Bạn đã tìm thấy hoặc thiết kế một mạch điện, và đã đến lúc xây dựng một phiên bản cố định của nó. Bạn có thể thiết kế và đặt hàng (hoặc làm) một bảng mạch in, nhưng điều đó sẽ tốn kém tiền bạc và/hoặc thời gian. Nó cũng khiến việc thay đổi và hiệu chỉnh trở nên khó khăn. Giải pháp thay thế rõ ràng: Triển khai mạch điện trên một hoặc nhiều bảng mạch nguyên mẫu, có các mẫu vết nối các lỗ ở tâm 0,1”. Nhiều bảng mạch như vậy có sẵn với nhiều mẫu vết khác nhau với giá cả hợp lý. Một số kiểu có bán lẻ tại RadioShack, may mắn thay vẫn còn tồn tại. Hình 1 cho thấy nhiều loại bảng mạch nguyên mẫu.

HÌNH 1. Một số kiểu bảng mạch nguyên mẫu.

Bạn sẽ tiến hành xây dựng trên một protoboard như thế nào? Tôi sẽ mô tả một chuỗi các bước, sử dụng mạch trong Hình 2 làm ví dụ.

HÌNH 2. Nguồn điện và cơ sở thời gian cho đồng hồ kỹ thuật số kiểu cũ.

Hình này trình bày nguồn điện và cơ sở thời gian có nguồn gốc từ tần số dòng cho đồng hồ kỹ thuật số sử dụng logic rời rạc. Mạch được thiết kế để sử dụng kết hợp các IC và các bộ phận rời rạc, do đó cung cấp ví dụ tốt hơn.

Nguồn điện của mạch bao gồm một bộ chỉnh lưu toàn sóng, tụ lọc và bộ điều chỉnh năm vôn/ba cực theo cách sắp xếp thông thường để cung cấp +5V. Cơ sở thời gian lấy tín hiệu 60 Hz từ tần số đường dây thông qua bộ kích hoạt Schmitt dựa trên NE555. Tín hiệu đó được sử dụng trực tiếp để thiết lập nhanh và được chia thành 4 Hz, 1 Hz và một/phút để thiết lập chậm, một dấu hai chấm nhấp nháy và điều khiển bộ đếm của đồng hồ trong hoạt động bình thường.

Bộ biến tần transistor gửi tín hiệu đặt lại đến hai bộ đếm nhị phân; chúng bắt đầu đếm từ 1 thay vì 0, do đó chúng chia tần số đầu vào của chúng cho 15. Bộ đếm còn lại chia tần số đầu vào của nó cho 16. (Lưu ý rằng 15 x 16 x 15 = 3600.) Bây giờ đến phần xây dựng.

Kế hoạch

Bắt đầu bằng cách triển khai mạch của bạn trên một bảng mạch, vừa để kiểm tra và xác minh hiệu suất của nó, vừa để có một số ý tưởng về cách đặt các thành phần và kết nối. Giữ nguyên mạch đã lắp trên bảng mạch như một tài liệu tham khảo trong quá trình xây dựng và gỡ lỗi. Hình 3 cho thấy một bảng mạch của nguồn điện và cơ sở thời gian trong Hình 2 .

HÌNH 3. Bảng mạch thử nghiệm của mạch ví dụ.

Sau khi xác minh mạch hoạt động như mong đợi, hãy chọn một protoboard phù hợp. Xem xét kích thước của bo mạch và mẫu dấu vết mà nó cung cấp. Các bo mạch có mặt linh kiện chỉ ra dấu vết của chúng dễ thao tác hơn so với các bo mạch có mặt linh kiện trống.

Trên bảng màu sáng, bạn có thể đánh dấu các dấu vết bằng bút Sharpie hoặc bút đánh dấu tương tự. Điều này đặc biệt hữu ích khi bảng chứa các bus có thể được sử dụng cho kết nối đất và nguồn điện. Bảng màu tối có xu hướng không hiển thị tốt các dấu hiệu như vậy.

Lên kế hoạch nơi các thành phần lớn hơn sẽ đi vào, đặc biệt chú ý đến đường dẫn đất, +V và tín hiệu. Cũng nên cân nhắc các kết nối ngoài bo mạch: nguồn điện, tín hiệu vào và ra, và các nút điều khiển. Hình 4 cho thấy cách sắp xếp có thể có của các thành phần chính của mạch ví dụ trên bo mạch RadioShack. Lưu ý rằng hai bus của bo mạch đã được mã hóa màu đỏ và đen cho +V và đất tương ứng.

HÌNH 4. Vị trí các thành phần lớn hơn trên bảng mạch nguyên mẫu.

Sự thi công

Bây giờ chúng ta đã sẵn sàng để hàn. Làm việc từ một bản sao lớn của sơ đồ mạch và — khi thực hiện mỗi kết nối — hãy theo dõi tiến trình của bạn bằng cách đánh dấu bằng bút dạ quang hoặc bút đánh dấu tương tự.

Bắt đầu với các thành phần lớn hơn. Tôi thích sử dụng ổ cắm cho mạch tích hợp DIP; ổ cắm DIP tiêu chuẩn hoặc, nếu có kết nối hoặc dây bên dưới IC, hai hàng ổ cắm SIP. Cấu trúc kết quả sẽ dễ hiểu và gỡ lỗi hơn nếu bạn mã hóa màu ít nhất một số kết nối. Quan trọng nhất là +V, phải có màu đỏ và đất, phải có màu đen (không sử dụng những màu đó cho bất kỳ mục đích nào khác).

Sử dụng cùng một màu dây cho tất cả các kết nối trong một mạch nhất định. Hình 5 cho thấy bảng mạch mẫu đã hoàn thành được một nửa quá trình xây dựng và sơ đồ mạch ở giai đoạn này của quá trình. Một số thành phần đã được di chuyển một chút so với vị trí đã định.

HÌNH 5. Bo mạch với các thành phần chính đã được gắn kết và hoàn thành khoảng một nửa hệ thống dây điện.

Cẩn thận không chạy dây qua các lỗ mà bạn có thể cần sử dụng sau này. Một đường cong nhỏ ở mỗi đầu cho phép dây vượt qua các lỗ ở giữa. Nhìn chung, dây ngắn dễ quản lý hơn dây dài và các kết nối có thể sử dụng nhiều bước. Cắt tỉa gọn gàng các đầu dây và gần với mặt mạch của bảng. Giữ các dây cắt ra khỏi các thành phần như điện trở và tụ điện; chúng có thể hữu ích trong dự án hiện tại hoặc sau này.

Nếu có thể, sau khi đã thực hiện xong tất cả các kết nối đất và +V, hãy xây dựng và thử nghiệm mạch theo từng giai đoạn. Điều này sẽ giúp xác định và sửa lỗi dễ dàng hơn. Thực hiện các kết nối ngắn trước các kết nối dài hơn. Kiểm tra thường xuyên mặt mạch để tìm cầu hàn.

Giữ một bản ghi

Trong suốt quá trình thiết kế và xây dựng dự án của bạn, hãy chụp ảnh và viết ghi chú thường xuyên. Có vẻ như bạn sẽ nhớ tất cả các chi tiết của quá trình, nhưng sáu tháng sau, nó sẽ trở thành một bí ẩn. Hãy giữ ghi chú của bạn ở dạng mà bạn mong đợi sẽ tồn tại lâu dài: trong tệp máy tính hoặc trên giấy. Sự gọn gàng là quan trọng, nhưng không quá nhiều; bạn đang viết cho chính mình, không phải cho đối tượng bên ngoài.

Hình 6 cho thấy bảng mẫu đã hoàn thành, nằm trên các trang ghi chú tương ứng mô tả bảng đó.

HÌNH 6. Bảng đã hoàn thành, nằm trên trang ghi chú tương ứng.

Thiết bị này đã sẵn sàng để sử dụng như một chiếc đồng hồ kỹ thuật số hoàn chỉnh.

Tất nhiên, bạn sẽ phát triển các kỹ thuật của riêng mình khi thiết kế và xây dựng — một quá trình mà các bảng mẫu là công cụ tiện dụng và hữu ích. Chúc bạn xây dựng vui vẻ!

‍