5 tips for vellykket brødbrett: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Mitt navn er Jeremy, og jeg er på mitt yngre år ved Kettering University. Som student i elektroteknikk har jeg hatt muligheten til å tilbringe mange timer på laboratorier med å bygge små kretser på brødbrett. Hvis du har erfaring med å lage små kretser og gjøre-det-selv-elektronikkprosjekter, finner du kanskje ikke mye fordelaktig her. Formålet med denne instruksjonen er å dekke det grunnleggende ved bruk av et brødbrett, introduksjon til vanlige komponenter og bygging av små kretser. I tillegg vil jeg kort diskutere hvordan du organiserer kretsen din, samt noen feilsøkingsstrategier for de tilfellene når ting går galt.

Det antas at den enkelte som leser dette har litt kjennskap til det grunnleggende innen elektronikk og terminologi: strømning, spenning, polaritet, konduktans, kortslutning, åpen krets, kryss og skjevhet. I tillegg antas det at leseren er kjent med å bytte strømforsyninger som brukes i laboratoriemiljøet.

Jeg skriver dette fordi jeg liker å bygge små kretser i laboratoriene og har observert noen vanlige problemer og feil underveis. Mitt håp er at dette vil hjelpe noen som bare har begynt på reisen til oppdagelsen av elektronikk for å finne noe nyttig som vil spare dem for noen av hodepine jeg har støtt på underveis, og åpne døren til gledene ved en liten kretsbygning!

Trinn 1: Brødbrettet

Hva er et brødbrett ?:

Et populært verktøy for prototyping og testing av kretser, slik at brukeren raskt kan koble til og bytte ut komponenter og enkelt gjøre kryss. Ved å bruke et brødbrett kan du raskt montere og endre kretser uten krav til lodding.

Konfigurasjonen:

Terminal strips: Kjør horisontalt, med radnummer økt med fem, og kolonnebokstaver i grupper på fem. Rad 1, kolonner A-E utgjør ett kontinuerlig kontaktpunkt-eller veikryss, og rad 1, kolonner F-J utgjør et annet

Busslister: Kjør loddrett i par langs lengden på hver side, og er merket med enten "+" eller "-". Hele + stripen er ett sammenhengende kryss, og - stripen er et kontinuerlig kryss, slik at mange komponenter kan kobles til en strømkilde

Trough / Groove: Kjører lengden på brødbrettet vertikalt mellom terminallistene. Radene er diskontinuerlige i dette sporet, slik at det kan brukes integrerte kretser (IC)

Brødbrett kan kjøpes i en rekke størrelser og stiler, men konfigurasjonsbeskrivelsen ovenfor forblir den samme enten du har halvbrettet, eller en større modell med strømterminaler og flere brett montert på en metallplate.

For å lykkes med å lage kretsene dine, er det kritisk å ha et godt grep om utformingen av kontaktpunktene i brødbrettet. Når det brukes riktig, er brødbrettet et flott verktøy for å bygge kretser og gjøre endringer i farten!

Trinn 2: Kjenn komponentene dine

Innen elektronisk kretsdesign vil man støte på en rekke komponenter. Selv om dette ikke er ment å være en uttømmende liste, vil jeg trekke frem noen av de mer vanlige komponentene, deres formål og noen advarsler for håndtering. Mange hodepine kan reddes ved å håndtere og bruke komponenter riktig. Hvis du bare har startet med elektronikk, kan du finne mange komponentsett som gir deg det grunnleggende for under $ 20.

Motstand: (målt i ohm) Motstår strømmen av strøm i en krets. Avhengig av plassering i en krets kan brukes til å dele spenning eller strøm. Motstander har fargede bånd på seg som indikerer deres motstandsverdi i ohm så vel som deres toleranse. En tabell er nyttig for å bestemme motstandsverdiene. En motstand kan plasseres i begge retninger i en krets, og vil fungere på samme måte (den har ikke polaritet).

Foto-motstand: Motstår strømmen av strøm. Motstandsverdien varierer basert på omgivelseslyset. Kan brukes i dimmeapplikasjoner eller slå på en krets under dårlige lysforhold.

Kondensator: (målt i Farads) En kondensator lagrer energi som deretter kan forsvinne til en krets på et senere tidspunkt. Den fungerer som en blokk for likestrøm, men lar vekselstrøm passere. Kondensatorer har et bredt spekter av applikasjoner fra frekvensfiltrering til utjevning av krusninger i en likeretterkrets. Det er viktig å merke seg at mens keramiske skivekondensatorer ikke er polare komponenter, må det utvises forsiktighet med elektrolytiske kondensatorer, ettersom de har en bestemt ledning for tilkobling til de positive og negative terminalene og kan bli skadet når de plasseres bakover.

Transistor: En transistor er en halvleder som regulerer strømmen, forsterker signaler eller fungerer som en bryter. Det er mange forskjellige typer transistorer, men den viktigste vurderingen ved tidlig kretsdesign (forutsatt at du har riktig transistor for applikasjonen) er at man må være forsiktig for å unngå statisk sjokk på disse komponentene.

