7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как пользоваться макетной платой breadboard

Как использовать breadboard?

Breadboard (макетная (монтажная) беспаечная плата) – один из основных инструментов как для познающих основы схемотехники, так и для профессионалов.

В этой статье вы познакомитесь с тем, где и как использовать breadboard и какие они бывают. После ознакомления с приведенными основами, вы сможете собрать свою электросхему с использовнием макетной беспаечной платы.

Исторический экскурс

В начале 1960 создание прототипов микросхем выглядело примерно так:

На платформе устанавливались металлические стойки, на которые наматывались проводники. Процесс прототипирования был достаточно длительным и сложным. Но человечество не стоит на месте и был придуман более элегантный подход: Беспечные монтажные платы — breadboards!

Откуда появилось название — breadboard?

Если знать, что bread переводится как хлеб, а board — доска, то одна из ассоциаций, которая может возникнуть при упоминании слова breadboard — это деревянная подставка, на которой нарезают хлеб (как на рисунке ниже). В принципе, вы недалеки от истины.

Так откуда появилось это название — breadboard? Много лет назад, когда электронные компоненты были большими и неуклюжими, многие «самодельщики» в своих «гаражах» собирали схемы с использованием подставок для нарезки хлеба (пример показан на рисунке ниже).

Постепенно электронные компоненты становились меньше и получилось свести прототипирование к использованию более ли менее стандартных проводников, коннекторов и микросхем. Подход несколько изменился , но название перекочевало.

Зачем использовать breadboard?

Breadboard — это беспаечная монтажная плата. Это отличная платформа для разработки прототипов или временных электросхем, с использованием которой вам не понадобится паяльник и все связанные с этим проблемы и затраты времени на распайку.

Прототипирование (prototyping) — это процесс разработки и тестирования модели вашего будущего устройства. Если вы не знаете как будет себя вести ваше устройство при определенных заданных условиях, лучше сначала создать прототип и проверить его работоспособность.

Беспаечные монтажные платы используют как для создания простеньких электросхем, так и для сложных прототипов.

Еще одна сфера применения breadbord’ов — проверка новых деталей и компонентов — например, микросхем (ICs).

Как уже упоминалось выше, созданная вами электросхема вполне может меняться и в этом основное преимущество использования беспаечных монтажных плат. Например, в любой момент вы можете включить в схему дополнительный светодиод, который будет реагировать на те или иные условия в вашей цепи. На рисунке ниже показан пример электросхемы для проверки работоспособности чипа Atmega, который используется в платах Arduino Uno.

&#8220Анатомия беспаечных монтажных плат&#8221

Лучший способ объяснить как именно работает breadboard — выяснить как плата выглядит изнутри. Рассмотрим на примере миниатюрной платы.

Рельсы для подключения оборудования

На рисунке ниже показан breadboard, на котором снято основание на нижней части. Как вы видите, на плате установлены ряды металлических пластин.

Каждая металлическая пластина имеет вид, приведенный на рисунке ниже. То есть, это не просто пластина, а пластина с клипсами, которые прячутся в пластиковой части монтажной платы. Именно в эти клипсы вы подключаете ваши провода.

То есть, как только вы подключили проводник к одному из отверстий в отдельном ряде, этот контакт будет одновременно подключен и к остальным контактам в отдельном ряде.

Обратите внимание, что на одной рельсе пять клипс. Это общепринятый стандарт. Большинство беспаечных монтажных плат реализуются именно таким образом. То есть, вы можете подключить до пяти компонентов включительно к отдельной рельсе на breadboard’е и они будут связаны между собой. Но ведь на плате десять отверстий в ряде!? Почему мы ограничены пятью контактами? Вы, наверное, обратили внимание, что по центру монтажной платы есть отдельная рельса без пинов? Эта рельса изолирует пластины друг от друга. Зачем это делается, мы разберем немного позже. Сейчас важно запомнить, что рельсы изолированы друг от друга и мы ограничены пятью связанными контактами, а не десятью.

На рисунке ниже показан светодиод, установленный на беспаечную монтажную плату. Обратите внимание, что две ноги светодиода установлены на изолированных параллельных рельсах. В результате не будет замыкания контактов.

