Hogyan használd a breadboardot (szerelőlapot)?
Mi az a breadboard?
A breadboard egy téglalap alakú műanyag tábla, amelyen egy csomó apró lyuk található. Ezek a lyukak lehetővé teszik az elektronikus alkatrészek egyszerű beillesztését, pl. egy olyan elektronikus áramkör prototípusának megépítését (vagyis egy korai verzió megépítésére és tesztelésére), mint ez az elemmel, kapcsolóval, ellenállással és LED-del (fénykibocsátó diódával) rendelkező áramkör.
A kapcsolatok nem állandóak, így könnyen eltávolítható egy alkatrész, ha hibás, vagy új projektet lehet csinálni. Emiatt a breadboardok kiválóak azok számára, akik még nem ismerik az elektronikát. A breadboardok segítségével mindenféle szórakoztató elektronikai projektet készíthetünk, a különböző típusú robotoktól vagy az elektronikus dobkészlettől az elektronikus esőérzékelőig, amely segít megőrizni a vizet a kertben, csak hogy néhányat említsünk.
Honnan jön a breadboard név?
Ha szó szerint lefordítjuk a szót, akkor csodálkozunk, hogy mi köze ennek a kenyérhez. A kenyértábla vagy vágódeszka kifejezés az elektronika korai idejéből származik, amikor az emberek szó szerint szögeket vagy csavarokat vertek bele a fatáblákba, amelyeken kenyeret vágtak, hogy összeépítsék áramköreiket. Szerencsére, mivel valószínűleg már senki nem akarja tönkretenni az összes vágódeszkát egy elektronikai projekt kedvéért, ma már vannak jobb lehetőségek. Innen mi is áttérünk a magyar kifejezésre: szerelőlap
Különféle méretű szerelőlapok vannak?
A szerelőlpaok műanyagból készülnek, és minden formában, méretben és még különböző színben is kaphatók. Bár nagyobb és kisebb méretek is elérhetők, a leggyakoribb méretek valószínűleg a „teljes méretű”, „félméretű” és „mini” lapok. A legtöbb szerelőlap oldalain fülekkel és hornyokkal is rendelkezik, amelyek lehetővé teszik több tábla összeillesztését. Azonban egyetlen fél méretű szerelőlap is elegendő sok kezdő szintű projekthez.
Mi az a forrasztás nélküli szerelőlap?
Technikailag ezeket a szerelőlapokat forrasztás nélküli szerelőlapoknak nevezik, mivel nem igényelnek forrasztást a csatlakozásokhoz. A forrasztás egy olyan módszer, ahol az elektronikus alkatrészeket egy speciális fém, úgynevezett forrasztóanyag megolvasztásával kapcsolják össze. Az elektronikus alkatrészeket közvetlenül egymáshoz lehet forrasztani, de gyakrabban nyomtatott áramköri kártyákra (NYÁK, angolul PCB) forrasztják. A NYÁK-ot láthat, ha sok elektronikus eszközről, például számítógépről vagy mobiltelefonról leveszi a burkolatot. A mérnökök gyakran forrasztás nélküli szerelőlapokat használnak az áramkör prototípusának elkészítéséhez és teszteléséhez, mielőtt a végleges, állandó tervet egy NYÁK-ra építenék. Ez a kép ugyanazt az áramkört (akkumulátor, kapcsoló, ellenállás és LED) mutatja három különböző módon: forrasztás nélküli szerelőlapon (balra), közvetlenül egymáshoz forrasztva (középen) és nyomtatott áramköri lapra forrasztva (jobbra):
A forrasztás egy remek technika, amit érdemes elsajátítani, ha érdeklődik az elektronika iránt, a csatlakozások sokkal tartósabbak, de ehhez néhány eszköz beszerzése szükséges. A forrasztásról itt olvashatsz részletesen és megnézheted a forrasztásos technikát igénylő képítőkészleteinket.
Milyen alkatrészek alkalmasak a szerelőlapokhoz?
Szóval, hogyan illeszkednek az elektronikus alkatrészek a szerelőlapba? Sok elektronikus alkatrésznek hosszú fém lábai vannak. Ezek az alkatrészek működnek a szerelőlapban.
A szerelőlapokat úgy tervezték, hogy ezeket a vezetékeket könnyen lyukakba nyomhassuk. Elég szorosan rögzítik az alkatrészeket, hogy ne essenek ki (még akkor sem, ha fejjel lefelé fordítjuk a szerelőlapot), de elég könnyedén, hogy meghúzva eltávolítsa el őket.
Szükséges valamilyen szerszám a szerelőlaphoz?
A forrasztás nélküli szerelőlap használatához nincs szükség speciális szerszámokra. Azonban sok elektronikai alkatrész nagyon apró, és előfordulhat, hogy nehéz megfogni őket. Egy miniatűr fogó vagy csipesz megkönnyítheti az apró alkatrészek megfogását.
Mi van a szerelőlap belsejében?
A vezetékek és alkatrész lábak rögzítése a szerelőlap belsejében fémkapcsokban történik. Így néznek ki a fémkapcsok, ha eltávolítják őket a szerelőlapból.
Ha beletolunk egy alkatrészt a szerelőlapba, azt az alábbi módon rögzíti a fémkapocs:
Néhány szerelőlpa átlátszó műanyagból készül és ezért láthatjuk a belsejében lévő fémkapcsokat:
A legtöbb szerelőlapnak van egy hátsó rétege, amely megakadályozza a fémkapcsok kiesését. A hátlap jellemzően egy ragadós, kétoldalas ragasztóréteg, amelyet védőpapírréteg borít. Ha valamire (például egy robotra) szeretné tartósan „ragasztani” a szerelőlapot, akkor csak le kell húznia a papírréteget, hogy láthatóvá váljon az alatta lévő ragasztószalag. Ezen a képen a jobb oldali szerelőlap hátlapját teljesen eltávolították (így láthatja az összes fémkapcsot). A bal oldali szerelőlapnak még mindig megvan a ragacsos hátlapja, a papírréteg egyik sarka le van húzva.
A szerelőlap részei: sorok, oszlopok és tápsínek
Mit jelentenek a táblán lévő betűk és számok?
A legtöbb szerelőlapon számok, betűk, valamint plusz és mínusz jelek találhatók. Mit jelent ez az egész? Bár pontos megjelenésük szerelőlaponként változhat, az általános cél mindig ugyanaz. Ezek a címkék segítenek megtalálni bizonyos lyukakat a szerelőlapon, így követni tudod az utasításokat az áramkör felépítése során. Ha használtál már olyan táblázatkezelő programot, mint a Microsoft Excel® vagy a Google Sheets™, a koncepció itt is pontosan ugyanaz. A sorszámok és az oszlopbetűk segítenek azonosítani az egyes lyukakat a szerelőlapon, akárcsak a táblázat celláit.
Például az összes kiemelt lyuk a „C oszlopban” található:
Itt pedig az össze lyuk a 12 sorban található:
A C12-es lyuk pedig az, ahol a C oszlop metszi a 12-es sort:
Mit jelentenek a színes vonalak, valamint a plusz és mínusz jelek?
Mi a helyzet a szerelőlap oldalán lévő hosszú csíkokkal, amelyek itt sárgával vannak kiemelve?
Ezeket a csíkokat jellemzően piros és kék (vagy piros és fekete) vonalak jelölik, plusz (+) és mínusz (-) jelekkel. Ezeket tápsíneknek nevezik, és jellemzően az áramkör áramellátására szolgálnak, amikor akkumulátorhoz/elemhez vagy más külső tápegységhez csatlakoztatjuk őket. A pozitív és negatív tápsínek között nincs különbség, és ezek használata nem követelmény. A címkék csak megkönnyítik az áramkör rendszerezését, hasonlóan a vezetékek színkódolásához.
Hogyan vannak összekötve a lyukak?
A szerelőlap belseje öt fémkapcsos készletből áll. Ez azt jelenti, hogy minden öt furatból álló, félsort képező halmaz (A–E oszlopok vagy F–J oszlopok) elektromosan össze vannak kötve. Ez például azt jelenti, hogy az A1 furat elektromosan össze van kötve a B1, C1, D1 és E1 furatokkal. Nincs csatlakoztatva az A2 furathoz, mert az a furat egy másik sorban van, külön fémkapcsokkal. Nincs is csatlakoztatva az F1, G1, H1, I1 vagy J1 lyukakhoz, mert azok a szerelőlap másik „felén” vannak – a kapcsok nincsenek a középső résben összekötve (a résről a szerelőlap közepén, lásd a Speciális részt). Ellentétben az összes fő szerelőlap sorral, amelyek öt lyukból állnak össze, a tápsínek jellemzően a szerelőlap teljes hosszában futnak (de van néhány kivétel). Ez a kép azt mutatja sárga vonalakkal kiemelve, hogy mely lyukak vannak elektromosan csatlakoztatva egy tipikus feles méretű szerelőlapon.
A szerelőlap ellentétes oldalán lévő tápsínek nem kapcsolódnak egymáshoz. Általában ahhoz, hogy az áramellátás elérhetővé váljon a szerelőlap mindkét oldalán, a tápsíneket áthidaló vezetékekkel kell összekötni, így. Ügyelj arra, hogy a pozitívat a pozitívhoz és a negatívot a negatívhoz kösd.
Az összes szerelőlap ugyanúgy van jelölve?
A pontos konfiguráció szerelőlaponként változhat. Például egyes szerelőlapon a címkék „fekvő” tájolásban vannak nyomtatva „álló” tájolás helyett. Egyes szerelőlapokon a tápsínek ketté vannak vágva a szerelőlap közepén (hasznos, ha két különböző feszültségszinttel kell ellátnia az áramkört). A legtöbb „mini” szerelőlapra egyáltalán nincs nyomtatva tápsín jelölés vagy címke.
Kisebb eltérések lehetnek a tápsínek jelölésében a különböző szerelőlapoknál. Egyes szerelőlpaokon csak színes vonalak vannak, plusz (+) vagy mínusz (-) jelek nélkül. Egyes szerelőlapokon a pozitív tápsínek a bal oldalon és a negatív tápsínek a jobb oldalon vannak, míg más szerelőlapokon ez megfordul. Függetlenül a címkézésüktől és a bal/jobb pozíciótól, a tápsínek funkciója ugyanaz marad.
A szerelőlap használata
A szerelőlap diagram
A szerelőlap diagram egy szerelőlapon lévő áramkör számítógéppel generált rajza. Ellentétben az áramköri rajzokkal vagy a kapcsolási rajzokkal (amelyek szimbólumokat használnak az elektronikus alkatrészek ábrázolására; további információért lásd a Speciális részt), a szerelőlap diagramok megkönnyítik a kezdők számára, hogy kövessék az áramkör felépítésére vonatkozó utasításokat, mert úgy tervezték, hogy úgy nézzenek ki, mint az „igazi” szerelőlap.
Például ez a diagram (amely a Fritzing nevű ingyenes programmal készült) egy alapáramkört mutat be akkumulátorral, LED-del, ellenállással és nyomógombbal, ami nagyon hasonlít a fizikai áramkörhöz:
Néha a szerelőlap diagramokat írásos utasítások kísérhetik (vagy helyettesíthetik velük), amelyek megmondják, hogy az egyes összetevőket hova kell helyezni a szerelőlapon. Például ennek az áramkörnek az utasításai a következők lehetnek:
- Csatlakoztassa az akkumulátorcsomag piros vezetékét a pozitív tápsínhez.
- Csatlakoztassa az akkumulátorcsomag fekete vezetékét a negatív tápsínhez.
- Csatlakoztassa az ellenállást a B12 furatból a negatív tápsínhez.
- Illessze a nyomógomb négy csapját az E10, F10, E12 és F12 lyukakba.
- Helyezze be a LED hosszú vezetékét a pozitív tápsínbe, a rövid vezetéket pedig a J10 lyukba.
Az áramkörömnek pontosan meg kell egyeznie a szerelőlap diagramjával?
A rövid válasz „nem”. Amikor azonban először kezdi el használni a szerelőlapot, valószínűleg a legjobb, ha pontosan követi a szerelőlap diagramjait.
Ez segít megérteni, hogyan kapcsolódnak elektromosan a szerelőlap furatai. Különféle módon lehet megváltoztatni az áramkör fizikai elrendezését a szerelőlapon az elektromos csatlakozások tényleges megváltoztatása nélkül. Például ez a két áramkör elektromosan azonos; annak ellenére, hogy a LED vezetékei elmozdultak, még mindig van egy teljes út (úgynevezett zárt áramkör) az elektromos áram átáramlásához a LED-en (sárga nyilakkal kiemelve). Tehát még akkor is, ha az utasítások azt mondják, hogy „tedd a LED hosszú vezetékét az F10 lyukba”, az áramkör akkor is működni fog, ha inkább a H10 lyukba helyezed (de nem, ha az F9 vagy F11 lyukba teszed, mert a különböző sorok nincsenek összekötve ).
Ugyanakkor teljesen átrendezheted az összetevőket a szerelőlapon. Amíg az áramkör elektromosan egyenértékű, továbbra is működik. Annak ellenére, hogy ez az áramkör „másképp néz ki”, mint az előző kettő, mert az alkatrészeket átrendeztük, az elektromos áram továbbra is egyenértékű utat követ a LED-en és az ellenálláson keresztül.
Mik azok az áthidaló vezetékek és milyen fajtái vannak?
Az áthidaló vezetékek olyan vezetékek, amelyeket a szerelőlap csatlakoztatására használnak. Merev végei vannak, amelyeket könnyű benyomni a szerelőlap lyukaiba. Az áthidaló vezetékek vásárlásakor számos különböző lehetőség áll rendelkezésre.
A rugalmas áthidaló vezetékek rugalmas huzalból készülnek, amelynek mindkét végén merev csap van rögzítve. Ezek a vezetékek általában különböző színű csomagokban kaphatók. Ez megkönnyíti az áramkör színkódolását (lásd a színkódolásról szóló részt). Míg ezek a vezetékek könnyen használhatók a kezdő áramkörökhöz, bonyolultabb áramkörök esetén nagyon rendetlenek lehetnek; mivel olyan hosszúak, akkor egy nehezen nyomon követhető vezetékek kusza fészke lesz.
A merev összekötő drótkészletek előre levágott hosszúságú drótcsomagok, amelyek végei 90 fokkal le vannak hajlítva, így készen állnak a szerelőlapra rögzítésre.. A készletek kisebb és nagyobb méretben is kaphatók. Ezek a készletek nagyon kényelmesek, mert sokféle előre vágott hosszúságú vezetéket tartalmaznak. Hátránya, hogy minden színből általában csak egy hosszúság van. Ez megnehezítheti az áramkör színkódolását (például lehet, hogy hosszú fekete vezetéket szeretnél, de a készletben csak rövid fekete vezetékek vannak). Az áramkör továbbra is jól működik, de a színkódolás segíthet abban, hogy jobban szervezett maradjon (további információért lásd a színkódolásról szóló részt). Figyeld meg, hogy ez az áramkör sokkal kevésbé tűnik rendetlennek, mint az előző, mivel a vezetékek rövidebbek.
Végül vásárolhatsz tömör szálas csatlakozóhuzalt és egy huzalcsupaszítóvalis, és méretre vághatos a szükséges áthidaló vezetékeket. Ez a legjobb hosszú távú megoldás, ha sok elektronikai projektet tervezel, mert pontosan a szükséges hosszúságúra vághatod a vezetékeket, és kiválaszthatod a kívánt színeket. Sokkal költséghatékonyabb vezetékhosszonként is. Hat különböző színből álló készlet vásárlása jó kiindulópont. Fontos, hogy tömör huzalt vásárolj (amely egyetlen, tömör fémdarabból készül), és ne sodrot huzalt (ami több, kisebb huzalszálból készül, mint egy kötél). A sodrott huzal sokkal rugalmasabb, ezért nagyon nehéz belenyomni a szerelőlap furataiba. A 0,6 mm átmérőjű a leggyakrabban használt méret a szerelőlapokhoz. Figyeld meg, hogy ebben az áramkörben a piros és fekete színt használják a tápsínhez való összes csatlakozáshoz (további információért lásd a színkódolásról szóló részt).
Kell-e színkódolni az áramkörömet?
Az, hogy színkódolod-e az áramkört, nagyban függ attól, hogy milyen típusú áthidaló vezetéket használsz (lásd az áthidaló vezetékekre vonatkozó kérdést). A színkódolás kényelmi szempont, mivel segíthet abban, hogy szervezettebb maradjon az áramkör, de a különböző színű vezetékek használata nem változtatja meg az áramkör működését. Fontos: Ez az állítás csak az áthidaló vezetékekre vonatkozik. Egyes áramkör-összetevők, például az akkumulátorcsomagok és bizonyos érzékelők, már színes vezetékekkel rendelkeznek. Ezeknek a színeknek a nyomon követése számít (például ne keverd össze az akkumulátorcsomag piros és fekete vezetékeit). Az összes áthidaló vezeték azonban belül csak fém, kívül színes műanyag szigeteléssel. A műanyag színe nem befolyásolja, hogyan áramlik át az elektromosság a vezetéken.
Az elektronikában általában a piros vezeték használunk a pozitív (+) csatlakozásokhoz és a fekete vezetéket a negatív (-) csatlakozásokhoz. Az, hogy milyen más színeket használsz, nagyrészt választás kérdése, és az építendő áramkörtől függ. Például többféleképpen is bekötheted ezt az áramkört piros, zöld, kék és sárga LED-ekkel, de mindegyik pontosan ugyanúgy működik:
Ha előre kivágott átkötőhuzalkészletet vásárolt, használja a rendelkezésre álló huzalszíneket a megfelelő hosszúságban (bal oldali kép).
Használjon piros és fekete vezetékeket az egyes LED-ek pozitív és negatív oldalához (középső kép).
Csak piros és fekete vezetéket használjon a buszcsatlakozáshoz, és piros, zöld, kék és sárga vezetéket a megfelelő LED-ekhez (jobb oldali kép).
Ne feledd: a vezetékek színe nem befolyásolja az áramkör működését! A képen látható három áramkör pontosan ugyanúgy fog működni (a LED-ek világítanak, ha az akkumulátorcsomag be van kapcsolva), annak ellenére, hogy különböző színű vezetékeik vannak. Ha a szerelőlap diagramja kék vezetéket mutat, és helyette narancssárga vezetéket használsz, akkor semmi baj nem lesz az áramkörrel.
Hogyan építsek áramkört?
Áramkör felépítéséhez:
- Kövesd az áramkör szerelőlap diagramját, egyszerre egy alkatrészt csatlakoztatva.
- Mindig utoljára csatlakoztasd az akkumulátorokat vagy a tápegységet az áramkörhöz. Ez lehetőséget ad arra, hogy még egyszer ellenőrizzd le az összes csatlakozást az áramkör első bekapcsolása előtt.
- Tartsd szemmel a gyakori hibákat, amelyeket sok kezdő követ el a szerelőlap használatakor.
Hogyan teszteljem az áramkörömet?
Az áramkör tesztelésének módja az építendő áramkörtől függ. Általában a következő eljárást kell követnie:
- Ellenőrizzd még egyszer az áramkört és a szerelőpanel diagramját, hogy megbizonyosodjon arról, hogy minden alkatrésze a megfelelő helyen van.
- Ellenőrizzd, hogy az áramkörnek mit kell tennie a projekt utasításai szerint. Fényeket kell villogtatnia, zajt kelteni, valamilyen módon reagálni egy érzékelőre (például mozgás- vagy fényérzékelőre), vagy meg kell mozgatnia egy robotot? Sok projekt tartalmaz leírást és/vagy videót arról, hogyan kell működnie az áramkörnek.
- Kapcsoljd be az áramkört (például úgy, hogy az akkumulátorcsomag kapcsolóját KI állásból BE állásba csúsztatod). Ha füstöt látsz vagy szagot érzel, azonnal kapcsoljd ki vagy húzd ki a tápegységet. Ez azt jelenti, hogy rövidzárlat van.
- Kövesd a projekt útmutatásait az áramkör használatához (például világíts zseblámpával egy fénykövető robotra, vagy ints a kezeddel egy mozgásérzékelő előtt).
- Ha az áramkör nem működik, hibaelhárítást kell végeznie (vagy hibakeresést kell végeznie, ami azt jelenti, hogy problémákat vagy „hibákat” kell keresnie az áramkörben). Tekintsd meg a gyakori hibák szakaszt, hogy megtudd, mit érdemes ellenőrizni.
Az oldal a ScienceBudidies cikke alapján készült.