Choinka Świąteczna NaMi 🎄 - Instrukcja Montażu

Cześć! 👋 Miło Cię tu widzieć!

Zapraszamy do odwiedzenia naszych mediów społecznościowych oraz strony internetowej po więcej projektów!

Instagram GitHub LinkedIn

Twoja obecność na tej stronie oznacza, że jesteś szczęśliwym posiadaczem naszego zestawu DIY. Poniższa instrukcja przeprowadzi Cię przez proces montażu naszej świątecznej płytki PCB. Została przygotowana tak, aby była zrozumiała zarówno dla początkujących, jak i osób, które mają już doświadczenie w montażu elektroniki.

⏱️ Całość powinna zająć około 15-20 minut.

💡 Poziom trudności: 🟡🟡⚪⚪

---

🧰 Czego potrzebujesz do montażu?

• Lutownica
• Stop lutowniczy
• Topnik
• Obcinaczki do wyprowadzeń
• Opcjonalnie: pęseta, podkładka silikonowa do lutowania

Zasilanie

Choinka zasilana jest dwiema bateriami CR2032 - nie są dołączone do zestawu

---

📦 Co znajduje się w zestawie?

• Nasza autorska płytka PCB w kształcie choinki
• Zestaw diod LED:
  • 4x Czerwone
  • 4x Żółte
  • 4x Niebieskie
• 3x Tranzystor
• Zestaw rezystorów
  • 2x Rezystor 470 Ω
  • 1x Rezystor 10 kΩ
  • 3x Rezystor 100 kΩ
• 3x Kondensator 10 μF
• Zmontowana podstawa zasilająca

---

🛠️ Montaż krok po kroku

Jak montować układ elektroniczny?

Lutowanie to podstawowa technika łączenia elementów elektronicznych z płytką PCB. Polega na stopieniu cyny, która dzięki zawartemu w niej topnikowi przylega do pola lutowniczego oraz do wyprowadzenia elementu. Proces ten nazywa się zwilżaniem – stopiona cyna „oblewa” metalową powierzchnię i tworzy przewodzące połączenie.

Grafika ze strony: https://serwis.avt.pl/

Bezpieczeństwo

Podczas pracy końcówka lutownicy osiąga temperaturę 250–400°C. Pracuj ostrożnie i odkładaj lutownicę na dedykowaną podstawkę.

Dobrze wykonane połączenie lutowane powinno:

• być gładkie i błyszczące,
• być lekko wklęsłe (menisk wklęsły),
• obejmować zarówno pole lutownicze jak i wyprowadzenie,
• nie mieć nadmiaru cyny (tzw. kulki, mostki lub grudki).

Jeśli cyna nie chce „trzymać się” powierzchni – najczęściej winna jest brudna powierzchnia, tlenki na powierzchni lub zbyt mała temperatura. W takich sytuacjach pomaga topnik (flux), który usuwa zanieczyszczenia, poprawiając jakość zwilżania.

W jakiej kolejności montować elementy?

Najlepiej zaczynać od najmniejszych i najniższych elementów
(rezystory → tranzystory → kondensatory → diody LED).
Dzięki temu lutowanie jest wygodne i elementy są stabilne.

Sposób montażu elementów elektronicznych:

Polaryzacja!

Niektóre elementy mają konkretną orientację montażową, której nie można odwrócić. Błędne podłączenie elementów wymagających odpowiedniej polaryzacji, może skutkować uszkodzeniem elementu!

Krok 1 – Przygotowanie elementów

Rozłóż wszystkie elementy na płaskim podłożu, porównaj z listą z zestawu.

Zdjęcie potrzebnych elementów i płytki PCB

Zapoznaj się z rozmieszczeniem elementów na płytce drukowanej:

Krok 2 – Rezystory

Włóż odpowiednie rezystory w pola R1–R6, przylutuj zgodnie z powyższą instrukcją, obetnij końcówki. Polaryzacja w przypadku rezystorów nie jest istotna.

Tip

Rezystory warto montować jako pierwsze — są najmniejsze gabarytowo i można łatwo je ustabilizować.

Krok 3 – Tranzystory

Zamontuj tranzystory w Q1–Q3 w analogiczny sposób. Obetnij końcówki.

Zamontuj tranzystory odwrotnie względem obrysu na PCB

Pomimo największych starań, czasmi w procesie projektowania elektroniki dochodzi do pomyłek - tak stało się w naszym przypadku i obrysy tranzystorów zostały naniesione odwrotnie na PCB! Zamontuj tranzystory odwrotnie względem obrysu na PCB!

Krok 4 – Kondensatory

Umieść i przylutuj kondensatory w C1–C5, zwracając uwagę na polaryzację. Obetnij końcówki.

Tip

Kondensatory elektrolityczne zawsze mają zaznaczoną na obudowie polaryzację (minus po stronie jednej z nóżek).

Krok 5 – Diody LED

Włóż diody według kolorów, pamiętając o dłuższej nóżce jako anodzie (+). Umieszczaj diody zgodnie z opisem kolorów na PCB.

Krok 6 – Kontrola i uruchomienie

Sprawdź jakość połączeń lutowanych, ponownie zweryfikuj polaryzację wszystkich elementów. Gdy wszystko jest połączone poprawnie, włóż płytkę w podstawę i sprawdź jej działanie.

🔍 Jak to działa? (sekcja dla ciekawych)

Schemat elektroniczny

Jak działa nasz multiwibrator astabilny?

Zastosowany w układzie trójfazowy multiwibrator astabilny jest klasycznym generatorem przebiegów prostokątnych opartym na tranzystorach bipolarnych NPN (2N2222) oraz sprzężeniu pojemnościowym pomiędzy kolejnymi stopniami. Każdy tranzystor (Q1, Q2, Q3) steruje oddzielną gałęzią diod LED poprzez rezystory kolektorowe R2, R4 i R6.

Praca tranzystorów i konfiguracja stopni

Każdy stopień pracuje w konfiguracji wspólnego emitera, gdzie:

• emiter jest połączony bezpośrednio z masą,
• kolektor poprzez rezystor obciążenia (4,7 kΩ–10 kΩ) zasila odpowiednie diody LED,
• baza sterowana jest poprzez rezystor polaryzujący 100 kΩ oraz impulsowo przez kondensator sprzęgający pochodzący z poprzedniego stopnia.

W stanie przewodzenia (nasycenia) tranzystor wymusza niski poziom napięcia na kolektorze, co umożliwia przepływ prądu przez daną grupę LED. Po wyłączeniu tranzystora napięcie kolektora wzrasta do poziomu zasilania, wygaszając diody.

Sprzężenie między stopniami i generacja oscylacji

Kondensatory C1, C3 i C5 (10 µF) pełnią funkcję sprzęgającą — łączą kolektor jednego stopnia z bazą stopnia następnego. Tworzą razem z rezystorami polaryzującymi (100 kΩ) układy RC odpowiedzialne za:

• opóźnienie czasowe przełączenia (stała czasowa RC),
• generację impulsu sterującego bazą kolejnego tranzystora,
• samowzbudną oscylację układu bez konieczności stosowania zewnętrznego sygnału zegarowego.

Mechanizm pracy jednego cyklu można opisać następująco:

1. Załóżmy, że Q1 jest w stanie nasycenia — jego kolektor znajduje się blisko potencjału GND.
2. Kondensator C3 ładuje się zgodnie z równaniem dla obwodu RC, a baza Q2 utrzymywana jest poniżej progu przewodzenia.
3. W momencie rozładowania C3 napięcie bazy Q2 zaczyna rosnąć, aż tranzystor Q2 osiągnie próg przewodzenia i wejdzie w stan nasycenia.
4. Szybki wzrost napięcia na kolektorze Q1 (z LOW do HIGH) jest przeniesiony przez C3 jako impuls dodatni na bazę Q2, przyspieszając jego przełączenie.
5. Analogiczny proces zachodzi pomiędzy parami Q2→Q3 oraz Q3→Q1 poprzez kondensatory C5 i C1.

W efekcie układ przechodzi cyklicznie przez trzy stabilne stany chwilowe, z których każdy odpowiada za zaświecenie jednej gałęzi LED.

Kolejność przełączeń

Drobne różnice parametrów tranzystorów, rezystorów i kondensatorów powodują, że po włączeniu zasilania jeden ze stopni jako pierwszy osiąga warunki przewodzenia. Od tego momentu mechanizm sprzężenia pojemnościowego wymusza następującą sekwencję, czyli kolejno zapalają się:

• diody czerwone,
• następnie żółte,
• na końcu niebieskie,

a cały cykl powtarza się.

❓ Rozwiązywanie problemów

LED-y nie świecą
– sprawdź poprawność polaryzacji diod
– sprawdź styki podstawy zasilającej

Tylko jedna strona miga
– możliwy błąd przy tranzystorze lub kondensatorze w danym ramieniu multiwibratora

Choinka w ogóle się nie uruchamia
– upewnij się, że baterie są nowe i poprawnie włożone

---

🙌 Podziękowania

Projekt został zrealizowany przez członków Koła Naukowego NaMi
przy wsparciu Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów (W12N).

Miłego montowania! 🔧🎄