — вывод данных

Serial.begin(9600) — инициализация (в setup).
Serial.print() — вывод без перевода строки.
Serial.println() — вывод с переводом строки.

void setup() {
 Serial.begin(9600);
 Serial.println("Hello, World!");
}
void loop() {
 // Ничего не делаем
}

3. Условный оператор if-else

if (условие) {
 // код, если условие истинно
} else {
 // код, если условие ложно
}

📝 Пример: if (x > 5) { digitalWrite(13, HIGH); } else { digitalWrite(13, LOW); }

4. Практическая часть

Задание 1: Вывод данных в Serial

Порядок работы:

Напишите программу, которая выводит в Serial: "Hello, World!" и число 42.
Используйте переменные разных типов (int, float).
Загрузите и откройте Serial Monitor.

Задание 2: Кнопка + LED

Схема: Кнопка на пине 2 (с подтяжкой к GND или VCC), LED на пине 13 через резистор.

Задача: Написать программу, где LED горит, когда кнопка нажата (digitalRead) и гаснет, когда отпущена. Выводить состояние кнопки в Serial.

📝 Домашнее задание

ДЗ #8📅 Срок сдачи: 27.10.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Serial + кнопка

Задание:

Напишите программу, которая выводит в Serial показания с потенциометра (0-1023) и напряжение (0-5В).
Используйте переменные, аналоговый вход A0.
Вывод должен быть в формате: "ADC: 512, Voltage: 2.50 V".
Приложите код с комментариями.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись с кодом) или электронный документ (.ino или .txt).

Занятие 9. Циклы for, while. Бегущий огонь

9. Циклы for, while. Бегущий огонь

📅 27.10.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Цикл for: синтаксис, примеры. Цикл while: синтаксис, примеры. Массивы: объявление, индексация.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Практика: 3 LED, бегущий огонь с for. Практика: ШИМ — analogWrite, управление яркостью (диммер).
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Цикл for

for (int i = 0; i < 5; i++) {
 // выполняется 5 раз, i от 0 до 4
}

2. Цикл while

int i = 0;
while (i < 5) {
 // выполняется, пока i < 5
  i++;
}

3. Массивы

int pins[] = {2, 3, 4};
for (int i = 0; i < 3; i++) {
 pinMode(pins[i], OUTPUT);
}

4. ШИМ — analogWrite()

analogWrite(pin, value) — где value от 0 до 255 (0 = 0% мощности, 255 = 100%).
Работает только на пинах с ~ (3, 5, 6, 9, 10, 11).

analogWrite(9, 128); // 50% яркости

5. Практическая часть

Задание 1: Бегущий огонь (3 LED)

Порядок работы:

Подключите 3 LED к пинам 9, 10, 11 через резисторы 220 Ом.
Напишите программу, которая зажигает их по очереди (бегущий огонь) с помощью цикла for.
Скорость — 200 мс между переключениями.

Задание 2: Диммер на потенциометре

Схема: Потенциометр на A0, LED на пине 9 (ШИМ).

Задача: Читать значение с потенциометра (analogRead), преобразовывать в диапазон 0-255 (map) и управлять яркостью LED (analogWrite).

📝 Домашнее задание

ДЗ #9📅 Срок сдачи: 03.11.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Бегущий огонь с регулировкой скорости

Задание:

Напишите программу "бегущий огонь" с 5 LED.
Скорость бега регулируется потенциометром (чем выше напряжение — тем быстрее).
Используйте цикл for и analogRead.
Приложите код с комментариями.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.ino или .txt).

Занятие 10. Функции. Датчик температуры

10. Функции. Датчик температуры

📅 03.11.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Функции: объявление, параметры, возврат. Разбивка кода на функции.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Датчик температуры NTC: подключение, чтение analogRead, преобразование в градусы. Вывод в Serial.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Функции в Arduino

int sum(int a, int b) {
 return a + b;
}

void setup() {
 int result = sum(5, 10);
 Serial.println(result);
}

Тип функции — что возвращает (int, float, void).
Параметры — данные, которые передаются в функцию.
return — возвращает значение.

