Bloki obwodu magnetycznego: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Nic nie jest lepsze do nauki lub projektowania elektroniki niż budowanie prawdziwych obwodów. Płytka prototypowa jest popularną opcją, ale często daje niezrozumiałe spaghetti, które nie przypomina oryginalnego schematu i jest trudne do debugowania.

Zainspirowałem się innym instruktażem, aby stworzyć zestaw bloków magnetycznych, które można łączyć w obwody elektroniczne. Rezultat jest niesamowity: podstawowe obwody są ustawiane w kilka sekund i wyglądają jak na schemacie! Połączenia między blokami są bardzo niezawodne, ponieważ miedziane paski dwóch różnych bloków są dociskane do siebie przez magnesy pod taśmą.

Klocki wykonane są z tektury z recyklingu z małymi magnesami na brzegach. Taśma miedziana zakrywa magnesy i łączy się z elementami. Umieszczając dwa małe magnesy na każdej granicy, klocki zawsze się przyciągają. Nie są potrzebne żadne specjalistyczne narzędzia, a koszt to około 10 centów za blok.

Krok 1: Materiał

100, 200 lub 300 cylindrycznych magnesów neodymowych o średnicy 5mm i grubości 1mm (5x1mm). Są one łatwo dostępne online za ~1,5 centa za sztukę (np. tutaj)

Taśma miedziana o szerokości 10mm, rolka 10m będzie więcej niż wystarczająca (np. tutaj)

Mocna tektura: wersja 3-warstwowa 6 mm jest dobra. 50x50cm to więcej niż wystarczające

Komponenty do prototypowania: uchwyt baterii 4xAAA, diody LED, rezystory, kondensatory, tranzystory, głośnik, LDR, przyciski, potencjometr itp. W następnym kroku dokładna lista dla minimalnego zestawu.

Narzędzia: przecinarka do pudełek i lutownica. Czerwone i niebieskie markery permanentne. Pęsety są przydatne do gięcia szpilek.

Krok 2: Minimalny zestaw przy użyciu 100 magnesów

Oto sugestia dla komponentów, aby zrobić 23 bloki ze 100 magnesami:

4 proste złącza

4 kątowniki

2 trójniki

1 opakowanie na baterie

2 diody LED (zielona i czerwona)

4 rezystory (100Ohm, 220Ohm, 10kOhm, 22kOhm)

1 potencjometr (10kOhm)

1 LDR (rezystor zależny od światła)

1 tranzystor npn (np. 2n3904)

1 kondensator elektrolityczny 100mF

1 przycisk

1 panel dotykowy

Na końcu tej instrukcji pokazano 11 łatwych obwodów, które można wykonać za pomocą tego minimalnego zestawu.

Krok 3: Zaznacz bieguny magnesów

Cylindryczne magnesy neodymowe nie mają oznaczenia bieguna północnego i południowego, ale śledzenie względnej polaryzacji będzie niezbędne, aby bloki obwodów zawsze się przyciągały.

Najprostszym sposobem, aby się tego dowiedzieć, jest powrót do definicji: północ to biegun wskazujący na północ, gdy magnes może się swobodnie obracać: ściśnij cienki drut do połowy stosu magnesów i podnieś go: jak igła kompas, dopasuje się do ziemskiego pola magnetycznego. Sprawdź spójność w kilku różnych miejscach, a następnie pokoloruj biegun północny na czerwono, a stronę południową na niebiesko.

Przyklej wszystkie magnesy biegunem północnym do żelaznej blachy (np. pudełka na ciastka). Pokoloruj wszystkie strony na czerwono trwałym markerem. Pozostaw do wyschnięcia na 10 minut, odwróć je i pokoloruj biegun południowy na niebiesko. Teraz wszystkie magnesy są oznaczone zgodnie ze wspólną konwencją (czerwony=biegun północny, niebieski=biegun południowy)

Krok 4: Wytnij karton

Ołówkiem narysuj siatkę ~100 kwadratów 2,5x2,5 cm. Dodaj również jeden „pasek” o długości 5,2 cm: podwójne bloki muszą być o 2 mm szersze niż dwa pojedyncze bloki, aby uwzględnić dwa magnesy po 1 mm każdy, które oddzielają dwa bloki. Trzy „jednostki” stają się 7,9 cm. Pokrój bloki na kwadraty o wymiarach 2,5 x 2,5 cm, ale zrób także prostokąty o wymiarach 2,5 x 5,2 cm dla długich złączy i 5,2 x 7,9 cm dla dużych elementów, takich jak uchwyt baterii głośnika.

