5 savjeta za uspješan Breadboarding: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Zovem se Jeremy i studiram na sveučilištu Kettering. Kao student elektrotehnike imao sam priliku provesti mnogo sati u laboratorijima gradeći male krugove na pločama. Ako ste iskusni u izradi malih sklopova i projektima elektronike vlastitim rukama, možda vam ovdje neće biti od velike koristi. Svrha ove upute je pokriti osnove korištenja matične ploče, upoznavanje s uobičajenim komponentama i izgradnju malih sklopova. Osim toga, ukratko ću raspraviti kako organizirati svoj krug, kao i neke strategije rješavanja problema u onim prilikama kada stvari krenu naopako.

Pretpostavlja se da pojedinačno čitanje ovog članka poznaje osnove elektronike i terminologije: strujni tok, napon, polaritet, vodljivost, kratki spoj, otvoreni spoj, spoj i pristranost. Nadalje, pretpostavlja se da je čitatelj upoznat s sklopnim izvorima napajanja koji se koriste u laboratorijskom okruženju.

Pišem ovo jer uživam u stvaranju malih krugova u laboratorijima i usput sam uočio neke uobičajene probleme i pogreške. Nadam se da će ovo pomoći nekome tko je tek krenuo na put u otkriće elektronike da pronađe nešto korisno što će mu spasiti neke glavobolje s kojima sam se usput susreo, i otvoriti vrata radostima male zgrade!

Korak 1: Breadboard

Što je matična ploča?:

Popularan alat za izradu prototipova i testiranje krugova, omogućavajući korisniku da brzo poveže i zamijeni komponente i s lakoćom napravi spojeve. Korištenje matične ploče omogućuje brzu montažu i izmjenu krugova bez zahtjeva za lemljenjem.

Konfiguracija:

Priključne trake: izvode se vodoravno, s brojevima redaka uvećanim za pet, a slova stupaca u grupama od pet. Red 1, stupci A-E čine jednu kontinuiranu kontaktnu točku-ili spoj, a red 1, stupci F-J čine drugu

Sabirničke trake: Okomito idu u parovima duž duljine svake strane i označene su kao "+" ili "-". Cijela + traka je jedan kontinuirani spoj, a - traka je kontinuirani spoj, što omogućuje spajanje mnogih komponenti na izvor napajanja

Korito / utor: vodi duljinu ploče okomito između priključnih traka. Redovi su diskontinuirani na ovom utoru, što omogućuje upotrebu integriranih krugova (IC -ova)

Oglasne ploče mogu se kupiti u različitim veličinama i stilovima, ali gornji opis konfiguracije ostaje isti bez obzira imate li polu-matičnu ploču ili veći model s priključcima za napajanje i više ploča montiranim na metalnu ploču.

Da biste bili uspješni u izradi sklopova, važno je dobro razumjeti raspored kontaktnih točaka na ploči. Kada se pravilno koristi, ploča je izvrstan alat za izgradnju sklopova i izmjene u hodu!

Korak 2: Upoznajte svoje komponente

Unutar dizajna elektroničkih kola naići ćete na razne komponente. Iako ovo ne namjerava biti iscrpan popis, istaknut ću neke od uobičajenih komponenti, njihovu namjenu i neka upozorenja za rukovanje. Mnoge glavobolje mogu se spasiti pravilnim rukovanjem i korištenjem komponenti. Ako tek počinjete s elektronikom, mogu se pronaći mnogi kompleti komponenti koji će vam dati osnove za manje od 20 USD.

Otpornik: (mjereno u Ohmima) Odupire protok struje unutar kruga. Ovisno o položaju unutar kruga, može se koristiti za podjelu napona ili struje. Otpornici imaju obojene trake koje pokazuju njihovu vrijednost otpora u ohmima kao i njihovu toleranciju. Tablica je korisna za određivanje vrijednosti otpora. Otpornik se može postaviti u bilo kojem smjeru unutar kruga i funkcionirat će na isti način (nema polaritet).

Fotootpornik: Odupire protok struje. Vrijednost otpora varira ovisno o svjetlosti okoline. Može se koristiti u zatamnjivanju ili uključivanju strujnog kruga u uvjetima slabog osvjetljenja.

Kondenzator: (mjereno u Faradsima) Kondenzator skladišti energiju koja se kasnije može rasipati u krug. Djeluje kao blok za istosmjernu struju, ali dopušta prolaz izmjenične struje. Kondenzatori imaju širok raspon primjena od frekvencijskog filtriranja do zaglađivanja valova u ispravljačkom krugu. Važno je napomenuti da, iako kondenzatori od keramičkih diskova nisu polarne komponente, s elektrolitskim kondenzatorima treba voditi računa jer imaju označeni kabel za spajanje na pozitivne i negativne stezaljke te se mogu oštetiti ako se postave unatrag.

Tranzistor: Tranzistor je poluvodič koji regulira protok struje, pojačava signale ili djeluje kao prekidač. Postoji mnogo različitih vrsta tranzistora, ali najvažnije razmatranje u ranom projektiranju kruga (pod pretpostavkom da imate odgovarajući tranzistor za primjenu) je da se mora paziti da se izbjegne statički udar na ove komponente.

Dioda: Dioda je poluvodič koji djeluje kao jednosmjerni ventil za protok struje. Kod naprijed nagnute struje ulazi u anodu (+ odvod) i izlazi van katode (- vod). Međutim, kada je obrnuto pristran, djeluje kao otvoreni prekidač i struja ne prolazi kroz komponentu. Moramo uzeti u obzir orijentaciju jer će postavljanje diode unatrag dovesti do neželjenog ponašanja strujnog kruga ili do pregorijevanja diode.

Dioda koja emitira svjetlost (L. E. D): Posebna dioda koja emitira svjetlost tijekom provođenja. Koristi se u mnogim malim aplikacijama gdje su potrebni pokazatelji. Prednosti uključuju iznimno nisku potrošnju energije i iznimno dug vijek trajanja.

Integrirani krug: Posljednja komponenta koju ću predstaviti je integrirano kolo (IC). Ovdje ima previše varijacija za navesti, ali neke su operativno pojačalo, mjerači vremena, regulatori napona i logički nizovi. Integrirani krugovi pružaju cijeli krug unutar malog čipa i mogu sadržavati otpornike, diode, kondenzatore i tranzistore unutar čipa manjeg od deset centi. Postoji konvencija o numeriranju pinova na IC čipu, postoji uvlačenje ili točka na površini čipa, a to odgovara pinu #1, pinovi se tada redom numeriraju sa strane, a drugi sigurnosno kopiraju..

OPREZ! Integrirani krugovi mogu se uništiti od statičkog udara.

Uz gore navedene komponente, tu su i prigušnice, releji, sklopke, potenciometri, promjenjivi otpornici, sedmo-segmentni zasloni, osigurači, transformatori … shvaćate! Brzo pretraživanje na mreži pružit će mnogo korisnih informacija (Na primjer: pregledi komponenti, što radi tranzistor?, Vrste kondenzatora)

Poznavanje osnovnih informacija o komponentama koje koristite, bez obzira jesu li osjetljive na statički elektricitet ili ne te imaju li polaritet ili ne, bit će od velike koristi. Ne samo da ćete uštedjeti vrijeme, novac i glavobolju; ali sklop će vjerojatno brže funkcionirati po želji!

Korak 3: Organizacija je bitna

Organizacija - Zašto je to važno?:

Gore navedeni krugovi (s desne strane) funkcionalno su isti, ali znatno drugačijeg izgleda. Iako prvi koristi manje ožičenja, to nije poželjna metoda za izgradnju malih krugova. Na matičnoj ploči ima dovoljno mjesta za male krugove; ne bojte se iskoristiti ovaj prostor!

Iako je izbor onoga što ćete koristiti za potencijalne klijente osoban, nekoliko stvari može znatno olakšati život. Mnogi će ljudi koristiti bakrenu žicu i sami stvarati tragove, ali meni se više sviđaju kratkospojnici za matične ploče koji se mogu jeftino kupiti na internetu. Kratkospojnici su izrađeni od žica u odnosu na krutu bakrenu žicu, a na kraju imaju iglu za jednostavnu uporabu. Prednost žica je u tome što je ožičenje mnogo fleksibilnije, pa je manja vjerojatnost da ćete prekinuti vezu, a veća je fleksibilnost u usmjeravanju. Zadnja napomena o ožičenju, vrlo je korisno "označiti bojom" vaše ožičenje na način koji vam je lako pratiti (lijeva slika gore). Na primjer, volim zadržati svoje crveno i crno ožičenje za svoj pozitivni i negativni napon (respektivno), često koristim sivu ili narančastu boju za zajedničko uzemljenje, plavu za ulazni signal i bijelu ili žutu za unutarnje spojeve. Ako imate nekoliko izvora napajanja, kao i ulaze iz generatora signala, korisno je napraviti oznake za svoje žice i označiti ih kako biste kasnije osigurali ispravnu vezu.

Što se tiče slijeđenja shematskog dijagrama, stvari su mnogo lakše ako postavite svoje komponente na ploču što je moguće bliže izgledu u shemi. Na taj način možete vidjeti svoje komponente na prvi pogled, kao i olakšati praćenje ruta signala / otklanjanje kvarova. Laboratoriji u većini škola često će vas uputiti da napravite mjerenje napona ili struje na određenoj točki u krugu; u ovim je slučajevima ogromna pomoć ako vaš sklop fizički odražava shemu! Na kraju, kako ulazite u složenije i naprednije krugove, važno je da osjetljivije komponente (poput integriranih krugova) držite podalje od prigušnica, releja i drugih komponenti gdje bi se mogle oštetiti zbog magnetskih polja.

Ako krug koji gradite ima jedan (ili više) integriranih krugova, broj komponenti i vodiča potrebnih za izgradnju kruga može brzo postati prilično neuredan. Kako biste smanjili nered i sebi olakšali rad, često je korisno integrirani krug postaviti dalje od svega ostalog na ploči, a ostale komponente postaviti s IC pinovima. na taj je način kasnije mnogo lakše dešifrirati stvari. Ako će se sklop kasnije ugraditi u trajni oblik, sve možete konsolidirati tako da stane u manji prostor.

