Итак, первое лабораторное занятие — «Сборка простых электронных схем на основе микросхем малой степени интеграции» — несколько практических упражнений для знакомства с основами цифровой логики:
— знакомство с макетными платами и базовыми элементами схемотехники (светодиоды, диоды, конденсаторы и т.п),
— базовые операции булевой алгебры в физическом исполнении,
— логические элементы (гейты),
— динамика в виде простого таймера,
— элементарные устройства вывода (диодный дисплей)

триггеры (флип-флопы) из первого знакомства выпали и оставлены для лучших времен.

Входные предположения об объектах обучения:
— имеют смутные воспоминания об основах электродинамики из курса школьной программы (напряжение плюс-минус, течет ток, можно добавлять сопротивление)
— имеют хорошее представление как минимум об основах дискретной математики (булева алгебра) и программирования (процедурное мышление), чтобы после прохождения ознакомительных упражнений иметь возможность интуитивно ощутить, что из представленных простых физических элементов логики можно строить большие дискретные системы любой степени сложности, в которых будут реализованы уже сложные абстрактные идеи, которые можно сформулировать на языке логики.

Собственно лабораторная работа

1. Главные детали — макетная плата, диоды и светодиоды

Макетная плата (breadboard) позволяет создавать электронные цепи любой конфигурации без применения паяльника — просто втыкая ножки элементов схемы в отверстия платы. Это возможно благодаря тому, каким образом эти дырочки соединены внутри под пластмассой проводниками. По краям проходят горизонтальные полосы с плюсом и минусом по всей длине платы — если воткнуть провод от батарейки (например плюс) в одну из дырок в любом месте, плюс будет подан по всей длине этой полосы и от него можно будет «питаться», воткнув провод в любую другую дырку этой же горизонтальной полосы.

Основа платы — последовательность вертикальных (если смотреть на фото ниже) полосок-проводников по пять дырок над каждой. Если воткнуть два провода в две дырки над одной и той же вертикальной полосой, они будут соединены в цепь (тоже самое, что скрутить их ножки напрямую). Две соседние полоски никак не соединены, поэтому втыкая одни концы элементов в одни вертикальные полоски, а другие концы тех же элементов втыкать в другие, можно выстраивать последовательные цепи любой конфигурации. После этого с горизонтальной полосы с плюсом на одну из вертикальных полос через проводок подается плюс, а с горизонтальный полосы с минусом в другую часть цепи через другой проводок подается минус, и вся схема начинает работать.

Если сейчас не очень понятно, все прояснится после первого эксперимента со светодиодом.

За направление тока на схемах принято брать направление от плюса (+) к минусу (-).

Замечание: не путать «конвенционное» направление тока (от плюса к минусу) с направлением физического потока электронов, которые бегут от минуса к плюсу — т.е. в противоположном направлении — в некоторой литературе (в том числе в книге tron.ix на одной из первых картинок — отсюда и замечание) — используется направление потока электронов, в другой — «конвенционное» направление тока — это связано с традициями и некоторыми другими нюансами — электрические схемы удобнее читать, используя «конвенционное» направление плюс->минус, поэтому будем использовать везде именно его.

Диод — это проводник, который пропускает ток только в одном направлении — от плюса (+) к минусу (-), а от минуса (-) к плюсу (+) не пропускает. На схемах диод обозначается стрелочкой, упирающейся в вертикальную черту, стрелка указывает разрешенное диодом направление тока. Ножка диода, которую в режиме пропускания тока нужно подключать к плюсу называется анод, которую к минусу — катод.

Светодиод — тот же самый диод, только в режиме пропускания тока (когда на анод подается плюс, а на катод — минус) он светит лампочкой, а в режиме непропускания не светит. На схеме светодио обозначается также, как обычный диод, только стрелочка обведена в кружочек. Анод светодиода — длинная ножка (на нее подаем плюс), катод — короткая (ее обычно подключаем к минусу). На всех схемах в лабе — на фото и видео — длинная ножка находится слева, а короткая — справа.

2. Определение булевых значений TRUE/FALSE на выбранном участке цепи — светодиод в качестве индикатора текущего значения

Булевы переменные определяются уровнем напряжения на участке цепи, с которого снимаем значение. За TRUE=1=HIGH принимаем значение плюс (+) («напряжение HIGH»), за FALSE=0=LOW принимаем минус (-) или землю («напряжение LOW»).

Для того, чтобы воочию проверить текущее булево значение на выбранном участке, можно использовать светодиод — подключить к точке снятия значения анод (длинная ножка), катод (короткая ножка) при этом подключить к минусу. Если в точку подключения анода подан плюс (+), т.е. снимаемое значение должно быть TRUE, ток потечет от анода к катоду через светодиод и его лампочка загорится. Если в точке подключения анода будет минус или земля, ток не потечет, лампочка не загорится — снятое значение — FALSE.

Замечание: светодиод не рекомендуется подключать напрямую к батарейке без промежуточного сопротивления или если подключенное сопротивление слишком мало, т.к. иначе он сможет перегореть из-за слишком сильного тока, на который он не рассчитан (какое-то время он будет светиться, но при этом сильно нагреется и в конечном итоге перегорит). С сопротивление 500Ом (которое быше было выбрано в качестве «послабее») светодиоду ничего не грозит.

Задание в аудитории: нарисовать на доске схему подключения светодиода и попросить группу реализовать ее на макетных платах. В этот момент сразу вскрывается нюанс, специфический для работы в аудитории. В книге tron.ix для каждого упражнении есть две картинки — одна показывает логическую схему подключения, на второй нарисована макетная плата с дырочками и все нужные элементики так, чтобы было видно, какие ножки куда втыкаются и т.п. Сидя дома с книгой проще смотреть на вторую картинку и просто повторять рисунок из книги на живой макетной плате. В аудитории с большим количеством человек этот фокус никак не прокатывает — внятное фотореалистичное изображение макетной платы со всеми дырочками и со всеми элементами, натыкаными в кучку, на доске маркером нарисовать довольно сложно, поэтому проще нарисовать принципиальную схему, а студенты уже сами вникают, как составить ее физическое воплощение на макетной плате. Первое задание с простым светодиодом и сопротивлением заняло около 10ти минут, т.к. это было первое знакомство с устройством макетной платы (схему соединений дырочек внутри платы во время первого задания кстати с доски можно не стирать) и повторная встреча с основами электродинамики после долго расставания — кое-кто например сначала решил засунуть ножки светодиода прямо в дырки полос для электропитания (причем обе в плюс), но после некоторых разъяснений и уточнений все в тему вникли и на следующих заданиях процесс конвертации логической схемы в физическую цепь шел уже значительно веселее.

3. Таблица истинности и оператор OR
Как было показано в предыдущем упражнении, в качестве переменных, которые могут принимать булевы значения TRUE/FALSE, мы можем брать определенные участки цепи — т.к. в разных условиях напряжение на одном и том же участке может быть как HIGH (+), так и LOW (-) — отсюда и термин «переменная» — возможностью присвоения значения.

При этом если мы встроим между двумя участками цепи некоторое комбинацию из электрических элементов (типа диодов, сопротивлений и т.п), эта промежуточная комбинация (или схема) может влиять на то, какое значение будет снято на втром (выходном участке) цепи в зависимости от текущего значения на 1м (входном) участке цепи. Т.е. эта промежуточная схема по сути преобразовывает одно или несколько значений на входящих участках цепи в новое значение на исходящем участке цепи по определенному правилу. Т.к. значения на всех участках (входящих и исходящих) могут принимать значение TRUE/FALSE, т.е. они являются булевыми переменными, мы можем принять промежуточную схему-преобразователь за обычный булев оператор (а именно за его физическую реализацию).

В дискретной математике любой оператор задается своей таблицей истинности, в которой перечислены все возможные комбинации значений переменных-параметров (для двух входных переменных: 11, 10, 01, 00) и указано значение резульатата действия оператора для каждой из комбинаций (для двух входных переменных это будет 4 значения единиц и нулей).

Как было указано в начале — предполагается, что аудитория должна быть знакома как минимум с основыми понятиями дискретной математики, к которым относятся в том числе таблицы истинности — в аудитории это предположение подтвердилось — долго объяснять, что из себя представляет таблица истинности, не пришлось — все и так уже были в курсе.

В качестве первого примера рассмотрим физическую реализацию элементарного булева оператора OR. Его принципиальная схема выглядит следующим образом:

Как выглядит его таблица истинности можно узнать, найдя определение этого оператора в учебнике по дискретной математике или собрав приведенную схему на макетной плате — для задания значений входным переменным-параметрам A и B можно втыкать соответствующие провода A и B в отсеки (+) (TRUE=1) или (-) (FALSE=0), при этом результат действия оператора на участке цепи Q будет видно по текущему состоянию красного светодиода (горит — оператор вернул Q=TRUE=1, не горит — Q=FALSE=0). Мы воспользуемся конечно вторым вариантом.

Замечание: почему так происходит физически в данном случае понять довольно просто — при подключении анода любого из входных диодов к плюсу (A=1 или B=1) цепь замыкается и на точку Q (к которой в том числе подключен анод светодиода) подается ненулевое напряжение — лампочка горит — Q=HIGH=TRUE. Если ни один из анодов A и B не подключен к плюсу (+) (т.е. A=0=FALSE и B=0=FALSE), напряжению в цепи взяться вообще неоткуда, т.к. участок с плюсом полностью изолирован — поэтому лампочка гореть не может и Q=LOW=FALSE. Но заострять внимание здесь и на следующих схемах на этом механизме во время занятия в аудитории думаю не обязательно, т.к. мозг студентов в этот момент занят впитыванием и усвоением информации о том, что привычные им из дискретной математики и программирования булевы операторы могут вести себя также, как и живые лампочки на схеме, которую они только что собрали из нескольких проводов, т.е. давать одни и те же таблицы истинности. Поэтому важнее сакнцентировать внимание именно на наблюдении принципиальной возможности существования точки перехода «физика в лице электродинамики» -> «абстракции дискретной математики». Дополнительное погружение в электродинамику может повредить этому процессу или в конечном итоге просто не будет воспринятно так, как нужно — объяснение деталей механизма этого процесса можно оставить на самостоятельную работу, на отдельное занятие напотом или иметь ввиду на случай дополнительных вопросов из аудитории (если вдруг кто-то все-таки усвоит новую информацию достаточно быстро и захочет дополнительных объяснений).

4. Оператор AND
Почти ничего нового по сравнию с предыдущим упражнением — просто строим оператор AND по схеме.

Замечание: по физике процесса — если замыкаем один из катодов (A или B) на минус (-), ток потечет напрямую от плюса к минусу по участку сети через соответствующий диод, а на участок сети Q (при такой конфигурации он оказывается подключенным параллельно диоду) силы тока просто «не хватит», чтобы зажечь лампочку (т.е. присвоить Q=TRUE), т.к. при параллельном подключении участков цепи ток распределяется обратнопропорционально значению внутренних сопротивлений этих участков (например если подключить один из диодов через индивидуально сопротивление, то фокус работать не будет — ток потечет по обоим каналам).