Рельсы для источника питания

Давайте теперь рассмотрим breadboard больших размеров. На таких платах, как правило, предусматривают две вертикально расположенные рельсы. Так называемые рельсы для питания.

Эти рельсы аналогичны по исполнению с горизонтальными, но при этом соединены друг с другом по всей длине. При разработке проекта вам часто необходимо питание для многих компонентов. Именно эти рельсы используются для питания. Обычно их отмечают ‘+’ и ‘-‘ и двумя разными цветами — красным и голубым. Как правило, рельсы соединяют между собой, чтобы получить одинаковое питание по обоим сторонам макетки (смотрите на рисунке ниже). Кстати, нет необходимости подключать плюс именно к рельсе с обозначением ‘+’, это исключительно подсказка, которая поможет вам структурировать ваш проект.

Центральная рельса без контактов (для DIP-микросхем)

Центральная рельса без контактов изолирует две стороны беспаечной монтажной платы. Помимо изоляции, эта рельса выполняет вторую важную функцию. Большинство микросхем (ICs), изготавливаются в стандартных размерах. Для того, чтобы они занимали минимум места на монтажной плате, используется специальный форм-фактор под названием Dual in-line Package, или сокращенно — DIP.

У DIP-микросхем контакты расположены по двум сторонам и отлично садятся на две рельсы по центру breadboard’а. Именно в этом случае изоляция контактов — отличный вариант, который позволяет сделать разводку каждого контакта микросхемы на отдельную рельсу с пятью контактами.

На рисунке ниже показана установка двух DIP микросхем. Сверху — LM358, ниже — микроконтроллер ATMega328, который используется во многих платах Arduino.

Строки и столбцы (горизонтальные и вертикальные рельсы)

Наверняка вы обращали внимание, что на беспаечных монтажных платах нанесены числа и буквы возле строк (горизонтальных рельс) и столбцов (вертикальных рельс). Эти обозначения нанесены исключительно для удобства. Прототипы ваших устройств очень быстро обрастают дополнительными компонентами, а одна ошибка в подключении приводит к неработоспособности электрической схемы или даже к выходу из строя отдельных компонентов. Гораздо проще подключить контакт к рельсе, которая отмечена цифрой и буквой, чем отсчитывать контакты «на глаз».

Читать еще:  Самые полезные комнатные растения приносящие здоровье

Кроме того, во многих инструкциях номера рельс тоже указываются, что значительно облегчает сборку вашей схемы. Но не забывайте, что даже если вы используете инструкцию, номера контактов на макетке не обязаны совпадать!

Колки на макетках

Некоторые монтажные платы изготавливаются на отдельной подставке, на которой установлены специальные колки. Эти колки используются для подключения источника питания к вашему breadboard ‘у. Более детально подобные макетки рассмотрены ниже.

Другие фичи

Когда вы разрабатываете электрическую схему, не обязательно ограничиваться одним breadboard ‘ом. На многих монтажных платах предусмотрены специальные пазы и выступы по бокам. С помощью этих слотов, вы можете соединить несколько макеток и сформировать необходимое для вас рабочее пространство. На рисунке ниже показаны четыре мини breadboard ‘а, соединенных вместе.

На некоторых монтажных беспаечных платах предусмотрена самоклеющаяся основа на задней части. Очень полезная фича, если вы хотите надежно установить макетку на какой-то поверхности.

На некоторых больших макетках вертикальные рельсы, на которые подается питание, состоят из двух изолированных друг от друга частей. Очень удобно, если в вашем проекте надо два разных источника питания: например, 3.3 В и 5 В. Но надо быть предельно осторожным и перед использованием breadboard ‘а подключить один источник питания и проверить напряжение на двух концах вертикальной рельсы с помощью мультиметра.

Подаем питание на breadboard

Подавать питание на breadboard можно по разному.

Запитатываем от другого источника питания

Если вы работаете с Arduino, вы можете соединить пины 5 В (3.3 В) и Gnd с двумя разными рельсами макетки. На рисунке ниже показано подключение контакта Gnd с Arduino к рельсе мини макетной монтажной платы.

Как правило, Arduino запитывается от USB порта на компьютере или от внешнего источника питания, которые мы можем предать на рельсу макетки.

