Всех приветствую. Речь сегодня пойдет о макетной плате. Радиолюбители поймут без лишних вопросов, поскольку через поделки на макетных платах прошли практически все в начале своего становления. Для остальных немного поподробнее. Макетная плата нужна для временного монтажа радиодеталей при отладке электронных схем и решения проблем, которые возникают на стадии изготовления устройства.
Во времена моей молодости и тотального дефицита, макетные платы изготавливали самостоятельно из куска фольгированного гетинакса или стеклотекстолита расчерчивая в клеточку медное покрытие резаком, что бы получилось много площадок, к которым можно было бы припаять контакты радиодеталей согласно схеме. Это было оправдано, поскольку изготовить плату самостоятельно было достаточно трудоемко. Случалось даже так, что самоделки оставались в первоначальном варианте на макетной плате, поскольку внутри корпуса никто не видит, как топорно все изготовлено, а схема работает и первоначальная цель достигнута. Экономия времени и ресурсов - налицо.
Самодельная макетная плата часто выглядела так:
Но время шло, прогресс не стоял на месте. С ростом навыков схемы становились сложнее, количество выводов и точек пайки увеличивалось пропорционально и самодельные макетные платы (макетки) уже не закрывали проблему в полном объеме. Вот тут и начали появляться промышленные макетные платы, вернее они существовали и раньше, но доступны были не всем. И если для ребят с радиокружка вначале сделать радиоприемник или цветомузыку было достижением, то позже схемы с цифровой логикой в реализации становились еще сложнее. Ведь приходилось сверлить много мелких отверстий и рисовать проводники лаком для ногтей, а в завершении травить в медном купоросе. И если были допущены ошибки при изготовлении, то внешний вид платы стремительно скатывался к ужасному.
Это тоже макетная плата, но уже промышленного изготовления:
В обилии проводов угадывается какой то клон спектрума.
На данный момент электронщикам доступны различные современные технологии изготовления плат, в том числе и заказы мелких серий на заводах за сравнительно невысокую цену. Но макетные платы в любом случае занимают свою нишу и рано или поздно ими приходится пользоваться.
Заказ и доставка
Во общем то в макетной плате(далее макетке) нуждался не сильно, поскольку изготовлением электроники занимаюсь не профессионально и исключительно для себя. Но увидев случайно в продаже, решил заказать. Плата была заказана в ноябре прошлого года, пришла в простом пакете без пупырок, примерно за месяц. Внутри ничего не было кроме самой платы. Повреждений учитывая хрупкость гетинакса не было.
Выглядит она так:
Цвет медной фольги приятный, почти натуральный. Дорожки макетной платы покрыты защитным составом напоминающим слабый раствор канифоли в спирте. По крайней мере при пайке количество дыма минимально и следов горелой канифоли не наблюдается.
Размеры заявлены 9х15 см, по факту так и есть, толщина 1 мм, что на мой взгляд маловато учитывая свойства материала. Слой фольги имеет толщину примерно 20 мкм.
последняя дата поверки =)
Мой микрометр 31 год как не поверялся, поэтому показания условные. В производстве минимальная толщина фольги 18 мкм, что соответствует самому дешевому варианту.
На плате 30 рядов по 48 отверстий что в итоге дает 1440. Последние выдавлены в процессе формирования платы. Сверлить такое количество отверстий экономически нецелесообразно. Диаметр отверстий 1 мм. К сожалению детали с выводами 0.7 и 0.8 мм при пайке приходится фиксировать, а то норовят выпасть.
Контактные площадки в виде восьмиугольника размер 2 мм. Металлизации в отверстиях нет. Поскольку ресурс платы минимальный и цена с металлизацией будет неоправданно завышена.
Основа макетной платы гетинакс
Гетинакс - электроизоляционный слоистый прессованный материал, имеющий бумажную основу, пропитанную фенольной или эпоксидной смолой.
В основном используется как основа заготовок печатных плат. Материал обладает низкой механической прочностью, легко обрабатывается и имеет относительно низкую стоимость. Широко используется для дешёвого изготовления плат в низковольтной бытовой аппаратуре, так как в разогретом состоянии допускает штамповку, благодаря чему получается плата любой формы вместе со всеми отверстиями.
