пятница, 6 апреля 2018 г.

Печатные и беспаечные макетные платы

Одной из самых важных вещей в разработке является возможность быстрого создания прототипа разрабатываемого устройства - воплощение задуманного в железе.
И если раньше приходилось травить плату, возиться с разводкой, и при внесении изменений переделывать всё по новой - то теперь есть возможность использовать готовые решения, которые позволяют за считанные минуты воплотить задуманное.

Существует несколько вариантов создать макет устройства "на коленке".
Первый - самый простой и доступный для всех - навесной монтаж. Он пригоден для очень простых схем, в которых либо мало деталей, либо детали большие и есть возможность закрепить их на какой-то раме.
Некоторые умельцы умудряются делать плату из картона или пластика, разводя дорожки проводами.


Второй - самый быстрый, но требующий покупки беспаечных макетных плат. Беспаечная макетная плата - это плата, выполненная из пластика с контактными площадками в виде зажимов, соединенных между собой, как правило, по несколько штук. Такие соединения именуются шиной, у самых популярных они соединяются по 5 в ряд. Самые популярные макетные платы - на 170 точек, 400 и 830 точек.

У некоторых присутствуют дополнительные шины питания.
Вот, например, схема шин беспаечной макетной платы на 830 точек, которая имеет дополнительные две шины питания.

Беспаечная макетная плата на 830 точек схема соединения


К этой же плате продаются блоки питания, которые устанавливаются прямо на плату и подают по шинам питания 5v и 3.3v
Как происходит монтаж деталей на беспаечную макетную плату? Да очень просто - воткнул деталь ножками в плату - и готово. Вот так выглядит шина на беспаечной макетке на 170 точек. Шина на 5 точек монтажа.

Шаг монтажных отверстий на плате как правило 2.54 миллиметра, что соответствует стандарту большинства деталей для сквозного монтажа (монтажа в отверстия).
Беспаечные макетные платы подходят и для ардуино. Я, например, использую программатор ISP для AVR-микроконтроллеров, собранный на двух макетных платах на 170 точек. На одну такую плату становиться Arduino nano, на вторую - микроконтроллер.
AVR программатор из Arduino nano


Также с легкостью на эту макетку можно установить и Arduino Pro Mini.

К платам продаются специальные провода с коннекторами на концах, но я использую кусочки витой пары - как раз становиться в отверстие. Мягкие многожильные провода тоже можно использовать, но перед этим их нужно залудить.
Схема на беспаечной макетной плате собирается быстро и при необходимости быстро переделывается - экономия времени. При этом ничего не надо греть паяльником - нет риска убить деталь перегревом. Плата используется многократно - не нужно постоянно покупать расходники.
Неоспоримым преимуществом является то, что платы можно соединять между собой.
Например, SYB-170, макетная плата на 170 точек - если соединить несколько, то можно получить плату на гораздо большее количество отверстий.
Как соединить, показано на фото ниже.


А вот с макетной платой MB-102 на 830 точек немного сложнее - их можно соединять только с одной стороны, боком друг к другу.

Минусы при использовании беспаечной макетной платы - это только то, что схему, собранную на такой макетке, нельзя использовать по назначению как готовое законченное устройство. "Нельзя" - это громко сказано, потому что всё таки можно, но с оглядкой. А если устройств требуется несколько - то дорого будет собирать каждое на макетке. Для подобных целей есть паечные макетные платы.

Паечная макетная плата - это плата из фольгированного стеклотекстолита, как правило с просверленными отверстиями, которые дорожками между собой не соединены, в отличие от шин на беспаечных макетных платах. Монтаж на такую плату выполняется с помощью паяльника. Бывают платы как односторонние, так и двусторонние.
Самые дешевые и популярные - это односторонние макетные платы на 432 точки размером 5 на 7 сантиметров. Шаг отверстий на плате так же стандартен и равен 2.54 миллиметрам.


Печатная макетная плата такого формата предусматривает разводку дорожек на ней проводами либо выводами деталей. Вот пример собранного устройства на половинке такой платы, вид со стороны дорожек.


Печатная макетная плата очень выгодна тогда, когда разработанное устройство необходимо сразу же пустить в дело или нужно несколько таких устройств, а времени на изготовление полноценной платы нет. Или же нет возможности. Из преимуществ - это низкая стоимость, экономия времени и возможность собрать устройство на печатной плате без изготовления этой самой платы. Из недостатков - необходимость разводить дорожки из подручных материалов. Это отнимает немало сил и времени, особенно если схема достаточно большая - очень важно не запутаться и не накосячить.

Недостатки при использовании макетных плат, которые описаны выше - невозможность использования компонентов поверхностного монтажа. SMD резистор на печатную макетную плату если и прилепишь, то с танцами и бубном. А на беспаечную - так без переходников не обойтись.
Тем не менее, SMD-микросхемы можно использовать и с макетными платами. Можно использовать маленькие платы-переходники типа sop-8 к dip-8 или SOIC-14 к DIP-14.

Либо же использоать специальные адаптеры, что и быстрее, и намного удобнее - они не требуют пайки.
Но для устройств на печатных макетных платах подобные адаптеры малопригодны. Хоть и можно впаять dip-панель и в нее установить такой адаптер, всё же данная конструкция пригодна исключительно для макета, а не для конечного устройства. Потому в конечных устройствах лучше использовать либо плату-переходник, либо же искать макетку с возможностью монтажа микросхем поверхностного монтажа.
Или разводить плату самостоятельно, травить и уже на ней собирать оконечный вариант устройства.