Devrelerin hızlı montajı. Lehimsiz Arduino devre tahtası nasıl kullanılır Lehimsiz devre tahtası nasıl kullanılır

Bunu neden yapıyorlar? Bu, eksiklikleri belirlemenize, devreyi değiştirmenize ve ardından cihazda hata ayıklandığında onu folyo PCB'den yapılmış baskılı devre kartına aktarmanıza olanak tanır. Çünkü kazınmış bir tahtaya lehimlenmiş bir cihazda hata ayıklamak ve değişiklik yapmak her zaman çok daha zordur. Elbette bu durumda bazı parçaları keserek, parçaları lehimleyerek devreyi değiştirebilirsiniz. Duvara monte basın tarafından vb., ancak bu aşırı bir durumdur.

Şu anda piyasada, özellikle kabloları bağlamadan satın alırsanız, düşük fiyatlarla çok sayıda harika pens tipi devre tahtası var. Böyle bir panoya monte edilmiş bir cihazın örneği aşağıda görülebilir:

Pens prototipleme kartlarının nasıl tasarlandığına bakalım: Yaylı kontaklar kullanırlar, 5 parçayı kalay kontaklarla arka arkaya bağlarlar, genellikle dikey olarak yerleştirilirler:

Kartta ayrıca güç kaynağı için (genellikle yatay olarak konumlandırılmış), artı ve eksi sıraları sırasıyla (+) ve (-) olarak işaretlenmiş delikler bulunur. Bir tel tahtadaki bir deliğe sokulduğunda sabitlenir, tahtanın içine bağlanan aynı grup delik içine ikinci bir tel sokulursa aralarında temas olur. Breadboard'lar yukarıda tartıştığımız pensli veya lehimsiz tahtalara ve lehimlenmesi gereken tahtalara bölünmüştür. Fabrikada geliştirme kurulları Lehimleme için tasarlanmış, teli deliğe sokun, tahtadaki kontağa lehimleyin. Böyle bir tahtanın bir örneği aşağıdaki fotoğrafta yer almaktadır:

Bu tür kartlardaki tüm bağlantılar, kullanılan kontaklara lehimlenen esnek bir montaj teli ile yapılır. Böyle bir tel çıplak olabilir ve daha sonra kısa devreleri önlemek için aşağıdaki fotoğrafta görebileceğimiz gibi tüm uzunluk boyunca karttaki kontaklara lehimlenir:

Ayrıca kontakları bağlayan tel yalıtılabilir ve daha sonra yalnızca bağlanması gereken kontaklara lehimlenebilir. Örneğin aşağıdaki resimdeki gibi:

Yalıtımlı tel ile lehimleme bağlantısı için devre tahtası

Cihaz, bir devre tahtası üzerine monte edilmiş parçalar tarafından şöyle görünüyor:

Lehimleme için tasarlanmış bir tahtadaki (aynı zamanda bir halka prototipleme panosundaki gibi) deliklerin aralığı yaklaşık 2,5 mm'dir ve bir Dip paketinde yapılan mikro devreler üzerindeki bacakların aralığına karşılık gelir. Görünüşe göre bazı yetenekli radyo amatörleri, prensip olarak, fabrika panolarına benzer bir şeyi kendi elleriyle yapıyorlar:

Böyle bir tahta yapılırken, gelecekteki temas yerlerine bir işaretleyici kullanılarak aşındırmaya karşı koruma sağlayan bir desen uygulanır veya her zamanki gibi kazınır ve ardından delinir. Cihazda kendiniz hata ayıklamak ve daha fazlası için geliştirme panoları oluşturabilirsiniz. basit bir şekilde, bir folyo PCB parçasını bir kesici ile bölümlere ayırmak:

Sovyet döneminde, fabrika yapımı devre tahtalarının satılmadığı ve folyo PCB'nin bile herkesin kullanımına sunulmadığı zamanlarda, radyo amatörleri aşağıdaki devre tahtalarını da yaptılar:

Folyo olmayan PCB'ye veya bir kontrplak parçasına preslenmiş kalay yapraklarından böyle bir devre tahtası yaptılar - kontaklar, daha sonra kalaylandı ve radyo bileşenleri ve bağlantı telleri zaten bu yapraklara lehimlenmişti. AKV tarafından hazırlanan materyal.

Yorumlarda holivarı doğuran. Onlara göre birçok Arduino destekçisi, boş zamanlarını çeşitlendirmek ve oyun oynamak için yanıp sönen LED'ler gibi bir şey monte etmek istiyor. Aynı zamanda gravür tahtaları ve lehimleme ile uğraşmak da istemiyorlar. Alternatiflerden biri olarak arkadaşım "Uzman" tasarımcıdan bahsetti, ancak yetenekleri kitte yer alan parça seti ile sınırlıdır ve tasarımcı hala çocuklara yöneliktir. Başka bir alternatif sunmak istiyorum - lehimlemeden montaj için bir devre tahtası olan Breadboard adı verilen.
Dikkatli olun, çok fazla fotoğraf var.

Nedir ve neyle yenir?

Böyle bir kartın asıl amacı prototiplerin tasarlanması ve hata ayıklanmasıdır. çeşitli cihazlar. Bu cihaz, 2,54 mm (0,1 inç) aralıklı soket deliklerinden oluşur, pinler çoğu modern radyo bileşeninde (SMD sayılmaz) bu aralıkta (veya bunun katlarında) bulunur. Ekmek tahtaları var çeşitli boyutlar ancak çoğu durumda aşağıdaki özdeş bloklardan oluşurlar:

Soketlerin elektrik bağlantı şeması sağdaki şekilde gösterilmektedir: her bir sıradaki (bu durumda 30) her iki tarafta beş delik birbirine elektriksel olarak bağlanmıştır. Solda ve sağda iki elektrik hattı var: burada sütundaki tüm delikler birbirine bağlı. Ortadaki yuva kurulum amaçlıdır ve kolay çıkarma DIP paketlerindeki mikro devreler. Devreyi monte etmek için, tahtayı fabrika atlama telleri olmadan aldığım için deliklere radyo bileşenleri ve atlama telleri yerleştirildi - bunları metal ataçlardan ve küçük olanları (bitişik soketleri bağlamak için) zımbalardan yaptım.
Tahta ne kadar büyükse işlevselliği de o kadar fazla gibi görünebilir, ancak bu tamamen doğru değildir. Birinin (özellikle yeni başlayan birinin) tahtanın tüm bölümlerini kaplayacak bir cihazı monte etmesi çok küçük bir şanstır; burada aynı anda birkaç cihaz var - evet. Örneğin, burada bir mikro denetleyiciye elektronik ateşleme, transistör tabanlı bir multivibratör ve bir LC metre için bir frekans üreteci monte ettim:

Peki bu konuda ne yapabilirsiniz?

Makalenin başlığını haklı çıkarmak için birkaç cihaz sunacağım. Resimlerde neyin eklenmesi gerektiğine ve nerede olacağına ilişkin bir açıklama.

Gerekli parçalar

Aşağıda açıklanan devrelerden birini monte etmek için Breadboard tipi devre tahtasının kendisine ve bir dizi atlama teline ihtiyacınız olacaktır. Ek olarak, en basit durumda uygun bir güç kaynağına sahip olmanız tavsiye edilir - pil (ler); (onları) bağlamanın kolaylığı için, özel bir kap kullanılması tavsiye edilir. Bir güç kaynağı da kullanabilirsiniz, ancak bu durumda dikkatli olmanız ve hiçbir şeyi yakmamaya çalışmanız gerekir çünkü güç kaynağı pillerden çok daha pahalıdır. Geri kalan ayrıntılar devrenin açıklamasında verilecektir.

LED bağlantısı

En basit tasarımlardan biri. Şematik diyagramlar şunu göstermektedir:

İhtiyacınız olacak parçalar şunlardır: düşük güçlü bir LED, herhangi bir 300 Ohm-1 kOhm direnç ve 4,5-5 V güç kaynağı. Benim durumumda direnç, 430 Ohm'da (direncin kendisindeki K43 yazıtından da anlaşılacağı gibi) güçlü bir Sovyet direncidir (eldeki ilk direnç) ve bir güç kaynağı olarak - bir kapta 3 AA pil: toplam 1,5V * 3 = 4, 5V.
Tahtada şöyle görünüyor:

Aküler, jumperların güç hatlarına uzandığı kırmızı (+) ve siyah (-) terminallere bağlanır. Daha sonra negatif hattan 18 numaralı soketlere bir direnç bağlanır, diğer taraftan aynı soketlere katot (kısa bacak) ile bir LED bağlanır. LED anotu pozitif hatta bağlanır. Devrenin çalışma prensibine girmeyeceğim ve Ohm yasasını açıklamayacağım - eğer sadece oynamak istiyorsanız, o zaman bu gerekli değildir, ancak hala ilgileniyorsanız, o zaman yapabilirsiniz.