Korak 4: Osnovno rješavanje problema

Sve je u redu - dok nije!

Dakle, napravili ste domaću zadaću, razumijete svoje komponente i sklop je izgrađen točno onako kako pokazuju upute. Okrenite prekidač za napajanje … i … NIŠTA! Nije neuobičajeno izgraditi mali krug i nakon toga otkriti da nešto nije u redu. Sve je to dio procesa učenja. Znati odakle početi s rješavanjem problema može smanjiti gnjavažu i iritaciju problema.

Izvor napajanja: U pravilu je najbolje započeti rješavanje problema osiguravajući da napajanje dođe do kruga. Ako krug radi s baterijom, pomoću višemetara provjerite napon i provjerite ima li dovoljno "soka" za napajanje kruga. Ako se koristi napajanje, potrebno je uzeti u obzir mnogo čimbenika:

Način napajanja: Mnogi izvori napajanja imaju mogućnost napajanja konstantnom strujom (cc) ili konstantnim naponom (cv). Važno je osigurati da je odabrana odgovarajuća postavka za ispravan rad. Većina malih projekata bit će spojena na izvor napajanja u načinu rada s konstantnim naponom

Uzemljenje / negativni napon: Ako se vaš projekt napaja baterijom, to vjerojatno neće biti problem. Kad se koristi napajanje, često će u krugovima biti primijenjen negativni napon (na primjer na operacijsko pojačalo), kao i zajedničko uzemljenje. Ovdje je važno razumjeti razliku i NE gledati na negativni napon i zajedničko uzemljenje kao na zamjenjive

Postavke napajanja: Ako se primjenjuje negativni napon, provjerite znate li prilagoditi postavke napajanja. To će varirati među proizvođačima, ali obično će se to postići odabirom prekidača na prednjoj strani jedinice. Prvi put kad sam koristio napajanje za napajanje -12 volti operacijskog pojačala, nisam uspio provjeriti jesu li postavke napona prilagođene i za + i za - napajanje. Kao posljedica toga, potrošio sam više od sat vremena na obnovu / dvostruku provjeru strujnog kruga

Konfiguracija kruga

Izvršite usporedbu sheme i sklopa, ako ste svoj krug izgradili tako da preslikava shemu u rasporedu, ovaj korak je mnogo jednostavniji.

Provjerite orijentaciju polarnih komponenti (diode, kondenzatori, tranzistori)

Uvjerite se da se vodiči komponenti ne dodiruju stvarajući uvjete kratkog spoja

Provjerite stezaljke, provjerite jesu li svi vodiči i žice komponenti čvrsto umetnuti u kontaktnu točku te jesu li sve komponente koje bi trebale tvoriti spoj zapravo to učinile. Lako je slučajno premjestiti se na drugu priključnu traku kada se stvari pretrpe. To stvara prekid (ili prekid kruga)

Ako sve izgleda dobro s napajanjem, orijentacijom komponente i ožičenjem, počnite sumnjati na neispravnu komponentu. Ako krug sadrži IC, ponekad samo zamjena toga može riješiti problem. Osim toga, ako se nalazite u laboratorijskom okruženju i reciklirate komponente, možda ćete otkriti da imate neispravan kondenzator, diodu ili tranzistor koji je skupina prethodno pogrešno ožičila i uništila

Gore navedeni koraci trebali bi riješiti mnoge probleme s kojima se susreće osnovna izgradnja kola, ali ako sve izgleda dobro i još uvijek ne radi, možda je vrijeme da sve razbijete, dvaput provjerite sve vrijednosti otpornika i provjerite sve komponente koje su mogu se testirati s dostupnom opremom. Većina shematskih dijagrama - osobito onih koji se koriste za laboratorije u akademskom okruženju - izgrađeni su i dokazani više puta, pa je malo vjerojatno da je problem u shematskom dizajnu. Ako, međutim, izrađujete vlastiti krug i ne možete riješiti probleme rješavanjem problema, moglo bi biti najkorisnije da se vratite na ploču za crtanje i analizirate svoj model kola na nedostatke.

Korak 5: Ne odustajte

Vrlo je lako biti frustriran pri izgradnji malih krugova. Postoji doslovno bezbroj varijacija kako stvari mogu poći po zlu. Neke je probleme puno teže riješiti od drugih. Iako je lakše reći nego ostvariti, ne dopustite da oblak frustracije prosudi. Napravite korak unatrag, ohladite se i procijenite situaciju iz logičke perspektive. Skoro sam više puta izašao iz laboratorija zbog frustracije, ali sam otkrio da je jedan odvod negdje isključen ili da signalni izlaz nije uključen. Često je problem u krugu samo mali detalj. Poduzimanje logičkih i metodičkih koraka za procjenu sklopa i identifikaciju problema općenito dovodi do rješenja. Postoji toliko mnogo aspekata elektronike za istraživanje, ne dopustite da vam zastoji ili neuspjesi dopuste da odustanete od ovog nagrađivačkog poduhvata!