מחברת אלקטרוניקה

מושגי יסוד באלקטרוניקה

למה לצפות כשתקראו את פרק מושגי היסוד עבור אתגר 555
הפרק הזה הוא מבוא המתאר הגדרות בסיסיות באלקטרוניקה החשובות עבור אתגר 555. אין צורך ללמוד בעל פה את המושגים אותם תקראו בפרק זה. כל מה שעליכם לעשות כעת זה לקרוא פעם אחת את הפרק.
בהמשך האתגר נסביר עוד יותר על הרכיבים בהם נשתמש באתגר ונרענן את הזיכרון במושגי היסוד הנדרשים לכל רכיב. הקדישו כחצי שעה עד שעה לקריאת פרק מושגי היסוד.
בשיעור הבא כבר נתחיל בתכל'ס – נסביר מהם הרכיבים שעליכם לקנות, כיצד והיכן לקנות אותם בימים הקרובים כדי שנוכל יחד לבנות מעגלים מעניינים בעזרת רכיב 555.

מבנה מעגל חשמלי
מעגל חשמלי פשוט מורכב משלושה חלקים בסיסים: מקור מתח, צרכן ומוליכים, כפי שניתן לראות בציור הבא:

מקור המתח (סוללה, ספק מתח או המתח המגיע מהשקע בקיר) הוא הגורם למעבר זרם חשמלי דרך המוליכים לצרכן
צרכן הוא מי שמבצע פעולה מסוימת במעגל החשמלי (מנורה, מנוע או רכיבים אלקטרונים אחרים).
מוליכים מובילים את הזרם בין הרכיבים השונים.
כל רכיב מאופיין על ידי התנהגות ייחודית לו ולכן לכל רכיב תפקיד חשוב בפעולת המעגל החשמלי. תפקידו של מתכנן המעגל, לדעת אילו רכיבים מתאימים לפעולה אותה רוצה המתכנן לממש.

קידומות מספרים
קידומות מספרים הן רישום מקוצר עבור מספרים גדולים מאוד ומספרים קטנים מאוד.
לדוגמה: קילו (K) היא קידומת המציינת כפל ב 1000 (קילו-גרם שווה ל 1000 גרם).
הטבלה הבאה מציינת קידומות מספרים בהן נעשה שימוש בתחום החשמל והאלקטרוניקה לציון גדלי זרמים, מתחים וערכי רכיבים :

דוגמאות :
1. זרם בגודל 0.003 אמפר נהוג לכתוב כ 3mA (3 מילי אמפר)

2. קבל בעל ערך 0.000000007 נהוג לכתוב כ 7nF (7 ננו פאראד)

מוליך במעגל חשמלי
מוליך במעגל חשמלי הוא חומר המאפשר מעבר של אות חשמלי דרכו בצורה מושלמת כך שלא ישפיע לרעה על האות החשמלי (נתייחס למוליך טוב כמו צינור מאוד מים גדול שמאפשר למים לעבור בצורה טובה בצינור ללא הגבלה, או כביש עם הרבה נתיבים המאפשר תנועה של מספר רב של רכבים ללא בעיה). סוג המוליך נקבע על פי דרישות המעגל החשמלי וסוגי האותות הפעילים במעגל החשמלי. המוליך מצופה לפעמים בחומר מבודד המונע קצר בין מוליך אחד למוליך אחר קרוב אליו במעגל החשמלי. מעגלים רבים בנויים מכרטיס מודפס, בו המוליכים הם חלק ממבנה הכרטיס ונמצאים על פני הכרטיס ובשכבות פנימיות של הכרטיס באופן המאפשר ייצור מספר רב של מוליכים דקים.
מכיוון שמוליך נראה כמו חוט (למשל כמו חוט תפירה), נקרא לו בצורה הכי פשוטה וברורה: חוט.
כאשר ישנם מספר חוטים כקבוצה אחת נקרא להם כבל (באנגלית – Cable). למשל, בכבל חשמל ישנם שלושה חוטים: פאזה, אפס והארקה.
בהמשך נלמד על סוגי המוליכים שישמשו אותנו באתגר 555.