Doğrusal voltaj dengeleyici

Bu, LED'lerden mikro devrelere oldukça ani bir geçiş olabilir, ancak uygulama açısından herhangi bir zorluk görmüyorum.
Yani, böyle bir LM7805 mikro devresi (veya basitçe 7805) var, girişine 7,5V ila 25V arasında herhangi bir voltaj veriliyor ve çıkış 5V. Başkaları da var, örneğin mikro devre 7812 - 12V. İşte onun bağlantı şeması:

Kondansatörler voltajı dengelemek için kullanılır ve istenirse kullanılmayabilir. Gerçek hayatta böyle görünüyor:

Ve kapatın:

Mikro devre pinlerinin numaralandırması, işaretleme tarafından bakıldığında soldan sağa doğru gider. Fotoğrafta mikro devre pinlerinin numaralandırması bradboard konnektörlerinin numaralandırmasıyla örtüşmektedir. Kırmızı terminal (+), mikro devre girişinin 1. ayağına bağlanır. Siyah terminal (-) doğrudan negatif güç hattına bağlanır. Mikro devrenin orta ayağı (Ortak, GND) da negatif hatta, 3. ayağı (Çıkış) ise pozitif hatta bağlanır. Şimdi terminallere 12V uygularsanız enerji hatlarında 5V olması gerekir. Eğer 12V güç kaynağınız yoksa 9V Krona pili alıp yukarıdaki fotoğrafta gösterilen özel konnektör aracılığıyla bağlayabilirsiniz. 12V güç kaynağı kullandım:

Giriş voltajının değeri ne olursa olsun, yukarıdaki sınırlar dahilindeyse çıkış voltajı 5V olacaktır:

Son olarak her şeyin kurallara uygun olması için kapasitörler ekleyelim:

Mantıksal öğelere dayalı darbe üreteci

Ve şimdi en standart uygulamasında değil, farklı bir mikro devre kullanmanın bir örneği. 74HC00 veya 74HCT00 mikro devresi kullanılır, üreticiye bağlı olarak ismin önünde ve sonrasında farklı harfler olabilir. Yerli analog - K155LA3. Bu mikro devrenin içinde 4 mantıksal eleman “NAND” (İngilizce “NAND”) vardır, elemanların her birinin iki girişi vardır, bunları birbirine kapatarak “NOT” elemanını elde ederiz. Ancak bu durumda mantık elemanları “analog modda” kullanılacaktır. Jeneratör devresi aşağıdaki gibidir:

DA1.1 ve DA1.2 öğeleri bir sinyal üretir ve DA1.3 ve DA1.4 net dikdörtgenler oluşturur. Jeneratörün frekansı, kapasitör ve direncin değerlerine göre belirlenir ve şu formülle hesaplanır: f=1/(2RC). Herhangi bir hoparlörü jeneratörün çıkışına bağlarız. 5,6 kOhm'luk bir direnç ve 33 nF'lik bir kapasitör alırsak, yaklaşık 2,7 kHz - bir tür gıcırtı sesi elde ederiz. Şuna benziyor:

Fotoğrafın üst kısmındaki güç hatları, önceden monte edilmiş voltaj dengeleyiciden 5V'a bağlanır. Montaj kolaylığı için bağlantıların sözlü açıklamasını vereceğim. Segmentin sol yarısı (fotoğrafın alt kısmı):
Kondansatör 1 ve 6 numaralı yuvalara takılıdır;
Direnç - No. 1 ve No. 5;

1 ve 2 numara;
3 ve 4 numara;
4 ve 5 numara;

2 ve 3 numara;
3 ve 7 numara;
5 ve 6 numara;
1 numaralı ve “artı” beslenme;
4 numara ve “artı” dinamikler;
Ayrıca:

Mikro devre fotoğraftaki gibi monte edilmiştir - ilk bacak sol yarının ilk konektöründedir. Mikro devrenin ilk ayağı, anahtar adı verilen bir daire (fotoğraftaki gibi) veya sonunda yarım daire biçimli bir kesik ile tanımlanabilir. DIP paketlerinde kalan IC bacakları saat yönünün tersine numaralandırılmıştır.
Her şey doğru şekilde monte edilmişse, güç uygulandığında hoparlörden bip sesi duyulmalıdır. Direnç ve kapasitör değerlerini değiştirerek frekanstaki değişiklikleri takip edebilirsiniz ancak direnç çok yüksekse ve/veya kapasitans çok küçükse devre çalışmayacaktır.
Şimdi direnç değerini 180 kOhm ve kapasitör değerini 1 μF olarak değiştirelim - bir tıklama sesi alıyoruz. Anodu (uzun bacak) sağ halının 4. konnektörüne ve katodu 300 Ohm-1 kOhm direnç üzerinden güç kaynağı negatifine bağlayarak hoparlörü bir LED ile değiştirelim, buna benzeyen yanıp sönen bir LED elde ederiz. :

Şimdi benzer bir jeneratör daha ekleyelim, böylece aşağıdaki devreyi elde edelim:

DA1'deki jeneratör ~3Hz'lik düşük frekanslı bir sinyal üretir, DA2.1 - DA2.3 - ~2,7 kHz'lik yüksek frekanslı bir sinyal üretir, DA2.4 bunları karıştıran bir modülatördür. Tasarımın şöyle görünmesi gerekiyor:

Bağlantıların açıklaması:
Segmentin sol yarısı (fotoğrafın alt kısmı):
Kondansatör C1, 1 ve 6 numaralı yuvalara takılıdır;
Kondansatör C2 - No. 11 ve No. 16;
Direnç R1 - No. 1 ve No. 5;
Direnç R2 - No. 11 ve No. 15;
Jumper'lar aşağıdaki soketler arasına takılır:
1 ve 2 numara;
3 ve 4 numara;
4 ve 5 numara;
11 ve 12 numara;
13 ve 14 numara;
14 ve 15 numara;
7 numara ve negatif güç hattı.
17 numara ve negatif güç hattı.
Segmentin sağ yarısı (fotoğrafın üst kısmı):
Jumper'lar aşağıdaki soketler arasına takılır:
2 ve 3 numara;
3 ve 7 numara;
5 ve 6 numara;
4 ve 15 numara;
12 ve 13 numara;
No. 12(13) ve No. 17;
1 numaralı ve “artı” beslenme;
11 numara ve “artı” beslenme;
14 numara ve “artı” dinamikler;
Ayrıca:
sol ve sağ yarıların 6 numaralı konnektörleri arasındaki köprüler;
sol ve sağ yarıların 16 numaralı konnektörleri arasındaki köprüler;
- sol ve sağ “eksi” çizgiler arasında;
- güç eksi ve “-” dinamikleri arasında;
DA1 yongası önceki durumda olduğu gibi takılır - ilk bacak sol yarının ilk konektörüne. İkinci mikro devre, ilk ayak 11 numaralı konnektöre yerleştirilir.
Her şey doğru yapılırsa, güç uygulandığında hoparlör her saniyede üç tepe sesi çıkarmaya başlayacaktır. Bir LED'i aynı konektörlere (paralel olarak) bağlarsanız, kutupları gözlemleyerek, aynı derecede harika aksiyon filmlerinden harika elektronik cihazlara benzeyen ses çıkaran bir cihaz elde edersiniz:

Transistörlü multivibratör

Bu devre daha ziyade geleneğe bir övgü niteliğindedir, çünkü eski günlerde neredeyse her yeni başlayan radyo amatörünün benzer bir devreyi bir araya getirdiği görülüyor.

