Wspólnie projektujemy: Minimalistyczna pracownia
Na fotografii tytułowej widać zalążek mojej nowej pracowni, która w tej chwili wygląda już zupełnie inaczej. Jej wyposażeniem będziemy się zajmować w kolejnych zadaniach serii Wspólnie projektujemy. A poniżej rozwiązanie zadania konkursowego YK016, postawionego na stronie 37 w numerze ZE 5/2024.
Zaproponuj sposób realizacji i niezbędne wyposażenie minimalistycznej pracowni dla elektronika hobbysty, który ma bardzo skromne warunki lokalowe.
Konkurs YK016 dotyczący mikropracowni jest zamknięty, rozwiązania można było nadsyłać do końca czerwca 2024 roku, jednak tematy warsztatowe będziemy wspólnie kontynuować. Oto dalsze informacje na temat mikropracowni.
Większość hobbystów ma skromne warunki lokalowe, a niektórzy uważają, że w ogóle nie mają warunków, bo albo zamieszkują mały, ciasny lokal w bloku lub kamienicy, bez żadnego garażu, piwnicy czy strychu, albo są studentami mieszkającymi w akademiku lub na stancji.
Takie utrudnienie wcale nie przekreśla szans na uprawianie elektroniki jako pięknego hobby! Trzeba tylko odpowiednio zorganizować pracę oraz sensownie dobrać sprzęt – narzędzia i przyrządy.
I właśnie poniżej przedstawione są wskazówki dotyczące podstawowego wyposażenia.
Więcej informacji podanych jest w filmie „Taniej niż w Chinach?”.
Jednak zacznę od zaskakującej propozycji:
Panie Piotrze,
wiem, że nie do końca o to chodziło, ale jednak muszę wspomnieć także o takiej opcji. Otóż najlepsze rozwiązanie, żeby nie zużywać miejsca w mieszkaniu na sprzęty i podzespoły elektroniczne to… ich nie posiadać. Dla osób mieszkających w dużych miastach istnieją bowiem alternatywy. Jedną z możliwości jest tak zwany Hackerspace. Trochę uproszczając jest to społeczność osób lubiących „majsterkować” w przeróżny sposób. Niektóre hackerspace’y mają sensownie lub nawet dobrze wyposażone pracownie i na pewno pracownia elektroniczna jest jedną z nich. Warto zainteresować się tematem, najczęściej organizowane są spotkania otwarte, więc nie trzeba nawet być członkiem (co wiąże się z opłatą składki) żeby skorzystać z zasobów HS. Ponadto zyskujemy nie tylko dostęp do sprzętu, ale również do ludzi o podobnych zainteresowaniach i ich doświadczenia.
Jest to również w pewnym sensie rozwiązanie ekologiczne! Dużo z naszych przyrządów używane jest sporadycznie, czasem nawet raz do roku lub rzadziej, a przez resztę czasu się kurzy. Zamiast kupować 20 oscyloskopów/generatorów funkcyjnych/kamer termowizyjnych/zasilaczy laboratoryjnych (itd.) i generować 20 odpadów, można kupić 1 wspólny.
Kolejnym ważnym aspektem dla osoby z ograniczeniami miejsca jest kupowanie urządzeń wielofunkcyjnych, mogących przydać się nie tylko do elektroniki. Dla przykładu z mojego cyfrowego mikroskopu do lutowania częściej ode mnie korzysta moja żona do oglądania liści swoich kwiatów w poszukiwaniu szkodników. Z maty samogojącej do cięcia korzystam zarówno ja jak i moja żona przy cięciu materiałów do szycia. Dość popularne są ostatnio lutownice zasilane przez port USB Power Delivery. Są małe w przeciwieństwie do klasycznej stacji lutowniczej, a ich „zasilacz” przyda się do ładownia telefonów i innych urządzeń jak choćby laptop (i też jest mały). Można również do zasilania użyć powerbanku, co znacząco zwiększa mobilność (a więc „rozłożyć” się na wspólnym stole). Taki powerbank/zasilacz przyda się na wyjazdy, a może posłużyć też jako proste źródło zasilania o różnych napięciach – należy dokupić (lub zbudować) „przystawkę”, która zajmuje się negocjacją napięcia i prądu korzystając z protokołu USB PD. W najbardziej zaawansowanych powerbankach/ładowarkach zaimplementowana jest funkcjonalność USB PPS, umożliwiająca negocjację dowolnego napięcia mówcy 3,1 V i 21 V (z rozdzielczością 20 mV), a nawet prądu (czyli jest możliwość pracy w trybie Constant Current) co 50 mA. Parametry takiego zasilacza będą kiepskie, ale lepsze to niż nic.
