5 tips för framgångsrik Breadboarding: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Jag heter Jeremy och går mitt läsår på Kettering University. Som student i elektroteknik har jag haft möjlighet att spendera många timmar i laboratorier och bygga små kretsar på brödbrädor. Om du har erfarenhet av att göra små kretsar och gör-det-själv-elektronikprojekt kanske du inte hittar mycket nytta här. Syftet med denna instruktion är att täcka grunderna för att använda en brödbräda, introduktion till vanliga komponenter och bygga små kretsar. Dessutom kommer jag att kort diskutera hur du organiserar din krets, samt några felsökningsstrategier för de tillfällen då det går snett.

Det antas att den individuella som läser detta har viss förtrogenhet med grunderna i elektronik och terminologi: strömflöde, spänning, polaritet, konduktans, kortslutning, öppen krets, korsning och förspänning. Dessutom antas det att läsaren är bekant med att byta strömförsörjning som används i laboratoriemiljön.

Jag skriver detta för att jag tycker om att bygga små kretsar i laboratorierna och har observerat några vanliga problem och fel på vägen. Min förhoppning är att detta kommer att hjälpa någon som bara börjar på sin resa in i upptäckten av elektronik för att hitta något användbart som kommer att rädda dem en del av huvudvärken jag har stött på längs vägen och öppna dörren till glädjen i en liten kretsbyggnad!

Steg 1: Brödbrädan

Vad är en brödbräda ?:

Ett populärt verktyg för prototyper och testning av kretsar, så att användaren snabbt kan ansluta och byta ut komponenter och enkelt göra övergångar. Att använda en brödbräda möjliggör snabb montering och modifiering av kretsar utan krav på lödning.

Konfigurationen:

Terminalremsor: Kör horisontellt med radnummer ökade med fem och kolumnbokstäver i grupper om fem. Rad 1, kolumnerna A-E utgör en kontinuerlig kontaktpunkt-eller korsning, och rad 1, kolumnerna F-J utgör en annan

Bussremsor: Kör lodrätt i par längs längden på varje sida och är märkta antingen med "+" eller "-". Hela + -remsan är en kontinuerlig korsning, och - -remsan är en kontinuerlig korsning, så att många komponenter kan anslutas till en strömkälla

Trough / Groove: Kör brödbrädans längd vertikalt mellan anslutningsremsorna. Raderna är diskontinuerliga vid detta spår, vilket möjliggör användning av integrerade kretsar (IC)

Brödbrädor kan köpas i olika storlekar och stilar, men ovanstående konfigurationsbeskrivning förblir densamma oavsett om du har halvbrödbrädan eller en större modell med kraftuttag och flera brädor monterade på en metallplatta.

För att lyckas med att skapa dina kretsar är det viktigt att ha ett fast grepp om layouten för kontaktpunkterna i brödbrädan. När det används på rätt sätt är brödbrädan ett utmärkt verktyg för att bygga kretsar och göra ändringar i farten!

Steg 2: Känn dina komponenter

Inom elektronisk kretsdesign möter man en mängd olika komponenter. Även om detta inte är tänkt att vara en uttömmande lista, kommer jag att belysa några av de mer vanliga komponenterna, deras syfte och en varning för hantering. Många huvudvärk kan sparas genom att hantera och använda komponenter på rätt sätt. Om du precis har börjat inom elektronik kan många komponentsatser hittas för att ge dig grunderna för under $ 20.

Motstånd: (mätt i ohm) Motstår strömmen i en krets. Beroende på placering i en krets kan användas för att dela spänning eller ström. Motstånd har färgade band på dem som anger deras motståndsvärde i ohm samt deras tolerans. En tabell är användbar för att bestämma motståndsvärdena. Ett motstånd kan placeras i endera riktningen inom en krets och fungerar på samma sätt (det har inte polaritet).

Foto-motstånd: Motstår strömmen. Motståndsvärdet varierar beroende på det omgivande ljuset. Kan användas för dimning eller för att slå på en krets under svagt ljus.

Kondensator: (mätt i Farads) En kondensator lagrar energi som sedan kan släppas ut i en krets vid ett senare tillfälle. Det fungerar som ett block för likström, men låter växelström passera. Kondensatorer har ett brett användningsområde från frekvensfiltrering till utjämning av krusningar i en likriktarkrets. Det är viktigt att notera att medan keramiska skivkondensatorer inte är polära komponenter, måste man vara försiktig med elektrolytkondensatorer, eftersom de har en särskild ledning för anslutning till de positiva och negativa terminalerna och kan skadas när de placeras bakåt.

Transistor: En transistor är en halvledare som reglerar strömflödet, förstärker signaler eller fungerar som en omkopplare. Det finns många olika typer av transistorer, men den viktigaste aspekten vid tidig kretsdesign (förutsatt att du har rätt transistor för applikationen) är att man måste vara försiktig för att undvika statisk chock för dessa komponenter.

