Magnetische Schaltungsblöcke - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Nichts ist besser zum Erlernen oder Entwerfen von Elektronik geeignet, als echte Schaltungen zu bauen. Das Steckbrett ist eine beliebte Option, führt jedoch oft zu unverständlichen Spaghetti, die keine Ähnlichkeit mit dem ursprünglichen Schaltplan haben und schwer zu debuggen sind.

Ich habe mich von einem anderen anweisbaren inspirieren lassen, um einen Satz magnetischer Blöcke herzustellen, die zu elektronischen Schaltungen kombiniert werden können. Das Ergebnis ist genial: Grundschaltungen sind in Sekunden aufgebaut und sehen genauso aus wie im Schaltplan! Die Verbindungen zwischen den Blöcken sind sehr zuverlässig, da die Kupferstreifen zweier unterschiedlicher Blöcke durch die Magnete unter dem Band gegeneinander gedrückt werden.

Die Blöcke bestehen aus recyceltem Karton mit kleinen Magneten an den Rändern. Kupferband bedeckt die Magnete und verbindet sie mit den Komponenten. Durch das Anbringen von zwei kleinen Magneten an jedem Rand ziehen sich die Blöcke immer an. Es werden keine Spezialwerkzeuge benötigt und die Kosten betragen ca. 10 Cent pro Block.

Schritt 1: Material

100, 200 oder 300 zylindrische Neodym-Magnete, 5mm Durchmesser, 1mm dick (5x1mm). Diese sind für ~1,5 Cent pro Stück leicht online erhältlich (z. B. hier)

10mm breites Kupferband, eine 10m Rolle ist mehr als ausreichend (z. B. hier)

Starker Karton: Die 6mm 3-Lagen-Version ist gut. 50x50cm ist mehr als genug

Komponenten für das Prototyping: ein 4xAAA Batteriehalter, LEDs, Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, ein Lautsprecher, ein LDR, Tasten, ein Potentiometer usw. Im nächsten Schritt folgt eine detaillierte Liste für ein minimales Set.

Werkzeuge: ein Kastenschneider und ein Lötkolben. Rote und blaue Permanentmarker. Pinzetten sind praktisch zum Biegen von Stiften.

Schritt 2: Minimales Set mit 100 Magneten

Hier ist ein Vorschlag für die Komponenten, um 23 Blöcke mit 100 Magneten herzustellen:

4 gerade Anschlüsse

4 Winkelstücke

2 T-Kreuzungen

1 Batteriekasten

2 LEDs (grün und rot)

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

1 Potentiometer (10kOhm)

1 LDR (lichtabhängiger Widerstand)

1 npn-Transistor (z. B. 2n3904)

1 Elektrolytkondensator von 100muF

1 Taste

1 Touchpad

Am Ende dieser Anleitung werden 11 einfache Schaltungen gezeigt, die Sie mit diesem minimalen Set machen können.

Schritt 3: Markieren Sie die Pole der Magnete

Die zylindrischen Neodym-Magnete haben keine Markierung des Nord- und Südpols, aber es ist wichtig, die relative Polarität im Auge zu behalten, damit sich die Schaltungsblöcke immer anziehen.

Der einfachste Weg, dies herauszufinden, ist, zur Definition zurückzukehren: Nord ist der Pol, der nach Norden zeigt, wenn der Magnet frei drehbar ist: Drücken Sie einen dünnen Draht in die Hälfte des Magnetstapels und heben Sie ihn an: wie die Nadel von a Kompass, wird er auf das Erdmagnetfeld ausgerichtet. Überprüfen Sie die Konsistenz an einigen verschiedenen Stellen und färben Sie dann den Nordpol rot, die Südseite blau.

Kleben Sie alle Magnete mit dem Nordpol nach oben auf ein Eisenblech (z. B. Keksdose). Alle Seiten mit einem Permanentmarker rot einfärben. 10 Minuten gut trocknen lassen, umdrehen und den Südpol blau färben. Jetzt sind alle Magnete nach der üblichen Konvention gekennzeichnet (Rot=Nordpol, Blau=Südpol)

Schritt 4: Schneiden Sie den Karton

Zeichnen Sie mit einem Bleistift ein Raster von ~100 2,5x2,5 cm großen Quadraten. Fügen Sie auch einen „Streifen“von 5,2 cm hinzu: Doppelblockblöcke müssen 2 mm breiter sein als zwei Einzelblockblöcke, um die beiden Magnete von jeweils 1 mm zu berücksichtigen, die zwei Blöcke trennen. Aus drei „Einheiten“werden 7,9 cm. Schneiden Sie die Blöcke in 2,5x2,5 Quadrate, aber machen Sie auch einige 2,5x5,2 cm Rechtecke für lange Stecker und 5,2x7,9 cm für große Komponenten wie den Batteriehalter eines Lautsprechers.

