5 Mẹo để Breadboarding thành công: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Tên tôi là Jeremy, và tôi đang học năm cuối tại Đại học Kettering. Là một sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, tôi đã có cơ hội dành nhiều giờ trong phòng thí nghiệm để xây dựng các mạch điện nhỏ trên bảng mạch. Nếu bạn có kinh nghiệm làm các vi mạch nhỏ và tự làm các dự án điện tử, bạn có thể không thấy nhiều lợi ích ở đây. Mục đích của hướng dẫn này là trình bày những kiến thức cơ bản về cách sử dụng breadboard, giới thiệu về các thành phần phổ biến và xây dựng các mạch nhỏ. Ngoài ra, tôi sẽ thảo luận ngắn gọn về cách tổ chức mạch của bạn, cũng như một số chiến lược khắc phục sự cố cho những trường hợp mọi thứ trở nên tồi tệ.

Người ta cho rằng cá nhân đọc phần này đã quen thuộc với các kiến thức cơ bản về điện tử và thuật ngữ: dòng điện, điện áp, cực tính, độ dẫn điện, ngắn mạch, hở mạch, đường giao nhau và độ lệch. Ngoài ra, có thể giả định rằng người đọc đã quen với việc chuyển đổi nguồn điện được sử dụng trong môi trường phòng thí nghiệm.

Tôi viết bài này bởi vì tôi thích xây dựng các mạch nhỏ trong phòng thí nghiệm và đã quan sát thấy một số vấn đề và lỗi phổ biến trên đường đi. Hy vọng của tôi là điều này sẽ giúp ai đó vừa bắt tay vào khám phá thiết bị điện tử để tìm ra thứ gì đó hữu ích có thể giúp họ giảm bớt phần nào những cơn đau đầu mà tôi đã gặp phải trên đường đi và mở ra cánh cửa đến với niềm vui của việc xây dựng mạch điện nhỏ!

Bước 1: Bảng mạch

Breadboard là gì ?:

Một công cụ phổ biến để tạo mẫu và kiểm tra mạch, cho phép người dùng nhanh chóng kết nối và hoán đổi các thành phần và tạo các mối nối một cách dễ dàng. Sử dụng breadboard cho phép lắp ráp và sửa đổi mạch nhanh chóng mà không cần yêu cầu hàn.

Cấu hình:

Dải đầu cuối: Chạy theo chiều ngang, với số hàng tăng lên năm và các chữ cái cột trong nhóm năm. Hàng 1, các cột A-E tạo nên một điểm tiếp xúc liên tục - hoặc đường giao nhau và Hàng 1, các cột F-J tạo nên một điểm tiếp xúc khác

Dải xe buýt: Chạy theo chiều dọc theo cặp theo chiều dài của mỗi bên và được gắn nhãn "+" hoặc "-". Toàn bộ dải + là một điểm nối liên tục và dải - là một điểm nối liên tục, cho phép nhiều thành phần được kết nối với nguồn điện

Máng / Rãnh: Chạy chiều dài của bảng mạch theo chiều dọc giữa các dải Đầu cuối. Các hàng không liên tục tại rãnh này, cho phép sử dụng Mạch tích hợp (IC)

Bạn có thể mua bảng mạch với nhiều kích cỡ và kiểu dáng khác nhau, nhưng mô tả cấu hình ở trên vẫn giống nhau cho dù bạn có bảng mạch nửa bánh mì hay kiểu máy lớn hơn có đầu nối nguồn và nhiều bảng gắn vào một tấm kim loại.

Để thành công trong việc tạo mạch của bạn, điều quan trọng là phải nắm chắc cách bố trí các điểm tiếp xúc trong breadboard. Khi được sử dụng đúng cách, breadboard là một công cụ tuyệt vời để xây dựng mạch và thực hiện các sửa đổi nhanh chóng!

Bước 2: Biết các thành phần của bạn

Trong thiết kế mạch điện tử, người ta sẽ bắt gặp nhiều loại linh kiện. Mặc dù đây không phải là một danh sách đầy đủ, nhưng tôi sẽ nêu bật một số thành phần phổ biến hơn, mục đích của chúng và một số cảnh báo để xử lý. Nhiều cơn đau đầu có thể được cứu vãn bằng cách xử lý và sử dụng các linh kiện đúng cách. Nếu bạn mới bắt đầu trong lĩnh vực điện tử, có thể tìm thấy nhiều bộ linh kiện cung cấp cho bạn kiến thức cơ bản với giá dưới 20 đô la.

Điện trở: (đo bằng Ohms) Chống lại dòng điện chạy trong mạch. Tùy thuộc vào vị trí trong mạch có thể được sử dụng để phân chia điện áp hoặc dòng điện. Điện trở có các dải màu trên chúng cho biết giá trị điện trở của chúng tính bằng ohm cũng như khả năng chịu đựng của chúng. Một bảng hữu ích để xác định các giá trị điện trở. Một điện trở có thể được đặt theo một trong hai hướng trong mạch và sẽ hoạt động theo cùng một cách (nó không có cực).

