Breadboard laboratorij

Kako sastaviti elektronički sklop bez lemljenja?

Na prvoj radionici napravili smo prvi strujni krug i upalili LED lampicu. Na drugoj smo postali električni detektivi i istraživali koji materijali provode struju.

Danas upoznajemo jedan od najvažnijih alata za izumitelje, elektroničare i robotičare: breadboard.

Breadboard je mala plastična pločica s mnogo rupica. Na prvi pogled može izgledati kao obična ploča puna točkica, ali ispod nje se nalaze skrivene metalne veze. Te veze pomažu nam da sastavimo elektronički sklop bez lemljenja.

To znači da možemo:

• Dodavati i uklanjati dijelove.
• Premještati žice.
• Isprobavati nove ideje.
• Pronaći i popraviti grešku.
• Rastaviti projekt kada završimo.

Danas ćemo napraviti LED lampicu na breadboardu i naučiti kako tipkalo može uključiti svjetlo.

Naša misija

Tvoj zadatak je sastaviti mali sklop u kojem LED lampica svijetli samo dok pritišćeš tipkalo.

Naš strujni put može izgledati ovako:

Kada tipkalo nije pritisnuto, strujni krug je otvoren i LED ne svijetli.

Kada pritisnemo tipkalo, strujni krug se zatvara i LED može svijetliti.

Tipkalo je mali prekidač koji zatvara krug samo dok ga držimo pritisnutim.

Elektronička shema našeg sklopa izgleda ovako:

Što je breadboard?

Breadboard je eksperimentalna pločica za elektroniku.

Na njega možemo postaviti LED-ice, otpornike, žice, tipkala i senzore. Ne koristimo lemilicu, pa možemo jednostavno promijeniti svoj projekt ako želimo isprobati nešto novo.

Breadboard je sličan velikoj LEGO ploči, ali za elektroničke dijelove:

• LEGO ploča ⇒ povezujemo kockice
• Breadboard ⇒ povezujemo elektroničke dijelove

Breadboard nam pomaže napraviti prototip.

Prototip je prva probna verzija izuma. On nam pomaže provjeriti radi li ideja prije nego što napravimo konačni projekt.

Tajna ispod rupica

Rupice na breadboardu nisu sve odvojene.

Ispod plastike nalaze se male metalne trake. One povezuju određene rupice, pa električna struja može putovati između njih.

Na većini breadboardova postoje ovi glavni dijelovi:

• Dva središnja područja ima mnogo rupica i srednji razmak. Tu postavljamo LED-ice, otpornike, tipkala i žice.
• Crvena linija (ili znak +) dovodi plus sa baterije do različitih dijelova sklopa.
• Plava ili crna linija (ili znak −) dovodi minus sa baterije do različitih dijelova sklopa

Crvene i plave linije ne postoje na mini breadboardu koji ćemo mi često koristiti.

Svako središnje područje ima više grupa od pet povezanih rupica (vidi sliku iznad).
Ako staviš žicu u jednu rupicu te grupe, ona je električno povezana s ostale četiri rupice u istoj grupi.

S druge strane srednjeg razmaka nalazi se druga grupa od pet rupica, ali te dvije strane nisu automatski povezane jedna s drugom.

Više o složenijim breadboardima je opisano ovdje: Elektroničke komponente, simboli i sheme.

Dijelovi našeg sklopa

Danas koristimo nekoliko dijelova:

• Breadboard – mjesto na kojem sastavljamo elektronički sklop
• Baterijski držač – daje energiju sklopu
• Jumper žice – spajaju različite dijelove breadboarda
• LED lampica – pretvara električnu energiju u svjetlost
• Otpornik – štiti LED od prevelike struje
• Tipkalo – otvara i zatvara strujni krug

LED lampica ima dvije nožice i one nisu iste:

• Duža nožica obično ide prema plusu.
• Kraća nožica obično ide prema minusu.
• Ravna strana na rubu LED-ice pokazuje stranu kraće nožice.
  LED ima smjer. Ako je okrenemo pogrešno, obično neće svijetliti.

