Bloky magnetických obvodů: 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Nic není lepší pro učení nebo navrhování elektroniky než budování skutečných obvodů. Breadboard je populární volbou, ale často vede k nesrozumitelným špagetám, které se nijak nepodobají původnímu schématu a je těžké je ladit.

Vzal jsem si inspiraci od jiného instruktážního k vytvoření sady magnetických bloků, které lze kombinovat do elektronických obvodů. Výsledek je úžasný: základní obvody jsou nastaveny během několika sekund a vypadají stejně jako schéma! Spojení mezi bloky je velmi spolehlivé, protože měděné pásy dvou různých bloků jsou přitlačeny proti sobě magnety pod páskou.

Bloky jsou vyrobeny z recyklované lepenky s malými magnety na okrajích. Měděná páska zakrývá magnety a připojuje se ke komponentám. Umístěním dvou malých magnetů na každý okraj se bloky vždy přitahují. Nejsou potřeba žádné specializované nástroje a cena se pohybuje kolem 10 centů za blok.

Krok 1: Materiál

100, 200 nebo 300 válcových neodymových magnetů o průměru 5 mm a tloušťce 1 mm (5 x 1 mm). Ty jsou snadno dostupné online za ~ 1,5 centu za kus (např. Zde)

10 mm široká měděná páska, 10 m role bude více než dostačující (např. Zde)

Silná lepenka: 6mm 3vrstvá verze je dobrá. 50x50 cm je víc než dost

Součásti pro prototypování: držák baterie 4xAAA, LED diody, odpory, kondenzátory, tranzistory, reproduktor, LDR, tlačítka, potenciometr atd. V dalším kroku je podrobný seznam minimální sady.

Nástroje: řezačka na krabice a páječka. Červené a modré trvalé značky. Pinzety jsou užitečné pro ohýbání kolíků.

Krok 2: Minimální sada pomocí 100 magnetů

Zde je návrh pro součásti na výrobu 23 bloků se 100 magnety:

4 přímé konektory

4 úhlové kusy

2 T-křižovatky

1 box na baterie

2 LED diody (zelená a červená)

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

1 potenciometr (10 kOhm)

1 LDR (odpor závislý na světle)

1 npn tranzistor (např. 2n3904)

1 elektrolytový kondenzátor 100 mF

1 tlačítko

1 dotykový panel

Na konci tohoto pokynu je ukázáno 11 snadných obvodů, které s touto minimální sadou zvládnete.

Krok 3: Označte póly magnetů

Válcové neodymové magnety nemají označení severního a jižního pólu, ale sledování relativní polarity bude zásadní pro to, aby se bloky obvodů vždy přitahovaly.

Nejjednodušší způsob, jak to zjistit, je vrátit se k definici: sever je pól, který ukazuje na sever, když se magnet nechá volně otáčet: zmáčkněte tenký drát do poloviny hromádky magnetů a zvedněte jej: jako jehlu kompas, bude v souladu s magnetickým polem Země. Zkontrolujte konzistenci na několika různých místech a poté zbarvte severní pól červeně, jižní stranu modře.

Přilepte všechny magnety se severním pólem nahoru na železný plech (např. Box na sušenky). Vybarvěte všechny strany červenou permanentní fixou. Nechte 10 minut dobře zaschnout, obraťte je a vybarvěte jižní pól na modro. Nyní jsou všechny magnety označeny podle společné konvence (červená = severní pól, modrá = jižní pól)

Krok 4: Vyřízněte lepenku

Tužkou nakreslete mřížku ~ 100 čtverců 2,5x2,5 cm. Přidejte také jeden „pás“5,2 cm: bloky s dvojitou jednotkou musí být o 2 mm širší než dva bloky s jednou jednotkou, aby byly zohledněny dva magnety o průměru 1 mm, které oddělují dva bloky. Tři „jednotky“budou mít 7,9 cm. Rozřízněte bloky na čtverce 2,5 x 2,5, ale také vytvořte obdélníky 2,5 x 5,2 cm pro dlouhé konektory a 5,2 x 7,9 cm pro velké komponenty, jako je držák baterie reproduktoru.

Krok 5: Připevněte magnety měděnou páskou

U každého bloku ustřihněte měděnou pásku správné délky:

Spojovací blok: 4 magnety, 5cm páska Dlouhý spojovací blok: 4 magnety, 8cm páska Úhlový blok: 4 magnety, 2 kusy 3cm pásky T-spoj: 6 magnetů, 1 kus 3cm pásky, 1 kus 5cm pásky Překřížení: 8 magnety, 2 kusy 1,5cm pásky, 1 kus 5cm pásky 2koncová součástka: 4 magnety, 2 kusy 2cm pásky 3koncová součástka: 6 magnetů, 3 kusy 2cm pásky

Seskupte magnety do párů, kde každý pár má jednu modrou stranu nahoru a jednu červenou stranu nahoru. V této konfiguraci budou mírně přitahovat. Odstraňte papír z měděné pásky a přilepte jej na magnety a ponechte ~ 5 mm volných na straně, která půjde na dno. Nalepte pásku na lepenkový čtverec tak, aby magnety byly na straně bloku. Dávejte pozor na orientaci: na horní straně by měla být modrá vlevo a červená vpravo. Na pravé straně by měla být modrá nahoře a červená dolů, a tak dále na zbytku náměstí: to zaručí, že kdykoli se dva bloky dostanou do kontaktu, severní pól z jednoho bloku bude směřovat k jižnímu pólu z druhého bloku a vždy přitahují, i když se bloky otáčejí.

U 3-koncových komponent se může měděná páska překrývat a je třeba je oříznout: jemně je ořízněte řezačkou a přebytečnou pásku lze odstranit. Tímto způsobem se také odstraní přebytečná páska pro jiné bloky.

Krok 6: Pájejte úhlové bloky a T-spoje

Dva kusy měděné pásky přilepené na sebe mohou vypadat jako skvělé spojení, ale pamatujte, že mezi nimi je vrstva lepidla a obvykle se elektricky nepřipojí! Chcete-li vytvořit robustní trvalé spojení, pájejte kapku cínu, která se připojí k oběma částem pásky úhlových bloků a T-přechodu.

Krok 7: Namontujte součásti

Pomocí jehly propíchněte malé otvory, kam povedou vývody součástí. Odřízněte vodiče na správnou délku. Nechte součástku vyčnívat 1 nebo 2 cm, takže bude snazší umístit a vyměnit bloky. Přilepte součástku skrz otvory a připájejte vodiče. U rezistorů a kondenzátorů zapište hodnotu na blok. Symboly a barvami označte další vlastnosti součástí nebo připojení, například polaritu elco a LED.

Krok 8: Vyzkoušejte některé jednoduché obvody

Na obrázcích je 11 návrhů obvodů pro minimální sadu M100, vyzkoušejte je!

Krok 9: Pokročilé obvody

Pomocí většího počtu bloků lze vybudovat pokročilejší obvody. Videa ukazují:

• 2-tranzistorový multivibrátor (dvojité zábleskové světlo)
• 2tranzistorový bistabilní multivibrátor (klopný obvod nebo 1bitová elektronická paměť)
• RC oscilátor

Krok 10: Zloděj Joule

Zajímavý obvod: jedna 1,5 V baterie rozsvítí 3 LED diody v sérii! Speciální komponentou je zde samostatně vinutý transformátor: 80 cm smaltovaný drát o průměru 0,2 mm ohnutý dvakrát a 20x navinutý feritovým prstencem (vnější průměr 10 mm, výška 5 mm). Všimněte si bodů na bloku transformátoru: znamená to, že levé vinutí probíhá v opačném směru než pravé vinutí. Zloděj Joule je samokmitající zesilovač napětí a dokáže vyždímat posledních Joulů z baterie, která je normálně považována za vybitou: bude fungovat až ~ 0,5V. Tomuto okruhu je věnováno mnoho instrukcí, např. od electronicGURU, 1up, ASCAS, Jason B atd