Schritt 5: Befestigen Sie die Magnete mit Kupferband

Schneiden Sie für jeden Block etwas Kupferband der richtigen Länge zu:

Verbindungsblock: 4 Magnete, 5cm Klebeband Langer Verbindungsblock: 4 Magnete, 8cm KlebebandWinkelblock: 4 Magnete, 2 Stück 3cm Klebeband T-Verbindung: 6 Magnete, 1 Stück 3cm Klebeband, 1 Stück 5cm Klebeband Crossover: 8 Magnete, 2 Stück 1,5cm Klebeband, 1 Stück 5cm Klebeband 2-polige Komponente: 4 Magnete, 2 Stück 2cm Klebeband 3-polige Komponente: 6 Magnete, 3 Stück 2cm Klebeband

Gruppieren Sie die Magnete paarweise, wobei jedes Paar eine blaue Seite nach oben und eine rote Seite nach oben hat. Sie werden in dieser Konfiguration leicht anziehen. Entfernen Sie das Papier vom Kupferband und kleben Sie es auf die Magnete, wobei Sie auf der Seite, die nach unten geht, ~ 5 mm frei lassen. Kleben Sie das Klebeband so auf das Kartonquadrat, dass sich die Magnete an der Seite des Blocks befinden. Achten Sie auf die Ausrichtung: Auf der Oberseite sollte Blau links und Rot rechts sein. Auf der rechten Seite sollte Blau oben und Rot unten sein usw. für den Rest des Quadrats: Dies garantiert, dass bei jeder Berührung zweier Blöcke ein Nordpol des einen Blocks dem Südpol des anderen Blocks zugewandt ist und sie ziehen sich immer an, auch wenn die Blöcke gedreht werden.

Bei den 3-poligen Komponenten kann sich das Kupferband überlappen und müssen beschnitten werden: Schneiden Sie sie mit dem Cutter vorsichtig ab und mit einer scharfen Pinzette kann das überschüssige Band entfernt werden. Auch überschüssiges Klebeband für andere Blöcke wird auf diese Weise entfernt.

Schritt 6: Löten Sie die Winkelblöcke und T-Verbindungen

Zwei übereinander geklebte Kupferbandstücke können wie eine tolle Verbindung aussehen, aber denken Sie daran, dass sich dazwischen eine Klebstoffschicht befindet, die normalerweise nicht elektrisch verbunden ist! Um eine robuste dauerhafte Verbindung herzustellen, löten Sie einen Tropfen Zinn, der mit den beiden Klebebandstücken der Winkelblöcke und der T-Verbindung verbunden ist.

Schritt 7: Montieren Sie die Komponenten

Mit einer Nadel kleine Löcher stanzen, wo die Anschlüsse der Komponenten verlaufen. Schneiden Sie die Leitungen auf die richtige Länge. Lassen Sie das Bauteil 1 oder 2 cm überstehen, damit die Blöcke leichter platziert und ausgetauscht werden können. Stecken Sie das Bauteil durch die Löcher und löten Sie die Leitungen. Schreiben Sie bei Widerständen und Kondensatoren den Wert auf den Block. Kennzeichnen Sie mit Symbolen und Farben andere Eigenschaften der Komponenten oder des Anschlusses, wie z. B. die Polarität von Elko und LED.

Schritt 8: Probieren Sie einige einfache Schaltungen aus

Auf den Bildern gibt es 11 Schaltungsideen für das Minimalset M100, probiert sie aus!

Schritt 9: Erweiterte Schaltungen

Unter Verwendung einer größeren Anzahl von Blöcken können fortschrittlichere Schaltungen gebaut werden. Die Videos zeigen:

• Ein 2-Transistor-Multivibrator (Doppelblitzlicht)
• Ein bistabiler 2-Transistor-Multivibrator (Flip-Flop oder elektronischer 1-Bit-Speicher)
• Ein RC-Oszillator

Schritt 10: Joule-Dieb

Eine interessante Schaltung: Eine einzige 1,5-V-Batterie leuchtet 3 LEDs in Reihe! Das besondere Bauteil ist hier der selbstgewickelte Transformator: 80cm 0,2mm Lackdraht doppelt gebogen und 20x durch einen Ferritring gewickelt (10mm Außendurchmesser, 5mm Höhe). Beachten Sie die Punkte auf dem Transformatorblock: Sie zeigen an, dass die linken Wicklungen in die entgegengesetzte Richtung der rechten Wicklungen laufen. Der Joule-Dieb ist ein selbstschwingender Spannungsbooster und kann die letzten paar Joule aus einer Batterie herausholen, die normalerweise als tot gilt: Er arbeitet bis zu ~0,5 V. Es gibt viele Anleitungen für diese Schaltung, z. von electronicGURU, 1up, ASCAS, Jason B, etc.