Монтажные беспаечные платы с колками

Выше уже упоминалось, что на некоторых монтажных платах устанавливают колки для подключения внешнего источника питания.

Для начала работы, необходимо подключить колки к рельсам на breadboard ‘е с помощью проводников. Колки не связаны ни с одной рельсой, что дает вам пространство для маневра: на какую именно рельсу подавать питание и землю.

Для подключения провода к колку, открутите пластиковый колпачок и поместите конец провода в отверстие (смотрите на фото ниже). После этого, закрутите колпачок обратно.

Как правило, вам будут необходимы два колка: для питания и для земли. Третий колок можно использовать, если вам понадобится альтернативный источник питания.

Колки соединены с рельсами, но это не конец. Теперь надо подключить внешний источник питания. Вариантов несколько.

Можно использовать специальные джеки, как это показано на фото ниже.

Можно использовать «крокодилов» и даже обычные проводники. Зависит исключительно от ваших предпочтений и деталей, которые есть у вас в наличии.

Один из достаточно универсальных вариантов — распаять контакты на джеке под ваш источник питания и подключить провода к колкам, как это показано ниже.

Можно использовать и специальные модули-стабилизаторы питания, которые выпускаются под беспаечные монтажные платы. Некоторые модули дают возможность запитывать макетку от USB порта, некоторые изготавливаются со стандартными джеками под блоки питания. На большинстве подобных модулей стабилизаторов питания предусмотрена регулировка напряжения. Например, можно выбрать напряжение, которое пойдет на рельсу: 3.3 В или 5 В. Один из вариантов подобных модулей регуляторов/стабилизаторов напряжения показан на рисунке ниже.

Простая электросхема с использованием беспаечной монтажной платы

Основы работы с беспаечной монтажной платой мы рассмотрели. Давайте рассмотрим пример простой электрической цепи, в которой будем использовать breadboard.

Ниже приведен список узлов, которые понадобятся для нашей цепи. Если у вас нет именно этих деталей, можете заменить их на аналогичные. Не забывайте: одну и ту же электрическую цепь можно собрать, используя разные компоненты.

  • Breadboard
  • Регулятор/стабилизатор напряжения
  • Блок питания
  • Светодиоды
  • Резисторы на 330 Ом 1/6 Вт
  • Коннекторы
  • Тактовые кнопки (квадрат 12 мм)

Собираем электрическую цепь

Фотография собранной электрической цепи с использованием беспаечной монтажной платы приведена ниже. В проекте используются две кнопки, резисторы и светодиоды. Обратите внимание, что две аналогичные цепи собраны по разному.

Красная плата слева — стабилизатор напряжения, который обеспечивает питание 5 В на рельсах макетки.

Схема собирается следующим образом:

  • К позитивной ноге (аноду) светодиода подключается питание 5 В от соответствующей рельсы breadboard ‘а.
  • Отрицательная нога (катод) светодиода, подключена к резистору 330 Ом.
  • Резистор подключен к тактовой кнопке.
  • Когда кнопка нажата, цепь замыкается с землей и светодиод зажигается.

Электрическая схема проекта

При прототипировании важно разбираться в электрических схемах. Давайте кратко рассмотрим электрическую схему нашей небольшой электрической цепи.

Электрическая схема — это схематическое изображение, в котором используются универсальные обозначения для отдельных электрических компонентов и отображается последовательность их подключения. Подобные элекрические схемы можно получить, используя программу Fritzing.

. К слову, рекомендуем уделить этой программе отдельное внимание. Особенно если вы хотите поделиться своими проектами с другими людьми.

Электрическая схема нашего проекта показана на рисунке ниже. Питание 5 В изображено стрелкой в верхней части схемы. 5 В подключается к светодиоду (треугольник и горизонтальная линия со стрелками). После этого светодиод подключается к резистору (R1). После этого установлена кнопка (S1), которая замыкает цепь. И в конце цепи — земля (Gnd — горизонтальная линия снизу).

Наверняка возникает вопрос: а зачем нам электрические схемы, если можно просто создать принципиальную схему подключения с использованием того же Fritzing? Например, как на подобном рисунке:

Как уже упоминалось выше, собрать одну и ту же схему можно по-разному, а вот электрическая принципиальная схема останется одинаковой. То есть, практическая имплементация может отличаться, что дает вам пространство для фантазии и более общее понимание процессов, которые происходят в вашем проекте.

Читать еще:  Почему нельзя красить ламинат

Макетная плата как пользоваться

Breadboard Arduino. Зачем нужна беспаечная макетная плата? Рассмотрим устройство макетной платы, как ей пользоваться и собирать схемы на Ардуино без пайки

Беспаечная макетная плата (breadboard) для Arduino используется при быстрой сборке схем без необходимости пайки радиоэлементов и проводов для соединения. Макетка просто незаменима при изучении микроконтроллеров и их возможностей, но начинающие радиолюбители не всегда знают для чего необходима беспаечная плата, как располагаются дорожки на макетной плате и, как ей пользоваться.

Зачем нужна макетная плата (breadboard)

Рассмотрим, как собирать на макетной плате электрические схемы для создания простых проектов на Arduino и изучения языка программирования. Но для начала следует рассмотреть, распиновку и устройство breadboard, а также назначение данного приспособления, так как многих людей интересует вопрос: зачем нужна макетная плата в Ардуино и, как правильно использовать макетную плату для Arduino Uno.

Соединение радиодеталей на макетной плате без пайки

С помощью беспаечной платы можно за несколько минут собрать схему, на которую бы у вас ушло много времени в случае необходимости пайки радиодеталей. Кроме того, при пайке можно повредить микросхемы или детали, что довольно сложно (но все таки возможно) сделать при использовании макетной платы для сборки схем. Что такое тип дорожек на макетной плате, разновидности и устройство плат читайте далее.

Конструкция и устройство макетной платы

Breadboard различаются по своему размеру, количеству дорожек и материалу корпуса (см. фото ниже). Для изготовления корпуса может использоваться полупрозрачный, цветной и белый пластик, который играет роль изолятора и основу всей конструкции. На задней стороне корпуса находится самоклеящаяся бумага и при необходимости плату можно прикрепить к какой-либо поверхности для большей надежности.

Фото. Разные типы макетных плат для сборки схем

Стандартный шаг макетной платы (расстоянии отверстий друг от друга) составляет 2,54 мм и подходит для подключения подавляющего большинства микросхем, кнопок и других радиодеталей. Стандартный диаметр (размер) отверстия равен 0,8 мм. Если ножка детали с трудом входит в отверстие, то лучше припаять к ней подходящий провод, чтобы не испортить соединительные контакты (шины) на breadboard.

Фото. Конструкция и устройство беспаечной макетной платы

На макетной плате есть два типа дорожек: контактные группы в которых соединили пять отверстий на одной линии, и шины питания, которые идут по всей длине макетной плате. Контактные группы предназначены для соединения деталей в схеме. Шины питания служат для увеличения портов питания на плате Arduino, то есть они соединяются коннекторами (проводами) с портами 5V и GND на микроконтроллере.

Как пользоваться макетной платой Arduino

Рассмотрим, как собирать на макетной плате схемы и подключать их к плате Arduino Uno. Сборка на breadboard начинается с чтения принципиальной схемы. Например, необходимо собрать схему для задания — Подключение светодиода к Arduino, как на картинке выше. Для этого следует с помощью коннекторов последовательно соединить 13 порт на микроконтроллере, резистор, светодиод и порт GND.

Для работы на макетке следует просто вставлять в отверстия ножки электронных компонентов, а для соединяя деталей используются провода-перемычки с тонкими штекерами. Которые можно встретить в магазинах под название «перемычки dupont» или перемычки для Ардуино. Обратите внимание, что сборка устройств на макетной плате работающих от 220 Вольт ЗАПРЕЩЕНО и опасно для жизни.

Как пользоваться макетной платой (breadboard)

Часто для того чтобы быстро собрать макет какой-нибудь электронной схемы на столе, удобно воспользоваться макетной платой, которая позволяет обойтись без пайки. И лишь затем, когда вы убедитесь в работоспособности своей схемы, можно озаботиться созданием печатной платы с пайкой. Для человека, только начинающего познавать мир электроники, совсем не очевидным может быть использование такого инструмента как макетная плата или «бредборд» (breadboard). Давайте посмотрим, что же такое макетная плата и как с ней работать.

Инструкция по работе с беспаечной макетной платой (бредбордом)

Нам понадобится:

  • Макетная плата (breadboard), покупаем здесь;
  • соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
  • светодиод (можно купить тут);
  • тактовая кнопка;
  • резистор сопротивлением 330 Ом или близко к этому (отличный набор резисторов всех популярных номиналов);
  • батарейка типа «Крона» на 9 вольт.

1 Описаниемакетной платы

Видов макетных плат существует множество. Они различаются количеством выводов, количеством шин, конфигурацией. Но устроены все они по одному принципу. Макетная плата состоит из пластикового основания со множеством отверстий, расположенных обычно со стандартным шагом 2,54 мм. С таким же шагом обычно располагаются ножки у выводных микросхем. Отверстия нужны для того, чтобы вставлять в них выводы радиоэлементов или соединительные провода. Типичный вид макетной платы представлен на рисунке.

Различные виды макетных плат (breadboard)

Своё английское название – breadboard («доска для хлеба») – такой вид плат получил из-за сравнения с доской для нарезки хлеба: она подходит для быстрого «приготовления» несложных схем.

Также существуют макетные платы под пайку. Отличаются они тем, что сделаны обычно из стеклотекстолита, а их металлизированные площадки хорошо подходят для пайки проводов и выводных радиоэлементов к ним. В этой статье мы не рассматриваем такие платы.

2 Устройствомакетной платы

Давайте посмотрим, что внутри у макетной платы. На рисунке слева показан общий вид платы. На правой части рисунка цветом обозначены шины-проводники. Синий цвет – это «минус» схемы, красный – «плюс» , зелёный – это проводники, которые вы можете использовать по своему усмотрению для соединений частей электрической схемы, собираемой на макетной плате. Обратите внимание, что центральные отверстия соединены параллельными рядами поперёк макетной платы, а не вдоль. В отличие от шин питания, которые размещены по краю макетной платы вдоль её краёв. Как видно, имеется две пары шин питания, что позволяет при необходимости подавать на плату два разных напряжения, например, 5 В и 3,3 В.

Читать еще:  Полезные инструменты для дома своими руками

Устройство макетной платы (breadboard)

Две группы поперечных проводников разделены широкой бороздкой. Благодаря этому углублению на макетную плату можно ставить микросхемы в DIP-корпусах (корпусах с «ножками»). Как на рисунке ниже:

Микросхема на макетной плате

Существуют также радиоэлементы для поверхностного монтажа (их «ножки» при монтаже вставляются не в отверстия в печатной плате, а припаиваются прямо на её поверхность). Их использовать с подобной макетной платой можно лишь со специальными переходниками – прижимными или под пайку. Универсальные переходники называются «панели с нулевым усилением» или ZIF-панели, используя иностранную терминологию. Такие переходники бывают чаще всего под 8-выводные микросхемы и под 16-выводные микросхемы. Пример таких элементов и такого переходника показан на иллюстрации.

Универсальная панель для установки безвыводных элементов на макетную плату без пайки

Цифры и буквы на макетной плате нужны для того, чтобы вы легче могли ориентироваться на плате, а в случае необходимости – нарисовать и подписать свою принципиальную схему. Это иногда может пригодиться при монтаже больших схем, особенно если вы монтируете по описанию. Пользоваться ими примерно так же, как буквами и цифрами на шахматной доске, например: подключаем вывод резистора в гнездо E-11 и т.п.

3 Собираем схемуна макетной плате

Для приобретения навыка работы с макетной платой соберём простейшую схему, как показано на рисунке. «Плюс» батарейки подключим к плюсовой шине макетной платы, «минус» – к отрицательной шине. Яркие красные и чёрные линии – это соединительные провода, а бледные полупрозрачные – это соединения, которые обеспечивает макетная плата, они показаны для наглядности.

Схема, собранная на макетной плате

В правой части рисунка приведена эквивалентная принципиальная схема. Если схема собрана верно, то при нажатии на кнопку светодиод должен светиться. Вы видите, что не потребовалось брать в руки паяльник, чтобы собрать электрическую схему. Использование бредборда – это быстро и удобно.