Diod: En diod är en halvledare som fungerar som en envägs backventil till strömflödet. Vid förspänning går ström in i anoden (+ ledning) och rinner ut från katoden (- ledningen). Vid omvänd förspänning fungerar den dock som en öppen omkopplare och ingen ström flyter över komponenten. Hänsyn måste tas till orienteringen, eftersom att placera en diod bakåt kommer att resultera i oönskat kretsbeteende eller en blåst diod.

Light-Emitting Diode (L. E. D): En speciell diod som avger ljus när den leder. Används i många små applikationer där indikatorer behövs. Fördelarna inkluderar extremt låg strömförbrukning och extremt lång livslängd.

Integrerad krets: Den sista komponenten på jag kommer att introducera är den integrerade kretsen (IC). Det finns alldeles för många variationer att lista här, men några är driftförstärkaren, timers, spänningsregulatorer och logiska matriser. Integrerade kretsar ger en hel krets inom ett litet chip och kan innehålla motstånd, dioder, kondensatorer och transistorer inom ett chip som är mindre än en krona. Det finns en nummereringskonvention för stiften på ett IC -chip, det finns ett indrag eller prick på chipets yta, och detta motsvarar stift #1, stiften numreras sedan sekventiellt längs sidan och backar upp det andra.

VARNING! Integrerade kretsar kan förstöras från statisk chock.

Tillsammans med komponenterna ovan finns induktorer, reläer, switchar, potentiometrar, variabla motstånd, sjusegmentdisplayer, säkringar, transformatorer … du förstår! En snabb onlinesökning ger mycket användbar information (till exempel: översikter över komponenter, vad gör en transistor ?, typer av kondensatorer)

Att veta den grundläggande informationen om komponenterna du använder, oavsett om de är statisk-känsliga eller inte, och om de har polaritet eller inte, kommer att vara mycket fördelaktigt. Du kommer inte bara att spara tid, pengar och huvudvärk; men kretsen kommer sannolikt att fungera som önskat mycket snabbare!

Steg 3: Organisation är viktigt

Organisation - Varför spelar det någon roll?:

Ovanstående kretsar (höger sida) är desamma funktionellt, men med särskilt annorlunda utseende. Medan den första använder mindre ledningar är det inte den föredragna metoden för att bygga små kretsar. Det finns gott om plats på en brödbräda för små kretsar; var inte rädd för att utnyttja detta utrymme!

Även om valet av vad som ska användas för leads är personligt, kan ett par saker göra livet betydligt enklare. Många människor kommer att använda koppartråd och göra sina egna leads, men jag föredrar brödbräda som kan köpas billigt online. Hopparna är gjorda av trådtrådar kontra den styva koppartråden och har en stift på änden för enkel användning. Fördelen med trådarna är att ledningarna är mycket mer flexibla, så du är mindre benägna att bryta en anslutning och det finns större flexibilitet i routing. En sista anmärkning om ledningarna, det är till stor hjälp att "färgkoda" dina ledningar på ett sätt som är enkelt för dig att spåra (vänster figur ovan). Till exempel gillar jag att behålla mina röda och svarta ledningar för mina positiva och negativa spänningar (respektive), jag använder ofta grå eller orange för min gemensamma mark, blå för insignal och vit eller gul för interna korsningar. Om du har flera strömkällor, liksom ingångar från en signalgenerator, är det bra att göra taggar för dina ledningar och märka dem för att säkerställa korrekt anslutning senare.

När det gäller att följa ett schematiskt diagram är det mycket lättare om du lägger dina komponenter på tavlan så nära som möjligt till layouten i schemat. På så sätt kan du snabbt se dina komponentvärden, samt göra det lättare att spåra signalvägar / felsöka fel. Laboratorierna på de flesta skolor kommer ofta att instruera dig att ta en spännings- eller strömmätning vid en specifik punkt i kretsen; i dessa fall att ha din krets fysiskt återspegla schemat är en STOR hjälp! Slutligen, när du kommer in i mer komplexa och avancerade kretsar, är det viktigt att hålla känsligare komponenter (t.ex. integrerade kretsar) borta från induktorer, reläer och andra komponenter där de kan skadas av magnetfält.

Om kretsen du bygger har en (eller flera) integrerade kretsar kan antalet komponenter och ledningar som behövs för att bygga kretsen bli ganska rörigt snabbt. För att minska röran och göra det lättare för dig själv är det ofta användbart att placera den integrerade kretsen bort från allt annat på kortet och placera de andra komponenterna med ledningar till IC -stiften. på detta sätt är det mycket lättare att dechiffrera saker senare. Om kretsen ska byggas in i permanent form senare kan du konsolidera allt för att passa in i ett mindre utrymme.

