Предлагаю вашему вниманию еще один вариант электронного конструктора, несложного для самостоятельного изготовления. Хотелось сделать нечто похожее на «Знаток» по степени наглядности, но с расширенными возможностями. В частности, в «Знатоке» очень не хватало возможности подключать микросхемы.
Попытка прямого копирования «Знатока» ни к чему дельному не привела, поскольку так и не удалось самостоятельно изготовить «пуговичные» разъемы. Вместо этого было решено использовать соединения на основе обычных винтов.
Что получилось и как это выглядит можно посмотреть здесь:
Изначально изготавливались цельные детали из фанеры 4 мм, наподобие таких:
Однако, со временем, деталей становилось все больше, и стало понятно, что таком виде их будет негде хранить, они занимают слишком много места. Поэтому появилась идея разделить детали на «платформы», которые будут обеспечивать крепление и соединение радиоэлементов, и на небольшие «пластинки», с самими радиоэлементами.
Цельные фанерные детали остались лишь для крупногабаритных элементов, которые не помещаются на пластины (аккумуляторы, динамики и т.д.), и для многовыводных элементов (например, микросхемы). Платформы имеются двух типов: для двухвыводных элементов (резисторы, конденсаторы, диоды и т.д.) и для трехвыводных (транзисторы, переменные резисторы, переключатели).
Итого используются следующие основные элементы:
- Подложка, на которой крепятся остальные детали.
- Цельные детали.
- Платформы для двухвыводных элементов (резисторы, конденсаторы, диоды и т.д.).
- Платформы для трехвыводных элементов (транзисторы, переменные резисторы и т.д.).
- Пластины с радиоэлементами.
- Соединительные провода.
Подложка
Подложка сделана из фанеры толщиной 4 мм. Снизу по периметру приклеены бруски 10x10 мм, придающие жесткость подложке и приподнимающие ее над поверхностью стола. В подложке в узлах квадратной решетки просверлены отверстия диаметром 4,8 мм., как показано на рисунке, для крепления цельных деталей и платформ.
Несколько общих замечаний к цельным деталям и платформам.
Для подключения проводов к выводным винтам используются лепестки типа таких: www.chipdip.ru/product0/9000096586. К лепесткам припаиваются провода, а сами лепестки гайками прижимаются к выводным винтам. Между гайками обязательно прокладываются гроверные шайбы, чтобы гайки не откручивались, а винты намертво держались в платформе.
Цельные детали
Цельные детали сделаны из фанеры толщиной 4 мм. Ширина и длина детали выбираются в зависимости от размера используемых радиодеталей и количества выводов, но кратны 30 мм, за вычетом пары миллиметром для образования зазора между деталями при установке их на подложку.
Пример детали для блока аккумуляторов приведен ниже.
Для крепления к подложке в цельной детали используются два отверстия диаметром 4,5 мм на расстоянии кратном 30 мм друг от друга. Для крепления цельных деталей к подложке используются винты 4 x 30 мм.
В качестве выводов используются винты 4 x 25 мм. Где находятся выводы не принципиально, но расстояние между двумя выводами должно быть не менее 20 мм, иначе будет неудобно закручивать гайки.
Снизу к основанию детали приклеиваются бруски 10x10 мм для образования зазора между основанием детали и подложкой.
Вот примеры некоторых цельных деталей (breadboard, Raspberry PI, розетка для высокоомных наушников, катушка индуктивности, сервопривод, Усилитель НЧ).
Это деталь для подключения Arduino. Здесь каждый вывод Arduino подключен к соответствующему винтовому выводу. Некоторые выводы я подключил через промежуточные резисторы, в качестве их дополнительной защиты.
Динамики помещены в защитные корпуса из подручных материалов.
Из накладной сетевой розетки сделана деталь для подключения удаленно разнесенных частей конструктора друг к другу.
Так выглядят платформы для микросхем. Для удобства на платформу может накладываться подсказка с номерами и назначением выводов микросхемы. Чтобы подсказка не рвалась, бумага наклеена на прозрачную пластиковую обложку для переплета.
