จัมเปอร์ซิลิคอนทำให้แผงวงจรทดลองไร้สายนี้สามารถตั้งโปรแกรมได้

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าแผงวงจรทดลองแบบไม่ต้องบัดกรีนั้นใช้งานได้จริงและเชื่อถือได้ แต่คุณต้องยอมรับว่ามันไม่สมบูรณ์แบบ แน่นอนว่ามันไม่เหมาะสำหรับวงจรบางประเภท แต่ก็มีปัญหาจุกจิกน้อยกว่าแผงวงจรทดลองที่มีจัมเปอร์ คนที่ไม่ระมัดระวังอาจจะพันกันยุ่งเหยิงกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และคนที่พิถีพิถันก็จะเสียเวลาไปกับการจัดระเบียบจัมเปอร์แทนที่จะสร้างต้นแบบของวงจรจริงๆ แล้วฉันควรทำอย่างไรดี?
วิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานี้คือการสร้างแผงวงจรทดลองแบบไม่ต้องบัดกรีโดยไม่ต้องใช้จัมเปอร์ นี่คือแนวคิดเบื้องหลัง "ผลิตภัณฑ์เบเกอรี่" ที่เควิน ซานโต คัปปุชโชกำลังพัฒนาอยู่ แนวคิดคือการปรับแผงวงจรทดลองมาตรฐานเพื่อให้สามารถสร้างการเชื่อมต่อระหว่างแถบสัมผัสทั่วไปคู่ใดๆ กับรางจ่ายไฟได้ในซอฟต์แวร์ เคล็ดลับเบื้องหลังคือการจำลองเมทริกซ์ชิปสวิตช์ CMOS โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MT8816AP สวิตช์แบบครอสพอยต์ 128 ตัวต่อชิปสามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าได้ถึง ±12 โวลต์ ดังนั้นจึงมีวงจรจำนวนมากที่สามารถใช้จัมเปอร์ซิลิคอนที่ตั้งโปรแกรมได้เหล่านี้
[เควิน] เวอร์ชันปัจจุบันคือ 0.2 ขนาดพอดีกับแผงวงจรทดลองแบบไม่ต้องบัดกรี และตัวแพ็คเกจก็กะทัดรัด เขาได้แชร์รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมต่อขั้วต่อบนแผงวงจรทดลอง ซึ่งดูเหมือนจะเป็นกระบวนการที่ยุ่งยาก: ดึงขั้วต่อออกมา ตัดฉลากเล็กๆ ที่ปลายร่อง แล้วดัดลงเพื่อให้เข้ากับรูปพิมพ์ของแผงวงจรแบบรูทะลุ ดูเหมือนจะเป็นงานที่เยอะมาก ต้องมีวิธีที่ดีกว่านี้แน่ๆ [เควิน] ยินดีรับฟังข้อเสนอแนะอย่างแน่นอน
แม้ว่าเราจะเคยเห็นการใช้สวิตช์แบบครอสพอยต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแผงวงจรแบบไร้บัดกรีมาก่อนแล้ว แต่เราก็พบว่าความเรียบง่ายของโครงการนี้น่าพึงพอใจ แนวคิดที่จะกำจัดจุดเชื่อมต่อแบบจัมพ์ช็อตทั้งหมดนั้นช่างน่าดึงดูดใจอย่างยิ่ง
นี่เป็นโปรเจกต์ที่เจ๋งมากเลยครับ จุดเด่นที่ชาญฉลาดคือมีหน้าจอขนาดเล็กอยู่ด้านข้างแต่ละด้านเพื่อแสดงสถานะการเชื่อมต่อปัจจุบัน
เว้นแต่คุณจะไม่สามารถติดตั้งจอแสดงผล LED 7 ส่วน หรือมอเตอร์สั่น หรือมาตรวัดความเร่ง หรือสวิตช์ DIP หรือส่วนประกอบ "สนุกและน่าสนใจ" อื่นๆ ได้
กระแสไฟ 15mA (ImaxIO) ก็เพียงพอสำหรับสัญญาณขนาดเล็กแล้ว หากต้องการกระแสไฟมากกว่านี้ สามารถใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์หรือ FET ได้ เพราะอย่างไรก็ตาม มันก็ยังเป็นแผงวงจรทดลองอยู่ดี
