Урок 4. Макетная плата: собираем первую схему

В прошлом уроке мигал светодиод, впаянный в плату. Но настоящие проекты собираются из отдельных деталей — и сегодня вы соберёте свою первую электрическую цепь: светодиод загорится вообще без единой строчки кода. Заодно разберёмся с главным рабочим столом электронщика — макетной платой — и научимся читать схемы.

Макетная плата: конструктор без пайки

Детали можно было бы спаивать проводами — но это медленно, горячо и насмерть: захотел переделать — отпаивай. Поэтому придумали макетную плату (её ещё называют «бредборд»): пластину с сотнями отверстий, в которые ножки деталей просто вставляются. Внутри отверстия соединены металлическими полосками — воткнули две ножки в связанные отверстия, и они соединены, как будто спаяны. Надоело — вытащили и собрали заново.

Весь секрет макетки — в том, какие именно отверстия соединены между собой. Запомнить нужно всего два правила, и вот они на просвет:

• Правило 1: столбики. В рабочем поле отверстия соединены вертикальными группами по пять — в брошюре набора их называют столбиками. Хотите соединить две детали — вставьте их ножки в один столбик. Посередине платы идёт канавка: она разрывает столбики, верхняя половина (ряды a–e) и нижняя (f–j) друг с другом не соединены.
• Правило 2: шины питания. Длинные ряды вдоль краёв с пометками «+» (красная линия) и «−» (синяя) соединены горизонтально по всей длине. Сюда подводят питание: один раз подключили «+» и «−» от платы — и берёте их в любом месте макетки.

Знакомимся с деталями: светодиод и резистор

Светодиод — лампочка, которая пропускает ток только в одну сторону. Поэтому у него есть плюс и минус, и отличить их можно тремя способами:

• длинная ножка — это «+» (анод), короткая — «−» (катод);
• на юбке корпуса со стороны «−» есть плоский спил;
• если заглянуть внутрь колбы — деталь побольше стоит со стороны «−».

Вставите наоборот — ничего страшного не случится: светодиод просто не загорится. Переверните — и заработает.

Резистор — «сужение дороги» для тока: он ограничивает ток до безопасного. Светодиод — существо жадное: подключи его к питанию напрямую, он возьмёт столько тока, сколько сможет, перегреется и сгорит — иногда за секунды. Поэтому светодиод всегда работает в паре с резистором. Полярности у резистора нет — ставьте любой стороной.

Номинал резистора зашифрован цветными кольцами. Наш — 470 Ом: жёлтое кольцо (4), фиолетовое (7) и коричневое («добавь один ноль») = 470. Сверяться удобно по шпаргалке из набора — там есть таблица всех цветов. В наборе три номинала: 470 Ом — для светодиодов, 1 кОм и 10 кОм — пригодятся для кнопок и датчиков в следующих уроках.

Читаем схему

Электронщики всего мира рисуют цепи одинаковыми значками — это называется принципиальная схема. Наша сегодняшняя цепь на языке схем выглядит так:

• резистор — прямоугольник с подписью R;
• светодиод — треугольник с чертой (обозначается VD); треугольник — это стрелка, она показывает, в какую сторону течёт ток, а две маленькие стрелки — «излучает свет»;
• флажок 5V — сюда подать плюс 5 вольт;
• символ GND — «минус» питания (его ещё называют «земля» или «общий провод»).

Ток течёт от плюса к минусу, и цепь работает только когда она замкнута — когда от 5V до GND есть непрерывная дорога через все детали. Уберите любой кусок — ток остановится во всей цепи сразу.

Собираем: по шагам

1. Красный провод: одним концом в гнездо 5V на плате (нижняя гребёнка, блок POWER), другим — в любое отверстие красной шины «+» макетки.
2. Синий (или чёрный) провод: из гнезда GND платы — в отверстие синей шины «−». Цвета — только договорённость для удобства («красный = плюс»), электричеству всё равно, но путаться вы будете гораздо меньше.
3. Резистор: одна ножка — в шину «+», вторая — в любой столбик рабочего поля, например 10.
4. Светодиод: длинную ножку — в тот же столбик 10 (теперь они с резистором соединены), короткую — в соседний столбик 12.
5. Третий провод: из столбика 12 — в шину «−». Дорога от плюса до минуса готова: шина «+» → резистор → светодиод → шина «−».
6. Проверка глазами: ножки резистора и светодиода в одном столбике? Короткая ножка смотрит в сторону «−»? Ничего не соединяет «+» и «−» напрямую?
7. Подключите USB. Светодиод загорелся — вы собрали свою первую электрическую цепь!

Заметьте: программы нет, плата используется просто как источник 5 вольт — как батарейка с USB-разъёмом. Ровно так же устроена первая схема в брошюре набора. Управлять этим светодиодом из программы мы начнём в следующем уроке.

Не горит? Чек-лист

1. Полярность светодиода — виновница девяти случаев из десяти. Просто переверните его.
2. Ножки не в одном столбике. Детали соединяются, только когда их ножки стоят в одном столбике (а для шин — в одной строке). Сдвиньте на одно отверстие — уже другой столбик.
3. Питание. Горит ли ON на плате? Плотно ли сидят провода в 5V и GND?
4. Тот ли резистор? Нужен 470 Ом (жёлтый-фиолетовый-коричневый). С 10 кОм светодиод будет светить еле-еле — это не поломка, а слишком «узкая труба».

Эксперименты

• Разорвите цепь: вытащите любой провод — светодиод гаснет мгновенно. Верните — загорается. Цепь работает только замкнутой.
• Подмените резистор: поставьте 1 кОм вместо 470 Ом — светодиод станет заметно тусклее. Больше сопротивление → меньше ток → слабее свет. Вы только что на глаз увидели закон Ома.
• Второй светодиод: соберите рядом такую же цепочку с зелёным светодиодом и своим резистором (шины «+» и «−» у них общие). Горят оба — цепи работают независимо, каждая со своей «дорогой».

Задания для тренировки

• РазминкаСоберите ту же цепь заново с нуля, не подглядывая в монтажную схему — только по принципиальной.
• ПосложнееЗажгите одновременно три светодиода разных цветов — три отдельные цепочки, у каждой свой резистор 470 Ом.
• Со звёздочкой ⭐Соберите два светодиода цепочкой — друг за другом через один резистор: «+» → резистор → первый светодиод → второй светодиод → «−». Они будут гореть тусклее, чем поодиночке. Как думаете, почему? (Подсказка: 5 вольт теперь делятся на двоих.)

Что мы узнали

• Макетка соединяет детали без пайки: столбики по пять отверстий и длинные шины «+»/«−».
• У светодиода есть полярность: длинная ножка — плюс, спил на корпусе — минус.
• Светодиод включается только через резистор — иначе сгорит.
• Принципиальная схема — общий язык электронщиков: R, VD, 5V, GND.
• Цепь работает, только когда путь от «+» до «−» непрерывен.

Теперь у вас есть и программа (урок 3), и цепь (урок 4). В пятом уроке соединим эти два умения: подключим светодиод к цифровому выводу платы и заставим его мигать по команде — это первый шаг ко всем большим проектам курса.

Частые вопросы

← Все уроки курса