Платформы для двухвыводных элементов
Для изготовления платформ для двухвыводных деталей используются обычные деревянные линейки шириной 25 мм и толщиной 2 мм. Платформа состоит из двух частей. Нижняя часть используется для крепления платформы к подложке. Верхняя часть используется для крепления радиодеталей. Между собой верхняя и нижняя части склеиваются через промежуточные бруски.
Контакты, к которым прижимаются пластины с радиодеталями, сделаны из никелированной ленты для точечной сварки шириной 10 мм. Для крепления контактов используются два деревянных бруска 5x5x25 мм.
Чертеж двухвыводной платформы приведен ниже.
Платформы для трехвыводных элементов
Платформы для трехвыводных деталей похожи на цельные детали и также сделаны из фанеры толщиной 4 мм.
Чертеж трехвыводной платформы приведен ниже.
При наличии 3D принтера платформы можно печатать на нем. Получается проще и лучше.
Пластины с радиодеталями
Пластины могут использоваться для двухвыводных элементов (резисторы, конденсаторы и т.д.), для трехвыводных (в основном транзисторы) и для двух/трехвыводных (кнопки, переключатели, переменные резисторы). Двух/трехвыводные элементы могут использоваться на платформах обоих типов. Например, переключатель на двухвыводной платформе включает/размыкает выводы платформы. А на трехвыводной платформе тот-же самый переключатель переключает средний вывод платформы между двумя крайними выводами.
Пластины для радиодеталей также сделаны из деревянных линеек шириной 25 мм и толщиной 2 мм. В качестве контактов используются куски никелированной ленты в виде уголков (для двухвыводных элементов) или в виде прямоугольников (для двухвыводных и двух/трехвыводных элементов). Со стороны радиодетали на пластину наклеивается бумажная надпись с обозначением и подписью данной радиодетали.
Соединительные провода
Соединительные провода лучше всего делать из многожильного электрического провода с диаметром жилы 0,75 мм. или жилы сетевого кабеля UTP 6-й категории. К концам провода припаиваются кольцевые наконечники диаметром 4 мм. Для подключения внешних устройств удобно использовать «крокодилы», которые можно цеплять непосредственно за винтовые зажимы.
Комментарии (60)
DvoiNic
12.05.2024 11:27+3можно вместо винтов для контактов использовать одиночные PLS, коммутировать проводами "Dupont F-F"("мама-мама"). винты оставить только для физического позиционирования.
Если не использовать контакты беспаечной макетки , то можно и для позиционирования использовать отдельные (не связанные электрически с деталями) PLS, впаянные снизу, и втыкать модули прямо в бредборд (как в физическое крепление), а коммутировать проводами F-F верхними контактами.
Таким образом размер единичного модуля легко уменьшить до 10*10 мм для шага разъемов 2 мм, или до 12.7 при шаге 2.54, а сдвоенные и счетвереные модули перекроют все потребности по размерам и выводам (за исключением питания и динамика). Деталь снизу на клей (даже соплеметом можно), и развести проводом. Будет гораздо приятней глазу, удобнее и т.д., чем этот, извиняюсь, "ужас".
DvoiNic
12.05.2024 11:27+5можно вообще сделать совсем просто:
1.покупаете на алиэкспресс вот такие плАтки- переходники:
Они имеют размер 12*12 мм.
В отверстия 1,4,5, и 8 - паяете pls с одной стороны, это будут "конструкционные ноги", ими вы будете втыкаться в беспаечную макетку именно для механической фиксации .
В отверстия 2, 3,6,7 c другой стороны паяете необходимое (соответсвующее выводам элемента) количество pls
между соотв. площадками "под микросхему" распаиваете сам элемент.