Сразу вспоминаются платы от телевизоров. Из за низкой стойкости к механическим и тепловым нагрузкам платы на основе гетинакса имеют меньшую ремонтопригодность и в некоторых случаях даже являлись источниками пожара…
Пробное применение:
Использую вот такие ингредиенты
Для пайки
Припой с канифолью внутри, канифоль натуральная, паяльник 25 Вт, температура жала примерно 330-350 градусов без регулировки.
И для резки гравер дефорт+набор китайских фрез
фрезы конечно жуткие в плане качества, купил на новый год у JD, не удержался.
Выдался повод собрать блок питания для генератора сигналов +5В +12В-12В. Сначала хотел переделать зарядку от мобильника путем домотки обмоток, но не нашел ни одного с нормальным зазором под провода. Поэтому выбор пал на макетку.
Трансформатор неизвестной породы сыграл со мной злую шутку - поскольку шаг отверстий на плате 2.54мм - дюймовый, пришлось пересверливать отверстия по месту. Плата сверлится легко, И даже тупое сверло особо не замедляет процесс сверления, хотя выбивает с обратной стороны куски платы.
Несколько фото готового блока питания. Как раз тот случай, когда решил плату не изготавливать.
Стабилизатор 7912 сыграл со мной злую шутку - цоколевка выводов не соответствует 7812. Из за этого я спалил диодный мост кц407. Осознав свою ошибку произвел перепайку. При перепайке у меня отвалилась одна контактная площадка. Так что качество платы - пару раз смакетировать и перейти на новую.
Контактные площадки лудил практически без канифоли, той, что в припое хватило.
Сколько не пробовал, никак не получалось сделать капельку на контакте, всегда припой тянется за паяльником. Возможно температуры не хватает.
Пробую отрезать
Вроде и обороты высокие, но гетинакс крошится. Впрочем пыль не такая вредная как у стеклотекстолита.
Почему купил именно эту макетку а не более продвинутые - для редкого применения и что бы выкинуть было не жалко. Металлизацией не пользуюсь практически. Макетная плата без пайки тоже куплена, но пока лежит без применения. У нее по сравнению с обозреваемой недостаток - требуются выводы нужной длины и формованые. А поскольку у меня огромные запасы старых и в том числе б/у деталей (ругаю себя постоянно выкинуть все надо), то пайка единственный правильный вариант.
Выводы: бюджетная макетка. Если нет в запасе парочку можно иметь.
А котэ то где?
Планирую купить +13 Добавить в избранное Обзор понравился +24 +39Породившая 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.
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.
Всем привет. Сегодня мы поговорим о беспаечной макетной плате или о breadboard , как называют её буржуи. Данная плата, если можно так выразится, входит в список обязательных инструментов, что должны быть у электронщика (будь то юный мозгочинчик, что только делает первые неуверенные шажки или прожженный и повидавший жизнь мозгочин).
Знания о том, какие бывают макетные платы, как и где применяют такие инструменты, помогут вам при разработке и наладке собственных проектов различных электронных самоделок .
Первые платы выглядели так:
На основу крепились металлические стойки, на которые в последствии закреплялись (просто наматывались) провода и контактные выводы элементов.
Хорошо, что технический прогресс не стоит на месте – ведь благодаря его влиянию мы можем пользоваться вот такими замечательными инструментами.
В противовес беспаечной макетной плате можно выставить вот такие (они значительно дешевле и изготавливаются исходя из необходимых параметров).
Однако при монтаже на беспаечной плате вам не понадобится паяльник/припой. Кроме этого вы избежите трудностей связанных с распайкой деталей по поверхности платы.
Правилом хорошего тона, да и здравого смысла, всегда было и остается прототипирование электронных схем. Важно знать, как поведёт себя устройство при тех или иных определенных параметрах, до сборки готового устройства.
Кроме этого с помощью беспаечной платы можно производить проверку работоспособности новый компонентов и радиодеталей.
Рассмотрим строение беспаечной платы
Посмотрим на рисунок платы. Она состоит из рядов металлических пластин (рельсов).
Рельса в свою очередь состоят из зажимов, в которые и происходит установка «ножек» радиодеталей. Все 5 отверстий в ряду соединены воедино.
Теперь обратим наш взор на две вертикальные/горизонтальные полосы (зависит в каком положении смотреть), что расположены отдельно (по краям) – это пластины питания. Все гнезда одной длинной пластины соединены друг с другом.
Центральный паз изолирует стороны платы. Ширина данной полосы закреплена стандартом. Она позволяет устанавливать DIP-микросхемы таким образом, чтобы каждый вывод был установлен в отдельную рельсу и позволял подключит до 4 внешних выводов.
На платах нанесены буквенные и цифровые последовательности. Данные обозначения помогают ориентироваться при монтаже компонентов, чтобы исключить ошибочное подключение (что может закончится неработоспособностью схемы или выходом из строя отдельных деталей).
Также выпускают платы, которые изготавливаются на отдельных подставках со специальными прижимными клеммами. Они используются для подключения источника питания к плате.
Если вы обратили внимание на некоторых платах есть специальные пазы и выступы (они расположены по бокам). С их помощью можно объединять платы и создавать рабочую поверхность любого размера.
Также на некоторых платах на задней части нанесена самоклеющаяся основа.
На рисунке представлен способ «запитки» платы от Arduino.
Если же вам в руки попала плата с клеммами для подачи питания, необходимо подключить их к линиям на макетной плате с помощью проводников (джамперов). Клеммы не связаны ни с одной линией. Чтобы подключить провод к клемме, снимите (открутите) пластиковый колпачок и расположите конец провода в отверстие. Установите колпачок обратно. Обычно используются две клеммы: для питания и для земли.
Теперь дело осталось за малым, подключаем внешний источник питания. Это можно сделать с помощью:
- джамперов;
- «крокодилов» или обычных проводов;
- модулей-стабилизаторов питания, что выпускаются под беспаечные платы.
Спасибо за внимание. Продолжение следует 🙂
Breadboard (макетная (монтажная) беспаечная плата) – один из основных инструментов как для познающих основы схемотехники, так и для профессионалов.
В этой статье вы познакомитесь с тем, где и как использовать breadboard и какие они бывают. После ознакомления с приведенными основами, вы сможете собрать свою электросхему с использовнием макетной беспаечной платы.
Исторический экскурс
В начале 1960 создание прототипов микросхем выглядело примерно так:
На платформе устанавливались металлические стойки, на которые наматывались проводники. Процесс прототипирования был достаточно длительным и сложным. Но человечество не стоит на месте и был придуман более элегантный подход: Беспечные монтажные платы - breadboards!
Если знать, что bread переводится как хлеб, а board - доска, то одна из ассоциаций, которая может возникнуть при упоминании слова breadboard - это деревянная подставка, на которой нарезают хлеб (как на рисунке ниже). В принципе, вы недалеки от истины.
Так откуда появилось это название - breadboard? Много лет назад, когда электронные компоненты были большими и неуклюжими, многие "самодельщики" в своих "гаражах" собирали схемы с использованием подставок для нарезки хлеба (пример показан на рисунке ниже).
Постепенно электронные компоненты становились меньше и получилось свести прототипирование к использованию более ли менее стандартных проводников, коннекторов и микросхем. Подход несколько изменился, но название перекочевало.
Breadboard - это беспаечная монтажная плата. Это отличная платформа для разработки прототипов или временных электросхем, с использованием которой вам не понадобится паяльник и все связанные с этим проблемы и затраты времени на распайку.
Прототипирование (prototyping) - это процесс разработки и тестирования модели вашего будущего устройства. Если вы не знаете как будет себя вести ваше устройство при определенных заданных условиях, лучше сначала создать прототип и проверить его работоспособность.
Беспаечные монтажные платы используют как для создания простеньких электросхем, так и для сложных прототипов.
Еще одна сфера применения breadbord"ов - проверка новых деталей и компонентов - например, микросхем (ICs).
Как уже упоминалось выше, созданная вами электросхема вполне может меняться и в этом основное преимущество использования беспаечных монтажных плат. Например, в любой момент вы можете включить в схему дополнительный светодиод, который будет реагировать на те или иные условия в вашей цепи. На рисунке ниже показан пример электросхемы для проверки работоспособности чипа Atmega, который используется в платах Arduino Uno.
“Анатомия беспаечных монтажных плат”
Лучший способ объяснить как именно работает breadboard - выяснить как плата выглядит изнутри. Рассмотрим на примере миниатюрной платы.
На рисунке ниже показан breadboard, на котором снято основание на нижней части. Как вы видите, на плате установлены ряды металлических пластин.
Каждая металлическая пластина имеет вид, приведенный на рисунке ниже. То есть, это не просто пластина, а пластина с клипсами, которые прячутся в пластиковой части монтажной платы. Именно в эти клипсы вы подключаете ваши провода.
То есть, как только вы подключили проводник к одному из отверстий в отдельном ряде, этот контакт будет одновременно подключен и к остальным контактам в отдельном ряде.
Обратите внимание, что на одной рельсе пять клипс. Это общепринятый стандарт. Большинство беспаечных монтажных плат реализуются именно таким образом. То есть, вы можете подключить до пяти компонентов включительно к отдельной рельсе на breadboard"е и они будут связаны между собой. Но ведь на плате десять отверстий в ряде!? Почему мы ограничены пятью контактами? Вы, наверное, обратили внимание, что по центру монтажной платы есть отдельная рельса без пинов? Эта рельса изолирует пластины друг от друга. Зачем это делается, мы разберем немного позже. Сейчас важно запомнить, что рельсы изолированы друг от друга и мы ограничены пятью связанными контактами, а не десятью.
На рисунке ниже показан светодиод, установленный на беспаечную монтажную плату. Обратите внимание, что две ноги светодиода установлены на изолированных параллельных рельсах. В результате не будет замыкания контактов.
Давайте теперь рассмотрим breadboard больших размеров. На таких платах, как правило, предусматривают две вертикально расположенные рельсы. Так называемые рельсы для питания.
Эти рельсы аналогичны по исполнению с горизонтальными, но при этом соединены друг с другом по всей длине. При разработке проекта вам часто необходимо питание для многих компонентов. Именно эти рельсы используются для питания. Обычно их отмечают "+" и "-" и двумя разными цветами - красным и голубым. Как правило, рельсы соединяют между собой, чтобы получить одинаковое питание по обоим сторонам макетки (смотрите на рисунке ниже). Кстати, нет необходимости подключать плюс именно к рельсе с обозначением "+", это исключительно подсказка, которая поможет вам структурировать ваш проект.
Центральная рельса без контактов (для DIP-микросхем)
Центральная рельса без контактов изолирует две стороны беспаечной монтажной платы. Помимо изоляции, эта рельса выполняет вторую важную функцию. Большинство микросхем (ICs), изготавливаются в стандартных размерах. Для того, чтобы они занимали минимум места на монтажной плате, используется специальный форм-фактор под названием Dual in-line Package, или сокращенно - DIP.
У DIP-микросхем контакты расположены по двум сторонам и отлично садятся на две рельсы по центру breadboard"а. Именно в этом случае изоляция контактов - отличный вариант, который позволяет сделать разводку каждого контакта микросхемы на отдельную рельсу с пятью контактами.
На рисунке ниже показана установка двух DIP микросхем. Сверху - LM358, ниже - микроконтроллер ATMega328, который используется во многих платах Arduino .
Строки и столбцы (горизонтальные и вертикальные рельсы)
Наверняка вы обращали внимание, что на беспаечных монтажных платах нанесены числа и буквы возле строк (горизонтальных рельс) и столбцов (вертикальных рельс). Эти обозначения нанесены исключительно для удобства. Прототипы ваших устройств очень быстро обрастают дополнительными компонентами, а одна ошибка в подключении приводит к неработоспособности электрической схемы или даже к выходу из строя отдельных компонентов. Гораздо проще подключить контакт к рельсе, которая отмечена цифрой и буквой, чем отсчитывать контакты "на глаз".
Кроме того, во многих инструкциях номера рельс тоже указываются, что значительно облегчает сборку вашей схемы. Но не забывайте, что даже если вы используете инструкцию, номера контактов на макетке не обязаны совпадать!
Колки на макетках
Некоторые монтажные платы изготавливаются на отдельной подставке, на которой установлены специальные колки. Эти колки используются для подключения источника питания к вашему breadboard "у. Более детально подобные макетки рассмотрены ниже.
Другие фичи
Когда вы разрабатываете электрическую схему, не обязательно ограничиваться одним breadboard "ом. На многих монтажных платах предусмотрены специальные пазы и выступы по бокам. С помощью этих слотов, вы можете соединить несколько макеток и сформировать необходимое для вас рабочее пространство. На рисунке ниже показаны четыре мини breadboard "а, соединенных вместе.
На некоторых монтажных беспаечных платах предусмотрена самоклеющаяся основа на задней части. Очень полезная фича, если вы хотите надежно установить макетку на какой-то поверхности.
На некоторых больших макетках вертикальные рельсы, на которые подается питание, состоят из двух изолированных друг от друга частей. Очень удобно, если в вашем проекте надо два разных источника питания: например, 3.3 В и 5 В. Но надо быть предельно осторожным и перед использованием breadboard "а подключить один источник питания и проверить напряжение на двух концах вертикальной рельсы с помощью мультиметра.
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.
Простая электросхема с использованием беспаечной монтажной платы
Основы работы с беспаечной монтажной платой мы рассмотрели. Давайте рассмотрим пример простой электрической цепи, в которой будем использовать breadboard.
Ниже приведен список узлов, которые понадобятся для нашей цепи. Если у вас нет именно этих деталей, можете заменить их на аналогичные. Не забывайте: одну и ту же электрическую цепь можно собрать, используя разные компоненты.
- Breadboard
- Регулятор/стабилизатор напряжения
- Блок питания
- Светодиоды
- Резисторы на 330 Ом 1/6 Вт
- Коннекторы
- Тактовые кнопки (квадрат 12 мм)
Собираем электрическую цепь
Фотография собранной электрической цепи с использованием беспаечной монтажной платы приведена ниже. В проекте используются две кнопки, резисторы и светодиоды. Обратите внимание, что две аналогичные цепи собраны по разному.
Красная плата слева - стабилизатор напряжения, который обеспечивает питание 5 В на рельсах макетки.
Схема собирается следующим образом:
- К позитивной ноге (аноду) светодиода подключается питание 5 В от соответствующей рельсы breadboard "а.
- Отрицательная нога (катод) светодиода, подключена к резистору 330 Ом.
- Резистор подключен к тактовой кнопке.
- Когда кнопка нажата, цепь замыкается с землей и светодиод зажигается.
При прототипировании важно разбираться в электрических схемах. Давайте кратко рассмотрим электрическую схему нашей небольшой электрической цепи.
Электрическая схема - это схематическое изображение, в котором используются универсальные обозначения для отдельных электрических компонентов и отображается последовательность их подключения. Подобные элекрические схемы можно получить, используя программу Fritzing .
Электрическая схема нашего проекта показана на рисунке ниже. Питание 5 В изображено стрелкой в верхней части схемы. 5 В подключается к светодиоду (треугольник и горизонтальная линия со стрелками). После этого светодиод подключается к резистору (R1). После этого установлена кнопка (S1), которая замыкает цепь. И в конце цепи - земля (Gnd - горизонтальная линия снизу).
Наверняка возникает вопрос: а зачем нам электрические схемы, если можно просто создать принципиальную схему подключения с использованием того же Fritzing? Например, как на подобном рисунке:
Как уже упоминалось выше, собрать одну и ту же схему можно по-разному, а вот электрическая принципиальная схема останется одинаковой. То есть, практическая имплементация может отличаться, что дает вам пространство для фантазии и более общее понимание процессов, которые происходят в вашем проекте.
