Лаба1.Часть1: сборка простых электронных схем на основе микросхем малой степени интеграции
ЖЖ не проглотил пост целиком, поэтому разбиваю на две части. Здесь Часть 1 - подбор реквизита.
Подбор реквизита
В основе первой лабы лежат первые уроки из замечательной книги Tronix 2, которую можно купить всего за 50$ без учета стоимости доставки - кроме собственно книги с набором упражнений в комплект входит макетная плата и набор всех необходимых радиоэлементов. Однако в формате одной ознакомительной лабораторной работы покупка целого журнала на человека/команду избыточна - гораздо дешевле (а с данной инструкцией - еще и быстрее) купить все необходимые элементы отдельно в каком-нибудь интернет-магазине (в стационарных оффлайн-супермаркетах электроники ничего подобного найти не получилось - в м-видео не нашлось даже батайки Крона) или на местном радиорынке, а сами вводные упражнения можно посмотреть ниже.
Опытные коллеги мне посоветовали магазин chipnn.ru - я на нем сразу и остановился не только потому, что его главный склад географически находится в Нижнем Новгороде, но и потому, что там оказались самые дешевые компоненты по сравнению со всем тем, что я до этого сходу мог найти сам в интернете. Саму макетную плату (самый дорогой компонент) я успел купить за 295руб (на данный момент этой позиции нет в наличии - следующий по цене вариант - 345руб) - для сравнения в популярном и тоже очень хорошем магазине chipdip.ru самая дешевая плата стоит 680руб. В магазине предусмотрена доставка почтой по всей России, в Нижнем Новгороде мне пришлость пройти 800метров пешком от дома до пункта самовывоза.
Дальше по пунктам перечислено все то, что требуется для выбранных упражнений, в каждом пункте ссылка на соответствующий раздел в магазине chipnn и код позиции на странице; наличие элементов и цены актуальны на момент написания поста, в любом случае аналоги легко подобрать в любом другом магазине или на радиорынке.
1. Макетная плата + набор проводов
EIC-402 - самая дешевая макетная плата, которую я видел в интернете (по ценам chipnn) - была доступна в chipnn - стоила всего 295 рублей, но сейчас в наличии нет, поэтому вместо нее можно взять например вот эту:
Макетные платы
BX-4112N Макетная плата для монтажа без пайки, 840 точек, габариты 171 x 64 мм - 345руб
или любую другую - по габаритам это похоже на самый маленький из существующих вариантов.
плюс там же набор проводов:
EIC-J-L Набор проводов-джамперов (140 шт.) для макетных плат EIC - 225руб
или можно взять сразу набор WB-102+J плата+провода - для одного человека получится дешевле, но если брать несколько комплектов плат, то набор проводов для каждой можно не брать, т.к в одном наборе их и так достаточно много - по крайней мере для проведенных упражнений хватило одной упаковки на 5 групп (хотя и упражнения были максимально простыми).
итого: 345 плата + 225 провода = 570руб
2. Батарейка крона + отсек с проводами
Самих батареек на сайте не нашлось, но опять же по свету опытных коллег я смог их обнаружить в ближайшем часовом киоске (не знаю, как в других местах, а в Нижнем Новгороде их достаточное количество на нижних этажах любых торговых центров). На витрине лежали брендовые варианты типа дюрасела за 150руб, но я догадался спросить есть ли что-нибудь подешевле - продавщица достала из-под прилавка китайские "Трофи" за 40руб, при этом многозначительно предупредила: "сами понимаете - солевые" - я конечно не понял, но сказал, что для моих задач без разницы (и в общем не ошибся).
Отсека с торчащими проводами в киоске не оказалось, но он есть на том же сайте:
Установочные изделия / Батарейные отсеки
Колодка для Кроны (GSN-1) Колодка для батареи типа Крона - 13руб
итого: 40руб за батарейку + 13руб за отсек = 53руб
3. Набор сопротивлений
Точное значение сопротивлений в рамках лаб не принципиально - достаточно взять 2 позиции "послабее" и "посильнее" - однако минимальное "послабее" лучше выбирать не сильно меньше 500Ом, (т.к. например с сопротивлением всего 1Ом можно спалить диод).
Вообще говоря, это довольно важный нюанс с точки зрения проведения лабораторной работы в аудитории сразу с большим количеством человек. Дело в том, что в комплекте с книгой прилагается довольно большое количество сопротивлений разных номиналов. Как я уже сказал, точное значение в установленных рамках не принципиально - в большинстве случаев можно просто достать наугад любое сопротивление из кучи, воткнуть в плату по схеме и светодиоды все равно будут моргать как нужно, но в некоторых случаях значение может иметь соотношение номиналов сопротивлений - например на некоторых схемах, где используется 2 элемента сопротивления, если одно сопротивление будет значительно сильнее второго и при этом поменять их местами - лампочки могут и на заморгать. Все сопротивления промаркированы цветовыми кодами и перед каждым упражнением в книге указано, какие полосочки должны быть нарисованы на нужных боченках. Однако в условиях занятия в аудитории и ограниченного времени пары медитировать на большую радужную кучу разноцветных сопротивлений в поисках нужного элемента совершенно невозможно, сходу определить номинал вытянутого наудачу элемента без опыта тоже довольно сложно. Поэтому вариант с двумя кучками, где одни элементы "послабее", а вторые "посильнее" в подобных условиях представляется оптимальным - отличить всего две цветовые комбинации одну от другой и запомнить какая к чему относится значительно проще, чем заучивать всю цветовую шкалу.
Резисторы / Постоянные выводные / 0.25Вт
510 Ом (0.25 Вт)Резистор постоянный выводной 0.25 Вт, 5%, 510 Ом 1руб
1 КОм (0.25 Вт)Резистор постоянный выводной 0.25 Вт, 5%, 1 КОм 1руб
2 комплекта - 2 пакетика по 10 штук - итого 20 руб
4. Светодиоды (LED)
Оптоэлектроника / Светодиоды
Светодиод желтый 5 мм Светодиод зеленый 5 мм, матовый, 20 мКд, 60° (5AYG4HD) - 1руб
Светодиод зеленый 5 мм Светодиод желтый 5 мм, матовый, 20 мКд, 60° (5AY4UD04) - 1руб
Светодиод красный 5 мм Светодиод красный 5 мм, матовый, 5 мКд, 60° (5AR4PD) - 1руб
Я взял 3 пакетика по 10 штук разных цветов - с большим запасом (можно легко обойтись одним) - итого 30 руб
5. Диоды
Диоды / Выпрямительные
1N4007 Диод выпрямительный 1 A, 1000 V - 0.70руб
Для лабы требуется всего 2 штуки, минимальный набор - пакетик 10 штук - итого: 7руб
6. Транзисторы
Транзисторы / Биполярные
2N5551-Y - Транзистор биполярный NPN, 180 V, 0.6 A, hFE = 180 - 240, 100 МГц - 2руб
Для лабы нужен 1, минимальный набор - пакетик 10 штук - итого: 20руб
7. Конденсаторы
Конденсаторы / Электролитические / Алюминиевые
470 мкФ x 16 В (LZ) Конденсатор электролитический CD263, 8x12, 105° - 2руб
нужен 1, минимальный набор 5 штук - итого: 10руб
8. Логический элемент (logic gate) "4 2И-НЕ" (4 NAND в одном)
В книге tron.ix он фигурирует под кодовым именем 4011, однако в магазене по этому коду он не нашелся - пришлось искать его по не очень сложной схеме:
Микросхемы / Логика
74HC00N - 4 элемента 2И-НЕ (ЛА3) - PDIP-14 - 8руб
Важный нюанс - значение PDIP-14 в столбце корпус в данном случае не бессмысленный набор символов. Строкой выше продается другой логический элемент 74HC00D (6руб) с точно такой же логической схемой 4NAND, при этом он дешевле на 2 рубля, но в столбце корпус имеет значение SOIC-14. Для работы с макетной платой важно предпочесть более дорогой 74HC00N в корпусе DIP дешевому 74HC00D в корпусе SOIC, т.к. корпус DIP имеет длинные ножки специально предназначенные для втыкания в отверстия макетных плат, а элементы в корпусе SOIC гораздо меньше размером и их "лапки" похоже можно только припаивать к нетренировочной плате - для макетных плат они не подойдут.
К небольшому сожалению я узнал об этом нюансе только после того, как получил заказ на складе, поэтому в последний момент пришлось ехать докупать 4NAND на радиорынок, где мне сразу нашли уже именно 4011 точно как в книге.
достаточно 1й штуки - итого: 8 руб
9. Светодиодный индикатор "7мисегментный дисплей"
Живое устройство вывода привычное обычным людям напоследок.
Дисплеи и индикаторы / Светодиодные
CPD-05212AUR2/A Светодиодный индикатор 12.6x17.5 мм, красный, 1 разряд, общий анод - 7руб
С дисплеями опять важно обратить внимание на характеристику, значимость которой можно понять только после первых экспериментов на плате (увидеть упаковку как в случае с 4NAND уже недостаточно). Диодные дисплеи отличаются по характеристике - общий анод/общий катод - по сути вся разница только в том, какую полярность подавать на штырек общего питания и какую на штырьки индивидуальных сегментов (подробности будут ниже в последнем упражнении), но от этого будет принципиально зависеть логика подключения дисплея ко всей схеме. В частности к общеанодному дисплею не подойдет гейт-драйвер 4511, который предназначен для конвертации бинарных 4хбитных значений (которые в частности генерирует гейт-счетчик 4029) в десятичные цифры на общекатодном дисплее.
В комплект с tron.ix входит общекатодный дисплей (вместе с гейтом-драйвером 4511), но т.к. я изначально купил набор дешевых общеанодных дисплеев, в дальнейших примерах (в этой и следующих лабораторных работах) будет подразумеваться работа с общеанодным дисплеем (т.к. примеры с гейтом-драйвером 4511 все равно в занятие не вошли).
В конце концов, на всякий случай можно купить оба варианта - общекатодный дисплей как в трониксе на той же странице:
FYS-3912CG-21 Светодиодный индикатор 9.7x12.9 мм, зелёный, 1 разряд, общий катод - 12руб
для лабы достаточно 1го (с общим анодом) - итого: 7 руб
ОБЩЕЕ ИТОГО: 655руб + 40руб = 695руб за комплект.
В принципе, получается не так уж и дешево (как можно было ожидать) по сравнению со стоимостью книги (50$), в состав которой все это уже входит + несколько дополнительных элементов + еще сама книга, но все равно дешевле; и 50$ - это без учета доставки иззаграницы.
На самом деле при увеличении комплекта на большее количество людей до некоторого предела нужно не умножать всю сумму целиком, а прибавлять к ней стоимость макетной платы (~350 руб), т.к. проводов и других расходных элементов набрано с запасом.
*********
Кроме того дополнительно можно докупить например следующие логические элементы - в формат ознакомительной лабораторной работы они не вошли, но их можно использовать для самостоятельных экспериментов, близких к приведенным лабам. Это гейт-таймер 555, гейт-счетчик 4029, гейт-драйвер для общекатодного семисегментного дисплея 4511. А также гейт 4013, который содержит 2 D-триггера (D-flip-flop). Плюс к этому может пригодиться маленький конденсатор 0.01мкФ, но разбирать куда и каким образом его приспосабливать по крайней мере в этой лабе мы не будем.
таймер 555 есть в chip-nn
Микросхемы / Таймеры
NE555N Таймер, Vcc=4.5..16V, 0..+70°C - PDIP-8 - 6.50руб
4029 и 4511 нашлись на радиорынке, про 4013 ничего сказать не могу.
Подбор реквизита
В основе первой лабы лежат первые уроки из замечательной книги Tronix 2, которую можно купить всего за 50$ без учета стоимости доставки - кроме собственно книги с набором упражнений в комплект входит макетная плата и набор всех необходимых радиоэлементов. Однако в формате одной ознакомительной лабораторной работы покупка целого журнала на человека/команду избыточна - гораздо дешевле (а с данной инструкцией - еще и быстрее) купить все необходимые элементы отдельно в каком-нибудь интернет-магазине (в стационарных оффлайн-супермаркетах электроники ничего подобного найти не получилось - в м-видео не нашлось даже батайки Крона) или на местном радиорынке, а сами вводные упражнения можно посмотреть ниже.
Опытные коллеги мне посоветовали магазин chipnn.ru - я на нем сразу и остановился не только потому, что его главный склад географически находится в Нижнем Новгороде, но и потому, что там оказались самые дешевые компоненты по сравнению со всем тем, что я до этого сходу мог найти сам в интернете. Саму макетную плату (самый дорогой компонент) я успел купить за 295руб (на данный момент этой позиции нет в наличии - следующий по цене вариант - 345руб) - для сравнения в популярном и тоже очень хорошем магазине chipdip.ru самая дешевая плата стоит 680руб. В магазине предусмотрена доставка почтой по всей России, в Нижнем Новгороде мне пришлость пройти 800метров пешком от дома до пункта самовывоза.
Дальше по пунктам перечислено все то, что требуется для выбранных упражнений, в каждом пункте ссылка на соответствующий раздел в магазине chipnn и код позиции на странице; наличие элементов и цены актуальны на момент написания поста, в любом случае аналоги легко подобрать в любом другом магазине или на радиорынке.
1. Макетная плата + набор проводов
EIC-402 - самая дешевая макетная плата, которую я видел в интернете (по ценам chipnn) - была доступна в chipnn - стоила всего 295 рублей, но сейчас в наличии нет, поэтому вместо нее можно взять например вот эту:
Макетные платы
BX-4112N Макетная плата для монтажа без пайки, 840 точек, габариты 171 x 64 мм - 345руб
или любую другую - по габаритам это похоже на самый маленький из существующих вариантов.
плюс там же набор проводов:
EIC-J-L Набор проводов-джамперов (140 шт.) для макетных плат EIC - 225руб
или можно взять сразу набор WB-102+J плата+провода - для одного человека получится дешевле, но если брать несколько комплектов плат, то набор проводов для каждой можно не брать, т.к в одном наборе их и так достаточно много - по крайней мере для проведенных упражнений хватило одной упаковки на 5 групп (хотя и упражнения были максимально простыми).
итого: 345 плата + 225 провода = 570руб
2. Батарейка крона + отсек с проводами
Самих батареек на сайте не нашлось, но опять же по свету опытных коллег я смог их обнаружить в ближайшем часовом киоске (не знаю, как в других местах, а в Нижнем Новгороде их достаточное количество на нижних этажах любых торговых центров). На витрине лежали брендовые варианты типа дюрасела за 150руб, но я догадался спросить есть ли что-нибудь подешевле - продавщица достала из-под прилавка китайские "Трофи" за 40руб, при этом многозначительно предупредила: "сами понимаете - солевые" - я конечно не понял, но сказал, что для моих задач без разницы (и в общем не ошибся).
Отсека с торчащими проводами в киоске не оказалось, но он есть на том же сайте:
Установочные изделия / Батарейные отсеки
Колодка для Кроны (GSN-1) Колодка для батареи типа Крона - 13руб
итого: 40руб за батарейку + 13руб за отсек = 53руб
3. Набор сопротивлений
Точное значение сопротивлений в рамках лаб не принципиально - достаточно взять 2 позиции "послабее" и "посильнее" - однако минимальное "послабее" лучше выбирать не сильно меньше 500Ом, (т.к. например с сопротивлением всего 1Ом можно спалить диод).
Вообще говоря, это довольно важный нюанс с точки зрения проведения лабораторной работы в аудитории сразу с большим количеством человек. Дело в том, что в комплекте с книгой прилагается довольно большое количество сопротивлений разных номиналов. Как я уже сказал, точное значение в установленных рамках не принципиально - в большинстве случаев можно просто достать наугад любое сопротивление из кучи, воткнуть в плату по схеме и светодиоды все равно будут моргать как нужно, но в некоторых случаях значение может иметь соотношение номиналов сопротивлений - например на некоторых схемах, где используется 2 элемента сопротивления, если одно сопротивление будет значительно сильнее второго и при этом поменять их местами - лампочки могут и на заморгать. Все сопротивления промаркированы цветовыми кодами и перед каждым упражнением в книге указано, какие полосочки должны быть нарисованы на нужных боченках. Однако в условиях занятия в аудитории и ограниченного времени пары медитировать на большую радужную кучу разноцветных сопротивлений в поисках нужного элемента совершенно невозможно, сходу определить номинал вытянутого наудачу элемента без опыта тоже довольно сложно. Поэтому вариант с двумя кучками, где одни элементы "послабее", а вторые "посильнее" в подобных условиях представляется оптимальным - отличить всего две цветовые комбинации одну от другой и запомнить какая к чему относится значительно проще, чем заучивать всю цветовую шкалу.
Резисторы / Постоянные выводные / 0.25Вт
510 Ом (0.25 Вт)Резистор постоянный выводной 0.25 Вт, 5%, 510 Ом 1руб
1 КОм (0.25 Вт)Резистор постоянный выводной 0.25 Вт, 5%, 1 КОм 1руб
2 комплекта - 2 пакетика по 10 штук - итого 20 руб
4. Светодиоды (LED)
Оптоэлектроника / Светодиоды
Светодиод желтый 5 мм Светодиод зеленый 5 мм, матовый, 20 мКд, 60° (5AYG4HD) - 1руб
Светодиод зеленый 5 мм Светодиод желтый 5 мм, матовый, 20 мКд, 60° (5AY4UD04) - 1руб
Светодиод красный 5 мм Светодиод красный 5 мм, матовый, 5 мКд, 60° (5AR4PD) - 1руб
Я взял 3 пакетика по 10 штук разных цветов - с большим запасом (можно легко обойтись одним) - итого 30 руб
5. Диоды
Диоды / Выпрямительные
1N4007 Диод выпрямительный 1 A, 1000 V - 0.70руб
Для лабы требуется всего 2 штуки, минимальный набор - пакетик 10 штук - итого: 7руб
6. Транзисторы
Транзисторы / Биполярные
2N5551-Y - Транзистор биполярный NPN, 180 V, 0.6 A, hFE = 180 - 240, 100 МГц - 2руб
Для лабы нужен 1, минимальный набор - пакетик 10 штук - итого: 20руб
7. Конденсаторы
Конденсаторы / Электролитические / Алюминиевые
470 мкФ x 16 В (LZ) Конденсатор электролитический CD263, 8x12, 105° - 2руб
нужен 1, минимальный набор 5 штук - итого: 10руб
8. Логический элемент (logic gate) "4 2И-НЕ" (4 NAND в одном)
В книге tron.ix он фигурирует под кодовым именем 4011, однако в магазене по этому коду он не нашелся - пришлось искать его по не очень сложной схеме:
Микросхемы / Логика
74HC00N - 4 элемента 2И-НЕ (ЛА3) - PDIP-14 - 8руб
Важный нюанс - значение PDIP-14 в столбце корпус в данном случае не бессмысленный набор символов. Строкой выше продается другой логический элемент 74HC00D (6руб) с точно такой же логической схемой 4NAND, при этом он дешевле на 2 рубля, но в столбце корпус имеет значение SOIC-14. Для работы с макетной платой важно предпочесть более дорогой 74HC00N в корпусе DIP дешевому 74HC00D в корпусе SOIC, т.к. корпус DIP имеет длинные ножки специально предназначенные для втыкания в отверстия макетных плат, а элементы в корпусе SOIC гораздо меньше размером и их "лапки" похоже можно только припаивать к нетренировочной плате - для макетных плат они не подойдут.
К небольшому сожалению я узнал об этом нюансе только после того, как получил заказ на складе, поэтому в последний момент пришлось ехать докупать 4NAND на радиорынок, где мне сразу нашли уже именно 4011 точно как в книге.
достаточно 1й штуки - итого: 8 руб
9. Светодиодный индикатор "7мисегментный дисплей"
Живое устройство вывода привычное обычным людям напоследок.
Дисплеи и индикаторы / Светодиодные
CPD-05212AUR2/A Светодиодный индикатор 12.6x17.5 мм, красный, 1 разряд, общий анод - 7руб
С дисплеями опять важно обратить внимание на характеристику, значимость которой можно понять только после первых экспериментов на плате (увидеть упаковку как в случае с 4NAND уже недостаточно). Диодные дисплеи отличаются по характеристике - общий анод/общий катод - по сути вся разница только в том, какую полярность подавать на штырек общего питания и какую на штырьки индивидуальных сегментов (подробности будут ниже в последнем упражнении), но от этого будет принципиально зависеть логика подключения дисплея ко всей схеме. В частности к общеанодному дисплею не подойдет гейт-драйвер 4511, который предназначен для конвертации бинарных 4хбитных значений (которые в частности генерирует гейт-счетчик 4029) в десятичные цифры на общекатодном дисплее.
В комплект с tron.ix входит общекатодный дисплей (вместе с гейтом-драйвером 4511), но т.к. я изначально купил набор дешевых общеанодных дисплеев, в дальнейших примерах (в этой и следующих лабораторных работах) будет подразумеваться работа с общеанодным дисплеем (т.к. примеры с гейтом-драйвером 4511 все равно в занятие не вошли).
В конце концов, на всякий случай можно купить оба варианта - общекатодный дисплей как в трониксе на той же странице:
FYS-3912CG-21 Светодиодный индикатор 9.7x12.9 мм, зелёный, 1 разряд, общий катод - 12руб
для лабы достаточно 1го (с общим анодом) - итого: 7 руб
ОБЩЕЕ ИТОГО: 655руб + 40руб = 695руб за комплект.
В принципе, получается не так уж и дешево (как можно было ожидать) по сравнению со стоимостью книги (50$), в состав которой все это уже входит + несколько дополнительных элементов + еще сама книга, но все равно дешевле; и 50$ - это без учета доставки иззаграницы.
На самом деле при увеличении комплекта на большее количество людей до некоторого предела нужно не умножать всю сумму целиком, а прибавлять к ней стоимость макетной платы (~350 руб), т.к. проводов и других расходных элементов набрано с запасом.
*********
Кроме того дополнительно можно докупить например следующие логические элементы - в формат ознакомительной лабораторной работы они не вошли, но их можно использовать для самостоятельных экспериментов, близких к приведенным лабам. Это гейт-таймер 555, гейт-счетчик 4029, гейт-драйвер для общекатодного семисегментного дисплея 4511. А также гейт 4013, который содержит 2 D-триггера (D-flip-flop). Плюс к этому может пригодиться маленький конденсатор 0.01мкФ, но разбирать куда и каким образом его приспосабливать по крайней мере в этой лабе мы не будем.
таймер 555 есть в chip-nn
Микросхемы / Таймеры
NE555N Таймер, Vcc=4.5..16V, 0..+70°C - PDIP-8 - 6.50руб
4029 и 4511 нашлись на радиорынке, про 4013 ничего сказать не могу.