זרם חשמלי
זרם חשמלי הוא תנועה מסודרת ומכוונת של אלקטרונים (מטענים חשמליים) לאורכו של מוליך (בדומה לזרימת חלקיקי מים לאורך צינור המים), הזרם מאופיין על ידי גודל וכיוון.
ניתן לחשב את גודלו של הזרם בכל מוליך במעגל החשמלי על פי מבנה המעגל ופעולת הרכיבים בו. הכיוון של הזרם בכל מוליך נקבע גם הוא כתוצאה מחישוב ערך הזרם בכל חלק במעגל החשמלי.
הזרם החשמלי מסומן באות I ונמדד ביחידות אמפר (Ampere).

מתח חשמלי
ראינו שזרם חשמלי נוצר מזרימת אלקטרונים לאורך המוליך. זרימת האלקטרונים מתרחשת כאשר בקצה אחד של המוליך ישנו ריכוז גדול יותר של אלקטרונים מהקצה השני, או במילים אחרות : ישנו הפרש פוטנציאלים בין שני קצוות המוליך.
הפרש הפוטנציאלים בין שתי נקודות במעגל הוא המתח החשמלי המאפשר זרימת זרם במוליך. המתח החשמלי מסומן באות V ונמדד ביחידות וולט (Volt).

מקור מתח

מקור מתח הוא רכיב בעל שני הדקים (שני חיבורים) המייצר הפרש פוטנציאלים בין הדקיו. הפרש הפוטנציאלים הוא מתח חשמלי המאפשר זרימת זרם במעגל החשמלי.
ישנם מספר סימולים למקורות מתח במעגלים חשמליים.

צריכת זרם של מעגל חשמלי
המושג צריכת זרם של מעגל חשמלי מציין את הזרם הכולל הנדרש ממקור המתח, כלומר את הזרם (I) שזורם במוליכים המחוברים ישירות למקור המתח כפי שניתן לראות בציור הבא:

מעגל זה מורכב משלושה נגדים (הרכיב המצויר כ-זיגזג. בהמשך נלמד מהם סימולי רכיבים בשרטוט חשמלי), מוליכים ומקור מתח ישר. צריכת הזרם הכוללת של המעגל החשמלי מיוצגת במעגל זה על ידי האות I. גודלם של הזרמים והמתחים במעגל החשמלי תלויים בסוג המעגל ותפקידו. במרבית המקרים, ככל שהמעגל החשמלי מורכב ממספר גדול יותר של רכיבים, צריכת הזרם ממקור המתח תגדל.
לדוגמה, מעגל פשוט להדלקת לד (LED) בעזרת חיישן אור צורך ממקור המתח זרם בסדר גודל של 50mA (50 מילי-אמפר).

המושג LED בטח מוכר לכם מכיוון שמרבית התאורות כיום הן תאורות LED.

מעגל מורכב יותר כמו לוח אם של מחשב צורך ממקור המתח זרם סדר גודל של מספר אמפרים.

התנגדות
לכל חומר ישנה תכונה של התנגדות למעבר זרם חשמלי דרכו, ככל שהתנגדות החומר גבוהה יותר, פחות אלקטרונים יוכלו לעבור בו ביחידת זמן ולכן גודל הזרם יהיה נמוך יותר.
חומרים בעלי התנגדות גבוהה מאוד למעבר זרם חשמלי נקראים מבודדים, חומרים בעלי התנגדות נמוכה מאוד למעבר זרם חשמלי נקראים מוליכים. ככל שההתנגדות קטנה יותר כך החומר הוא מוליך טוב יותר, ככל שההתנגדות גדולה כך החומר הוא מבודד טוב יותר. מתכות משמשות כמוליכים טובים מכיוון שהתנגדותן נמוכה.

התנגדות מסומנת באות R ונמדדת ביחידות אוהם (Ohm, או בעזרת הסימן Ω). מוליך אידיאלי במעגל חשמלי יהיה בעל התנגדות 0 ohm (ללא התנגדות בכלל).

אנאלוגיה בין חשמל ומים
ההגדרות הבסיסיות בחשמל ניתנות להמחשה בעזרת מים בצורה הבאה:
צינור מים = מוליך חשמלי
זרם המים = זרם חשמלי
מקור מתח = מגדל מים/משאבת מים
צרכנים = ברז השקיה/ממטרה
כדי להזרים מים בצינור מים לצרכנים יש להשתמש במגדל מים המשמש מקור כוח הדוחף את המים בצינורות. מגדל המים שקול למקור מתח במעגל החשמלי. מקור המתח גורם לזרימת זרם חשמלי במוליכים.
ככל שצינור המים צר יותר הוא יתנגד לזרימת זרם של מים דרכו. כך גם במעגל חשמלי : ככל שהמוליך דק יותר, התנגדותו למעבר זרם גדולה יותר. גודל זרם המים ניתן למדידה ככמות המים שיזרמו בחתך של הצינור במשך שנייה אחת. כך גם גודל הזרם במעגל חשמלי המוגדר ככמות האלקטרונים שעוברים בחתך המוליך בשנייה אחת.
בהמשך נלמד על רכיב הנקרא נגד. רכיב זה מתנגד למעבר זרם חשמלי דרכו. אנאלוגיה לנגד היא שסתום מים בצינור המשמש לוויסות כמות המים העוברת בו.

חוק אוהם
החוק הראשון בתחום האלקטרוניקה הוא חוק אוהם. חוק זה מייצג את הקשר הבסיסי בין מתח, זרם והתנגדות באופן הבא :

או באותיות המייצגות מתח, זרם והתנגדות :

שינוי מבנה הנוסחה ייתן שתי צורות הצגה נוספות לחוק זה :

מחוק אוהם ניתן להבין שככל שההתנגדות עולה, הזרם יקטן ולהפך. אם נמדוד במעגל החשמלי התנגדות של רכיב מסוים ונדע מה המתח בין שני הדקי הרכיב נוכל לחשב על ידי חוק אום מהו הזרם הזורם ברכיב.
דוגמה: במעגל החשמלי הבא ישנו מקור מתח המספק 5 וולט. התנגדות המוליכים היא אפס אוהם (מוליכים אידיאלים). התנגדות הרכיב (נגד במקרה זה) המחובר למקור המתח בעזרת המוליכים היא 100 אוהם.
בעזרת חוק אוהם ניתן לחשב את הזרם שיעבור דרך הרכיב, זרם זה הוא הזרם שיזרום במעגל החשמלי מההדק החיובי של הספק אל הרכיב ובחזרה אל ההדק השלילי של הספק.

הזרם הזורם דרך הרכיב הוא:

נגד
נגד (Resistor) הוא רכיב בעל התנגדות. רכיב זה כולל שני הדקי בעזרתם הוא מתחבר למעגל החשמלי. הנגדים מיוצרים במגוון התנגדויות המתאימות לצרכים שונים במעגל החשמלי. ההתנגדות של הנגד החשמלי נקבעת בתהליך היצור שלו, על הנגד מוטבע קוד צבעים המציין את התנגדות הנגד (ישנם נגדים עליהם מוטבעים אותיות וספרות). תפקידו העיקרי של הנגד הוא לשנות זרמים ומתחים במעגל החשמלי.
נגד מסומן באות R (Resistor) וסימולו נראה כך (דוגמה לנגד בעל התנגדות 100 אוהם):

סוגי מתחים ואותות במעגל החשמלי
מתח וזרם חשמלי ניתנים לביטוי במספר צורות. בכל מעגל חשמלי נעשה שימוש בצורות מתח שונות על פי דרישות המעגל החשמלי והרכיבים המרכיבים אותו. בחלק זה נלמד על תכונות וצורות המתח והזרם החשמלי במעגלים פשוטים ומורכבים.

