5 tipů pro úspěšný Breadboarding: 5 kroků

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

Jmenuji se Jeremy a jsem v juniorce na Kettering University. Jako student elektrotechniky jsem měl možnost strávit mnoho hodin v laboratořích budováním malých obvodů na prkénkách. Pokud máte zkušenosti s výrobou malých obvodů a projektů elektroniky, které si uděláte sami, možná zde nenajdete mnoho výhod. Účelem této instrukce je pokrýt základy používání prkénka, seznámení s běžnými součástmi a stavbou malých obvodů. Kromě toho budu stručně diskutovat o tom, jak organizovat váš okruh, a také o některých strategiích řešení potíží pro případy, kdy se něco pokazí.

Předpokládá se, že toto čtení má určitou znalost základů elektroniky a terminologie: tok proudu, napětí, polarita, vodivost, zkrat, otevřený obvod, spojení a předpětí. Dále se předpokládá, že čtenář je obeznámen se spínanými napájecími zdroji používanými v laboratorním prostředí.

Píšu to proto, že mě baví stavět malé obvody v laboratořích a na cestě jsem zaznamenal některé běžné problémy a chyby. Doufám, že to pomůže někomu, kdo se právě vydává na cestu objevování elektroniky, aby našel něco užitečného, co mu ušetří bolest hlavy, se kterou jsem se po cestě setkal, a otevře dveře radosti malých obvodových budov!

Krok 1: Breadboard

Co je prkénko ?:

Populární nástroj pro prototypování a testování obvodů, který uživateli umožňuje rychle připojit a vyměnit komponenty a snadno provádět křižovatky. Použití prkénka umožňuje rychlou montáž a úpravu obvodů bez požadavků na pájení.

Konfigurace:

Svorkovnice: Spouštějte vodorovně, čísla řádků se zvyšují o pět a písmena sloupců ve skupinách po pěti. Řádek 1, sloupce A-E tvoří jeden souvislý kontaktní bod-nebo křižovatku, a řádek 1, sloupce F-J tvoří další

Sběrnicové pásy: Jezdí svisle po dvojicích po každé straně a jsou označeny buď „+“nebo „-“. Celý pás + je jedno souvislé spojení a - pruh je spojité spojení, které umožňuje připojení mnoha komponent ke zdroji energie

Žlab / drážka: Slouží ke svislému přechodu mezi propojovacími lištami. Řady jsou v této drážce nesouvislé, což umožňuje použití integrovaných obvodů (IC)

Breadboards lze zakoupit v různých velikostech a stylech, ale výše uvedený popis konfigurace zůstává stejný, ať už máte poloviční prkénko nebo větší model s napájecími svorkami a více deskami namontovanými na kovovou desku.

Abyste byli úspěšní při vytváření svých obvodů, je důležité mít pevné pochopení rozložení kontaktních bodů na prkénku. Při správném používání je prkénko skvělým nástrojem pro stavbu obvodů a provádění úprav za běhu!

Krok 2: Poznejte své součásti

V rámci návrhu elektronického obvodu se člověk setká s řadou komponent. I když to není vyčerpávající seznam, upozorním na některé běžnější součásti, jejich účel a varování při manipulaci. Mnoho bolestí hlavy lze uložit správným zacházením a používáním komponent. Pokud s elektronikou teprve začínáte, najdete mnoho sad součástek, které vám poskytnou základy za méně než 20 $.

Rezistor: (měřeno v ohmech) Odolává toku proudu v obvodu. V závislosti na umístění v obvodu lze použít k rozdělení napětí nebo proudu. Rezistory mají na sobě barevné pásy, které udávají jejich hodnotu odporu v ohmech a také jejich toleranci. Pro stanovení hodnot odporu je užitečná tabulka. Rezistor může být umístěn v libovolném směru v obvodu a bude fungovat stejným způsobem (nemá polaritu).

Fotoodpor: Odolává toku proudu. Hodnota odporu se liší podle okolního světla. Lze použít v aplikacích stmívání nebo zapínání obvodu za špatných světelných podmínek.

Kondenzátor: (měřeno ve Faradech) Kondenzátor ukládá energii, kterou lze později rozptýlit do obvodu. Funguje jako blok stejnosměrného proudu, ale umožňuje průchod střídavého proudu. Kondenzátory mají široké spektrum použití od frekvenční filtrace po vyhlazování vln v obvodu usměrňovače. Je důležité si uvědomit, že zatímco keramické diskové kondenzátory nejsou polární součásti, je třeba dávat pozor na elektrolytické kondenzátory, protože mají určený vodič pro připojení kladných a záporných svorek a mohou být poškozeny při umístění dozadu.

Tranzistor: Tranzistor je polovodič, který reguluje tok proudu, zesiluje signály nebo funguje jako přepínač. Existuje mnoho různých typů tranzistorů, ale nejdůležitějším aspektem při návrhu raného obvodu (za předpokladu, že máte správný tranzistor pro danou aplikaci) je, že je třeba dbát na to, aby nedošlo k statickým šokům těchto komponent.

Dioda: Dioda je polovodič, který funguje jako jednosměrný zpětný ventil pro tok proudu. Při předpětí dopředu vstupuje proud do anody (+ vývod) a vytéká z katody (- vývod). Při reverzním předpětí však funguje jako otevřený spínač a přes součást neproudí žádný proud. Je třeba vzít v úvahu orientaci, protože umístění diody dozadu bude mít za následek nežádoucí chování obvodu nebo spálenou diodu.

Světelná dioda (L. E. D): Speciální dioda, která při vedení vyzařuje světlo. Používá se v mnoha malých aplikacích, kde jsou potřeba indikátory. Mezi výhody patří extrémně nízká spotřeba energie a extrémně dlouhá životnost.

Integrovaný obvod: Poslední komponentou, kterou představím, je integrovaný obvod (IC). Existuje příliš mnoho variací, než abychom je zde mohli uvést, ale některé jsou operační zesilovač, časovače, regulátory napětí a logická pole. Integrované obvody poskytují celý obvod v malém čipu a mohou obsahovat odpory, diody, kondenzátory a tranzistory, všechny v čipu menším než desetník. Existuje konvence číslování pro piny na IC čipu, na povrchu čipu je odrážka nebo tečka, což odpovídá kolíku č. 1, piny jsou pak postupně očíslovány po straně a zálohovány druhým.

POZOR! Integrované obvody mohou být zničeny statickým šokem.

Spolu s výše uvedenými součástmi existují induktory, relé, spínače, potenciometry, variabilní odpory, sedmisegmentové displeje, pojistky, transformátory … získáte představu! Rychlé online vyhledávání poskytne spoustu užitečných informací (například: přehledy součástek, co dělá tranzistor?, Typy kondenzátorů)

Znalost základních informací o součástech, které používáte, bez ohledu na to, zda jsou citlivé na statickou elektřinu a zda mají polaritu, bude velmi přínosné. Ušetříte nejen čas, peníze a bolest hlavy; ale obvod bude pravděpodobně fungovat mnohem rychleji podle potřeby!

Krok 3: Organizace je nezbytná

Organizace - Proč na tom záleží?:

Výše uvedené obvody (pravá strana) jsou funkčně stejné, ale mají výrazně odlišný vzhled. Zatímco první používá méně kabeláže, není to upřednostňovaná metoda pro stavbu malých obvodů. Na prkénku je dostatek místa pro malé obvody; nebojte se využít tento prostor!

Zatímco výběr toho, co použít pro potenciální zákazníky, je osobní, pár věcí může život výrazně usnadnit. Mnoho lidí bude používat měděný drát a bude si vyrábět vlastní vodiče, ale já dávám přednost propojovacím propojkám, které lze levně zakoupit online. Propojky jsou vyrobeny z pramenů drátu oproti tuhému měděnému drátu a na konci mají kolík pro snadné použití. Výhodou pramenů je, že zapojení je mnohem flexibilnější, takže je menší pravděpodobnost přerušení spojení a větší flexibilita při směrování. Poslední poznámka k zapojení, je velmi užitečné „barevně kódovat“vaše vedení způsobem, který je pro vás snadné sledovat (obrázek vlevo nahoře). Například si rád nechám červenou a černou kabeláž pro svá kladná a záporná napětí (v tomto pořadí), často používám šedou nebo oranžovou pro společnou zem, modrou pro vstupní signál a bílou nebo žlutou pro vnitřní spoje. Pokud máte několik zdrojů napájení a také vstupy z generátoru signálu, je užitečné vytvořit štítky pro vaše vodiče a označit je, abyste zajistili správné připojení později.

Pokud jde o sledování schématu, věci jsou mnohem jednodušší, pokud rozložíte své součásti na desce co nejblíže rozložení ve schématu. Tímto způsobem můžete na první pohled vidět hodnoty svých komponent a také usnadnit trasování signálů / řešení problémů se selháním. Laboratoře ve většině škol vás často poučí, abyste provedli měření napětí nebo proudu v konkrétním bodě obvodu; v těchto případech je schéma fyzicky odrazem schématu, což je VELKÁ pomoc! Konečně, jak se dostanete do složitějších a pokročilejších obvodů, je důležité udržovat citlivější součásti (například integrované obvody) mimo cívky, relé a další součásti, kde by mohly být poškozeny magnetickými poli.

Pokud má obvod, který stavíte, jeden (nebo více) integrovaných obvodů, může se počet součástek a vodičů potřebných k sestavení obvodu rychle zplihnout. Abyste omezili nepořádek a usnadnili si práci, je často užitečné umístit integrovaný obvod dále od všeho na desce a ostatní komponenty umístit pomocí vývodů na piny IC. tímto způsobem je mnohem snazší rozluštit věci později. Pokud má být obvod později zabudován do trvalé podoby, můžete vše konsolidovat, aby se vešlo do menšího prostoru.