Otpornik nema plus ni minus. Možemo ga okrenuti na bilo koju stranu.

• Zadatak otpornika je ograničiti količinu struje koja prolazi kroz LED.

Tipkalo je mali prekidač.

• Kada tipkalo nije pritisnuto, strujni krug je otvoren.
• Kada pritisnemo tipkalo, ono zatvara krug.
• Kada je krug zatvoren, LED može svijetliti.
• Tipkalo često ima četiri nožice. Zato ga obično postavljamo preko srednjeg razmaka breadboarda. Tako su nožice tipkala pravilno odvojene i mogu raditi kao prekidač.

Prije slaganja

1. Prije nego što počneš slagati sklop, pripremi radni stol.
2. Na stol stavi samo dijelove koji su ti potrebni.
3. Pronađi plus i minus na baterijskom držaču.
4. Pronađi crveni i crni vod na breadboardu.
5. Pogledaj LED i pronađi dužu i kraću nožicu.
6. Pronađi otpornik i tipkalo.
7. Provjeri da je baterijski držač isključen.

Kako sastaviti naš sklop

Prati korake polako. Nakon svakog koraka pogledaj svoj breadboard i usporedi ga s primjerom koji pokazuje voditelj:

Korak 1: Provjeri da je baterija isključena.

Korak 2: Postavi LED

• Pažljivo raširi nožice LED-ice.
• Postavi LED sa desne strane breadboarda, tako da joj dvije nožice nisu u istoj povezanoj grupi rupica. (vidi sliku)
• Duža nožica treba biti na strani koja će se spojiti prema plusu.
• Kraća nožica treba biti na strani koja će se spojiti prema minusu.
• Ako obje nožice LED-ice staviš u istu povezanu grupu rupica, LED neće biti pravilno spojena.

Korak 3: Dodaj otpornik

• Postavi otpornik sa lijeve strane breadboarda, tako da mu dvije nožice nisu u istoj povezanoj grupi rupica. (vidi sliku)

Otpornik štiti LED i pomaže joj da sigurno svijetli.

Korak 4: Postavi tipkalo

• Tipkalo postavi preko središnjeg razmaka breadboarda.
• Jednu stranu tipkala spoji žicom na desnu nožicu otpornika.
• Drugu stranu tipkala spoji žicom na dužu nožicu LED-ice.

Sada je glavni dio našeg sklopa spreman:

Korak 5: Spoji žice

• Crvenu žicu (koja na jednoj strani ima krokodil-štipaljku) spoji u grupu rupica na kojoj je lijeva nožica otpornika.
• Crnu žicu (koja na jednoj strani ima krokodil-štipaljku) spoji u grupu rupica sa kraćom nožicom LED-ice.
• Zelenom žicom spoji grupe rupica na kojoj je desna nožica otpornika i lijeva nožica tipkala.
• Plavom žicom spoji grupe rupica na kojoj je desna nožica tipkala i duža nožica LED-ice.

Korak 6: Provjeri prije uključivanja

Prije nego što uključiš bateriju, provjeri sljedeće:

• Je li crvena žica baterije na otporniku?
• Je li crna žica baterije na LED-ici?
• Je li LED pravilno okrenuta?
• Ima li LED otpornik?
• Jesu li nožice LED-ice u različitim grupama rupica?
• Je li tipkalo postavljeno preko srednjeg razmaka?
• Postoji li negdje žica koja direktno spaja plus i minus?

Korak 7: Spoji bateriju

• Spoji crvenu krododil-štipaljku na plus (+) pol baterije.
• Spoji crnu krododil-štipaljku na minus (-) pol baterije.

Sada je baterija spremna dati energiju sklopu, ali strujni krug još nije zatvoren.