ตอนที่ผมกำลังสร้างต้นแบบ ผมใช้แผ่นวงจรพิมพ์แบบติดตั้งบนพื้นผิวด้านเดียว (Surface Mount PCB) ที่บรรจุชิปดิจิทัลทั้งหมดที่ผมต้องการ และใช้ชิป CPLD แบบสแปลตเตอร์ (Spattered) ที่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณ "ทั้งหมด" ระหว่างชิป จากนั้นก็เขียนโปรแกรมการเชื่อมต่อใน VHDL ดังนั้นหากผมทำผิดพลาดหรือต้องการแก้ไขการเชื่อมต่อ ก็แค่เปลี่ยนโค้ดเท่านั้น
สำหรับซินเธไซเซอร์แบบอนาล็อกที่ต้องเสียบสายเคเบิลต่างๆ ไอเดียนี้ดูเจ๋งดีทีเดียว
เอาล่ะ เมื่อไหร่ที่ผมเจอแผงวงจรทดลองที่ผมไว้ใจได้ ผมก็จะเลิกสงสัย สำหรับแผงวงจรทดลองนั้น มันต้องอาศัยการเดาเสมอว่าความผิดพลาดนั้นเกิดจากดีไซน์ของผมเองหรือจากแผงวงจรทดลองกันแน่
ที่แย่ไปกว่านั้น คุณต้องออกแบบโดยคำนึงถึงความสามารถของแผงวงจรทดลอง (breadboard) โดยเฉพาะ และสิ่งต่างๆ ที่จำเป็นต้องสร้างต้นแบบ เช่น ตัวควบคุมการสลับสัญญาณ ก็ใช้งานได้ไม่ดีนัก
ระบบอนาล็อกและระบบความเร็วสูงไม่ชอบสัญญาณรบกวน ในขณะที่ระบบดิจิทัลและระบบความเร็วต่ำไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนการสร้างต้นแบบด้วยมือ หากคุณระมัดระวัง
ฉันไม่รู้เรื่องพวกนี้เลย แต่ฉันหวังมาตลอดว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงแบบนั้น และทุกครั้งที่ฉันมองดู ฉันก็พบว่ามันไม่เป็นความจริง แม้แต่สำหรับวงจรที่เรียบง่าย คุณก็ต้องเลือกสวิตช์ให้ตรงกับความต้องการใช้งานจริงอย่างระมัดระวัง แล้วคุณก็ยังต้องยอมรับพฤติกรรมที่ไม่พึงประสงค์ในระดับหนึ่งอยู่ดี วงจรเหล่านั้นมักจะเป็นแอมป์ปฏิบัติการที่มีอัตราขยายเท่ากับหนึ่ง หรือทรานซิสเตอร์ชนิดใดชนิดหนึ่งที่มีแรงดันไบแอสหรือความต้านทาน
ผมไม่ค่อยรู้เรื่องเทคโนโลยีพื้นฐานมากนัก เอกสารข้อมูลของ MT8816 ที่ผมหาเจอไม่มีไดอะแกรมแสดงการเชื่อมต่อจริง แต่ทันทีที่ผมเห็น (ถ้าผมอธิบายถูก) ผมก็รู้ว่ากระแสสูงสุดคือ 15mA และความต้านทานขณะเปิดทั่วไปคือ 45 โอห์ม ที่ Vdd=12 แน่นอนว่ามันเป็นชิ้นส่วนที่น่าสนใจที่สามารถนำไปใช้ได้หลายอย่าง แต่ข้อควรระวังนั้นใหญ่มาก เรียกได้ว่าสำคัญมาก ผมนึกไม่ออกเลยว่าวงจรไหนที่ผมเคยทำบนแผงวงจรทดลอง (breadboard) จะสามารถดัดแปลงใช้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะผมใช้แผงวงจรทดลองเป็นเพียงขั้นตอนก่อนที่จะบัดกรีชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน... เมื่อเทียบกับสวิตช์ตัวนี้ พฤติกรรมของสายไฟที่แตกต่างกันอย่างมากทำให้ไม่สามารถเริ่มต้นใช้งานได้เลย
ถ้าฉันเข้าใจหลักการทำงานของวงจรดีพอที่จะคาดการณ์ผลกระทบของการเชื่อมต่อนี้ได้ ฉันก็ไม่จำเป็นต้องใช้แผงวงจรทดลองตั้งแต่แรกแล้ว
สำหรับสัญญาณขนาดเล็กที่รักษาปริมาณกระแสต่ำ วงจรนี้ควรจะมีลักษณะคล้ายสวิตช์ในอุดมคติ แน่นอนว่าค่าความต้านทานขณะเปิดจะแตกต่างกันไปตามตำแหน่งที่แน่นอนภายในช่วงแรงดันไฟฟ้า แต่คุณจะต้องจัดการกับค่ากิโลโอห์มอยู่ดี และไม่ควรมีผลกระทบอะไรหากคุณเพิ่มค่าความคลาดเคลื่อน +-75 โอห์มเข้าไปในการออกแบบของคุณ มิฉะนั้น คุณกำลังออกแบบวงจรที่ไม่สามารถสร้างได้จริงเนื่องจากความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วน
