Блоки магнитной цепи: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Нет ничего лучше для изучения или проектирования электроники, чем создание реальных схем. Макетная плата - популярный вариант, но он часто приводит к непонятным спагетти, не похожим на исходную схему и трудно поддающимся отладке.

Я черпал вдохновение из другого руководства, чтобы сделать набор магнитных блоков, которые можно объединить в электронные схемы. Результат потрясающий: базовые схемы настраиваются за секунды, и они выглядят так же, как на схеме! Соединения между блоками очень надежны, поскольку медные полоски двух разных блоков прижимаются друг к другу магнитами под лентой.

Блоки изготовлены из переработанного картона с небольшими магнитами по краям. Медная лента покрывает магниты и соединяется с компонентами. Поместив по два небольших магнитика на каждую границу, блоки всегда притягиваются. Никаких специализированных инструментов не требуется, а стоимость составляет около 10 центов за блок.

Шаг 1: Материал

100, 200 или 300 цилиндрических неодимовых магнитов диаметром 5 мм и толщиной 1 мм (5x1 мм). Они доступны в Интернете по цене ~ 1,5 цента за штуку (например, здесь).

Медная лента шириной 10 мм, рулона 10 м будет более чем достаточно (например, здесь)

Прочный картон: 3-слойная версия 6мм хороша. 50х50см более чем достаточно

Компоненты для прототипирования: держатель батареи 4xAAA, светодиоды, резисторы, конденсаторы, транзисторы, динамик, LDR, кнопки, потенциометр и т. Д. На следующем этапе представлен подробный список минимального набора.

Инструменты: нож для резки металла и паяльник. Красные и синие перманентные маркеры. Пинцет удобен для сгибания булавок.

Шаг 2: минимальный набор из 100 магнитов

Вот предложение для компонентов сделать 23 блока со 100 магнитами:

4 прямых разъема

4 уголка

2 тройника

1 аккумуляторный ящик

2 светодиода (зеленый и красный)

4 резистора (100Ом, 220Ом, 10кОм, 22кОм)

1 потенциометр (10кОм)

1 LDR (светозависимый резистор)

1 транзистор npn (например, 2n3904)

1 электролитный конденсатор 100 мкФ

1 кнопка

1 тачпад

В конце этой инструкции показаны 11 простых схем, которые вы можете сделать с помощью этого минимального набора.

Шаг 3: отметьте полюса магнитов

Цилиндрические неодимовые магниты не имеют маркировки северного и южного полюсов, но соблюдение относительной полярности будет иметь важное значение, чтобы блоки схемы всегда притягивались.

Самый простой способ выяснить это - вернуться к определению: север - это полюс, который указывает на север, когда магнит может свободно вращаться: сожмите тонкую проволоку на полпути к стопке магнитов и поднимите ее: как игла компас, он будет совмещен с магнитным полем Земли. Проверьте соответствие в нескольких разных местах, затем раскрасьте северный полюс в красный цвет, а южную - в синий.

Приклейте все магниты северным полюсом вверх на металлический лист (например, коробку для печенья). Покрасьте все стороны в красный цвет перманентным маркером. Дайте ему хорошо высохнуть в течение 10 минут, переверните и покрасьте южный полюс в синий цвет. Теперь все магниты отмечены в соответствии с общим условием (красный = северный полюс, синий = южный полюс).

Шаг 4: вырежьте картон

Карандашом нарисуйте сетку из ~ 100 квадратов размером 2,5х2,5 см. Добавьте также одну «полосу» 5,2 см: блоки с двойным элементом должны быть на 2 мм шире, чем два блока с одним элементом, чтобы учесть два магнита по 1 мм каждый, которые разделяют два блока. Три «единицы» становятся 7,9 см. Разрежьте блоки на квадраты 2,5x2,5 см, но также сделайте несколько прямоугольников 2,5x5,2 см для длинных разъемов и 5,2x7,9 см для крупных компонентов, таких как батарейный отсек динамика.

Шаг 5: прикрепите магниты медной лентой

Отрежьте медную ленту нужной длины для каждого блока:

Блок соединителей: 4 магнита, лента 5 см Длинный блок соединителей: 4 магнита, лента 8 см Угловой блок: 4 магнита, 2 отрезка ленты 3 см Т-образное соединение: 6 магнитов, 1 кусок ленты 3 см, 1 кусок ленты 5 см Перекрестие: 8 магниты, 2 куска ленты 1,5 см, 1 кусок ленты 5 см 2-контактный компонент: 4 магнита, 2 куска 2-сантиметровой ленты 3-контактный компонент: 6 магнитов, 3 куска 2-сантиметровой ленты

Сгруппируйте магниты попарно, так чтобы каждая пара имела одну синюю сторону вверх и одну красную сторону вверх. В этой конфигурации они будут немного привлекать. Снимите бумагу с медной ленты и приклейте ее на магниты, оставив ~ 5 мм на стороне, которая будет идти снизу. Наклейте скотч на картонный квадратик так, чтобы магниты были сбоку от блока. Остерегайтесь ориентации: на верхней стороне синий должен быть слева, а красный - справа. С правой стороны синий должен быть вверху, а красный вниз, и так далее для остальной части квадрата: это гарантирует, что всякий раз, когда два блока соприкасаются, северный полюс одного блока обращен к южному полюсу другого блока и они всегда привлекают, даже когда блоки вращаются.

Для 3-контактных компонентов медная лента может перекрываться, и их необходимо обрезать: аккуратно разрежьте их ножом для бумаги и острым пинцетом можно удалить излишки ленты. Таким же образом удаляется излишек ленты для других блоков.

Шаг 6: припаяйте угловые блоки и тройники

Два куска медной ленты, наклеенные друг на друга, могут выглядеть как отличное соединение, но помните, что между ними есть слой клея, и они обычно не соединяются электрически! Чтобы сделать прочное постоянное соединение, припаяйте каплю олова, которая соединяется с лентами угловых блоков и Т-образным переходом.

Шаг 7: Установите компоненты

Проделайте иглой небольшие отверстия в местах, где будут проходить выводы компонентов. Отрежьте провода до нужной длины. Дайте компоненту выступать на 1-2 см, так будет легче устанавливать и заменять блоки. Вставьте компонент в отверстия и припаяйте выводы. Для резисторов и конденсаторов запишите значение на блоке. Обозначьте символами и цветами другие свойства компонентов или соединений, например полярность elco и светодиода.

Шаг 8: попробуйте несколько простых схем

На картинках представлены 11 схемотехнических идей для минимального набора M100, попробуйте их!

Шаг 9: Расширенные схемы

Используя большее количество блоков, можно построить более сложные схемы. Видео показывают:

• 2-х транзисторный мультивибратор (двойная вспышка)
• 2-транзисторный бистабильный мультивибратор (триггер или 1-битная электронная память)
• RC-генератор

Шаг 10: Похититель джоулей

Интересная схема: одна батарейка на 1,5 В последовательно зажигает 3 светодиода! Особым компонентом здесь является трансформатор с автоматической намоткой: 80 см эмалированного провода толщиной 0,2 мм, согнутого вдвое и намотанного 20 раз через ферритовое кольцо (внешний диаметр 10 мм, высота 5 мм). Обратите внимание на точки на блоке трансформатора: они указывают на то, что левые обмотки идут в направлении, противоположном направлению правых обмоток. Похититель джоулей - это автоколебательный усилитель напряжения, который может выжать последние несколько джоулей из батареи, которая обычно считается мертвой: она будет работать до ~ 0,5 В. Этой схеме посвящено множество инструкций, например из electronicGURU, 1up, ASCAS, Jason B и т. д.