תיאור גרפי של אות חשמלי
אות חשמלי הוא כל מתח או זרם במעגל החשמלי. אות חשמלי ניתן לתיאור על ידי גרף המורכב משני צירים. הציר האופקי מייצג את התקדמות הזמן. הציר האנכי מייצג את גודל האות (במקרה זה הציר האנכי מייצג מתח).

מתח ישר
מתח ישר (DC – Direct Current) הוא מתח קבוע שאינו משתנה בזמן (כמו שיש מתח ישר יש גם זרם ישר ולכן באנגלית המושג מתייחס לזרם).
לדוגמה : סוללה של 1.5 וולט (Volt) מספקת מתח ישר בגודל 1.5 וולט (כמובן שהסוללה מתרוקנת לאחר שימוש ממושך אך המתח שלה נקרא מתח ישר). הגרף הבא מתאר מתח ישר בגודל 2 וולט.

ציר הזמן ניתן לביטוי בשניות, עשרות שניות, מאיות שניות או כל משך זמן המתאר בצורה הכי טובה את התנהגות המתח במעגל החשמלי בו המתח פעיל. ניתן לראות בגרף שהקו המתאר את המתח הוא קו ישר ולכן השם מתח ישר.

אות חילופין
אות חילופין הוא שם כללי למתח או זרם חילופין (גם זרם יכול לשנות את גודלו במעגל החשמלי). מתח/זרם חילופין (AC – Alternating Current) הוא מתח/זרם המשנה את צורתו באופן מחזורי בתבנית קבועה החוזרת על עצמה ללא הפסקה.

המתח בגרף האחרון משנה את ערכו באופן מחזורי. מתח חשמלי קיים במעגל החשמלי במספר רב של צורות ואינו נקבע אך ורק על ידי מקור המתח. מעגלים רבים המוזנים ממתח ישר (סוללה, ספק מתח ישר וכו') ממירים את המתח הישר לצורות שונות (אות ריבועי, אות משולש, אות סינוסואידלי וכו') של מתח חילופין הדרוש לפעולת המעגל.

זמן מחזור
אות מחזורי הוא אות החוזר על עצמו בכל פעם שעובר פרק זמן השווה לזמן המחזור. זמן מחזור (Cycle time) של אות חילופין מציין את משך הזמן הלוקח לאות לבצע מחזור אחד.
זמן מחזור מסומן על ידי האות T (מהמילה Time) ונמדד ביחידות Seconds (שניות). בגרף האחרון ניתן לראות אות סינוסואידלי (פונקצית סינוס) עם זמן מחזור של 0.02 שניות (20mSec, 20 מילי-שניות).

תדירות
תדירות (Frequency) של אות חשמלי מוגדרת על ידי מספר המחזורים הקיימים בשנייה אחת. תדירות מסומנת באות f (מהמילה Frequency) ונמדדת ביחידות Herz (הרץ), או בקיצור : Hz.
חשוב שסימון התדירות יהיה עם האות f קטנה ולא F גדולה מכיוון שהאות F גדולה מציינת תכונה אחרת של רכיבים בתחום האלקטרוניקה.
תדירות מחושבת כך :

עבור האות הסינוסואידלי שתואר קודם בעל זמן מחזור 0.02 שניות (T=20mSec=0.02Sec), תחושב התדירות כך:

דוגמאות :
1. תדירותו של אות בעל זמן מחזור T=0.00004=40uSec (40 מיקרו שניות) היא :

2. תחנת רדיו המשדר אות בעל תדר מרכזי 105MHz (105 מגה הרץ).