Oczywiście trudno znaleźć alternatywne zastosowanie dla oscyloskopu, ale obecnie mamy taki wysyp „skopometrów”, że przynajmniej możemy połączyć funkcję multimetru (który i tak potrzebujemy) z namiastką oscyloskopu (ale znów – lepsze to, niż nic).
Pozdrawiam
Krzysztof Adamski
Do tematu zasilaczy USB PD, powerbanków i zasilanych przez nie lutownic, a także do ręcznych oscyloskopo-multimetrów będziemy wracać, ponieważ to rzeczywiście sprzęt godny uwagi elektronika.
Andrzej Fryźlewicz przysłał fotografię 1, fotografię 2 oraz krótko napisał:
Witam,
Panie Piotrze u mnie to wygląda tak stół wysuwany, trochę bałaganu, ale można zamknąć.
Płyta pod zasilaczami wzmocniona profilem stalowym, bo trochę ważą. No i w tle nieśmiertelny YF-3503, który nie odstaje od nowych.
Pozdrawiam
Andrzej
Fotografia 1
Fotografia 2
Warto dokładniej przyjrzeć się obu fotografiom, aby poprzez ich porównanie zorientować się, gdzie są prowadnice i ten wysuwany stół. Prowadnice i wysuwany blat to bardzo dobry pomysł!
Ja też zrobiłem coś podobnego i to z długimi, potężnymi prowadnicami, pozwalającymi wysunąć blat aż o 80 centymetrów. W kolejnych zadaniach wątku o wspólnym projektowaniu pracowni przedstawię szczegóły takiego rozwiązania.
Roman Braumberger z Bytomia w dwóch e-mailach zatytułowanych: Mój „wielki warsztat” w małym mieszkaniu, przysłał szereg zdjęć, których cześć pokazana jest na fotografiach 3…8. Opis był lakoniczny: Przesyłam parę zdjęć ukazujących szczegóły mojej pracowni mechaniczno–elektronicznej oraz nowego stanowiska „operacyjnego” (…).
Wszystkich fotografii nie prezentuję, ponieważ niektóre są rozwiązaniem kolejnego zadania YK017.
Na fotografii 3 znajduje się składany stół z podnoszonym blatem – też bardzo interesujące rozwiązanie.
Fotografia 3
Fotografia 4 pokazuje, że na ten blat na czas pracy położona jest dodatkowa płyta ochronna, na oko – sklejka. Jest ona mocowana do blatu za pomocą dwóch sprężynowych ścisków – chwytaków. Wydaje mi się, że Autor wykonał też uchwyt na multimetr, pozwalający lepiej dostrzec jego wskazania.
Fotografia 4
Na fotografii 5 widać, że imadło jest mocowane tylko do tej ochronnej sklejki, z wykorzystaniem dodatkowej podkładki.
Fotografia 5
Fotografia 6 pokazuje szuflady z elementami i sprzętem.
Fotografia 6
Na fotografii 7 widzimy swojej roboty pojemnik z rączką, pozwalający wygodnie przenosić komplet narzędzi.
Fotografia 7
I wreszcie fotografia 8 przedstawia miejsce przechowywania różnych narzędzi. Bo przecież elektronik wykonuje też różne prace mechaniczne.
Fotografia 8
To są wartościowe, cenne informacje dotyczące organizacji „kompaktowego warsztatu”. Jeśli ktoś jeszcze chciałby przedstawić swoje „patenty” w tym zakresie – proszę o przysłanie zdjęć i opisu.
Co do niezbędnych narzędzi – będzie oddzielny film i artykuł a teraz praca Andrzeja Pawluczuka.
Piotr Górecki
Minimalistyczna pracownia
Dawniej początki zabawy w elektronikę były sporym wyzwaniem. Kłopoty zaczynały się od narzędzi, poprzez odpowiednią literaturę, kończyły się na zaopatrzeniu w elementy. Dzisiaj jest dużo łatwiej – wszystko wygląda inaczej. Oto moje przemyślenia dotyczące głównie elektroniki cyfrowej.
