5 tipov na úspešný Breadboarding: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Moje meno je Jeremy a som v mladšom ročníku na Kettering University. Ako študent elektrotechniky som mal možnosť stráviť mnoho hodín v laboratóriách budovaním malých obvodov na doskách. Ak máte skúsenosti s výrobou malých obvodov a elektronických projektov pre domácich majstrov, nemusí tu byť veľa výhod. Cieľom tejto inštrukcie je pokryť základy používania nepájivého poľa, úvod do spoločných komponentov a stavania malých obvodov. Okrem toho budem stručne diskutovať o tom, ako zorganizovať váš okruh, a tiež o niektorých stratégiách riešenia problémov pre prípady, keď sa niečo pokazí.

Predpokladá sa, že jednotlivé čítania majú určitú znalosť základov elektroniky a terminológie: tok prúdu, napätie, polarita, vodivosť, skrat, otvorený obvod, križovatka a predpätie. Ďalej sa predpokladá, že čitateľ je oboznámený so spínacími zdrojmi používanými v laboratórnom prostredí.

Píšem to preto, že ma baví stavať malé obvody v laboratóriách a počas cesty som pozoroval niektoré bežné problémy a chyby. Dúfam, že to pomôže niekomu, kto sa práve vydáva na cestu objavovania elektroniky, nájsť niečo užitočné, čo mu ušetrí bolesti hlavy, s ktorým som sa počas cesty stretol, a otvorí dvere radostiam z malých obvodových budov!

Krok 1: Breadboard

Čo je to breadboard?:

Populárny nástroj na prototypovanie a testovanie obvodov, ktorý umožňuje používateľovi rýchlo pripojiť a vymeniť komponenty a ľahko vykonávať križovatky. Použitie breadboardu umožňuje rýchlu montáž a úpravu obvodov bez požiadaviek na spájkovanie.

Konfigurácia:

Svorkovnice: Sú spustené vodorovne s číslami riadkov zvýšenými o päť a písmenami stĺpcov v skupinách po piatich. Riadok 1, stĺpce A-E tvoria jeden súvislý kontaktný bod-alebo križovatku, a riadok 1, stĺpce F-J tvorí ďalší

Zbernicové pásy: Vedú vertikálne v pároch po celej dĺžke po stranách a sú označené buď „+“alebo „-“. Celý pás + je jedno spojité prepojenie a - pásmo je spojité spojenie, ktoré umožňuje pripojenie mnohých komponentov k zdroju energie

Žľab / žliabok: Po dĺžke dosky chodu je zvislo medzi koncovými lištami. Riadky sú v tejto drážke diskontinuálne, čo umožňuje použitie integrovaných obvodov (IC)

Breadboardy je možné kúpiť v rôznych veľkostiach a štýloch, ale vyššie uvedený popis konfigurácie zostáva rovnaký, či už máte napoly chlebovú dosku alebo väčší model s napájacími svorkami a viacerými doskami namontovanými na kovovej doske.

Aby ste boli úspešní vo vytváraní svojich obvodov, je nevyhnutné pevne uchopiť rozloženie kontaktných bodov na doske. Pri správnom použití je nepájivá doska skvelým nástrojom na stavbu obvodov a vykonávanie úprav za behu!

Krok 2: Spoznajte svoje súčasti

V rámci návrhu elektronického obvodu sa človek stretne s rôznymi komponentmi. Aj keď to nie je vyčerpávajúci zoznam, poukážem na niektoré bežnejšie komponenty, ich účel a určité varovania pred manipuláciou. Mnoho bolestí hlavy sa dá ušetriť správnym zaobchádzaním s komponentmi a ich používaním. Ak práve začínate s elektronikou, nájdete veľa súprav komponentov, ktoré vám poskytnú základy do 20 dolárov.

Rezistor: (merané v ohmoch) Odoláva toku prúdu v obvode. V závislosti od umiestnenia v obvode je možné použiť na rozdelenie napätia alebo prúdu. Rezistory majú na sebe farebné pásy, ktoré udávajú ich hodnotu odporu v ohmoch a tiež ich toleranciu. Na určenie hodnôt odporu je užitočná tabuľka. Rezistor môže byť v obvode umiestnený v oboch smeroch a bude fungovať rovnako (nemá polaritu).

