5 conseils pour réussir votre planche à pain : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Je m'appelle Jeremy et je suis en première année à l'Université de Kettering. En tant qu'étudiant en génie électrique, j'ai eu l'occasion de passer de nombreuses heures dans des laboratoires à construire de petits circuits sur des maquettes. Si vous avez de l'expérience dans la fabrication de petits circuits et de projets électroniques à faire soi-même, vous ne trouverez peut-être pas grand chose ici. Le but de cette instruction est de couvrir les bases de l'utilisation d'une maquette, l'introduction aux composants communs et la construction de petits circuits. De plus, je discuterai brièvement de la façon d'organiser votre circuit, ainsi que de certaines stratégies de dépannage pour les occasions où les choses tournent mal.

On suppose que la personne qui lit ceci a une certaine familiarité avec les bases de l'électronique et de la terminologie: flux de courant, tension, polarité, conductance, court-circuit, circuit ouvert, jonction et polarisation. De plus, il est supposé que le lecteur est familiarisé avec les alimentations à découpage utilisées dans l'environnement de laboratoire.

J'écris ceci parce que j'aime construire de petits circuits dans les laboratoires et que j'ai observé des problèmes et des erreurs courants en cours de route. J'espère que cela aidera quelqu'un qui vient de se lancer dans la découverte de l'électronique pour trouver quelque chose d'utile qui lui évitera certains des maux de tête que j'ai rencontrés en cours de route et ouvrira la porte aux joies de la construction de petits circuits !

Étape 1: La planche à pain

Qu'est-ce qu'une planche à pain ?:

Un outil populaire pour le prototypage et le test de circuits, permettant à l'utilisateur de connecter et d'échanger rapidement des composants et d'effectuer facilement des jonctions. L'utilisation d'une maquette permet un assemblage et une modification rapides des circuits sans nécessiter de soudure.

La config:

Borniers: s'exécutent horizontalement, avec des numéros de rangée incrémentés de cinq et des lettres de colonne par groupes de cinq. La rangée 1, les colonnes A-E constituent un point de contact continu - ou jonction, et la rangée 1, les colonnes F-J en forment un autre

Barrettes de bus: s'exécutent verticalement par paires sur toute la longueur de chaque côté et sont étiquetées « + » ou « - ». La bande + entière est une jonction continue, et la bande - est une jonction continue, permettant à de nombreux composants d'être connectés à une source d'alimentation

Trough / Groove: exécute la longueur de la planche à pain verticalement entre les borniers. Les rangées sont discontinues au niveau de cette rainure, permettant l'utilisation de circuits intégrés (CI)

Les planches à pain peuvent être achetées dans une variété de tailles et de styles, mais la description de la configuration ci-dessus reste la même, que vous ayez la demi-planche à pain ou un modèle plus grand avec des bornes d'alimentation et plusieurs cartes montées sur une plaque métallique.

Pour réussir la fabrication de vos circuits, il est essentiel de bien maîtriser la disposition des points de contact dans la maquette. Lorsqu'elle est utilisée correctement, la maquette est un excellent outil pour créer des circuits et apporter des modifications à la volée !

Étape 2: Connaissez vos composants

Dans la conception de circuits électroniques, on rencontrera une variété de composants. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une liste exhaustive, je soulignerai certains des composants les plus courants, leur objectif et quelques avertissements pour la manipulation. De nombreux maux de tête peuvent être évités en manipulant et en utilisant correctement les composants. Si vous débutez dans l'électronique, de nombreux kits de composants peuvent être trouvés pour vous donner les bases pour moins de 20 $.

Résistance: (mesurée en Ohms) Résiste au passage du courant dans un circuit. Selon le placement dans un circuit peut être utilisé pour diviser la tension ou le courant. Les résistances ont des bandes colorées qui indiquent leur valeur de résistance en ohms ainsi que leur tolérance. Un tableau est utile pour déterminer les valeurs de résistance. Une résistance peut être placée dans les deux sens dans un circuit et fonctionnera de la même manière (elle n'a pas de polarité).

