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Jun 29, 2023

Commutazione controllata da transistor di un display a LED: un remix del circuito di Radio Shack Classics

L'elettronica non era l'unico prodotto che Radio Shack vendeva nei propri negozi. Molte delle linee di prodotti di Radio Shack erano rivolte agli hobbisti e incoraggiavano la sperimentazione, l'immaginazione e la tecnica

L'elettronica non era l'unico prodotto che Radio Shack vendeva nei propri negozi. Molte delle linee di prodotti di Radio Shack erano rivolte agli hobbisti e incoraggiavano la sperimentazione, l'immaginazione e l'esplorazione tecnica. Negli anni '70, Radio Shack offrì anche il marchio Science Fair® di kit per esperimenti progettati per insegnare a bambini e adulti l'elettronica, la fisica, il magnetismo, i computer, l'aerospaziale e le scienze correlate.

I progetti elettronici xx-in-1 di Radio Shack Science Fair includevano un manuale di laboratorio dettagliato per la costruzione di più progetti di circuiti elettronici come una radio a cristalli, una luce stroboscopica, un uccello udibile, un rilevatore di bugie, generatori di effetti sonori e un cicalino. L'intento dei kit di progetti elettronici xx-in-1 di Science Fair era quello di educare adulti e bambini sulle meraviglie della tecnologia elettronica. L'apprendimento è avvenuto durante la costruzione e il test dei circuiti elettronici dettagliati nel manuale di laboratorio.

In questo articolo sul progetto, un circuito tratto dalle pagine del kit di progetto elettronico 150-in-1 di Science Fair mostrato nella Figura 1 verrà presentato con una leggera svolta. Il circuito classico verrà discusso e illustrato utilizzando una breadboard senza saldatura e componenti elettronici contemporanei. Inoltre, l'analisi dei circuiti e il layout della breadboard senza saldatura verranno introdotti utilizzando gli ambienti di modellazione online di circuiti Multisim Live e Autodesk TinkerCAD. Infine, incorporerò un microcontrollore M5Stack Core per aggiornare l'operazione di commutazione manuale tramite pulsante.

A pagina 40 del manuale di laboratorio del kit di progetto elettronico 150 in 1 di Science Fair, come illustrato nella Figura 2, è presente un circuito classico che illustra l'applicazione fondamentale di un transistor, quella di un interruttore elettronico. Il layout tradizionale di un tipico manuale di laboratorio di progetto elettronico della Fiera della scienza prevedeva una breve descrizione tecnica e il funzionamento del circuito.

La descrizione tecnica e il funzionamento del circuito includevano uno schema elettrico e una sequenza. La descrizione tecnica utilizzata con il circuito elettronico aveva lo scopo di istruire l'hobbista sulla terminologia e sui simboli del campo dell'elettronica. Sul lato destro della descrizione tecnica è stato fornito uno schema elettrico dettagliato che mostra il collegamento dei componenti elettronici. Sotto l'illustrazione è stata fornita una sequenza di cablaggio che mostra una versione testuale dello schema.

Una versione compatta del circuito moderno può essere costruita utilizzando componenti elettronici standard. I transistor 2SB e 2SC mostrati nello schema del circuito elettronico possono essere sostituiti utilizzando transistor PNP e NPN complementari. Il componente 2SB può essere sostituito con un transistor PNP 2N3906. Il sostituto del transistor 2SC è un transistor NPN 2N3904 (il complemento del 2N3906). Il 2SB originale era un componente al germanio PNP rispetto al nuovo transistor al silicio 2N3906. Sorprendentemente, il transistor NPN 2SC711 era un componente in silicio.

Il display LED a 7 segmenti è un dispositivo optoelettronico a catodo comune (CC). Questo componente dovrà essere sostituito con un componente optoelettronico Avago HDSP-5503 CC o equivalente. Infine, il circuito elettronico viene azionato premendo il tasto fornito in dotazione al kit. Un normale interruttore a pulsante tattile sostituirà la chiave utilizzata nel progetto originale.

La realizzazione del progetto elettronico è facilmente realizzabile utilizzando le parti sostituite e alcuni resistori discreti. Una breadboard senza saldature di dimensioni ridotte può ospitare il posizionamento e il cablaggio dei componenti utilizzando lo schema del circuito elettronico originale.

Come illustrato nella Figura 3, la piattaforma online AutoDesk TinkerCAD Circuits consente il posizionamento di componenti elettronici virtuali su una breadboard senza saldatura. La piattaforma di modellazione online permette anche il test del circuito realizzato sulla breadboard solderless. Inoltre, questa funzionalità di test virtuale garantisce il corretto funzionamento del circuito prima di costruire il dispositivo fisico.

La breadboard senza saldatura può essere facilmente popolata con componenti e cablata elettricamente, come mostrato nella Figura 4.

Come mostrato nella Figura 5, possiamo anche usare KiCad per progettare lo schema del circuito elettronico.