5 vinkkiä onnistuneeseen leipälautailuun: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Nimeni on Jeremy, ja olen nuorempana Ketteringin yliopistossa. Sähkötekniikan opiskelijana minulla on ollut mahdollisuus viettää monta tuntia laboratorioissa rakentamalla pieniä piirejä leipälaudoille. Jos sinulla on kokemusta pienten piirien tekemisestä ja tee itse -elektroniikkaprojekteista, et ehkä löydä paljon hyötyä täältä. Tämän ohjeen tarkoitus on kattaa leipälevyn käytön perusteet, yleisten komponenttien esittely ja pienten piirien rakentaminen. Lisäksi keskustelen lyhyesti piirisi järjestämisestä sekä vianetsintästrategioista tilanteisiin, joissa asiat menevät pieleen.

Oletetaan, että tätä lukeva henkilö tuntee jonkin verran elektroniikan ja terminologian perusteet: virtaus, jännite, napaisuus, johtavuus, oikosulku, avoin piiri, liitos ja esijännitys. Lisäksi oletetaan, että lukija tuntee laboratorioympäristössä käytettävät virtalähteet.

Kirjoitan tämän, koska nautin pienien piirien rakentamisesta laboratorioissa ja olen havainnut joitain yleisiä ongelmia ja virheitä matkan varrella. Toivon, että tämä auttaa jotakuta, joka on juuri aloittanut matkansa elektroniikan löytämiseen, löytämään jotain hyödyllistä, joka säästää heille joitain päänsärkyjä, joita olen kohdannut matkan varrella, ja avaa oven pienen piirin rakentamisen iloille!

Vaihe 1: Leipälevy

Mikä on leipälauta ?:

Suosittu työkalu piirien prototyyppien laatimiseen ja testaamiseen, jonka avulla käyttäjä voi nopeasti liittää ja vaihtaa komponentteja ja tehdä liitoksia helposti. Leipälevyn käyttö mahdollistaa piirien nopean kokoamisen ja muokkaamisen ilman juotosvaatimuksia.

Kokoonpano:

Riviliittimet: Suorita vaakasuoraan rivinumeroita kasvattamalla viidellä ja sarakkeen kirjaimia viiden hengen ryhmissä. Rivi 1, sarakkeet A-E muodostavat yhden jatkuvan kosketuspisteen tai risteyksen, ja rivi 1, sarakkeet F-J muodostavat toisen

Väyläliuskat: Aja pystysuoraan pareittain molempien sivujen pituutta pitkin ja ne on merkitty joko "+" tai "-". Koko + nauha on yksi jatkuva liitos ja - nauha on jatkuva liitos, jonka avulla monet komponentit voidaan kytkeä virtalähteeseen

Ura / ura: Suorittaa leipälevyn pituuden pystysuoraan riviliittimien välillä. Rivit ovat epäjatkuvia tässä urassa, mikä mahdollistaa integroitujen piirien käytön

Leipälevyjä voi ostaa eri kokoja ja tyylejä, mutta yllä oleva kokoonpanon kuvaus pysyy samana riippumatta siitä, onko sinulla puolileipälevy vai suurempi malli, jossa on virtaliittimet ja useita levyjä metallilevyyn kiinnitettynä.

Jotta piiriesi tekeminen onnistuisi, on tärkeää, että ymmärrät lujasti leipälevyn kosketuspisteiden asettelun. Oikein käytettynä leipälauta on loistava työkalu piirien rakentamiseen ja muutosten tekemiseen lennossa!

Vaihe 2: Tunne komponentit

Elektronisen piirin suunnittelussa törmää erilaisiin komponentteihin. Vaikka tätä ei ole tarkoitettu tyhjentäväksi luetteloksi, korostan joitain yleisimpiä komponentteja, niiden tarkoitusta ja varoituksia käsittelystä. Monet päänsäryt voidaan säästää käsittelemällä ja käyttämällä komponentteja oikein. Jos olet vasta aloittamassa elektroniikkaa, löydät monia komponenttisarjoja, jotka antavat sinulle perusteet alle 20 dollarilla.

Vastus: (mitattu ohmeina) Vastustaa virtapiiriä piirissä. Piirin sisällä olevasta sijainnista riippuen voidaan käyttää jännitteen tai virran jakamiseen. Vastuksissa on värilliset nauhat, jotka osoittavat niiden vastusarvon ohmeina sekä niiden toleranssin. Taulukko on hyödyllinen vastusarvojen määrittämisessä. Vastus voidaan sijoittaa kumpaankin suuntaan piirin sisällä ja se toimii samalla tavalla (sillä ei ole napaisuutta).

Valovastus: Vastustaa virran virtausta. Vastusarvo vaihtelee ympäristön valon mukaan. Voidaan käyttää himmennyssovelluksissa tai virtapiirin kytkemiseen päälle hämärässä.

Kondensaattori: (mitattu Faradissa) Kondensaattori varastoi energiaa, joka voidaan myöhemmin hajottaa piiriin. Se toimii tasavirran lohkona, mutta mahdollistaa vaihtovirran kulkemisen läpi. Kondensaattoreilla on laaja käyttöalue taajuussuodatuksesta tasasuuntaajan tasoitukseen. On tärkeää huomata, että vaikka keraamiset levykondensaattorit eivät ole polaarisia komponentteja, elektrolyyttikondensaattoreiden kanssa on oltava varovainen, koska niissä on nimetty johto, joka liitetään positiivisiin ja negatiivisiin liittimiin ja jotka voivat vaurioitua, kun ne asetetaan taaksepäin.

Transistori: Transistori on puolijohde, joka säätää virran virtausta, vahvistaa signaaleja tai toimii kytkimenä. Transistoreita on monia erilaisia, mutta tärkein huomio varhaisessa piirisuunnittelussa (olettaen, että käytössäsi on oikea transistori) on, että on vältettävä staattista iskua näille komponenteille.

Diodi: Diodi on puolijohde, joka toimii yksisuuntaisena takaiskuventtiilinä nykyiselle virtaukselle. Eteenpäin painotettuna virta tulee anodiin (+ johto) ja virtaa ulos katodista (- johto). Käänteispainotteisesti se toimii kuitenkin avoimena kytkimenä eikä virta kulje komponentin yli. Suunta on otettava huomioon, koska diodin asettaminen taaksepäin johtaa epätoivottuun piirin käyttäytymiseen tai diodin palamiseen.

Valoa emittoiva diodi (L. E. D): Erityinen diodi, joka lähettää valoa johtamisen aikana. Käytetään monissa pienissä sovelluksissa, joissa tarvitaan indikaattoreita. Edut sisältävät erittäin alhaisen virrankulutuksen ja erittäin pitkän käyttöiän.

Integroitu piiri: Esittelemäni viimeinen komponentti on integroitu piiri (IC). Tässä on lueteltu aivan liian monia muunnelmia, mutta muutamia ovat operaatiovahvistin, ajastimet, jännitesäätimet ja logiikkajärjestelmät. Integroidut piirit tarjoavat koko piirin pienessä sirussa, ja ne voivat sisältää vastuksia, diodeja, kondensaattoreita ja transistoreita, jotka kaikki ovat senttiä pienempiä siruja. IC -sirun nastoille on numerointikäytäntö, sirun pinnalla on sisennys tai piste, ja tämä vastaa nastaa #1, nastat numeroidaan sitten peräkkäin sivulle ja varmuuskopioidaan toiselle.

HUOMIO! Integroidut piirit voivat tuhoutua staattiselta shokilta.

Edellä mainittujen komponenttien lisäksi on induktorit, releet, kytkimet, potentiometrit, muuttuvat vastukset, seitsemän segmentin näytöt, sulakkeet, muuntajat … saat idean! Nopea online -haku tarjoaa paljon hyödyllistä tietoa (esimerkiksi: yleiskatsaus komponentteihin, mitä transistori tekee ?, kondensaattorityypit)

Tietäen perustiedot käyttämistäsi komponenteista riippumatta siitä, ovatko ne herkkiä staattisille aineille ja onko niillä napaisuutta, on paljon hyötyä. Säästät paitsi aikaa, rahaa ja päänsärkyä; mutta piiri toimii todennäköisemmin halutulla tavalla paljon nopeammin!

Vaihe 3: Organisaatio on olennainen

Järjestö - miksi sillä on väliä?:

Yllä olevat piirit (oikea puoli) ovat toiminnallisesti samat, mutta niiden ulkonäkö on huomattavasti erilainen. Vaikka ensimmäinen käyttää vähemmän johdotusta, se ei ole edullinen tapa rakentaa pieniä piirejä. Leipälaudalla on runsaasti tilaa pienille piireille; älä pelkää käyttää tätä tilaa!

Vaikka liidien käyttö on henkilökohtaista, pari asiaa voi helpottaa elämää merkittävästi. Monet ihmiset käyttävät kuparilankaa ja tekevät omia johtojaan, mutta pidän parempana leipälevypuseroita, jotka voidaan ostaa halvalla verkossa. Neulepuserot on valmistettu lankalangoista verrattuna jäykkään kuparilankaan, ja niiden päässä on tappi helpon käytön vuoksi. Säikeiden etuna on, että johdotus on paljon joustavampi, joten yhteys katkeaa vähemmän, ja reititys on joustavampi. Viimeinen huomautus johdotuksesta, on erittäin hyödyllistä "värikoodata" johdotus tavalla, jota on helppo seurata (vasen kuva yllä). Haluan esimerkiksi pitää punaisen ja mustan johdotuksen positiivisissa ja negatiivisissa jännitteissäni (vastaavasti), käytän usein harmaata tai oranssia yhteiseen maahan, sinistä tulosignaaliin ja valkoista tai keltaista sisäisiin liitoksiin. Jos sinulla on useita virtalähteitä ja signaaligeneraattorin tuloja, on hyödyllistä tehdä tunnisteet johtoillesi ja merkitä ne, jotta varmistetaan oikea yhteys myöhemmin.

Kaavion noudattamisen suhteen asiat ovat paljon helpompia, jos sijoitat komponentit taululle mahdollisimman lähelle kaavion asettelua. Tällä tavalla voit nähdä komponenttien arvot yhdellä silmäyksellä ja helpottaa signaalireittien jäljittämistä / vianetsintää. Useimpien koulujen laboratoriot opastavat usein mittaamaan jännitteen tai virran tietyssä piirin kohdassa; näissä tapauksissa ottaa piirisi fyysisesti heijastamaan kaavamaista on valtava apu! Lopuksi, kun pääset monimutkaisempiin ja kehittyneempiin piireihin, on tärkeää pitää herkimmät komponentit (kuten integroidut piirit) poissa induktorien, releiden ja muiden komponenttien lähettyviltä, jos ne voivat vaurioitua magneettikentistä.

Jos rakennettavassa piirissä on yksi (tai useampi) integroitu piiri, piirin rakentamiseen tarvittavien komponenttien ja johtojen määrä voi muuttua melko sotkuiseksi nopeasti. Sotkun vähentämiseksi ja asioiden helpottamiseksi on usein hyödyllistä sijoittaa integroitu piiri pois kaikesta muusta piirilevyltä ja sijoittaa muut komponentit johtimilla IC -nastoihin. tällä tavalla on paljon helpompaa tulkita asioita myöhemmin. Jos piiri on tarkoitus rakentaa pysyvään muotoon myöhemmin, voit yhdistää kaiken pienempään tilaan.

Vaihe 4: Perusvianmääritys

Kaikki on hyvin - kunnes ei ole!

Joten olet tehnyt läksyt, ymmärrät komponentit ja piiri on rakennettu täsmälleen ohjeiden mukaisesti. Käännä virtakytkin… ja… EI MITÄÄN! Ei ole harvinaista rakentaa pieni piiri ja havaita jälkeenpäin, että jotain on pielessä. Tämä kaikki on osa oppimisprosessia. Tietäen mistä aloittaa vianetsintä, voit vähentää ongelmien vaivaa ja ärsytystä.

Virtalähde: Yleensä on parasta aloittaa vianetsintä varmistaen, että virta pääsee piiriin. Jos piiriä käytetään paristolla, tarkista jännite monimittarilla ja varmista, että se on tarpeeksi "mehua" piirin virran saamiseksi. Jos käytetään virtalähdettä, on otettava huomioon monia tekijöitä:

Virtalähdetila: Monilla virtalähteillä on kyky syöttää vakiovirtaa (cc) tai vakiojännitettä (cv). On tärkeää varmistaa, että oikea asetus on valittu, jotta se toimii oikein. Useimmat pienet projektit kytketään virtalähteeseen vakiojännitetilassa

Maadoitus / negatiivinen jännite: Jos projektisi saa virtaa akusta, tämä ei todennäköisesti ole ongelma. Virtalähdettä käytettäessä piireissä on usein negatiivinen jännite (kuten operaatiovahvistimessa) sekä yhteinen maa. On tärkeää ymmärtää tässä oleva ero ja EI katsoa, että negatiivinen jännite ja yhteinen maa vaihdettavissa

Virtalähteen asetukset: Jos jännite on negatiivinen, varmista, että tiedät kuinka säätää virtalähteen asetuksia. Tämä vaihtelee eri valmistajien välillä, mutta yleensä se suoritetaan laitteen etuosassa olevilla valintakytkimillä. Kun käytin ensimmäistä kertaa virtalähdettä syöttääkseni -12 volttia operaatiovahvistimeen, en tarkistanut, olivatko jänniteasetukset säädetty sekä + että - virtalähteille. Tämän seurauksena käytin yli tunnin rakennettaessa / tarkistamalla piirini

Piirin kokoonpano

Vertaa kaaviota ja piiriä, jos olet rakentanut piirisi peilaamaan kaavion asettelussa, tämä vaihe on paljon yksinkertaisempi.

Tarkista napaisten osien (diodit, kondensaattorit, transistorit) suunta

Varmista, että osien johdot eivät kosketa toisiaan ja aiheuttavat oikosulkuolosuhteita

Tarkista liittimet, varmista, että kaikki komponentin johdot ja johdot on kiinnitetty tiukasti kosketuspisteeseen ja että kaikki komponentit, joiden oletetaan muodostavan liitoksen, todella tekevät niin. On helppo siirtyä vahingossa toiselle riviliittimelle, kun asiat ovat sekaisin. Tämä aiheuttaa katkon (tai avoimen piirin)

Jos kaikki näyttää hyvältä virran, komponentin suunnan ja johdotuksen suhteen, ala epäillä viallista komponenttia. Jos piiri sisältää IC: n, joskus vain sen vaihtaminen voi ratkaista ongelman. Lisäksi jos olet laboratorioympäristössä ja kierrätät komponentteja, saatat huomata, että sinulla on viallinen kondensaattori, diodi tai transistori, jonka ryhmä on aiemmin kytketty väärin ja tuhonnut

Yllä olevien vaiheiden pitäisi ratkaista monet piirin perustamisen perusongelmat, mutta jos kaikki näyttää hyvältä ja ei edelleenkään toimi, voi olla aika rikkoa kaikki, tarkistaa kaikki vastuksen arvot ja tarkistaa kaikki komponentit, jotka ovat voidaan testata käytettävissä olevilla laitteilla. Useimmat kaaviomaiset kaaviot - erityisesti ne, joita käytetään laboratorioissa akateemisessa ympäristössä - on rakennettu ja todistettu useita kertoja, joten on hyvin epätodennäköistä, että ongelma on kaavamaisessa suunnittelussa. Jos kuitenkin kehität oman piirisi prototyyppejä etkä pysty ratkaisemaan ongelmia vianetsinnän avulla, voi olla hyödyllisintä palata piirustuspöydälle ja analysoida piirimallisi virheiden varalta.

Vaihe 5: Älä luovuta

Pienten piirien rakentamisessa turhautuminen on erittäin helppoa. On kirjaimellisesti lukemattomia muunnelmia siitä, miten asiat voivat mennä pieleen. Joidenkin ongelmien vianmääritys on paljon vaikeampaa kuin toisten. Vaikka se on helpommin sanottu kuin toteutettu, älä anna turhautumisen pilvipäätös. Ota askel taaksepäin, jäähdytä ja arvioi tilannetta loogisesta näkökulmasta. Olen melkein poistunut laboratorioista useaan otteeseen turhautumisen vuoksi, huomatessani, että yksi johto on irrotettu jonnekin tai signaalilähtöä ei ole kytketty päälle. Useimmiten piirin ongelma on vain pieni yksityiskohta. Loogisten ja metodisten toimenpiteiden suorittaminen piirin arvioimiseksi ja ongelman tunnistamiseksi johtaa yleensä ratkaisuun. Elektroniikassa on niin paljon tutkittavia puolia, älä anna vastoinkäymisten tai epäonnistumisten antaa sinun luopua tästä palkitsevasta yrityksestä!