2. Датчик температуры NTC (термистор)

NTC — отрицательный температурный коэффициент (сопротивление уменьшается при нагреве).
Подключение: делитель напряжения (NTC + резистор).
Чтение: analogRead(A0) → значение 0-1023.
Преобразование в температуру: формула Стейнхарта-Харта.

float getTemperature(int adc) {
 // Упрощённая формула (для NTC 10кОм)
 float R = 10000.0 / ((1023.0 / adc) - 1.0);
 float temp = 1.0 / (0.001129 + 0.000234 * log(R) + 0.000000087 * pow(log(R), 3));
 return temp - 273.15; // Кельвины → Цельсий
}

3. Практическая часть

Программа: Термометр на NTC

Схема: NTC 10кОм + резистор 10кОм (делитель), средняя точка на A0.

Задача:

Подключите датчик по схеме делителя.
Напишите программу, которая читает ADC, преобразует в температуру и выводит в Serial каждую секунду.
Вынесите преобразование в отдельную функцию.

📝 Домашнее задание

ДЗ #10📅 Срок сдачи: 10.11.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Функция для термометра

Задание:

Перепишите программу термометра, вынеся расчёт температуры в отдельную функцию float getTemp(int adc).
Добавьте вывод в Serial с форматом: "Температура: 24.5 °C".
Добавьте мигание LED каждые 5 секунд (независимо от температуры).
Приложите полный код с комментариями.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.ino или .txt).

Занятие 10. Планирование ресурсов. Роли в команде

10. Планирование ресурсов. Роли в команде

📅 03.11.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Оценка времени, материалов, людей. Составление плана-графика. Роли в команде: кто за что отвечает.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Практика: распределение ролей для проекта ЛБП. Составление плана работ на 5 недель.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Планирование ресурсов

Временные ресурсы — сколько времени нужно на каждый этап.
Материальные ресурсы — компоненты, материалы, инструменты.
Человеческие ресурсы — кто будет выполнять работу (роли).

2. Роли в команде

Капитан/PM — контроль сроков, связь с учителем, презентация.
Инженер-электронщик — сборка схемы, пайка, калибровка.
3D-моделлер — создание корпуса в CAD, подготовка STL.
Документалист — ведение паспорта, протоколов, фото.

3. Практическая часть

Распределение ролей и планирование для ЛБП

Задание (в бригадах):

Разделите роли между участниками (капитан, инженер, моделлер, документалист).
Составьте план-график работ на 5 недель (с 10.11 по 15.12).
Определите, какие материалы и инструменты нужны.
Представьте план классу.

📝 Домашнее задание

ДЗ #10📅 Срок сдачи: 10.11.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

План-график проекта ЛБП

Задание:

Оформите план-график работ по проекту ЛБП в виде таблицы.
Колонки: "Неделя", "Что делаем", "Кто отвечает", "Результат".
Опишите 5 недель (с 10.11 по 15.12).
Добавьте список необходимых компонентов и материалов.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.docx / .pdf).

Занятие 11. Сервопривод. Управление движением

11. Сервопривод. Управление движением

📅 10.11.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Сервопривод: устройство, принцип работы. Библиотека Servo.h: attach, write. Подключение сервы.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Практика: управление углом поворота. Практика: плавное движение (for + delay). Управление сервой через потенциометр.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Что такое сервопривод?

📌 Сервопривод — это устройство, которое позволяет управлять положением вала (углом поворота) с высокой точностью.

Устройство: двигатель, редуктор, потенциометр обратной связи, управляющая плата.
Угол поворота: обычно 0° до 180° (редко 360°).
Сигнал управления: ШИМ-сигнал (длительность импульса 0.5-2.5 мс).

2. Подключение сервопривода

Красный (VCC) — 5В от Arduino (или внешний источник для мощных серв).
Чёрный/Коричневый (GND) — земля.
Жёлтый/Белый (Signal) — сигнальный пин (например, D9).

⚠️ Важно! Для мощных серв (>1А) используйте внешний источник питания, разделяя землю с Arduino.

3. Библиотека Servo.h

#include 
Servo myservo;

void setup() {
  myservo.attach(9); // подключаем к пину 9
}

void loop() {
  myservo.write(0);   // поворот на 0°
 delay(1000);
  myservo.write(90);  // поворот на 90°
 delay(1000);
  myservo.write(180); // поворот на 180°
 delay(1000);
}

4. Практическая часть

Задание 1: Управление сервой через потенциометр

Схема: Сервопривод на пине 9, потенциометр на A0.

