Как собрать схему на макетной плате

У меня уже собрана модель светофора. Она маленькая и без корпуса, но может работать как настоящий светофор, с той лишь разницей, что управляется она вручную. Вот таким образом. Обратите внимание, что мой светофор работает правильно, у него есть все фазы, в том числе красный и желтый цвета, горящие одновременно.

Теперь посмотрим на детали, которые я использовал для создания модели. Индикаторы – это светодиоды, они подключены через резисторы, управляю я каждым из цветов с помощью тактовой кнопки, а питание подключено к схеме через клеммник, и идет оно от 4-х аккумуляторов типа AA.

На самом деле, самое интересное для нас сейчас – это вот этот вот прямугольник с отверстиями, так называемая беспаечная макетная плата. Она нужна для того, чтобы все эти компоненты можно было легко соединить, не прибегая к пайке. Собрать схему быстро, разобрать схему быстро, переделать схему быстро – все сделать легко и быстро.

Беспаечные макетные платы бывают разные: совсем маленькие, побольше, еще больше и совсем большие. Но принцип их устройства всегда одинаковый. Под вот этими отверстиями скрываются металлические проводники, которые зажимают ваши детали. Каждый из вот этих рядов по 5 отверстий внутри соединен.

Продемонстрирую это, разорвав одну макетную плату. Как вы видите, здесь есть вот такие вот металлические зажимчики. Я вынул из макетной платы одну маленькую рельсу, чтобы вы увидели вот эти зажимы, которые держат ваши детали. В большей макетной плате они ничем не отличаются, единственная разница в том, вдоль ее краев идут длинные рельсы, через которые обычно приводится питание. Поэтому они помечены символами плюс и минус. Не стоит думать, что внутри макетки спрятана какая-то батарейка, просто так заведено, что от элемента питания провода идут в эти ряды, и рельсики там длинные.

Посмотрите, все детали, которые мы вставим в макетку в один ряд, будут соединены между собой. У рядов и вертикальных столбцов есть нумерация с помощью букв и цифр. Не обращайте на нее внимания, она может вам пригодиться, если вы кому-то хотите сообщить в какую конкретно точку вы хотите вставить ножку, например, светодиода. Так эти ряды между собой абсолютно идентичны, у них функционал не отличается. Еще один момент, который часто приходится подчеркивать – это то, что все вот эти провода, которые соединяют между собой детали, на самом деле одинаковые, несмотря на то, что они разных цветов.

Наверное вам интересно, зачем мы вообще собрали какую-то модель с ручным управлением? Для начала нам нужно просто вспомнить некоторые факты о том, как устроены электрические цепи. Мы не станем углубляться сильно в физику электричества, потому что на эту тему вы можете прочесть много замечательных книжек или даже посмотреть онлайн курсы. Нам достаточно вспомнить, что в нашей цепи есть источник питания. На его полюсах образуется разность потенциалов. И если их замкнуть между собой, в цепи потечет ток. Как мы помним, электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. Протекая по проводникам, заряженные частицы могут совершать какую-то работу, например, нагревать их, создавать магнитное поле.

А в нашем случае нас интересуют светодиоды, которые начинаю излучать свет, когда ток течет через них. Давайте извлечем один светодиод из схемы, чтобы внимательно на него посмотреть. Во-первых, мы видим, что у него ножки или выводы разной длины. Одна из них должна соединяться с плюсом питания, она называется анод, а другая – с минусом питания, она называется катод. Ток может течь через светодиод только в одном направлении. При протекании через него тока, он излучает свет.

Поставим его на место и посмотрим на резистор. Резистор в данном случае нам нужен для того, чтобы через светодиод тек не слишком большой ток. У каждого элемента есть какие-то предельные характеристики, и данные светодиоды позволяют только 20 миллиамперам протекать через них. Если вы хотите проделать такой же эксперимент, возьмите резисторы на 220 Ом. Вы можете понять это по их цветовой маркировке.

Давайте посмотрим что будет, если мы подключим светодиод без резистора, и через него пойдет слишком большой ток. Я убираю резистор и раздвину ножки светодиода пошире. Раздвинь ножки пошире и вот они раздвинуты. А теперь включим его. Больше этот светодиод никогда не загорится. В данном случае для включения светодиодов мы используем тактовую кнопку. До тех пор, пока она не нажата, цепь не замкнута, и ток по данному отрезку не течет, следовательно светодиод работу выполнять не может.

Давайте подытожим наше понимание того, как работала эта модель. Источник питания создает в нашей цепи напряжение. Плюс от него приходит в клеммник, а затем, с помощью красного провода, попадает в длинную рельсу плюс. То же самое происходит с минусом только через черный провод и с другой стороны макетки. Затем из плюса 3 провода идут к 3-м кнопкам, при нажатии каждой из которых путь для тока открывается дальше. И он проходит через резисторы, которые, как мы уже знаем, жизненно важны для светодиодов, и в светодиоды, которые излучают свет. Замыкается каждый отрезок в рельсе минус.

Отдельно хочу обратить ваше внимание на то, что ток в качестве работы может совершать нагревание проводника. Избегайте коротких замыканий, то есть таких моментов, когда полюса источников питания замыкаются напрямую, без какой-то полезной нагрузки между ними. Сейчас мы пожертвуем одним из компонентов, чтобы вы увидели, к чему это может привести. Вы уже знаете, что ряды в макетной плате соединены поперек. Сейчас я безо всякой полезной нагрузки воткну источник питания в один и тот же ряд. Никогда так не делайте. О, смотрите, у нас что-то дымится. По-моему это макетка. До пожара недалеко, поэтому я выключу это.