Böyle bir şeyi monte etmek için 2 adet BC547 transistöre, 2 adet 1,2 kOhm direnç, 2 adet 310 Ohm direnç, 2 adet 22 μF elektrolitik kapasitör ve iki LED'e ihtiyacınız olacak. Kapasitansların ve dirençlerin tam olarak gözlemlenmesi zorunlu değildir ancak devrenin iki özdeş değere sahip olması arzu edilir.
Kartta cihaz şöyle görünür:

Transistör pin çıkışı aşağıdaki gibidir:

B(B)-baz, C(K)-toplayıcı, E(E)-yayıcı.
Kapasitörler için negatif çıkış gövde üzerinde işaretlenmiştir (Sovyet kapasitörlerde “+” olarak işaretlenmiştir).
Bağlantıların açıklaması
Devrenin tamamı segmentin bir (sol) yarısına monte edilmiştir.
Direnç R1 - No. 11 ve "+";
direnç R2 - No. 19 ve "+";
direnç R3 - No. 9 ve No. 3;
direnç R4 - No. 21 ve No. 25;
transistör T2 - verici - No. 7, taban - No. 8, toplayıcı - No. 9;
transistör T1 - verici - No. 23, taban - No. 22, toplayıcı - No. 21;
kapasitör C1 - eksi - No. 11, artı - No. 9;
kapasitör C2 - eksi - No. 19, artı - No. 21;
LED LED1 - katot-No.3, anot-"+";
LED LED1 - katot-No.25, anot-"+";
atlayıcılar:
№8 - №19;
№11 - №22;
№7 - "-";
№23 - "-";
Güç hattına 4,5-12V voltaj uyguladığınızda şöyle bir şey elde etmelisiniz:

Nihayet

Öncelikle yazı "oynamak" isteyenlere yönelik olduğundan devrelerin çalışma prensipleri, fizik kanunları vb. açıklamalara yer vermedim. Birisi "neden göz kırpıyor?" - İnternette animasyonlar ve diğer güzelliklerle dolu çok sayıda açıklama bulabilirsiniz. Bazıları bradboard'un karmaşık diyagramlar çizmek için uygun olmadığını söyleyebilir, peki ya bu:

ve daha da korkunç tasarımlar var. Olası kötü temasa gelince - normal ayaklara sahip parçalar kullanıldığında kötü temas olasılığı çok düşüktür; bu sadece birkaç kez başıma geldi. Genel olarak, benzer kartlar burada birkaç kez ortaya çıktı, ancak Arduino üzerine kurulu bir cihazın parçası olarak. Dürüst olmak gerekirse, bunun gibi yapıları anlamıyorum:

Bir programlayıcıyı alıp DIP paketindeki bir denetleyiciyle flaşlayıp karta kurarak daha ucuz, daha kompakt ve taşınabilir bir cihaz elde edebiliyorsanız neden bir Arduino'ya ihtiyacınız var?
Evet, bazıları devre tahtasına monte edilemez analog devreler iletkenlerin direncine ve topolojisine duyarlıdır ancak özellikle yeni başlayanlar arasında çok sık karşılaşılmaz. Ancak dijital devreler için neredeyse hiçbir kısıtlama yoktur.

Yeni tasarlarken ve monte ederken elektronik devreler hata ayıklamaları kesinlikle gereklidir. Bileşenlerin hızlı ve rahat bir şekilde değiştirilebilmesini ve kontrol ve ölçüm çalışmalarının yapılabilmesini sağlamak için bileşenlerin oldukça serbest bir şekilde konumlandırılmasına olanak tanıyan geçici bir devre kartı üzerinde gerçekleştirilir.

Böyle bir tahtadaki parçalar lehimleme yoluyla tutturulabilir ve platformun kendisi devre tahtası olarak adlandırılacaktır. Bileşenlerin gereksiz yere mekanik ve termal etkilere maruz kalmasını önlemek için montajcılar ve tasarımcılar lehimsiz bir devre tahtası kullanır. Radyo amatörleri bu cihaza genellikle devre tahtası adını verir.

Lehimsiz montaja yönelik geliştirme kartı, bir elektrik devresini monte etmenize ve onu havya kullanmadan çalıştırmanıza olanak tanır. Bu durumda, ölçüm ve kontrol cihazlarını panele bağlayarak gelecekteki cihazın tüm parametrelerini ve özelliklerini kontrol edebilirsiniz.

Geliştirme kurulu bir plakadır polimer malzeme bir dielektriktir. Plakanın üzerine, gelecekteki cihazın bileşenleri olan parçaların uçlarının yerleştirilmesi gereken montaj delikleri belirli bir sırayla açılır.

Delikler, 0,4-0,7 mm çapındaki kabloların bağlanmasına olanak sağlar. Kural olarak 2,54 mm'lik bir aralıkla tahta üzerinde bulunurlar.

Bileşen uçlarının birbirine olan bağlantılarını simüle etmek için devre tahtasında delikleri belirli bir sırayla bağlayan özel iletken plakalar bulunur.

Tipik olarak bu bağlantılar, panelin uzun kenarları boyunca gruplar halinde yapılır. Bu tür iki veya üç satır olabilir. Bu kontak grupları gücü bağlamak için veri yolları olarak kullanılır.

Boyuna sıralar arasında delikler, beşli gruplar halinde plakalarla bağlanır. Bu plakalar tahta boyunca bir yönde yerleştirilmiştir.

Gelecekteki temas yerlerindeki deliklerin yakınında iletken plakalar vardır. Tasarım özellikleri, elektrik temasının varlığını sağlarken parçaların uçlarını kelepçelemenize ve sıkıca tutmanıza olanak tanır. Lehimlemeden kurulumun anlamı budur.

Kaliteli prototipleme panoları, parçalar arasında 50.000 defaya kadar güçlü ve güvenilir bağlantı korunurken monte edilebilir ve sökülebilir.

Endüstriyel olarak üretilen ve bir perakende zincirinde satın alınan ekmek tahtaları, kural olarak, delikler arasında bir kontak düzenine ve iletken bağlantılara sahiptir.

Doğru şekilde nasıl kullanılır?

Breadboard'u başarılı ve verimli bir şekilde kullanabilmek için aşağıdaki cihazlara da sahip olmanız gerekir:

çeşitli atlama tellerinin takılması ve gücün bağlanması için 0,4-0,7 mm çapında birkaç montaj teli;
yan kesiciler;
pense;
cımbız.

Elbette lehimsiz kurulum için havyaya ihtiyaç yoktur ancak sökülebilir ürünler mevcut değilse güç kaynağı terminallerine telleri lehimlemek gerekebilir. Bazen korumayı uygulamak için lehimlemenin kullanılması gerekebilir.

Devre tahtası üzerindeki iletken yolların yerini bilerek herhangi bir devreyi kurmak ve onu bir güç kaynağına bağlayarak işlevselliğini kontrol etmek kolaydır. Montaj için yalnızca bileşen kablolarını konnektör kelepçelerine yerleştirmeniz ve bunları gereken sırayla bağlamanız yeterlidir.

Bu durumda iletken yolların konumunun net bir şekilde anlaşılması gerekir kısa devre. Breadboard üzerindeki izler arasında temas yapılması gerekiyorsa konnektörler kullanılır.

Parçaların pimlerinin çapı montaj deliklerine uymuyorsa, bunlara uygun tel parçalarını lehimleyebilir veya sarabilirsiniz. BAG paketlerindeki çipler ve bileşenler kartın ortasına monte edilir.

Hazırlık ve koruma

Bir devre tahtasıyla çalışmak için, özellikle lehimsiz montaj için tasarlanmışsa, önce şunları yapmanız gerekir: hazırlık çalışmaları. Bu özellikle tahta uzun süre kullanılmamışsa geçerlidir.

Hazırlık, devre tahtasının tozdan temizlenmesini içerir. Bunu yapmak için yumuşak bir fırça kullanabilirsiniz ve delikleri temizlemek için elektrikli süpürge veya bir kutu basınçlı hava kullanabilirsiniz.

Bir sonraki adım, iletken yolları bir multimetre ile test etmektir. gereksiz masraflar Devreyi kurarken olası bir temas kaybını arama zamanı.

Cihazlarda hata ayıklama yapılırken devrenin çalışması sırasında ortaya çıkan çeşitli parazitler ve indüklenen akımlar nedeniyle düzgün çalışmayabilirler. Bu durumu ortadan kaldırmak için devre tahtasının koruyucusunun kullanılması gerekir.

Bunun için kullanıyorlar metal tabak, aşağıya eklenmiştir ve ortak bir veriyoluna lehimlenerek bağlanmıştır, bu daha sonra negatif hale gelecektir.

Lehimleme için devre tahtasını başarıyla kullanmak ve hızlı hata ayıklamayı gerçekleştirmek için, farklı boyutlarda birkaç devre tahtası satın almanız önerilir.