Fotoodpor: Odoláva toku prúdu. Hodnota odporu sa líši v závislosti od okolitého svetla. Môže byť použitý v aplikáciách stmievania alebo zapínaní obvodu za zhoršených svetelných podmienok.

Kondenzátor: (merané vo Faradoch) Kondenzátor ukladá energiu, ktorá sa potom môže neskôr rozptýliť do obvodu. Funguje ako blok jednosmerného prúdu, ale umožňuje prechod striedavého prúdu. Kondenzátory majú široké spektrum použitia od frekvenčnej filtrácie až po vyhladenie zvlnenia v obvode usmerňovača. Je dôležité si uvedomiť, že hoci keramické diskové kondenzátory nie sú polárnymi komponentmi, pri elektrolytických kondenzátoroch je potrebná opatrnosť, pretože majú určený vodič na pripojenie na kladné a záporné póly a pri spätnom umiestnení sa môžu poškodiť.

Tranzistor: Tranzistor je polovodič, ktorý reguluje tok prúdu, zosilňuje signály alebo funguje ako prepínač. Existuje mnoho rôznych typov tranzistorov, ale najdôležitejšou úvahou pri návrhu raného obvodu (za predpokladu, že máte správny tranzistor pre danú aplikáciu) je, že je potrebné dbať na to, aby sa tieto súčiastky vyhli statickým šokom.

Dióda: Dioda je polovodič, ktorý funguje ako jednosmerný spätný ventil pre prúdový tok. Pri predpätí vpred prúd vstupuje do anódy (+ zvod) a prúdi von z katódy (- zvod). Pri reverznom predpätí však funguje ako otvorený spínač a cez komponent neprúdi žiadny prúd. Je potrebné vziať do úvahy orientáciu, pretože umiestnenie diódy dozadu bude mať za následok nežiaduce správanie obvodu alebo spálenú diódu.

Svetlo emitujúca dióda (L. E. D): Špeciálna dióda, ktorá pri vedení vyžaruje svetlo. Používa sa v mnohých malých aplikáciách, kde sú potrebné indikátory. Medzi výhody patrí extrémne nízka spotreba energie a extrémne dlhá životnosť.

Integrovaný obvod: Posledným komponentom, ktorý predstavím, je integrovaný obvod (IC). Existuje príliš veľa variácií, ktoré je tu možné uviesť, ale niektoré z nich sú operačný zosilňovač, časovače, regulátory napätia a logické polia. Integrované obvody poskytujú celý obvod v malom čipe a môžu obsahovať odpory, diódy, kondenzátory a tranzistory, všetky v čipe menšom ako desetník. Existuje kolíková konvencia pre kolíky na IC čipe, na povrchu čipu je zarážka alebo bodka, a to zodpovedá kolíku č. 1, piny sú potom postupne očíslované po strane a zálohované druhým.

POZOR! Integrované obvody môžu byť zničené statickým šokom.

Spolu s vyššie uvedenými komponentmi existujú induktory, relé, spínače, potenciometre, variabilné odpory, sedemsegmentové displeje, poistky, transformátory … získate predstavu! Rýchle online vyhľadávanie poskytne veľa užitočných informácií (Napríklad: prehľady komponentov, čo robí tranzistor?, Typy kondenzátorov)

Bude veľmi užitočné poznať základné informácie o súčiastkach, ktoré používate, bez ohľadu na to, či sú citlivé na statickú elektrinu a či majú polaritu. Nielenže ušetríte čas, peniaze a bolesť hlavy; ale obvod bude pravdepodobne fungovať podľa želania oveľa rýchlejšie!

Krok 3: Organizácia je zásadná

Organizácia - Prečo na tom záleží?:

Vyššie uvedené obvody (pravá strana) sú funkčne rovnaké, ale majú výrazne odlišný vzhľad. Aj keď prvý používa menej káblov, nie je to preferovaná metóda na stavbu malých obvodov. Na breadboarde je dostatok miesta pre malé obvody; Nebojte sa využiť tento priestor!

