Раздел “Конструирование монтажных плат” не всегда понятен учащимся. И поэтому был собран опыт учителей занимающихся практической радиоэлектроникой в школах и кружках по конструированию монтажных плат.
Радиоэлектронные устройства собирают, как известно на монтажных платах. Существует несколько видов монтажных плат, а именно: Макетные (навесные), печатные. Рассмотрим каждый вид плат.
Макетные платы.
Макетные или навесные платы представляют собой платы, на которых возможно всесторонне изучить схему и научиться ее налаживать, поскольку на ней схема представлена в развернутом виде и открыт доступ к любой радиодетали.
Один из видов макетных плат можно изготовить следующим образом.
Панель (см. рис. 1) вырезаем из листового гетинакса или текстолита толщиной 2-3 мм. На панели с помощью заклепок или мелкими болтиками укрепите 5 рядов контактных лепестков из латуни или жести. Чертеж лепестка приведен на рисунке 2. Перед установкой лепестков не забудьте хорошенько полудить их концы.
Рис. 2
Верхний и нижний ряд соедините голым монтажным проводом. Это будут проводники отрицательного (верхний) и положительного полюсов источника тока. Батарею питания и тумблер устанавливаем в правой нижней стороны панели. По концам панели крепим стойки, согнутые из полосок металла так, чтобы панель устойчиво стояла в наклонном положении.
Вместо контактных лепестков можно использовать пружины, в которые вставляются выводы элементов оконцованные тычком или промышленного изготовления клеммы, которые крепятся на винтах к плате.
Монтажная плата может быть изготовлена из фольгированного стеклотекстолита путем удаления ненужных частей медной фольги травлением или вырезанием.
На рисунке 3 показана макетная плата, состоящая из двух непрерывных шин 1, предназначенных для подключения цепи питания, и пронумерованных опорных площадок 2 между ними. Шины и площадки облужены.
У вышерассмотренных плат при перегревании во время пайки участки фольги склонны к отслаиванию. Поэтому они требуют осторожного обращения. Этого недостатка лишена самодельная плата (рис. 4). Она состоит из жесткого диэлектрика – картона, фанеры, текстолита и т. д. В пластине 1 делают отверстия 2, в которые вставляют залуженные медные провода диаметром около 1 мм. Концы проводов на обратной стороне пластины загибают навстречу друг другу длиной до 10 мм). Длинные провода 3, протянутые по краям платы, образуют шины для подключения питания, короткие провода 4 между ними – опорные площадки. В качестве примера радиоэлектронного устройства выполненного на указанной плате приведу схему мультивибратора (см. рис. 5).
Еще один вид навесного монтажа нужно начинать с изготовления платы по принципиальной схемы, приведенной для данного устройства. Для простоты схему можно перенести на клетчатую бумагу, а затем наклеить ее на гетинаксовую пластику. Все необходимые отверстия сверлят по разметке, приведенной на клетчатой бумаге. Во все миллиметровые отверстия вставляют кусочки медного провода (гвоздики) диаметром 1 мм и длиной 10 мм.
Провод, из которого делают гвоздики, предварительно тщательно зачищают и залуживают припоем. При этом его диаметр несколько увеличивается, так что гвоздики должны плотно входить в отверстия. Необходимо следить, чтобы длина выступающего конца гвоздика на плате со стороны деталей была равна 5 мм, а со стороны монтажа – 2-3 мм. Пример установки гвоздика на плате показан на рисунке 6.
Все детали, включая транзисторы, диоды, конденсаторы и резисторы на плате, монтируют на гвоздиках. Такой монтаж не только обеспечивает необходимую жесткость и исключает ошибки и путаницу при монтаже, но и позволяет при необходимости легко произвести замену любой радиодетали.
Монтаж автомата ведут очень осторожно. Это особенно важно при пайке: малейшее неправильное движение паяльника может повредить детали и сжечь изоляцию проводов.
На все транзисторы перед их монтажом в схему надевают кусочки хлорвиниловой трубки (рис. 6б), которая исключает возможные замыкания корпуса транзистора с соседними гвоздиками. На электролитические конденсаторы так же надевают хлорвиниловые трубочки, а концы их сгибают согласно рисунку 6 в. Монтаж резисторов на гвоздики производят согласно рисунку 6а.
Все проводники, идущие от платы к деталям и узлам, расположенным на панели автомата, делают многожильным проводом сечением 0,14-0,35 мм2 в хлорвиниловой изоляции. Чтобы во время эксплуатации прибора, выводимые концы не ломались в местах соединения с гвоздиками, на каждый спай плотно надевают хлорвиниловую трубочку длиной 15-20 мм, как показано на рисунке 6 г.
Если при переносе радиодеталей с макетного шасси на плату вы их не перепутаете, то можете быть уверены, никакой дополнительной наладки собранный автомат не потребует.
Печатные платы.
Можно изготовить печатную плату путем травления, однако в условиях мастерских он мало приемлем из-за высокой токсичности материалов, которые могут привести к травмам учащихся. Поэтому этот способ здесь не рассматривается. Существует механический способ изготовления печатной платы без травления, путем снятия фольги остро оточенным кончиком ножа или скальпеля. Но лучше всего пользоваться самодельным резаком из ножовочного полотна (рис. 7) которым срезают изоляционный канавки шириной 0,8 … 1,2 мм, формируя участки, ограниченные прямыми линиями.
При отсутствии фольгированной поверхности конструкцию можно собрать на любом изоляционном материале: картоне, фанере, текстолите и т. д., расположив детали с одно стороны, а соединения изолированными проводами – с другой стороны.
На рисунке 8 показаны: а) принципиальная схема УЗЧ; б) схема расположения деталей на плате; в) печатная плата, изготовленная травлением; г) печатная плата, изготовленная вырезанием; д) монтаж деталей на изоляционном материале проводниками; е) вид печатной платы со стороны деталей; ж), з) способы монтажа деталей на печатной плате.
Предлагаю методику, которая позволяет учащимся достаточно быстро освоить умение изготовлять печатные платы.
Принцип построения печатной платы следующий. Вначале чертится принципиальная схема устройства, для примера возьмем двухкаскадный усилитель фототока (рис. 9).
Затем на принципиальной схеме крестиками обозначаем и нумеруем узлы (места соединения двух и более элементов). Потом на бумаге чертим произвольный прямоугольник. Этот прямоугольник затем начинаем разбивать на более мелкие прямоугольники. При чем их количество совпадает с числом узлов следовательно, наш прямоугольник необходимо разбить на 6 частей). Первые два прямоугольника чертим снизу и сверху, к одному из них мы подключим “плюс” источника питания к другой через ключ – “минус” (рис. 10). Что бы подключить ключ разделим “минусовую площадку на две неравные части Одна, из которых будет узлом I, другая – узлом II. Оставшееся пространство разделим на три части, соответствующие узлам III, IV, V.
Далее этот чертеж переносится на фольгированный гетинакс и резаком, изображенным на рис 7, под металлическую линейку прочерчиваются канавки (удаляется по линиям медь до слоя изолятора). Потом плату тщательно зачищаем мелкой наждачной бумагой, моем с мылом, сушим и покрываем тонким слоем лака, высушиваем и плата готова.
