Breadboard là gì và nó hoạt động như thế nào?

Breadboard là một thiết bị điện tử tự chế, cho phép người mới bắt đầu làm quen với các mạch điện mà không cần hàn. Thậm chí cả những người dày dạn kinh nghiệm cũng sử dụng các breadboard làm điểm khởi đầu cho các dự án quy mô lớn.

Nếu bạn đang thực hiện các bước đầu tiên trong thế giới DIY hoặc vi điều khiển, bạn có thể đã có breadboard trong bộ công cụ khởi động Arduino hoặc bộ công cụ khởi động Raspberry Pi. Hãy xem một breadboard thực sự là gì, chúng đến từ đâu, và làm thế nào bạn có thể sử dụng chúng qua bài viết sau đây.

Breadboard là gì?

Breadboard là một thiết bị đơn giản được thiết kế để cho phép bạn tạo ra các mạch điện mà không cần hàn. Chúng có nhiều kích thước khác nhau, và thiết kế cũng có thể khác nhau, nhưng theo nguyên tắc chung, chúng sẽ trông giống như thế này:

Nếu bạn chưa bao giờ thấy một breadboard trước đây, bạn có thể tự hỏi làm thế nào để biết lỗ nào giữ chức năng gì. Sẽ dễ dàng hơn một chút để tìm hiểu về các lỗ này khi bạn nhìn từ phía dưới.

Nhìn breadboard từ vị trí này sẽ dễ dàng hơn để hiểu những gì đang xảy ra. Hai phần dây lớn hơn ở mỗi bên thường được sử dụng để kết nối nguồn điện với bảng mạch. Chúng thường được gọi là các đường điện. Các mảnh dây nhỏ khác chạy vuông góc trên bảng mạch, được sử dụng cho các thành phần trong mạch điện. Biểu đồ này sẽ giúp bạn hình dung breadboard từ phía trên.

Các đường điện chạy theo chiều ngang, thành 2 hàng ở trên cùng và dưới cùng.

Nếu bạn kéo bất kỳ miếng kim loại nào ra ngoài, bạn sẽ thấy công dụng của chúng. Chúng được thiết kế để bám vào chân của bất kỳ bộ phận nào được đẩy qua các lỗ trên breadboard. Điều này cho phép bạn kiểm tra mạch mà không cần hàn, hoặc nối mạch.

Theo nguyên tắc chung, đây là cách tất cả các breadboard hoạt động, mặc dù chúng có thể có nhiều kích thước khác nhau. Một số breadboard có các binding post (đầu kẹp) để gắn vào nguồn điện, nhưng không có chúng thì cũng không sao. Ngoài ra, hầu hết các breadboard được thiết kế để có thể nối lại với nhau, trong trường hợp bạn cần breadboard cho một dự án lớn!

Trước khi tiếp tục, bạn nên biết breadboard có một tính năng đáng chú ý khác để tìm hiểu về:

Mạch tích hợp (IC) và gói nội tuyến kép (DIP)

Bạn có thấy khoảng cách nhỏ ở giữa breadboard? Khoảng cách đó là để cho các mạch tích hợp!

Mạch tích hợp (IC) có trong hầu hết các thiết bị điện tử. Chúng làm các động cơ hoạt động, điều chỉnh điện áp, hoạt động như bộ đếm thời gian, thực hiện các nhiệm vụ logic và khá nhiều thứ khác mà bạn cần.

Các IC có thể có số chân, kích cỡ và chức năng khác nhau. Tuy nhiên, nhiều IC tuân thủ một tiêu chuẩn được gọi là Gói nội tuyến kép – Dual In-Line Packages (DIP), có nghĩa là tất cả chúng đều có chung một chiều rộng xác định. Chiều rộng đó vừa khít với khoảng trống ở giữa breadboard. Điều này khiến người dùng dễ dàng làm việc với các IC hơn, mà không phải lo lắng về việc vô tình kết nối sai các chân với nhau.

Ngày nay breadboard được sử dụng như thế nào?

Trong những năm gần đây, hầu như tất cả các thiết bị điện tử entry-level (cấp thấp) đều liên quan đến việc sử dụng Arduino hoặc Raspberry Pi.