İlk olarak, toplamanıza olanak tanıyacak karmaşık devreler ayrı bloklar, her birinde hata ayıklama ve daha sonra bunları tek bir cihaza bağlama. İkinci olarak, bu şekilde ana devrenin çalışmasını kontrol etmek için gerekli olabilecek ek cihazları monte edebilirsiniz.

Bir dizi bağlantı kablosuna sahip bir geliştirme kartı satın almak daha iyidir. Bunlara "atlayıcılar" da denir.

Ancak bazı durumlarda, lehimsiz montaj için konektörlerle donatılmamış bir kart satın alırsanız önemli miktarda tasarruf edebilirsiniz. Bu durumda bunları uygun bir telden kendiniz yapabilirsiniz.

İdeal kablo, sistemlerin kurulumunda kullanılan KSVV 4-0,5'tir. yangın alarmı. Bu kablonun ince malzemeden yapılmış 4 yalıtımlı teli vardır. bakır kablo 0,5 mm çapında. Birçok bağlantı köprüsü almak için bir metre kablo yeterli olacaktır.

Kurulum sırasında, yarı iletkenlerin ve mikro devrelerin tüm terminallerini her zaman güvenilir bir şekilde bağlamanız gerekir. Herhangi bir pin kullanılmasa bile indüklenen akımları önlemek için ortak bir baraya bağlanmaları gerekir.

Geliştirme kartlarını kullanırken, yalnızca 12 V'tan fazla olmayan bir voltajla çalışan düşük akımlı parçaları kullanabilirsiniz. Ev tipi bir güç kaynağından devre tahtasına 220 V alternatif akımın bağlanması yasaktır.

Lehimsiz montaj için devre tahtasının doğru kullanımı, tüm devrenin montajını önemli ölçüde basitleştirecek ve böyle bir devrenin kullanılacağı cihazın imalat maliyetini azaltacaktır.

Herkese merhaba. Bugün bir breadboard hakkında konuşacağız. Radyo amatörleri, gelişimlerinin başlangıcında neredeyse herkes devre tahtaları üzerinde el sanatlarından geçtiği için bunu hiçbir soru sormadan anlayacaklardır. Geri kalanı için biraz daha detay. Elektronik devrelerde hata ayıklama ve cihazın üretim aşamasında ortaya çıkan sorunları çözme sırasında radyo bileşenlerinin geçici kurulumu için bir geliştirme kartına ihtiyaç vardır.

Gençliğimin ve tam kıtlıklarımın olduğu günlerde, devre tahtaları bir parça folyo getinax veya fiberglastan bağımsız olarak yapılıyordu, bakır kaplama bir kesici ile bir kareye çiziliyordu, böylece radyo bileşenlerinin temas edebileceği çok sayıda ped olacaktı. şemaya göre lehimlenmiştir. Bu haklıydı, çünkü tahtayı kendiniz yapmak oldukça emek yoğundu. Hatta ev yapımı ürünler devre tahtası üzerinde orijinal hallerinde kaldı, çünkü kasanın içindeki hiç kimse her şeyin ne kadar beceriksizce yapıldığını göremedi, ancak devre çalıştı ve orijinal hedefe ulaşıldı. Zaman ve kaynak tasarrufu açıktır.
Ev yapımı bir devre tahtası genellikle şöyle görünüyordu:

Ancak zaman geçti, ilerleme durmadı. Beceriler arttıkça devreler daha karmaşık hale geldi, pimlerin ve lehimleme noktalarının sayısı orantılı olarak arttı ve ev yapımı devre tahtaları (breadboard'lar) artık sorunu tamamen çözmüyordu. Burası endüstriyel devre tahtalarının ortaya çıkmaya başladığı, daha doğrusu daha önce var oldukları, ancak herkesin kullanımına açık olmadığı yer. Ve eğer radyo kulübündeki adamlar için ilk başta radyo alıcısı veya renkli müzik yapmak bir başarıysa, daha sonra dijital mantık devrelerinin uygulanması daha da zor hale geldi. Sonuçta çok sayıda küçük delik açmamız, iletkenleri ojeyle boyamamız ve son olarak da gravürlememiz gerekti. bakır sülfat. Ve eğer üretim sırasında hatalar yapılmışsa, o zaman dış görünüş tahtalar hızla korkunç bir şeye doğru iniyordu.
Bu aynı zamanda bir geliştirme kartıdır ancak endüstriyel olarak üretilmiştir:

Kabloların bolluğunda bir çeşit Spectrum klonu tahmin edilebilir.

Şu anda elektronik mühendisleri çeşitli erişimlere sahiptir. modern teknolojiler Fabrikalarda nispeten düşük bir fiyata küçük seri siparişleri de dahil olmak üzere devre kartlarının imalatı. Ancak devre tahtaları her durumda kendi nişlerini işgal eder ve er ya da geç kullanılmaları gerekir.

Sipariş ve teslimat

Genel olarak, elektronikleri profesyonelce ve yalnızca kendim için üretmediğim için gerçekten bir devre tahtasına (bundan sonra devre tahtası olarak anılacaktır) ihtiyacım olmadı. Ama tesadüfen indirimde görünce sipariş vermeye karar verdim. Tahta geçen yılın kasım ayında sipariş edildi, kabarcıksız basit bir pakette yaklaşık bir ay içinde geldi. İçeride tahtanın kendisi dışında hiçbir şey yoktu. Getinax'ın kırılganlığı göz önüne alındığında herhangi bir hasar yoktu.

Şuna benziyor:

Bakır folyonun rengi hoş, neredeyse doğal. Breadboard izleri kaplı koruyucu bileşim alkoldeki zayıf bir reçine çözeltisine benzer. İle en azından Lehimleme sırasında duman miktarı minimum düzeydedir ve yanmış reçine izi görülmez.

Boyutları 9x15 cm olarak belirtiliyor, aslında öyle, kalınlığı 1 mm, malzemenin özellikleri göz önüne alındığında bence yeterli değil. Folyo tabakasının kalınlığı yaklaşık 20 mikrondur.

son doğrulama tarihi =)

Mikrometrem 31 yıldır kontrol edilmedi, dolayısıyla okumalar şartlı. Üretimde minimum kalınlık En ucuz seçeneğe karşılık gelen 18 mikron folyo.
Tahta üzerinde 30 sıra 48 delik vardır ve sonuçta 1440 verir. İkincisi, tahtanın oluşumu sırasında sıkılır. Bu kadar çok sayıda deliğin delinmesi ekonomik olarak mümkün değildir. Delik çapı 1 mm. Maalesef 0,7 ve 0,8 mm pinli parçaların lehimleme sırasında sabitlenmesi gerekiyor, aksi takdirde düşme eğilimi gösterirler.

Sekizgen şekilli temas pedleri boyutu 2 mm. Deliklerde metalizasyon yoktur. Tahtanın ömrü minimum olduğundan ve metal kaplamanın fiyatı makul olmayacak kadar yüksek olacaktır.

Getinax devre tahtası tabanı

Getinax, elektriksel olarak yalıtkan katmanlı preslenmiş bir malzemedir. kağıt tabanı fenolik veya epoksi reçine ile emprenye edilmiştir.
Esas olarak boşluklar için bir temel olarak kullanılır baskılı devre kartı. Malzeme düşük mekanik dayanımİşlenmesi kolaydır ve nispeten düşük bir maliyete sahiptir. Düşük voltajlı ev aletlerinde devre kartlarının ucuz üretimi için yaygın olarak kullanılır, çünkü ısıtılmış durumda damgalanabildiğinden, tüm deliklerle birlikte herhangi bir şekle sahip bir devre kartı elde edilebilir.

Televizyonlardaki panoları hemen hatırlıyorum. Getinax bazlı levhalar, mekanik ve termal yüklere karşı düşük dirençleri nedeniyle daha az bakım gerektirir ve hatta bazı durumlarda yangın kaynağı bile olabilir...

Deneme uygulaması:

Bunlar kullandığım malzemeler

Lehimleme için

İçi reçineli lehim, doğal reçine, havya 25 W, uç sıcaklığı ayarsız yaklaşık 330-350 derece.
Ve kesmek için bir defort gravür makinesi + bir dizi Çin kesici

Kesiciler elbette kalite açısından berbat, yılbaşında JD'den almıştım, dayanamadım.