Photo-Resistor: Chống lại dòng điện. Giá trị điện trở thay đổi tùy theo ánh sáng xung quanh. Có thể được sử dụng trong các ứng dụng làm mờ hoặc bật mạch trong điều kiện ánh sáng yếu.

Tụ điện: (đo bằng Farads) Một tụ điện lưu trữ năng lượng mà sau đó có thể bị tiêu tán vào mạch điện. Nó hoạt động như một khối để dòng điện một chiều, nhưng cho phép dòng điện xoay chiều đi qua. Tụ điện có rất nhiều ứng dụng từ lọc tần số đến làm phẳng các gợn sóng trong mạch chỉnh lưu. Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù tụ điện đĩa gốm không phải là thành phần phân cực, nhưng phải cẩn thận với các tụ điện hóa, vì chúng có dây dẫn được chỉ định để kết nối với cực dương và cực âm và có thể bị hỏng khi đặt ngược lại.

Bóng bán dẫn: Bóng bán dẫn là một chất bán dẫn điều chỉnh dòng điện, khuếch đại tín hiệu hoặc hoạt động như một công tắc. Có nhiều loại bóng bán dẫn khác nhau, nhưng lưu ý quan trọng nhất trong thiết kế mạch sớm (giả sử bạn có bóng bán dẫn chính xác cho ứng dụng) là phải cẩn thận để tránh sốc tĩnh cho các thành phần này.

Diode: Diode là một chất bán dẫn hoạt động như một van một chiều đối với dòng điện. Khi phân cực thuận, dòng điện đi vào cực dương (+ đạo trình) và chảy ra cực âm (- đạo trình). Tuy nhiên, khi phân cực ngược, nó hoạt động như một công tắc mở và không có dòng điện nào chạy qua thành phần. Cần phải xem xét việc định hướng, vì việc đặt một điốt ngược lại sẽ dẫn đến hành vi mạch không mong muốn hoặc một diode bị thổi.

Light-Emitting Diode (L. E. D): Một diode đặc biệt phát ra ánh sáng khi nó đang dẫn điện. Được sử dụng trong nhiều ứng dụng nhỏ, những nơi cần chỉ thị. Các lợi ích bao gồm tiêu thụ điện năng cực kỳ thấp và tuổi thọ cực cao.

Mạch tích hợp: Thành phần cuối cùng mà tôi sẽ giới thiệu là mạch tích hợp (IC). Có quá nhiều biến thể để liệt kê ở đây, nhưng một số ít là bộ khuếch đại hoạt động, bộ định thời, bộ điều chỉnh điện áp và mảng logic. Các mạch tích hợp cung cấp toàn bộ mạch bên trong một con chip nhỏ và có thể chứa điện trở, điốt, tụ điện và bóng bán dẫn trong một con chip nhỏ hơn một xu. Có một quy ước đánh số cho các chân trên chip IC, có một vết lõm hoặc dấu chấm trên bề mặt của chip và điều này tương ứng với chân số 1, các chân này sau đó được đánh số tuần tự ở phía bên này và sao lưu vào bên kia.

THẬN TRỌNG! Các mạch tích hợp có thể bị phá hủy do sốc tĩnh.

Cùng với các linh kiện trên còn có cuộn cảm, rơ le, công tắc, chiết áp, biến trở, màn hình bảy đoạn, cầu chì, máy biến áp… bạn có ý kiến nhé! Tìm kiếm trực tuyến nhanh chóng sẽ cung cấp rất nhiều thông tin hữu ích (Ví dụ: tổng quan về các linh kiện, một bóng bán dẫn làm gì ?, các loại tụ điện)

Biết được thông tin cơ bản về các thành phần bạn đang sử dụng, chúng có nhạy cảm với tĩnh hay không và chúng có phân cực hay không sẽ rất có lợi. Không chỉ giúp bạn tiết kiệm thời gian, tiền bạc, đỡ đau đầu; nhưng mạch sẽ có nhiều khả năng hoạt động như mong muốn nhanh hơn nhiều!

Bước 3: Tổ chức là cần thiết

Tổ chức - Tại sao nó quan trọng?:

Các mạch trên (phía bên tay phải) giống nhau về chức năng, nhưng có sự khác biệt đáng kể về ngoại hình. Trong khi phương pháp đầu tiên sử dụng ít dây hơn, nó không phải là phương pháp ưa thích để xây dựng các mạch nhỏ. Có rất nhiều chỗ trên một breadboard cho các mạch nhỏ; đừng ngại tận dụng không gian này!