Photo-Résistance: Résiste au passage du courant. La valeur de résistance varie en fonction de la lumière ambiante. Peut être utilisé dans des applications de gradation ou pour allumer un circuit dans des conditions de faible luminosité.

Condensateur: (mesuré en Farads) Un condensateur stocke de l'énergie qui peut ensuite être dissipée dans un circuit à un moment ultérieur. Il agit comme un bloc au courant continu, mais laisse passer le courant alternatif. Les condensateurs ont une large gamme d'applications, de la filtration de fréquence au lissage des ondulations dans un circuit redresseur. Il est important de noter que même si les condensateurs à disque en céramique ne sont pas des composants polaires, des précautions doivent être prises avec les condensateurs électrolytiques, car ils ont un fil désigné pour la connexion aux bornes positive et négative et peuvent être endommagés lorsqu'ils sont placés à l'envers.

Transistor: Un transistor est un semi-conducteur qui régule le flux de courant, amplifie les signaux ou agit comme un interrupteur. Il existe de nombreux types de transistors différents, mais la considération la plus importante dans la conception initiale des circuits (en supposant que vous ayez le bon transistor pour l'application) est de prendre soin d'éviter les chocs statiques sur ces composants.

Diode: Une diode est un semi-conducteur qui agit comme un clapet anti-retour unidirectionnel au flux de courant. Lorsqu'il est polarisé en direct, le courant entre dans l'anode (+ fil) et sort de la cathode (- fil). Cependant, lorsqu'il est polarisé en inverse, il agit comme un interrupteur ouvert et aucun courant ne traverse le composant. Il faut tenir compte de l'orientation, car placer une diode à l'envers entraînera un comportement indésirable du circuit ou une diode grillée.

Diode électroluminescente (L. E. D): une diode spéciale qui émet de la lumière lorsqu'elle est conductrice. Utilisé dans de nombreuses petites applications où des indicateurs sont nécessaires. Les avantages incluent une consommation d'énergie extrêmement faible et une durée de vie extrêmement longue.

Circuit intégré: Le dernier composant que je vais présenter est le circuit intégré (IC). Il y a beaucoup trop de variantes à énumérer ici, mais quelques-unes sont l'amplificateur opérationnel, les minuteries, les régulateurs de tension et les réseaux logiques. Les circuits intégrés fournissent un circuit entier dans une petite puce et peuvent contenir des résistances, des diodes, des condensateurs et des transistors dans une puce plus petite qu'un centime. Il existe une convention de numérotation pour les broches sur une puce IC, il y a un retrait ou un point sur la surface de la puce, et cela correspond à la broche #1, les broches sont ensuite numérotées séquentiellement sur le côté, et sauvegardent l'autre.

AVERTIR! Les circuits intégrés peuvent être détruits par un choc statique.

Outre les composants ci-dessus, il existe des inductances, des relais, des interrupteurs, des potentiomètres, des résistances variables, des afficheurs à sept segments, des fusibles, des transformateurs… vous voyez l'idée ! Une recherche rapide en ligne fournira de nombreuses informations utiles (par exemple: aperçus des composants, que fait un transistor ?, types de condensateurs)

Connaître les informations de base sur les composants que vous utilisez, qu'ils soient ou non sensibles à l'électricité statique et qu'ils aient ou non une polarité, sera très bénéfique. Non seulement vous économiserez du temps, de l'argent et des maux de tête; mais le circuit aura plus de chances de fonctionner comme souhaité beaucoup plus rapidement !

Étape 3: L'organisation est essentielle

Organisation - Pourquoi est-ce important ?:

Les circuits ci-dessus (côté droit) sont les mêmes fonctionnellement, mais avec une apparence sensiblement différente. Alors que le premier utilise moins de câblage, ce n'est pas la méthode préférée pour construire de petits circuits. Il y a beaucoup de place sur une planche à pain pour les petits circuits; n'ayez pas peur d'utiliser cet espace !

