Breadboard gebruiken: zo bouw je een schakeling zonder solderen

Een breadboard is een plastic plankje met gaatjes waarin je elektronische onderdelen en draden steekt, zonder te solderen. Onder de gaatjes zitten metalen veertjes die rijen met elkaar verbinden. Zo bouw je een schakeling in een paar minuten op en haal je hem net zo snel weer uit elkaar. Daarom is het breadboard het eerste hulpmiddel van elke beginner in elektronica, samen met een Arduino, een ESP32 of een Raspberry Pi.

In dit artikel leer je hoe een breadboard werkt, welke gaatjes met elkaar verbonden zijn, hoe je een eerste schakeling met een led bouwt en welke fouten je beter vermijdt. Het hoort bij ons overzicht van 3D-printen en digitaal maken, waar elektronica een belangrijk onderdeel van is.

Wat is een breadboard?

Volgens Wikipedia is een solderless breadboard een herbruikbare basis voor semipermanente prototypes van elektronische schakelingen, zonder solderen. Het is een plastic blok met gaatjes. Onder elk gaatje zit een metalen veertje, meestal van vertind fosforbrons of nikkelzilver, dat een pootje of draad vastklemt. Deze contactpunten heten tie points.

De afstand tussen de gaatjes is 0,1 inch, ofwel 2,54 millimeter. Dat is de standaardafstand van veel onderdelen met pootjes, zoals chips in een DIP-behuizing, die precies over de middengroef passen. Voor een hobbyist is dat vooral prettig: de meeste ledjes, weerstanden en kleine chips passen zonder aanpassing.

Een breadboard is zo gebouwd dat je geen gereedschap nodig hebt. Je steekt een onderdeel erin, en het zit vast. Wil je iets veranderen, dan trek je het eruit. Dat maakt het ideaal om te leren en om een schakeling uit te proberen voordat je hem blijvend maakt. Pas als de schakeling werkt, soldeer je hem eventueel vast. Hoe dat gaat, lees je in onze gids over solderen.

Hoe zijn de gaatjes verbonden?

Dit is het belangrijkste om te begrijpen. Een breadboard lijkt een raster, maar niet alle gaatjes zijn met elkaar verbonden.

De rijen in het midden

Het middengedeelte heeft genummerde rijen. Per rij zijn de vijf gaatjes aan de ene kant van de middengroef met elkaar verbonden, en de vijf aan de andere kant ook. Volgens Wikipedia heet de linkerkant A tot en met E en de rechterkant F tot en met J. Dus in rij 10 zijn de gaatjes 10A tot en met 10E verbonden, en 10F tot en met 10J. Maar 10E en 10F zijn niet met elkaar verbonden: de middengroef scheidt ze.

Wat betekent dit? Steek je een pootje van een led in 10A en een pootje van een weerstand in 10C, dan zijn die twee onderdelen met elkaar verbonden. Dat is hoe je een schakeling maakt: onderdelen die dezelfde rij delen, zijn verbonden.

De voedingsrails

Langs de lange randen lopen de voedingsrails (bus strips). Meestal zijn dat twee kolommen: één voor de voedingsspanning en één voor de aarde (massa). Volgens Wikipedia is de plusrail vaak rood gemarkeerd en de aarde blauw of zwart. Let op: bij sommige breadboards is een rail over de hele lengte doorverbonden, bij andere is hij in groepen van ongeveer 25 gaatjes verdeeld. Heb je een groot breadboard en werkt het ineens niet, controleer dan of de rail doorloopt. Dat is een bekende valkuil.

De rails zijn handig omdat je de spanning en de aarde maar één keer aansluit en daarna op veel plekken beschikbaar hebt. Je verbindt de rails met jumperkabels aan de voedingspinnen van je bord, bijvoorbeeld een Arduino Uno.

Wat heb je nodig bij een breadboard?

Een breadboard alleen is niet genoeg. Dit heb je er minimaal bij nodig:

• Jumperkabels. Dit zijn draden met stijve uiteinden om de rijen en rails te verbinden. Volgens Wikipedia zijn het meestal massieve, vertinde koperdraden van ongeveer 22 AWG. Er zijn ook kabels met pinnetjes aan de uiteinden, die makkelijker in te steken zijn.
• Onderdelen, zoals ledjes, weerstanden, knoppen en kleine sensoren.
• Een voeding of een microcontroller, zoals een Arduino, een ESP32 of een Raspberry Pi.
• Een multimeter (optioneel maar handig) om te controleren of een verbinding geleidt en welke spanning er staat.

Een breadboard koop je los, maar vaak ook in een set met jumperkabels en onderdelen. Een volledige set is voor een beginner het gemakkelijkst. Let bij het kiezen op de grootte: een klein breadboard met 400 gaatjes is genoeg voor eenvoudige projecten, een groter model geeft meer ruimte. Een breadboard met een zelfklevende achterkant is handig om het op een plankje te monteren. Bekijk ook of het bord stevig aanvoelt, want slechte veertjes laten onderdelen los.

Je eerste schakeling: een led met weerstand

Een led laten branden is de klassieke eerste oefening. Je hebt een breadboard, een led, een weerstand van ongeveer 220 tot 330 ohm (richtwaarde voor gewone ledjes), twee jumperkabels en een bron van 5 volt, bijvoorbeeld de 5V-pin van een Arduino of een USB-voeding.