Krok 5: Przymocuj magnesy taśmą miedzianą

Wytnij trochę miedzianej taśmy o odpowiedniej długości dla każdego bloku:

Kostka łącząca: 4 magnesy, taśma 5cm Kostka łącząca długa: 4 magnesy, taśma 8cm Kostka łącząca: 4 magnesy, 2 kawałki taśmy 3cm Łącznik: 6 magnesów, 1 kawałek taśmy 3cm, 1 kawałek taśmy 5cm Przekrój: 8 magnesy, 2 szt. taśmy 1,5cm, 1 szt. taśmy 5cm 2-elementowy element: 4 magnesy, 2 szt. taśmy 2cm Element 3-końcówkowy: 6 magnesów, 3 szt. taśmy 2cm

Pogrupuj magnesy w pary, przy czym każda para ma jedną niebieską stronę do góry i jedną czerwoną stronę do góry. W tej konfiguracji będą się lekko przyciągać. Usuń papier z taśmy miedzianej i przyklej go do magnesów pozostawiając ~5mm wolnej strony po stronie, która pójdzie na dno. Przyklej taśmę na kartonowym kwadracie tak, aby magnesy znajdowały się z boku klocka. Uważaj na orientację: na górze niebieski powinien być lewy, a czerwony prawy. Po prawej stronie, niebieski powinien być w górę, czerwony w dół, i tak dalej dla reszty kwadratu: to zagwarantuje, że za każdym razem, gdy dwa bloki się zetkną, biegun północny z jednego bloku będzie skierowany w stronę bieguna południowego z drugiego bloku i zawsze się przyciągają, nawet gdy klocki się obracają.

W przypadku elementów z 3 końcówkami miedziana taśma może zachodzić na siebie i należy je przyciąć: delikatnie przeciąć nożykiem do pudełek i ostrymi pęsetami usunąć nadmiar taśmy. W ten sposób usuwany jest również nadmiar taśmy na inne bloki.

Krok 6: Przylutuj bloki kątowe i trójniki

Dwa kawałki taśmy miedzianej przyklejone jeden na drugim mogą wyglądać na świetne połączenie, ale pamiętaj, że pomiędzy nimi jest warstwa kleju i zwykle nie łączą się one elektrycznie! Aby wykonać solidne trwałe połączenie, przylutuj kroplę cyny, która łączy się z obydwoma kawałkami taśmy kątowników i trójnikiem.

Krok 7: Zamontuj komponenty

Igłą wybij małe otwory, w które trafią wyprowadzenia elementów. Przytnij przewody do odpowiedniej długości. Element powinien wystawać 1 lub 2 cm, w ten sposób łatwiej będzie umieścić i wymienić klocki. Przyklej element przez otwory i przylutuj przewody. W przypadku rezystorów i kondensatorów wpisz wartość w bloku. Wskaż symbolami i kolorami inne właściwości komponentów lub połączeń, takie jak polaryzacja elco i LED.

Krok 8: Wypróbuj proste obwody

Na zdjęciach jest 11 pomysłów na obwody dla minimalnego zestawu M100, wypróbuj je!

Krok 9: Zaawansowane obwody

Przy użyciu większej liczby bloków można budować bardziej zaawansowane obwody. Filmy pokazują:

• Multiwibrator 2-tranzystorowy (podwójna lampa błyskowa)
• 2-tranzystorowy bistabilny multiwibrator (flip-flop lub 1-bitowa pamięć elektroniczna)
• Oscylator RC

Krok 10: Złodziej Joule

Ciekawy obwód: pojedyncza bateria 1,5 V świeci szeregowo 3 diodami LED! Specjalnym komponentem jest tutaj transformator samozwijający: 80 cm emaliowanego drutu 0,2 mm wygiętego podwójnie i nawiniętego 20x przez pierścień ferrytowy (średnica zewnętrzna 10 mm, wysokość 5 mm). Zwróć uwagę na kropki na bloku transformatora: oznacza to, że lewe uzwojenia biegną w przeciwnym kierunku niż prawe uzwojenia. Złodziej dżuli to samooscylujący wzmacniacz napięcia, który może wycisnąć ostatnie kilka dżuli z akumulatora, który zwykle jest uważany za martwy: będzie działał do ~0,5 V. Instrukcji poświęconych temu obwodowi jest wiele, m.in. od electronicGURU, 1up, ASCAS, Jason B, itp.