Steg 4: Grundläggande felsökning

Allt är bra - tills det inte är det!

Så du har gjort dina läxor, du förstår dina komponenter och kretsen är byggd exakt som instruktionerna visar. Vänd på strömbrytaren … och … INGENTING! Det är inte ovanligt att man bygger en liten krets och upptäcker att något är fel. Allt detta är en del av inlärningsprocessen. Att veta var du ska börja med felsökning kan minska besväret och irritationen av problem.

Strömkälla: Det är i allmänhet bäst att börja felsöka med att se till att strömmen kommer till kretsen. Om kretsen drivs med ett batteri, använd en multimätare för att kontrollera spänningen och se till att den har tillräckligt med "juice" för att driva kretsen. Om en strömförsörjning används finns det många faktorer att tänka på:

Strömförsörjningsläge: Många strömförsörjningar har möjlighet att leverera konstant ström (cc) eller konstant spänning (cv). Det är viktigt att se till att rätt inställning väljs för korrekt funktion. De flesta små projekt kommer att anslutas till en strömförsörjning i konstant spänningsläge

Jord / negativ spänning: Om ditt projekt drivs av ett batteri är det troligtvis inte ett problem. När du använder en strömförsörjning kommer kretsar ofta att ha en negativ spänning (till exempel en driftförstärkare) samt ha en gemensam grund. Det är viktigt att förstå skillnaden här och INTE se den negativa spänningen och den gemensamma grunden som utbytbar

Strömförsörjningsinställningar: Om negativ spänning appliceras, se till att du vet hur du justerar strömförsörjningsinställningarna. Detta kommer att variera mellan tillverkare, men normalt kommer det att ske genom väljarknapparna på enhetens framsida. Första gången jag använde en strömförsörjning för att leverera -12 volt till en operationsförstärkare, kunde jag inte kontrollera att inställningarna för spänning hade justerats för både + och - matningen. Som en konsekvens spenderade jag över en timme på att bygga om / dubbelkontrollera min krets

Kretskonfiguration

Gör en jämförelse av schemat och kretsen, om du har byggt din krets för att spegla schemat i layouten är detta steg mycket enklare.

Kontrollera orienteringen av de polära komponenterna (dioder, kondensatorer, transistorer)

Se till att komponenterna på komponenterna inte vidrör varandra och skapar kortslutningsförhållanden

Kontrollera plintremsorna, se till att alla komponentledningar och ledningar sitter ordentligt i kontaktpunkten och att alla komponenter som ska bilda en övergång faktiskt gör det. Det är lätt att av misstag flytta till en annan kopplingsplint när det blir rörigt. Detta skapar en paus (eller öppen krets)

Om allt ser bra ut med ström, komponentorientering och ledningar, börja misstänka en felaktig komponent. Om kretsen innehåller en IC kan det ibland lösa problemet att byta ut det ibland. Dessutom, om du befinner dig i en laboratoriemiljö och återvinner komponenter kan du upptäcka att du har en defekt kondensator, diod eller transistor som en grupp tidigare har anslutit fel och förstört

Stegen ovan bör lösa många av problemen som uppstår vid grundläggande kretsbyggande, men om allt ser bra ut och det fortfarande inte fungerar kan det vara dags att bryta ner allt, dubbelkolla alla motståndsvärden och kontrollera alla komponenter som är kan testas med tillgänglig utrustning. De flesta schematiska diagram - särskilt de som används för laboratorier i den akademiska miljön - har byggts och bevisats flera gånger, så det är mycket osannolikt att problemet ligger i schematisk design. Om du däremot prototyper din egen krets och inte kan lösa problem genom felsökning kan det vara mest fördelaktigt att gå tillbaka till ritbordet och analysera kretsmodellen för brister.

Steg 5: Ge inte upp

Det är väldigt lätt att bli frustrerad när man bygger små kretsar. Det finns bokstavligen otaliga variationer av hur saker och ting kan gå fel. Vissa problem är mycket svårare att felsöka än andra. Även om det är lättare sagt än genomfört, låt inte frustrationen dölja domen. Ta ett steg tillbaka, svalna och utvärdera situationen ur ett logiskt perspektiv. Jag har nästan gått ut ur labbet vid flera tillfällen på grund av frustration, bara för att upptäcka att en ledning kopplades bort någonstans, eller att en signalutgång inte hade slagits på. Oftare är problemet i en krets bara en liten detalj. Att ta logiska och metodiska steg för att bedöma kretsen och identifiera problemet leder i allmänhet till en lösning. Det finns så många aspekter av elektronik att utforska, låt inte motgångar eller misslyckanden låta dig ge upp på denna givande strävan!