Bloky magnetických obvodov: 10 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Nič nie je lepšie na učenie alebo navrhovanie elektroniky ako budovanie skutočných obvodov. Doska na pečenie je obľúbenou možnosťou, ale často vedie k nezrozumiteľným špagetám, ktoré sa nepodobajú pôvodnej schéme a je ťažké ich ladiť.

Inšpiroval som sa ďalším návodom na výrobu sady magnetických blokov, ktoré je možné kombinovať do elektronických obvodov. Výsledok je úžasný: základné obvody sú zostavené v priebehu niekoľkých sekúnd a vyzerajú rovnako ako schéma! Spojenia medzi blokmi sú veľmi spoľahlivé, pretože medené pásy dvoch rôznych blokov sú proti sebe tlačené magnetmi pod páskou.

Bloky sú vyrobené z recyklovanej lepenky s malými magnetmi na okrajoch. Medená páska zakrýva magnety a pripája sa ku komponentom. Bloky umiestnením dvoch malých magnetov na každú hranicu vždy priťahujú. Nie sú potrebné žiadne špecializované nástroje a cena je približne 10 centov za blok.

Krok 1: Materiál

100, 200 alebo 300 valcových neodýmových magnetov s priemerom 5 mm a hrúbkou 1 mm (5 x 1 mm). Tieto sú ľahko dostupné online za ~ 1,5 centu za kus (napr. Tu)

10 mm široká medená páska, 10 m kotúč bude viac ako dostačujúci (napr. Tu)

Silná lepenka: 3-vrstvová verzia 6 mm je dobrá. 50 x 50 cm je viac ako dosť

Komponenty pre prototypovanie: držiak batérie 4xAAA, diódy LED, rezistory, kondenzátory, tranzistory, reproduktor, LDR, tlačidlá, potenciometer atď. V nasledujúcom kroku je podrobný zoznam minimálnej sady.

Pomôcky: rezačka na krabice a spájkovačka. Červené a modré trvalé značky. Pinzeta je užitočná na ohýbanie čapov.

Krok 2: Minimálna sada pomocou 100 magnetov

Tu je návrh na výrobu komponentov 23 blokov so 100 magnetmi:

4 rovné konektory

4 uhlové kusy

2 T-križovatky

1 box na batérie

2 LED diódy (zelená a červená)

4 odpory (100Ohm, 220Ohm, 10kOhm, 22kOhm)

1 potenciometer (10 kOhm)

1 LDR (odpor závislý na svetle)

1 npn tranzistor (napr. 2n3904)

1 elektrolytový kondenzátor 100 mF

1 tlačidlo

1 dotykový panel

Na konci tohto návodu je ukázaných 11 jednoduchých obvodov, ktoré s touto minimálnou sadou zvládnete.

Krok 3: Označte póly magnetov

Valcové neodymové magnety nemajú označenie severného a južného pólu, ale sledovanie relatívnej polarity bude nevyhnutné, aby sa bloky obvodov vždy priťahovali.

Najjednoduchší spôsob, ako to zistiť, je vrátiť sa k definícii: sever je pól, ktorý ukazuje na sever, keď sa magnet necháva voľne otáčať: stlačte tenký drôt do polovice hromady magnetov a zdvihnite ho: ako ihla kompas, bude v súlade s magnetickým poľom Zeme. Skontrolujte konzistenciu na niekoľkých rôznych miestach a potom zafarbite severný pól na červeno a južnú stranu na modro.

Prilepte všetky magnety severným pólom nahor na železný plech (napr. Škatuľu na sušienky). Vyfarbite všetky strany červenou stálou fixkou. Nechajte 10 minút dobre zaschnúť, otočte ich a zafarbite južný pól na modro. Teraz sú všetky magnety označené podľa bežnej konvencie (červená = severný pól, modrá = južný pól)

Krok 4: Odstrihnite lepenku

Ceruzkou nakreslite mriežku ~ 100 štvorcov 2,5x2,5 cm. Pridajte tiež jeden „prúžok“5,2 cm: bloky s dvoma jednotkami musia byť o 2 mm širšie ako dva bloky s jednou jednotkou, aby zodpovedali dvom magnetom s priemerom 1 mm, ktoré oddeľujú dva bloky. Tri „jednotky“získajú 7,9 cm. Rozrežte bloky na štvorce 2,5 x 2,5, ale vytvorte aj obdĺžniky s rozmermi 2,5 x 5,2 cm pre dlhé konektory a 5,2 x 7,9 cm pre veľké komponenty, ako je držiak batérie reproduktora.