Miejsce do pracy
Naturalnym jest, że eksperymenty i zabawa w elektronikę wymagają swego miejsca. Fajnie by było, gdyby to miejsce było dedykowane do tych prac. Praktycznie zawsze bieżący „temat” elektroniczny nie zamyka się w obrębie nawet kilku dni, toteż „współdzielenie” miejsca może okazać się troszkę uciążliwe. Sam kiedyś musiałem odrabiać szkolne lekcje dzieląc stół między książki, zeszyty i lutownicę. Przyznam szczerze, że dochodziło do napięć z rodzicami, gdyż ich „priorytety” niekoniecznie były zgodne z moimi. Dzisiaj mam kącik przeznaczony wyłącznie do jednego celu.
Coś zbudować
Elektronika to bardzo szeroka dziedzina. Prowadzenie jakichkolwiek prac wymaga odpowiednich narzędzi oraz innego wyposażenia. Część z nich jest uniwersalna, natomiast inne wynikają ze specyfiki określonego jej działu. Chyba nie będę odkrywczy, jeżeli powiem, że w każdej pracy, zabawie, eksperymencie musimy po pierwsze układ zbudować, a następnie go zasilić. Niezbędne będą przyrządy aby coś zmierzyć, coś sprawdzić.
Żeby coś zbudować mamy dwa wyjścia: wykorzystać bardzo popularne ostatnio płytki stykowe (fotografia 1) albo przylutować elementy
do uniwersalnej płytki montażowej (fotografia 2).
Fotografia 1
Fotografia 2
Ideałem oczywiście jest zastosowanie dedykowanej do projektu płytki drukowanej (fotografia 3), ale to w przyszłości.
Fotografia 3
Płytki stykowe są dobre do wypróbowania rozwiązań cząstkowych, sprawdzenia elementów, zbadania działania komponentu. Firmowe dane katalogowe są dobre, ale pewnych szczegółów należy szukać „między wierszami”, a najlepiej rozpoznać je poprzez eksperyment. Współczesna elektronika ulega dużej miniaturyzacji, co wnosi pewne perturbacje w praktykę hobbystyczną. Coraz więcej elementów jest przystosowanych do montażu powierzchniowego o gęstym rastrze wyprowadzeń. Na tę niedogodność dało się wypracować rozwiązanie w postaci odpowiednich adapterów pozwalających na użycie nawet w płytce stykowej układów scalonych praktycznie o dowolnym typie obudowy układu scalonego. Oferta takich adapterów, które można zakupić poprzez internet, jest bardzo bogata (fotografia 4).
Fotografia 4
Płytki stykowe do budowy docelowych konstrukcji nie nadają się zupełnie. „Siła trzymania” przewodów (jak i rezystancja styków) jest daleka od ideału. Z czasem przewody będą wypadać i stanie się koniecznością ciągłe serwisowanie tak zbudowanych urządzeń.
Konstrukcje, których celem jest dłuższa eksploatacja, powinny być polutowane (choćby na płytkach uniwersalnych, fotografia 5), co gwarantuje dłuższą żywotność.
Fotografia 5
Skoro mowa jest o lutowaniu, to należy wspomnieć o lutownicy. Całkiem niedawno zakupiłem w sieci sklepów z czerwonym owadem w logo tanią lutownicę (kosztowała około 60 zł), pokazaną na fotografii 6.
Fotografia 6
Ma elektroniczną stabilizację temperatury (na wyświetlaczu LCD pokazuje temperaturę ustawioną oraz bieżącą) i skróty klawiszowe do jej ustawienia (200, 300 i 400 stopni) oraz przyciski plus i minus do zmiany co 10 stopni. Szkoda, że lutownica nie zapamiętuje ostatnich nastaw i po ponownym włączeniu ma ustawione 200 stopni. W moim przekonaniu powinna spełnić oczekiwania początkujących adeptów elektroniki.
Zasilić
Wiadomo, że bez zasilania urządzenie nie działa, niezbędne jest coś, co pozwoli je zasilić. Skupiając się na układach logicznych i mikrokontrolerach – wymagają one napięcia zasilającego o wartości 5 V lub 3,3 V. Coraz więcej mikrokontrolerów i układów z nim współpracujących wymaga obniżonego napięcia zasilającego. Do eksperymentów i badań można z powodzeniem wykorzystać choćby ładowarki od telefonów komórkowych (fotografia 7).
Fotografia 7
Z pewnością w wielu domach da się znaleźć takie od nieużywanych lub nieistniejących już telefonów, co zwalnia z konieczności inwestycji w zasilacze. Pokazany na fotografii zasilacz ma wydajność 600 mA, co w zupełności wystarczy do eksperymentów z układami cyfrowymi. Każdy inny zasilacz (pochodzący z odzysku, dający 12 V na wyjściu i przy okazji o dużej wydajności prądowej – fotografia 8) również może okazać się przydatny.