+5V +12V-12V sinyal üreteci için güç kaynağı monte etmenin bir nedeni vardı. İlk başta, cep telefonu şarj cihazını sarımları evde sararak yeniden yapmak istedim, ancak teller için normal aralıklı bir tane bulamadım. Bu nedenle seçim devre tahtasına düştü.
Bilinmeyen tipte bir transformatör bana acımasız bir şaka yaptı - tahtadaki deliklerin aralığı 2,54 mm - inç olduğundan, delikleri yerinde yeniden açmak zorunda kaldım. Tahta kolayca delinir ve künt bir matkap bile, tahtanın parçalarını arka taraftan dışarı atmasına rağmen delme işlemini özellikle yavaşlatmaz.
Bitmiş güç kaynağının birkaç fotoğrafı. Tahtayı yapmamaya karar verdiğimde durum tam olarak buydu.

7912 stabilizatörü bana acımasız bir şaka yaptı - pin çıkışı 7812 ile eşleşmiyor. Bu yüzden yandım diyot köprüsü kts407. Hatamı anlayınca yeniden lehimledim. Yeniden lehimleme sırasında bir temas pedi düştü. Yani tahtanın kalitesi, onu birkaç kez taklit edip yenisine geçmektir.
Temas pedleri, yalnızca lehimdeki miktar kadar, neredeyse hiç reçine kullanılmadan kalaylanmıştı.

Ne kadar denesem de kontaktan bir türlü vazgeçemedim, lehim hep havyanın arkasında kalıyor. Belki sıcaklık yeterli değildir.
onu kesmeye çalışıyorum

Hız yüksek gibi görünüyor, ancak getinax çöküyor. Ancak toz fiberglas kadar zararlı değildir.

Neden daha gelişmiş olanları değil de bu özel devre tahtasını satın aldım - nadir kullanım için ve onu atmaktan çekinmem. Pratik olarak metalizasyon kullanmıyorum. Lehimsiz bir devre tahtası da satın alındı, ancak şu anda kullanılmıyor. İncelenenle karşılaştırıldığında bir dezavantajı var - gerekli uzunlukta ve kalıplanmış kablolar gerektiriyor. Ve çok sayıda eski ve kullanılmış parça stokum olduğundan (her şeyi sürekli attığım için kendimi azarlıyorum), lehimleme tek doğru seçenektir.

Sonuçlar: bütçe düzeni. Eğer stokta çift yoksa onları da alabilirsiniz.

Kedi nerede?

+13 almayı planlıyorum Favorilere ekle İncelemeyi beğendim +24 +39 LJ, gönderinin ikinci bölümünü de tamamen yutmadı, bu yüzden onu iki parçaya daha bölüyorum. İşte Bölüm 3 - İlki laboratuvar işi , .

Dolayısıyla, ilk laboratuvar dersi "Düşük entegrasyonlu mikro devrelere dayalı basit elektronik devrelerin montajı" - dijital mantığın temellerini tanımak için birkaç pratik alıştırma:
- devre tahtalarına ve temel devre elemanlarına (LED'ler, diyotlar, kapasitörler vb.) aşinalık,
- Boole cebirinin fiziksel uygulamada temel işlemleri,
- mantıksal öğeler (kapılar),
- basit bir zamanlayıcı biçimindeki dinamikler,
- temel çıkış cihazları (LED ekran)

ilk tanıdıktan itibaren tetikleyiciler (parmak arası terlik) düştü ve daha iyi zamanlara bırakıldı.

Öğrenme nesnelerine ilişkin girdi varsayımları:
- dersten elektrodinamiğin temellerine dair belirsiz anılarım var Okul müfredatı(gerilim artı veya eksi, akım akışı, direnç eklenebilir)
- en azından ayrık matematiğin (Boole cebiri) ve programlamanın (prosedürel düşünme) temellerini iyi anlayacaklar, böylece giriş egzersizlerini tamamladıktan sonra mantığın sunulan basit fiziksel öğelerinden bunun mümkün olduğunu sezgisel olarak hissedebilecekler. mantık dilinde formüle edilebilecek karmaşık soyut fikirlerin halihazırda uygulanmış olduğu, herhangi bir karmaşıklık derecesine sahip büyük ayrık sistemler oluşturmak.

Aslında laboratuvar çalışması

1. Ana ayrıntılar— devre tahtası, diyotlar ve LED'ler

Bir devre tahtası, bir havya kullanmadan herhangi bir konfigürasyonda elektronik devreler oluşturmanıza olanak tanır - yalnızca devre elemanlarının bacaklarını tahtadaki deliklere yapıştırarak. Bu, bu deliklerin plastiğin altında iletkenlerle birbirine bağlanma şekli nedeniyle mümkündür. Kenarlar boyunca, kartın tüm uzunluğu boyunca artı ve eksi olan yatay şeritler vardır - herhangi bir yerdeki deliklerden birine bir pilden (örneğin bir artı) bir tel takarsanız, artı tüm uzunluk boyunca beslenecektir Bu şeridin herhangi bir deliğine teli yerleştirerek "güç" sağlayabilirsiniz.

Kartın temeli, her birinin üzerinde beş delik bulunan bir dizi dikey (aşağıdaki fotoğrafa bakarsanız) iletken şeritlerdir. İki kabloyu aynı dikey şeridin üzerindeki iki deliğe sokarsanız, bunlar bir devreye bağlanacaktır (bacaklarını doğrudan birbirine bükmekle aynı şey). İki bitişik şerit hiçbir şekilde bağlanmaz, bu nedenle, elemanların bazı uçlarını bir dikey şeride yapıştırarak ve aynı elemanların diğer uçlarını diğerlerine yapıştırarak, herhangi bir konfigürasyonda sıralı devreler oluşturabilirsiniz. Bundan sonra, artılı yatay şeritten, teller aracılığıyla dikey şeritlerden birine bir artı verilir ve eksi olan yatay şeritten, başka bir tel aracılığıyla devrenin diğer kısmına bir eksi verilir ve tüm devre çalışmaya başlar.

Şimdi çok net olmasa da LED ile yapılacak ilk denemeden sonra her şey daha da netleşecek.

Diyagramlarda akımın yönünü artıdan (+) eksiye (-) almak gelenekseldir.

Not: akımın "geleneksel" yönünü (artıdan eksiye) elektronların eksiden artıya doğru giden fiziksel akış yönüyle karıştırmayın - yani. ters yönde - bazı literatürde (ilk resimlerden birinde tron.ix kitabında dahil - dolayısıyla açıklama) - elektronların akış yönü kullanılır, diğerinde - akımın “geleneksel” yönü kullanılır - bunun nedeni gelenekler ve diğer bazı nüanslardır - elektrik devreleri“Geleneksel” artı->eksi yönünü kullanarak okumak daha uygundur, bu yüzden onu her yerde kullanacağız.

Diyot, akımın artıdan (+) eksiye (-) yalnızca bir yönde geçmesine izin veren, ancak eksiden (-) artıya (+) geçmeyen bir iletkendir. Diyagramlarda diyot, dikey bir çizgi üzerinde duran bir okla gösterilir; ok, diyotun izin verdiği akımın yönünü gösterir. Akım geçirme modunda pozitife bağlanması gereken diyotun bacağına denir. anot, hangisi eksi - katot.

Bir LED aynı diyottur, yalnızca akım geçme modunda (anoda bir artı ve katoda bir eksi uygulandığında) bir ampul gibi parlar, ancak pasif olmayan modda parlamaz. Diyagramda LED, normal bir diyotla aynı şekilde gösterilmiştir, yalnızca ok daire içine alınmıştır. LED'in anodu uzun bir bacaktır (artıya bağlarız), katot ise kısa bir bacaktır (genellikle eksiye bağlarız). Laboratuvardaki tüm diyagramlarda (fotoğraflarda ve videolarda) uzun bacak solda, kısa bacak ise sağdadır.

2. Devrenin seçilen bölümündeki DOĞRU/YANLIŞ Boolean değerlerinin belirlenmesi — Mevcut değer göstergesi olarak LED

Boolean değişkenleri devrenin değer aldığımız bölümündeki voltaj düzeyine göre belirlenir. DOĞRU=1=YÜKSEK için artı (+) (“YÜKSEK voltaj”) değerini alırız, YANLIŞ=0=DÜŞÜK için eksi (-) veya toprak (“DÜŞÜK voltaj”) değerini alırız.

