Как пользоваться макетной платой для монтажа без пайки. Травление печатной платы

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.

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!

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».

Все люди в мире от мала до велика знают, что перед тем, как создать что-либо, надо сначала создать макет этого «что-либо», будь это макет здания, стадиона или даже небольшого сельского туалета. В электротехнике это называют прототипом. Прототип — это работающая модель устройства. Поэтому опытные электронщики, перед тем собрать устройство по схеме в интернете, выложенной не пойми кем и не пойми зачем, должны убедиться, что эта схема реально заработает. Поэтому, схему надо быстренько тяп-наляп собрать и убедиться в ее работоспособности, то есть собрать макет. Ну а для того, чтобы его собрать нам то как раз и понадобится макетная плата.

Виды макетных плат

Толстый картон

Давным-давно, когда еще вас не было даже и в планах, наши дедушки, а может быть и бабушки, мало ли:-), использовали толстый картон. Это самый быстрый и дешевый способ проверки схем. В картоне прорезались дырочки под выводы радиоэлементов и с другой стороны они соединялись с помощью проводов и других элементов, если те не влезали на лицевую сторону. Выглядело это примерно как-то так:

А — типа лицевая сторона, В — обратная сторона.

Все бы хорошо, но приходилось паять выводы, смотреть, чтобы ничего нигде не замкнуло, да и пока «лепишь» эту схемку можно даже ненароком растеряться:-). Да и не красиво как-то.

Самодельные макетные платы

Эти времена я еще застал на радиокружке. Тогда мы делали макетные платы сами. Брали острый резец и нарезали квадратики на фольгированном текстолите. Далее покрывали их припоем.

Если надо где-то было соединить дорожки, мы просто делали перемычки между квадратиками каплей припоя. Получалось качественно и красиво. Если было лень перепаивать радиоэлементы на нормально-разведенную плату с дорожками, просто оставляли как есть и пользовались устройством.

Одноразовые макетные платы

Производители все-таки это дело «чухнули», или как говорится в экономике, спрос рождает предложение. Стали появляться готовые макетные платки односторонние и даже двухсторонние на любой размер и вкус.

Кстати, их можно найти на Али сразу целым набором .

Отверстия очень удобно подобраны по размерам выводов микросхем, а также других радиоэлементов. Поэтому очень удобно на таких макетных платах собирать и проверять радиоэлектронное устройство. Да и стоят они недорого.

Обратная сторона таких макетных плат уже с готовыми устройствами будет выглядеть приблизительно вот так:

В чем же минусы этих макетных плат? Лучше все-таки их использовать единожды, так как при многоразовом использовании у них могут отлетать пятачки, что приведет к ее непригодности.

Беспаечные макетные платы

Прогресс шагает своим уверенным шагом по нашему миру, и вот на рынке появились беспаечные макетные платы.

Стоят они чуть подороже, чем простые одноразовые макетные платы, но честно говоря, оно того стоит.

Они очень удобны в плане установки деталей, а также их связи между собой. В такие макетные платы можно вставлять провода не более, чем 0,7 мм и не менее, чем 0,4 мм в диаметре. Чтобы узнать, какие отверстия и дорожки между собой звонятся, проверяем все это дело . Для конструирования больших схем (вдруг вы будете разрабатывать какой-нибудь блок управления адронным коллайдером) можно добавлять такие же макетные платы впритык. Для этого есть специальные ушки. Одно движение, и макетная плата станет чуток больше.

Ну какая же макетная плата может быть без соединительных проводов? Соединительные провода, или джамперы (от английского — прыгать), нужны для соединения радиодеталей на самой макетной плате.

Чуть позже с Алиэкспресса я купил вот такие джамперы. Они намного удобнее, чем проволочные:

Здесь все просто, берем джампер и вставляем его легким движением руки

Давайте соберем простейшую схемку включения светодиода через кнопочку на макетной плате

Вот так она будет выглядеть

Выставляем на Блоке питания 5 Вольт и нажимаем на кнопочку. Светодиод загорается ярко-зеленым цветом. Значит схема работоспособная, и мы ее можем использовать по своему усмотрению.

Заключение

Беспаечные макетные платы завоевывают мир. Любую схему на них можно собрать и разобрать за считанные минуты. После сборки и проверки схемы на макетной плате, можно смело приступать к ее сборке в чистом виде. Думаю, у каждого уважаемого себя электронщика должна быть такая макетная. Но имейте ввиду, схемы с большим током в цепи лучше все таки на ней не проверять, так как контакты макетные платки могут просто-напросто выгореть — закон Джоуля-Ленца . Удачи вам в разработке и конструировании радиоэлектронных устройств!

Где купить макетную плату

Макетную плату с гибкими джамперами и даже с готовым блоком питания 5 Вольт можно сразу купить набором на Алиэкспрессе. Выбирайте на ваш вкус и цвет!

Если же не хотите , то проще всего будет купить одноразовую макетную плату и собрать на ней готовое устройство:

16 октября 2014 в 03:15

Монтаж накруткой. Самодельная макетная плата

DIY или Сделай сам

В прошлой статье мы рассмотрели технологию монтажа накруткой. Но практика - критерий истины. К тому же 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.