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.
Беспаечная макетная плата
Устройство макетной платы такого типа простое. Ее основой является пластиковый корпус с большим количеством отверстий на верхней плоскости. В отверстиях расположены контактные разъемы для установки деталей. Разъемы допускают установку контактов и проводов диаметром до 0,7 мм, расстояние между ними – стандартное 2,54 мм, что позволяет устанавливать транзисторы и микросхемы в DIP-корпусах.
Разъемы соединены друг с другом особым образом – в вертикальные строки по 5 штук, также на многих платах есть выделенные шины питания – в них разъемы соединены на всю длину платы (по горизонтали), и обозначены синей (-) и красной (+) чертами. Физически разъемы и шины выполнены в виде металлических контактов, вставленных с обратной стороны платы, и закрытых защитной наклейкой.
Существуют беспаечные макетные платы разных размеров – от 105 до 2500 и более контактных точек. Для удобства на плате может быть нанесена координатная сетка. Многие платы устроены по типу конструктора – несколько штук могут собираться в одну большую плату, что позволяет прототипировать конструкции модулями.
Перевод принципиальной схемы в компоновку схемы
Один из важных навыков для любого, кто интересуется электричеством и электроникой, – уметь «переводить» принципиальную схему в реальную компоновку схемы, где компоненты могут быть ориентированы по-разному.
Принципиальные схемы обычно рисуются для максимальной удобочитаемости (за исключением тех немногих примечательных примеров, нарисованных так, чтобы создать максимальную путаницу!), но при практической сборке схем часто требуется другая ориентация компонентов. Сборка простых схем на клеммных колодках – это один из способов развить навык пространственного мышления «растягивать» провода для создания тех же соединительных путей.
Преобразование простой параллельной схемы в компоновку схемы
Рассмотрим случай параллельной схемы с одной батареей и тремя резисторами, построенной на клеммной колодке:
Рисунок 14 – Схема из одной батареи и трех параллельных резисторов на клеммной колодке
Переход от красивой, аккуратной принципиальной схемы к реальной схеме (особенно когда подключаемые резисторы физически расположены линейно на клеммной колодке) для многих не очевиден, поэтому я опишу этот процесс шаг за шагом. Во-первых, начните с чистой принципиальной схемы и всех компонентов, прикрепленных к клеммной колодке, без соединительных проводов:
Рисунок 15 – Шаг 1
Затем проследите соединение от одной стороны батареи к первому компоненту на принципиальной схеме, закрепив соединительный провод между теми же двумя точками на реальной цепи. Думаю, полезно перерисовать этот провод на принципиальной схеме другой линией, чтобы указать, какие соединения выполнены в реальности:
Рисунок 16 – Шаг 2. Подключение первого компонента к одной стороны батареи
Продолжайте этот процесс, провод за проводом, пока не будут пройдены все соединения на принципиальной схеме. Было бы полезно рассматривать общие провода в стиле SPICE: сделайте все соединения с общим проводом в схеме за один шаг, убедившись, что каждый компонент, подключенный к этому проводу на схеме, действительно имеет соединение с этим проводом на макете, прежде чем перейти к следующему. На следующем рисунке показано, как верхние стороны двух оставшихся резисторов соединяются вместе, что является электрически общей точкой с проводом, закрепленным на предыдущем этапе:
Рисунок 17 – Шаг 3
Когда верхние стороны всех резисторов (как показано на схеме) соединены вместе и к положительной (+) клемме батареи, всё, что нам нужно сделать, это соединить нижние стороны вместе и с другой стороной батареи:
Рисунок 18 – Шаг 3. Подключение резисторов вместе к обоим клеммам аккумулятора
Обычно в промышленности все провода маркируются цифровыми бирками, а электрически общие провода имеют одинаковые номера бирок, как и при моделировании SPICE. В этом случае мы можем пометить провода, как 1 и 2:
Рисунок 19 – Общие номера проводов, представляющие электрически общие точки
Еще одно промышленное соглашение – немного изменить принципиальную схему, чтобы указать фактические точки подключения проводов на клеммной колодке. Это требует системы маркировки для самой колодки: номер «TB» («terminal block», номер клеммной колодки) для самой колодки, за которым следует другой номер, представляющий конкретную металлическую полосу на колодке.
Рисунок 20 – Обозначение точек подключения на клеммной колодке
Таким образом, принципиальную схему теперь можно использовать в качестве «карты» для определения точек в реальной цепи, независимо от того, насколько запутанной и сложной может казаться соединительная проводка. Это может показаться излишним для простой схемы с тремя резисторами, показанной здесь, но такая деталь абсолютно необходима для сборки и обслуживания больших схем, особенно когда эти схемы могут охватывать большое физическое расстояние, используя более одной клеммной колодки, расположенной в более чем одном шкафу или распределительном щите.