עקרונות שרטוט המעגל החשמלי
לאחר שסקרנו את המושגים הבסיסים, נסתכל מהם העקרונות לתכנון מעגל חשמלי. שימו לב שנעשה חזרה על מספר מושגים עליהם כבר דיברנו אך כעת נעמיק יותר ונסביר כיצד הם משתלבים בשרטוט חשמלי.

סימול של מקור מתח
הזכרנו כבר קודם שבכל מעגל חשמלי יש מקור מתח. רב המעגלים החשמלי מוזנים ממקור מתח ישר במתח של מספר וולטים בודדים. סימול מקור מתח ישר נראה כך :

מקור המתח כולל שני הדקים : הדק חיובי והדק שלילי. מתח המקור נמדד בין שני ההדקים, כאשר ההדק החיובי מחובר לרכיבים במעגל (לא לכולם) וההדק השלילי מהווה את נקודת הייחוס במעגל (נקודת האפס וולט הנקראת אדמה). הזרם במעגל החשמלי זורם מההדק החיובי של מקור המתח דרך המעגל החשמלי וחוזר אל ההדק השלילי של מקור המתח.
כל מדידת מתח במעגל חשמלי מתבצעת בין שתי נקודות : הנקודה בה רוצים למדוד את המתח והנקודה בה קיים מתח אפס וולט, זוהי בדרך כלל הנקודה המחוברת להדק השלילי של מקור המתח.

צרכנים
צרכן הוא כל רכיב במעגל החשמלי הצורך זרם. כל רכיב המחובר בעזרת המוליכים אל הרכיבים האחרים תורם את תפקידו לפעולת המעגל החשמלי כך שחישובי הזרמים והמתחים במעגל החשמלי מתבססים על הכרת הרכיבים השונים במעגל ואופי התנהגותם.

מוליכים
אנחנו כבר יודעים שמוליכים במעגל החשמלי משמשים להעברת זרם ממקור המתח אל הרכיבים וביניהם. מוליכים הנחשבים טובים צריכים להיות בעלי התנגדות אפסית כדי שלא יחשבו כנגדים. על פי חוק אוהם ניתן לראות שאם נשתמש במוליך בעל התנגדות 1Ω ובמוליך יזרום זרם בגודל 1A, ייפול על המוליך מתח של 1V על פי החישוב הבא : 1V = 1Ω*1A. מוליך זה ישבש את פעולת המעגל החשמלי מכיוון שאנחנו רוצים שהמתח בין שני קצוות המוליך יהיה זהה.

צמתים
צומת במעגל חשמלי הוא חיבור בין שני מוליכים או פיצול של מוליך לשני מוליכים אחרים. מכיוון ששרטוט המעגל החשמלי צריך להיות ברור לכולם, נהוג להשתמש במספר כללים לסימון צמתים בשרטוט:
פיצול של מוליך לשני מוליכים או איחוד של שני מוליכים לאחד מסומן על ידי חיבור שלושת המוליכים באופן הבא:

משרטוט זה ברור ששלושת המוליכים מחוברים אחד לשני בנקודת הצומת.
כדי לשרטט ארבעה מוליכים או יותר המחוברים אחד לשני בנקודת צומת אחת יש להוסיף נקודה במקום מפגש המוליכים באופן הבא:

נקודת הצומת מציינת שכל ארבעת המוליכים נפגשים בנקודה זו.
מעקף
כאשר עלינו לשרטט מעגל חשמלי הכולל מספר רב של מוליכים יתכן ומוליך אחד בשרטוט יחצה מוליך אחר אך לא יהיה באמת מחובר אליו (מוליך שעובר מעל מוליך אחר אך אינו מחובר אליו), כלומר, אין קשר בין שני המוליכים. שרטוט מוליכים החוצים אחד את השני אך אין ביניהם מגע נראה כך (ללא נקודת צומת):

הדוגמה הבאה מסכמת את אופן שרטוט הצמתים והמעקפים במעגל החשמלי:

ההדק העליון של הנגד R2 מחובר למוליך האופקי העליון ומשם למקור המתח מכיוון שלא מסומנת נקודת צומת בהדק העליון של נגד זה. המוליך האופקי האמצעי אינו נוגע בהדק העליון של הנגד R2 מכיוון שלא מסומנת במקום זה נקודת צומת. במקרים בהם מעוניינים להדגיש (כדי למנוע בלבול בקריאת השרטוט) שנקודה מסוימת היא נקודת מעקף ולא נקודת צומת, ניתן לסמן אותה כמעקף באופן הבא:

אדמה (הארקה)
מתח הוא הפרש בין שתי נקודות, לכן כאשר מודדים מתח במעגל החשמלי עלינו לבחור שתי נקודות בהן נמדוד את המתח. מכיוון שהמתח הוא הפרש בין שתי אותן נקודות, נוכל להגדיר שאחת הנקודות היא נקודת הייחוס של המעגל כולו בה המתח הוא אפס. נקודה זאת נקראת בדרך כלל אדמה או הארקה.
נהוג לסמן את נקודת האדמה בהדק השלילי של מקור המתח כך שכל מתח הנמדד במעגל החשמלי מבוצע בין הנקודה הנמדדת לבין נקודת האדמה.
אם המתח בנקודת האדמה הוא אפס, כל מתח שיימדד במעגל החשמלי יהיה המתח בנקודת המדידה פחות אפס. ישנם מספר סימולים נפוצים לנקודת אדמה, כדי להבדיל בין מספר נקודות ייחוס במעגלים מורכבים מאוד :

למרות שלנקודת האדמה יש סימול במעגל החשמלי, נקודה זאת אינה רכיב. נקודת האדמה היא רק סימון המציין היכן היא נקודת הייחוס במעגל החשמלי. נקודת האדמה נקראת נקודת הייחוס מכיוון שכל המתחים נמדדים ביחס לנקודה זאת.

סימול רכיבים בשרטוט חשמלי
לכל רכיב במעגל חשמלי יש סימול המתאר את הרכיב בשרטוט החשמלי, בעזרתו ניתן לשרטט את הרכיב ולזהותו. סימול הרכיב הוא ציור שבדרך כלל דומה לצורתו או אופיו של הרכיב. סימול זה כולל מספר הדקי חיבור הזהה למספר ההדקים האמיתי שיש לרכיב אותו רוצים לשרטט.
לעיתים נוהגים להשתמש במילה "רגליים" במקום המילה "הדקים" מכיוון שאלו הם החיבורים של הרכיב בכרטיס עליו הוא מורכב. ישנם רכיבים בעלי 2 הדקים (נגד, קבל, דיודה וכו') ורכיבים מורכבים בעלי עשרות ואפילו מאות הדקים.
סימול רכיב חשמלי אינו פרט מספיק להבנת תפקיד הרכיב במעגל החשמלי. ישנם עוד שני סימנים המתווספים לכל סימול רכיב :
1. ערך הרכיב
2. מספרו הסידורי במעגל החשמלי.
ישנם רכיבים רבים המיוצרים במספר גדלים ולכן יש לציין את ערך הרכיב במעגל. לדוגמה : נגד הוא רכיב בעל התנגדות למעבר זרם חשמלי. זהו שם כללי לרכיב. בעת תכנון המעגל נעשה שימוש במספר רב של נגדים, כאשר לכל נגד התנגדות שונה על פי הנדרש בתכנון המעגל. סימולם של כל הנגדים במעגל זהה ולכן יש לציין ליד כל נגד את ערך ההתנגדות שלו.
מספרו הסידורי של רכיב נועד להבדיל בין הרכיבים בזמן החישובים השונים בניתוח המעגל החשמלי. מספרו הסידורי של הרכיב כולל בדרך כלל אות המציינת את סוג הרכיב, לדוגמה, נגד נקרא באנגלית Resistor ולכן הוא מסומן באות R. המעגל החשמלי בציור הבא כולל שלושה נגדים ומקור מתח ישר. כל רכיב במעגל החשמלי בציור זה ניתן לזיהוי על ידי הסימול שלו, מספרו הסידורי וערכו.

המספר הסידורי של הרכיב בשרטוט נקרא Reference designation או בקיצור REFDES.
דוגמאות לסימול רכיב (בהמשך האתגר תגלו מספר סימולים לרכיבים הנפוצים באלקטרוניקה):

חפשו באינטרנט שרטוטים חשמלים (Electronic circuits) וזהו את סימולי הרכיבים בשרטוט.

מספור/סימון הדקי רכיבים
לכל רכיב יש הדקים המשמשים לחיבור הרכיב למעגל החשמלי. במרבית הרכיבים לכל הדק יש תפקיד יחודי ולכן חשוב לזהות את ההדק כאשר מסתכלים על הרכיב ולהתאים אותו להדק בסימול הרכיב בשרטוט החשמלי.
בהמשך האתגר נציין לכל רכיב מה שמות או מספרי ההדקים בשרטוט וגם ברכיב עצמו כאשר תשתמשו בו לבניית המעגל החשמלי.
דוגמה לסימון הדקים: נגד הוא רכיב סימטרי ולכן אין חשיבות למספור ההדקים שלו. לכן אין צורך לסמן את ההדקים בשרטוט החשמלי.
לד (LED) הוא רכיב המאיר כאשר הוא מקבל את תנאי המתח והזרם הנכונים. לרכיב זה יש רק שני הדקים אבל ישנה חשיבות לקוטביות, כלומר, מי מההדקים מחובר להיכן במעגל החשמלי. במקרה של LED נקרא לאחד ההדקים אנודה (Anode) המסומן על ידי בסיס המשולש ולהדק השני קתודה (Cathode) המסומן על ידי קו בקודקוד המשולש. ניתן גם לראות בשרטוט הבא את סימול הלד LD1 (הציור שלו במעגל החשמלי) ששני ההדקים שלו שונים (צורה שאינה סימטרית) בניגוד לנגד שצורתו סימטרית (היפוך הסימול יראה אותו דבר). בהמשך האתגר נלמד על LED וכיצד להשתמש בו. גם הדקי הסוללה בשרטוט זה מזוהים על ידי הסימון + והסימון -.

סוגי אריזות רכיבים
לכל רכיב יש אריזה השומרת על המבנה הפנימי של הרכיב וכוללת הדקים בעזרתם מחברים את הרכיב למעגל החשמלי. ישנן מספר רב של סוגי אריזות רכיבים בהתאם לסוג הרכיב ותנאי העבודה הנדרשים לרכיב במעגל החשמלי.
ניתן לחלק את סוגי האריזות לשתי משפחות עיקריות:
1. רכיבי Through hole
2. רכיבי SMD (Surface Mount Technology)
רכיבי Through hole הם רכיבים שכדי לחבר אותם למעגל החשמלי (בדרך כלל מעגל מודפס) יש להעביר את הדקי הרכיב דרך חורי מעבר במעגל החשמלי (חור כזה נקרא Via).
אריזת רכיב עם הדקי Through hole נפוצה לבניית מעגלי אלקטרוניקה ביתיים. התמונות הבאות מתארות רכיבי Through hole וכרטיסים המאפשרים חיבור רכיבי Through hole:

מעגל מודפס מסוג Through hole כולל חורים המוקפים בטבעת נחושת עליה מבוצעת ההלחמה, המעגל המודפס כולל חיבורים בין טבעות נחושת שונות בעזרת מוליכים המהווים חלק מהמעגל המודפס בהתאם לשרטוט החשמלי של המעגל. טבעת נחושת המקיפה הדק במעגל מודפס נקראת פד (Pad) כך שלכל הדק בכל רכיב במעגל החשמלי ישנו Pad משלו. בתמונות הבאות ניתן לראות מימין לשמאל כרטיס מודפס לרכיבי Through hole, כרטיס בעל חורים לבניית מעגלים בייתים:

במעגל מודפס לרכיבי Through hole המידה הנפוצה למרחק בין מרכזי הדקים (Pitch) היא 2.54mm (2.54 מילימטר), כלומר 100 מיל (mil)

באתגר 555 נשתמש אך ורק ברכיבי Through hole המאפשרים בניית מעגלים בעזרת מטריצה

רכיבי SMD

רכיבי SMD (Surface Mount Device) אינם כוללים הדקים המוכנסים לחורים במעגל המודפס. הדקים אלו מונחים על גבי המעגל המודפס על מוליך אליו יולחמו (המוליך במעגל המודפס אליו מולחם ההדק נקרא Pad). אריזה עם סוג זה של הדקים מהווה יתרון עצום כאשר רוצים לתכנן מעגל על לוח מודפס קטן היות ואריזות אלו קטנות משמעותית מאריזות עם הדקי Through hole. יתרון נוסף של רכיבי SMD הוא השימוש רק בצד אחד של הלוח. כך ניתן להלחים רכיבים אחרים בצד השני של הלוח ובכך לנצל יותר שטח לרכיבים.

מעגלים מודפסים בעלי רכיבי SMD (רכיבים שההדקים מולחמים על פני המעגל ואינם חודרים דרך הכרטיס) כוללים גם הם Pad-ים המותאמים בצורתם לצורת הדק הרכיב.

רכיבים דיגיטאליים
אלו רכיבים בהם המתח בהדקי הכניסה והדקי היציאה יכול להיות בשתי רמות בלבד, רמות מתח אלו נקראות הרמות הלוגיות של הרכיב כאשר אחת מהן נקראת "אפס לוגי" והשנייה נקראת "אחד לוגי". הרמות הלוגיות של רכיב דיגיטאלי נקבעות בהתאם לטכנולוגיה בה הרכיב מיוצר, כלומר, סוג הטרנזיסטורים מהם הרכיב בנוי. המבנה הפנימי של הרכיב מכתיב את מתח האספקה האפשרי לרכיב. נסתכל לדוגמא על רכיב הנקרא שער NOT, לרכיב זה יש הדק כניסה אחד (in), הדק יציאה אחד (out), הדק המשמש להזנת מתח לרכיב (Vcc) והדק אדמה (GND):

נניח שמתח האספקה המחובר לרכיב זה בהדק Vcc הוא 5V (מתח זה יכול להיות שונה מרכיב לרכיב). יציאת הרכיב יכולה להיות אחת משתי רמות לוגיות: רמה לוגית הנקראת "אחד לוגי" מסומנת כ '1' ומיוצגת ברכיב זה על ידי המתח 5V (שהוא מתח האספקה של הרכיב), רמה לוגית הנקראת "אפס לוגי" מסומנת כ '0' ומיוצגת ברכיב זה על ידי המתח 0V.
רכיב זה המשמש כשער NOT מבצע היפוך של הרמה הלוגית המוזנת בכניסתו, כאשר המתח בכניסת הרכיב (הדק in) שווה ל 5V (אחד לוגי) המתח ביציאתו יהיה 0V וכאשר המתח בכניסת הרכיב שווה 0V (אפס לוגי) המתח ביציאתו יהיה 5V.

החלק הראשון באתגר הסתיים. למדתם את המושגים הבסיסים והעקרונות לשרטוט חשמלי.

בחלק הבא נסביר כיצד לקנות את הרכיבים לאתגר 555. בינתיים נתחיל בהסבר מעשי על הרכיבים המשתתפים באתגר ואופן בניית מעגלים חשמלים על מטריצה.