ใช่แล้ว เมื่อคุณมีอุปกรณ์นี้แล้ว คุณก็สามารถออกไปคิดค้นโปรเจ็กต์ได้ โปรเจ็กต์นี้เป็นสัญญาณขนาดเล็กมาก +/-75 โอห์มที่ไม่สำคัญ แต่ผมไม่เคยทำโปรเจ็กต์แบบนั้นมาก่อน ผมนึกไม่ออกด้วยซ้ำว่าจะทำโปรเจ็กต์ขนาดนี้ได้อย่างไร ตัวเลขล้วนๆ แทบจะเป็นสิ่งเดียวที่ตรงตามเกณฑ์ สำหรับเรื่องนี้ คุณต้องมีการเชื่อมต่อมากมายจนแผงวงจรทดลองแทบจะไม่มีประโยชน์ หรือมีการเชื่อมต่อเพียงเล็กน้อยจนคุณอาจจะใช้คลิปหนีบไอซีต่อสายแทนก็ได้
อันที่จริง ครึ่งหนึ่งของโค้ดที่เสร็จสมบูรณ์แล้วนั้น สามารถกำหนดความถี่ (หรือสัญญาณใดๆ) ให้กับโพรบได้ เพื่อให้คุณสามารถเสียบโพรบเข้ากับแถวต่างๆ และบอกบอร์ดว่าคุณต้องการเชื่อมต่ออะไรบ้างโดยไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์
ขั้นตอนต่อไปหลังจากที่ผมทำให้ส่วนพื้นฐานใช้งานได้ดีแล้ว ก็คือการทำในสิ่งที่คุณกล่าวถึง มีหลายวิธีในการแก้ปัญหานี้ ผมคิดว่าวิธีที่ชาญฉลาดที่สุดคือการติดตั้งจอแสดงผลไว้บนแผงวงจร แต่การสร้างจอแสดงผลที่มีรูพรุนมากเช่นนี้อาจต้องอาศัยการพัฒนาในระดับเดียวกับ Samsung อีกวิธีหนึ่งคือการติดตั้งโปรเจ็กเตอร์ขนาดเล็กและกล้องไว้บนนั้น แต่สิ่งที่ผมเคยใช้มาทั้งหมดนั้นช้าและมีปัญหามากเกินไป และก็มีแต่ของไร้คุณภาพวางอยู่เกลื่อนกลาด
ไม่ใช่ว่าสิ่งเหล่านี้ทำไม่ได้ เพียงแต่ฉันต้องหาวิธีทำโดยไม่สูญเสียประสบการณ์ไป
ผมชอบไอเดียเรื่องโพรบนะครับ โดยแต่ละคอลัมน์จะมีค่า RGB และแต่ละ "เน็ต" ก็จะมีรหัสสีของตัวเอง มันอาจจะไม่ฉลาดเท่าเครื่องฉายภาพเหนือศีรษะ แต่ก็ใช้งานง่ายกว่าสำหรับแถบไฟ WS281* ครับ
แม้ว่าจากประสบการณ์ของผม แผ่นพลาสติกใสแบบสำเร็จรูปที่ไม่มียี่ห้อเหล่านั้นจะคุณภาพแย่ แต่ดูเหมือนว่าการใช้เคสใสร่วมกับคลิป bb830 จะง่ายกว่าการใช้จอแสดงผลที่มีรู เปิดโอกาสให้มีตัวเลือกในการจัดวาง LED มากขึ้น แต่การวาง LED ไว้ด้านบนและด้านล่างของแผงวงจรก็ไม่ใช่ความคิดที่แย่ (ยกเว้นว่ารางจ่ายไฟจะขวางทางอยู่บ้าง)
ผมชอบไอเดียนี้มาก และต้องศึกษาชิปตัวนี้อย่างละเอียด ผมกำลังมองหาอะไรที่คล้ายกันอยู่ แต่แค่ในแง่ของจำนวนขาเท่านั้น แต่ละขาควรมีตัวต้านทานที่ตั้งค่าได้ บวกกับตัวต้านทานที่ตั้งค่าได้ต่อลงกราวด์ สามารถตั้งค่าเป็นอินพุต ตั้งค่าเป็นเอาต์พุต และตั้งค่าเป็นสถานะสามทางได้ทั้งหมด ในรูปแบบบล็อกรีจิสเตอร์แบบเลื่อนสำหรับแต่ละขา เพื่อให้สามารถตั้งค่าด้วยซอฟต์แวร์ได้ แต่จนถึงตอนนี้ยังไม่พบ FPGA/CPLD ที่เหมาะสม สำหรับแผงวงจรทดลอง ระบบควรมีอย่างน้อย 60 ขา (30+30) เนื่องจากทั้งหมดใช้รีจิสเตอร์แบบเลื่อน จึงสามารถขยายได้ง่าย และทั้งหมดควบคุมด้วยซอฟต์แวร์
เมื่อใช้เว็บไซต์และบริการของเรา คุณยินยอมอย่างชัดเจนให้เราใช้คุกกี้เพื่อประสิทธิภาพ การทำงาน และการโฆษณา เรียนรู้เพิ่มเติม