Електроніка для самих початківців

Намагаюся читати статті на Хабре по електроніці для початківців, DIY, Arduino. І ось тільки що прочитав статтю «Ардуїнов. 6 кроків». Під враженням вирішив спробувати закинути свої 5 копійок.

Основна діяльність безпосередньо не пов'язана з електронікою. Вона, як і програмування, завжди були лише хобі. Сім років тому я став татом і ось настав час навчити сина, заодно принагідно згадати все, ну і навчитися самому.

Повернуся до зазначеної вище статті. Хтось порахував кількість вживань слова «тупо»? Тупо беремо, тупо вставляємо, тупо знаходимо скетч, тупо заливаємо. І навіть якщо працює, тупо не розуміємо, що, навіщо, чому. Я прихильник системного підходу. Але розумію, що для підтримки інтересу потрібна і практика. І перше, чого ми навчилися із сином, це паяти. Нульовим були, напевно, нескінченні інструкції по техніці безпеки. І все ж одного, нехай самого маленького, але опіку отскочившим при отпайке проводу син не уникнув. Я його шалено люблю, він у мене один. Але вважаю, що цей досвід був неминучий і необхідний. Ще однією з тих нудних інструкцій була побутова електрична мережа 220 вольт. Що нічого не можна підключати до неї самому. Пояснення, що треба довго вчитися. Демонстрація фотографій ураження електричним струмом, нескінченні історії «А ось хлопчик поліз, і струм його вбив. Він помер!!». Відчуваю, що не прав. Багато скажуть «Ти заклав у нього комплекс, страх!». Але краще я потім буду боротися з його фобією 220 вольт, ніж він постраждає, самовпевнено вважаючи, що все зробив правильно, і полізе до розетки зараз.

Тепер, сідаючи паяти, він одягає одяг з довгим рукавом, завжди притримує дроти. Завжди уважний до того, де на столі паяльник, і в якому стані він знаходиться. І не лізе до розетки. Другим була суть електричної ланцюга. Що таке напруга, струм, опір. Дуже допомогли в цій статті на Хабре. Аналогії з водою і трубами. Може великі гуру і вважають їх неточними, сперечаються. Але для дитини саме те. Є батарейка — насос, є дроти — труби. Є пристрої, що використовують напір і обсяг протікаючої води — електрики. І є елементи управління. Кнопки, вимикачі, перемикачі. На прикладі води було пояснено, чому згорів світлодіод. Та його просто порвало диким напором. Звичайно, були і питання. Якщо його порвало, чому електрика не випливає? Пам'ятаєш, у нас у ванні порвало шланг душа? Допитливий дитячий розум. Який в підсумку зміг зрозуміти, що є аналогією. Що вода аналогія, але не те ж саме. Після була практика. Нескінченні ліхтарики, маяки на вежі з кубиків лего, з пультом управління, винесеним на дроті. Розгалуження ланцюгів, головний вимикач, вимикачі окремих каналів. Суть опорів. Звуження на трубі, форсунка, що знижує тиск. Ще пізніше були электромоторчики, редуктори. Перший верстат з розібраного CD-Rom, малює кульковою ручкою лише пряму лінію. Але керованого з вимикачів і кнопок. Невелике введення в механіку. Для чого потрібен редуктор, як він знижує оберти, але збільшує силу.

І ось, встав вибір. Що далі? Ардуїнов? При тому, що він по російськи то ще толком читати не вміє. Шлях «Тупо купуємо, тупо вставляємо, тупо заливаємо завантажену прошивку»? Я вирішив, а чому б не бути перехідній стадії? Так, мікросхеми, але поки БЕЗ ардуїнов. Просто спробувати свої сили з елементарною логікою. А ще вивчити метод ЛУТ. На носі був день всіх закоханих. І народилося це:

Схема типова, з мануала до таймеру NE555. Дві мікросхеми, власне сам таймер і десятковий лічильник — дешифратор CD4017 (російський аналог К561ИЕ8).



Відмінність тільки в тому, що на виходи дешифратора підключені паралельно по два світлодіоди. Номінали деталей: R1 від 10 до 47 кОм, VR1 (підлаштування) 47кОм, R2 56 Ом. С1 100мкФ 16В, С2 10мкФ 16В, 20 світлодіодів.

Принцип роботи: конденсатор С2, резистор R1 і підлаштування резистор VR1 утворюють времязадающую ланцюжок для таймера NE555. Лічильник — дешифратор отримує від таймера імпульси і виставляє «одиничку» (напруга живлення) на своїх виходах, до яких підключені світлодіоди. У підсумку виходить послідовне включення світлодіодів — біжить вогник. Резистор R2 обмежує струм світлодіодів на рівні 10 — 20 мА (міліампер). Один на всіх, так як в кожен момент часу активний тільки один вихід дешифратора. Джерело живлення — батарея «Крона». Але схема буде працювати як від порту USB, так і від бортової мережі мотоцикла або автомобіля. Треба лише підібрати значення резистора R2. Обидві мікросхеми дуже невибагливі і спокійно працюють в діапазоні напруг живлення від 5 до 16 вольт. При харчуванні «кроною», номіналі R1 10кОм, частота імпульсів таймера близько 5 герц, струм споживання всієї схеми 22 мА.