Задача: Написать программу, где угол поворота сервы определяется положением потенциометра (map(analogRead, 0, 1023, 0, 180)).

Задание 2: Плавное движение

Задача: Написать программу, где серва плавно поворачивается от 0° до 180° и обратно с шагом 1° и задержкой 15 мс (for).

📝 Домашнее задание

ДЗ #11📅 Срок сдачи: 17.11.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Плавное управление сервой

Задание:

Напишите программу, где серва плавно поворачивается от 0° до 180° и обратно.
Используйте цикл for с шагом 1° и задержкой 10-20 мс.
Добавьте LED, который загорается, когда серва достигает 90°.
Приложите код с комментариями.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.ino или .txt).

Занятие 12. Старт проекта ЛБП. Компоненты и расчёты

12. Старт проекта ЛБП. Компоненты и расчёты

📅 17.11.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Объявление проекта ЛБП. Показ видео AlexGyver (часть 1). Разбор модуля понижающего преобразователя (XL4015/LM2596).
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Расчёт резистора для LED (повтор по ПКЭУ 5-2). Формула R = (Uпит - Vf)/I, подбор мощности P = I²·R.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Проект: Лабораторный блок питания

📌 Цель проекта: Создать регулируемый блок питания на 5-12В, 1-2А с 3D-печатным корпусом. Ссылка на проект: alexgyver.ru/LBP

Основные компоненты: понижающий преобразователь (XL4015/LM2596), потенциометры, вольтметр/амперметр.
Дополнительно: система охлаждения (термореле + вентилятор).
Корпус: проектируется в КОМПАС-3D и печатается на 3D-принтере.

2. Модуль понижающего преобразователя XL4015

Параметр	Значение
Входное напряжение	5-32 В
Выходное напряжение	0.8-30 В (регулируемое)
Макс. выходной ток	5 А (с радиатором)
Регулировка	Потенциометры (U и I)
КПД	до 95%

⚠️ Важно! Для работы на токе >2А необходим радиатор и вентилятор. Модуль нагревается!

3. Расчёт резистора для LED (повторение)

Формула: R = (U_пит - V_f) / I
Мощность: P = I² × R
Пример: синий LED (Vf=3.2В, I=20мА, Uпит=12В). R = (12-3.2)/0.02 = 440 Ом → выбираем 470 Ом. P = 0.02² × 470 = 0.188 Вт → нужен резистор 0.25 Вт или больше.

4. Практическая часть

Расчёт резистора для LED в составе ЛБП

Задание: Рассчитайте резистор и его мощность для индикаторного LED (красный, Vf=2.2В, I=10мА) при напряжении питания 12В от ЛБП.

📝 Домашнее задание

ДЗ #12📅 Срок сдачи: 24.11.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Расчёт резистора для индикаторного LED

Задание:

Рассчитайте резистор для зелёного LED (Vf=2.2В, I=10мА) при напряжении питания 12В.
Рассчитайте мощность резистора и выберите стандартный номинал.
Рассчитайте резистор для того же LED при напряжении 5В (от USB).
Сравните результаты и сделайте вывод.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.docx / .pdf).

Занятие 13. Сборка электронной части ЛБП

13. Сборка электронной части ЛБП

📅 24.11.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Схема подключения преобразователя, потенциометров, вольтметра. Техника безопасности при работе с 220В. Подготовка компонентов к монтажу.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Сборка на макетке / пайка. Проверка питания, первое включение.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Схема подключения компонентов ЛБП

📌 Схема ЛБП на базе XL4015: Вход (24В) → XL4015 → выход (регулируемый 0-30В). Потенциометры управляют напряжением и током.

Схема подключения:

Вход: 24В от внешнего БП → плюс и минус на XL4015 (IN+ / IN-).
Выход: OUT+ и OUT- на клеммы.
Потенциометр напряжения: между V-ADJ и землёй (средний вывод на V-ADJ).
Потенциометр тока: между I-ADJ и землёй.
Вольтметр/амперметр: подключается параллельно выходу (для измерения напряжения) и последовательно (для тока).

⚠️ Техника безопасности при работе с 220В!