Mặc dù lựa chọn những gì để sử dụng cho khách hàng tiềm năng là cá nhân, nhưng một vài điều có thể giúp cuộc sống dễ dàng hơn đáng kể. Nhiều người sẽ sử dụng dây đồng và làm dây dẫn riêng của họ, nhưng sở thích của tôi là dây nối breadboard có thể mua trực tuyến với giá rẻ. Dây nhảy được làm bằng sợi dây so với dây đồng cứng và có chốt ở đầu để dễ sử dụng. Ưu điểm của các sợi cáp là hệ thống dây điện linh hoạt hơn nhiều, vì vậy bạn ít có khả năng bị đứt kết nối hơn và có sự linh hoạt hơn trong việc định tuyến. Một lưu ý cuối cùng về hệ thống dây điện, sẽ rất hữu ích khi "mã màu" hệ thống dây điện của bạn theo cách dễ dàng để bạn theo dõi (hình bên trái ở trên). Ví dụ, tôi thích giữ dây màu đỏ và đen cho điện áp dương và âm của mình (tương ứng), tôi thường sử dụng màu xám hoặc cam cho điểm chung của mình, màu xanh lam cho tín hiệu đầu vào và màu trắng hoặc vàng cho các mối nối bên trong. Nếu bạn có một số nguồn điện, cũng như đầu vào từ bộ tạo tín hiệu, sẽ hữu ích khi tạo thẻ cho dây của bạn và dán nhãn chúng để đảm bảo kết nối thích hợp sau này.

Khi nói đến việc tuân theo một sơ đồ, mọi thứ sẽ dễ dàng hơn nhiều nếu bạn bố trí các thành phần của mình trên bo mạch gần giống với bố cục trong sơ đồ nhất có thể. Bằng cách này, bạn có thể xem nhanh các giá trị thành phần của mình, cũng như giúp dễ dàng hơn trong việc theo dõi các tuyến tín hiệu / khắc phục sự cố hỏng hóc. Phòng thí nghiệm ở hầu hết các trường học thường sẽ hướng dẫn bạn đo điện áp hoặc dòng điện tại một điểm cụ thể trong mạch; trong những trường hợp này có mạch của bạn phản ánh vật lý sơ đồ là một trợ giúp LỚN! Cuối cùng, khi bạn đi vào các mạch phức tạp và cao cấp hơn, điều quan trọng là phải giữ các linh kiện nhạy cảm hơn (chẳng hạn như Mạch tích hợp) tránh xa cuộn cảm, rơ le và các thành phần khác mà chúng có thể bị hỏng do từ trường.

Nếu mạch bạn đang xây dựng có một (hoặc nhiều) mạch tích hợp, số lượng linh kiện và dây dẫn cần thiết để xây dựng mạch có thể trở nên khá lộn xộn nhanh chóng. Để giúp giảm bớt sự lộn xộn và làm cho mọi thứ trở nên dễ dàng hơn, bạn thường đặt mạch tích hợp cách xa mọi thứ khác trên bo mạch và đặt các thành phần khác có dây dẫn vào chân IC. Bằng cách này, việc giải mã mọi thứ sau này sẽ dễ dàng hơn nhiều. Nếu mạch được xây dựng thành dạng vĩnh viễn sau này, bạn có thể hợp nhất mọi thứ để phù hợp với một không gian nhỏ hơn.

Bước 4: Khắc phục sự cố cơ bản

Tất cả đều tốt - cho đến khi nó không!

Vậy là bạn đã làm xong bài tập về nhà, bạn hiểu các linh kiện của mình và mạch được chế tạo chính xác như hướng dẫn. Lật công tắc nguồn… và… KHÔNG GÌ! Không có gì lạ khi xây dựng một mạch điện nhỏ và sau đó phát hiện ra rằng có điều gì đó không ổn. Đây là một phần của quá trình học tập. Biết bắt đầu từ đâu để khắc phục sự cố có thể giảm bớt sự phức tạp và khó chịu của các vấn đề.

Nguồn điện: Nói chung tốt nhất là bắt đầu khắc phục sự cố với việc đảm bảo nguồn điện đi vào mạch. Nếu mạch hoạt động bằng pin, hãy sử dụng đồng hồ đo điện để kiểm tra điện áp và đảm bảo rằng chúng đủ "nước" để cung cấp năng lượng cho mạch. Nếu nguồn điện đang được sử dụng, có nhiều yếu tố cần xem xét:

Chế độ cung cấp điện: Nhiều bộ nguồn có khả năng cung cấp dòng điện không đổi (cc) hoặc điện áp không đổi (cv). Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng cài đặt thích hợp được chọn để hoạt động tốt. Hầu hết các dự án nhỏ sẽ được kết nối với nguồn điện ở chế độ điện áp không đổi

