Платы для пайки схем

Базовый набор для изучения пайки печатных плат.
Научись паять. Это пригодится!

Что в наборе? Паяльник и 3 печатные платы с деталями. Всего 113 компонентов.

Для кого? Для детей и взрослых, которые хотят научиться паять печатные платы.

Базовый набор научит работать с паяльником. В наборе 3 платы и компоненты к ним, спаяв которые, Вы получите синтезатор, сердечко из светодиодов и фонарик.

Если стоит задача — изучить принципы работы электронных устройств, то нет ничего лучше, чем сборка схем на макетной плате. Можно легко, быстро и наглядно соединять различные компоненты между собой на макетке и реализовывать самые разные проекты. От простейших автоматических выключателей и колебательных систем до цепей на основе логических элементов и звукогенерирующих схем. Именно этому посвящены стартовый и основной наборы «Эвольвектор» уровня №1.

Однако если вы всерьёз увлеклись электроникой, то после получения базовых знаний по сборке электронных схем наверняка возникнет желание перейти на следующий этап изучения электроники. Само собой, это будет создание более сложных, либо более надёжных и долговечных электронных устройств.

Вы видели, чтобы современные компьютеры, телефоны, планшеты и другая электронная техника были собраны на одной или нескольких макетных платах?

Если вы откроете корпус любого современного электронного устройства, то увидите, что там используются исключительно печатные платы. А к плате припаяны различные микросхемы и компоненты.

Применение печатных плат в товарах широкого потребления абсолютно логично. Благодаря тому, что все элементы припаяны к плате, они очень надёжно закреплены на ней. В отличие от схем, собранных на макетке, печатные платы можно как угодно вертеть и трясти. При этом можно совершенно не волноваться о том, что выпадет какой-то важный проводок или со временем потеряется контакт между электронными компонентами. Да и малые размеры печатных плат — неоспоримое достоинство в потребительской электронике. При прочих равных схема, собранная на макетке, во много раз больше по размерам, чем таковая, выполненная в виде печатной платы. Малый размер — это очень удобно.

Поэтому неизбежно в жизни каждого любителя электроники (равно как и робототехники) рано или поздно наступает такой момент, когда пора переходить к работе с печатными платами. И без них в своих проектах уже никуда.

Базовый набор «Эвольвектор» для изучения пайки печатных плат специально создан для того, чтобы переход от макетных к печатным платам был настолько лёгким и простым, насколько это возможно. Набор содержит обширный учебный курс, который поможет быстро освоить премудрости паечных работ, и оградит от ошибок, свойственных начинающим монтажникам. Особое внимание в нём уделено правильному подбору инструмента и материалов, чтобы пайка приносила только удовольствие и не возникало никаких проблем при выполнении данного вида работ. Причём данный учебный курс отражен не только во входящем в состав набора учебнике, но и реализован в виде обучающих видеороликов. Это делает освоение пайки максимально наглядным и эффективным.

Разумеется, помимо учебных материалов в состав набора входит всё то, что понадобится новичку. Это и необходимый инструмент, и специальная подложка из пробкового дерева для защиты от повреждений мебели при выполнении паечных работ, и материалы в виде флюсов с припоем, и конечно же, несколько наборов комплектующих для того, чтобы спаять ваши первые устройства.

В конструкции указанных устройств предусмотрены компоненты, выполненные как в корпусах DIP для сквозного монтажа, так и в корпусах SMD для поверхностного монтажа. Фактически при сборке «фонарика», «электропианино» и «светодинамического сердца» придётся решать все разновидности задач, которые возникают при пайке. Полученные умения в дальнейшем позволят паять устройства практически любой сложности.

Базовый набор «Эвольвектор» для изучения пайки печатных плат — это один из лучших способов получения первых навыков грамотного монтажа электронных компонентов на печатные платы.

Макетная плата для монтажа без пайки

Для налаживания и тестирования самодельных электронных устройств радиолюбители используют так называемые макетные платы. Применение макетной платы позволяет проверить, наладить и протестировать схему ещё до того, как устройство будет собрано на готовой печатной плате.

Это позволяет избежать ошибок при конструировании, а также быстро внести изменения в разрабатываемую схему и тут же проверить результат. Понятно, что макетная плата, безусловно, экономит кучу времени и является очень полезной в мастерской радиолюбителя.

Прогресс и развитие электроники также затронул и макетные платы. В настоящее время можно без особых проблем приобрести беспаечную макетную плату. В чём плюсы такой беспаечной макетной платы? Самый важный плюс беспаечной монтажной платы – это отсутствие процесса пайки при макетировании схемы. Это обстоятельство значительно сокращает процесс макетирования и отладки устройств. Собрать схему на беспаечной монтажной плате можно буквально за пару минут!

Как устроена беспаечная макетная плата?

Беспаечная макетная плата состоит из пластмассового основания в котором имеется набор токопроводящих контактных разъёмов. Этих контактных разъёмов очень много. В зависимости от конструкции макетной платы контактные разъёмы объединяются в строки, например, по 5 штук. В результате образуется пятиконтактный разъём. Каждый из разъёмов позволяет подключать к нему выводы электронных компонентов или токопроводящих проводников диаметром, как правило, не более 0,7 мм.

Но, как говориться, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Вот так выглядит беспаечная макетная плата EIC-402 для монтажа без пайки на 840 точек. Таким образом, данная макетная плата содержит 840 контактных разъёмов!

Основа макетной платы – ABS пластик. Контактные разъёмы выполнены из фосфористой бронзы и покрыты никелем. Благодаря этому, контактные разъёмы (точки) рассчитаны на 50 000 циклов подключения/отключения. Контактные разъёмы позволяют подключать выводы радиодеталей и проводники диаметром от 0,4 до 0,7 мм.

А вот так выглядит отладочная плата для микроконтроллеров серии Pic, собранная на беспаечной макетной плате.

Как видим, беспаечная макетная плата позволяет устанавливать резисторы, конденсаторы, микросхемы, светодиоды и индикаторы. Невероятно просто и удобно.

С помощью беспаечной макетной платы изучение электроники превращается в увлекательный процесс. Принципиальные схемы собираются на макетке без лишнего труда. Всё настолько просто, как если бы вы играли с конструктором LEGO.

В зависимости от «крутизны» беспаечной макетной платы она может комплектоваться набором соединительных проводников (проводов-джамперов), дополнительных разъёмов и пр. Несмотря на все «плюшки» основным показателем качества беспаечной макетной платы всё же является качество контактных разъёмов и их количество. Тут всё понятно, чем больше контактных точек (разъёмов), тем более сложную схему можно смонтировать на такой плате. Качество разъёмов также важно, ведь от частого использования разъёмы могут потерять свои упругие свойства, а это в будущем приведёт к плохому качеству контакта.

Советы по использованию беспаечных макетных плат.

Поскольку разъёмы макетной платы позволяют подключать проводники диаметром не более 0,4-0,7 мм, то попытки «затолкнуть» толстые выводы деталей могут привести лишь к порче контакта. В таком случае к выводам радиоэлементов, имеющим достаточно большой диаметр, например, как у мощных диодов, лучше припаять или намотать провод меньшего диаметра и уже тогда подключать элемент к макетной плате.

Если планируется макетирование достаточно сложной схемы с большим количеством элементов, то площади беспаечной макетной платы может и не хватить. В таком случае схему лучше разделить на блоки, каждый из которых нужно собрать на отдельной макетной плате и затем соединить блоки в единое устройство с помощью соединительных проводников. Понятно, что в таком случае понадобится дополнительная макетная плата.

Как правило, макетная плата с набором соединительных проводников разной длины (проводов-джамперов) стоит дороже обычных беспаечных плат, которые такими проводниками не комплектуются. Но это не беда. В качестве соединительных проводников можно использовать и обычный провод в изоляции.

Например, прекрасно подходит для таких целей весьма распространённый и доступный по цене провод КСВВ 4х0,4, который используется для монтажа охранно-пожарной сигнализации. Этот провод имеет 4 жилы, каждая из которых покрыта изоляцией. Диаметр самой медной жилы без учёта изоляции составляет 0,4 мм. Изоляция с такого провода легко снимается кусачками, а медный провод не покрыт лаковым покрытием.

Из одного метра такого кабеля можно наделать целую уйму соединительных проводников разной длины. Кстати, на фотографиях макетной платы, показанных выше, для соединения радиодеталей использовался как раз провод КСВВ.

Макетную плату следует оберегать от пыли. Если макетка долгое время не используется, то на её поверхности оседает пыль, которая забивает контактные разъёмы. В дальнейшем это приведёт к плохому контакту и макетку придётся чистить.

Беспаечные макетные платы не предназначены для работы с напряжением 220 вольт! Также стоит понимать, что макетирование и проверка работы сильноточных схем на беспаечной макетной плате может привести к перегреву контактных разъёмов.

Экранирование макетной платы.

Обилие соединительных проводников и сама конструкция макетной платы при работе собранного устройства провоцирует так называемые «паразитные связи». По-простому их называют «наводками» или помехами. Эти помехи отрицательно влияют на работу схемы, собранной на макетке. Чтобы избежать этого общий провод (GND) схемы электрически соединяют с металлической подложкой. Сама подложка закрепляется на нижней части беспаечной макетной платы. Кстати, в упаковке вместе с беспаечной макетной платой EIC-402 имелась и металлическая пластина. На вид она выполнена то ли из алюминия, то ли из дюраля.

Подготовка беспаечной макетной платы перед работой.

Перед тем, как начать макетировать схему на новой беспаечной макетной плате не лишним будет «прозвонить» контактные разъёмы мультиметром. Это нужно для того, чтобы узнать, какие точки-разъёмы соединены между собой.

Дело в том, что точки (разъёмы) на макетной плате соединены на макетной плате особым образом. Так, например, беспаечная макетная плата EIC-402 имеет 4 независимые контактные зоны. Две по краям – это шины питания (плюсовая « +» и минусовая « -»), они маркированы красной и синей линией вдоль контактных точек. Все точки шины электрически соединены между собой и, по сути представляют собой один проводник но с кучей точек-разъёмов.

Центральная область разделена на две части. Посередине эти две части разделяет своеобразная канавка. В каждой части 64 строки по 5 точек-разъёмов в каждой. Эти 5 точек-разъёмов в строке электрически соединены между собой. Таким образом, если установить, например, микросхему в корпусе DIP-8 или DIP-18 по центру макетной платы, то к каждому её выводу можно подключить либо 4 вывода радиоэлементов, либо 4 соединительных проводника-джампера.

Также для подключения останутся доступны шины питания с обеих сторон макетной платы. Объяснить это на словах достаточно сложно. Конечно, лучше увидеть это вживую и вдоволь наиграться с беспаечной макетной платой. Вот такую схему я собрал на беспаечной плате. Это простейшая отладочная макетная плата для микроконтроллеров серии PIC. На ней установлен микроконтроллер PIC16F84 и элементы обвязки: индикатор, кнопки, зуммер.

Макетную плату для монтажа без пайки удобно использовать для быстрой сборки измерительных схем, например, для проверки ИК-приёмника.

Такие платы можно приобрести не только на радиорынках, но и купить в интернете.

Как я спаял свою первую электронную схему

В прошлом посте я делился своими скромными успехами в электронике, которые не тот момент ограничивались сборкой электронных схем на макетной плате без какой-либо пайки. Теперь же я буду хвастаться тем, как осилил делать что-то паяльником. Как, пожалуй, и в любом деле, при наличии правильной методички, коей, напомню, в моем случае является книга Чарльза Платта «Электроника для начинающих», дело это оказалось не таким уж и сложным.

Перечислю инструменты, которые я использовал. Так как в стартер к книге они не входили, их пришлось дозаказывать:

• Паяльная станция ZD-99. Температуру можно регулировать от 150 до 450 градусов. В комплекте идет держатель для паяльника и губка для очистки жала. Губку смачиваете водой, хорошо выжимаете, кладете в специально отведенную ванночку, и прямо вытираете горячий паяльник в процессе пайки.
• Держатель печатной платы с лупой (a.k.a третья рука). Просто маст хев, чтобы во время пайки ничего никуда не скользило. Польза от лупы пока что сомнительная.
• Бокорезы. Без них вы не откусите ножки припаянных элементов схемы. Кроме того, у меня неплохо получается снимать ими изоляцию с проводов.
• Пинцет. Потребность в нем возникает очень быстро. Без пинцета не обойтись, если вы хотите размещать элементы на плате достаточно плотно.

Дополнение: Дешевая паяльная станция ZD-99 вышла из строя спустя пару месяцев использования. Я заменил ее на паяльную станцию ELEMENT 878D с феном. В качестве более бюджетного варианта без фена также могу рекомендовать Simple Solder MK936 от CustomElectronics. Чтобы пайка получалась качественной, в настоящее время я всегда паяю с флюсом ЛТИ-120 (UPD: в качестве неплохой альтернативы можно порекомендовать флюс Kingbo RMA-218). Для снятия изоляции с проводов вместо бокорезов следует использовать специальный инструмент, стриппер. Для наших задач идеально подойдет стриппер на толщину провода от 20 до 30 AWG (0.25-0.80 мм).

Плюс к этому я купил припой ПОС 61 толщиной 0.8 мм с флюсом. Аналогичный припой включен в стартер, но мне показалось, что его там слишком мало. Как будет показано дальше, также вам могут понадобиться ножницы по металлу. У меня они нашлись дома. Чтобы припой не капал на стол, я поставил третью руку на обыкновенный блокнот. Вроде, это все, что касается инструментов.

Платт учит паять следующим образом. Берете два провода, спаиваете их крест-накрест. Если получилось, спаиваете два провода параллельно. Для изоляции используете термоусадочную трубку. Для нагрева термоусадочных трубок Платт советует купить промышленный фен. Однако я выяснил, что и обычный фен для волос вполне подходит. А если фена нет, трубку можно просто подержать над зажигалкой. Научившись паять провода, припаиваете провода блока питания к соединительным проводам, используемых на макетной плате. Больше не нужно соединять их «крокодилами». Удобно.

