5 savjeta za uspješan Breadboarding: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Moje ime je Jeremy i ja sam na završnoj godini na Univerzitetu Kettering. Kao student elektrotehnike imao sam priliku provesti mnogo sati u laboratorijima gradeći mala kola na pločama. Ako imate iskustva u izradi malih kola i elektroničkim projektima 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 krugova. Osim toga, ukratko ću raspraviti kako organizirati svoj krug, kao i neke strategije rješavanja problema za one prilike kada stvari krenu naopako.

Pretpostavlja se da pojedinačno čitanje ovog članka poznaje osnove elektronike i terminologiju: protok struje, napon, polaritet, vodljivost, kratki spoj, otvoreni spoj, spoj i pristranost. Osim toga, pretpostavlja se da je čitatelj upoznat sa sklopnim izvorima napajanja koji se koriste u laboratorijskom okruženju.

Pišem ovo jer uživam u izgradnji malih kola u laboratorijima i usput sam uočio neke uobičajene probleme i greške. Nadam se da će ovo nekome koji je tek krenuo na put u otkriće elektronike pomoći da pronađe nešto korisno što će mu spasiti neke glavobolje koje sam usput naišao, i otvoriti vrata radostima male zgrade!

Korak 1: Breadboard

Šta 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 kola bez zahtjeva za lemljenjem.

Konfiguracija:

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

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

Korito / utor: Pokreće dužinu ploče okomito između priključnih traka. Redovi su diskontinuirani na ovom utoru, dopuštajući upotrebu integriranih kola (IC -ova)

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

Da biste bili uspješni u izradi sklopova, važno je da dobro razumijete raspored kontaktnih točaka na matičnoj 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 različite komponente. Iako ovo nije namjera da bude iscrpan popis, istaknut ću neke od uobičajenih komponenti, njihovu namjenu i neka upozorenja za rukovanje. Mnoge glavobolje mogu se spasiti pravilnim rukovanjem i upotrebom komponenti. Ako tek počinjete s elektronikom, može se pronaći mnogo kompleta 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 na sebi 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 kola u uvjetima slabog osvjetljenja.

Kondenzator: (mjereno u Faradovima) 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 frekventne filtracije 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 povezivanje s pozitivnim i negativnim stezaljkama 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 dizajnu kola (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. Kada se nagne prema naprijed, struja ulazi u anodu (+ odvod) i izlazi van katode (- vod). Međutim, kada je obrnuto pristran, djeluje kao otvoreni prekidač i nema struje koja teče kroz komponentu. Morate uzeti u obzir orijentaciju jer će postavljanje diode unatrag dovesti do neželjenog ponašanja kola 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 indikatori. Prednosti uključuju izuzetno nisku potrošnju energije i izuzetno dug vijek trajanja.

Integrirano kolo: Posljednja komponenta koju ću predstaviti je integrirano kolo (IC). Ovdje ima previše varijacija za navesti, ali neke su operativno pojačalo, tajmeri, regulatori napona i logički nizovi. Integrirana kola pružaju cijelo kolo unutar malog čipa i mogu sadržavati otpornike, diode, kondenzatore i tranzistore, sve unutar čipa manjeg od centa. Postoji konvencija o numerisanju pinova na IC čipu, postoji uvlačenje ili tačka na površini čipa, a to odgovara pinu #1, pinovi se zatim redom numerišu sa strane, a nazad prave drugu sigurnosnu kopiju.

OPREZ! Integrirana kola mogu se uništiti od statičkog udara.

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

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

Korak 3: Organizacija je bitna

Organizacija - Zašto je to važno?:

Gore navedena kola (s desne strane) funkcionalno su ista, ali značajno različitog 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 ličan, 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. Džemperi su izrađeni od žica u odnosu na krutu bakrenu žicu, a na kraju imaju iglu za jednostavnu upotrebu. Prednost žica je u tome što je ožičenje mnogo fleksibilnije, pa je manja vjerovatnoća da ćete prekinuti vezu, a postoji i veća fleksibilnost u usmjeravanju. Posljednja napomena o ožičenju, vrlo je korisno "označiti bojom" vaše ožičenje na način koji vam je lako pratiti (lijeva slika gore). Na primjer, volim držati crveno i crno ožičenje za pozitivni i negativni napon (respektivno), često koristim sivu ili narančastu 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, bilo bi korisno 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 ovaj način možete vidjeti svoje komponente na prvi pogled, kao i olakšati praćenje ruta signala / otklanjanje kvarova. Laboratorije u većini škola često će vas uputiti da izvršite mjerenje napona ili struje na određenoj točki u krugu; u ovim je slučajevima ogromna pomoć ako vaše kolo fizički odražava shemu! Na kraju, kako ulazite u složenija i naprednija kola, važno je da osjetljivije komponente (poput integriranih krugova) držite podalje od induktora, releja i drugih komponenti gdje bi se mogle oštetiti zbog magnetskih polja.

Ako kolo koje gradite ima jedno (ili više) integriranih kola, broj komponenti i vodiča potrebnih za izgradnju kola može brzo postati prilično neuredan. Kako biste smanjili nered i sebi olakšali rad, često je korisno integrirano kolo postaviti dalje od svega ostalog na ploči, a ostale komponente postaviti sa IC pinovima. na ovaj način je kasnije mnogo lakše dešifrirati stvari. Ako će se krug 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, uradili ste domaći zadatak, razumijete svoje komponente i sklop je izgrađen upravo 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, upotrijebite multimetar za provjeru napona i provjerite ima li dovoljno "soka" za napajanje kruga. Ako se koristi napajanje, potrebno je uzeti u obzir mnogo faktora:

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

Napon uzemljenja / negativan napon: Ako se vaš projekt napaja baterijom, to vjerojatno neće biti problem. Prilikom korištenja izvora napajanja, često će u krugovima biti primijenjen negativan 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 kako prilagoditi postavke napajanja. To će varirati među proizvođačima, ali obično će se to postići putem prekidača za odabir na prednjoj strani jedinice. Prvi put kada 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 kola

Izvršite usporedbu sheme i kola, ako ste svoje kolo izgradili tako da preslikava shemu u rasporedu, ovaj korak je mnogo jednostavniji.

Provjerite orijentaciju polarnih komponenti (diode, kondenzatori, tranzistori)

Uvjerite se da vodiči komponenti ne dodiruju stvarajući uvjete kratkog spoja

Provjerite stezaljke, provjerite jesu li svi vodiči i žice komponenti čvrsto umetnuti u kontaktnu točku i 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. Ovo stvara prekid (ili prekid kola)

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 grupa 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 sa dostupnom opremom. Većina shematskih dijagrama - posebno 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 prototip vlastitog kola i ne možete riješiti probleme rješavanjem problema, možda bi bilo 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 probleme je mnogo teže riješiti od drugih. Iako je lakše reći nego postići, ne dozvolite da frustracija zamagli sud. Napravite korak nazad, ohladite se i procijenite situaciju iz logičke perspektive. Skoro sam više puta izašao iz laboratorija zbog frustracije, ali sam otkrio da je jedna žica negdje isključena ili da signalni izlaz nije uključen. Često je problem u krugu samo mali detalj. Poduzimanje logičkih i metodičkih koraka za procjenu kruga i identifikaciju problema općenito dovodi do rješenja. Postoji toliko mnogo aspekata elektronike za istraživanje, ne dopustite da vam zastoji ili neuspjesi dozvole da odustanete od ovog nagrađivačkog poduhvata!