5 tips til vellykket breadboarding: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Mit navn er Jeremy, og jeg er på mit juniorår på Kettering University. Som studerende i elektroteknik har jeg haft mulighed for at bruge mange timer på laboratorier til at bygge små kredsløb på brødbrætter. Hvis du har erfaring med at lave små kredsløb og gør-det-selv elektronikprojekter, finder du måske ikke meget gavn her. Formålet med denne instruktion er at dække det grundlæggende ved brug af et brødbræt, introduktion til fælles komponenter og opbygning af små kredsløb. Derudover vil jeg kort diskutere, hvordan du organiserer dit kredsløb, samt nogle fejlfindingsstrategier til de lejligheder, hvor det går galt.

Det antages, at den enkelte læser dette har en vis fortrolighed med det grundlæggende inden for elektronik og terminologi: strømning, spænding, polaritet, konduktans, kortslutning, åbent kredsløb, kryds og bias. Derudover antages det, at læseren er bekendt med at skifte strømforsyninger, der bruges i laboratoriemiljøet.

Jeg skriver dette, fordi jeg nyder at bygge små kredsløb i laboratorierne og har observeret nogle almindelige problemer og fejl undervejs. Mit håb er, at dette vil hjælpe nogen, der lige er på vej ind i opdagelsen af elektronik for at finde noget nyttigt, der vil spare dem for nogle af de hovedpine, jeg har stødt på undervejs, og åbne døren til glæden ved en lille kredsløbsbygning!

Trin 1: Brødbrættet

Hvad er et brødbræt ?:

Et populært værktøj til prototyper og test af kredsløb, der gør det muligt for brugeren hurtigt at forbinde og skifte komponenter ud og nemt lave kryds. Brug af et brødbræt tillader hurtig montering og ændring af kredsløb uden krav til lodning.

Konfigurationen:

Terminal strips: Kør vandret, med rækkenumre øget med fem, og kolonnebogstaver i grupper på fem. Række 1, kolonner A-E udgør et kontinuerligt kontaktpunkt-eller kryds, og række 1, kolonner F-J udgør et andet

Busstrimler: Kør lodret parvis langs hver side, og er mærket med enten "+" eller "-". Hele + båndet er et kontinuerligt kryds, og - båndet er et kontinuerligt kryds, der gør det muligt at tilslutte mange komponenter til en strømkilde

Trug / rille: Kører brødbrættets længde lodret mellem terminalstrimlerne. Rækkerne er diskontinuerlige ved denne rille, hvilket tillader brug af integrerede kredsløb (IC'er)

Brødbrætter kan købes i forskellige størrelser og stilarter, men ovenstående konfigurationsbeskrivelse forbliver den samme, uanset om du har det halve brødbræt eller en større model med strømterminaler og flere plader monteret på en metalplade.

For at få succes med at lave dine kredsløb er det afgørende at have et fast greb om layoutet af kontaktpunkterne i brødbrættet. Når det bruges korrekt, er brødbrættet et fantastisk værktøj til at bygge kredsløb og foretage ændringer i farten!

Trin 2: Kend dine komponenter

Inden for design af elektroniske kredsløb vil man støde på en række komponenter. Selvom dette ikke er beregnet til at være en udtømmende liste, vil jeg fremhæve nogle af de mere almindelige komponenter, deres formål og en advarsel til håndtering. Mange hovedpine kan reddes ved at håndtere og bruge komponenter korrekt. Hvis du lige er begyndt inden for elektronik, kan der findes mange komponentsæt, der giver dig det grundlæggende for under $ 20.

Modstand: (målt i ohm) Modstår strømmen af strøm inden for et kredsløb. Afhængig af placering inden for et kredsløb kan bruges til at opdele spænding eller strøm. Modstande har farvede bånd på dem, der angiver deres modstandsværdi i ohm samt deres tolerance. En tabel er nyttig til bestemmelse af modstandsværdierne. En modstand kan placeres i begge retninger i et kredsløb og vil fungere på samme måde (den har ikke polaritet).

Foto-modstand: Modstår strømmen af strøm. Modstandsværdien varierer baseret på det omgivende lys. Kan bruges i dæmpningsapplikationer eller tænde et kredsløb under dårlige lysforhold.

Kondensator: (målt i Farads) En kondensator lagrer energi, som derefter kan spredes til et kredsløb på et senere tidspunkt. Det fungerer som en blok for jævnstrøm, men lader vekselstrøm passere igennem. Kondensatorer har en lang række anvendelsesområder fra frekvensfiltrering til udjævning af krusninger i et ensretterkredsløb. Det er vigtigt at bemærke, at selvom keramiske diskkondensatorer ikke er polære komponenter, skal der udvises forsigtighed med elektrolytkondensatorer, da de har en bestemt ledning til tilslutning til de positive og negative terminaler og kan blive beskadiget, når de placeres baglæns.

Transistor: En transistor er en halvleder, der regulerer strømmen, forstærker signaler eller fungerer som en switch. Der er mange forskellige typer transistorer, men den vigtigste overvejelse ved tidligt kredsløbdesign (forudsat at du har den korrekte transistor til applikationen) er, at der skal udvises omhu for at undgå statisk stød på disse komponenter.

Diode: En diode er en halvleder, der fungerer som en envejs kontraventil til strømmen. Når den er forspændt, kommer strøm ind i anoden (+ bly) og strømmer ud af katoden (- bly). Når den er omvendt forudindtaget, fungerer den imidlertid som en åben kontakt, og der strømmer ingen strøm over komponenten. Der skal tages hensyn til orienteringen, da placering af en diode baglæns vil resultere i uønsket kredsløbsadfærd eller en blæst diode.

Lysemitterende diode (L. E. D): En speciel diode, der udsender lys, når den leder. Anvendes i mange små applikationer, hvor indikatorer er nødvendige. Fordelene inkluderer ekstremt lavt strømforbrug og ekstremt lang levetid.

Integreret kredsløb: Den sidste komponent på jeg vil introducere er det integrerede kredsløb (IC). Der er alt for mange variationer til at nævne her, men nogle få er driftsforstærkeren, timere, spændingsregulatorer og logiske arrays. Integrerede kredsløb giver et helt kredsløb inden for en lille chip og kan indeholde modstande, dioder, kondensatorer og transistorer alle inden for en chip, der er mindre end en skilling. Der er en nummereringskonvention for stifterne på en IC -chip, der er et indrykning eller en prik på overfladen af chippen, og dette svarer til pin #1, stifterne bliver derefter nummereret i rækkefølge ned ad siden og sikkerhedskopieret den anden.

ADVARSEL! Integrerede kredsløb kan ødelægges på grund af statisk stød.

Sammen med ovenstående komponenter er der induktorer, relæer, switche, potentiometre, variable modstande, syvsegmentdisplays, sikringer, transformere … du får idéen! En hurtig onlinesøgning giver en masse nyttig information (f.eks. Oversigter over komponenter, hvad gør en transistor ?, kondensatorer)

At kende de grundlæggende oplysninger om de komponenter, du bruger, uanset om de er statisk følsomme eller ej, og om de har polaritet eller ej, vil være meget gavnligt. Ikke alene vil du spare tid, penge og hovedpine; men kredsløbet vil sandsynligvis meget hurtigere fungere som ønsket!

Trin 3: Organisation er afgørende

Organisation - hvorfor er det vigtigt?:

Ovenstående kredsløb (højre side) er de samme funktionelt, men med særligt forskelligt udseende. Mens den første bruger mindre ledninger, er det ikke den foretrukne metode til at bygge små kredsløb. Der er masser af plads på et brødbræt til små kredsløb; vær ikke bange for at udnytte denne plads!

Selvom valget af, hvad der skal bruges til kundeemner, er personligt, kan et par ting gøre livet betydeligt lettere. Mange mennesker vil bruge kobbertråd og lave deres egne kundeemner, men min præference er brødbrætterne, som kan købes billigt online. Jumperne er lavet af trådtråde i forhold til den stive kobbertråd og har en nål i enden for let brug. Fordelen med trådene er, at ledningerne er meget mere fleksible, så du er mindre tilbøjelig til at afbryde en forbindelse, og der er større fleksibilitet i routing. En sidste note om ledningerne, det er meget nyttigt at "farvekode" dine ledninger på en måde, der er let for dig at spore (venstre figur ovenfor). For eksempel kan jeg godt lide at beholde mine røde og sorte ledninger til mine positive og negative spændinger (henholdsvis), jeg bruger ofte grå eller orange til min fælles jord, blå til indgangssignal og hvid eller gul til interne kryds. Hvis du har flere strømkilder samt input fra en signalgenerator, er det nyttigt at lave mærker til dine ledninger og mærke dem for at sikre korrekt forbindelse senere.

Når det kommer til at følge et skematisk diagram, er tingene meget lettere, hvis du layouter dine komponenter på tavlen så tæt som muligt på layoutet i skematikken. På denne måde kan du hurtigt se dine komponentværdier samt gøre det lettere at spore signalruter / fejlfinde fejl. Laboratorierne på de fleste skoler vil ofte instruere dig i at foretage en spændings- eller strømmåling på et bestemt tidspunkt i kredsløbet; i disse tilfælde er det en kæmpe hjælp at have dit kredsløb fysisk afspejle skematikken. Når du kommer ind i mere komplekse og avancerede kredsløb, er det endelig vigtigt at holde mere følsomme komponenter (f.eks. Integrerede kredsløb) væk fra induktorer, relæer og andre komponenter, hvor de kan blive beskadiget fra magnetfelterne.

Hvis kredsløbet, du bygger, har et (eller flere) integrerede kredsløb, kan antallet af komponenter og ledninger, der er nødvendige for at bygge kredsløbet, blive ret rodet hurtigt. For at hjælpe med at reducere rod og gøre tingene lettere for dig selv, er det ofte nyttigt at placere det integrerede kredsløb væk fra alt andet på brættet og placere de andre komponenter med ledninger til IC -benene. på denne måde er det meget lettere at tyde ting senere. Hvis kredsløbet senere skal indbygges i permanent form, kan du konsolidere alt for at passe ind i et mindre rum.