Bien que le choix de ce qu'il faut utiliser pour les prospects soit personnel, deux ou trois choses peuvent rendre la vie considérablement plus facile. Beaucoup de gens utiliseront du fil de cuivre et fabriqueront leurs propres fils, mais ma préférence va aux cavaliers de planche à pain qui peuvent être achetés à bas prix en ligne. Les cavaliers sont constitués de brins de fil par rapport au fil de cuivre rigide et ont une broche à l'extrémité pour une utilisation facile. L'avantage avec les brins, c'est que le câblage est beaucoup plus flexible, donc vous êtes moins susceptible de rompre une connexion, et il y a une plus grande flexibilité dans le routage. Une dernière note sur le câblage, il est très utile de "coder en couleur" votre câblage d'une manière qui vous est facile à suivre (figure de gauche ci-dessus). Par exemple, j'aime garder mon câblage rouge et noir pour mes tensions positives et négatives (respectivement), j'utilise souvent du gris ou de l'orange pour ma masse commune, du bleu pour le signal d'entrée et du blanc ou du jaune pour les jonctions internes. Si vous disposez de plusieurs sources d'alimentation, ainsi que des entrées d'un générateur de signaux, il est utile de créer des étiquettes pour vos fils et de les étiqueter pour assurer une connexion correcte plus tard.

Lorsqu'il s'agit de suivre un diagramme schématique, les choses sont beaucoup plus faciles si vous disposez vos composants sur la carte aussi près que possible de la disposition du schéma. De cette façon, vous pouvez voir les valeurs de vos composants en un coup d'œil, tout en facilitant le traçage des itinéraires des signaux/le dépannage des pannes. Les laboratoires de la plupart des écoles vous demanderont souvent de prendre une mesure de tension ou de courant à un point spécifique du circuit; dans ces cas, le fait que votre circuit reflète physiquement le schéma est d'une ÉNORME aide ! Enfin, lorsque vous entrez dans des circuits plus complexes et avancés, il est important de garder les composants plus sensibles (tels que les circuits intégrés) à l'écart des inducteurs, relais et autres composants où ils pourraient être endommagés par les champs magnétiques.

Si le circuit que vous construisez a un (ou plusieurs) circuits intégrés, le nombre de composants et de fils nécessaires pour construire le circuit peut devenir assez compliqué. Pour aider à réduire l'encombrement et vous faciliter la tâche, il est souvent utile de placer le circuit intégré à l'écart de tout le reste de la carte et de placer les autres composants avec des fils sur les broches du circuit intégré. de cette façon, il est beaucoup plus facile de déchiffrer les choses plus tard. Si le circuit doit être construit de manière permanente plus tard, vous pouvez tout regrouper pour tenir dans un espace plus petit.

Étape 4: Dépannage de base

Tout va bien - jusqu'à ce qu'il ne le soit pas !

Vous avez donc fait vos devoirs, vous comprenez vos composants et le circuit est construit exactement comme le montrent les instructions. Basculez l'interrupteur d'alimentation… et… RIEN ! Il n'est pas rare de construire un petit circuit et de découvrir par la suite que quelque chose ne va pas. Tout cela fait partie du processus d'apprentissage. Savoir par où commencer le dépannage peut réduire les tracas et l'irritation des problèmes.

Source d'alimentation: il est généralement préférable de commencer le dépannage en s'assurant que l'alimentation parvient au circuit. Si le circuit fonctionne avec une batterie, utilisez un multimètre pour vérifier la tension et assurez-vous qu'il y a suffisamment de "jus" pour alimenter le circuit. Si une alimentation électrique est utilisée, de nombreux facteurs doivent être pris en compte:

Mode d'alimentation: de nombreuses alimentations ont la capacité de fournir un courant constant (cc) ou une tension constante (cv). Il est important de s'assurer que le bon réglage est sélectionné pour un bon fonctionnement. La plupart des petits projets seront connectés à une alimentation en mode tension constante