Seçilen bir alandaki mevcut Boolean değerini kişisel olarak kontrol etmek için bir LED kullanabilirsiniz - anodu (uzun bacak), katodu ( kısa bacak) eksiye bağlanırken. Anot bağlantı noktasına artı (+) uygulanırsa; okunan değer DOĞRU olmalıdır, LED üzerinden anottan katoda akım akacak ve ışığı yanacaktır. Anot bağlantı noktasında eksi veya toprak varsa akım akmaz, ampul yanmaz - alınan değer YANLIŞ olur.

Not: LED'in ara direnç olmadan veya bağlı direnç çok küçükse doğrudan aküye bağlanması önerilmez, çünkü aksi takdirde tasarlanmamış olan çok fazla akım nedeniyle yanabilir (bir süre parlayacak, ancak çok ısınacak ve sonunda yanacaktır). 500 Ohm'luk dirençle (daha önce "zayıf" olarak seçilmişti) LED tehlikede değildir.

Sınıf ödevi: Tahtaya bir LED bağlantı şeması çizin ve gruptan bunu devre tahtalarına uygulamasını isteyin. Şu anda sınıfta çalışmaya özgü bir nüans hemen ortaya çıkıyor. Tron.ix kitabında her egzersiz için iki resim vardır - biri mantıksal bağlantı şemasını gösterir, ikincisi delikleri olan bir devre tahtası ve gerekli tüm unsurları gösterir, böylece hangi bacakların nereye sıkıştığını vs. görebilirsiniz. Evde bir kitapla otururken ikinci resme bakmak ve kitaptaki çizimi canlı bir devre tahtası üzerinde tekrarlamak daha kolaydır. Çok sayıda insanın bulunduğu bir izleyici kitlesinde, bu numara hiç işe yaramıyor - tüm delikleri olan ve tüm öğeleri tahtadaki bir yığına sıkışmış bir işaretleyiciyle bir devre tahtasının net bir fotogerçekçi görüntüsünü çizmek oldukça zordur. , böylece çizmek daha kolay olur şematik diyagram ve öğrenciler bunun fiziksel düzenlemesinin bir devre tahtası üzerinde nasıl oluşturulacağını kendileri buluyorlar. Basit bir LED ve dirençle yapılan ilk görev yaklaşık 10 dakika sürdü çünkü... bu, devre tahtasının tasarımıyla ilk tanışmaydı (bu arada, ilk görev sırasında tahtanın içindeki deliklerin bağlantı şeması tahtadan silinemez) ve uzun bir aradan sonra elektrodinamiğin temelleriyle yeniden karşılaşmaktı ayırma - örneğin, birisi ilk önce LED bacaklarını güç kaynağı için doğrudan şeritlerin deliklerine yerleştirmeye karar verdi (ve her ikisi de bir artı), ancak bazı açıklamalar ve açıklamalardan sonra herkes konuya girdi ve sonraki görevler Mantıksal bir devreyi fiziksel devreye dönüştürme süreci zaten çok daha eğlenceliydi.

3. Doğruluk tablosu ve OR operatörü
Önceki alıştırmada gösterildiği gibi, değişkenler DOĞRU/YANLIŞ Boole değerlerini alabilen devrenin belirli bölümlerini alabiliriz - çünkü V farklı koşullar aynı alandaki voltaj YÜKSEK (+) veya DÜŞÜK (-) olabilir - dolayısıyla " terimi değişken" - bir değer atama yeteneği.

Ayrıca, devrenin iki bölümü arasına bazı elektriksel elemanların (diyotlar, dirençler vb.) bir kombinasyonunu kurarsak, bu ara kombinasyon (veya devre), devrenin üçüncüsünde (çıkış bölümü) hangi değerin okunacağını etkileyebilir. devrenin 1. (giriş) bölümündeki akım değerine bağlı olarak devre. Onlar. Bu ara devre esas olarak gelen devredeki bir veya daha fazla değeri giden devredeki yeni bir değere dönüştürür. belli bir kural. Çünkü tüm bölümlerdeki (gelen ve giden) değerler DOĞRU/YANLIŞ değerini alabilir, yani. onlar boolean değişkenler ara dönüştürücü devresini normal bir devre olarak alabiliriz boolean Şebeke (yani fiziksel uygulaması için).

Ayrık matematikte, herhangi bir operatör, parametre değişken değerlerinin tüm olası kombinasyonlarını (iki giriş değişkeni için: 11, 10, 01, 00) listeleyen ve operatör eyleminin sonucunun değerini gösteren doğruluk tablosuyla belirtilir. kombinasyonların her biri (iki giriş değişkeni için bu, birler ve sıfırlardan oluşan 4 değer olacaktır).

Başlangıçta belirtildiği gibi, izleyicinin en azından doğruluk tablolarını içeren ayrık matematiğin temel kavramlarına aşina olması gerektiği varsayılmaktadır - bu varsayım izleyiciler tarafından doğrulanmıştır - uzun süre açıklamaya gerek yoktu. doğruluk tablosu şu; bu konuda zaten bilinen tek şey bu.

İlk örnek olarak, temel Boole operatörünün fiziksel uygulamasını düşünün. VEYA. Devre şeması şuna benzer:

Bu operatörün tanımını ayrık matematik ders kitabında bularak veya yukarıdaki devreyi bir devre tahtasına monte ederek doğruluk tablosunun neye benzediğini öğrenebilirsiniz - giriş parametresi değişkenleri A ve B'nin değerlerini ayarlamak için şunları yapabilirsiniz: karşılık gelen A ve B kablolarını (+) bölmelere (DOĞRU= 1) veya (-) (YANLIŞ=0) takın, bu durumda operatörün Q devresi bölümündeki eyleminin sonucu, cihazın mevcut durumundan görülebilecektir. kırmızı LED (yanıyor - operatör Q=TRUE=1 sonucunu verdi, kapalı - Q=FALSE=0). Elbette ikinci seçeneği kullanacağız.

Yorum: Bu durumda bunun fiziksel olarak neden gerçekleştiğini anlamak oldukça basittir - giriş diyotlarından herhangi birinin anotunu pozitife (A=1 veya B=1) bağladığınızda, devre kapatılır ve sıfır olmayan bir voltaj uygulanır. Q noktası (LED'in anotunun da bağlı olduğu) - ampul yanıyor - Q=YÜKSEK=DOĞRU. A ve B anotlarından hiçbiri pozitif (+) kutba bağlı değilse (yani A=0=YANLIŞ ve B=0=YANLIŞ), devrede voltaj alacak hiçbir yer yoktur çünkü artı alanı tamamen izole edilmiştir - dolayısıyla ışık yanamaz ve Q=LOW=FALSE. Ancak sınıftaki derslerde bu mekanizmaya dikkat etmenin burada ve aşağıdaki diyagramlarda yoğunlaşmasının gerekli olduğunu düşünmüyorum, çünkü Şu anda öğrencilerin beyinleri, ayrık matematik ve programlamadan aşina oldukları Boole operatörlerinin, birkaç kablodan yeni birleştirdikleri bir devre üzerindeki canlı ampullerle aynı şekilde davranabileceği bilgisini emmek ve özümsemekle meşgul; aynı doğruluk tablolarını verin. Bu nedenle, dikkati tam olarak “elektrodinamik biçiminde fizik” -> “ayrık matematiğin soyutlanması” geçiş noktasının varlığının temel olasılığının gözlemlenmesine odaklamak daha önemlidir. Elektrodinamiğe daha fazla dalmak, bu sürece zarar verebilir veya sonuçta amaçlandığı gibi algılanmayabilir; bu sürecin mekanizmasının ayrıntılarının açıklaması, geleceğe bırakılabilir. bağımsız iş, daha sonra ayrı bir ders için veya dinleyicilerden gelecek ek sorular olması durumunda akılda tutmak için (biri aniden yeni bilgiyi yeterince hızlı öğrenirse ve ek açıklamalar isterse).

4. VE Operatörü
Önceki alıştırmayla karşılaştırıldığında neredeyse yeni hiçbir şey yok; yalnızca bir operatör geliştiriyoruz VEşemaya göre.

Yorum: Psürecin fiziği hakkında - katotlardan (A veya B) birini eksiye (-) kapatırsak, akım doğrudan ağ bölümü boyunca karşılık gelen diyot aracılığıyla artıdan eksiye ve ağ bölümüne Q akacaktır ( bu konfigürasyonda diyota paralel olarak bağlandığı ortaya çıkar) akım, ampulü yakmak için basitçe "yeterli değildir" (yani Q=DOĞRU atayın), çünkü devrenin bölümleri paralel bağlandığında, akım bu bölümlerin iç dirençlerinin değeriyle ters orantılı olarak dağıtılır (örneğin, diyotlardan birini bireysel bir dirençle bağlarsanız odak çalışmaz - akım her iki kanaldan da akacaktır).

Yorum: sınıfta - bir devre oluştururken devre tahtasının sol yarısına yerleştirilmesi tavsiye edilir, çünkü ayrıca bunu bileşik NAND operatörü için kullanacağız.

Giriş-çıkış arayüzleri ve kara kutular arasındaki benzetmelere dönecek olursak, bir transistör, yapısı temelde bizim için bilinmeyen böyle bir kutunun sadece bir örneğidir. Dirençler veya diyotlarla ilgili her şey az çok sezgisel olarak açıksa, bunların çalışmaları örneğin aşağıdakilere dayanabilir: fiziksel ve kimyasal özellikler Yapıldıkları malzemelerin iletkenliği göz önüne alındığında, transistörün davranışının mantığının daha kurnaz mekanizmalar ve malzeme kombinasyonları yoluyla uygulanması gerektiği açıktır. Ancak bunu kursun bir parçası olarak kullanmak için genel olarak bu cihazı derinlemesine incelememize gerek yok (ve bunu yapmayacağız) - toplayıcıya bir artı verilmesi gerektiğini bilmek yeterli. Eksi ile verici ve iletkenlik tabanda artı veya eksi olarak açılıp kapatılabilir.

Yorum: Psürecin fiziği hakkında - neredeyse AND'li bir devreye benzer - eğer taban negatifse (A=FALSE), transistör kapalıdır, akım yalnızca diyot - Q=TRUE ile Q bölümünden akabilir. Taban pozitife (A=DOĞRU) bağlıysa, akım transistörden akmaya başlar; gücü artık paralel bağlanan Q bölümü için yeterli değildir - Q=YANLIŞ elde ederiz.

Yorum: seyirciler arasında - pDEĞİL VE devresini kurarken, önceki alıştırmadaki devreyi sökmeyiz - DEĞİL'i devre tahtasının sağ tarafına kurarız çünkü bir sonraki alıştırmada bunları bileşik NAND operatörü haline getireceğiz.

6. Mantıksal öğeleri mantıksal bir devrede birleştirmek — AND+NOT olarak NAND operatörü
Teknik ve kavramsal açıdan çok basit, önemli bir alıştırma, bir operatörün çıktısını diğerinin girdisine besleyerek iki operatörü tek bir bileşikte birleştirmektir. NOT operatöründen "A" kablolarını AND operatörünün çıkış alt ağı "Q" üzerindeki deliğe (kırmızı AND LED'in katodu) yerleştiriyoruz - NAND operatörünü aldık - giriş parametreleri - "A" ve "B" kabloları AND operatöründen gelen çıktı sonucu, NOT operatörünün yeşil LED'i "Q" olur. Netlik sağlamak için ara kırmızı LED göstergesini AND operatöründen bırakıyoruz - A ve B giriş parametrelerinin değerlerini değiştirirken, kırmızı ve yeşil LED'ler her zaman antifazda olmalıdır (bunlardan yalnızca biri yanıyor).

(Sınıfta VEYA ve DEĞİL'i NOR'da birleştirdiler, ancak 4011 modülüyle bir sonraki alıştırmaya sorunsuz bir geçiş için NAND yapmak daha iyidir)

Burada biraz mola verebilirsin.

7. Dijital mantık modüllerine giriş — İçeride 4 NAND operatörü modül 4011
Yeni ve önemli bir kavramsal unsur, 4 NAND dijital mantıksal operatör içeren kapı 4011 örneğini kullanan bir dijital mantık modülüdür (mantık kapısı) - bu sefer gerçek anlamda bir kara kutudur - her tarafı siyah dikdörtgen paralel yüzlüdür (hariç) gümüş yazı için ) devre tahtasına mükemmel şekilde uyan, dışarı doğru çıkıntı yapan tırnaklara sahip (DIP gövdesindeki nüansı unutmadıysanız) - bazıları bir giriş arayüzü, bazıları bir çıkış arayüzüdür.

Açıkçası, bu tür mantıksal modüller bir devre tasarımcısının hayatını çok daha kolay hale getirmelidir çünkü soyutlamaları basitleştirme hiyerarşisinde onu bir seviye daha yükseğe yükseltin - buna ikna olmak için, 4011 öğesinin boyutunu (4 NAND operatörü içerir) ve yukarıda elle birleştirdiğimiz bir NAND operatörünün devresini karşılaştırmak yeterlidir. Hazır bir mantık modülünü kullanmak için devre şemasına bakmanız ve hangi bacakların neden sorumlu olduğunu bulmanız yeterlidir.

4011 durumunda, örneğin mevcut 4 NAND operatöründen ilkini kullanmak için, giriş kabloları A ve B'yi sırasıyla pin 1 ve 2'ye ve çıkış kablosu Q'yu pin 3'e (kuyu ve besleme gücü - pin 7'ye eksi (-), pin 14'e artı (+) - Q'nun doğruluk tablosu, NAND operatörünün eylemini tam olarak önceki örnekte olduğu gibi gösterecektir.

(videonun sonunda küçük bir leke var - son satırda “1, 1, 1” yerine “0, 0, 1” yazılmalıdır)

Benzer mantıksal unsurların yaratıldığı açıktır. çok sayıda tüm durumlar için (temel mantıksal operatörlerden 555 gibi puls üreteçlerine veya 7 bölümlü ekran sürücüsü 4511'e kadar) - 4011'de olduğu gibi, bunları kullanmak için dahili olarak nasıl düzenlendiklerini bilmek özellikle önemli değildir - sadece Neyin ve hangi koşullar altında beslenebileceği ve patilerinden nelerin alınabileceği ile ilgili belgelere bakın. Genel olarak, programlama dünyasındaki hazır fonksiyon veya nesne kütüphaneleriyle neredeyse tam bir benzetme vardır.

(AND+NOT egzersizinden NAND'ı söküp yanına 4011'den NAND koyarsanız her iki NAND'ın ampullerinin aynı giriş değerlerinde aynı değerleri vermesine dikkat edebilirsiniz.hafta sonudeğerler, yani şema elle toplanan dirençlerin, diyotların ve transistörlerin siyah 4011 modülünün içine dikilmiş devre ile aynı sonucu verir).

8. İki NAND elemanı ve bir kapasitörden oluşan zamanlayıcı
Ve yine önemli bir yeni unsur - periyodik bir sinyal üreteci - bir zamanlayıcı (Saat). Bu noktaya kadar, birleştirilmiş tüm mantık devreleri statikti - gerekli sinyaller giriş alt ağlarına (A ve B) uygulandığında, bunların değerleri, sıralı bir mantıksal operatörler zinciri yoluyla benzersiz bir şekilde, Q çıkış sinyalinin değerine dönüştürüldü; giriş sinyallerinin (A ve B) değerlerini manuel olarak değiştirmeden (örneğin, kabloyu manuel olarak pozitiften negatife değiştirmek) hiçbir şekilde değişmeyecektir. "Zamanlayıcı" öğesi (veya "saat" - tron.ix'te buna Saat denir ve ek bir özel Zamanlayıcı öğesi vardı) bu sürece dinamikler ekler - zamanlayıcı çıkış sinyalinin değeri bağımsız olarak YÜKSEK'ten (DOĞRU)'ya değişir. DÜŞÜK (YANLIŞ) ve belirli bir frekansla geri döner ve kişi bu sürece hiçbir şekilde katılmaz (ellerinizle teli artıdan eksiye doğru itmeye gerek yoktur).

Tetikleyicilerle (flip-flop'lar - değerlerini "hatırlayabilen" öğeler) birlikte, bu gelecekte zamanlayıcının her "tiklemesi" için bir durumdan diğerine sırayla geçiş yapacak sonlu durum makinelerinin inşa edilmesini mümkün kılacaktır.

Zamanın her anında YÜKSEK/DÜŞÜK çıkış değerlerinin sırası, özel bir grafik üzerinde kesikli bir çizgi olarak gösterilir - gelecekte bu tür grafikler, sonlu durum makinelerinin davranışını simüle ederken aşağıdaki laboratuvarlarda daha yakından tanınacaktır.

Zamanlayıcı, 2 NAND elemanından (mantık elemanı 4011'den alınmıştır) ve kapasitör C1'den (diyagramdaki yeni bir eleman - aşağıdaki nota bakın) birleştirilebilir. Kapasitörün iki bacağı vardır - biri daha uzundur (koşullu artı), ikincisi daha kısadır (koşullu eksi), ancak görünüşe göre kapasitörün hangi tarafa takılacağı, en azından bu devrede özel bir rol oynamaz çünkü titreşim süreci sırasında kutupları hala değişmektedir (tüm mesele budur).

Yorum: süreç fiziğinde - yeni elektrik elemanı zamanlayıcının onsuz çalışamayacağı devre - bir kapasitör - içerideki yapı oldukça basittir - birbirinden izole edilmiş iki plaka - bunlardan birinde bir yük (+) birikmişse ve üzerinde bir eksi (-) kalmışsa ikinci (yani kapasitör ücretlendirildi) ve ardından bacakları birbirine bağlayın farklı bölgeler devrede, yükler eşitlenene kadar akım devre boyunca artıdan eksiye akacaktır (kondansatör dışarı koş). Boşaldıktan sonra kondansatör bir plakaya artı, diğer plakaya eksi uygulanarak tekrar şarj edilebilir. Bu devrede, iki NAND elemanı kullanılarak, kapasitörün belirli bir periyodiklikle sürekli olarak şarj edilip boşaltılacağı ve böylece periyodik bir darbe oluşturacağı bir işlem düzenlenir. Devrede R1 direnci aracılığıyla 1. NAND elemanının 3. çıkışına bağlanan kapasitör C1'in yarısı pozitif (+) ile yüklendiğinde, 1. NAND elemanının 1. ve 2. girişleri TRUE (+) ve TRUE ( DOĞRU (+) değerine sahiptir. +), çıkış 3'te YANLIŞ (-) değerini verir (NAND doğruluk tablosuna bakın) ve dolayısıyla kapasitör şu özelliğe sahiptir: deşarj artısını (+) R1 direnci aracılığıyla devrenin bu negatif bölümüne aktarın. Kapasitörün pozitif (+) yükü tamamen boşaldıktan sonra bunlar. eksi (-) olur, 1. NAND elemanının giriş 1 ve 2'si mantıksal olarak YANLIŞ (-) ve YANLIŞ (-) değerlerini alır, bu da buna göre çıkış 3'ün değerini DOĞRU (+) - değerine değiştirir. Sonuç olarak, akımın zaten kondansatöre ters yönde olduğunu anlıyoruz. ücret alacak artıya (+) geri dön - yani orijinal duruma dönüyoruz. Ve böylece bir daire içinde - işlemin sıklığı kapasitörün kapasitansına bağlı olacaktır (bu onun fiziksel özellik) ve direnç kuvveti R1 (F=1/R1*C1). Ek bir deney olarak R1'i farklı değerde bir dirençle değiştirebilir ve ampulün yanıp sönme sıklığının değişmesini sağlayabilirsiniz.

Yorum: Devrelerde periyodik bir sinyal oluşturmak için özel bir mantıksal modül 555 kullanabilirsiniz, ancak bununla ilgili deneyler laboratuvara dahil edilmemiştir.

9. Çıkış cihazı — yedi segmentli diyot ekranı
Son bir rahatlatıcı egzersiz olarak, ilk "insan" çıkış cihazı olan yedi bölümlü diyot ekranıyla tanışalım. Esasen aynı LED ampuller, ancak ekranın gerekli bölümlerine akım sağlayarak, üzerine 0'dan 9'a kadar tüm sayıları ve bazı harfleri "çizebilirsiniz".

Cihaz hakkında söylenecek özel bir şey yok - ortak bir anot ekranı için, tüm bölümler için ortak olan ayağa (anot) bir artı ve gerekli bölümlerin bacaklarına bir eksi uygulamanız gerekir; ortak bir katot ekranı için - aksine, tüm bölümler için ortak olan bacakta (katot) bir eksi ve gerekli bölümlerin bacaklarında bir artı.

Ancak bence asıl etki, ekranın ilk kez monte edilmiş devrenin iç durumunu bir kişiye tanıdık bir biçimde (okunabilir sayılar ve harfler) aktarmanın bir yolunu göstermesi gerçeğinden kaynaklanıyor; sonuçta herkesin ulaşacağı hedefi belirler monte edilmiş devre- çıkış cihazıyla bir şeyler yapın (çıkış cihazı olmayan bir kara kutu “kendi başına bir şeydir”, bunun ne işe yaradığı ve neden gerekli olduğu açık değildir).

Herkes yedi bölümlü ortak anot diyot ekranlarını gerçekten beğendi. Hatta uzun bir dersten sonra ayrılmak yerine, kendiliğinden bir kararla “10-PM” grubunun adını onlardan oluşturmaya karar verildi (Uygulamalı Matematik, 2010'da girildi - “M” harfi sayı şeklinde yapıldı) “3” yan çevrilmiş) ve fotoğrafa çekin.

10. Not- tetik bırakıldı
Alıştırmaların listesi, kavramsal olarak önemli olan son unsuru - bir flip-flop - kendisine ayarlanan son değeri hatırlayabilen bir devre elemanını içermiyordu. Bu unsur olmadan sonlu durum makineleri (özellikle işlemciler) oluşturmak imkansız olurdu. Başlangıçta, bir RS tetikleyici örneğini kullanarak tetikleyici kavramına bir giriş eklenmesi planlandı (çünkü oldukça basit devre), ancak ders ilerledikçe, bir seferde algılanan yeni bilgi miktarının zaten özümseme sınırına ulaştığı ortaya çıktı. Bu nedenle, tetikleyicilerle (basit bir RS tetikleyicisi ve daha önemli bir D tetikleyicisi) aşinalık, özellikle sonlu durum makinelerini ele aldığımızda, bunları kullanmadan hemen önce aşağıdaki laboratuvar çalışmasına aktarılır.

Çözüm
Uygulamalı Matematik uzmanlığı mezunu ve Java programcısı olarak laboratuvar çalışmalarına dair izlenimlerim. En önemli sonuç, bu laboratuvar çalışmasının ayrık matematiğin (Boole cebiri) temellerinin okul elektrodinamiği (Ohm yasasına dair belirsiz anılarım dışında kişisel olarak elimde çok az şey kalmıştı) üzerinde bir üst yapısının varlığını göstermesidir - bu gerçeğin farkındalığı, Aynı ayrı verilere dayanan daha karmaşık elektronik sistemlerin yapım ilkelerini anlamanın yolu.

Pratik açıdan bakıldığında, devre tahtaları üzerindeki ampullerle oynamanın, yeni bilgilerin görsel olarak hızlandırılmış asimilasyonu için oldukça önemli olduğu ortaya çıktı, ancak şahsen ben, yalnızca devre tahtalarına ve çeşitli mantıkların dağılmasına sahip olan bazı nispeten karmaşık projelerin uygulanmasını üstlenmezdim. kapılar ellerimde - sonuçta, Devrenin karmaşıklığı arttıkça, kabloları devreye bağlama işlemi oldukça sıkıcı ve zaman alıcı hale gelirken, bir araya getirilen sistemin karmaşıklığı (ve dolayısıyla projenin değeri) artacaktır. tamamen fiziksel olarak oldukça sınırlı - devre tahtasının alanı artırılabilir, ancak bir yığından binlerce kablo çıktığında "kod yeniden düzenleme" veya arama hatalarının nasıl yapılacağını hayal bile edemiyorum (her ne kadar İnternetteki bilgiler, birisi bunlara tüm işlemcileri kurmayı başarıyor, bu yüzden bunu kategorik olarak söylemeyeceğim) - aynı zamanda oluşturma sorunu Proje belgeleri ve bu şekilde bir araya getirilen prototipin seri üretim için kullanılabilecek bir belge formatına dönüştürülmesi hiç düşünülmemektedir. Tamamen farklı bir konu, programlanabilir dijital mantığa sahip FPGA yongalarıdır (bunlar mevcut laboratuvarda tartışılan aynı temel unsurlara dayanmaktadır, ancak bunları manipüle etme süreci niteliksel olarak daha fazla organize edilmiştir). yüksek seviye) - onları tanımak, olası projelerin hedeflerini büyüklük sırasına göre seçerken hayal gücünün sınırlarını hemen genişletir - onlarla ilk tanışma bir sonraki laboratuvar çalışması için planlanır.