Budowa rzeczywistego układu diody i Arduino

Aby zbudować pierwszy układ elektroniczny musimy zapoznać się z nowym elementem – płytką stykowąpłytka stykowapłytką stykową. Nazywa się ją także płytką prototypową lub uniwersalną. Montując układy elektroniczne bez użycia płytki stykowej, za każdym razem należałoby korzystać z nowej płytki drukowanej; konieczne byłoby ponadto lutowanie elementów. Dzięki płytce stykowej szybko uzyskasz zamknięty obwód i poprawisz ewentualny błąd (w przypadku lutowania nie byłoby to takie proste).

REqDchki2OoSn

Zdjęcie przedstawia dwie płytki stykowe ułożone obok siebie pod kątem: sześćdziesięciowierszową po lewej stronie i trzydziestowierszową po prawej stronie. Każda z płytek ma po obu stronach po dwie szyny. Każda szyna składa się z otworów w grupach po pięć ułożonych pionowo. Po lewej stronie szyn z otworami znajduje się czerwona linia ciągła, na której końcach zapisano znak plusa. Po prawej stronie szyn z otworami znajduję się niebieska linia ciągła, na której końcach zapisano znak minusa. Pomiędzy szynami, w środkowej części płytek znajdują się dwa takie same obszary. Każdy obszar zawiera wiele wierszy z otworami. Każdy wiersz zawiera pięć otworów. Obok wierszy, co pięć, zapisano liczby opisujące wiersze, zaczynając od 1 następnie 5, 10, 15 i tak dalej. Na górze i na dole każdego obszaru z wierszami zapisano oznaczenia poszczególnych kolumn. W pierwszym obszarze są to: a b c d e. W drugim obszarze są to: f g h i j. Pomiędzy dwoma środkowymi obszarami znajduje się podłużne pionowe wgłębienie.

Płytki stykowe mają różne rozmiary. Mogą się składać na przykład z 30 lub 60 wierszy. Po obu stronach płytki znajdują się szyny służące do rozprowadzania zasilania i masy po całej płytce. Są one oznaczone symbolami „+” oraz „–” oraz odpowiednio kolorem czerwonym i niebieskim. Symbole te na pewno widziałeś już nieraz na dowolnej baterii. W środkowej części, podzielonej na dwa obszary, znajdują się pola, w które wpina się różne podzespoły. Wewnątrz płytki otwory te są połączone blaszkami. Schemat połączeń pokazano poniżej.

R1Vn7fu0l0ZI6

Grafika przedstawia schemat połączeń płytki stykowej. Na górze i na dole znajdują się po cztery poziome linie. Od góry: niebieska, czarna, czarna, czerwona. Czarne linie są podzielone na dwie równe części. W każdej części znajduje się sześć grup w każdej po pięć kropek. Niebieska linia biegnie od znaku minus po lewej stronie do znaku minus po prawej stronie. Czerwona linia biegnie od znaku plus po lewej stronie do znaku plus po prawej stronie. Między liniami znajdują się dwa takie same obszary. Każdy obszar składa się z wielu kolumn. W każdej kolumnie jest pięć kropek połączonych czarną pionową linią.

Mimo istnienia połączeń wewnątrz płytki stykowej, nie jesteśmy w stanie połączyć wszystkich elementów zgodnie ze schematem wkładając końcówki elementów do otworów w płytce. Z tego powodu będziemy używać także przewodów i zworek różnego rodzaju. Pokazujemy je na zdjęciu niżej.

Rc0fvrClLHUNG

Zdjęcie przedstawia różnej długości kabli, część jest sztywna, zakończona odsłoniętym metalem zagiętym pod kątem prostym. 2 grupy kabli są giętkie z dodatkowymi złączkami.

Dioda LED – jest to niewielka lampka. W elektronice istotne jest odpowiednie podłączenie jej do zasilania. Pamiętajmy, że dodatnia elektrodę diody (plus) zawsze łączymy z plusem baterii, a elektrodę ujemną (minus) – z minusem zasilania. O ile jednak na baterii czy płytce stykowej plus i minus są wyraźnie oznaczone, o tyle na diodzie takich oznaczeń nie ma. Dioda jedną nóżkę ma dłuższą, a drugą krótszą. Nóżki są elektrodami: dłuższą nazywamy anodą, czyli plusem (+), natomiast krótszą katodą, czyli minusem (-).

ReULwiqq5QizR

Zdjęcie przedstawia czerwony LED, z którego wyprowadzone są 2 nóżki, krótszą jest katoda z oznaczeniem minus, dłuższą jest anoda z oznaczeniem plus.

A co się stanie, jeśli anodę podłączymy do minusa, a katodę do plusa? Nic. Dioda nie zaświeci. Element taki przewodzi prąd tylko w jednym kierunku i właśnie wtedy świeci. Jeśli pomylimy się podczas podłączania, dioda nie spali się, ale nie zadziała.

Rezystor (opornik) to proste urządzenie, które powinno zostać umieszczone między źródłem zasilania a diodą LED. Na płytce Arduino mamy do czynienia z napięciem 5 V. Czerwona dioda natomiast pracuje przy napięciu 1,2 V (wartość ta może się różnić w zależności od producenta). Zatem napięcie 5 V jest dla niej po prostu zabójcze. Jeżeli nie zastosujemy rezystora, to dioda zaświeci, ale tylko raz. Może też wybuchnąć. Trzeba będzie ją wyrzucić. Jeżeli użyjemy rezystora, to ograniczymy napięcie do poziomu bezpiecznego dla diody.

Rezystor ma budowę przypominającą walec z dwiema nóżkami. Na walcu są umieszczone oznaczenia w postaci pasków. Może ich być cztery, pięć lub sześć. Kolejne paski od lewej strony określają:

• pierwszą cyfrę,

• drugą cyfrę,

• opcjonalnie trzecią cyfrę (w pięcio- oraz sześciopaskowych rezystorach),

• mnożnik,

• tolerancję,

• współczynnik temperaturowy (w sześciopaskowych rezystorach).

Podstawowym parametrem rezystora jest opór (czyli rezystancja), a jego wartość wyraża się w omach (Ωomega).

R1LYcyxHnRDeD

Na zdjęciu znajdują się trzy takie same rezystory ułożone jeden pod drugim. Na rezystorach są cztery różnokolorowe linie. Od lewej: czerwony, czerwony, brązowy, złoty.

Budowa pierwszego układu elektronicznego

Elementy potrzebne do budowy:

• płytka Arduino Uno,

• płytka stykowa,

• kabel USB typu A‑B,

• czerwona dioda LED,

• rezystor 220 Ωomega,

• przewody i zworki połączeniowe.

Skorzystamy z rysunku z poprzedniego modułu, w którym w TincerCad zbudowaliśmy układ z didą. W tej części wykonamy układ na rzeczywistych elementach zgodnie ze schematem.

R1PYNwUNlPnx6

Na grafice znajduje się płytka Arduino oraz sześćdziesięciowierszowa płytka stykowa. Wiersze na płytce stykowej podpisano co pięć zaczynając od 1. Po prawej i po lewej stronie podpisano poszczególne kolumny. Na górnym obszarze: J I H G F. Na dolnym obszarze: E D C B A. Na płytce stykowej umieszczono rezystor oraz czerwoną diodę LED. Rezystor ma na sobie cztery kolorowe linie: czerwoną, czerwoną, brązową oraz złotą. Z otworu Arduino podpisanego 13 poprowadzono czerwony przewód, którego koniec umieszczono na płytce stykowej w kolumnie J w wierszu 31. W kolumnie I w wierszu 31 umieszczono jeden koniec rezystora, od strony czerwonej linii, a drugi koniec umieszczono w kolumnie I w wierszu 35. Ze złącza GND na Arduino poprowadzono czarny przewód, którego koniec umieszczono w kolumnie J w wierszu 36. Anodę diody LED umieszczono w kolumnie G w wierszu 35, a katodę w kolumnie G w wierszu 36.

Aby zbudować układ elektroniczny musimy wykonać następujące czynności:

1. Czarnym przewodem łączymy masę płytki Arduino z płytką stykową. Na płytce Arduino znajdziemy złącze oznaczone GND. Jest to skrót od angielskiego słowa ground oznaczającego masę. Końcówkę przewodu wkładamy do tego właśnie złącza. Drugą wpinamy w dowolny otwór szyny oznaczonej minusem i kolorem niebieskim na płytce stykowej. Jeżeli nie mamy czarnego przewodu, to możemy użyć dowolnego innego. Przyjęto jednak, że do zasilania używa się przewodów czerwonych, natomiast do masy – czarnych. Ułatwia to szybką identyfikację, do czego podłączony jest przewód.