Terre / Tension négative: Si votre projet est alimenté par une batterie, cela ne posera probablement pas de problème. Lors de l'utilisation d'une alimentation, les circuits auront souvent une tension négative appliquée (comme à un amplificateur opérationnel) ainsi qu'une masse commune. Il est important de comprendre la distinction ici et de NE PAS considérer que la tension négative et la masse commune sont interchangeables

Paramètres d'alimentation: si une tension négative est appliquée, assurez-vous de savoir comment ajuster les paramètres d'alimentation. Cela variera d'un fabricant à l'autre, mais sera normalement effectué via les commutateurs de sélection situés à l'avant de l'unité. La première fois que j'ai utilisé une alimentation pour fournir du -12 volts à un amplificateur opérationnel, je n'ai pas vérifié que les paramètres de tension avaient été ajustés à la fois pour l'alimentation + et l'alimentation -. En conséquence, j'ai passé plus d'une heure à reconstruire / revérifier mon circuit

Configuration des circuits

Effectuez une comparaison du schéma et du circuit, si vous avez construit votre circuit pour refléter le schéma dans la disposition, cette étape est beaucoup plus simple.

Vérifier l'orientation des composants polaires (diodes, condensateurs, transistors)

Assurez-vous que les fils des composants ne se touchent pas, créant des conditions de court-circuit

Vérifiez les borniers, assurez-vous que tous les fils et fils des composants sont fermement insérés dans le point de contact et que tous les composants censés former une jonction le font réellement. Il est facile de passer accidentellement à un autre bornier lorsque les choses sont encombrées. Cela crée une coupure (ou un circuit ouvert)

Si tout semble bon avec l'alimentation, l'orientation des composants et le câblage, commencez à suspecter un composant défectueux. Si le circuit contient un circuit intégré, il suffit parfois de l'échanger pour résoudre le problème. De plus, si vous êtes dans un environnement de laboratoire et que vous recyclez des composants, vous pouvez constater que vous avez un condensateur, une diode ou un transistor défectueux qu'un groupe a déjà mal câblé et détruit

Les étapes ci-dessus devraient résoudre de nombreux problèmes rencontrés dans la construction de circuits de base, mais si tout semble bon et que cela ne fonctionne toujours pas, il est peut-être temps de tout décomposer, de revérifier toutes les valeurs de résistance et de vérifier tous les composants qui sont pouvant être testé avec le matériel disponible. La plupart des diagrammes schématiques - en particulier ceux utilisés pour les laboratoires dans l'environnement universitaire - ont été construits et éprouvés à plusieurs reprises, il est donc très peu probable que le problème réside dans la conception schématique. Si, toutefois, vous créez votre propre circuit et que vous ne parvenez pas à résoudre les problèmes par le biais du dépannage, il peut être plus avantageux de revenir à la planche à dessin et d'analyser votre modèle de circuit à la recherche de défauts.

Étape 5: N'abandonnez pas

Il est très facile d'être frustré lors de la construction de petits circuits. Il existe littéralement d'innombrables variantes de la façon dont les choses peuvent potentiellement mal tourner. Certains problèmes sont beaucoup plus difficiles à résoudre que d'autres. Bien que plus facile à dire qu'à réaliser, ne laissez pas la frustration troubler votre jugement. Prenez du recul, calmez-vous et évaluez la situation d'un point de vue logique. J'ai failli sortir des laboratoires à plusieurs reprises en raison de la frustration, pour découvrir qu'un fil était déconnecté quelque part ou qu'une sortie de signal n'avait pas été activée. Le plus souvent, le problème dans un circuit n'est qu'un petit détail. Prendre des mesures logiques et méthodiques pour évaluer le circuit et identifier le problème conduit généralement à une résolution. Il y a tellement de facettes de l'électronique à explorer, ne laissez pas les revers ou les échecs vous permettre d'abandonner cette entreprise enrichissante !