Aj keď je výber toho, čo použiť pre potenciálnych zákazníkov, osobný, niekoľko vecí vám môže život výrazne uľahčiť. Veľa ľudí bude používať medený drôt a bude si vyrábať svoje vlastné vodiče, ale ja dávam prednosť prepojovacím kolíkom, ktoré je možné lacno kúpiť online. Prepojky sú vyrobené z lanka oproti tuhému medenému drôtu a na konci majú kolík, ktorý uľahčuje používanie. Výhodou prameňov je, že zapojenie je oveľa flexibilnejšie, takže je menej pravdepodobné, že by ste prerušili spojenie, a existuje väčšia flexibilita pri smerovaní. Posledná poznámka k zapojeniu, je veľmi užitočné „farebne odlíšiť“vaše vedenie spôsobom, ktorý je pre vás ľahké sledovať (ľavý obrázok vyššie). Rád napríklad ponechám svoje červené a čierne vedenie pre svoje kladné a záporné napätie (v uvedenom poradí), často používam sivú alebo oranžovú pre spoločnú zem, modrú pre vstupný signál a bielu alebo žltú pre vnútorné spoje. Ak máte niekoľko zdrojov napájania, ako aj vstupy z generátora signálu, je vhodné vytvoriť štítky pre vodiče a označiť ich, aby ste zaistili správne pripojenie neskôr.

Pokiaľ ide o sledovanie schematického diagramu, veci sú oveľa jednoduchšie, ak rozložíte svoje súčiastky na doske čo najbližšie k rozloženiu v schéme. Týmto spôsobom môžete na prvý pohľad vidieť hodnoty svojich komponentov a tiež uľahčiť sledovanie trás signálu / riešenie problémov so zlyhaniami. Laboratóriá na väčšine škôl vám často dajú pokyn na meranie napätia alebo prúdu v konkrétnom bode obvodu; v týchto prípadoch je schéma fyzicky odrážajúca schému VELKOU pomocou! Nakoniec, keď sa dostanete do zložitejších a pokročilejších obvodov, je dôležité udržiavať citlivejšie komponenty (napríklad integrované obvody) mimo induktorov, relé a ďalších komponentov, kde by mohli byť poškodené magnetickými poľami.

Ak obvod, ktorý budujete, má jeden (alebo viac) integrovaných obvodov, počet komponentov a vodičov potrebných na stavbu obvodu sa môže veľmi rýchlo zamotať. Aby ste pomohli obmedziť neporiadok a uľahčili si prácu, je často užitočné umiestniť integrovaný obvod ďalej od všetkého, čo je na doske, a ostatné komponenty umiestniť pomocou káblov na piny IC. týmto spôsobom je oveľa jednoduchšie dešifrovať veci neskôr. Ak má byť obvod neskôr zabudovaný do trvalej podoby, môžete všetko konsolidovať, aby sa zmestilo do menšieho priestoru.

Krok 4: Základné riešenie problémov

Všetko je v poriadku - kým nie je!

Takže ste si urobili domácu úlohu, rozumiete svojim komponentom a obvod je postavený presne tak, ako ukazujú pokyny. Prepnite vypínač … a … NIČ! Nie je nezvyčajné postaviť malý okruh a neskôr zistiť, že niečo nie je v poriadku. To všetko je súčasťou procesu vzdelávania. Vedieť, kde začať s riešením problémov, môže obmedziť problémy a podráždenie problémov.

Zdroj energie: Vo všeobecnosti je najlepšie začať s riešením problémov so zaistením napájania obvodu. Ak je obvod napájaný z batérie, pomocou multimetra skontrolujte napätie a uistite sa, že je dostatočne „šťavnatá“na napájanie obvodu. Pri použití napájacieho zdroja existuje mnoho faktorov, ktoré je potrebné zvážiť:

Režim napájania: Mnoho zdrojov napájania môže dodávať konštantný prúd (cc) alebo konštantné napätie (cv). Je dôležité zaistiť, aby bolo zvolené správne nastavenie, aby bola zaistená správna prevádzka. Väčšina malých projektov bude pripojená k zdroju napájania v režime konštantného napätia