Печатные макетные платы
Такие платы устроены аналогично печатным, но за единственным отличием: в макетной плате выполнена или сетка из отверстий с расстоянием 2,54 мм (с контактными площадками или без них), или стандартный рисунок (например, под макетирование устройств на микросхемах), или то и другое сразу. Причем бывают платы односторонние и двухсторонние.
Соединительные провода
Если в комплекте с платой нет соединительных проводов, то можно использовать обычные. Они обязательно должны быть с изоляцией, тогда можно сделать безопасную сборку любой принципиальной схемы.
Наиболее часто для таких целей применяются провода, используемые в охранных сигнализациях. Также подойдут любые одножильные или многожильные провода. Главное, чтобы с ними было удобно работать. Все что нужно сделать – разрезать провод на куски нужной длины, и зачистить их концы от изоляции. Все концы желательно залудить.
Печатная и беспаечная макетная плата: как пользоваться?
Монтаж на макетной плате без пайки сводится к установке деталей в разъемы и их соединение перемычками (специальными или самодельными). При этом следует помнить, что разъемы в строках соединены и ошибка может привести к короткому замыканию.
Как пользоваться макетной платой для пайки объяснять не нужно: достаточно вставить детали в отверстия, и пайкой соединить их друг с другом и с перемычками. Но следует выполнять пайку аккуратно, так как при частом перегреве контактные площадки и дорожки отслаиваются от платы.
Использование для сборки схемы перемычек с зажимом типа «крокодил»
Если всё, что мы хотим собрать, – это простая схема с одним аккумулятором и одним резистором, мы можем легко использовать перемычки с зажимом типа «крокодил»:
Рисунок 1 – Схема с одним аккумулятором и одним резистором
Провода перемычек с пружинными зажимами типа «крокодил» на каждом конце обеспечивают безопасный и удобный метод электрического соединения компонентов.
Если бы мы хотели собрать простую последовательную схему с одной батареей и тремя резисторами, можно было бы применить ту же технику сборки «точка-точка» с использованием перемычек:
Рисунок 2 – Одна батарея и три резистора
Какую макетную плату выбрать?
Наиболее проста в применении беспаечная плата, поэтому она сегодня очень популярна, и о том, как работать с макетной платой без пайки, знают даже начинающие радиолюбители. Кроме того, платы долговечны и очень надежны. Печатные монтажные платы более сложны в работе, так как требуют пайки, однако они имеют важное преимущество: на ней можно макетировать окончательный вариант монтажа на постоянной печатной плате.
Поэтому не лишним будет иметь оба типа макетных плат и использовать их в зависимости от ситуации. Ах да а макетные платы купить можно здесь.
С н/п Владимир Васильев
P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!
Подаем питание на breadboard
Подавать питание на breadboard можно по разному.
Если вы работаете с Arduino, вы можете соединить пины 5 В (3.3 В) и Gnd с двумя разными рельсами макетки. На рисунке ниже показано подключение контакта Gnd с Arduino к рельсе мини макетной монтажной платы.
Как правило, Arduino запитывается от USB порта на компьютере или от внешнего источника питания, которые мы можем предать на рельсу макетки.
Монтажные беспаечные платы с колками
Выше уже упоминалось, что на некоторых монтажных платах устанавливают колки для подключения внешнего источника питания.
Для начала работы, необходимо подключить колки к рельсам на breadboard «е с помощью проводников. Колки не связаны ни с одной рельсой, что дает вам пространство для маневра: на какую именно рельсу подавать питание и землю.
Для подключения провода к колку, открутите пластиковый колпачок и поместите конец провода в отверстие (смотрите на фото ниже). После этого, закрутите колпачок обратно.
Как правило, вам будут необходимы два колка: для питания и для земли. Третий колок можно использовать, если вам понадобится альтернативный источник питания.
Колки соединены с рельсами, но это не конец. Теперь надо подключить внешний источник питания. Вариантов несколько.
Можно использовать специальные джеки, как это показано на фото ниже.
Можно использовать «крокодилов» и даже обычные проводники. Зависит исключительно от ваших предпочтений и деталей, которые есть у вас в наличии.
Один из достаточно универсальных вариантов — распаять контакты на джеке под ваш источник питания и подключить провода к колкам, как это показано ниже.
Можно использовать и специальные модули-стабилизаторы питания, которые выпускаются под беспаечные монтажные платы. Некоторые модули дают возможность запитывать макетку от USB порта, некоторые изготавливаются со стандартными джеками под блоки питания. На большинстве подобных модулей стабилизаторов питания предусмотрена регулировка напряжения. Например, можно выбрать напряжение, которое пойдет на рельсу: 3.3 В или 5 В. Один из вариантов подобных модулей регуляторов/стабилизаторов напряжения показан на рисунке ниже.