Krok 5: Prilepte magnety medenou páskou

Odrežte medenú pásku správnej dĺžky pre každý blok:

Blok konektorov: 4 magnety, páska 5 cm Dlhý blok konektorov: 4 magnety, páska 8 cm Uhlový blok: 4 magnety, 2 kusy 3 cm pásky T-spoj: 6 magnetov, 1 kus 3 cm pásky, 1 kus 5 cm pásky Prekríženie: 8 magnety, 2 kusy 1,5 cm pásky, 1 kus 5 cm pásky 2-koncový komponent: 4 magnety, 2 kusy 2 cm pásky 3-koncový komponent: 6 magnetov, 3 kusy 2 cm pásky

Zoskupte magnety do párov, kde každý pár má jednu modrú stranu hore a jednu červenú stranu hore. V tejto konfigurácii mierne upútajú. Odstráňte papier z medenej pásky a prilepte ho na magnety tak, aby na strane, ktorá pôjde dole, zostalo ~ 5 mm voľných. Nalepte pásku na lepenkový štvorec tak, aby magnety boli na boku bloku. Dávajte si pozor na orientáciu: na hornej strane by mala byť modrá vľavo a červená vpravo. Na pravej strane by mala byť modrá hore a červená dole, a tak ďalej na zvyšku námestia: to zaručí, že vždy, keď sa dva bloky dostanú do kontaktu, severný pól z jedného bloku bude obrátený k južnému pólu z druhého bloku a vždy priťahujú, aj keď sa bloky otáčajú.

V prípade 3-koncových komponentov sa môže medená páska prekrývať a je potrebné ich orezať: jemne ich odstrihnite škatuľovou rezačkou a ostrými pinzetami môžete nadbytočnú pásku odstrániť. Týmto spôsobom sa odstráni aj prebytočná páska pre iné bloky.

Krok 6: Spájajte uhlové bloky a T-spoje

Dva kusy medenej pásky nalepené na seba môžu vyzerať ako skvelé spojenie, ale pamätajte, že medzi nimi je vrstva lepidla a zvyčajne sa elektricky nespájajú! Ak chcete vytvoriť robustné trvalé spojenie, spájkujte kvapku cínu, ktorá sa pripája k obom kusom pásky uhlových blokov a T-spoja.

Krok 7: Namontujte komponenty

Ihlou prepichnite malé otvory, kam budú smerovať vývody súčiastok. Odrežte vodiče na správnu dĺžku. Nechajte komponent vyčnievať 1 alebo 2 cm, takže bude jednoduchšie umiestniť a vymeniť bloky. Prilepte komponent cez otvory a spájkujte vodiče. V prípade rezistorov a kondenzátorov napíšte hodnotu na blok. Symbolami a farbami označte ďalšie vlastnosti komponentov alebo pripojenia, ako je polarita elco a LED.

Krok 8: Vyskúšajte niekoľko jednoduchých obvodov

Na obrázkoch je 11 nápadov na zapojenie minimálnej sady M100, vyskúšajte ich!

Krok 9: Pokročilé obvody

Použitím väčšieho počtu blokov je možné postaviť pokročilejšie obvody. Videá ukazujú:

• 2-tranzistorový multivibrátor (dvojité svetlo)
• 2-tranzistorový bistabilný multivibrátor (klopný obvod alebo 1-bitová elektronická pamäť)
• RC oscilátor

Krok 10: Zlodej Joule

Zaujímavý obvod: jedna 1,5 V batéria rozsvieti 3 LED v sérii! Špeciálnym komponentom je tu samonavíjací transformátor: 80 cm 0,2 mm smaltovaný drôt ohnutý dvakrát a vinutý 20x feritovým prstencom (vonkajší priemer 10 mm, výška 5 mm). Všimnite si bodov na bloku transformátora: znamená to, že ľavé vinutie prebieha v opačnom smere ako pravé vinutie. Zlodej Joule je samokmitajúci zosilňovač napätia a dokáže vytlačiť niekoľko posledných Joulov z batérie, ktorá sa bežne považuje za vybitú: bude fungovať až ~ 0,5 V. Tomuto okruhu je venovaných veľa inštrukcií, napr. od electronicGURU, 1up, ASCAS, Jason B atď