5 tips voor succesvol breadboarden: 5 stappen

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

Mijn naam is Jeremy en ik zit in mijn eerste jaar aan de Kettering University. Als student Elektrotechniek heb ik de kans gehad om vele uren in laboratoria door te brengen met het bouwen van kleine circuits op breadboards. Als je ervaring hebt met het maken van kleine circuits en doe-het-zelf-elektronicaprojecten, zul je hier misschien niet veel aan hebben. Het doel van deze instructie is om de basisprincipes van het gebruik van een breadboard, inleiding tot algemene componenten en het bouwen van kleine circuits te behandelen. Daarnaast zal ik kort bespreken hoe u uw circuit kunt organiseren, evenals enkele strategieën voor probleemoplossing voor die momenten waarop het misgaat.

Er wordt aangenomen dat de persoon die dit leest enige bekendheid heeft met de basisprincipes van elektronica en terminologie: stroom, spanning, polariteit, geleiding, kortsluiting, open circuit, junctie en bias. Bovendien wordt aangenomen dat de lezer bekend is met schakelende voedingen die in de laboratoriumomgeving worden gebruikt.

Ik schrijf dit omdat ik het leuk vind om kleine circuits in de laboratoria te bouwen en onderweg een aantal veelvoorkomende problemen en fouten heb opgemerkt. Ik hoop dat dit iemand zal helpen die net aan zijn reis naar de ontdekking van elektronica is begonnen om iets nuttigs te vinden dat hem een deel van de hoofdpijn zal besparen die ik onderweg ben tegengekomen, en de deur zal openen naar de geneugten van het bouwen van kleine circuits!

Stap 1: De Breadboard

Wat is een breadboard?:

Een populair hulpmiddel voor het maken van prototypes en het testen van circuits, waarmee de gebruiker snel componenten kan aansluiten en verwisselen en gemakkelijk knooppunten kan maken. Het gebruik van een breadboard maakt een snelle montage en wijziging van circuits mogelijk zonder soldeervereisten.

De configuratie:

Klemmenstroken: lopen horizontaal, met rijnummers verhoogd met vijf en kolomletters in groepen van vijf. Rij 1, kolommen A-E vormen één doorlopend contactpunt - of knooppunt, en rij 1, kolommen F-J vormen een ander

Busstroken: lopen verticaal in paren langs de lengte van elke zijde en zijn gelabeld met "+" of "-". De gehele +-strip is één doorlopende verbinding en de - strip is een doorlopende verbinding, waardoor veel componenten op een stroombron kunnen worden aangesloten

Trog/groef: loopt over de lengte van het breadboard verticaal tussen de klemmenstroken. De rijen zijn discontinu bij deze groef, waardoor het gebruik van Integrated Circuits (IC's) mogelijk is

Breadboards kunnen in verschillende maten en stijlen worden gekocht, maar de bovenstaande configuratiebeschrijving blijft hetzelfde, of je nu een half-breadboard hebt, of een groter model met stroomaansluitingen en meerdere boards die op een metalen plaat zijn gemonteerd.

Om succesvol te zijn in het maken van uw circuits, is het van cruciaal belang om de lay-out van de contactpunten in het breadboard goed te begrijpen. Als het op de juiste manier wordt gebruikt, is het breadboard een geweldig hulpmiddel om circuits te bouwen en on-the-fly wijzigingen aan te brengen!

Stap 2: Ken uw componenten

Binnen het ontwerp van elektronische circuits zal men een verscheidenheid aan componenten tegenkomen. Hoewel dit niet bedoeld is als een uitputtende lijst, zal ik enkele van de meest voorkomende componenten, hun doel en een waarschuwing voor gebruik benadrukken. Veel kopzorgen kunnen worden bespaard door componenten op de juiste manier te hanteren en te gebruiken. Als je net begint met elektronica, zijn er veel componentenkits te vinden om je de basis te geven voor minder dan $ 20.

Weerstand: (gemeten in Ohm) Weerstaat de stroom van stroom binnen een circuit. Afhankelijk van de plaatsing binnen een circuit kan worden gebruikt om spanning of stroom te verdelen. Weerstanden hebben gekleurde banden die zowel hun weerstandswaarde in ohm als hun tolerantie aangeven. Een tabel is handig om de weerstandswaarden te bepalen. Een weerstand kan in beide richtingen in een circuit worden geplaatst en zal op dezelfde manier werken (hij heeft geen polariteit).

Foto-weerstand: weerstaat de stroom van stroom. De weerstandswaarde varieert op basis van het omgevingslicht. Kan worden gebruikt in dimtoepassingen of het inschakelen van een circuit bij weinig licht.

Condensator: (gemeten in Farads) Een condensator slaat energie op die op een later tijdstip in een circuit kan worden gedissipeerd. Het werkt als een blokkering van gelijkstroom, maar laat wisselstroom door. Condensatoren hebben een breed toepassingsgebied, van frequentiefiltratie tot het afvlakken van rimpelingen in een gelijkrichtercircuit. Het is belangrijk op te merken dat, hoewel keramische schijfcondensatoren geen polaire componenten zijn, voorzichtigheid moet worden betracht met elektrolytische condensatoren, omdat ze een aangewezen kabel hebben voor aansluiting op de positieve en negatieve aansluitingen en kunnen worden beschadigd wanneer ze achterstevoren worden geplaatst.

Transistor: Een transistor is een halfgeleider die de stroom regelt, signalen versterkt of als schakelaar fungeert. Er zijn veel verschillende soorten transistors, maar de belangrijkste overweging bij het ontwerpen van vroege circuits (ervan uitgaande dat u de juiste transistor voor de toepassing hebt) is dat u ervoor moet zorgen dat deze componenten geen statische schokken krijgen.

Diode: Een diode is een halfgeleider die fungeert als een eenrichtingsterugslagklep voor de stroom. Wanneer voorwaarts voorgespannen, gaat de stroom de anode (+ lead) binnen en stroomt uit de kathode (- lead). Wanneer het echter omgekeerd voorgespannen is, fungeert het als een open schakelaar en vloeit er geen stroom over het onderdeel. Er moet rekening worden gehouden met de oriëntatie, omdat het naar achteren plaatsen van een diode resulteert in ongewenst circuitgedrag of een opgeblazen diode.

Light-Emitting Diode (L. E. D.): Een speciale diode die licht uitstraalt wanneer deze geleidt. Gebruikt in veel kleine toepassingen waar indicatoren nodig zijn. Voordelen zijn onder meer een extreem laag stroomverbruik en een extreem lange levensduur.

Integrated Circuit: Het laatste onderdeel dat ik zal introduceren, is het geïntegreerde circuit (IC). Er zijn veel te veel variaties om hier op te noemen, maar een paar zijn de operationele versterker, timers, spanningsregelaars en logische arrays. Geïntegreerde circuits bieden een volledig circuit in een kleine chip en kunnen weerstanden, diodes, condensatoren en transistors bevatten, allemaal binnen een chip die kleiner is dan een dubbeltje. Er is een nummeringsconventie voor de pinnen op een IC-chip, er is een streepje of punt op het oppervlak van de chip, en dit komt overeen met pin #1, de pinnen worden vervolgens opeenvolgend genummerd langs de zijkant en een back-up van de andere.

VOORZICHTIGHEID! Geïntegreerde circuits kunnen worden vernietigd door statische schokken.

Naast de bovengenoemde componenten zijn er smoorspoelen, relais, schakelaars, potentiometers, variabele weerstanden, zevensegmentendisplays, zekeringen, transformatoren… u snapt het idee! Een snelle online zoektocht levert veel nuttige informatie op (bijvoorbeeld: overzichten van componenten, wat doet een transistor?, soorten condensatoren)

Het is zeer nuttig om de basisinformatie te kennen over de componenten die u gebruikt, of ze al dan niet gevoelig zijn voor statische elektriciteit en of ze al dan niet polariteit hebben. U bespaart niet alleen tijd, geld en hoofdpijn; maar het circuit zal veel sneller naar wens functioneren!

Stap 3: Organisatie is essentieel

Organisatie - Waarom is het belangrijk?:

De bovenstaande circuits (rechterkant) zijn functioneel hetzelfde, maar met een opmerkelijk ander uiterlijk. Hoewel de eerste minder bedrading gebruikt, is dit niet de voorkeursmethode voor het bouwen van kleine circuits. Er is voldoende ruimte op een breadboard voor kleine circuits; wees niet bang om deze ruimte te gebruiken!

Hoewel de keuze van wat te gebruiken voor leads persoonlijk is, kunnen een aantal dingen het leven aanzienlijk gemakkelijker maken. Veel mensen zullen koperdraad gebruiken en hun eigen leads maken, maar mijn voorkeur gaat uit naar de breadboard-jumpers die goedkoop online kunnen worden gekocht. De jumpers zijn gemaakt van draadstrengen versus de stijve koperdraad en hebben een pin aan het uiteinde voor eenvoudig gebruik. Het voordeel van de strengen is dat de bedrading veel flexibeler is, waardoor je minder snel een verbinding verbreekt en er meer flexibiliteit is in de routering. Een laatste opmerking over de bedrading, het is erg handig om uw bedrading te "kleuren" op een manier die u gemakkelijk kunt volgen (linker figuur hierboven). Ik hou bijvoorbeeld mijn rode en zwarte bedrading voor mijn positieve en negatieve spanningen (respectievelijk), ik gebruik vaak grijs of oranje voor mijn gemeenschappelijke aarde, blauw voor ingangssignaal en wit of geel voor interne knooppunten. Als u meerdere stroombronnen hebt, evenals ingangen van een signaalgenerator, is het handig om tags voor uw draden te maken en deze te labelen om later een goede aansluiting te garanderen.

Als het gaat om het volgen van een schematisch diagram, is het veel gemakkelijker als u uw componenten op het bord zo dicht mogelijk bij de lay-out in het schema plaatst. Op deze manier kunt u in één oogopslag uw componentwaarden zien en wordt het eenvoudiger om signaalroutes te traceren / storingen op te lossen. De laboratoria op de meeste scholen zullen je vaak instrueren om een spannings- of stroommeting uit te voeren op een specifiek punt in het circuit; in deze gevallen is het een ENORME hulp als uw circuit fysiek het schema weerspiegelt! Ten slotte, als u in complexere en geavanceerdere circuits komt, is het belangrijk om gevoeligere componenten (zoals geïntegreerde circuits) uit de buurt te houden van inductoren, relais en andere componenten waar ze door de magnetische velden kunnen worden beschadigd.

Als het circuit dat u aan het bouwen bent een (of meer) geïntegreerde circuits heeft, kan het aantal componenten en kabels dat nodig is om het circuit te bouwen behoorlijk rommelig worden. Om de rommel te verminderen en het uzelf gemakkelijker te maken, is het vaak handig om de geïntegreerde schakeling uit de buurt van al het andere op het bord te plaatsen en de andere componenten met kabels naar de IC-pinnen te plaatsen. op deze manier is het veel gemakkelijker om dingen later te ontcijferen. Als het circuit later in permanente vorm moet worden ingebouwd, kunt u alles consolideren om in een kleinere ruimte te passen.

Stap 4: Basisproblemen oplossen

Alles is goed - totdat het niet zo is!

Dus je hebt je huiswerk gedaan, je begrijpt je componenten en het circuit is precies gebouwd zoals de instructies laten zien. Zet de aan/uit-schakelaar om… en… NIETS! Het is niet ongewoon om een klein circuit te bouwen en achteraf te ontdekken dat er iets niet klopt. Dit hoort allemaal bij het leerproces. Weten waar te beginnen met het oplossen van problemen kan het gedoe en de irritatie van problemen verminderen.

Stroombron: Het is over het algemeen het beste om te beginnen met het oplossen van problemen door ervoor te zorgen dat er stroom naar het circuit komt. Als het circuit met een batterij werkt, gebruik dan een multimeter om de spanning te controleren en zorg ervoor dat er voldoende "sap" is om het circuit van stroom te voorzien. Als een voeding wordt gebruikt, zijn er veel factoren waarmee u rekening moet houden:

Voedingsmodus: Veel voedingen hebben de mogelijkheid om constante stroom (cc) of constante spanning (cv) te leveren. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de juiste instelling is geselecteerd voor een goede werking. De meeste kleine projecten zullen worden aangesloten op een voeding in constante spanningsmodus

Aarding / Negatieve spanning: Als uw project wordt gevoed door een batterij, is dit waarschijnlijk geen probleem. Bij gebruik van een voeding zullen circuits vaak een negatieve spanning hebben (zoals op een operationele versterker) en een gemeenschappelijke aarde hebben. Het is belangrijk om het onderscheid hier te begrijpen en die negatieve spanning en gemeenschappelijke aarde NIET als onderling uitwisselbaar te beschouwen

Voedingsinstellingen: Als er een negatieve spanning wordt toegepast, zorg er dan voor dat u weet hoe u de instellingen van de voeding aanpast. Dit verschilt per fabrikant, maar wordt normaal gesproken bereikt via de keuzeschakelaars aan de voorkant van het apparaat. De eerste keer dat ik een voeding gebruikte om -12 volt te leveren aan een operationele versterker, heb ik niet gecontroleerd of de instellingen voor spanning waren aangepast voor zowel de + als de - voeding. Als gevolg daarvan heb ik meer dan een uur besteed aan het opnieuw opbouwen / dubbel controleren van mijn circuit

Circuitconfiguratie:

Voer een vergelijking uit van het schema en het circuit, als u uw circuit hebt gebouwd om het schema in lay-out te spiegelen, is deze stap veel eenvoudiger.

Controleer de oriëntatie van de polaire componenten (diodes, condensatoren, transistors)

Zorg ervoor dat de kabels van de componenten elkaar niet raken, waardoor kortsluiting ontstaat

Controleer de klemmenstroken, zorg ervoor dat alle componenten en draden stevig in het contactpunt zijn gestoken en dat alle componenten die een junctie zouden moeten vormen, dit ook doen. Het is gemakkelijk om per ongeluk naar een andere klemmenstrook te gaan als het rommelig wordt. Hierdoor ontstaat een onderbreking (of open circuit)

Als alles er goed uitziet met stroom, componentoriëntatie en bedrading, begin dan een defect onderdeel te vermoeden. Als het circuit een IC bevat, kan het probleem soms worden opgelost door dat gewoon uit te wisselen. Bovendien, als u zich in een laboratoriumomgeving bevindt en componenten recyclet, kan het zijn dat u een defecte condensator, diode of transistor heeft die een groep eerder verkeerd heeft aangesloten en vernietigd

De bovenstaande stappen zouden veel van de problemen moeten oplossen die zich voordoen bij het bouwen van basiscircuits, maar als alles er goed uitziet en het nog steeds niet werkt, is het misschien tijd om alles af te breken, alle weerstandswaarden dubbel te controleren en alle componenten te controleren die kunnen worden getest met de beschikbare apparatuur. De meeste schematische diagrammen - vooral die welke worden gebruikt voor laboratoria in de academische omgeving - zijn meerdere keren gebouwd en bewezen, dus het is zeer onwaarschijnlijk dat het probleem in het schematische ontwerp ligt. Als u echter een prototype van uw eigen circuit maakt en problemen niet kunt oplossen door middel van probleemoplossing, kan het het beste zijn om terug te gaan naar de tekentafel en uw circuitmodel te analyseren op gebreken.

Stap 5: Geef niet op

Het is heel gemakkelijk om gefrustreerd te raken bij het bouwen van kleine circuits. Er zijn letterlijk talloze variaties op hoe dingen mogelijk fout kunnen gaan. Sommige problemen zijn veel moeilijker op te lossen dan andere. Hoewel gemakkelijker gezegd dan bereikt, laat de frustratie het oordeel niet vertroebelen. Doe een stapje terug, koel af en evalueer de situatie vanuit een logisch perspectief. Ik ben uit frustratie meerdere keren bijna uit laboratoria gelopen, alleen om te ontdekken dat ergens een kabel was losgekoppeld of dat een signaaluitgang niet was ingeschakeld. Vaker wel dan niet, is het probleem in een circuit slechts een klein detail. Het nemen van logische en methodische stappen om het circuit te beoordelen en het probleem te identificeren, leidt over het algemeen tot een oplossing. Er zijn zoveel facetten van elektronica om te ontdekken, laat tegenslagen of mislukkingen je niet toestaan deze lonende onderneming op te geven!