Για την σχεδίαση των τελικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, κάποιες φορές απαιτείται η σχεδίαση των πρωτοτύπων. Είναι αυτό που λέμε “δοκιμή” για το πως θα είναι το τελικό σύστημα. Η δοκιμή αυτή και ο έλεγχος γίνεται με την χρήση ενός breadboard. Τι είναι το breadboard και πως όμως λειτουργεί; Πότε είναι χρήσιμο και ποια είδη υπάρχουν στην αγορά σήμερα;
Σε αυτό το άρθρο, θα καλύψω τα βασικά στοιχεία για το breadboard. Ένα εργαλείο, απαραίτητο για κάθε maker που είναι fan να δοκιμάζει και να πειραματίζεται.
Πάμε να πάρουμε τα πράγματα από την αρχή.
Τι είναι το Breadboard
To breadboard ή πλακέτα δοκιμών ή πλακέτα γενικών συνδέσεων ή πλακέτα διασύνδεσης χωρίς κολλήσεις ή ράστερ είναι ένα εργαλείο που μας επιτρέπει να πειραματιστούμε σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα πριν το ολοκληρώσουμε και να δημιουργήσουμε μια πρωτότυπη εκδοχή του. Μοιάζει πιο πολύ σαν μία βάση με τρύπες πάνω στην οποία συνδέονται τόσο καλώδια όσο και μικρά κυκλώματα με στόχο ο έλεγχος του συνολικού συστήματος και η επιβεβαίωση πως όλα είναι σωστά συνδεδεμένα και λειτουργούν έτσι όπως πρέπει.
Στην φάση των δοκιμών, είναι πολύ σημαντικό εργαλείο, καθώς βοηθά στην αλλαγή των κυκλωμάτων κάθε στιγμή.
Πότε χρειάζεται ένα breadboard
DIY σημαίνει Do it Yourself. Πίσω από αυτόν τον όρο σε ολόκληρο τον κόσμο υπάρχουν χιλιάδες άνθρωποι με λίγο ή αρκετή εμπειρία που δημοσιεύουν σχέδια, Project και ιδέες. Συνήθως δεν έχουν τον άπειρο εξοπλισμό οπότε είναι σημαντικό να τον χρησιμοποιούν παραγωγικά και έξυπνα. Τι σημαίνει αυτό;
Πάμε να δούμε κάποιες περιπτώσεις που χρησιμοποιείται ένα breadboard.
Επαναχρησιμοποίηση εξοπλισμού
Είναι πολύ σημαντικό να υπάρχει επαναχρησιμοποίηση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, δηλαδή τα καλώδια, το arduino και όλα τα κυκλώματα να μπορείς να τα χρησιμοποιήσεις εύκολα και γρήγορα και σε ένα άλλο Project, πολύ απλά γιατί το μόνο που θέλεις να κάνεις είναι να δοκιμάσεις κάτι.
Δημιουργία πρωτοτύπων
Σχολεία, πανεπιστήμια, οργανισμοί και ερευνητικά κέντρα που θέλουν να κάνουν κάποια test, να δοκιμάσουν συνδέσεις, να ελέγξουν αν ο τρόπος με τον οποίο που είναι όλα συνδεδεμένα είναι σωστός και ίσως ο βέλτιστος, αναγκαστικά πρέπει να χρησιμοποιήσουν και αυτοί ένα breadboard.
Συνήθως, υπό αυτές τις συνθήκες αυτό που εν τέλη κάνουν είναι να δημιουργούν ένα πρωτότυπο (prototype) της αρχικής ιδέας.
Επιβεβαίωση ορθής λειτουργίας κυκλώματος
Πριν χρησιμοποιηθεί ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (Integrated Circuit ή IC) συνήθως γίνονται κάποιες δοκιμές χρησιμοποιώντας ένα breadboard, ώστε να επιβεβαιώσουμε την ορθή λειτουργία του ολοκληρωμένου κυκλώματος και να μην το καταστρέψουμε και ναι ολοκληρωμένα κυκλώματα υπάρχουν παντού, ακόμη και σε ένα απλό κομπιουτεράκι.
Τύποι breadboard
Αν και όλα τα breadboard βασίζονται πάνω στην ίδια ιδέα, μπορούμε να ξεχωρίσουμε κάποια είδη με την κύρια διαφορά τους να βρίσκεται στην χρήση τους. Κάποια έχουν μόνο τα απαραίτητα προσπαθώντας να κάνουν ελαχιστοποίηση του όγκου και άλλα έχουν επιπλέον LED όπου σηματοδοτούν την κατάσταση του ρεύματος.
Πως λειτουργεί ένα breadboard
Ένα breadboard ή πλακέτα πρωτοτύπων λειτουργεί πολύ απλά ως μία πλαστική δομή με εσωτερικά κάποιους μεταλλικούς κυλίνδρους που στόχο έχει να κρατήσει τα ηλεκτρονικά σας σε μια συγκεκριμένη θέση. Αναφερόμαστε σε μεταλλικούς κυλίνδρους, γιατί όλοι ξέρουμε πως το μέταλλο είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισμού και έτσι καταφέρουμε να μεταφέρουμε τον ηλεκτρισμό ή γενικότερα το ηλεκτρικό σήμα από ένα σημείο σε ένα άλλο και όσον αφορά το breadboard από μία τρύπα σε μία άλλη.
Χωρίζεται σε 3 επιμέρους τμήματα Α, Β και C τα οποία φαίνεται να είναι ενωμένα μόνο και μόνο διαμέσου της διπλής ταινίας που βρίσκεται στο πίσω μέρος του.
Τμήμα τροφοδοσίας (A & C)
Τα τμήματα Α και C είναι όμοια και αποτελούνται από τις ράγες τροφοδοσίας ή power rails που δεν είναι τίποτα άλλο από οριζόντιους μεταλλικούς κυλίνδρους. Ο λόγος που λέγονται ράγες ρεύματος είναι μόνο και μόνο γιατί χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία (5V ή παραπάνω) και την γείωση των κυκλωμάτων.
Τμήμα σύνδεσης ηλεκτρονικών (Β)
Το τμήμα B αποτελείται από τις ράγες ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ή components rails δηλαδή κάθετους μεταλλικούς κυλίνδρους. Αντίστοιχα, χρησιμοποιούνται για την μεταφορά σήματος και σύνδεσης όλων των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
Πως να δημιουργήσεις το πρώτο σου κύκλωμα
Αφού μάθαμε τι είναι το breadboard πάμε τώρα να δούμε πώς λειτουργεί και πώς μπορεί κάποιος εύκολα και γρήγορα να δημιουργήσει το δικό του κύκλωμα.
Η τροφοδοσία ενός κυκλώματος μπορεί να γίνει με 3.3V και με 5V. Ένας αισθητήρες που λειτουργεί με 3.3V αν συνδεθεί με 5V μπορεί να μην καεί αλλά θα υπολειτουργεί. Το αντίστοιχο μπορεί να γίνει και με έναν αισθητήρα που κανονικά θα πρέπει να συνδεθεί με 5V και του παρέχουμε μόνο 3.3V.
Η γείωση σε ένα κύκλωμα όπως και η τροφοδοσία του με ρεύμα είναι απαραίτητη για την ομαλή λειτουργία. Κάθε ηλεκτρονική συσκευή έχει ένα pin ή κάποιο σημείο στο οποίο θα πρέπει να συνδέσουμε την γείωση. Σε ένα arduino η γείωση είναι το pin με το σύμβολο GND, δηλαδή GROUND. Συνήθως στο breadboard την γείωση την συνδέουμε στην μπλε γραμμή με το σύμβολο –.
Συνδέουμε με μαύρο καλώδιο ένα από τα 2 GND pins στο Arduino (δεν έχει σημασία ποιο – θα έχει το ίδιο αποτέλεσμα) με κάποιο pin δίπλα στην μπλε γραμμή. Έτσι όλη η μπλε γραμμή είναι όπως λέμε γειωμένη. Αντίστοιχα χρειαζόμαστε ένα ακόμη καλώδιο όπως φαίνεται στο τέλος της εικόνας για να μεταφέρουμε την γείωση από την αριστερή στη δεξιά στήλη. Με αντίστοιχο τρόπο συνδέουμε το pin 5V με κόκκινο καλώδιο σε ένα από τα Pin της κόκκινης στήλης. Όλη η κόκκινη κάθετη στήλη έχει 5V και τέλος συνδέουμε στο τέλος ένα καλώδιο ένα από τα τελευταία pins με κάποιο από τα Pins της απέναντι κάθετης στήλης.
Έτσι όλα τα PINS δίπλα στις μπλέ γραμμές είναι γειωμένα με την ΙΔΙΑ γείωση και όλα τα PINS δίπλα από την κόκκινη γραμμή έχουν 5V.
Κey Takeaway
- Το breadboard χρησιμοποιείται για την δημιουργία πρωτοτύπων και πρώτων δοκιμών σε ένα Project.
- Σε ένα breadboard, μπορείς να συνδέσεις καλώδια, ολοκληρωμένα κυκλώματα, αισθητήρες κ.α.
- Εσωτερικά το breadboard, χρησιμοποιεί αγώγιμο υλικό για να μεταφέρει τον ηλεκτρισμό από την μια τρύπα στην άλλη.