1. Zet de stroom uit. Bouw altijd bij uitgeschakelde voeding.
2. Steek de led in het breadboard. Een led heeft een lang been (plus, anode) en een kort been (min, kathode). Zet ze in twee verschillende rijen, bijvoorbeeld 10A en 11A.
3. Verbind de weerstand met de plus-kant. Steek een poot van de weerstand in dezelfde rij als het lange been van de led, en de andere poot in een lege rij.
4. Verbind de weerstand met de plusrail. Gebruik een jumperkabel van het vrije uiteinde van de weerstand naar de rail die je met 5 volt verbindt.
5. Verbind de min-kant van de led met de aarde. Een jumperkabel van de rij met het korte been naar de aarderail.
6. Sluit de rails aan op de voeding. Plus naar plus, aarde naar aarde.
7. Zet de stroom aan. De led brandt. Doet hij het niet, draai de led om.

Waarom de weerstand? Een led laat bijna ongeremd stroom door en gaat anders stuk. De weerstand begrenst de stroom. Bij een Arduino of ESP32 sluit je de plus-kant op een pin aan in plaats van op de 5-volt-rail, en schakel je de led via een programma. Zie ons artikel over de Arduino IDE voor hoe je dat programma schrijft.

Tips voor een nette opbouw

• Gebruik korte draden. Lange, rommelige draden maken het lastig om fouten te zoeken.
• Gebruik vaste kleuren. Rood voor plus, zwart of blauw voor aarde, andere kleuren voor signalen.
• Houd het overzichtelijk. Maak één onderdeel tegelijk en test het.
• Draai pinnetjes niet. Duw onderdelen recht in de gaatjes, anders buigt het pootje of wordt het veertje slap.
• Teken je schakeling op papier. Noteer rij en kolom, zodat je het later kunt nabouwen.

Uitbreiden: een knop erbij

Is de led gelukt, voeg dan een drukknop toe. Een knop met vier pootjes past vaak over de middengroef van het breadboard, zodat de twee kanten niet met elkaar verbonden zijn zolang je niet drukt. Dat is precies wat je wilt: de knop sluit de verbinding alleen als je hem indrukt. Zet de knop in serie met de led, of lees hem uit met een pin van je Arduino. Bij het uitlezen heb je een extra weerstand nodig (een pull-up of pull-down), zodat de ingang geen willekeurige waarde leest. Zo leer je in een uur de bouwstenen die in bijna elke schakeling terugkomen: een bron, een schakelaar, een belasting en een beveiliging.

Een goed hulpmiddel bij het uitproberen is een eenvoudige multimeter. Meet je de spanning op de rail, dan zie je of het breadboard doorverbonden is. Dat scheelt veel zoeken.

Wat kan een breadboard niet?

Het breadboard is een hulpmiddel om te testen, geen eindproduct. Volgens Wikipedia heeft het beperkingen:

• Frequentie. Bij hoge frequenties, meestal boven ongeveer 10 MHz, werken schakelingen niet goed. De gaatjes hebben capaciteit en de contacten een wisselende weerstand.
• Betrouwbaarheid. Verbindingen kunnen na verloop van tijd losraken. Een grote schakeling wordt snel onoverzichtelijk en lastig te debuggen.
• Snelle signalen. Lange jumperkabels geven bij snelle digitale signalen storing.
• Onderdelen. Onderdelen voor opbouwmontage (SMD) of met een andere pootafstand passen niet zonder een adapterbordje.
• Stroom. Een breadboard is niet bedoeld voor grote stromen. De contactveertjes kunnen warm worden en de verbindingen zijn niet berekend op zware belasting.

Heb je een werkende schakeling die je wilt bewaren? Dan is het tijd om hem permanent te maken, op een experimenteerprint of een eigen printplaat. Daarvoor soldeer je de onderdelen vast.

Veilig werken met een breadboard

Een breadboard is op zichzelf onschuldig, maar je werkt vaak met voedingen en onderdelen die warm worden.

• Werk bij uitgeschakelde voeding als je draden verplaatst. Zo voorkom je kortsluiting.
• Gebruik laagspanning. Een breadboard is niet bedoeld voor netspanning (230 volt). Dit artikel geeft geen instructies voor netspanning. Schakel nooit 230 volt op een breadboard.
• Controleer de polariteit. Onderdelen zoals elektrolytische condensatoren en ledjes kunnen kapotgaan of zelfs knappen als je ze verkeerd om aansluit.
• Voorkom kortsluiting. Laat blote draden elkaar niet raken, vooral niet de plus en de aarde.
• Let op warmte. Voel voorzichtig of een onderdeel heet wordt. Een onderdeel dat snel heet wordt, haal je uit de schakeling en controleer je.
• Gebruik een veiligheidsbril als je pootjes afknipt, want ze kunnen wegspringen.
• Gebruik geen accu’s zonder bescherming. Een lithiumaccu rechtstreeks op een breadboard aansluiten is riskant.

Dit zijn algemene richtlijnen. Lees de gegevens van je eigen onderdelen.

Waar komt een breadboard in je projecten aan bod?

Een breadboard past in bijna elk beginnersproject. Je gebruikt het bij Arduino projects, bij Raspberry Pi projecten en bij het testen van een sensor voor een eigen apparaat. Veel starterkits bevatten er een: de Arduino starterkit van Arduino bevat volgens de productpagina een breadboard met 400 punten en 70 jumperkabels. Het is dus meestal niet nodig het apart te kopen.

Veelgestelde vragen over het breadboard

Verder lezen