Diode: En diode er en halvleder som fungerer som en enveis tilbakeslagsventil for strømmen. Når den er forspent, kommer strøm inn i anoden (+ ledning) og strømmer ut katoden (- ledningen). Når den er omvendt forspent, fungerer den imidlertid som en åpen bryter, og det strømmer ingen strøm over komponenten. Det må tas hensyn til retningen, ettersom plassering av en diode bakover vil resultere i uønsket kretsadferd eller en blåst diode.

Lysemitterende diode (L. E. D): En spesiell diode som avgir lys når den leder. Brukes i mange små applikasjoner der indikatorer er nødvendig. Fordelene inkluderer ekstremt lavt strømforbruk og ekstremt lang levetid.

Integrated Circuit: Den siste komponenten på jeg vil introdusere er den integrerte kretsen (IC). Det er altfor mange variasjoner å nevne her, men noen få er driftsforsterkeren, tidtakere, spenningsregulatorer og logiske matriser. Integrerte kretser gir en hel krets i en liten brikke, og kan inneholde motstander, dioder, kondensatorer og transistorer i en brikke som er mindre enn en krone. Det er en nummereringskonvensjon for pinnene på en IC -brikke, det er et innrykk eller en prikk på overflaten av brikken, og dette tilsvarer pinne #1, pinnene blir deretter nummerert sekvensielt nedover siden, og sikkerhetskopiert den andre.

FORSIKTIGHET! Integrerte kretser kan ødelegges av statisk sjokk.

Sammen med komponentene ovenfor er det induktorer, reléer, brytere, potensiometre, variable motstander, sjusegmentdisplayer, sikringer, transformatorer … du får ideen! Et raskt online søk vil gi mye nyttig informasjon (for eksempel oversikter over komponenter, hva gjør en transistor ?, typer kondensatorer)

Å vite grunnleggende informasjon om komponentene du bruker, om de er statisk følsomme eller ikke, og om de har polaritet eller ikke, vil være svært gunstig. Ikke bare vil du spare tid, penger og hodepine; men kretsen vil sannsynligvis fungere som ønsket mye raskere!

Trinn 3: Organisasjon er viktig

Organisasjon - hvorfor spiller det noen rolle?:

Kretsene ovenfor (høyre side) er de samme funksjonelt, men med spesielt forskjellig utseende. Mens den første bruker mindre ledninger, er det ikke den foretrukne metoden for å bygge små kretser. Det er god plass på et brødbrett for små kretser; ikke vær redd for å utnytte denne plassen!

Selv om valget av hva du skal bruke til kundeemner er personlig, kan et par ting gjøre livet betydelig enklere. Mange vil bruke kobbertråd og lage sine egne kundeemner, men jeg foretrekker brødbretthopperne som kan kjøpes billig online. Hopperne er laget av trådtråd kontra den stive kobbertråden, og har en pinne på enden for enkel bruk. Fordelen med trådene er at ledningene er mye mer fleksible, så du er mindre sannsynlig å bryte en forbindelse, og det er større fleksibilitet i ruting. Et siste notat om ledningene, det er veldig nyttig å "fargekode" ledningene dine på en måte som er lett for deg å spore (venstre figur ovenfor). For eksempel liker jeg å beholde mine røde og svarte ledninger for mine positive og negative spenninger (henholdsvis), jeg bruker ofte grå eller oransje for min felles grunn, blå for inngangssignal og hvit eller gul for interne kryss. Hvis du har flere strømkilder, samt innganger fra en signalgenerator, er det nyttig å lage koder for ledningene dine og merke dem for å sikre riktig tilkobling senere.

Når det gjelder å følge et skjematisk diagram, er ting mye lettere hvis du legger komponentene dine på tavlen så nær som mulig til oppsettet i skjematikken. På denne måten kan du se komponentverdiene på et øyeblikk, samt gjøre det lettere å spore signalruter / feilsøke feil. Laboratoriene på de fleste skoler vil ofte instruere deg i å ta en spennings- eller strømmåling på et bestemt punkt i kretsen; i disse tilfellene å ha kretsen din fysisk gjenspeile skjematikken er en STOR hjelp! Til slutt, når du kommer inn i mer komplekse og avanserte kretser, er det viktig å holde mer følsomme komponenter (for eksempel integrerte kretser) borte fra induktorer, reléer og andre komponenter der de kan bli skadet av magnetfeltene.

Hvis kretsen du bygger har en (eller flere) integrerte kretser, kan antall komponenter og ledninger som trengs for å bygge kretsen bli ganske rotete fort. For å redusere rot og gjøre ting lettere for deg selv, er det ofte nyttig å plassere den integrerte kretsen vekk fra alt annet på brettet, og plassere de andre komponentene med ledninger til IC -pinnene. på denne måten er det mye lettere å tyde ting senere. Hvis kretsen skal bygges inn i permanent form senere, kan du konsolidere alt for å passe inn i et mindre mellomrom.

Trinn 4: Grunnleggende feilsøking

Alt er bra - til det ikke er det!

Så du har gjort leksene dine, du forstår komponentene dine, og kretsen er bygget nøyaktig slik instruksjonene viser. Snu på strømbryteren… og… INGENTING! Det er ikke uvanlig å bygge en liten krets og oppdage at noe er galt. Alt dette er en del av læringsprosessen. Å vite hvor du skal begynne med feilsøking kan redusere problemene og irritasjonen av problemer.

Strømkilde: Det er generelt best å begynne feilsøking med å sikre at strømmen kommer til kretsen. Hvis kretsen drives med et batteri, må du bruke en multimeter til å kontrollere spenningen og sikre at den har nok "juice" til å drive kretsen. Hvis en strømforsyning brukes, er det mange faktorer å ta hensyn til:

Strømforsyningsmodus: Mange strømforsyninger har evne til å levere konstant strøm (cc) eller konstant spenning (cv). Det er viktig å sikre at riktig innstilling er valgt for at den skal fungere skikkelig. De fleste små prosjekter vil være koblet til en strømforsyning i konstant spenningsmodus

Jord / negativ spenning: Hvis prosjektet ditt drives av et batteri, er det ikke sannsynlig at dette vil være et problem. Når du bruker en strømforsyning, vil ofte kretser få en negativ spenning (for eksempel til en driftsforsterker), samt ha en felles grunn. Det er viktig å forstå skillet her, og IKKE se den negative spenningen og felles grunn som utskiftbare

Strømforsyningsinnstillinger: Hvis du bruker negativ spenning, må du kontrollere at du vet hvordan du justerer strømforsyningsinnstillingene. Dette vil variere mellom produsentene, men vil vanligvis oppnås gjennom valgbryterne på forsiden av enheten. Første gang jeg brukte en strømforsyning til å levere -12 volt til en driftsforsterker, klarte jeg ikke å kontrollere at innstillingene for spenning var justert for både + og - forsyningen. Som en konsekvens brukte jeg over en time på å bygge om / dobbeltsjekke kretsen min

Kretskonfigurasjon

Utfør en sammenligning av skjematikken og kretsen. Hvis du har bygget kretsen din for å speile skjematikken i oppsettet, er dette trinnet mye enklere.

Kontroller retningen til de polare komponentene (dioder, kondensatorer, transistorer)

Sørg for at ledningene til komponentene ikke berører hverandre og skaper kortslutningsforhold

Kontroller klemmelistene, kontroller at alle komponentledninger og ledninger er godt satt inn i kontaktpunktet, og at alle komponenter som skal danne et kryss, faktisk gjør det. Det er lett å tilfeldigvis flytte til en annen rekkeklemme når ting blir rotete. Dette skaper en pause (eller åpen krets)

Hvis alt ser bra ut med strøm, komponentorientering og ledninger, begynner du å mistenke en feil komponent. Hvis kretsen inneholder en IC, kan noen ganger bare bytte den ut løse problemet. I tillegg, hvis du er i et laboratoriemiljø og gjenvinner komponenter, kan du oppdage at du har en defekt kondensator, diode eller transistor som en gruppe tidligere har koblet feil og ødelagt

De ovennevnte trinnene skal løse mange av problemene som oppstår i grunnleggende kretsbygging, men hvis alt ser bra ut og det fortsatt ikke fungerer, kan det være på tide å bryte ned alt, dobbeltsjekke alle motstandsverdier og kontrollere alle komponentene som er kan testes med tilgjengelig utstyr. De fleste skjematiske diagrammer - spesielt de som brukes til laboratorier i det akademiske miljøet - har blitt bygget og bevist flere ganger, så det er svært lite sannsynlig at problemet ligger i skjematisk design. Hvis du imidlertid prototyper din egen krets og ikke klarer å løse problemer gjennom feilsøking, kan det være mest fordelaktig å gå tilbake til tegnebrettet og analysere kretsmodellen for feil.

Trinn 5: Ikke gi opp

Det er veldig lett å bli frustrert når man bygger små kretser. Det er bokstavelig talt utallige varianter av hvordan ting potensielt kan gå galt. Noen problemer er mye vanskeligere å feilsøke enn andre. Selv om det er lettere sagt enn oppnådd, ikke la frustrasjonen skjule dommen. Ta et skritt tilbake, nedkjøl, og vurder situasjonen fra et logisk perspektiv. Jeg har nesten gått ut av laboratoriene ved flere anledninger på grunn av frustrasjon, bare for å oppdage at en ledning ble koblet fra et sted, eller at en signalutgang ikke var slått på. Oftere enn ikke er problemet i en krets bare en liten detalj. Å ta logiske og metodiske skritt for å vurdere kretsen og identifisere problemet fører vanligvis til en løsning. Det er så mange aspekter av elektronikk å utforske, ikke la tilbakeslag eller feil tillate deg å gi opp på denne givende innsatsen!