Magnetische circuitblokken - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Niets is beter voor het leren of ontwerpen van elektronica dan het bouwen van echte circuits. Het breadboard is een populaire optie, maar het resulteert vaak in een onbegrijpelijke spaghetti die niet lijkt op het originele schema en moeilijk te debuggen is.

Ik heb inspiratie gehaald uit een andere instructable om een set magnetische blokken te maken die kunnen worden gecombineerd tot elektronische circuits. Het resultaat is geweldig: basiscircuits zijn in seconden opgezet en zien er precies zo uit als het schema! De verbindingen tussen de blokken zijn zeer betrouwbaar doordat de koperen strips van twee verschillende blokken tegen elkaar worden gedrukt door de magneten onder de tape.

De blokken zijn gemaakt van gerecycled karton met kleine magneetjes aan de randen. Kopertape bedekt de magneten en sluit aan op de componenten. Door aan elke rand twee kleine magneetjes te plaatsen, trekken de blokjes altijd aan. Er is geen speciaal gereedschap nodig en de kosten bedragen circa 10 cent per blok.

Stap 1: Materiaal

100, 200 of 300 cilindrische neodymiummagneten van 5 mm diameter, 1 mm dik (5x1 mm). Deze zijn direct online beschikbaar voor ~1,5 cent per stuk (bijvoorbeeld hier)

10 mm brede kopertape, een rol van 10 m is meer dan voldoende (bijvoorbeeld hier)

Sterk karton: de 6 mm 3-laags versie is goed. 50x50cm is meer dan genoeg

Componenten voor prototyping: een 4xAAA batterijhouder, LED's, weerstanden, condensatoren, transistors, een luidspreker, een LDR, knoppen, een potentiometer etc. In de volgende stap is een gedetailleerde lijst voor een minimale set.

Gereedschap: een stanleymes en een soldeerbout. Rode en blauwe permanente markers. Pincet is handig voor het buigen van pinnen.

Stap 2: Minimale set met 100 magneten

Hier is een suggestie voor de componenten om 23 blokken te maken met 100 magneten:

4 rechte connectoren

4 hoekstukken

2 T-splitsingen

1 accubak

2 LED's (groen en rood)

4 weerstanden (100Ohm, 220Ohm, 10kOhm, 22kOhm)

1 potentiometer (10kOhm)

1 LDR (lichtafhankelijke weerstand)

1 npn-transistor (bijv. 2n3904)

1 elektrolytcondensator van 100muF

1 knop

1 touchpad

Aan het einde van deze instructable worden 11 eenvoudige circuits getoond die je kunt maken met deze minimale set.

Stap 3: Markeer de polen van de magneten

De cilindrische neodymiummagneten hebben geen markering van de noord- en zuidpool, maar het bijhouden van de relatieve polariteit is essentieel om ervoor te zorgen dat de circuitblokken altijd aantrekken.

De eenvoudigste manier om erachter te komen is om terug te keren naar de definitie: het noorden is de pool die naar het noorden wijst als de magneet vrij kan draaien: knijp een dunne draad halverwege de stapel magneten en til hem op: als de naald van een kompas, zal het uitgelijnd zijn met het aardmagnetisch veld. Controleer op een paar verschillende locaties op consistentie en kleur vervolgens de noordpool rood en de zuidkant blauw.

Plak alle magneten met de noordpool naar boven op een ijzeren plaat (bijv. koekjesdoos). Kleur alle zijden rood met een permanent marker. Laat het 10 minuten goed drogen, draai ze om en kleur de zuidpool blauw. Nu zijn alle magneten gemarkeerd volgens de gebruikelijke conventie (rood = noordpool, blauw = zuidpool)

Stap 4: Snijd het karton

Teken met een potlood een raster van ~100 vierkanten van 2,5x2,5 cm. Voeg ook een 'strip' van 5,2 cm toe: blokken met dubbele eenheid moeten 2 mm breder zijn dan twee blokken met één eenheid om rekening te houden met de twee magneten van elk 1 mm die twee blokken scheiden. Drie ‘units’ worden 7,9 cm. Snijd de blokken in vierkanten van 2,5 x 2,5 cm, maar maak ook rechthoeken van 2,5 x 5,2 cm voor lange connectoren en 5,2 x 7,9 cm voor grote componenten zoals de batterijhouder van een luidspreker.

Stap 5: Bevestig de magneten met kopertape

Knip voor elk blok wat kopertape van de juiste lengte:

Aansluitblok: 4 magneten, 5 cm tape Lang aansluitblok: 4 magneten, 8 cm tape Hoekblok: 4 magneten, 2 stuks 3 cm tape T-splitsing: 6 magneten, 1 stuk 3 cm tape, 1 stuk 5 cm tape Cross-over: 8 magneten, 2 stuks tape van 1,5 cm, 1 stuk van 5 cm tape Component met 2 aansluitingen: 4 magneten, 2 stuks van tape van 2 cm Component met 3 aansluitingen: 6 magneten, 3 stuks van 2 cm tape

Groepeer de magneten in paren, waarbij elk paar een blauwe kant naar boven en een rode kant naar boven heeft. Ze zullen iets aantrekken in deze configuratie. Verwijder het papier van de kopertape en plak het op de magneten, laat ongeveer 5 mm vrij aan de kant die aan de onderkant komt. Plak de tape zo op het kartonnen vierkant dat de magneten aan de zijkant van het blok zitten. Pas op voor de oriëntatie: aan de bovenzijde moet blauw links zijn en rood rechts. Aan de rechterkant moet blauw naar boven zijn en rood naar beneden, enzovoort voor de rest van het vierkant: dit garandeert dat wanneer twee blokken met elkaar in contact komen, een noordpool van het ene blok naar de zuidpool van het andere blok is gericht en ze trekken altijd aan, zelfs als de blokken worden gedraaid.

Bij de 3-polige componenten kan de kopertape elkaar overlappen en moeten ze worden bijgesneden: knip ze voorzichtig af met de stanleymes en met een scherp pincet kan de overtollige tape worden verwijderd. Ook overtollige tape voor andere blokken wordt op deze manier verwijderd.

Stap 6: Soldeer de hoekblokken en T-splitsingen

Twee stukjes kopertape die op elkaar zijn geplakt, lijken misschien een geweldige verbinding, maar onthoud dat er een laag lijm tussen zit en ze zijn meestal niet elektrisch met elkaar verbonden! Om een stevige permanente verbinding te maken, soldeert u een druppel tin die aansluit op beide stukjes tape van de hoekblokken en de T-splitsing.

Stap 7: Monteer de componenten

Prik met een naald kleine gaatjes waar de draden van de componenten komen. Knip de snoeren op de juiste lengte. Laat het onderdeel 1 of 2 cm uitsteken, dan is het makkelijker om de blokken te plaatsen en terug te plaatsen. Plak het onderdeel door de gaten en soldeer de draden. Schrijf voor weerstanden en condensatoren de waarde op het blok. Geef met symbolen en kleuren andere eigenschappen van de componenten of aansluiting aan, zoals de polariteit van de elco en LED.

Stap 8: Probeer enkele eenvoudige circuits uit

Op de foto's staan 11 circuitideeën voor de minimale set M100, probeer ze uit!

Stap 9: Geavanceerde circuits

Door een groter aantal blokken te gebruiken, kunnen meer geavanceerde circuits worden gebouwd. De video's laten zien:

• Een 2-transistor multivibrator (dubbel flitslicht)
• Een 2-transistor bistabiele multivibrator (flip-flop of 1-bit elektronisch geheugen)
• Een RC-oscillator

Stap 10: Joule-dief

Een interessant circuit: een enkele batterij van 1,5 V verlicht 3 LED's in serie! Het speciale onderdeel hier is de zelfopgewikkelde transformator: 80 cm 0,2 mm geëmailleerde draad dubbel gebogen en 20x gewikkeld door een ferrietring (10 mm buitendiameter, 5 mm hoogte). Let op de stippen op het transformatorblok: dit geeft aan dat de linker wikkelingen in tegengestelde richting lopen van de rechter wikkelingen. De Joule-dief is een zelf-oscillerende spanningsverhoger en hij kan de laatste paar Joules uit een batterij persen die normaal als dood wordt beschouwd: hij werkt tot ~0,5V. Er zijn tal van instructables gewijd aan dit circuit, b.v. van electronicGURU, 1up, ASCAS, Jason B, enz