Blocchi magnetici: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Niente è meglio per imparare o progettare l'elettronica che costruire circuiti reali. La breadboard è un'opzione popolare ma spesso si traduce in spaghetti incomprensibili che non hanno alcuna somiglianza con lo schema originale ed è difficile da eseguire il debug.

Ho preso ispirazione da un altro istruibile per creare una serie di blocchi magnetici che possono essere combinati in circuiti elettronici. Il risultato è fantastico: i circuiti di base sono impostati in pochi secondi e sembrano proprio come lo schema! Le connessioni tra i blocchi sono molto affidabili poiché le strisce di rame di due blocchi diversi vengono spinte l'una contro l'altra dai magneti sotto il nastro.

I blocchi sono realizzati in cartone riciclato con piccoli magneti sui bordi. Il nastro di rame copre i magneti e si collega ai componenti. Mettendo due piccoli magneti su ogni bordo, i blocchi si attraggono sempre. Non sono necessari strumenti specializzati e il costo è di circa 10 centesimi per blocco.

Passaggio 1: materiale

100, 200 o 300 magneti cilindrici al neodimio di 5 mm di diametro, 1 mm di spessore (5x1 mm). Questi sono prontamente disponibili online per ~ 1,5 centesimi al pezzo (ad esempio qui)

Nastro di rame largo 10 mm, un rotolo di 10 m sarà più che sufficiente (es. qui)

Cartone resistente: la versione a 3 strati da 6 mm è buona. 50x50 cm è più che sufficiente

Componenti per la prototipazione: un portabatterie 4xAAA, LED, resistori, condensatori, transistor, un altoparlante, un LDR, pulsanti, un potenziometro ecc. Nel passaggio successivo c'è un elenco dettagliato per un set minimo.

Strumenti: un taglierino e un saldatore. Pennarelli indelebili rossi e blu. Le pinzette sono utili per piegare i perni.

Passaggio 2: set minimo utilizzando 100 magneti

Ecco un suggerimento per i componenti per realizzare 23 blocchi con 100 magneti:

4 connettori diritti

4 pezzi angolari

2 giunzioni a T

1 scatola della batteria

2 LED (verde e rosso)

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

1 potenziometro (10kOhm)

1 LDR (resistenza dipendente dalla luce)

1 transistor npn (es. 2n3904)

1 condensatore elettrolitico da 100muF

1 pulsante

1 touch pad

Alla fine di questo tutorial, ci sono 11 circuiti facili mostrati che puoi realizzare con questo set minimo.

Passaggio 3: segna i poli dei magneti

I magneti cilindrici al neodimio non hanno marcatura del polo nord e sud, ma tenere traccia della polarità relativa sarà fondamentale per far attrarre sempre i blocchi dei circuiti.

Il modo più semplice per scoprirlo è tornare alla definizione: nord è il polo che punta a nord quando il magnete è lasciato libero di ruotare: stringere un filo sottile a metà della pila di magneti e sollevarlo: come l'ago di un bussola, si allineerà con il campo magnetico terrestre. Controlla la coerenza in alcune posizioni diverse, quindi colora il polo nord di rosso, il lato sud di blu.

Attacca tutti i magneti con il polo nord in alto su un foglio di ferro (ad es. scatola dei biscotti). Colora tutti i lati di rosso con un pennarello indelebile. Lasciar asciugare bene per 10 minuti, girarli e colorare di blu il polo sud. Ora tutti i magneti sono contrassegnati secondo la convenzione comune (rosso=polo nord, blu=polo sud)

Passaggio 4: tagliare il cartone

Con una matita, disegna una griglia di ~100 quadrati di 2,5x2,5 cm. Aggiungi anche una "striscia" di 5,2 cm: i blocchi a doppia unità devono essere 2 mm più larghi di due blocchi a unità singola per tenere conto dei due magneti di 1 mm ciascuno che separano due blocchi. Tre "unità" diventano 7,9 cm. Taglia i blocchi in quadrati 2,5x2,5, ma crea anche dei rettangoli da 2,5x5,2 cm per i connettori lunghi e 5,2x7,9 cm per componenti grandi come il portabatteria di un altoparlante.

Passaggio 5: attaccare i magneti con nastro di rame

Taglia del nastro di rame della lunghezza corretta per ogni blocco:

Blocco connettore: 4 magneti, nastro da 5 cm Blocco connettore lungo: 4 magneti, nastro da 8 cm magneti, 2 pezzi di nastro da 1,5 cm, 1 pezzo di nastro da 5 cm Componente a 2 terminali: 4 magneti, 2 pezzi di nastro da 2 cm Componente a 3 terminali: 6 magneti, 3 pezzi di nastro da 2 cm

Raggruppa i magneti a coppie, dove ogni coppia ha un lato blu verso l'alto e uno rosso verso l'alto. Attireranno leggermente in questa configurazione. Rimuovere la carta dal nastro di rame e incollarla sui magneti lasciando liberi ~5mm sul lato che andrà sul fondo. Attacca il nastro su un quadrato di cartone in modo che i magneti si trovino sul lato del blocco. Attenzione all'orientamento: sul lato superiore, il blu dovrebbe essere a sinistra e il rosso a destra. Sul lato destro, il blu dovrebbe essere in alto, e il rosso in basso, e così via per il resto del quadrato: questo garantirà che ogni volta che due blocchi entrano in contatto, un polo nord di un blocco è rivolto verso il polo sud dell'altro blocco e si attraggono sempre, anche quando i blocchi vengono ruotati.

Per i componenti a 3 terminali, il nastro di rame può sovrapporsi e necessitano di essere rifilati: tagliarli delicatamente con il taglierino e con una pinzetta affilata si può togliere il nastro in eccesso. Anche il nastro in eccesso per altri blocchi viene rimosso in questo modo.

Passaggio 6: saldare i blocchi angolari e le giunzioni a T

Due pezzi di nastro di rame incollati uno sopra l'altro possono sembrare un'ottima connessione, ma ricorda che c'è uno strato di colla in mezzo e di solito non si collegano elettricamente! Per creare una connessione stabile e permanente, saldare una goccia di stagno che si collega a entrambi i pezzi di nastro dei blocchi angolari e alla giunzione a T.

Passaggio 7: montare i componenti

Con un ago, pratica dei piccoli fori dove andranno i cavi dei componenti. Tagliare i cavi alla giusta lunghezza. Lascia che il componente sporga di 1 o 2 cm, in questo modo sarà più facile posizionare e sostituire i blocchi. Attaccare il componente attraverso i fori e saldare i cavi. Per resistori e condensatori, scrivere il valore sul blocco. Indicare con simboli e colori altre proprietà dei componenti o del collegamento, come la polarità dell'elco e del LED.

Passaggio 8: prova alcuni circuiti semplici

Nelle immagini ci sono 11 idee di circuiti per il set minimo M100, provale!

Passaggio 9: Circuiti avanzati

Utilizzando un numero maggiore di blocchi, è possibile costruire circuiti più avanzati. I video mostrano:

• Un multivibratore a 2 transistor (doppio flash)
• Un multivibratore bistabile a 2 transistor (flip-flop o memoria elettronica a 1 bit)
• Un oscillatore RC

Passaggio 10: ladro di Joule

Un circuito interessante: una singola batteria da 1,5V accende 3 LED in serie! Il componente speciale qui è il trasformatore autoavvolto: 80 cm di filo smaltato da 0,2 mm piegato in due e avvolto 20 volte attraverso un anello di ferrite (diametro esterno 10 mm, altezza 5 mm). Notare i puntini sul blocco trasformatore: indica che gli avvolgimenti di sinistra corrono nella direzione opposta degli avvolgimenti di destra. Il ladro di Joule è un amplificatore di tensione auto-oscillante e può spremere gli ultimi Joule da una batteria che normalmente è considerata scarica: funzionerà fino a ~ 0,5 V. Ci sono molti istruttori dedicati a questo circuito, ad es. da electronicGURU, 1up, ASCAS, Jason B, ecc