5 consells per fer taules de treball amb èxit: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Em dic Jeremy i estic cursant el meu primer any a la Universitat de Kettering. Com a estudiant d’Enginyeria Elèctrica, he tingut l’oportunitat de passar moltes hores als laboratoris construint petits circuits sobre taulers. Si teniu experiència en la fabricació de petits circuits i en projectes electrònics de bricolatge, aquí no trobareu gaire avantatges. El propòsit d’aquesta instrucció és cobrir els conceptes bàsics de l’ús d’una taula de treball, la introducció a components comuns i la construcció de petits circuits. A més, parlaré breument sobre com organitzar el vostre circuit, així com algunes estratègies de resolució de problemes en aquelles ocasions en què les coses es torcin.

Se suposa que la lectura individualitzada té certa familiaritat amb els conceptes bàsics de l'electrònica i la terminologia: flux de corrent, tensió, polaritat, conductància, curtcircuit, circuit obert, unió i polarització. A més, se suposa que el lector està familiaritzat amb les fonts d’alimentació de commutació que s’utilitzen a l’entorn del laboratori.

Estic escrivint això perquè m’agrada construir petits circuits als laboratoris i he observat alguns problemes i errors habituals al llarg del camí. La meva esperança és que això ajudi algú a iniciar el seu viatge cap al descobriment de l'electrònica per trobar alguna cosa útil que li estalviï alguns dels mals de cap que he trobat al llarg del camí i obrir la porta a les alegries de la construcció de circuits petits.

Pas 1: el tauler de pa

Què és una taula de treball ?:

Una eina popular per prototipar i provar circuits, que permet a l’usuari connectar-se i intercanviar ràpidament components i fer juntes amb facilitat. L'ús d'una placa de muntatge permet un muntatge i modificació ràpids dels circuits sense requisits de soldadura.

La configuració:

Barres de terminals: s’executen horitzontalment, amb números de files incrementats en cinc i lletres de columnes en grups de cinc. La fila 1, les columnes A-E constitueixen un punt de contacte continu, o unió, i la fila 1, les columnes F-J constitueixen un altre

Línies d'autobús: córrer verticalment per parelles per la longitud de cada costat i estan etiquetades com a "+" o "-". Tota la banda + és una unió contínua i la banda - és una unió contínua, que permet connectar molts components a una font d’energia

Trough / Groove: Executa la longitud de la tauleta vertical entre les tires terminals. Les files són discontínues en aquest solc, cosa que permet l'ús de circuits integrats (IC)

Les taules de pa es poden adquirir en diverses mides i estils, però la descripció de la configuració anterior segueix sent la mateixa, ja sigui que tingueu mitja placa de pa o un model més gran amb terminals d’alimentació i diverses taules muntades en una placa metàl·lica.

Per tenir èxit en la creació dels vostres circuits, és fonamental tenir una comprensió ferma sobre la disposició dels punts de contacte a la taula de treball. Quan s’utilitza correctament, la taula de treball és una gran eina per construir circuits i fer modificacions sobre la marxa.

Pas 2: coneixeu els components

Dins del disseny de circuits electrònics, es trobarà amb una varietat de components. Tot i que no es pretén que sigui una llista exhaustiva, destacaré alguns dels components més comuns, el seu propòsit i algunes advertències de manipulació. Es poden estalviar molts mals de cap mitjançant la manipulació i l’ús adequat dels components. Si tot just comenceu a l’electrònica, es poden trobar molts kits de components que us proporcionaran els conceptes bàsics per menys de 20 dòlars.

Resistència: (mesurada en ohms) Resisteix el flux de corrent dins d’un circuit. Depenent de la ubicació dins d'un circuit es pot utilitzar per dividir el voltatge o el corrent. Les resistències tenen bandes de colors que indiquen el seu valor de resistència en ohms, així com la seva tolerància. Una taula és útil per determinar els valors de resistència. Una resistència es pot col·locar en qualsevol direcció dins d’un circuit i funcionarà de la mateixa manera (no té polaritat).

Foto-resistència: resisteix el flux de corrent. El valor de resistència varia en funció de la llum ambiental. Es pot utilitzar en aplicacions d’enfosquiment o en encendre un circuit en condicions de poca llum.

Condensador: (mesurat en Farads) Un condensador emmagatzema energia que després es pot dissipar en un circuit posteriorment. Actua com un bloc de corrent continu, però permet passar el corrent altern. Els condensadors tenen una àmplia gamma d’aplicacions, des de la filtració de freqüència fins a la suavització de les ondulacions en un circuit rectificador. És important tenir en compte que, tot i que els condensadors de discos ceràmics no són components polars, cal tenir precaució amb els condensadors electrolítics, ja que tenen un cable designat per a la connexió als terminals positiu i negatiu i es poden danyar quan es col·loquen cap enrere.