Все подключения к сети 220В делаются ТОЛЬКО при отключенном питании.
Используйте термоусадку и изоленту для изоляции оголённых проводов.
Предохранитель на входе 220В обязателен!
Корпус должен быть заземлён (если металлический).

2. Практическая часть

Сборка электроники ЛБП

Порядок работы:

Подготовьте все компоненты согласно списку.
Припаяйте провода к потенциометрам (3 провода на каждый).
Подключите преобразователь согласно схеме (используйте макетную плату для временной проверки).
Подключите вольтметр и амперметр (следите за полярностью!).
Проверьте все соединения перед включением.
Включите питание и проверьте регулировку напряжения.

📝 Домашнее задание

ДЗ #13📅 Срок сдачи: 01.12.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Принципиальная схема ЛБП

Задание:

Нарисуйте принципиальную схему вашего ЛБП с подписанными номиналами всех компонентов (резисторы, потенциометры, конденсаторы).
Укажите на схеме точки подключения вольтметра и амперметра.
Подпишите полярность всех выводов (+, -).

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.docx / .pdf с рисунком схемы).

Занятие 14. Настройка и калибровка ЛБП

14. Настройка и калибровка ЛБП

📅 01.12.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Подключение эталонного мультиметра. Калибровка выходного напряжения. Проверка тока.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Испытания под нагрузкой (резисторы/лампа). Проверка стабильности. Протокол испытаний.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

1. Калибровка ЛБП

📌 Зачем калибровать? Чтобы показания вольтметра и амперметра на ЛБП соответствовали реальным значениям.

Подключите мультиметр параллельно выходу ЛБП (режим DC V).
Установите 5В на ЛБП и отрегулируйте подстроечный резистор на преобразователе (если есть) или запомните погрешность.
Повторите для 12В, 15В.
Для тока: подключите мультиметр последовательно с нагрузкой и сравните с показаниями амперметра ЛБП.

2. Испытания под нагрузкой

Нагрузка: резисторы (например, 10 Ом 10Вт), лампы на 12В.
Проверьте:
- Стабильность напряжения при изменении тока.
- Нагрев преобразователя (не выше 60°C).
- Работу защиты по току (если есть).

⚠️ Внимание! Не превышайте максимальную мощность преобразователя! При испытаниях используйте радиатор и вентилятор.

3. Практическая часть

Калибровка и испытания

Порядок работы:

Подключите мультиметр к выходу ЛБП.
Установите 5В и запишите реальное напряжение.
Подключите нагрузку 10 Ом, измерьте ток и напряжение.
Увеличьте ток до 1А, проверьте стабильность.
Заполните протокол испытаний.

📊 Протокол испытаний (заполнить):

U_уст (В)	U_реал (В)	I_нагр (А)	Мощность (Вт)	Температура
5.0	_____	_____	_____	_____
9.0	_____	_____	_____	_____
12.0	_____	_____	_____	_____

📝 Домашнее задание

ДЗ #14📅 Срок сдачи: 08.12.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Протокол испытаний ЛБП

Задание:

Заполните протокол испытаний по данным с урока.
Добавьте строки для 3В, 7В, 15В (если измеряли).
Сделайте вывод: насколько стабилен ваш ЛБП при изменении нагрузки.
Опишите, как изменилась температура преобразователя.

📤 Формат сдачи:

Тетрадь (рукопись) или электронный документ (.docx / .pdf).

Занятие 15. Arduino в ЛБП. OLED дисплей (опционально)

15. Arduino в ЛБП. OLED дисплей (опционально)

📅 08.12.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Как улучшить ЛБП с помощью Arduino: управление по UART, дисплей. Подключение OLED дисплея (I2C). Библиотека U8g2/Adafruit_SSD1306.
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Практика: вывод напряжения и тока на OLED. (Опционально) Цифровой потенциометр MCP41010.
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал (опционально для сильных учеников)

📌 Это занятие — для желающих улучшить свой ЛБП с помощью Arduino. Необязательно для всех.

1. Arduino + ЛБП: что можно улучшить?

Цифровая индикация — OLED дисплей показывает U, I, P, температуру.
Цифровое управление — замена механических потенциометров на цифровые (MCP41010).
Защита — программное отключение при перегрузке.
Запись настроек — сохранение последнего режима в EEPROM.
Управление с ПК — команды по UART.

2. OLED дисплей (I2C)

Подключение: VCC→5V, GND→GND, SCL→A5 (Uno), SDA→A4.
Библиотеки: Adafruit_SSD1306 и Adafruit_GFX.

#include 
#include 
Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);

void setup() {
 if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
 Serial.println("SSD1306 not found");
 while (1);
  }
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
}

void loop() {
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("U: 12.34V");
  display.println("I: 1.23A");
  display.display();
}

3. Практическая часть

Подключение OLED к Arduino

Задача: Подключите OLED дисплей к Arduino, выведите на него напряжение и ток ЛБП (вместо встроенного вольтметра).

📝 Домашнее задание (бонусное)

ДЗ #15 (БОНУС)📅 Срок сдачи: 15.12.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов (бонусных)

OLED-индикатор для ЛБП

Задание (для желающих):

Напишите программу для Arduino, которая считывает напряжение с выхода ЛБП (через делитель) и выводит на OLED.
Добавьте вывод тока (если есть датчик тока ACS712).
Приложите код, схему подключения и фото работающего дисплея.

📤 Формат сдачи:

Электронный документ (.ino + .docx) с описанием.

Занятие 16. Подготовка к защите. Устранение неисправностей

16. Подготовка к защите. Устранение неисправностей

📅 15.12.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Проверка ЛБП каждой бригады. Устранение неисправностей (поиск короткого замыкания, замена резисторов).
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Взаимная проверка проектов. Корректировка документации (схемы, протоколы).
01:25-01:30: Итоги. Объяснение домашнего задания

🎯 Основной материал

📌 Цель урока: Подготовить ЛБП к защите — устройство должно работать стабильно, документация должна быть полной.

1. Типовые неисправности ЛБП и их устранение

Не включается: проверьте входное питание, предохранитель, выключатель.
Не регулируется напряжение: проверьте потенциометры (подпаяйте контакты).
Нет тока на выходе: проверьте амперметр, соединения.
Перегрев: проверьте радиатор, вентилятор, термореле.

2. Практическая часть

Диагностика и ремонт

Порядок работы:

Включите ЛБП и проверьте все режимы.
Если есть неисправность — найдите причину и устраните.
После устранения — повторная проверка всех функций.

Взаимная проверка

Задание: Одна бригада тестирует ЛБП другой бригады. Заполните "Акт приёмочных испытаний" (по шаблону).

📝 Домашнее задание

ДЗ #16📅 Срок сдачи: 22.12.2026🏆 Макс. балл: 5 баллов

Подготовка презентации

Задание:

Подготовьте презентацию проекта ЛБП (5-7 слайдов) по структуре:
- Слайд 1: Название, цель, команда.
- Слайд 2: Схема электрическая принципиальная.
- Слайд 3: Этапы сборки (фото).
- Слайд 4: 3D-модель корпуса (скриншот из КОМПАС-3D).
- Слайд 5: Результаты испытаний (таблица).
- Слайд 6: Выводы (что получилось, что можно улучшить).

📤 Формат сдачи:

Презентация (.pptx или .pdf) на флеш-карте или в облаке.

Занятие 17. Защита проектов ЛБП

17. Защита проектов ЛБП

📅 22.12.2026⏱ 2 × 40 минут

⏳ Занятие состоит из двух уроков по 40 минут с коротким перерывом

📋 План занятия

00:00-00:40: Урок 1: Защита бригады №1 (демонстрация ЛБП, ответы на вопросы).
00:40-00:45: Короткий перерыв
00:45-01:25: Урок 2: Защита бригады №2 (демонстрация ЛБП, ответы на вопросы).
01:25-01:30: Итоги. Подведение общих результатов.

🎯 Защита проектов

📌 Формат защиты: Каждая бригада выступает 7-10 минут + вопросы.

1. План выступления

Презентация (5-7 слайдов).
Демонстрация ЛБП — показать регулировку напряжения и тока, работу вентилятора (если есть).
Документация — показать паспорт проекта, схемы, протоколы.

2. Вопросы комиссии (примеры)

По какой схеме вы собирали ЛБП?
Какое максимальное напряжение и ток?
Как вы рассчитывали резистор для индикаторного LED?
В чём была основная сложность при сборке?
Что бы вы улучшили в следующей версии?