Как пользоваться макетной платой (breadboard). Как пользоваться макетной платой для монтажа без пайки
Последнее время нахожусь в поиске оптимальной конструкции монтажной платы. Что-то похожее на стремление к совершенству)). Монтажная плата вообще штука удобная, смотришь на принципиальную схему и собираешь на ней тоже самое по конфигурации. Спаянные в единое целое электронные компоненты очертаниями повторяют рисунок принципиальной схемы. Это здорово выручает, когда работа над незаконченным была отложена на какое-то время (порой значительное). При возвращении к проекту достаточно положить перед собой схему и монтажку, и ничего не нужно вспоминать - всё видно и понятно. Последними «сработал» монтажки с установленными на них трансформаторами. И если на одной он предназначен для конкретного устройства (после отладки будет снят и установлен в его корпус), то на другой (меньшего размера) он стационарный.
Специально ничего не подбирал, попалась на глаза одна из плат блока питания от телевизора «Рубин» - вот и занялся ей.
Убрал всё лишнее, оставив только выключатель, трансформатор и то, что имелось из разъёмов, да держатели предохранителей.
С обратной стороны платы имелось некоторое количество весьма мощных дорожек, которые, несомненно, могут пригодиться в дальнейшем. Однако значительная часть из них (отмечена красным фломастером), в случае не изменения их соединения, явилась бы проводником напряжения в 220 вольт, что недопустимо для эксплуатации монтажной платы открытого типа.
Вследствие чего были произведены следующие изменения - печатные проводники лишены соединения с контактами выключателя, а сетевой провод питания к этим контактам припаян напрямую.
Для удобства дальнейшей работы над будущей монтажной платой и её использования, прикрепил к ней импровизированные ножки, на выключатель поставил клавишу. Держатели предохранителей пришлось снять (дорожки то перерезаны).
Стоящий на плате понижающий трансформатор будет подключатся к сети через провод имеющий в разрыве блок предохранителей номиналом по 0,5 А каждый. Наружные контакты выключателя находящиеся под напряжением 220 В были закрыты от случайного контакта пластмассовыми накладками (приклеены клеем).
Контакты выключателя с обратной стороны также были изолированы. Сетевой провод надёжно прикреплён к краю монтажной платы.
Официальные технические данные трансформатора ТП-8-3, стоящего на монтажной плате следующие:
| U вторичных | обмоток, В | I вторичных | обмоток, А |
| II | III | II | III |
| 13,2 | 4,75 | 0,45 | 0,16 |
В действительности максимальное переменное напряжение на выходе составило 16,4 В. А выпрямленное максимальное напряжение равно 14,4 В.
Различное сочетание соединения концов вторичной обмотки, имеющей отвод, даёт на выходе ещё 8,6 В и 5,4 В. Имеющиеся напряжение и ток подойдут для питания большинства различных несложных схем. Диодный мост не имеет постоянного соединения с трансформатором и легко может быть исключён из схемы, в случае если будет нужно для питания переменное напряжение.
Готовая монтажная плата. На ней уже имеется достаточное количество отверстий для установки штырьковых контактов, к которым и будут припаиваться электронные компоненты. Контакты (штырьки) не имеют своего постоянного места, а устанавливаются в том месте монтажной платы, где это необходимо для конкретно собираемой схемы.
Монтажная плата является устройством вспомогательного характера, она не цель, а средство достижения цели. И рискну высказать мысль, что будет правильно такие вещи не делать «с нуля», лучше приспосабливать что-то подходящее. А то «руки могут так и не дойти до главного».
В прошлой статье мы рассмотрели технологию монтажа накруткой. Но практика - критерий истины. К тому же DIHALT задал конкретный вопрос о том, как же быть с деталями? Ясно, что детали ставятся на плату с одной стороны, а все соединения происходят с другой стороны (вроде бы логично, но как?). Для монтажа накруткой есть готовые платы , но они очень дорогие.В этой статье я покажу свое решение, как макетировать накруткой, на плате, которую я сделал сам буквально за пару часов.
Первые трудные шаги
В конце первой части я рассказывал о практическом применении и проблемах, с которыми столкнулся. Сейчас я разрабатываю проект синтезатора на ПЛИС и нахожусь в процессе постоянных экспериментов, поэтому схемотехника меняется постоянно. Постоянно требуются перекоммутации. Если внутри ПЛИС достаточно перебросить сигналы на другие выводы, то на плате все происходит не так быстро. Именно для того, чтобы повысить скорость изменения схемы, ее надежность и устойчивость к многократным переделкам, я и взялся за монтаж накруткой. Но не все так гладко.Мой проект состоит из двух плат: плата, на которой расположена микросхема ПЛИС и плата расширения для нее - синтезатор. Соединяются платы через 40 штырьковый разъем с помощью шлейфа. Дальше всю схему на плате расширения я делал поверхностным монтажом. То есть провода припаивались прямо к штырькам разъема. А для того, чтобы перейти на монтаж накруткой, мне нужно вывести эти 40 линий на сторону платы, где будут штыри. Туда же, для примера, я вывожу, допустим 8 резисторов по 10 КОм. Делаю так, как и решил ранее. Вставляю стойки в плату. Сверху к стойкам припаиваю радиоэлементы. В случае с разъемом пришлось паять провода. Получилось все очень плохо: долго, не надежно, не удобно, не красиво. К тому же стойки очень плохо лудились и паять к ним было очень сложно.
Сверху штырьки для перехода на Wire Wrap. Под ними разьем. И 20 бубликов - провод. Ниже 8 резисторов, припаяных к стойкам
То же - с другой стороны: верхний ряд - стойки разьема, ниже - два ряда стойки к которым припаяны резисторы
Потратив 3 часа и сделав только половину работы всего лишь по разьему, и кое как припаяв 8 резисторов, с грустными мыслями я пошел спать.
Мыслей было две:
1) я не правильно провожу монтаж элементов
2) нужно что-то решить с тем, что стойки плохо лудятся
И перед сном на меня снизошло озарение!
Концепт платы
Готовые платы Wire Wrap обычно сделаны по такому принципу.С одной стороны устанавливаются элементы
А с другой стороны это все выходит штырьками
Длинными штырьками. И кроме штырьков на той стороне вообще ничего нет.
И почему же я так не делаю? Зачем я продеваю стойки, никак их не закрепляю, а радиоэлементы припаиваю на стойки?
Это же бред! Радиоэлементы надо паять как раз на макетную плату как обычно, а штыри выводить на другую сторону, где нет медных проводников!
Осталось только решить проблему с лужением. Вопрос решился с помощью флюса Ф38Н. Я вообще не понимаю, как я жил раньше без него!
Делаем!
Берем кривые китайские платы:
Паяльник (у меня автомобильный 12 вольтовый с ЗУ от туда же), третья рука, мой любимый припой - ПОС-61 1.5мм метра два, и открытие этой осени - Ф38Н, еще там тонкая трубочка, в которую я набирал кислоту и наносил ее на стойки.
Отпиливаем с платы лишнее, шкурим, обезжириваем. Лудим стойки. Устанавливаем на плату и пропаиваем. Благодаря флюсу и ПОС-61 в катушке, паять было одно удовольствие! Быстро и красиво.
С торца платы я делаю из стоек две полосы по 20. Это разъем для соединения с платой ПЛИС. Там же два провода - питание.
Весь остальной монтаж на плате служит исключительно для прототипирования нужной мне схемы.
Со стороны печатного монтажа будем припаивать дискретные элементы: микросхемы, резисторы, конденсаторы и там же соединять их с одной из стоек. А еще лучше припаять панельки и все элемнты оперативно вставлять в них
А с другой стороны уже соединять элементы накруткой (справа две линии - это питание).
ВАЖНЫЙ МОМЕНТ!
При переходе на монтаж накруткой нужно немного переключить свое мышление и начать делать именно монтаж накруткой. Уходить от поверхностного монтажа и по возможности от пайки. Мне это сделать с первого раза не получилось. И сейчас, когда я сделал новую плату, я чуть опять не начал допускать те же ошибки. Вот пример: нужно из входа-разъема перенести все 40 линий на первую линию стоек. Что я собрался делать? Конечно! Припаять провод от разъема к первой линии. Но это ошибка. Так делать не нужно. Вообще не нужно перебрасывать все 40 линий. Нужно только те, что потребуются в данной схеме (1) . И вместо пайки мы можем применить монтаж накруткой. Стойки большие, после установки шлейфа под ним достаточно место, чтобы накрутить провод(2).(Несколько дней спустя).
Так сейчас выглядит плата. За эти дни она несколько раз поменялась, но все изменения давались легко и быстро.
Вид со стороны монтажа накруткой:
Вид со стороны монтажа элементов (извините, что так пёстро):
Вывод. Такой способ макетирования мне подходит и я буду использовать его в дальнейшем. Попробуйте!
Задал конкретный вопрос о том, как же быть с деталями? Ясно, что детали ставятся на плату с одной стороны, а все соединения происходят с другой стороны (вроде бы логично, но как?). Для монтажа накруткой есть готовые платы , но они очень дорогие.
В этой статье я покажу свое решение, как макетировать накруткой, на плате, которую я сделал сам буквально за пару часов.
Первые трудные шаги
В конце первой части я рассказывал о практическом применении и проблемах, с которыми столкнулся. Сейчас я разрабатываю проект синтезатора на ПЛИС и нахожусь в процессе постоянных экспериментов, поэтому схемотехника меняется постоянно. Постоянно требуются перекоммутации. Если внутри ПЛИС достаточно перебросить сигналы на другие выводы, то на плате все происходит не так быстро. Именно для того, чтобы повысить скорость изменения схемы, ее надежность и устойчивость к многократным переделкам, я и взялся за монтаж накруткой. Но не все так гладко.
Мой проект состоит из двух плат: плата, на которой расположена микросхема ПЛИС и плата расширения для нее - синтезатор. Соединяются платы через 40 штырьковый разъем с помощью шлейфа. Дальше всю схему на плате расширения я делал поверхностным монтажом. То есть провода припаивались прямо к штырькам разъема. А для того, чтобы перейти на монтаж накруткой, мне нужно вывести эти 40 линий на сторону платы, где будут штыри. Туда же, для примера, я вывожу, допустим 8 резисторов по 10 КОм. Делаю так, как и решил ранее. Вставляю стойки в плату. Сверху к стойкам припаиваю радиоэлементы. В случае с разъемом пришлось паять провода. Получилось все очень плохо: долго, не надежно, не удобно, не красиво. К тому же стойки очень плохо лудились и паять к ним было очень сложно.
Сверху штырьки для перехода на Wire Wrap. Под ними разьем. И 20 бубликов - провод. Ниже 8 резисторов, припаяных к стойкам
То же - с другой стороны: верхний ряд - стойки разьема, ниже - два ряда стойки к которым припаяны резисторы
Потратив 3 часа и сделав только половину работы всего лишь по разьему, и кое как припаяв 8 резисторов, с грустными мыслями я пошел спать.
Мыслей было две:
1) я не правильно провожу монтаж элементов
2) нужно что-то решить с тем, что стойки плохо лудятся
И перед сном на меня снизошло озарение!
Концепт платы
Готовые платы Wire Wrap обычно сделаны по такому принципу.
С одной стороны устанавливаются элементы
А с другой стороны это все выходит штырьками
Длинными штырьками. И кроме штырьков на той стороне вообще ничего нет.
И почему же я так не делаю? Зачем я продеваю стойки, никак их не закрепляю, а радиоэлементы припаиваю на стойки?
Это же бред! Радиоэлементы надо паять как раз на макетную плату как обычно, а штыри выводить на другую сторону, где нет медных проводников!
Осталось только решить проблему с лужением. Вопрос решился с помощью флюса Ф38Н. Я вообще не понимаю, как я жил раньше без него!
Делаем!
Берем кривые китайские платы:
Паяльник (у меня автомобильный 12 вольтовый с ЗУ от туда же), третья рука, мой любимый припой - ПОС-61 1.5мм метра два, и открытие этой осени - Ф38Н, еще там тонкая трубочка, в которую я набирал кислоту и наносил ее на стойки.
Отпиливаем с платы лишнее, шкурим, обезжириваем. Лудим стойки. Устанавливаем на плату и пропаиваем. Благодаря флюсу и ПОС-61 в катушке, паять было одно удовольствие! Быстро и красиво.
С торца платы я делаю из стоек две полосы по 20. Это разъем для соединения с платой ПЛИС. Там же два провода - питание.
Весь остальной монтаж на плате служит исключительно для прототипирования нужной мне схемы.
Со стороны печатного монтажа будем припаивать дискретные элементы: микросхемы, резисторы, конденсаторы и там же соединять их с одной из стоек. А еще лучше припаять панельки и все элемнты оперативно вставлять в них
А с другой стороны уже соединять элементы накруткой (справа две линии - это питание).
ВАЖНЫЙ МОМЕНТ!
При переходе на монтаж накруткой нужно немного переключить свое мышление и начать делать именно монтаж накруткой. Уходить от поверхностного монтажа и по возможности от пайки. Мне это сделать с первого раза не получилось. И сейчас, когда я сделал новую плату, я чуть опять не начал допускать те же ошибки. Вот пример: нужно из входа-разъема перенести все 40 линий на первую линию стоек. Что я собрался делать? Конечно! Припаять провод от разъема к первой линии. Но это ошибка. Так делать не нужно. Вообще не нужно перебрасывать все 40 линий. Нужно только те, что потребуются в данной схеме (1) . И вместо пайки мы можем применить монтаж накруткой. Стойки большие, после установки шлейфа под ним достаточно место, чтобы накрутить провод(2).
(Несколько дней спустя).
Так сейчас выглядит плата. За эти дни она несколько раз поменялась, но все изменения давались легко и быстро.
Вид со стороны монтажа накруткой:
Вид со стороны монтажа элементов (извините, что так пёстро):
Вывод. Такой способ макетирования мне подходит и я буду использовать его в дальнейшем. Попробуйте!
Макетная плата представляет собой универсальную то есть поверхность, специально предназначенную для монтажа разнообразных радиодеталей. На ней имеются сотни отверстий, которые при помощи металлических полосок электрически связаны между собой. Выводы микросхем и радиодеталей вставляются в эти небольшие по размерам дырочки, а затем соединяются посредством кусочков зачищенных проводов. При этом ряды контактов, расположенных вверху, внизу и посередине платы, предназначены для объединения многочисленных точек схемы с землей и источником питания. Особо следует отметить, что макетная плата не требует наличия паяльника, флюса и припоя. Кроме того, при работе с ней нет риска перегрева детали, а также не возникает никаких сложностей с многократным монтажом схем.
Типы макетных плат
В настоящее время специалисты выделяют три основных типа макетных плат. Во-первых, это универсальные модели, на поверхности которых располагаются только
металлизированные отверстия. Их впоследствии разработчик должен будет соединять при помощи перемычек. Второй тип - это специализированные платы. На таких поверхностях есть как стандартные цепи (заранее разведенные), так и дорожки и отверстия, предназначенные для нестандартных цепей. И наконец, к третьему типу относится плата печатная макетная, предназначенная для цифровых устройств. В данном случае по всей поверхности проведены шины питания, а также намечены предполагаемые места для микросхем.
Макетная плата, своими руками изготовленная
Сделать самодельную плату в случае необходимости довольно просто и под силу любому человеку. В качестве материала для ее основы лучше всего подойдет нефольгированный текстолит. Линии макетной платы при этом можно нанести при помощи линейки и острого шила. Что же касается отверстий, то их можно сделать посредством сверла 0,8. Сами проводники можно изготовить из а необходимые радиодетали устанавливаются при помощи пайки. При этом все элементы крепятся не с нижней стороны, а с верхней. Помимо этого, очень важно, чтобы выводы
Радиодеталей изгибались таким образом, чтобы они шли параллельно контактным проводникам. Основа макетной платы готова!
Проблемы применения макетных плат
Разработчики, которые в силу своей деятельности постоянно используют прототипы различных электронных устройств, отмечают, что их применение связано, как правило, с рядом проблем. Первая из них является самой очевидной и заключается в том, что любая макетная плата паяется вручную. И в случае допущения ошибки в схеме ее приходится перепаивать. Во-вторых, следует сказать о том, что для создания единственного прототипа электронного устройства делать печатную плату довольно часто является просто невыгодно. В-третьих, если схемы на аналоговых микросхемах низкой степени интеграции допускается выполнять навесным способом монтажа, то микропроцессорное оборудование так делать очень сложно. Принимая во внимание все эти аспекты, необходимо заранее все проанализировать, прежде чем начинать работать с таким устройством, как макетная плата.
При конструировании и сборке новых электронных схем обязательно требуется их отладка. Она проводится на временной монтажной плате, позволяющей достаточно свободно расположить компоненты с целью обеспечения возможности быстрой и удобной их замены, проведения контрольно-измерительных работ.
Детали в такой плате могут крепиться при помощи пайки, а сама площадка будет называться макетной платой. Чтобы лишний раз не подвергать компоненты механическим и тепловым воздействиям, монтажниками и конструкторами используется беспаечная макетная плата. Часто радиолюбители называют это приспособление макеткой.
Макетная плата для сборки без пайки позволяет произвести монтаж электрической схемы и запустить ее без использования паяльника. При этом можно проверить все параметры и характеристики будущего устройства, подключив к плате измерительные и контрольные приборы.
Макетная плата представляет собой пластину из полимерного материала, являющегося диэлектриком. На пластине в определенном порядке просверлены монтажные отверстия, в которые должны вставляться выводы деталей – компонентов будущего устройства.
Отверстия допускают подключение выводов диаметром 0,4-0,7 мм. Расположены они на плате, как правило, с шагом 2,54 мм.
Чтобы смоделировать соединения выводов компонентов между собой, макетка имеет специальные токопроводящие пластины, в определенном порядке соединяющие отверстия.
Как правило, эти соединения осуществляются группами вдоль платы по ее длинным сторонам. Таких рядов может быть два-три. Эти контактные группы используются как шины для подключения питания.
Между продольными рядами отверстия соединяются пластинами в группы по пять. Эти пластины расположены в направлении поперек платы.
Около отверстий в местах будущих контактов токопроводящие пластины имеют конструктивные особенности, позволяющие зажимать и прочно удерживать выводы деталей, обеспечивая при этом наличие электрического контакта. В этом и есть смысл монтажа без пайки.
Качественные макетные платы допускают монтаж и разборку при сохранении прочного и надежного соединения между деталями до 50 000 раз.
Макетные платы, выпускаемые промышленным способом и приобретенные в торговой сети, как правило, имеют схему расположения контактов и токопроводящих связей между отверстиями.
Как правильно пользоваться
Чтобы успешно и рационально пользоваться макеткой, необходимо иметь еще такие приспособления:
- несколько монтажных проводов диаметром 0,4-0,7 мм для устройства различных перемычек и подключения питания;
- кусачки-бокорезы;
- плоскогубцы;
- пинцет.
Паяльник при монтаже без пайки, разумеется, не нужен, но он может понадобиться, чтобы припаять провода к клеммам источника питания, если отсутствуют разъемные изделия. Иногда пайку придется применить для осуществления экранирования.
Зная расположение токопроводящих дорожек на макетной плате, легко осуществить монтаж любой схемы и, подключив ее к источнику питания, проверить работоспособность. Для сборки нужно только вставить выводы компонентов в зажимы разъемов и соединить их в нужной последовательности.
При этом необходимо четко представлять расположение токопроводящих дорожек, чтобы не допустить короткого замыкания. При необходимости осуществления контактов между дорожками на макетной плате используются соединители.
В случае если выводы деталей по диаметру не подходят под монтажные отверстия, к ним можно подпаять или подмотать отрезки подходящего провода. Микросхемы и компоненты в BAG-корпусах устанавливаются в центре платы.
Подготовка и экранирование
Для того чтобы работать с макетной платой, особенно, если она предназначена для монтажа без пайки, сначала необходимо произвести подготовительные работы. Это тем более актуально, если плата не использовалась длительное время.
Подготовка включает в себя очистку макетной платы от пыли. Для этого можно воспользоваться мягкой кистью, а для очистки отверстий можно использовать пылесос или баллончик со сжатым воздухом.
Следующим этапом необходимо прозвонить мультиметром токопроводящие дорожки, чтобы избежать лишних трат времени на поиск возможной потери контакта при монтаже схемы.
При отладке устройств, они могут работать некорректно из-за различных помех и наведенных токов, возникающих при работе схемы. Для устранения этого явления необходимо применить экранирование макетной платы.
Для этого используют металлическую пластину, прикрепленную снизу и соединенную пайкой с общей шиной, которая впоследствии станет отрицательной.
Для успешного использования макетной платы под пайку и осуществления быстрой отладки целесообразно приобретать несколько макеток разных размеров.
Во-первых, это позволит собирать сложные схемы отдельными блоками, отлаживая каждый, и позже соединять в одно устройство. Во-вторых, так можно собрать дополнительные устройства, которые могут понадобиться для контроля работы основной схемы.
Приобретать макетную плату лучше с комплектом соединительных проводов. Их еще называют «джамперами».
Но в некоторых случаях можно сэкономить значительную сумму, если купить плату для беспаечного монтажа, неукомплектованную соединителями. Их в этом случае можно изготовить самостоятельно из подходящего провода.
Идеально подойдет кабель КСВВ 4-0,5, используемый при устройстве систем пожарной сигнализации. Этот кабель имеет 4 изолированных жилы из тонкого медного провода диаметром 0,5 мм. Одного метра кабеля будет достаточно, чтобы получить много соединительных перемычек.
При монтаже всегда нужно надежно подключать все выводы полупроводников и микросхем. Даже, если какие-либо выводы не используются, их необходимо подключить к общей шине, чтобы избежать возникновения наведенных токов.
При использовании макетных плат можно применять только слаботочные детали, работающие от напряжения не более 12 В. Подключать к макетной плате переменный ток напряжением 220 В от бытовой электросети запрещено.
Правильное использование макетной платы для монтажа без пайки существенно упростит сборку всей схемы и снизит затраты на изготовление устройства, в котором такая схема будет использоваться.