Друкована плата виконана у формі серця з одностороннього фольгованого текстоліту, лазерно — утюжным методом. На малюнку доріжок є лінія контуру. Після травлення краю грубо обпилюються полотном по металу, після обробляються наждачним папером. На виготовлення плати йде 1 годину.



На малюнку червоним позначені перемички, що виготовляються з обрезаемых ніжок світлодіодів, впаяні з боку деталей. Плата розлучена в Word'є. Так, не дружу я поки ні з Eagle, ні з Proteus. Але так простіше. Відкриваємо, або друкуємо будинку на глянсову фотопапір на лазерному принтері, або у фотомайстерні, копіювальному центрі або минитипографии. Я роздрукував у найближчому центрі. Ціна одного листа 30 рублів. Шість копій малюнка плати на аркуші.

Хто не знайомий з лазерно-утюжным методом: беремо шматок фольгованого текстоліту, зачищаємо нульовкою, знежирити ацетоном або спиртом. Прикладаємо відбиток доріжок тонером до фользі. Пропрасовуємо дуже гарячою праскою хвилин п'ять, намагаючись не зрушити відбиток на фользі. Кладемо одержаний бутерброд між двома фанерками, і придавлюємо (у мене 2 гантелі по кілограму). Коли охолоне кидаємо в холодну воду. Через пів години акуратно скачуємо розмоклу папір. Весь тонер, малюнок, залишається на фользі. Папір треба змити ретельно, щоб малюнок не білів при висиханні. Особливо центри отворів. Так буде легше свердлити. Якщо є дрібні недоліки (тонер не скрізь прилип) — подрисовываем лаком для нігтів. Потім кладемо плату в розчин хлорного заліза, похитуємо. В свіжому розчині плата труїться 10 — 12 хвилин. Для рук він безпечний. Але треба бути акуратним. Плями хлорного заліза не відмиваються з раковин з нержавіючої сталі. Розчин можна використовувати багаторазово. Після травлення промиваємо плату водою, можна з милом. Змиваємо тонер ацетоном. Свердлимо отвори свердлом 1 мм. Вони протравлене, кернить не треба, свердло не тікає. Луди або всі доріжки, або контактні майданчики (на мій погляд так гарніше). Надаємо платі потрібну форму ножовочным полотном по металу і наждачкою. Плата готова.

Готуємо деталі. Ніжки діодів і конденсаторів підрізаємо, залишаючи 2,5 — 3 мм. Ніжки резисторів підгинаємо, і також підрізаємо. З обрізків ніжок світлодіодів робимо перемички. Ніжки деталей повинні стирчати з боку доріжок на 0,5 — 1 мм Запаюють, звертаючи увагу на полярність світлодіодів (катодом на загальний провідник по краю), електролітичних конденсаторів і мікросхем (плюси конденсаторів і ключі мікросхем позначені червоними крапками на малюнку доріжок). З пайкою впорався мій син.

Результат:





З корпусом ми не встигли. Виготовили тільки підставку з оргскла. На платі залишили виступ, на платівці оргскла висвердлили паз. Заклеїли на суперклей. Батарейку приклеїли за платою на двосторонній скотч.

Всі деталі можна придбати в будь-якому інтернет-магазині. Ми купували в магазинах міста. Всі деталі, лист текстоліту на 2 валентинки, хлорне залізо, лак для нігтів нам обійшлися в 500 рублів. Причому з них 300 — хлорне залізо і текстоліт. Світлодіоди теж дорогуваті, 6 рублів штука. На алиекспрессе продаються набори. Чим більше, тим дешевше. Клема для крони 25 рублів. Мікросхеми, резистори і конденсатори, що стоять взагалі копійки (рублі).

Проект можна модифікувати. Розташувати по іншому світлодіоди, сильно збільшити час перемикання, і поставити світлодіоди, блимаючи всіма кольорами хаотично. Або навпаки, зменшити час. Вийде ефект биття серця, мерехтливий червоний контур. Можна зробити повторювачі поворотників для дзеркал авто, мото, вело. Або поставити під заднє скло авто як додатковий стоп-сигнал замість китайської світлодіодним лінійки. Тільки підібрати номінал токоограничивающего резистора R2. Можна на виходи дешифратора повісити транзисторні ключі і хоч десятьма новорічними гірляндами керувати.

Було виготовлено 2 готових пристрою, для мами і двоюрідної сестрички. І ще дві плати, які залишилися лежати до кращих часів. Син втратив до цього пристрою інтерес. Йому вже хочеться більше. Він уже марить 3D-принтерами і фрезерами. Знає, що там крокові двигуни. Але наступне, чим ми зайнялися — це велокомп'ютер. І він вже буде на ардуїнов нано. Але про це вже в наступній статті.

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.