Ako nisi siguran/na, pozovi voditelja da zajedno provjerite sklop.

Korak 8: Testiraj

1. Pritisni tipkalo.
2. Promatraj LED lampicu.

Ako LED svijetli dok pritišćeš tipkalo, uspio/la si!

Napravio/la si elektronički sklop na breadboardu bez lemljenja.

Ako LED ne svijetli

To je normalno. Elektroničari često moraju pronaći malu grešku u spoju.
Ne mijenjaj sve dijelove odjednom. Provjeri jednu stvar po jednu.

Kontrolna lista:

• Je li baterijska ispravno spojena?
  • Je li crvena žica na plus vodu?
  • Je li crna žica na minus vodu?
• Je li LED pravilno okrenuta?
• Ima li LED otpornik?
• Jesu li nožice LED-ice u različitim grupama rupica?
• Je li tipkalo preko središnjeg razmaka?
• Jesu li žice dobro umetnute?
• Postoji li negdje kratki spoj između plusa i minusa?

Pronalaženje i popravljanje greške zove se debugging.

Sigurnosna pravila

Danas koristimo baterije i niskonaponske komponente, ali dobra pravila uvijek vrijede:

• Prije promjene žica isključi napajanje.
• Ne spajaj plus i minus direktno samo žicom.
• Uz LED uvijek koristi otpornik.
• Ne guraj dijelove silom u breadboard.
• Ne radi mokrim rukama.
• Ne drži vodu, sok ili hranu uz elektroniku.
• Ne diraj utičnice, punjače i uređaje priključene u zid.
• Ako se nešto zagrijava, čudno miriše ili ne radi kako treba, odmah pozovi voditelja.
• Na kraju radionice isključi napajanje i vrati dijelove u kutijicu.

Dodatni izazovi

Ako tvoj osnovni sklop radi, pokušaj jedan ili više od ovih izazova:

• Zamijeni LED drugom bojom.
• Dodaj drugu LED s vlastitim otpornikom.
• Pokušaj objasniti prijatelju zašto LED ima dužu i kraću nožicu.
• Promijeni mjesto tipkala u strujnom krugu. Radi li LED i dalje?
• Napravi tajni signal pritiskanjem tipkala u dogovorenom ritmu.
• Nacrtaj svoj sklop i označi bateriju, plus, minus, otpornik, LED, tipkalo i žice.
• Napravi kartonsko kućište za LED lampicu.
• Osmisli uređaj koji bi se mogao uključiti pritiskom na tipkalo.

Veza s micro:bitom

Danas smo tipkalom ručno uključivali LED lampicu.
Kasnije micro:bit može postati programabilni upravljač našeg sklopa.

Micro:bit može:

• Prepoznati kada pritisnemo tipkalo.
• Očitati podatak sa senzora.
• Uključiti vanjsku LED-icu.
• Pustiti zvuk na buzzeru.
• Upravljati motorom ili drugim dijelom projekta.

Kasnije možemo spojiti micro:bit na breadboard pomoću krokodil štipaljki i koristiti njegove pinove za upravljanje vanjskim LED-icama i drugim komponentama. U takvim sklopovima LED i dalje treba otpornik za ograničavanje struje.

Što smo naučili?

• Breadboard služi za brzo sastavljanje elektroničkih sklopova bez lemljenja.
• Ispod rupica breadboarda postoje skrivene metalne veze.
• Nisu sve rupice na breadboardu međusobno povezane.
• Plus i minus vodovi dovode energiju do različitih dijelova sklopa.
• LED ima smjer i treba otpornik.
• Tipkalo može otvoriti i zatvoriti strujni krug.
• Sklop gradimo i testiramo korak po korak.
• Debugging znači pronaći i popraviti grešku.
• Prije promjene žica uvijek isključujemo napajanje.

Pitanja za kraj

Razgovaraj na Discord-u. (pridruži se)