Krok 4: Základní řešení potíží

Všechno je v pořádku - dokud to tak není!

Takže jste si udělali domácí úkol, rozumíte svým součástem a obvod je postaven přesně podle pokynů. Přepněte vypínač… a… NIC! Není neobvyklé postavit malý okruh a poté zjistit, že něco není v pořádku. To vše je součástí procesu učení. Vědět, kde začít s řešením problémů, může snížit potíže a podráždění problémů.

Zdroj energie: Obecně je nejlepší začít s řešením problémů se zajištěním napájení do obvodu. Pokud je obvod provozován s baterií, zkontrolujte pomocí multimetru napětí a zajistěte, aby měl dostatečný „džus“k napájení obvodu. Pokud se používá napájecí zdroj, je třeba zvážit mnoho faktorů:

Režim napájení: Mnoho napájecích zdrojů má schopnost dodávat konstantní proud (cc) nebo konstantní napětí (cv). Je důležité zajistit, aby bylo vybráno správné nastavení pro správnou funkci. Většina malých projektů bude připojena k napájecímu zdroji v režimu konstantního napětí

Zemní / záporné napětí: Pokud je váš projekt napájen baterií, pravděpodobně to nebude problém. Při použití napájecího zdroje budou mít obvody často záporné napětí (například u operačního zesilovače) a také společnou zem. Je důležité porozumět tomuto rozdílu a NEZOBRAZOVAT záporné napětí a společnou zem jako zaměnitelné

Nastavení napájecího zdroje: Pokud je použito záporné napětí, ujistěte se, že víte, jak upravit nastavení napájecího zdroje. To se bude lišit mezi výrobci, ale obvykle se toho dosáhne pomocí přepínačů na přední straně jednotky. Když jsem poprvé použil napájecí zdroj k napájení -12 voltů do operačního zesilovače, nepodařilo se mi zkontrolovat, zda bylo upraveno nastavení napětí pro napájení + i -. V důsledku toho jsem strávil více než hodinu přestavbou / dvojitou kontrolou svého okruhu

Konfigurace obvodu

Proveďte srovnání schématu a obvodu, pokud jste svůj obvod vytvořili tak, aby zrcadlil schéma v rozvržení, je tento krok mnohem jednodušší.

Zkontrolujte orientaci polárních komponent (diody, kondenzátory, tranzistory)

Zajistěte, aby se vývody součástí nedotýkaly a nevytvářely zkratové podmínky

Ověřte svorkovnice, ujistěte se, že všechny vodiče a vodiče součástí jsou pevně zasunuty do kontaktního bodu a že všechny součásti, které mají tvořit křižovatku, to skutečně dělají. Když se věci zaplní, je snadné se omylem přesunout na jinou svorkovnici. Tím dojde k přerušení (nebo přerušení obvodu)

Pokud vše vypadá dobře s napájením, orientací součástí a zapojením, začněte mít podezření na vadnou součást. Pokud obvod obsahuje integrovaný obvod, problém může někdy vyřešit pouhá výměna. Pokud se navíc nacházíte v laboratorním prostředí a recyklujete součástky, můžete zjistit, že máte vadný kondenzátor, diodu nebo tranzistor, který skupina dříve špatně zapojila a zničila

Výše uvedené kroky by měly vyřešit mnoho problémů, se kterými se setkáváme v základním budování obvodů, ale pokud vše vypadá dobře a stále to nefunguje, může být načase vše rozebrat, znovu zkontrolovat všechny hodnoty odporů a zkontrolovat všechny součásti, které jsou lze vyzkoušet s dostupným vybavením. Většina schematických diagramů - zejména těch, která se používají pro laboratoře v akademickém prostředí - byla vytvořena a osvědčena několikrát, takže je velmi nepravděpodobné, že problém spočívá ve schematickém návrhu. Pokud však prototypujete svůj vlastní obvod a nejste schopni vyřešit problémy pomocí odstraňování problémů, může být velmi prospěšné vrátit se zpět na rýsovací prkno a analyzovat nedostatky v modelu vašeho obvodu.

Krok 5: Nevzdávejte se

Při stavbě malých obvodů je velmi snadné být frustrovaný. Existuje doslova nespočet variací, jak se věci potenciálně mohou pokazit. Některé problémy je mnohem obtížnější vyřešit než jiné. Ačkoli se to snáze řekne, než provede, nenechte úsudek frustrace oblak. Udělejte krok zpět, ochlaďte se a vyhodnoťte situaci z logické perspektivy. Kvůli frustraci jsem téměř několikrát vyšel z laboratoří, ale zjistil jsem, že někde byl odpojen jeden vodič nebo nebyl zapnut výstup signálu. Problém v obvodu je častěji jen malým detailem. Provádění logických a metodických kroků k posouzení obvodu a identifikaci problému obecně vede k vyřešení. Existuje tolik aspektů elektroniky, které je třeba prozkoumat, nenechte překážky nebo neúspěchy, abyste se mohli vzdát tohoto odměňujícího úsilí!