Касательно самой пайки. Просто соединяете в одной точке провода и жало паяльника. Несколько секунд греете провода (иначе к ним не прилипнет припой). Затем в ту же точку подносите припой. Вот и вся мудрость! Лично у меня все получилось с первого раза.

Важный момент об отводе тепла. Чтобы не перегреть элементы во время пайки, Платт советует одевать на ножки зажимы «крокодил». То есть, зажимы могут использоваться в качестве теплоотвода. Я пока как-то обхожусь без теплоотвода, но знать про такой прием полезно.

Итак, научившись работать с паяльником, мне захотелось спаять что-нибудь на плате, чтобы все было совсем как у взрослых. К сожалению, сделать мигающий светодиод при помощи программируемого однопереходного транзистора 2N6027, как описано у Платта, у меня не получилось. В книге приводится три немного различающиеся схемы. Я перепробовал их все. Пробовал менять немного сопротивление резисторов и емкость конденсаторов. Даже менять катод и анод местами на случай, если в моем однопереходном транзисторе они стоят не так, как у Платта — так ничего и не заработало. Допускаю, что у меня могут быть какие-то паленые однопереходные транзисторы.

В итоге я пошел гуглить, как делаются мигающие светодиоды на обыкновенных биполярных NPN транзисторах. Оказывается, соответствующая схема называется мультивибратор и выглядит приблизительно так:

Исходник этой схемы для gschem можно скачать здесь. К сожалению, gschem не умеет рисовать соединения крест-накрест, поэтому в середине схемы я просто нарисовал две прямые линии. На картинке я на всякий случай подчеркнул, что в центре схемы соединения нет. Впрочем, это и так должно быть ясно по отсутствию жирной точки.

Напряжение в 5 вольт было выбрано, потому что мне хотелось, чтобы схема питалась от USB, а по USB-кабелю идут именно 5 вольт. Больше о USB-кабеле и проводах в нем можно прочитать здесь. Обратите внимание, что красный и черный провод обычно соответствуют плюсу и минусу соответственно, но вообще это не гарантируется. Вы можете использовать и 12 вольт, этим вы ничего не спалите. В целом, чем меньше напряжение в приведенной схеме, тем реже мигают светодиоды. Емкость конденсаторов в принципе может быть любой. Я пробовал использовать конденсаторы от 22 до 100 мкФ. Чем меньше емкость, тем чаще мигают светодиоды.

По приведенной схеме я спаял такое устройство:

Обратите внимание, что дорожки на плате находятся с обратной стороны. Таким образом, во время пайки компоненты схемы приходится располагать как бы вверх ногами по сравнению с тем, как они располагаются на макетной плате. Нужно быть очень внимательным, чтобы все ножки попали в нужные места, особенно это касается светодиодов, конденсаторов и транзисторов. Как мне объяснили, таким образом паяют, чтобы между ножками элементов и дорожками на плате не получался конденсатор. Чтобы обрезать плату, я использовал упомянутые в начале заметки ножницы по металлу. Интересно, что с этой схемой у меня все получалось с первого раза без особых проблем. Ну разве что у одного транзистора сломал ножку, пришлось его заменить.

А какие инструменты вы используете во время пайки, при какой температуре паяете, используете ли «крокодилов» для теплоотвода, чем обрезаете платы, травите платы сами или используете готовые, а также какую электронную схему вы паяли в первый раз?

Дополнение: Выше был описан так называемый выводной или сквозной монтаж (Through-Hole Technology, THT). Поверхностный монтаж (SMT, Surface-Mount Technology) отличается только размером компонентов. Компоненты для поверхностного монтажа я лично припаиваю так. Залуживаю место пайки, затем подношу компонент и, придерживая пинцетом, припаиваю. Тут особенно удобно использовать пинцет с изогнутыми ножками. Но некоторые люди для поверхностного монтажа предпочитают использовать вместо припоя паяльную пасту и паяльный фен. Неплохая паяльная паста называется Mechanic XG-Z40, ее можно купить на eBay. Для ее нанесения требуется специальный пистолет. Его также можно найти на eBay по запросу «10ml manual syringe gun». Компоненты для поверхностного монтажа называются SMD, Surface-Mount Device. Они бывают разных размеров, из которых дома вы скорее всего будете использовать 1206, 0805 или 0603 — вряд ли мельче. SMT интересен тем, что позволяет разместить намного больше компонентов на той же площади, не требует наличия отверстий и потому позволяет использовать плату с обеих сторон.