Fotografia 8
W ostateczności można na jego wyjściu zastosować popularny stabilizator 7805 i uzyskać możliwość zasilania układów cyfrowych. Innym wariantem jest wykorzystanie przetwornicy impulsowej. Szeroka oferta tego typu modułów jest dostępna w internecie. Możliwość zawsze się znajdzie.
Zmierzyć
Jedną z podstawowych czynności w elektronice jest pomiar wartości napięcia. Obecnie do tego celu używa się multimetrów. Poza pomiarem napięcia stałego dają one możliwość pomiaru różnych innych wielkości. Ja dysponuję dwoma multimetrami (fotografia 9).
Fotografia 9
Sumarycznie daje mi to możliwość pomiaru napięcia, prądu, rezystancji, pojemności, indukcyjności, parametrów tranzystorów bipolarnych oraz temperatury (jeden z mierników ma wejście dla termopary typu K). W praktyce hobbystycznej to w zupełności wystarczy. Oferta multimetrów w handlu jest ogromna: są lepsze i gorsze, droższe i tańsze. Na łamach „Zrozumieć Elektronikę” znajduje się wiele materiałów omawiających multimetry, toteż zainteresowanych Czytelników odsyłam do ich lektury.
Zaobserwować
Istnieje taki przyrząd, który pozwala na zaobserwowanie przebiegów elektrycznych występujących w urządzeniu elektronicznym. Tym przyrządem jest oscyloskop. O jego możliwościach jest bardzo dużo materiałów publikowanych w „Zrozumieć Elektronikę”. Niestety nie należy on do tanich przyrządów. Jednak tym Czytelnikom, którzy są zainteresowani układami cyfrowymi mogę zaproponować tanią alternatywę – mały analizator stanów logicznych (fotografia 10).
Fotografia 10
Wystarczy w wyszukiwarce internetowej wpisać hasło: saleae logic. W popularnym serwisie aukcyjnym można go zakupić za małe kilkadziesiąt złotych. Jego możliwości są wystarczające dla początkujących adeptów układów cyfrowych. Po zainstalowaniu w komputerze bezpłatnego programu obsługującego i podłączeniu go do złącza USB w komputerze ten analizator staje się ośmiokanałowym oscyloskopem. W danych technicznych analizatora znalazłem informację, że jest w stanie obserwować przebiegi cyfrowe o częstotliwości do 20 MHz. To w znakomitej większości przypadków daleko wykracza poza potrzeby początkujących hobbystów. Przykład użycia pokazuje fotografia 11, gdzie jest zeskanowany przebieg licznika binarnego.
Fotografia 11
Efekt jego pracy pokazuje rysunek 12.
Rysunek 12
Poza zaobserwowaniem przebiegów występujących w układzie można uzyskać dodatkowe informacje dotyczące czasów trwania impulsów oraz ich częstotliwości (rysunek 13).
Rysunek 13
Innym przyrządem, który może okazać się przydatnym w praktyce jest próbnik stanów logicznych. Można go oczywiście zakupić lub wykonać samemu. W internecie można znaleźć przykłady rozwiązań próbników o różnych możliwościach. W artykule zatytułowanym „Testowanie układów cyfrowych” (Y029) opisałem prosty próbnik, którego wykonanie może okazać się interesującym doświadczeniem.
Narzędzia mechaniczne
Innym ważnym wyposażeniem warsztatowym są narzędzia o charakterze mechanicznym. Nawet wykonując ćwiczenia z wykorzystaniem płytek stykowych do połączeń między elementami stosowane są druty (nie przewody typu linka). Taki przewód trzeba uciąć, zdjąć kawałek izolacji i włożyć w płytkę stykową. Przydatne narzędzia pokazuje fotografia 14.
Fotografia 14
Z operacją lutowania wiąże się przyrząd określany jako odsysacz do cyny. Ogólnie temat narzędzi do prac mechanicznych jest równie szeroki jak temat przyrządów pomiarowych. Nie wspomniałem tutaj o wiertarkach, piłach, pilnikach. To już trudno zakwalifikować do narzędzi elektronicznych, choć są one równie niezbędne. Ja do takich prac wykorzystuję pomieszczenie piwniczne – tam realizuję prace mechaniczne. Organizacja prac o tej specyfice to temat wymagający oddzielnego artykułu.
Andrzej Pawluczuk
apawluczuk@vp.pl