Замечание: в аудитории — при построении цепи желательно уместить ее в левой пловине макетной платы, т.к. дальше мы будем использовать ее же для составного оператора NAND.

(помарки: «катод» подписан неправильно, диоды A и B нарисованы как светодиоды)

5. Оператор NOT и транзистор
Аналогично строим цепь для оператора NOT.  Новый элемент на схеме — транзистор — выглядит как целлиндр со срезанной с одной стороны боковой частью с тремя ножками, торчащими снизу — если повернуть его к себе плоской «срезанной» частью, то слева направо ножки будут — эмиттер, база и коллектор. Грубо говоря транзистор — это диод с выключателем — пропускает ток от коллектора (на него нужно подвать плюс) к эмиттеру (на него нужно давать минус), но при этом умеет включать и выключать канал между коллектором и эмиттером за счет напряжения, подаваемого на базу (при подключении базы к плюсу транзистор открыт — ток течет от коллектора к эмиттеру, если база подключена к минусу или просто выдернута из цепи, транизистор закрыт — ток через коллектор-эмиттер не течет).

Возвращаясь к аналогиям интерфейсов ввода-вывода и черных ящиков — транзистор как раз является примером такого ящика, устройство которого нам в принципе не известно. Если с сопротивлениями или диодами все более-менее понятно интуитивно — их работа может быть основана например на физико-химических свойствах проводимости материалов, из которых они сделаны, то логика поведения транзистора очевидно должна быть реализована через какие-то более хитрые механизмы и комбинации материалов. Но нам для того, чтобы им пользоваться в рамках курса, вникать в это устройство в общем не обязательно (и мы это делать не будем) — достаточно знать, что на коллектор нужно подавать плюс, на эмиттер — минус, а проводимость можно включать/выключать плюсом-минусом на базе.

Замечание: по физике процесса — почти аналогично цепи с AND — если база на минусе (A=FALSE), транзистор закрыт, ток может течь только через участок Q с диодом — Q=TRUE.  Если база подключена к плюсу (A=TRUE), ток начинает течь через транзистор, на подключенный параллельно участок Q его силы уже не хватает — пол

Как использовать макет

Введение

являются одним из самых фундаментальных элементов при изучении построения схем. В этом уроке вы немного узнаете о том, что такое макеты, почему они называются макетами и как их использовать. Как только вы закончите, у вас должно быть базовое понимание того, как работают макеты, и уметь создавать базовые схемы на макете.

Ищете Breaboard, который подходит именно вам?

Мы тебя покроем!

Макет — Гигант

** Описание **: Это один гигантский макет без припоя! Он имеет 7 силовых шин, 40 столбцов и 63 ряда — всего 322…

Макет — Классик

Ваше первое знакомство с электротехникой — хлебная доска.Кто знал, что это принесет столько разочарования? Это твой…

Рекомендуемое Чтение

Вот несколько уроков и концепций, которые вы можете изучить, прежде чем узнавать о макетах:

Разъемы являются основным источником путаницы для людей, только начинающих электронику.Количество различных опций, терминов и имен соединителей может сделать выбор одного или поиск того, который вам нужен, пугающим. Эта статья поможет вам окунуться в мир соединителей.

Что такое цепь?

Каждый электрический проект начинается с цепи. Не знаете, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Как читать схему

Обзор символов компонентов компонентов, а также советы и рекомендации для лучшего схематического чтения.Нажмите здесь, и станьте схематически грамотными сегодня!

Как использовать мультиметр

Изучите основы использования мультиметра для измерения непрерывности, напряжения, сопротивления и тока.

История

Если бы вы хотели построить схему до 1960-х годов, скорее всего, вы бы использовали метод, который называется wire-wrap. Обмотка проволокой — это процесс, который включает в себя обматывание проводов вокруг токопроводящих опор, прикрепленных к перфорированной панелиК.А. прототип). Как вы можете видеть, процесс может стать довольно сложным очень быстро. Хотя этот метод все еще используется сегодня, есть кое-что, что делает создание прототипов намного проще, макеты!

Схема проводной обмотки (изображение любезно предоставлено пользователем Википедии Wikinaut)

Что в имени?

Когда вы представляете себе макет в своей голове, вы можете представить себе большой кусок дерева и большую буханку свежеиспеченного хлеба. Ты тоже не будешь слишком далеко.

Хлеб на макете

Итак, почему мы называем этот электронный «конструктор схем» макетом? Много лет назад, когда электроника была большой и громоздкой, люди брали макет своей мамы, несколько гвоздей или чертёжных кнопок и начинали подключать провода к плате, чтобы создать платформу для построения своих цепей.

С тех пор электронные компоненты стали намного меньше, и мы придумали более эффективные способы соединения цепей, благодаря чему мамы по всему миру с радостью получили свои макеты. Тем не менее, мы застряли с запутанным именем. Технически это все еще макеты, но речь пойдет о современных макетах без припоя.

Зачем использовать макеты?

Макет электроники (в отличие от типа, на котором изготавливаются бутерброды) фактически относится к макетной плате без припоя .Это отличные устройства для создания временных схем и прототипирования, и они не требуют абсолютно никакой пайки.

Прототип — это процесс проверки идеи путем создания предварительной модели, из которой разрабатываются или копируются другие формы, и он является одним из наиболее распространенных способов использования макетов. Если вы не уверены, как схема будет реагировать при заданном наборе параметров, лучше создать прототип и протестировать его.