RMHdFKu9ZYOsg

Zdjęcie przedstawia płytkę Arduino oraz sześćdziesięciowierszową płytkę stykową. Wiersze płytki stykowej podpisano co pięć zaczynając od 1. Po prawej i po lewej stronie podpisano poszczególne kolumny. Na górnym obszarze: j i h g f. Na dolnym obszarze: e d c b a. Ze złącza GND Arduino wyprowadzono czarny przewód, którego koniec umieszczono w otworze na szynie z oznaczeniem minus.

2. Wpinamy w płytkę stykową diodę i łączymy jej katodę (-) z szyną ujemną płytki stykowej. Oczywiście moglibyśmy pominąć krok, w którym łączymy masę płytki Arduino z szyną ujemną płytki stykowej i podłączyć bezpośrednio masę z płytki Arduino do katody diody LED. Jednak przedstawiony tu sposób postępowania pozwala wyrobić nawyki, które pomagają w zapewnieniu czytelności budowanego układu w późniejszych, bardziej skomplikowanych projektach. Masa dla wielu elementów będzie się łączyć na szynie ujemnej płytki stykowej.

R42Mb3vWzB9b2

Zdjęcie przedstawia płytkę Arduino oraz sześćdziesięciowierszową płytkę stykową. Wiersze płytki stykowej podpisano co pięć zaczynając od 1. Po prawej i po lewej stronie podpisano poszczególne kolumny. Na górnym obszarze: j i h g f. Na dolnym obszarze: e d c b a. Na płytce stykowej znajduje się czerwona dioda LED oraz czarny przewód. Ze złącza GND Arduino wyprowadzono czarny przewód, którego koniec umieszczono w drugim otworze szyny z oznaczeniem minus. Jeden koniec drugiego czarnego przewodu umieszczono w otworze na szynie minus, a drugi koniec umieszczono w kolumnie j w wierszu 18. Jedną nogę diody LED umieszczono w kolumnie h w wierszu 18, a drugą nogę w kolumnie h w wierszu 20.

3. Wpinamy rezystor. Robimy to tak, aby jedna nóżka znalazła się w tej samej szynie co anoda diody LED. Drugi koniec rezystora włączamy w wolny wiersz płytki stykowej.

R15PxQFMNy8UA

Zdjęcie przedstawia fragment płytki Arduino oraz fragment płytki stykowej. Wiersze podpisano co pięć. Na płytce stykowej znajduje się czarny przewód, czerwona dioda LED oraz rezystor. Rezystor ma na sobie linie w kolorach kolejno: czerwony, czerwony, brązowy, złoty. Ze złącza GND Arduino poprowadzono czarny przewód, którego drugi koniec umieszczono na szynie minus Arduino. Jedną nogę diody LED umieszczono w trzecim otworze wiersza 18, a drugą nogę w trzecim otworze wiersza 20. Jedną nogę rezystora, od czerwonego paska, umieszczono w piątym otworze wiersza 20, a drugą nogę umieszczono w piątym otworze wiersza 24.

4. Łączymy pin 13. płytki Arduino z rezystorem.

RDF82EDs2LB66

Zdjęcie przedstawia płytkę Arduino oraz sześćdziesięciowierszową płytkę stykową. Wiersze podpisano co pięć zaczynając od 1. Po lewej stronie podpisano poszczególne kolumny. Na górnym obszarze: j i h g f. Na dolnym obszarze: e d c b a. Na płytce stykowej znajduje się czerwona dioda LED, rezystor oraz czarny przewód. Ze złącza 13 Arduino poprowadzono czerwony przewód, którego koniec umieszczono na płytce stykowej w kolumnie h w wierszu 24. Ze złącza GND Arduino poprowadzono czarny przewód, którego drugi koniec umieszczone na płytce stykowej na szynie minus. Pierwszy koniec kolejnego czarnego przewodu umieszczono w kolumnie j w wierszu 18, a drugi koniec w kolumnie h w wierszu 24. Pierwszą nóżkę diody LED umieszczono w kolumnie h w wierszu 18, a drugą w kolumnie h w wierszu 20. Pierwszą nóżkę rezystora umieszczono w kolumnie f w wierszu 20, a drugą w kolumnie f w wierszu 24.

5. Podpinamy płytkę Arduino kablem USB do komputera i przesyłamy szkic Blink do płytki.

R1Wi7muaMajAe

Film nawiązujący do treści materiału

Film nawiązujący do treści materiału

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1Wi7muaMajAe

Film nawiązujący do treści materiału

Właśnie wykonaliśmy projekt według schematu pokazanego na rysunku poniżej. Prąd płynie od dodatniego bieguna baterii do rezystora (R), a następnie do diody (LED), która z kolei jest połączona z masą.