Transistor: un transistor és un semiconductor que regula el flux de corrent, amplifica els senyals o actua com a commutador. Hi ha molts tipus diferents de transistors, però la consideració més important en el disseny inicial de circuits (suposant que es té el transistor correcte per a l’aplicació) és que s’ha de tenir cura d’evitar xocs estàtics d’aquests components.

Diodo: un díode és un semiconductor que actua com una vàlvula de retenció unidireccional al flux de corrent. Quan es polaritza cap endavant, el corrent entra a l’ànode (+ derivació) i surt pel càtode (- derivació). Tanmateix, quan es polaritza inversament, actua com un interruptor obert i no circula corrent pel component. Cal tenir en compte l'orientació, ja que col·locar un díode cap enrere donarà lloc a un comportament indesitjable del circuit o un díode bufat.

Diode emissor de llum (L. E. D): un díode especial que emet llum quan està conduint. S'utilitza en moltes aplicacions petites on es necessiten indicadors. Els avantatges inclouen un consum d'energia extremadament baix i una vida útil molt llarga.

Circuit integrat: l’últim component que introduiré és el circuit integrat (IC). Hi ha massa variacions per llistar aquí, però algunes són l'amplificador operatiu, els temporitzadors, els reguladors de tensió i els conjunts lògics. Els circuits integrats proporcionen un circuit sencer dins d’un xip petit i poden contenir resistències, díodes, condensadors i transistors, tots dins d’un xip més petit que un cèntim. Hi ha una convenció de numeració per als pins d’un xip IC, hi ha un sagnat o punt a la superfície del xip, i això correspon al pin 1, els pins es numeren de manera seqüencial cap avall i fan una còpia de seguretat de l’altre.

ATENCIÓ! Els circuits integrats es poden destruir per xoc estàtic.

Juntament amb els components anteriors, hi ha inductors, relés, interruptors, potenciòmetres, resistències variables, pantalles de set segments, fusibles, transformadors … ja tens la idea! Una cerca ràpida en línia proporcionarà molta informació útil (per exemple: visions generals de components, què fa un transistor ?, tipus de condensadors)

Conèixer la informació bàsica sobre els components que utilitzeu, si són o no sensibles a l’estàtica i si tenen o no polaritat serà molt beneficiós. No només estalviarà temps, diners i mal de cap; però el circuit funcionarà amb més rapidesa segons es desitgi.

Pas 3: l'organització és essencial

Organització: per què és important?:

Els circuits anteriors (costat dret) són els mateixos funcionalment, però amb un aspecte notablement diferent. Tot i que el primer utilitza menys cablejat, no és el mètode preferit per construir circuits petits. Hi ha un munt d’espai en una tauleta per a circuits petits; no tingueu por d’utilitzar aquest espai!

Tot i que l’elecció del que s’ha d’utilitzar per als contactes és personal, un parell de coses poden fer la vida molt més fàcil. Molta gent utilitzarà filferro de coure i crearà els seus propis contactes, però la meva preferència són els ponts de taulers que es poden comprar a baix preu en línia. Els ponts estan fets de fils de filferro contra el filferro de coure rígid i tenen un passador a l’extrem per facilitar-ne l’ús. L’avantatge de les cadenes és que el cablejat és molt més flexible, de manera que és menys probable que trenqueu una connexió i hi hagi més flexibilitat en l’encaminament. Una última nota sobre el cablejat, és molt útil "codificar el color" del cablejat de manera que sigui fàcil de fer un seguiment (figura esquerra superior). Per exemple, m'agrada mantenir el cablejat vermell i negre per a les tensions positives i negatives (respectivament), sovint faig servir gris o taronja per a la meva terra comuna, blau per al senyal d'entrada i blanc o groc per a les unions internes. Si teniu diverses fonts d’alimentació, així com entrades d’un generador de senyal, és útil crear etiquetes per als vostres cables i etiquetar-los per garantir una connexió adequada més endavant.

Quan es tracta de seguir un diagrama esquemàtic, les coses són molt més fàcils si dissenyeu els components al tauler el més aviat possible a la disposició de l’esquema. D'aquesta manera, podeu veure els valors dels components d'un cop d'ull, a més de facilitar el seguiment de rutes de senyal / resolució de problemes. Els laboratoris de la majoria de les escoles sovint us indicaran que feu una mesura de tensió o corrent en un punt específic del circuit; en aquests casos, fer que el vostre circuit reflecteixi físicament l'esquema és una gran ajuda. Finalment, a mesura que s’entra en circuits més complexos i avançats, és important mantenir components més sensibles (com els circuits integrats) allunyats d’inductors, relés i altres components on es puguin danyar pels camps magnètics.

Si el circuit que esteu construint té un (o més) circuits integrats, el nombre de components i cables necessaris per construir el circuit es pot tornar força desordenat. Per ajudar a reduir el desordre i facilitar-vos les coses, sovint és útil col·locar el circuit integrat lluny de tota la resta de la placa i col·locar els altres components amb cables als pins IC. d’aquesta manera, és molt més fàcil desxifrar les coses més endavant. Si el circuit es construirà de forma permanent més endavant, podeu consolidar-ho tot per encabir-lo en un espai més petit.