Điện áp nối đất / âm: Nếu dự án của bạn được cấp nguồn bằng pin, thì đây không phải là vấn đề. Khi sử dụng nguồn điện, thường các mạch sẽ có điện áp âm được áp dụng (chẳng hạn như bộ khuếch đại hoạt động) cũng như có điểm chung. Điều quan trọng là phải hiểu sự phân biệt ở đây, và KHÔNG xem rằng điện áp âm và điểm chung là có thể thay thế cho nhau

Cài đặt nguồn điện: Nếu áp dụng điện áp âm, hãy đảm bảo bạn biết cách điều chỉnh cài đặt nguồn điện. Điều này sẽ khác nhau giữa các nhà sản xuất, nhưng thông thường sẽ được thực hiện thông qua các công tắc lựa chọn ở mặt trước của thiết bị. Lần đầu tiên tôi sử dụng nguồn điện để cung cấp -12 volt cho bộ khuếch đại hoạt động, tôi không thể kiểm tra xem cài đặt cho điện áp đã được điều chỉnh cho cả nguồn + và - hay không. Kết quả là, tôi đã dành hơn một giờ để xây dựng lại / kiểm tra lại mạch của mình

Cấu hình mạch

Thực hiện so sánh sơ đồ và mạch, nếu bạn đã xây dựng mạch của mình để phản chiếu sơ đồ trong bố cục, bước này đơn giản hơn nhiều.

Kiểm tra hướng của các thành phần cực (điốt, tụ điện, bóng bán dẫn)

Đảm bảo rằng dây dẫn của các thành phần không chạm vào nhau tạo ra tình trạng ngắn mạch

Kiểm tra các dải thiết bị đầu cuối, đảm bảo rằng tất cả các dây dẫn và dây dẫn thành phần được cắm chắc chắn vào điểm tiếp xúc và tất cả các thành phần được cho là tạo thành một đường giao nhau thực sự làm như vậy. Rất dễ vô tình di chuyển sang dải thiết bị đầu cuối khác khi mọi thứ trở nên lộn xộn. Điều này tạo ra ngắt (hoặc hở mạch)

Nếu mọi thứ có vẻ tốt với nguồn điện, hướng linh kiện và hệ thống dây điện, hãy bắt đầu nghi ngờ một thành phần bị lỗi. Nếu mạch có chứa IC, đôi khi chỉ cần hoán đổi IC đó ra là có thể giải quyết được vấn đề. Ngoài ra, nếu bạn đang ở trong môi trường phòng thí nghiệm và tái chế các thành phần, bạn có thể thấy rằng bạn có một tụ điện, diode hoặc bóng bán dẫn bị lỗi mà một nhóm trước đây đã đấu dây sai và bị phá hủy

Các bước trên sẽ giải quyết được nhiều vấn đề gặp phải trong quá trình xây dựng mạch cơ bản, nhưng nếu mọi thứ có vẻ ổn mà nó vẫn không hoạt động, có thể đã đến lúc phá vỡ mọi thứ, kiểm tra lại tất cả các giá trị điện trở và kiểm tra tất cả các thành phần có thể được kiểm tra với các thiết bị có sẵn. Hầu hết các sơ đồ - đặc biệt là những sơ đồ được sử dụng cho phòng thí nghiệm trong môi trường học thuật - đã được xây dựng và chứng minh nhiều lần, vì vậy rất khó xảy ra vấn đề nằm ở thiết kế sơ đồ. Tuy nhiên, nếu bạn đang tạo mẫu mạch của riêng mình và không thể giải quyết các vấn đề thông qua xử lý sự cố, thì việc quay lại bảng vẽ và phân tích lỗi mô hình mạch của bạn có thể có lợi nhất.

Bước 5: Đừng bỏ cuộc

Rất dễ bị nản khi xây dựng các mạch nhỏ. Thực sự có vô số biến thể về cách mọi thứ có thể xảy ra sai sót. Một số vấn đề khó khắc phục hơn nhiều so với những vấn đề khác. Mặc dù nói dễ hơn hoàn thành, đừng để sự thất vọng làm đám mây phán xét. Lùi lại một bước, hạ nhiệt và đánh giá tình hình từ góc độ hợp lý. Tôi đã gần như rời khỏi phòng thí nghiệm nhiều lần vì thất vọng, chỉ để thấy rằng một dây dẫn đã bị ngắt kết nối ở đâu đó hoặc đầu ra tín hiệu chưa được bật. Thông thường, vấn đề trong một mạch điện chỉ là một chi tiết nhỏ. Thực hiện các bước hợp lý và có phương pháp để đánh giá mạch và xác định vấn đề thường dẫn đến giải pháp. Có rất nhiều khía cạnh của thiết bị điện tử để khám phá, đừng để thất bại hoặc thất bại cho phép bạn từ bỏ nỗ lực bổ ích này!