-
На лицевую (верхнюю) сторону платы наклеиваете этикетку с изображением элемента
При цене платы с доставкой 100 р за 20 шт, и 40-ног разъема - 10 руб, получается сверхбюджетно - 7 р/модуль. Боюсь, что фанера и винты будут дороже
Sun-ami
12.05.2024 11:27+2Позиционировать лучше на магнитах - приклеить магниты снизу, и собирать схему на листе ламинированного железа или небольшой маркерной доске на железной основе. Я уже предлагал это 4,5 года назад.
AlexMih
12.05.2024 11:27Загорелся идеей, но вдруг подумал. Интересно, а если взять основные радиодетали, посложнее резистора - конденсаторы, транзисторы биполярные и КМОП, микросхемы, и представить их закрепленными вплотную к небольшому неодимовому магниту. Как это повлияет на их работу?
MaFrance351
12.05.2024 11:27+1В подобных простых схемах - практически никак. За исключением индуктивностей, пожалуй.
CitizenOfDreams
12.05.2024 11:27+6Разъемы однозначно нужны быстросъемные. Винты с гайками оставим для ностальгирования старшему поколению, которое в детстве развлекалось конструктором "Звездочка №3".
ABRogov
12.05.2024 11:27Если сверху сделать барашки, а сами терминалы не кольцевые, а с проушиной или крючком, то и болтовые в принципе могут работать. Хотя можно и просто бананы поставить, например с проходными разъемами.
engine9
12.05.2024 11:27Можно обжать мелкие крокодилы, держат отлично, работать удобно. А провод лучше брать СССР-овский МГШВ, он очень стойкий и выглядит прекрасно.
Didimus
12.05.2024 11:27Советские школьные приборы с разъёмами, в которые подходил штырёк от вилки, отличное решение.
smt_one
12.05.2024 11:27+2Доводилось доделывать детали для "Знатока", работало припаивание к текстолиту пуговиц-кнопок.
serafims
12.05.2024 11:27+3Видел у Знатока (кстати, его разработчик -Андрей Бахметьев, который вел когда-то Очумелые ручки на ТВ в программе Пока все дома) новую разработку - чемоданчик с полем для разработки на основе конструктора Знаток, а в крышку встроен простой осциллограф, блок питания, генератор НЧ сигнала. Очень клёвая штука, надеюсь, допилят ее до продакшене. Жаль, что нет у Знатока модулей для изготовления своих деталей, типа ракетки с разъёмами под их кнопки.
VRyabchevsky
12.05.2024 11:27Звучит интересно, хотелось бы увидеть. Пока искал этот чемоданчик нашел, что они уже производят свой модуль с arduino nano с рандомно выбранными контактами.
vladkorotnev
12.05.2024 11:27Интересно, зачем выведены Rx/Tx, если в конструкторе нет прочих цифровых модулей? Или уже добавили?
andrew526d Автор
12.05.2024 11:27+1Знаток очень похож на русифицированный snap circuits https://elenco.com/snapcircuits/
Dynasaur
12.05.2024 11:27Попытка прямого копирования «Знатока» ни к чему дельному не привела, поскольку так и не удалось самостоятельно изготовить «пуговичные» разъемы.
А в чём проблема? Продаются же клёпочники для одёжных кнопок. Кстати, клепать можно в тканевые/кожаные детали, они по-своему удобнее жёстких пластиковых.
andrew526d Автор
12.05.2024 11:27+1Насколько я понимаю, у знатока не совсем обычные одежные кнопки. Вроде бы у одежных кнопок 4 детали - две для "папы" и две для "мамы". И "папу" с "мамой" не заклепать вместе. Они могут вставляться друг в друга, но скрепить их как у Знатока, т.е. чтобы на одной детали снизу была "мама" а сверху "папа" не получилось. Подробности уже не очень помню, давно это было. Может быть, можно как-то маму приклеить отдельно снизу, папу отдельно сверху и соединить проводом.
В общем, я в свое время отказался от этой идеи, изготовление мне показалось слишком трудоемким, да и кнопочные контакты пошаливали. Еще что мне не очень нравилось у Знатока - тяжело менять собранную схему, иногда приходится полсхемы разбирать, чтобы лишнюю деталь воткнуть. Но это уже из-за жестких соединительных планок, провода в этом смысле удобнее.
MaFrance351
12.05.2024 11:27+1А, может, у Arduino LilyPad слизать? Плата сама, конечно, экзотика, но точно помню, что там были модули, где контакты были клёпками, похожими на одёжные.
VRyabchevsky
12.05.2024 11:27+4Супер идея, действительно простая реализация. Предлагаю еще добавить вольтметр и амперметр со стрелочными индикаторами, будет выглядеть довольно аутентично в таком конструкторе:)
с просторов интернета andrew526d Автор
12.05.2024 11:27+2Есть такие
Но если пользоваться не для демонстрации, а для реальной работы, то все-таки удобнее обычными крокодилами, поскольку заранее не знаешь что и где захочется померять.
AlexMih
12.05.2024 11:27+1Я бы сказал, что выбранный формат с фанерками и гайками был бы уместен, например, как платформа для создания "неубиваемых" учебных стендов, для лабораторных занятий, для демонстрации аудитории указкой с доски.
Тогда удобно и то, что каждый резистор выглядит крупным как поросенок, и то что собранный стенд можно таскать, трусить, переворачивать, дергать за провода, и то что к каждому контакту можно прикоснуться крупным щупом-указкой, прицепиться крокодилами.
А для индивидуального домашнего радиоконструктора все это, конечно, несколько громоздко. Разумным компромиссом было бы уменьшить шаг макетки вдвое, отказаться от платформ, отдельных от деталей, наштамповать на 3D принтере маленьких платформочек под каждую деталь, использовать винты М3, может в сочетании с крокодильчиками.
Но даже несмотря на все недостатки, автору плюс, смотрится залипательно. Очень не хватало такого в детстве.
MaFrance351
12.05.2024 11:27Вот разъёмы - просто бич лабораторных стендов. Сразу вспомнились лабы по электротехнике в нашем институте, где один из студентов держал провода, иначе приборы показывали погоду на Марсе. Преподаватель на это с философским спокойствием отвечал, что контакты подгибают каждое лето, но помогает мало. Вот тут если заменить круглые клеммы на вилочные, а поверх добавить стопорные кольца, чтобы гайки не растеряли при первой же лабе, прослужит десятилетиями.
DvoiNic
12.05.2024 11:27у нас на кафедре у стендов была проблема с перемычками в районе пайки провода со "штырьком" - ну очень любили студенты выдергивать провода после лаб "за провод", а не за разъем. поэтому прозвонка перемычек перед лабой была обычным делом. В остальном стенды работали долго - я еще будучи школьником на "конкурсе юных радиолюбителей" на этих стендах собирал схему, и после моей учебы (а это 6 лет+2 армии) стенды еще работали.
MaFrance351
12.05.2024 11:27+1
Вот, нашёл даже. Выглядит сурово, но по факту контакты в эти гнёзда входят ну прямо вообще без усилия, поколения студентов их расшатали. И приборы от этого показывают непонятно что.
DvoiNic
12.05.2024 11:27да, у нас были строго аналогичные. Изготавливал их, насколько помню, институтский отдел ТСО. Хотя, возможно, конструктив был какой-то типовой на всю страну
MaFrance351
12.05.2024 11:27Конкретно эти, как мне рассказали, делали студенты на практике. И сейчас они отрабатывают последние годы, их заменят на какие-то новые.
DvoiNic
12.05.2024 11:27во времена оные ТСО находился там же, где сейчас находится суперкомпьютерный центр (корпус 3/г), там были стопки таких конструктивов. Возможно, на их базе кафедры изготавливали что-то и самостоятельно.
MaFrance351
12.05.2024 11:27Вполне возможно.
А вот стенды на энергетическом факультете, уже новенькие...
DvoiNic
12.05.2024 11:27нечто подобное на бывшем КТУРе на бывших САУ и АиТ видел лет 8 назад. А сейчас нечто такое:
сейчас у нас такое:
MaFrance351
12.05.2024 11:27NI Elvis у нас тоже был. Но в одной из аудиторий они стояли чисто как макетки, без подключения к компу.
CitizenOfDreams
12.05.2024 11:27+3А для индивидуального домашнего радиоконструктора все это, конечно, несколько громоздко.
И неудобно для схем сложнее чем "лампочка с выключателем". Был когда-то радиоконструктор "Свет и автоматика": россыпь обычных выводных радиодеталей и макетная плата с треугольными площадками. Вот это примерно то что нужно, и результат ближе к настоящему изделию на печатной плате - а не к принципиальной схеме, в которую воткнули детали в таком порядке, в каком они нарисованы.
bilayan
12.05.2024 11:27+3А мне вот кажется, что большая универсальность - излишня. Лучше делать что то из разряда "стенд по теме", и соединять проводами (тот же советский юный электроник). Что набор, что стенд всё равно будут иметь ограниченность +/- одинаковую, хоть и по разным причинам.
Ребенку чтоб перейти на макетную плату - не так и много надо времени (если ему это интересно)
https://www.zpag.net/Electroniques/Kit/160_manual.pdf
Hidden text
По теме конструкторов, из прошлых обсуждений в теме Кладбище российских электронных конструкторов. Проекты, которые «не смогли» мне понравилось пара комментов. Если очень коротко, основная проблема всех конструкторов. не в том что они простые/сложные дорогие/дешевые, а в том что во первых, нет определенности для кого, а во вторых - только на небольшой промежуток времени без какого то плана для учителей/преподавателей на будущее.
Комменты большие, не буду тянуть сюда цитаты, просто дам ссылки.
arthuru1
12.05.2024 11:27+2Надо не гайки а приборные барашки разноцветные, их можно руками закручивать и током не стукнет)
CitizenOfDreams
12.05.2024 11:27+2Вообще у таких конструкторов функция примерно как у "тренировочных" роликов на детских велосипедах: на начальном этапе помогают, а потом быстро становятся не нужны. После этого электроника либо забрасывается, либо переходит на следующий этап - пайка, макетки, печатные платы.
Сейчас, к сожалению, есть тенденция от лампочки с батарейкой переходить сразу к Ардуинам, пропуская базу электроники: закон Ома, работу транзистора, RC-фильтры, операционные усилители... В результате получаются "электронщики", не умеющие рассчитать номинал балластного резистора для светодиода.
DvoiNic
12.05.2024 11:27Вообще у таких конструкторов функция примерно как у "тренировочных" роликов на детских велосипедах: на начальном этапе помогают, а потом быстро становятся не нужны.
исключения - образовательные учреждения. Радиокружки. Частично - школы. Там "начальный этап" повторяется регулярно
DvoiNic
12.05.2024 11:27andrew526d , а какова вообще целевая аудитория этого конструктора?
andrew526d Автор
12.05.2024 11:27+2В основном я. Немного мои дети.
DvoiNic
12.05.2024 11:27Для детей - еще могу понять. Но "для себя" такое - имхо, не самый лучший выбор.
andrew526d Автор
12.05.2024 11:27Ну, мне удобно, пользуюсь регулярно. Но у всех, конечно, разные предпочтения.
tmxx
12.05.2024 11:27+2На мой взгляд, выглядит довольно колхозно.
Рекомендую посмотреть в сторону "stackable banana 2 mm"
avshkol
12.05.2024 11:27Как бюджетный вариант для кружков электротехники и доп.занятий на уроках физики вполне пойдёт. Например, на уроках труда изготовляются компоненты, на уроках физики собираются схемы.
Здесь главное методичка, чертежи и видео уроки. А также продажа рассыпного комплекта всех деталей и наклеек ключевыми площадками.
RR_Zz
12.05.2024 11:27Я бы болты и гайки заменил на неодимовые магниты и шайбы с проводами.
На каждом модуле вырезанный круглый паз куда вставляется шайба с припаянным к нему проводом который уже идет к радиодетали. Сверху шайбы кладется магнит и вклеивается по периметру. Получается аккуратный плоский модуль. Эти же магниты держат модуль на металлическом основании (можно даже на маркерную доску такое прикреплять для демонстрации), а сама основа является диэлектриком т.к. магниты только сверху.
Коммутируется это тоже проводами с напаянными шайбами. Это дешево и потерять провод не так страшно.
Причем на одну площадку можно сразу несколько шайб с проводами накинуть(насколько хватит силы магнита) или сделать модули кружечки в которых есть 3 скоммутированых магнита чтобы можно было разделять приходящий провод на два других провода.
andrew526d Автор
12.05.2024 11:27Все предложенные в комментариях варианты с магнитами, безусловно, интересны и достойны рассмотрения. Тут по большому счету я вижу два вопроса:
1. Насколько это просто реализовать. Причем простота реализации важна именно для пластин с радиодеталями (в предположении, что сохраняется разделение на платформы и пластины). Платформ не так много (достаточно несколько десятков) и с ними можно и повозиться. Радиодетали же получаются сотнями и если их сложно и долго делать, то это для домашних условий не есть хорошо. В принципе, печать на 3d принтере с установкой магнитов не выглядит с первого взгляда чем-то сильно сложно реализуемым.
Насколько прочно магниты обеспечивают контакт между выводами. Как показала практика, зачастую недостаточно просто соприкосновения проводников. Нужно именно их прижатие друг к другу. Видимо на проводниках имеются какие-то загрязнения, окислы или что-то подобное, а сами они не идеально ровные и соприкасаются не сразу всей поверхностью, а отдельными частями. Винтовые зажимы легко обеспечивают сильное прижатие проводников, поэтому с ними данные проблемы отсутствуют как класс. Обеспечат ли магниты достаточную силу прижатия - надо пробовать.
RR_Zz
12.05.2024 11:27Можно рассмотреть вариант магниты под зенковку. Там есть отверстие под болт поттай.
-
a. Зависит от силы магнита и насколько магнитна шайба.
б. Так же у ниодимовых магнитов есть никилированое/хромированое покрытие, как и у шайб, то есть это защищает от окисления по сравнению с голой медью.
в. В отличии от бредбордов со штырьками, где контакт только на силе трения держится и со временем ослабевает, магнит стремиться к себе притянуть, что можно рассматривать как неослабевающий механический контакт
CHE77
12.05.2024 11:27+1
Как-то задался сделать конструктор для самых маленьких (1+)), чтобы было максимально простое соединение контактов. Сначала была задумка использовать быстрые клеммы на неодимовых магнитах, но надо было много паять и самому лепить оболочку штекера. Остановился на готовых 5мм бочках. Блок питания сделал с защитой от КЗ.
ainu
Кмк, если отказываться от магнитов в пользу "контакты на дощечках с элементами", более логично было бы сделать туда бредбордовые "мамы", в которые втыкать такие вот перемычки:
Во-первых, это проще чем закручивать гайкой, их проще докупить, а в качестве бонуса можно будет вырасти в бредборды и даже микроконтроллеры.
engine9
У меня всё ок с мелкой моторикой, но вот такие макетки не люблю именно за эти петли проводов, плохой контакт и за то, что теряется наглядность схемы. Конструкцию топикстартера одобряю.
LennyB
Ну для таких плат есть наборы перемычек разной длины, с которыми вся конструкция будет гораздо более аккуратной.
MaFrance351
У этих перемычек есть минусы в виде плохого (а после нескольких перетыканий и очень плохого) контакта, а также того, что волосяные жилки внутри имеют способность незаметно переламываться, заставляя ломать голову над почему-то не заработавшей схемой.
Конструкция с клеммами интересная, как по мне. Хотя простор для доработок широк.