Для новичков в электронике и схемах макеты часто являются лучшим местом для начала.В этом настоящая красота макетов — они могут содержать как простейшие схемы, так и очень сложные схемы. Как вы увидите позже в этом руководстве, если ваша схема превосходит свой текущий макет, можно подключить другие схемы для размещения схем всех размеров и сложностей.

Еще одним распространенным применением макетов является тестирование новых компонентов, таких как интегральные схемы (ИС). Когда вы пытаетесь понять, как работает деталь, и постоянно меняете ее, вам не нужно каждый раз паять свои соединения.

Как уже упоминалось, вы не всегда хотите, чтобы схема, которую вы строите, была постоянной. При попытке дублировать проблему клиента команда технической поддержки SparkFun часто использует макеты для построения, тестирования и анализа схемы. Они могут соединить детали, которые есть у клиента, и после того, как они настроят схему и выяснят проблему, они могут разобрать все и отложить в сторону на следующий раз, когда им понадобится устранить неполадки.

Схема, построенная на макетной плате без припоя

Анатомия макета

Основные характеристики макета

Лучший способ объяснить, как работает макет, — разобрать его и посмотреть, что внутри.Используя меньший макет, легче увидеть, как они функционируют.

Клеммные колодки

Здесь у нас есть макет, на котором удалена клейкая подложка. Вы можете увидеть множество горизонтальных рядов металлических полос на дне макета.

У вершин металлических рядов есть маленькие скрепки, которые прячутся под пластмассовыми отверстиями.Каждая металлическая полоса и гнездо разнесены со стандартным шагом 0,1 дюйма (2,54 мм). Эти зажимы позволяют прикрепить проволоку или ножку компонента в открытые отверстия на макете, которые затем удерживают его на месте.

Одна полоса токопроводящего металла удалена с вышеуказанного макета.

После вставки этот компонент будет электрически подключен ко всему, что находится в этом ряду. Это потому, что металлические ряды являются проводящими и позволяют току течь из любой точки этой полосы.

Обратите внимание, что на этой полосе всего пять клипов. Это характерно практически для всех макетов. Таким образом, вы можете иметь до пяти компонентов, подключенных в одном конкретном разделе макета. Ряд имеет десять отверстий, так почему вы можете подключить только пять компонентов? Вы также заметите, что каждый горизонтальный ряд разделен оврагом или трещиной в середине макета. Этот овраг изолирует обе стороны данного ряда друг от друга, и они не связаны электрически.Мы обсудим цель этого чуть позже, но пока просто знайте, что каждая сторона данного ряда отсоединена от другой, и у вас останется пять мест для компонентов по обе стороны.

Силовые рельсы

Теперь, когда мы увидели, как выполняются соединения в макете, давайте рассмотрим более крупный, более типичный макет.Помимо горизонтальных рядов, макеты обычно имеют так называемые силовые рельсы, которые проходят вертикально по бокам.

Эти силовые шины представляют собой металлические полосы, которые идентичны горизонтальным, за исключением того, что они, как правило, * все соединены. При построении цепи, вам, как правило, нужно много энергии в разных местах. Силовые шины обеспечивают легкий доступ к источнику питания в любом месте вашей цепи.Обычно они помечаются значком «+» и «-» и имеют красную сине-голубую или черную полосу для обозначения положительной и отрицательной стороны.

Важно знать, что шины питания с обеих сторон не подключены, поэтому, если вы хотите, чтобы с обеих сторон был один и тот же источник питания, вам нужно будет соединить две стороны с помощью нескольких перемычек. Имейте в виду, что маркировки там просто для справки. Нет правила, согласно которому вы должны подключить питание к шине ‘+’ и заземлить шину ‘-‘-рейка, хотя это хорошая практика, чтобы держать все в порядке.

DIP Поддержка

Ранее мы упоминали ущелье, которое изолирует две стороны макета. Этот овраг служит очень важной цели. Многие интегральные схемы, часто называемые микросхемами или просто микросхемами, изготавливаются специально для установки на макеты. Чтобы минимизировать количество места, которое они занимают на макете, они поставляются в так называемом двойном встроенном пакете, или DIP.

Эти DIP-фишки (кто-нибудь из сальсы?) Имеют ножки, которые выходят с обеих сторон и идеально подходят к оврагу. Поскольку каждая часть IC уникальна, мы не хотим, чтобы обе стороны были связаны друг с другом. Вот где разделение в середине доски пригодится. Таким образом, мы можем подключить компоненты к каждой стороне ИС, не влияя на функциональность ветви на противоположной стороне.

рядов и столбцов

Возможно, вы заметили, что многие макеты имеют номеров и букв , отмеченных в различных строках и столбцах. Они не служат какой-либо цели, кроме как помочь вам при создании схемы. Схемы могут быстро усложняться, и все, что нужно, — это одна неуместная часть компонента, чтобы заставить всю схему работать со сбоями или вообще не работать. Если вы знаете номер строки соединения, которое вы пытаетесь установить, вам будет гораздо проще подключить провод к этому номеру, чем смотреть на него.

Они также полезны при использовании буклетов с инструкциями, таких как тот, который находится в комплекте SparkFun Inventor. Во многих книгах и руководствах есть принципиальные схемы, чтобы вы могли следовать им при создании схемы. Просто помните, что схема, которую вы строите, не обязательно должна находиться в том же месте на макете, что и в книге. На самом деле, это даже не должно выглядеть похоже. Пока выполняются все электрические соединения, вы можете строить свою схему любым способом!

Переплетные столбы

Некоторые макеты поставляются на платформе, к которой прикреплены опорные стойки.Эти посты позволяют вам подключать всевозможные источники питания к вашему макету. Мы расскажем об этом подробнее в следующем разделе.

Другие особенности

При построении схемы вы не должны останавливаться на одном макете. Некоторые схемы потребуют намного больше места.Многие макеты имеют небольшие нюбины и прорези по бокам, а некоторые даже имеют их на верхних и нижних частях. Они позволяют вам соединить несколько макетов вместе, чтобы сформировать окончательную поверхность прототипирования.

Четыре мини-макета SparkFun, соединенных вместе.

Некоторые макеты также имеют клейкую подложку, которая позволяет приклеивать их к разным поверхностям. Они могут пригодиться, если вы хотите прикрепить макет к внутренней стороне корпуса или другого кейса для проекта.

Обеспечение питания макета

Когда дело доходит до подачи энергии к вашему макету, существует множество вариантов.

Заимствование из других источников энергии

Если вы работаете с платой разработки, такой как Arduino, то вы можете просто отключить питание от женских коллекторов Arduino. Arduino имеет несколько выводов питания и заземления, которые вы можете подключить к шинам питания или другим рядам на макете.

Подключение заземления (GND) от Arduino к ряду на мини-макете.Теперь любая ветвь или провод, подключенный к этому ряду, также будет заземлен.

Arduino обычно получает питание от USB-порта компьютера или внешнего источника питания, такого как батарейный блок или настенная бородавка.

Переплетные столбы

Как упоминалось в предыдущем разделе, на некоторых макетах имеются клеммы, которые позволяют подключать внешние источники питания.

Первый шаг к использованию крепежных столбов — это подключить их к макету с помощью некоторых перемычек.Хотя может показаться, что сообщения связаны с макетом, это не так. Если бы они были, вы были бы ограничены тем, где вы могли бы и не могли обеспечить власть. Как мы уже видели, макеты должны быть полностью настраиваемыми, поэтому имеет смысл, чтобы связывающие посты не отличались.

При этом мы должны соединить провода с постами, чтобы соединить их с макетом. Для этого откручивайте стойку, пока отверстие, проходящее через нее, не будет открыто. Проденьте зачищенный конец проволочной перемычки через отверстие и привинтите опору вниз до тех пор, пока провод не будет надежно подключен.

Как правило, вам нужно только подключить провод питания и заземления от клемм к макету. Если вам нужен альтернативный источник питания, вы можете использовать третий пост.

Теперь ваши сообщения подключены к макету, но по-прежнему нет питания. Вы можете использовать множество различных методов для подключения питания к постам и, таким образом, к макету.

Настольные источники питания

Многие лаборатории электроники имеют настольные источники питания, которые позволяют вам подавать широкий диапазон напряжения и тока в вашу цепь.С помощью разъема типа «банан» вы можете подать питание от клемм.

В качестве альтернативы, вы можете использовать зажимы типа «крокодил», IC-крючки или любые другие кабели с разъемом типа «банан» для подключения вашего макета к ряду различных расходных материалов.

Другой метод использования соединительных штырей состоит в том, чтобы припаять домкрат к некоторым проводам, а затем соединить их с крепежными штифтами. Это более продвинутый метод, и он требует некоторых промежуточных навыков пайки.

Гнездо цилиндра спаяно с двумя проводами, которые имеют те же отверстия на клеммах, что и провода, идущие к макету. Если на вашей макетной плате нет крепежных клемм, вы можете просто подключить провода от гнезда ствола непосредственно к направляющим.

Еще один способ питания вашего макета состоит в использовании одного из множества доступных блоков питания макета. В SparkFun есть несколько наборов и плат, которые вы можете использовать для подключения питания непосредственно к макету.Некоторые позволяют подключить настенную бородавку непосредственно к макету. Другие позволяют вам получать питание непосредственно от вашего компьютера через USB-соединения. И почти все из них имеют возможность регулировать напряжение, предоставляя вам полный диапазон общих напряжений, необходимых при создании цепей.

Создание вашей первой схемы макета

Теперь, когда мы знакомы с внутренними компонентами макета и как обеспечить их электропитанием, что мы будем с ними делать? Мы собираемся начать с простой схемы.

Что вам нужно

Вот список запчастей, который следует за этой схемой. Если у вас есть другие электронные компоненты, не стесняйтесь использовать их и сменить схему. Помните, что часто существует больше способов, чем один, для построения любой данной схемы. У некоторых даже есть десятки различных способов, которыми вы можете их построить.

В этом списке пожеланий предполагается, что у вас нет деталей / инструментов, и вы щедро используете количество и т. Д. Например, вам нужен только один светодиод для этого проекта, но в указанном пакете 20 светодиодов.То же самое относится и к соединительному проводу. Вам не нужно так много (или все эти цвета), но если вы продолжите играть со схемами, это может пригодиться. Если вы не хотите больших количеств, проверьте нижнюю часть страниц с товарами в разделе «Сопутствующие товары», и вы сможете найти меньшие количества. Кроме того, на блоке питания нет заголовков, если вы знаете, как паять, и есть инструменты, припаяйте заголовки на себя. Если нет, то заголовки без припоя также были включены в список желаний.

Построить трассу

Предупреждение! При использовании ручки электропитания макета обязательно вставьте контакты GND с рейкой « — », а VCC — в рейку « + ». Это поможет снизить вероятность применения обратной полярности к вашей цепи.

Вот небольшая схема на макете. Красная плата, которую вы видите — это блок питания Breadboard с разъемами, припаянными к плате. Блок питания макета регулирует напряжение от 9В до 5В или 3.3В к силовым рельсам.

Схема идет следующим образом:

• Имеется провод, соединяющий шину питания VCC с положительным анодным выводом светодиода.

• Отрицательная катодная ветвь светодиода подключена к 330 Ом; резистор.

• Затем резистор подключается к кнопке.

• Когда кнопка нажата, она соединяет цепь с землей, замыкая цепь и включая светодиод.

Электрические схемы

Мы рассмотрим, как читать схему в другом учебнике. Тем не менее, это очень важная часть строительных схем, поэтому здесь она будет кратко рассмотрена.

— это универсальные пиктограммы, которые позволяют людям во всем мире понимать и создавать электронику. Каждый электронный компонент имеет очень уникальный схематический символ. Эти символы затем собираются в схемы с использованием различных программ. Вы также можете нарисовать их вручную.Если вы хотите глубже погрузиться в мир электроники и схемотехники, очень важно научиться читать схемы.

Здесь у нас есть схема для вышеупомянутой схемы. Мощность (при условии, что переключатель переключен в сторону 5 В) обозначена стрелкой вверху. Затем он идет к светодиоду (треугольник и линия со стрелками, выходящими из него). Затем светодиод подключается к резистору (волнистая линия). Это связано с кнопкой (защелкивающийся символ).Последняя кнопка подключается к земле (горизонтальная линия внизу).

Это может показаться забавным способом нарисовать схему, но это фундаментальный процесс, который был на протяжении десятилетий. Схемы позволяют людям разных национальностей и языков создавать и сотрудничать в схемах, разработанных кем-либо. Как уже упоминалось, вы можете построить цепь разными способами, но, как показано на этой схеме, существуют определенные соединения, которые необходимо выполнить. Отклонение от этой схемы даст вам совершенно другую схему.

Практика делает совершенным

Последнее, что оставит вам знание, — это то, что есть тонны ресурсов и программ, которые вы можете использовать для создания цепей без необходимости использовать ваш макет. Одной из самых распространенных программ, используемых SparkFun, является Fritzing. Fritzing — это бесплатная программа, которая позволяет создавать собственные схемы на виртуальном макете. Он также предоставляет схематические представления для всех схем, которые вы строите. Здесь мы можем увидеть те же схемы, что и выше, построенные с использованием Fritzing.

Обратите внимание, что зеленые линии указывают, к каким строкам и столбцам подключен каждый компонент.

Есть много других программ, таких как Fritzing. Некоторые бесплатны, а некоторые платные. Некоторые даже позволят вам построить схему и проверить ее функциональность с помощью моделирования. Изучите Интернет и найдите инструменты, которые лучше всего вам подходят.

Покупка макета

Отличный способ начать использовать макеты — это приобрести один из комплектов.Комплект Sparkfun Inventor включает в себя все необходимое для прохождения 16 различных цепей.

макеты

Мы также перечислили несколько основных автономных макетов разных размеров для ваших проектов.

STEMTera (черный)

STEMTera — это инновация в истории макетов.Это первый макет с Arduino-совместимым аппаратным пакетом…

Макет — Классик

Ваше первое знакомство с электротехникой — хлебная доска.Кто знал, что это принесет столько разочарования? Это твой…

проволочных перемычек

Ищете способы простого подключения к своим платам и микросхемам на макете? Проверьте следующие перемычки.

Тестовые провода

Это различные свинцовые кабели для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, функциональным генераторам и т. Д.5 пар …

IC Крюк с косичкой

Это тестовые крючки хорошего качества с соединительным проводом. Вместо одного крючка, у них есть два крючка, которые …

паяемых макетов и протопластов

Когда вы закончите создание прототипа на макете, вы можете припаять схему к печатной плате для более безопасного соединения.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Надеюсь, теперь вы лучше понимаете, что такое макет и как он работает. Теперь начинается настоящее веселье. Мы едва поцарапали поверхность строительных цепей на макетах. Вот некоторые другие учебные пособия, которые вы можете проверить, чтобы узнать больше о компонентах и ​​о том, как интегрировать их в ваши макеты.

Педагоги могут быть заинтересованы в этих ссылках.

Или, если вы освоили свои навыки построения схем и хотите перейти на следующий уровень, ознакомьтесь с этими руководствами.

Клуб электроники — Макетирование — соединения, строительные схемы Клуб Электроники — Макетные платы — соединения, строительные схемы

использует | Связи | Строительная цепь

Также см .: Доска | PCB

Скачать PDF версию этой страницы: Макет

Использование макета

Макет используется для создания временных цепей для тестирования или проверки идеи. Пайка не требуется, поэтому легко менять соединения и заменять компоненты.Детали не повреждены и могут быть использованы повторно.

Почти все проекты сайта Клуба электроники начали жизнь на макете, чтобы проверить, что схема работала как задумано.

На фотографии показан типичный небольшой макет, подходящий для начинающих. простые схемы с одной или двумя микросхемами (микросхемами).

Rapid Electronics: маленький макет

Rapid Electronics: большой макет

---

соединений на макете

У макетов

есть множество крошечных розеток (называемых «отверстиями»), расположенных на 0.1″ сетка. Выводы большинства компонентов могут быть вставлены прямо в отверстия. Микросхемы вставляются через центральный зазор с выемкой или точкой слева.

Проволочные связи могут быть выполнены из одножильного провода с пластиковым покрытием диаметром 0,6 мм (стандартный размер), это известно как проволока 1 / 0,6 мм. Я предлагаю купить пакет с несколькими цветами чтобы помочь определить соединения, красный для + Vs проводов, черный для 0V и так далее.

Rapid Electronics: 1 / 0,6 мм проволока

Многожильный провод — , а не — подходит, потому что при нажатии он будет мнутся в отверстие, и это может повредить плату, если нити сломаются.

Диаграмма показывает, как соединяются отверстия макета:

Верхний и нижний ряды соединены по горизонтали по всей длине , как показано красный и черных линий на диаграмме. Источник питания подключен к этим рядам, + вверху и 0 В (ноль вольт) внизу.

Я предлагаю использовать верхний ряд нижней пары для 0 В, тогда вы можете использовать нижний строка для отрицательного питания с цепями, требующими двойного питания (e.грамм. + 9В, 0В, -9В).

Другие отверстия связаны по вертикали блоками по 5 без связи через центр как показано синими линиями на диаграмме. Обратите внимание, как есть отдельные блоки соединений для каждого вывода микросхем.

Большие макеты

На больших макетах может произойти разрыв на полпути вдоль верхнего и нижнего рядов блоков питания. Это хорошая идея, чтобы связать через промежуток, прежде чем вы начнете строить цепь, иначе вы можете забыть, и часть вашей схемы не будет иметь силы!

---

---

Построение схемы на макете

Преобразование принципиальной схемы в макет не является простым, потому что Расположение компонентов на макете будет отличаться от принципиальной схемы.

При размещении деталей на макете вы должны сосредоточиться на их соединениях и , не их позиции на принципиальной схеме. IC (чип) является хорошей отправной точкой, поэтому поместите его в центр макета и обведите его за контакт, вставив все соединения и компоненты для каждого контакта по очереди.

Лучший способ объяснить это на примере, поэтому процесс построения этого Моностабильная схема 555 на макете приведена ниже. Схема включает светодиод примерно на 5 секунд при нажатии кнопки «триггер».Период времени определяется R1 и C1, и вы можете попробовать изменить их значения. R1 должен быть в диапазоне 1к до 1М . Для получения дополнительной информации, пожалуйста, см. 555 моностабильную страницу.

IC контактные номера

Штыри

ИС пронумерованы против часовой стрелки вокруг ИС, начиная с выемки или точки. На схеме показана нумерация для 8-контактных и 14-контактных ИС, но принцип одинаков для всех размеров.

Компоненты без подходящих выводов

Некоторые компоненты, такие как переключатели и переменные резисторы, не имеют подходящих выводов своих, так что вы должны припаять немного на себе.Используйте одноядерный с пластиковым покрытием проволока диаметром 0,6 мм (стандартный размер). Многожильный провод не подходит, потому что будет сминаться при толкании в отверстие и может повредить доску, если сломаются нити.

---

---

Построение примера схемы

Начните с аккуратной вставки 555 IC в центр макета с выемкой или точкой слева.

Затем разберитесь с каждой булавкой 555:

1. Подключите провод (черный) к 0В.
2. Подключите резистор 10 кОм к + 9В.
   Подключите нажимной переключатель к 0 В (вам нужно будет припаять выводы к переключателю).
3. Подключите резистор 470 к используемому блоку из 5 отверстий, затем …
   Подключите светодиод (любого цвета) от этого блока к 0 В (короткий вывод до 0 В).
4. Подключите провод (красный) к + 9V.
5. Подключите конденсатор 0,01 мкФ к 0 В.
   Вы, вероятно, обнаружите, что его провода слишком короткие для прямого подключения, поэтому вставьте проводную связь в неиспользуемый блок отверстий и подключитесь к нему.
6. Подключите конденсатор 100 мкФ к 0 В (+ вывод к контакту 6).
   Подключите провод (синий) к контакту 7.
7. Подключите резистор 47 кОм к + 9В.
   Проверка: должен быть провод, уже подключенный к контакту 6.
8. Подключите провод (красный) к + 9V.

Наконец-то …

• Тщательно проверьте все соединения.
• Проверьте правильность положения деталей (светодиод и конденсатор 100 мкФ).
• Убедитесь, что никакие выводы не касаются (если они не подключены к одному блоку).
• Подключите макет к источнику питания 9 В и нажмите на кнопку, чтобы проверить цепь.

Если ваша схема не работает, отключите (или выключите) источник питания и тщательно перепроверьте каждое соединение по электрической схеме.

---

Рекомендуемые книги

---

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому другому.Этот сайт отображает рекламу, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Никакая личная информация не передается рекламодателям. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, классифицируемые как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламных объявлений, основанных на использовании вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснено Google.Чтобы узнать, как удалять и контролировать куки из вашего браузера, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюз 2020

Сайт размещен на Tsohost

,

Разница между макетами и макетами прототипов

Я просто готовил себе обед и нарезал немного сэндвича, когда мне пришло в голову, что я использую макет. Хотя я всегда думал об этом как о разделочной доске, на самом деле это то, что моя бабушка назвала макетом; плоский кусок дерева для нарезки хлеба. Для тех из нас, кто живет в мире электроники, «макет» — это нечто совершенно другое.Итак, я решил посмотреть. Я был удивлен, узнав, что в мире электронных проектов термин «макет» появился много лет назад, когда люди впервые экспериментировали с электронными схемами. Они брали семейный макет, вбивали в него гвозди и начинали подключать свои схемы.

Сегодня мы продвинулись довольно далеко в том, как мы подключаем цепи, и современные макеты не похожи на те ранние деревянные плиты. Это тоже хорошо, так как я не хочу делиться своей платформой для приготовления бутербродов с моей платформой для электронных проектов.Не только это, но если бы я вбил гвозди в то, что моя жена использует для нарезки хлеба, я был бы тост!

Макеты

сильно отличаются от плат, к которым привыкли дизайнеры печатных плат, и для тех из вас, кто не знаком с макетными проектами, мы кратко рассмотрим их. Мы также рассмотрим преимущества макета и преимущества печатной платы. Так что пойдем со мной и посмотрим, почему печатные платы и макеты — лучшие вещи со времен нарезанного хлеба.

Что такое макеты?

Макет — это проектная платформа для тестирования прототипа или временных цепей.Они также являются отличным способом протестировать новую деталь, построив быструю и простую схему для запуска новой детали в ее темпе. Макеты бывают разных размеров, но все они характеризуются плотным рисунком отверстий, в которые можно вставлять выводы компонентов сквозных отверстий или соединительные провода. Ряды этих отверстий соединены друг с другом под макетом, поэтому помещение провода или провода в одно отверстие соединяет их с другим проводом или проводом в другом отверстии. Отверстия могут быть ориентированы вертикально, горизонтально или как в зависимости от размера, так и сложности макета.Кроме того, макеты также будут иметь ряды, специально предназначенные для питания и заземления, чтобы упростить эти подключения для пользователя.

Макеты

выпускаются в двух разных версиях; без припоя и пайки. Версии без припоя легче всего работать. Каждый ряд соединенных отверстий имеет металлический зажим в отверстии для захвата проводов или соединительных проводов, которые вы вставите в него. Паяный макет, с другой стороны, требует, чтобы каждый провод или перемычка были впаяны в отверстие.Это делает паяные версии макетов более надежными, поскольку выводы постоянно фиксируются. Конечно, они не так многоразовые, как версии без припоя.

Схема, построенная на макете для тестирования

Преимущества использования макета для вашего проекта

Макеты

— отличный способ создать прототип или временную схему. Они могут быть выполнены быстро по сравнению с проектированием печатной платы для того же проекта, и не требуют системы CAD или других подобных инструментов, обычно используемых при проектировании печатных плат.Благодаря относительной простоте соединения компонентов макеты также отлично подходят для обучения электронике.

Макеты

позволят вам соединять различные компоненты вашего проекта в различных комбинациях, что позволит вам создавать множество различных схем. Если вы используете макетную плату без припоя, вы можете создать эти схемы без каких-либо специальных инструментов. Возможность быстро и легко вносить изменения в дисплей компонентов и проводки, а также в любые необходимые ремонтные работы схемы делает ее адаптивной.Макеты также очень легко тестировать, так как у вас есть беспрепятственный доступ к схеме для исследования, и вы можете легко взломать схему, чтобы проверить ее.

Создание прототипов с макетом печатной платы дает множество преимуществ

Преимущества использования макета прототипа

Несмотря на то, что использование макета дает много преимуществ, часто вместо этого есть больше преимуществ для создания макета печатной платы. Вот неполный список этих преимуществ:

• Вы можете создать нужный размер печатной платы, а не ограничиваться размером макета.
• Вы можете использовать любой компонент, например, для поверхностного монтажа, вместо того, чтобы ограничивать его сквозными отверстиями.
• Схемы легче увидеть и понять, не зацикливая провода, идущие повсюду, как на макете.
• Печатная плата более надежна, чем макетная плата, которая изгибается под весом многих крупных устройств.
• Медь печатной платы более долговечна, чем металлические соединения и перемычки на макете.
• Компоненты на печатной плате запаяны для прочного соединения и не выскользнут из зажимов, как они могут на макетной плате без припоя.
• Печатная плата будет иметь лучшую пропускную способность по току, чем макетная плата, потому что следы питания или заполнения металлической области можно отрегулировать во время проектирования для оптимальной ширины. Печатная плата может выдерживать более высокое напряжение, чем макетная плата.
• Сигналы будут работать лучше на печатной плате без более высокой паразитной индуктивности и емкости, типичной для макета.
• Репликация печатной платы намного проще, чем создание нескольких собранных вручную макетов. Это значительно сократит ваше время производства и затраты.
• Если вы пытаетесь продать свою печатную плату, вы, вероятно, обнаружите, что готовый макет просто не привлекателен для покупателей, как готовый макет печатной платы.

Несмотря на то, что макет является отличным способом изучения электроники или построения схемы быстрого тестирования, существует множество других преимуществ при создании макетных плат с макетом печатной платы. К счастью, вам доступны ресурсы, которые помогут вам быстро и недорого создать макеты прототипа вашего электронного проекта.

Убедитесь, что ваша программа для разработки печатных плат интуитивно понятна в изучении, использовании и обладает возможностями для создания макетов прототипов печатных плат, необходимых вашему проекту. Чтобы быстро подготовить свои проекты к сборке и проверить свои новые схемы как готовую печатную плату вместо макета, подумайте об использовании CircuitStudio® от Altium Designer, чтобы предоставить вам доступ к функциям и инструментам, которые вам нужны из вашего программного обеспечения для проектирования.

Хотите узнать больше о том, как Altium Designer может помочь вам в разработке прототипа печатных плат? Поговорите со специалистом в Altium Designer.

Проверьте Altium Designer в действии …

Мощный дизайн печатной платы

,