Полезные советы

Для быстрого расчёта номинала резистора, подходящего к выбранному вами источнику питания, можно воспользоваться онлайн-калькулятором расчёта светодиодов.

Попробуйте собрать несколько несложных схем, чтобы закрепить навыки использования макетной платы.

Скачать схему с макетной платой и светодиодом в формате программы Fritzing:

Макетная плата для монтажа без пайки для Ардуино

Макетные платы используются для конструирования и отладки прототипов самых различных устройств на Ардуино. Другое название таких плат – монтажные платы breadboard. Платы бывают нескольких разновидностей и отличаются по размерам и некоторым другим конструктивным особенностям. Как правило, они помогают начинающим инженерам для создания простых схем или макетировании сложных устройств. Что такое макетная плата и как пользоваться этим приспособлением расскажет данная статья.

Макетная плата в электронных схемах

Редко какой реальный проект Arduino содержит менее 5-10 элементов схемы, соединенных между собой. Даже в простой хорошо всем известной схеме маячка применяются 2 элемента, светодиод и резистор, которые надо как-то соединять друг с другом. И тут как раз и встает вопрос о том, каким способом это сделать.

Макетная плата без пайки

На сегодняшний момент существуют следующие основные способы монтажа, которыми используются в электронике и робототехнике на этапе создания прототипов:

  • Пайка. Для этого применяют специальные платы с отверстиями, в которые вставляются детали и соединяются друг с другом пайкой (с использованием паяльника) и перемычками.
  • Cкрутка. По данной технологии контактные соединения устройств объединяются с макетной платой при помощи обмотки чистого провода к штыревому контакту.
  • Плата для монтажа без пайки. Английский вариант названия беспаечной макетной платы – breadboard.
  • Можно еще деражть контакты руками или зубами, склеивать клеем-пистолетом, скреплять изолентой или скотчем. В этой статье мы такие экзотические варианты не рассматриваем.

Макетная плата для монтажа с пайкой

Самым современным вариантом для создания прототипов является беспаечная макетная плата, которая обладает несомненными преимуществами:

  • Возможность проводить отладочные работы большое количество раз, изменяя модификацию схем и способы подключения устройств;
  • Возможность соединения нескольких плат в одну большую, что позволяет работать с более сложными и большими проектами;
  • Простота и быстрота создания прототипов;
  • Долговечность и надежность.

Макетная плата

Конечно, есть у этого варианта монтажа и недостатки:

  • В реальных проектах соединения у платы не будут столь же надежны, как при пайке. Любая вибрация будет потихоньку ослаблять контакты и это обязательно со временем приведет к неожиданным проблемам. Поэтому в реальных проектах используют другие виды монтажа элементов.
  • Внешний вид проектов с лапшой в виде проводов над бескрайними белыми пространствами платы нельзя назвать профессиональным и эстетичным. Хотят такой вид всегда завораживает зрителей и формирует у проекта имидж чего-то “жутко сложного, раз столько проводов”.
  • Плата с таким видом монтажа всегда будет занимать больше места за счет нависающих проводов. Значит, для нее нужен корпус больших объемов с фиксацией и защитой от вибрации.
  • Стоимость макетной платы. Пусть платы и не являются дорогими устройствами, но все равно вам нужно будет их приобрести дополнительно к микроконтроллеру и другим элементам. К счастью, сегодня на рынке есть большое количество недорогих вариантов и готовых наборов с монтажными платами в комплекте. Некоторые варианты можно найти в следующем разделе нашей статьи.

Не смотря на некоторые недостатки, альтернативных вариантов по простоте и доступности для монтажа первых схем у начинающих практически нет. Сегодня можно встретить огромное количество проектов, в которых все элементы размещены именно на макетной плате. Почти все примеры из учебников по основам робототехники и Ардуино используют этот вариант монтажа. Поэтому рекомендуем вам обязательно познакомиться с этим конструктивным элементом поближе.

Купить макетную плату

Мы традиционно сделали подборку самых популярных плат, которые можно купить в интернет-магазинах и привели ссылки на наиболее надежных поставщиков на Алиэкспрессе.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector