В этом видео уроке рассказывается о том, что такое беспаечные макетные платы и для чего они используются. Это необходимый инструмент не только для новичков но и для опытных пользователей платформы Ардуино.
Купить макетные платы
Купить беспаечные макетные платы можно в магазине радиодеталей, на радиорынке или интернет магазине. Но самый выгодный вариант это конечно Алиекспрес. Там есть огромный выбор макетных плат,
а так же не высокие цены. Но нужно быть внимательным и покупать только у надежных продавцов. Ниже приведены ссылки на алиекспрес:
Макетная плата (BreadBord)
Беспаечные макетные платы очень удобны в обучении Arduino и прототипировании своих проектов. Благодаря этим платам можно собирать достаточно сложные схемы и при этом даже не брать в руки паяльник. Вы просто вставляете элементы схемы в отверстия макетной платы и все работает. Простые проекты можно сделать даже без использования проводов. Это сильно ускоряет процесс обучения или создания прототипа вашего устройства.
Вы можете собрать один проект, потом разобрать и собрать уже другой. Вам не нужны для этого паяльник и расходные материалы. Так же перед изготовлением полноценного устройства, лучше собрать его макет на беспаечной макетной плате. Это может выявить недочеты в схеме. Так же поможет написать прошивку, так как мы можете использовать светодиоды для отладки. Только после того как вы соберете прототип, напишите прошивку и убедитесь, что все работает так как вы и задумывали, можете собирать конечный вариант вашего устройства.
Как пользоваться макетной платой
Очень просто! Главное запомнить как соединены отверстия макетки. Там все просто и понятно. По краям идут горизонтальные линии питания, обычно они помечены синим и красным цветами для удобства. А посередине идет множество вертикально соединенных линий по 5 точек. На изображении ниже видно распиновку макетной платы.
Если в первой части статьи упор сделан на обзор макетных плат и описание их устройства, то сейчас рассмотрим некоторые полезные тонкости и ньюансы, которые нужно знать при работе с такими макетными платами.
Если в инструкции беспаечной макетной платы сказано, что диаметр провода, вставляемого в контакты 0,4 - 0,7 мм, то не следует пытаться вставлять выводы деталей, которые толще указанной величины. Это приведет к ослаблению и износу контактов. Если же возникает необходимость применения таких деталей, то лучше припаять к толстым выводам проволочки указанного диаметра, или просто обмотать. Естественно, проволочка должна быть без изоляции.
Беспаечные макетные платы продаются в двух комплектациях: с проводами - джамперами и без них. В первом варианте плата получается несколько дороже, но вовсе не беда, если удалось купить отдельно плату, - всегда можно что-нибудь приспособить.
Коммутационные провода, конечно, продаются отдельно, но если нет желания или возможности их купить, то вполне подойдет провод КСВВ 4*0,4, используемый для монтажа .
Такой провод содержит 4 изолированных жилы с диаметром как раз 0,4 мм. Изоляция с провода легко снимается бокорезами или ножом, а сами жилы не имеют лакового покрытия.
В случае необходимости макетирования сложного устройства его отдельные функционально завершенные части лучше собрать на отдельных макетных платах небольших размеров, после чего из полученных узлов собрать всю конструкцию.
Иногда случается, что одно устройство еще не собрано, а требуется почему-то срочно собрать другое, совсем новое. И вот тут начинается! Надо разобрать собранную, еще не отлаженную схему, которую потом, возможно, придется собирать еще раз. А ведь единственный невосполнимый ресурс это время, которое теряется на эти бессмысленные сборки - разборки. Поэтому лучше не скупиться, а приобрести несколько макетных плат, дело пойдет быстрее.
Не следует забывать о том, что макетные платы рассчитаны на слаботочную аппаратуру, - и . Поэтому ни в коем случае недопустимо подавать на них напряжение сети - 220 В. Это может привести к перегреву контактов и пробою изоляции, а что будет после этого всем, наверно, известно.
Но даже и в транзисторах и микросхемах может случиться короткое замыкание, что вызовет перегрев этих элементов, приведет к нагреву контактов и расплавлению пластмассового основания платы. Поэтому при первом включении схемы желательно померить потребляемый ток или хотя бы проконтролировать пальцем температуру всех элементов.
Общее правило, не только для макетных плат. Сначала устанавливаются компоненты не подверженные воздействию статического электричества: , и .
На макетной плате также кроме деталей устанавливаются соединительные провода. Соединительные провода лучше устанавливать пинцетом или маленькими плоскогубцами. Этими же инструментами проводить и демонтаж проводов.
Как и во всех подобных случаях проверить плату на правильность монтажа, на отсутствие коротких замыканий или неконтактов. Неиспользуемые выводы микросхем не оставлять «висеть в воздухе», а подключать либо к общему проводу либо к шине питания. Свободные входы приведут к появлению на выходах таких элементов просто напросто помех, которые будут распространяться по всей схеме и ее наладка станет намного проблематичней.
Наверное, здесь же придется отметить, что макетные платы имеют большую емкость монтажа за счет длинных соединительных проводов, а также множества контактов. Поэтому слишком высокочастотные схемы на таких платах работать будут плохо, а может, не будут совсем.
Чтобы избежать влияния длинных проводников желательно выводы питания микросхем шунтировать керамическими конденсаторами небольшой емкости, как это делается на печатных платах.
Проверяя правильность монтажа, можно воспользоваться «дубовыми» микросхемами ТТЛ, которые практически не чувствительны к статике. Можно, конечно, обойтись и без них, но не очень удобно просовывать щупы мультиметра в отверстия на плате, удобнее касаться ножек микросхем. После завершения проверки и устранения неточностей «учебные» микросхемы следует заменить настоящими.
При использовании микросхем структуры КМОП для защиты от статики очень желательно применение антистатических заземляющих браслетов. Если таких в наличии нет, то можно рекомендовать использование проволочной мочалки для мытья сковородок. Такая мочалка имеет форму кольца, куда можно просунуть руку. С помощью гибкого провода через резистор сопротивлением не более 1МОм подключиться к заземлению.
После проверки схемы можно вставить в плату упомянутые микросхемы КМОП. При настройке схемы, замене деталей, либо внесении изменений защитный антистатический браслет лучше не снимать.
Это очень простой вариант использования. Конечно существуют программы, которые помогают создавать схемы и моделировать устройства и порой они намного выигрывают у беспаечных плат. Так как вы сами делаете любую, необходимую. Но и тут бывают небольшие минусы так как на практике параметры могут немного отличаться от исходных данных по различным причинам и убедиться вы сможете только тогда, когда устройство будет готово. Поэтому многие советуют сначала смоделировать устройство на компьютере, потом собрать на беспаечной макетной плате, а потом отправлять в производство. Поэтому если вы начинающий специалист или уже достигли определенных навыков в моделировании и производстве электронных устройств, вы сможете оценить ее по достоинству и иметь всегда под рукой, как необходимый инструмент. Она сможет превратить тяжелый процесс в довольно легкий и интересный, а также ускорить создание вашего изобретения.
Макетные платы можно собрать для любого устройства. Они пользуются популярностью у начинающих электронщиков и опытных мастеров. Их собирают с пайкой и без пайки. Первые прочны и могут применяться как основная плата, а вторые более удобны в сборке за счет исключения паяльных работ.
Чтобы начать производство любого изделия необходимо сделать его макет, а потом, оценив работоспособность продукта и другие его параметры, приступить к выпуску серии. В этом случае вы экономите деньги и время. Но прототипы делают не только на производстве, они также широко применяются в электронике и, в первую очередь, это связано с выпуском макетных плат.
Допустим, вы собираетесь изготовить новое электронное устройство. Раньше прототип макетной платы имел вид прямоугольника из картона, в котором проделывались отверстия и туда вставлялись радиоэлементы, соединяющиеся между собой, и затем проверялась ее работа. Если функционирование устройства происходило нормально, то начиналось производство основной платы с использованием соответствующих материалов. Сейчас задача несколько упрощается - на рынке активно продаются макетные платы c уже подготовленными отверстиями и дорожками, которые можно найти в специализированных магазинах, например, вот в этом http://makerplus.ru/ , где можно подобрать подходящий вариант.
Какие макетные платы бывают
Макетные платы изготавливаются без пайки и с пайкой. Конструкция без пайки представляет пластиковый корпус с многочисленными отверстиями с контактными разъемами. В них монтируются детали. Отверстия предназначены для проводов диаметром 0, 7 мм. Расстояние между ними составляет 2, 54 мм, этого хватает, чтобы установить транзистор и другие элементы.
Дорожки питания обозначаются синей и красной линиями. Количество точек для разъемов может изменяться от 100 до 2500 штук. Принцип работы с такой платой простой. Вы монтируете в нужные отверстия электронные элементы и соединяете их обычными проводами, или покупаете специально подготовленные провода-джамперы. Если схема собрана неправильно, то вы разбираете ее и монтируете заново.
Макетная плата с пайкой
Такая плата отличается от выше рассмотренного варианта тем, что элементы, установленные в корпусе, можно паять. В этом случае вы можете использовать ее не только как макет, но и как настоящее изделие. Правда, тогда плата будет иметь несколько большие размеры. Кроме этого, паяные конструкции имеют более низкую цену.
Платы с пайкой, которые, кстати, можно приобрести на страничке интернет-магазина http://makerplus.ru/category/breadboard , имеют отверстия под провода диаметром до 0,9 мм и располагаются с шагом в один дюйм(2, 54мм). С одной стороны конструкции располагаются прямые изолированные линии фольги, а с другой устанавливаются радиоэлементы и перемычки.
- Сразу разрежьте плату до нужных размеров. Для этого подойдут обычные ножницы, резак, ножовка. Можно даже просто разломать ее по отверстиям, но затем зачистив края.
- Если вы не собираетесь пользоваться платой прямо сейчас, то не трогайте лишний раз руками участки с фольгой. Руки могут быть влажными, что приведет к коррозии поверхности и ухудшению контакта.
- Если окислы или загрязнения имеют место, то очистите их при помощи нулевой наждачной бумаги или обычным ластиком.
- Радиоэлементы устанавливают со стороны, где нет полосок из фольги. Выводы просовывают в отверстия и запаивают с обратной стороны.
- Синий цвет токопроводящих дорожек обозначает «минус» схемы, красный «плюс», а зеленый используют по своему усмотрению. Дорожки маркируются с той же стороны, где расположена фольга.
- Самое важное позиционирование деталей происходит в вертикальном положении, так как в этом случае ошибка приведет к неправильно собранной цепи.
Учитывайте, что макетные платы обоих типов могут иметь по бокам пазы. Это необходимо для тех, кто собирает большое устройство, состоящее из нескольких модулей. Пазы позволяют собрать одну крупную плату из нескольких маленьких.
Породившая холивар в комментариях. Многие сторонники Ардуины, по их словам, хотят просто чего-то собрать типа мигающих светодиодов с целью разнообразить свой досуг и поиграться. При этом они не хотят возиться с травлением плат и пайкой. Как одну из альтернатив товарищ упомянул конструктор «Знаток», но его возможности ограничены набором деталей, входящих в комплект, да и конструктор все же детский. Я же хочу предложить другую альтернативу - так называемый Breadboard, макетная плата для монтажа без использования пайки.
Осторожно, много фоток.
Что это такое и с чем его едят
Основное назначение такой платы - конструирование и отладка прототипов различных устройств. Состоит данное устройство из отверстий-гнезд с шагом 2,54мм (0,1 дюйма), именно с таким (либо кратным ему) шагом располагаются выводы на большинстве современных радиодеталей (SMD-не в счет). Макетные платы бывают различных размеров, но в большинстве случаев они состоят из вот таких одинаковых блоков:Схема электрических соединений гнезд изображена на правом рисунке: пять отверстий с каждой стороны, в каждом из рядов(в данном случае 30) электрически соединены между собой. Слева и справа находится по две линии питания: здесь все отверстия в столбце соединены между собой. Прорезь по средине предназначена для установки и удобного извлечения микросхем в DIP-корпусах. Для сборки схемы в отверстия вставляются радиодетали и перемычки, так как мне плата досталась без заводских перемычек - я их делал из металлических канцелярских скрепок, а маленькие(для соединения соседних гнезд) из скоб для степлера.
Может показаться, что чем больше плата - тем больше её функциональность, это не совсем так. Весьма малый шанс что кто-то (особенно из начинающих) будет собирать устройство, которое займет все сегменты платы, вот несколько устройств одновременно - это да. Например здесь я собрал электронное зажигание на микроконтроллере, мультивибратор на транзисторах и генератор частоты для LC-метра:
Ну и что можно с этим сделать?
Чтобы оправдать название статьи, я приведу несколько устройств. Описание того, что и куда нужно вставлять будет на изображениях.Неободимые детали
Для того, чтобы собрать одну из описанных ниже схем понадобится сама макетная плата типа Breadboard и набор перемычек. Кроме того желательно иметь подходящий источник питания, в простейшем случае - батарейка(-ки), для удобства её(их) подключения рекомендуется использовать специальный контейнер. Можно использовать и блок питания, но в этом случае нужно быть осторожным и постараться ничего не сжечь, так как БП стоит гораздо дороже батареек. Остальные детали будут приведены в описании самой схемы.
Подключение светодиода
Одна из простейших конструкций. На принципиальных схемах изображается так:
Из деталей понадобятся: маломощный светодиод, любой резистор на 300Ом-1кОм и источник питания на 4,5-5В. В моем случае резистор мощный советский(первый попавшийся под руку) на 430Ом (о чем свидетельствует надпись К43 на самом резисторе), а в качестве источника питания - 3 пальчиковых (типа АА) батарейки в контейнере: итого 1,5В*3 = 4,5В.
На плате это выглядит вот так:
Батарейки подключены к красной(+) и черной(-) клеммам от которых тянутся перемычки к линиям питания. Затем от минусовой линии к гнездам №18 подключен резистор, с другой стороны к этим же гнездам катодом(короткой ножкой) подключен светодиод. Анод светодиода подключен к плюсовой линии. Вдаваться в принцип действия схемы и объяснять закон Ома я не буду - если хочется просто поиграться, то это и не нужно, а если все же интересно, то можно и у .
Линейный стабилизатор напряжения
Может это и достаточно резкий переход - от светодиода к микросхемам, но в плане реализации я не вижу никаких сложностей.Итак, существует такая микросхемка LM7805 (или просто 7805), ей на вход подается любое напряжение от 7,5В до 25В, а на выходе получаем 5В. Есть и другие, например, микросхема 7812 - 12В. Вот такая у неё схема включения:
Конденсаторы используются для стабилизации напряжения и при желании их можно не ставить. Вот так это выглядит в жизни:
И крупным планом:
Нумерация выводов микросхемы идет слева направо, если смотреть на нее со стороны маркировки. На фото нумерация выводов микросхемы совпадает с нумерацией разъемов брэдборда. Красная клемма(+) подключена к 1-й ноге микросхемы - вход. Черная клемма(-) напрямую подключена к минусовой линии питания. Средняя ножка микросхемы(Общий, GND) также подключается к минусовой линии, а 3-я ножка (Выход) к плюсовой линии. Теперь, если подать на клеммы напряжение 12В, на линиях питания должно быть 5В. Если нету источника питания на 12В, можно взять 9В батарейку типа «Крона» и подключить её через специальный разъем, изображенный на фотографии выше. Я использовал блок питания на 12В:
Вне зависимости от значения входного напряжения, если оно лежит в указанных выше пределах - выходное напряжение будет 5В:
В завершение, добавим конденсаторы, чтобы все было по правилам:
Генератор импульсов на логических элементах
А теперь пример использования уже другой микросхемы, при чем не в самом стандартном её применении. Используется микросхема 74HC00 или 74HCТ00, в зависимости от фирмы-производителя перед названием и после него могут стоять различные буквы. Отечественный аналог - К155ЛА3. Внутри этой микросхемы 4 логических элемента «И-НЕ» (англ. «NAND»), у каждого из элементов по два входа, замкнув их между собой получим элемент «НЕ». Но в данном случае логические элементы будут использоваться в «аналоговом режиме». Схема генератора такая:
Элементы DA1.1 и DA1.2 генерируют сигнал, а DA1.3 и DA1.4 - формируют четкие прямоугольники. Частота генератора определяется номиналами конденсатора и резистора и вычисляется по формуле: f=1/(2RC). К выходу генератора подключаем любой динамик. Если взять резистор на 5,6кОм и конденсатор на 33нФ получим примерно 2,7кГц - эдакий пищащий звук. Вот так это выглядит:
На верхние по фотографии линии питания подключено 5В с собранного ранее стабилизатора напряжения. Для удобства сборки приведу словесное описание соединений. Левая половинка сегмента(нижняя на фото):
Конденсатор установлен в гнезда №1 и №6;
Резистор - №1 и №5;
№1 и №2;
№3 и №4;
№4 и №5;
№2 и №3;
№3 и №7;
№5 и №6;
№1 и «плюс» питания;
№4 и «плюс» динамика;
Кроме того:
микросхема устанавливается так, как на фото - первая ножка в первый разъем левой половинки. Первую ножку микросхемы можно определить по так называемому ключу - кружочку(как на фото) либо полукруглому вырезу в торце. Остальные ноги ИМС в DIP-корпусах нумеруются против часовой стрелки.
Если все собрано правильно - при подаче питания динамик должен запищать. Изменяя номиналы резистора и конденсатора можно проследить за изменениями частоты, но при сильно большом сопротивлении и/или слишком малой емкости схема работать не будет.
Теперь изменим номинал резистора на 180кОм, а конденсатор на 1мкФ - получим клацающе-тикающий звук. Заменим динамик на светодиод подключив анод (длинная ножка) к 4 разъему правой половики, а катод через резистор 300Ом-1кОм к минусу питания, получим мигающий светодиод, который выглядит вот так:
А теперь добавим еще один такой же генератор так, чтобы получилась такая схема:
Генератор на DA1 генерит низкочастотный сигнал ~3Гц, DA2.1 - DA2.3 - высокочастотный ~2,7кГц, DA2.4 - модулятор , который их смешивает. Вот такая должна получится конструкция:
Описание подключений:
Левая половинка сегмента(нижняя на фото):
Конденсатор С1 установлен в гнезда №1 и №6;
Конденсатор С2 - №11 и №16;
Резистор R1 - №1 и №5;
Резистор R2 - №11 и №15;
Перемычки установлены между следующими гнездами:
№1 и №2;
№3 и №4;
№4 и №5;
№11 и №12;
№13 и №14;
№14 и №15;
№7 и минусовой линией питания.
№17 и минусовой линией питания.
Правая половинка сегмента(верхняя на фото):
перемычки установлены между следующими гнездами:
№2 и №3;
№3 и №7;
№5 и №6;
№4 и №15;
№12 и №13;
№12(13) и №17;
№1 и «плюс» питания;
№11 и «плюс» питания;
№14 и «плюс» динамика;
Кроме того:
перемычки между разъемами №6 левой и правой половинок;
перемычки между разъемами №16 левой и правой половинок;
- между левой и правой «минусовыми» линиями;
- между минусом питания и "-" динамика;
микросхема DA1 устанавливается так же, как и в предыдущем случае - первая ножка в первый разъем левой половинки. Вторая микросхема - первой ножкой в разъем №11.
Если все сделать правильно, то при подаче питания динамик начнет издавать по три пика каждую секунду. Если в те же разъемы(параллельно) подключить светодиод, соблюдая полярность, получится такой девайс, напоминающий по звукам крутые электронные штуковины из не менее крутых боевиков:
Мультивибратор на транзисторах
Данная схемка - скорее дань традициям так как в былые времена почти каждый начинающий радиолюбитель собирал подобную.
Для того, чтобы собрать подобную понадобятся 2 транзистора BC547, 2 резистора на 1,2кОм, 2 резистора на 310Ом, 2 электролитических конденсатора на 22мкФ и два светодиода. Емкости и сопротивления необязательно соблюдать точно, но желательно чтобы в схеме было по два одинаковых номинала.
На плате устройство выглядит следующим образом:
Цоколевка транзистора следующая:
B(Б)-база, C(К)-коллектор, E(Э)-эмиттер.
У конденсаторов минусовый выход подписан на корпусе (в советских конденсаторах подписывался "+").
Описание подключений
Вся схема собрана на одной (левой) половинке сегмента.
Резистор R1 - №11 и "+";
резистор R2 - №19 и "+";
резистор R3 - №9 и №3;
резистор R4 - №21 и №25;
транзистор Т2 - эмиттер -№7, база - №8, коллектор - №9;
транзистор Т1 - эмиттер -№23, база - №22, коллектор - №21;
конденсатор С1 - минус - №11, плюс - №9;
конденсатор С2 - минус - №19, плюс - №21;
светодиод LED1 - катод-№3, анод-"+";
светодиод LED1 - катод-№25, анод-"+";
перемычки:
№8 - №19;
№11 - №22;
№7 - "-";
№23 - "-";
При подаче напряжения 4,5-12В на линии питания должно получится примерно такое:
В заключение
В первую очередь статья ориентирована на тех, кто хочет «поиграться», поэтому я не приводил описаний принципов работы схем, физических законов и пр. Если кто задастся вопросом «а почему же оно мигает?» - в интернете можно найти кучи объяснений с анимациями и прочими красивостями. Кто-то может сказать что брэдборд не подходит для составления сложных схем, но а как насчет этого:
а бывают и еще более страшные конструкции. По поводу возможного плохого контакта - при использовании деталей с нормальными ножками вероятность плохого контакта очень мала, у меня такое случалось всего пару раз. Вообще подобные платы уже всплывали здесь несколько раз, но как часть устройства построенного на Ардуино. Честно говоря, я не понимаю конструкции типа этой:
Зачем вообще нужно Ардуино, если можно взять программатор, прошить им контроллер в DIP-корпусе и установить его в плату, получив более дешевое, компактное и портативное устройство.
Да, на breadboard нельзя собрать некоторые аналоговые схемы чувствительные к сопротивлению и топологии проводников, но они попадаются не так уж часто, тем более среди новичков. А вот для цифровых схем здесь почти нет никаких ограничений.