Zemné / záporné napätie: Ak je váš projekt napájaný batériou, pravdepodobne to nebude problém. Pri použití napájacieho zdroja budú v obvodoch často zapojené záporné napätie (napríklad pre operačný zosilňovač) a tiež spoločná zem. Je dôležité porozumieť tomuto rozdielu a NEVIDIEŤ na to, že záporné napätie a spoločná zem sú zameniteľné

Nastavenia napájania: Ak je použité záporné napätie, uistite sa, že viete, ako upraviť nastavenia napájania. To sa bude líšiť medzi výrobcami, ale zvyčajne sa to dosiahne pomocou prepínačov na prednej strane jednotky. Keď som prvýkrát použil napájací zdroj na napájanie -12 voltov do operačného zosilňovača, nepodarilo sa mi skontrolovať, či boli nastavenia napätia upravené pre napájanie + aj -. V dôsledku toho som strávil viac ako hodinu prestavbou / dvojitou kontrolou svojho okruhu

Konfigurácia obvodu

Vykonajte porovnanie schémy a obvodu, ak ste svoj obvod postavili tak, aby v schéme zrkadlil schému, je tento krok oveľa jednoduchší.

Skontrolujte orientáciu polárnych komponentov (diódy, kondenzátory, tranzistory)

Zaistite, aby sa vodiče komponentov nedotýkali a nevytvárali skratové podmienky

Overte svorkovnice, uistite sa, že všetky vodiče a vodiče súčiastky sú pevne zasunuté do kontaktného bodu a že všetky súčiastky, ktoré majú tvoriť spoj, to skutočne robia. Keď sú veci preplnené, je ľahké omylom sa presunúť na iný svorkovnicový pás. Tým sa vytvorí prerušenie (alebo otvorený obvod)

Ak všetko vyzerá dobre s napájaním, orientáciou komponentov a zapojením, začnite mať podozrenie na chybný komponent. Ak obvod obsahuje integrovaný obvod, problém môže vyriešiť niekedy iba jeho výmena. Navyše, ak sa nachádzate v laboratórnom prostredí a recyklujete súčiastky, môžete zistiť, že máte chybný kondenzátor, diódu alebo tranzistor, ktorý skupina predtým nesprávne zapojila a zničila

Vyššie uvedené kroky by mali vyriešiť mnoho problémov, s ktorými sa stretávame v základnom budovaní obvodov, ale ak všetko vyzerá dobre a stále to nefunguje, môže byť načase všetko rozobrať, znova skontrolovať všetky hodnoty rezistorov a skontrolovať všetky komponenty, ktoré sú možné testovať s dostupným vybavením. Väčšina schematických diagramov - najmä tých, ktoré sa používajú pre laboratóriá v akademickom prostredí - bola vytvorená a osvedčená viackrát, takže je veľmi nepravdepodobné, že problém spočíva v schematickom návrhu. Ak však prototypujete svoj vlastný obvod a nedokážete vyriešiť problémy prostredníctvom odstraňovania problémov, môže byť nanajvýš prospešné vrátiť sa na rysovaciu dosku a analyzovať nedostatky v modeli obvodu.

Krok 5: Nevzdávajte sa

Pri stavbe malých obvodov je veľmi ľahké sa frustrovať. Existuje doslova nespočetné množstvo variácií, ako sa veci môžu potenciálne pokaziť. Niektoré problémy je oveľa ťažšie vyriešiť ako ostatné. Aj keď sa to jednoduchšie hovorí, ako plní, nenechajte frustráciu oblažovať úsudok. Urobte krok späť, schlaďte sa a vyhodnotte situáciu z logického hľadiska. Kvôli frustrácii som viackrát takmer odišiel z laboratórií, ale zistil som, že niekde bol odpojený jeden vodič alebo nebol zapnutý výstup signálu. Problém v obvode je častejšie len malým detailom. Vykonanie logických a metodických krokov na vyhodnotenie obvodu a identifikáciu problému spravidla vedie k vyriešeniu. Existuje toľko aspektov elektroniky, ktoré je potrebné preskúmať, nenechajte si neúspechy alebo zlyhania dovoliť vzdať sa tohto obohacujúceho úsilia!