Trong khi có rất nhiều điều bạn có thể làm với Raspberry Pi mà không yêu cầu các thành phần bên ngoài, mọi thứ trở nên thú vị khi bạn sử dụng vi điều khiển với mạch DIY. Bản phác thảo Blink cho Arduino – thường là những việc đầu tiên mà người mới bắt đầu làm – có thể được sửa đổi để sử dụng một kết hợp LED và điện trở thực tế trên một breadboard.

Sử dụng những gì đã biết, ta có thể thấy rằng dây từ chân 2 của Arduino đi vào đường điện, trước khi được nối với chốt dương của đèn LED. Một điện trở nối với cực âm của đèn LED, và đầu kia của điện trở nối với dây tiếp đất, trước khi quay trở lại đầu GND của Arduino.

Nếu bạn muốn tự mình thử, hãy xem phần code cho bản phác thảo được sửa đổi tại https://pastebin.com/vqXPmPJ4.

Chân nguồn

Đối với các dự án đơn giản như thế này, các đường điện không phải lúc nào cũng được sử dụng. Nhưng nếu bạn cần sử dụng nhiều thành phần mà tất cả đều yêu cầu nguồn điện, bạn có thể cung cấp năng lượng từ các chân nguồn của Arduino hoặc Raspberry Pi.

Hình trên cho thấy một servo, đòi hỏi nguồn điện cũng như các hướng dẫn từ Arduino. Như bạn có thể thấy, các dây cáp từ chân 5v và GND của Arduino chạy đến bộ dây nguồn trên. Sau đó, thu hẹp khoảng cách ở đầu kia để cung cấp điện cho đường dây phía dưới, và sử dụng các đoạn dây nhỏ để cung cấp điện cho dây VCC và GND của servo. Kỹ thuật bắc cầu này cho các đường dây điện là một phương pháp hay, vì nó đảm bảo các thành phần luôn tiếp cận được nguồn điện, bất kể chúng ở đâu trên breadboard.

Bạn cũng sử dụng một breadboard theo cùng một cách cho các dự án điện nghiệp dư độc lập, ví dụ như các bản dựng Raspberry Pi.

Nếu bạn không có breadboard thì sao?

Nếu bạn không có breadboard, bạn vẫn có thể tạo ra các mạch đơn giản, nhưng nó sẽ không thuận tiện cho lắm.

Phương pháp là sử dụng một biến thể của việc các thành phần hàn trực tiếp với nhau, hoặc quấn dây quanh mỗi chân để nối các thành phần. Phương pháp này cực kỳ khó sử dụng, tuy nhiên, nếu bạn buộc phải sử dụng phương pháp này, bạn có thể sử dụng băng dính điện để cố định mọi thứ đúng chỗ.

Proto-Board và Breadboard

Một phương pháp dễ dàng và lâu dài hơn là sử dụng proto-board. Các mạch này được bao phủ trong các lỗ với các vòng đồng xung quanh, cho phép bạn tạo mạch bằng các thành phần hàn tại chỗ và kết nối chúng bằng dây hoặc hàn thêm. Đây là một giải pháp lâu dài hơn nhiều và thường được sử dụng cuối cùng, khi bạn biết mạch của bạn sẽ làm việc mà không có bất kỳ vấn đề!

Bảng mạch in (PCB)

Một ví dụ cuối cùng là tạo bảng mạch in của riêng bạn cho một dự án.

Đây là một giải pháp lâu dài, được thiết kế riêng cho mạch của bạn. Thông thường, bảng mạch in là bước cuối cùng sau khi thử nghiệm trên cả breadboard và proto-board. Có rất nhiều công ty sản xuất PCB theo đơn đặt hàng, mặc dù bạn có thể làm chúng ở nhà, nếu bạn muốn có trải nghiệm DIY đầy đủ.

YouTuber Extralife có một video giải thích cách thức hoạt động của quy trình này:

Breadboard là phụ kiện hoàn hảo để tìm hiểu về thiết bị điện tử ở mọi cấp độ.

Cho dù bạn đang thực hiện các bước đầu tiên với các dự án mới về Raspberry Pi hay Arduino, breadboard vẫn là nơi bắt đầu tuyệt vời. Chúc bạn thành công!

Xem thêm: