Макетная плата. Макетирование электронных, радиоэлектронных устройств

Часто для того чтобы быстро собрать макет какой-нибудь электронной схемы на столе, удобно воспользоваться макетной платой, которая позволяет обойтись без пайки. И лишь затем, когда вы убедитесь в работоспособности своей схемы, можно озаботиться созданием печатной платы с пайкой. Для человека, только начинающего познавать мир электроники, совсем не очевидным может быть использование такого инструмента как макетная плата или «бредборд» (breadboard). Давайте посмотрим, что же такое макетная плата и как с ней работать.

Инструкция по работе с беспаечной макетной платой (бредбордом)

Нам понадобится:

• Макетная плата (breadboard), покупаем ;
• соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
• светодиод (можно купить );
• резистор сопротивлением 330 Ом или близко к этому (отличный набор резисторов всех популярных номиналов);
• батарейка типа «Крона» на 9 вольт.

1 Описание макетной платы

Видов макетных плат существует множество. Они различаются количеством выводов, количеством шин, конфигурацией. Но устроены все они по одному принципу. Макетная плата состоит из пластикового основания со множеством отверстий, расположенных обычно со стандартным шагом 2,54 мм. С таким же шагом обычно располагаются ножки у выводных микросхем. Отверстия нужны для того, чтобы вставлять в них выводы радиоэлементов или соединительные провода. Типичный вид макетной платы представлен на рисунке.

Различные виды макетных плат (breadboard)

Своё английское название - breadboard («доска для хлеба») - такой вид плат получил из-за сравнения с доской для нарезки хлеба: она подходит для быстрого «приготовления» несложных схем.

Также существуют макетные платы под пайку. Отличаются они тем, что сделаны обычно из стеклотекстолита, а их металлизированные площадки хорошо подходят для пайки проводов и выводных радиоэлементов к ним. В этой статье мы не рассматриваем такие платы.

2 Устройство макетной платы

Давайте посмотрим, что внутри у макетной платы. На рисунке слева показан общий вид платы. На правой части рисунка цветом обозначены шины-проводники. Синий цвет - это «минус» схемы, красный - «плюс» , зелёный - это проводники, которые вы можете использовать по своему усмотрению для соединений частей электрической схемы, собираемой на макетной плате. Обратите внимание, что центральные отверстия соединены параллельными рядами поперёк макетной платы, а не вдоль. В отличие от шин питания, которые размещены по краю макетной платы вдоль её краёв. Как видно, имеется две пары шин питания, что позволяет при необходимости подавать на плату два разных напряжения, например, 5 В и 3,3 В.

Устройство макетной платы (breadboard)

Две группы поперечных проводников разделены широкой бороздкой. Благодаря этому углублению на макетную плату можно ставить микросхемы в DIP-корпусах (корпусах с «ножками»). Как на рисунке ниже:

Существуют также радиоэлементы для поверхностного монтажа (их «ножки» при монтаже вставляются не в отверстия в печатной плате, а припаиваются прямо на её поверхность). Их использовать с подобной макетной платой можно лишь со специальными переходниками - прижимными или под пайку. Универсальные переходники называются «панели с нулевым усилением» или ZIF-панели, используя иностранную терминологию. Такие переходники бывают чаще всего под 8-выводные микросхемы и под 16-выводные микросхемы . Пример таких элементов и такого переходника показан на иллюстрации.

Цифры и буквы на макетной плате нужны для того, чтобы вы легче могли ориентироваться на плате, а в случае необходимости - нарисовать и подписать свою принципиальную схему. Это иногда может пригодиться при монтаже больших схем, особенно если вы монтируете по описанию. Пользоваться ими примерно так же, как буквами и цифрами на шахматной доске, например: подключаем вывод резистора в гнездо E-11 и т.п.

3 Собираем схему на макетной плате

Для приобретения навыка работы с макетной платой соберём простейшую схему, как показано на рисунке. «Плюс» батарейки подключим к плюсовой шине макетной платы, «минус» - к отрицательной шине. Яркие красные и чёрные линии - это соединительные провода, а бледные полупрозрачные - это соединения, которые обеспечивает макетная плата, они показаны для наглядности.

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!

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.

Конструкция макетной платы для моделирования электронных схем. (10+)

Макетная плата своими руками

Разрабатывая различные радиоэлектронные устройства, я часто сталкиваюсь с необходимостью изготовить макет. Конечно математическое моделирование - великая вещь. Но во-первых , не все схемы поддаются математическому моделированию, а во-вторых , математическая модель бывает недостаточно точна. В общем, после проверки на компьютере обязательно необходимо собрать в живую. Сначала я делал пробную печатную плату, понимая, что потом ее придется выбросить. Но потом стал использовать макетную плату. Макетные платы на основе фольгированного текстолита мне совершенно не нравятся. Причина в том, что они плохо переносят частую перепайку. От периодического нагрева проводники начинают отставать. Так что печатная макетная плата - практически настолько же одноразовая, как и пробная, разработанная под конкретное устройство.

Чертеж самодельной макетной платы

В итоге я изготовил макетную плату по собственной технологии, которая мне очень понравилась. Теперь пользуюсь ею повсеместно. Плату изготовил из нефольгированного текстолита. Можно взять фольгированный и снять фольгу.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Корпус РЭА, РЭУ своими руками. Самодельный. Электроника. Радиоэлектрон...
Изготовим корпус для своего электронного изделия...

Схема защиты от ошибки подключения минуса и плюса (переполюсовки)....
Схема защиты от неправильной полярности подключения (переполюсовки) зарядных уст...

Силовой мощный импульсный трансформатор. Расчет. Рассчитать. Онлайн. O...
Онлайн расчет силового импульсного трансформатора....

ШИМ, PWM контроллер. Схема. Микросхема. Принцип работы. Описание, выво...
ШИМ контроллер описание принципа работы....

Датчик, индикатор горения, пламени, огня, факела. Поджиг, запал, искро...
Индикатор наличия пламени, совмещенный с запалом на одном электроде...

Отрицательное сопротивление, импеданс. Схема. Преобразователь в против...
Понятие отрицательного сопротивления. Схемы с отрицательным сопротивлением....

Сигналы - математические (арифметические) операции. Сложение, суммиров...
Схемы для выполнения арифметических операций над сигналами. Суммирование, вычита...

Триггер Шмитта (Шмидта, Шмита). Схема. Электрический гистерезис. Расче...
Схемы и расчет триггера Шмитта. Гистерезис, пороги срабатывания, входное сопроти...

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».