Trin 4: Grundlæggende fejlfinding

Alt er godt - indtil det ikke er det!

Så du har gjort dit hjemmearbejde, du forstår dine komponenter, og kredsløbet er bygget præcis som instruktionerne viser. Vend afbryderen … og … INTET! Det er ikke ualmindeligt at bygge et lille kredsløb og bagefter opdage, at der er noget galt. Alt dette er en del af læringsprocessen. At vide, hvor man skal starte med fejlfinding, kan reducere besværet og irritationen af problemer.

Strømkilde: Det er generelt bedst at begynde fejlfinding med at sikre, at strømmen kommer til kredsløbet. Hvis kredsløbet drives med et batteri, skal du bruge en multimeter til at kontrollere spændingen og sikre, at den er tilstrækkelig "juice" til at drive kredsløbet. Hvis der bruges en strømforsyning, er der mange faktorer at overveje:

Strømforsyningstilstand: Mange strømforsyninger har mulighed for at levere konstant strøm (cc) eller konstant spænding (cv). Det er vigtigt at sikre, at den korrekte indstilling er valgt for at fungere korrekt. De fleste små projekter vil blive tilsluttet en strømforsyning i konstant spændingstilstand

Jord / negativ spænding: Hvis dit projekt drives af et batteri, er dette sandsynligvis ikke et problem. Når du bruger en strømforsyning, vil kredsløb ofte have en negativ spænding påført (f.eks. På en operationsforstærker) samt have en fælles jord. Det er vigtigt at forstå sondringen her og IKKE se den negative spænding og fælles jord som udskiftelige

Strømforsyningsindstillinger: Hvis der anvendes negativ spænding, skal du sikre dig, hvordan du justerer strømforsyningsindstillingerne. Dette vil variere mellem producenter, men vil normalt blive udført via valgkontakterne på enhedens forside. Første gang jeg brugte en strømforsyning til at levere -12 volt til en operationsforstærker, kunne jeg ikke kontrollere, at indstillingerne for spænding var blevet justeret for både + og - forsyningen. Som en konsekvens brugte jeg over en time på at genopbygge / dobbelttjekke mit kredsløb

Kredsløbskonfiguration

Udfør en sammenligning af skematisk og kredsløb, hvis du har bygget dit kredsløb til at spejle skematisk i layout, er dette trin meget enklere.

Kontroller orienteringen af de polære komponenter (dioder, kondensatorer, transistorer)

Sørg for, at ledningerne på komponenterne ikke rører hinanden, hvilket skaber kortslutningsforhold

Kontroller klemmerne, kontroller, at alle komponentledninger og ledninger er sat ordentligt ind i kontaktpunktet, og at alle komponenter, der skal danne et kryds, faktisk gør det. Det er let ved et uheld at flytte til en anden klemrække, når tingene bliver rodet. Dette skaber et brud (eller åbent kredsløb)

Hvis alt ser godt ud med strøm, komponentorientering og ledninger, skal du begynde at mistanke om en defekt komponent. Hvis kredsløbet indeholder en IC, kan nogle gange bare udskifte det løse problemet. Hvis du også er i et laboratoriemiljø og genbruger komponenter, kan du opleve, at du har en defekt kondensator, diode eller transistor, som en gruppe tidligere har tilsluttet forkert og ødelagt

Ovenstående trin bør løse mange af de problemer, der opstår i grundlæggende kredsløb, men hvis alt ser godt ud, og det stadig ikke fungerer, kan det være på tide at nedbryde alt, dobbelttjekke alle modstandsværdier og kontrollere alle komponenter, der er kan testes med det tilgængelige udstyr. De fleste skematiske diagrammer - især dem, der bruges til laboratorier i det akademiske miljø - er blevet bygget og bevist flere gange, så det er meget usandsynligt, at problemet ligger i skematisk design. Hvis du imidlertid prototyper dit eget kredsløb og ikke er i stand til at løse problemer gennem fejlfinding, kan det være mest fordelagtigt at gå tilbage til tegnebrættet og analysere din kredsløbsmodel for fejl.

Trin 5: Giv ikke op

Det er meget let at blive frustreret, når man bygger små kredsløb. Der er bogstaveligt talt utallige variationer af, hvordan tingene potentielt kan gå galt. Nogle problemer er meget vanskeligere at fejlfinde end andre. Selvom det er lettere sagt end gennemført, skal du ikke lade frustrationen dumme over dommen. Tag et skridt tilbage, nedkøl, og evaluer situationen fra et logisk perspektiv. Jeg er næsten gået ud af laboratorier flere gange på grund af frustration, kun for at opdage, at en afledning blev afbrudt et eller andet sted, eller at der ikke var tændt for et signal. Oftere end ikke er problemet i et kredsløb bare en lille detalje. At tage logiske og metodiske trin for at vurdere kredsløbet og identificere problemet fører generelt til en løsning. Der er så mange aspekter af elektronik at udforske, lad ikke tilbageslag eller fejl give dig mulighed for at opgive denne givende indsats!