Pas 4: resolució de problemes bàsics

Tot està bé, fins que no ho sigui!

Per tant, heu fet els deures, enteneu els components i el circuit es construeix exactament tal com mostren les instruccions. Gireu l'interruptor d'alimentació … i … RES! No és estrany construir un petit circuit i descobrir després que alguna cosa no va bé. Tot això forma part del procés d’aprenentatge. Saber per on començar amb la resolució de problemes pot reduir la molèstia i la irritació dels problemes.

Font d'alimentació: en general, és millor començar a resoldre problemes assegurant-se que l'energia arriba al circuit. Si el circuit funciona amb una bateria, utilitzeu un multímetre per comprovar la tensió i assegureu-vos que en tingui prou "suc" per alimentar el circuit. Si s’utilitza una font d’alimentació, hi ha molts factors a tenir en compte:

Mode d'alimentació: moltes fonts d'alimentació tenen la capacitat de subministrar corrent constant (cc) o tensió constant (cv). És important assegurar-se que es selecciona el paràmetre adequat per a un funcionament correcte. La majoria dels petits projectes es connectaran a una font d'alimentació en mode de tensió constant

Tensió a terra / negativa: si el vostre projecte funciona amb una bateria, és probable que no sigui un problema. Quan s'utilitza una font d'alimentació, sovint els circuits tenen una tensió negativa aplicada (com per exemple a un amplificador operatiu), a més de tenir una terra comuna. És important entendre la distinció aquí i NO veure que el voltatge negatiu i el terreny comú són intercanviables

Configuració de la font d'alimentació: si s'aplica tensió negativa, assegureu-vos de saber ajustar la configuració de la font d'alimentació. Això variarà entre els fabricants, però normalment s’aconseguirà mitjançant els interruptors de selecció de la part frontal de la unitat. La primera vegada que vaig utilitzar una font d'alimentació per subministrar -12 volts a un amplificador operacional, no vaig poder comprovar que s'havia ajustat la configuració del voltatge tant per a l'alimentació + com per a la. Com a conseqüència, vaig passar més d’una hora reconstruint / comprovant el meu circuit

Configuració del circuit

Feu una comparació de l’esquema i el circuit, si heu creat el vostre circuit per reflectir l’esquema en el disseny, aquest pas és molt més senzill.

Comproveu l'orientació dels components polars (díodes, condensadors, transistors)

Assegureu-vos que els cables dels components no es toquin creant condicions de curtcircuit

Verifiqueu les tires de borns, assegureu-vos que tots els cables i cables dels components estiguin inserits fermament al punt de contacte i que tots els components que se suposa que formen una unió ho facin. És fàcil passar accidentalment a una altra terminal quan les coses es desordenen. Això crea un trencament (o circuit obert)

Si tot es veu bé amb l'alimentació, l'orientació dels components i el cablejat, comenceu a sospitar d'un component defectuós. Si el circuit conté un CI, de vegades només canviar-lo pot resoldre el problema. A més, si esteu en un entorn de laboratori i recicleu components, és possible que tingueu un condensador, un díode o un transistor defectuosos que un grup hagi connectat i destruït prèviament

Els passos anteriors haurien de resoldre molts dels problemes que es troben en la construcció bàsica de circuits, però si tot sembla bo i encara no funciona, pot ser que sigui el moment de desglossar-ho tot, comprovar tots els valors de la resistència i comprovar tots els components que són capaç de ser provat amb l'equip disponible. La majoria de diagrames esquemàtics, especialment aquells que s’utilitzen per a laboratoris de l’entorn acadèmic, s’han construït i provat diverses vegades, de manera que és molt poc probable que el problema resideixi en el disseny esquemàtic. Tanmateix, si feu prototipus del vostre propi circuit i no sou capaços de resoldre problemes mitjançant la resolució de problemes, pot ser que sigui més beneficiós tornar al tauler de dibuix i analitzar el vostre model de circuit per detectar defectes.

Pas 5: no et rendeixis

És molt fàcil frustrar-se quan es construeixen circuits petits. Hi ha literalment infinitat de variacions de com les coses poden anar malament. Alguns problemes són molt més difícils de resoldre que altres. Encara que sigui més fàcil de dir que d’aconseguir, no deixeu que la frustració entorbi el judici. Feu un pas enrere, refredeu-vos i avalueu la situació des d’una perspectiva lògica. Gairebé he sortit dels laboratoris en diverses ocasions a causa de la frustració, només per trobar que un cable estava desconnectat en algun lloc o que no s’havia activat la sortida de senyal. Sovint, el problema en un circuit és només un petit detall. Fer passos lògics i metòdics per avaluar el circuit i identificar el problema condueix generalment a una resolució. Hi ha tantes facetes de l’electrònica per explorar, no deixeu que els contratemps o els fracassos us permetin renunciar a aquest gratificant esforç.